JP3809676B2 - Scanning exposure equipment - Google Patents

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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等を製造するためのフォトリソグラフィ工程中で、マスクパターンを感光基板上に転写するために使用される露光装置に関し、更に詳しくはステップ・アンド・スキャン方式等の走査露光型の露光装置（走査型露光装置）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体素子を製造する際に、レチクル上のパターンの一部を投影光学系を介してウエハ上に投影した状態で、レチクルとウエハとを投影光学系に対して同期走査することにより、レチクル上のパターンの像を逐次ウエハ上の各ショット領域に転写する所謂ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置が使用されている。
【０００３】
このようなステップ・アンド・スキャン方式では通常縮小倍率の投影光学系が使用されるため、レチクルステージとウエハステージとをその縮小倍率に応じた速度比で独立に駆動する必要があり、且つ各ショット領域間の移動はステッピング方式で行うため、ステージ系の機構は複雑で、極めて高度な制御が必要である（例えば特開平７−１７６４６８号公報参照）。
【０００４】
そのため、図１０に示すように、従来よりステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置のステージはレーザ干渉計の計測値に基づいて速度、及び位置が制御されていた。即ち、図１０（ａ１）及び（ａ２）において、ウエハＷが載置されるウエハステージ５１にはＸ軸の移動鏡５２Ｘ及びＹ軸の移動鏡５２Ｙが固定され、レチクルＲが載置されるレチクルステージ５４にもＸ軸の移動鏡５５Ｘ及びＹ軸の移動鏡５５Ｙが固定されている。そして、ウエハＷが移動する平面の直交座標系をＸ軸及びＹ軸として、走査露光時の走査方向をＹ軸に沿った方向（Ｙ方向）とすると、従来は走査方向用のＹ軸の移動鏡５２Ｙ及び５５Ｙに対して平行にそれぞれ２本の計測用のレーザビーム５３Ｙ１，５３Ｙ２、及び５６Ｙ１，５６Ｙ２が照射され、非走査方向用の移動鏡５２Ｘ及び５５Ｘに対してそれぞれ１本の計測用のレーザビーム５３Ｘ及び５６Ｘが照射され、走査方向の位置（Ｙ座標）は２軸のレーザ干渉計で計測され、非走査方向の位置（Ｘ座標）は１軸のレーザ干渉計で計測されていた。
【０００５】
このとき、走査方向のＹ座標は２軸のレーザ干渉計の平均値で表され、更に、２軸のＹ座標の差分より、ウエハステージ５１（ウエハＷ）及びレチクルステージ５４（レチクルＲ）の回転角が計測され、走査露光時には両ステージ５１及び５４のＸ座標、及びＹ座標が投影倍率に応じた位置関係となり、且つ両ステージの相対回転角が一定となるように両ステージ５１及び５４の同期走査が行われていた。なお、通常は反転投影の投影光学系が使用されるため、ウエハステージ５１とレチクルステージ５４との走査方向は逆であるが、簡単のために正立像が投影されるものとして両ステージの走査方向が共に−Ｙ方向であるとしている。
【０００６】
即ち、走査露光時には、移動鏡の反射面が正確にＸ軸及びＹ軸に平行であるとすると、ウエハステージ５１によってスリット状の露光領域５８に対してウエハＷが−Ｙ方向に移動するのと同期して、レチクルステージ５４によってスリット状の照明領域５７に対してレチクルＲが−Ｙ方向に移動して、ウエハＷ上の１つのショット領域にレチクルＲのパターン像が転写される。この結果露光されるショット領域は、図１０（ａ３）に拡大して示すショット領域ＳＡａのように正確な矩形であり、ウエハＷ上に形成されるショット配列は、図１０（ａ４）に示すようにＸ軸、及びＹ軸に沿って配列される格子状である。
【０００７】
これに対して、ウエハステージ５１のヨーイングによって、図１０（ｂ１）に示すように移動鏡５２Ｘ，５２Ｙが角度θだけ時計回りに回転すると、ウエハＷの走査方向は、矢印６０ｂで示すように移動鏡５２Ｘの反射面に沿った方向（本来のＹ軸に対して角度θだけ傾斜した方向）となり、ウエハＷの非走査方向へのステッピング方向は、矢印６１ｂで示すように移動鏡５２Ｙの反射面に沿った方向となる。この場合、移動鏡５２Ｙの傾斜によってウエハステージ５１の回転が検出され、それに合わせてレチクルステージ５４も角度θだけ回転されるため、図１０（ｂ２）の矢印５９ｂで示すように、レチクルＲも角度θだけ回転した状態で、且つその回転した方向に走査される。従って、走査露光によってウエハＷ上で露光されるショット領域（レチクルＲのパターン像の転写領域）は、図１０（ｂ３）のショット領域ＳＡｂで示すように、回転はしているが正確な矩形であり、ウエハＷ上のショット配列（図１０（ｂ４）参照）も、回転はしているが配列方向が直交する格子状（以下、「直交格子状」と呼ぶ）である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く従来のステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置では、ウエハステージ及びレチクルステージの座標位置はそれぞれレーザ干渉計によって計測され、レーザ干渉計用の２軸の移動鏡の直交度が良好である場合には、仮にウエハステージがヨーイングによって回転しても露光されるショット領域の形状は矩形であり、得られるショット配列も直交格子状であった。
【０００９】
しかしながら、雰囲気気体の温度変化、又は露光光の照射による温度上昇等によって、ステージが熱変形したり、又はレーザ干渉計用の移動鏡自体が熱変形したりすることによって、それらの移動鏡の直交度が悪化したような場合に、露光されるショット領域の形状が矩形でなくなると共に、ショット配列も直交格子状でなくなる恐れがあった。これは主に、従来はステージの走査方向の位置を２軸のレーザ干渉計で計測し、得られた計測値の差分によってステージの回転角を求めていたこと、即ち図１０の例では走査方向用の移動鏡５２Ｙ，５５Ｙに対してヨーイング計測用のレーザ干渉計からのレーザビームが照射されていたことに依ると考えられる。
【００１０】
具体的に、図１０（ｃ１）はウエハステージ側の非走査方向用、即ちヨーイング計測が行われない移動鏡５２Ｘが角度θだけ傾斜した状態を示す。この場合、ウエハＷの走査方向は矢印６０ｃで示すように、傾斜した移動鏡５２Ｘの反射面に沿った方向であるが、ウエハステージの回転角の変化は検出されないため、図１０（ｃ２）に示すように、レチクルＲ（レチクルステージ５４）は−Ｙ方向に走査される。そのため、ウエハＷ上に形成されるショット領域は、図１０（ｃ３）のショット領域ＳＡｃで示すように平行四辺形となり、ショット配列（図１０（ｃ４）参照）も平行四辺形状となる。
【００１１】
また、図１０（ｄ１）はウエハステージ側の走査方向用、即ちヨーイング計測が行われている移動鏡５２Ｙが角度θだけ傾斜した状態を示す。この場合、ウエハＷの走査方向は−Ｙ方向であるが、ウエハステージの回転角の変化が検出されるため、図１０（ｄ２）に矢印５９ｄで示すように、レチクルＲは本来のＹ軸に対して角度θだけ回転した状態で、且つ角度θだけ傾斜した方向に走査される。そのため、ウエハＷ上に形成されるショット領域は、図１０（ｄ３）のショット領域ＳＡｄで示すように平行四辺形を９０°回転させた形状となり、ショット配列（図１０（ｄ４）参照）も同様の形状となる。
【００１２】
図１０（ｃ４）又は（ｄ４）に示すショット配列の配列誤差は、線形誤差（１次誤差）であるため、その上のレイヤへの露光を行う際には、例えば所謂エンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）方式のアライメントを行って統計処理によってショット配列を求め、求められたショット配列に従ってウエハステージのステッピングを行うことによって実質的にその配列誤差が補正できる。しかしながら、ショット領域ＳＡｃ，ＳＡｄで示すようにショット領域の形状が変形した場合、図１０（ａ１）のスリット状の露光領域５８のＹ方向の幅をＤ、移動鏡の回転角をθ（ｒａｄ）とすると、ウエハＷ上に露光される像は走査露光中に非走査方向に略Ｄ・θだけ横シフトした像と等価になり、像劣化を起こすという不都合がある。
【００１３】
また、所謂ミックス・アンド・マッチ方式で露光を行うため、ショット領域ＳＡｃ，ＳＡｄのような変形したショット領域上にステッパーのような一括露光型の露光装置で重ね合わせ露光を行うものとしても、一括露光型ではそのような変形したショット形状に合わせた補正はできない。そのため、そのような変形したショット領域はディストーション誤差を含むことになり、マッチング精度が悪化するという不都合があった。
【００１４】
更に、レーザ干渉計の移動鏡の傾きが変化する場合のみならず、その移動鏡に走査方向に沿った曲がりがある場合にも、露光されるショット領域の形状が歪むという不都合があった。
本発明は斯かる点に鑑み、ステージの位置を計測するための干渉計の移動鏡の角度が変化した場合でも、感光基板上で露光されるショット領域の形状を所望の形状に維持できる走査型露光装置を提供することを第１の目的とする。
【００１５】
更に本発明は、その移動鏡に曲がりがある場合でも、感光基板上で露光されるショット領域の形状を所望の形状に維持できる走査型露光装置を提供することを第２の目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明による第１の走査型露光装置は、転写用のパターンが形成されたマスク（１２）を移動するマスクステージ（９〜１１）と、感光性の基板（５）を移動する基板ステージ（１〜４）とを有し、そのマスクを露光用の照明光で照明した状態で、その基板ステージを介して基板（５）を所定方向に走査するのと同期して、そのマスクステージを介してマスク（１２）をその所定方向に対応する方向に走査することにより、基板（５）上にマスク（１２）のパターンを逐次転写する走査型露光装置において、その基板ステージの走査方向（Ｙ方向）の位置を、この走査方向に直交する非走査方向に沿った２箇所で計測する２軸の基板側干渉計（１３Ｙ１，１３Ｙ２，７Ｙ）と、その基板ステージのその非走査方向（Ｘ方向）の位置をその走査方向に沿った２箇所で計測する２軸の基板側干渉計（１３Ｘ１，１３Ｘ２，７Ｘ）と、その非走査方向用の２軸の基板側干渉計の計測値に基づいてその基板ステージとそのマスクステージとの相対回転角を補正する回転角補正手段（２２Ｄ，４４Ｒ，４４Ｌ）と、その非走査方向用の２軸の基板側干渉計の計測値の差分と、その走査方向用の２軸の基板側干渉計の計測値の差分との差に基づいて、その基板ステージの移動方向を補正する移動方向補正手段（２２Ａ，２２Ｂ）と、を有するものである。
【００１７】
斯かる本発明によれば、例えば図２に示すように、基板（５）を移動するための基板ステージの非走査方向用の移動鏡（７Ｘ）に対向して２軸の干渉計本体（１３Ｘ１，１３Ｘ２）が配置され、２軸の平均値により座標を定めると共に、これら２軸の計測値の差分よりその基板ステージの非走査方向でのヨーイング量（回転角）が求められ、このヨーイング量に応じてマスク（１２）が回転される。この際のマスクステージの回転角は、例えば走査方向、又は非走査方向の何れかに配置した２軸の干渉計の計測値の差分から求めることができる。
【００１８】
この結果、例えば図３（ｃ１）〜（ｃ４）に示すように、その基板ステージの非走査方向の移動鏡（７Ｘ）の角度が変化した場合、基板（５）及びマスク（１２）が同じ角度で傾斜して走査されるため、基板（５）上に露光されるショット領域（ＳＡ３）は回転していても矩形のままである。また、例えば図３（ｄ１）〜（ｄ４）に示すように、その基板ステージの走査方向の移動鏡（７Ｙ）の角度が変化した場合、基板（５）及びマスク（１２）は共に傾斜することなく走査されるため、基板（５）上に露光されるショット領域（ＳＡ４）は矩形のままである。即ち、本発明によって基板（５）及びマスク（１２）の走査方向が常に同一となるために、基板（５）上に露光されるショット領域の形状は目標とする形状に維持される。
【００１９】
このようにショット領域の形状が目標とする形状となっても、図３（ｃ４）又は（ｄ４）に示すように、ショット配列は直交格子（配列方向が直交する格子）状ではなくなる。このショット配列を更に直交格子状とするために、その非走査方向用の２軸の基板側干渉計（１３Ｘ１，１３Ｘ２，７Ｘ）の計測値の差分（ヨーイング量）と、その走査方向用の２軸の基板側干渉計（１３Ｙ１，１３Ｙ２，７Ｙ）の計測値の差分（ヨーイング量）との差に基づいてその基板ステージの移動方向を補正する移動方向補正手段（２２Ａ，２２Ｂ）が設けられている。
【００２０】
このとき、本発明によって計測される非走査方向のヨーイング量と、その走査方向のヨーイング量との差を用いて、例えばその基板ステージの非走査方向のステッピング方向を補正すれば、例えば図３（ｃ４）又は（ｄ４）に示されているショット配列が点線で示す直交格子状になる。
次に、マスクステージ側の移動鏡（２１Ｘ，２１Ｙ）が傾斜して直交度が悪化している場合について検討する。この場合にも、従来例のようにそのマスクステージの走査方向用の移動鏡（２１Ｙ）の位置を２軸の干渉計で計測し、これら２軸の計測値の差分に基づいてそのマスクステージの回転角を制御すると、露光されるショット領域の形状が矩形でなくなる恐れがある。
【００２１】
即ち、図４（ａ２）及び（ｂ２）、並びに図５（ａ２）及び（ｂ２）はそれぞれマスクステージの走査方向用の移動鏡（２１Ｙ）に対向して２軸の干渉計本体を配置し、非走査方向用の移動鏡（２１Ｘ）に対向して１軸の干渉計本体を配置した例を示している。また、図４（ａ１）及び（ａ２）は、本発明の第１の走査型露光装置と同じく基板ステージの非走査方向の位置を２軸の干渉計で計測する例を示し、図５（ａ１）及び（ａ２）は、従来例のように基板ステージの走査方向の位置を２軸の干渉計で計測する例を示している。
【００２２】
これらの場合、図４（ａ２）、又は図５（ａ２）に示すように、マスクステージの走査方向の移動鏡（２１Ｙ）がマスク（１２）に対して角度θだけ傾斜していると、移動鏡（２１Ｙ）が基板ステージに対して平行になるように走査されるため、矢印（３７ａ，３８ａ）で示すように、マスク（１２）が回転した状態で基板（５）の走査方向に対して傾斜して走査される。従って、露光されるショット領域（ＳＡ５，ＳＡ７）の形状は平行四辺形を９０°回転した形状となる。これに対して、図４（ｂ２）、又は図５（ｂ２）に示すように、マスクステージの非走査方向の移動鏡（２１Ｘ）がマスク（１２）に対して角度θだけ傾斜していると、移動鏡（２１Ｙ）が基板ステージに対して平行になるように走査されるために、矢印（３７ｂ，３８ｂ）で示すように、マスク（１２）の走査方向が基板（５）の走査方向に対して傾斜して、露光されるショット領域（ＳＡ６，ＳＡ８）の形状は平行四辺形となる。
【００２３】
そこで、このようなショット領域の変形を避けるため、本発明による第２の走査型露光装置は、転写用のパターンが形成されたマスク（１２）を移動するマスクステージ（９〜１１）と、感光性の基板（５）を移動する基板ステージ（１〜４）とを有し、マスク（１２）を露光用の照明光で照明した状態で、その基板ステージを介して基板（５）を所定方向（Ｙ方向）に走査するのと同期して、そのマスクステージを介してマスク（１２）をその所定方向に対応する方向（Ｙ方向）に走査することにより、基板（５）上にマスク（１２）のパターンを逐次転写する走査型露光装置において、その基板ステージの走査方向に直交する非走査方向（Ｘ方向）の位置をその走査方向に沿った２箇所で計測する２軸の基板側干渉計（１３Ｘ１，１３Ｘ２，７Ｘ）と、そのマスクステージの走査方向に直交する非走査方向の位置をそのマスクステージの走査方向に沿った２箇所で計測する２軸のマスク側干渉計（１４Ｘ１，１４Ｘ２，２１Ｘ）と、その２軸の基板側干渉計の計測値、及びその２軸のマスク側干渉計の計測値に基づいてその基板ステージとそのマスクステージとの相対回転角を補正する回転角補正手段（２２Ｄ，４４Ｒ，４４Ｌ）と、を有するものである。
【００２４】
斯かる本発明によれば、例えば図７に示すように、基板ステージの非走査方向の移動鏡（７Ｘ）の位置が２軸の干渉計で計測され、マスクステージの非走査方向の移動鏡（２１Ｘ）の位置も２軸の干渉計で計測され、移動鏡（７Ｘ）の２箇所の計測値の差分よりその基板ステージのヨーイング量が求められ、移動鏡（２１Ｘ）の２箇所の計測値の差分よりそのマスクステージの回転角が求められる。従って、図７（ａ２）又は（ｂ２）に示すように、マスクステージ側の走査方向の移動鏡（２１Ｙ）、又は非走査方向の移動鏡（２１Ｘ）の何れかがマスク（１２）に対して傾斜しても、マスク（１２）の走査方向は基板（５）の走査方向に平行になり、露光されるショット領域（ＳＡ１３，ＳＡ１４）の形状は、回転（ショットローテーション）は生じても矩形となる。
【００２５】
次に、本発明の実施の形態に記載された走査型露光装置は、転写用のパターンが形成されたマスク（１２）を移動するマスクステージ（９〜１１）と、感光性の基板（５）を移動する基板ステージ（１〜４）とを有し、マスク（１２）を露光用の照明光で照明した状態で、その基板ステージを介して基板（５）を所定方向（Ｙ方向）に走査するのと同期して、そのマスクステージを介してマスク（１２）をその所定方向に対応する方向（Ｙ方向）に走査することにより、基板（５）上にマスク（１２）のパターンを逐次転写する走査型露光装置において、その基板ステージ、及びそのマスクステージの一方のステージ（９〜１１）の走査方向の位置をこの走査方向に直交する非走査方向に沿った２箇所で計測する第１の２軸の干渉計（１４Ｙ１，１４Ｙ２，２１Ｙ）と、その一方のステージのその非走査方向の位置をこのステージの走査方向に沿った２箇所で計測する第２の２軸の干渉計（１４Ｘ１，１４Ｘ２，２１Ｘ）と、この第１の２軸の干渉計の計測値の差分に基づいてその一方のステージの回転角を検出し、この検出結果、及びその第２の２軸の干渉計の計測値の差分に基づいてその第２の２軸の干渉計用の移動鏡（２１Ｘ）の曲がり量を算出する移動鏡曲がり量算出手段（２２Ａ）と、を備えたものである。
【００２６】
斯かる本発明によれば、例えばそのマスクステージの走査方向の位置計測用に２軸の干渉計（１４Ｙ１，１４Ｙ２，２１Ｙ）を配置し、非走査方向の位置計測用に２軸の干渉計（１４Ｘ１，１４Ｘ２，２１Ｘ）を配置した場合、例えば図９に示すように、非走査方向の干渉計の移動鏡（２１Ｘ）が曲がっていると、マスク（１２）は曲がりながら走査されるため、露光されるショット領域が歪む可能性がある。そこで、マスクステージを走査方向に移動させたときに、走査方向の２軸の干渉計の計測値の差分が一定になるようにしてそのマスクステージのヨーイングが発生しないようにする。この状態で、非走査方向用の２軸の干渉計の計測値の差分をモニタすると、非走査方向の移動鏡（２１Ｘ）の曲がり形状が計測できる。実際の走査露光時には、そのように計測された移動鏡（２１Ｘ）の曲がり分だけ、その２軸の干渉計の計測値を補正することによって、そのマスクステージが走査方向に直線的に移動して、より矩形に近いショット領域が露光される。
【００２７】
また、上述の本発明の各走査型露光装置においては、その基板ステージ及びそのマスクステージの一方のステージの走査方向に直交する非走査方向の位置を計測する２軸の干渉計の計測値の差分をモニタし、このようにモニタされる差分が所定の閾値を超えた際に、マスク（１２）とその基板ステージとの位置関係を計測する計測手段（６，１９，２０）を更に備えることが望ましい。そのように２軸の干渉計の計測値の差分が所定の閾値を超えるのは、熱変形等によって干渉計用の移動鏡の傾斜角が大きく変化したためと予想される。このときにマスク（１２）とその基板ステージとの位置関係を再計測することによって、マスク（１２）と基板（５）との位置関係を補正できるため、露光されるショット領域の形状誤差が減少する。また、このような場合、移動鏡の曲がり量も変化している可能性があるので、移動鏡の曲がり量をも再計測するようにしてもよい。
次に、本発明による第３の走査型露光装置は、転写用のパターンが形成されたマスク（１２）を保持して移動するマスクステージ（９〜１１）と、感光性の基板（５）を保持して移動する基板ステージ（１〜４）とを有し、そのマスクを露光用の照明光で照明した状態で、そのマスクステージとその基板ステージとをそれぞれ走査方向に沿って互いに反対方向に互いに異なる速度で同期して走査することにより、その基板上にそのマスクのパターンを逐次転写する走査型露光装置において、そのマスクステージの、その走査方向に直交する非走査方向の位置を、その走査方向に沿って離れた複数箇所で計測する複数軸のマスク側干渉計（１４Ｘ１，１４Ｘ２，２１Ｘ）を有し、そのマスク側干渉計は、そのマスクステージがその走査方向に移動している最中に、その非走査方向におけるそのマスクステージの位置を、その複数箇所で同時に測定すると共に、各計測軸毎にその測定値を出力するものである。
本発明によれば、その複数軸のマスク側干渉計の測定値を用いることによって、そのマスクステージの走査中にそのマスクステージの回転角を測定できる。従って、そのマスクステージの回転角を例えばその基板ステージの走査方向に応じて制御することによって、その基板上に露光されるショット領域の形状を目標とする形状に維持できる。
本発明において、その複数軸のマスク側干渉計の計測値に基づいて、その基板ステージとそのマスクステージとの相対回転角を補正する回転角補正手段（２２Ｄ，４４Ｒ，４４Ｌ）を更に有してもよい。その回転角補正手段を用いて、例えばそのマスクとその基板との走査方向を同一にすることによって、その基板上に露光されるショット領域の形状を目標とする形状に維持できる。
また、その基板ステージの、その走査方向に直交する非走査方向の位置を、その走査方向に沿って離れた複数箇所で計測する複数軸の基板側干渉計（１３Ｘ１，１３Ｘ２，７Ｘ）を更に有し、その基板側干渉計は、その基板ステージがその走査方向に移動している最中に、その非走査方向におけるその基板ステージの位置を、その複数箇所で同時に測定すると共に、各計測軸毎にその測定値を出力してもよい。
また、その複数軸の基板側干渉計の計測値、及びその複数軸のマスク側干渉計の計測値に基づいてその基板ステージとそのマスクステージとの相対回転角を補正する回転角補正手段（２２Ｄ，４４Ｒ，４４Ｌ）を更に有してもよい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による走査型露光装置の実施の形態の一例につき図面を参照して説明する。本例は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置に本発明を適用したものである。
図１は本例の投影露光装置を示し、この図１において、図示省略された照明光学系からの露光光ＥＬによる矩形の照明領域（以下、「スリット状の照明領域」という）によりレチクル１２上のパターンが照明され、そのパターンの像が投影光学系８を介してフォトレジストが塗布されたウエハ５上に投影される。この状態で、露光光ＥＬのスリット状の照明領域に対して、レチクル１２が図１の紙面に対して前方向（又は後方向）に一定速度Ｖで走査されるのに同期して、ウエハ５は図１の紙面に対して後方向（又は前方向）に一定速度Ｖ／Ｍ（１／Ｍは投影光学系８の投影倍率）で走査される。投影倍率（１／Ｍ）は、例えば１／４，１／５等である。以下、投影光学系８の光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内でレチクル１２及びウエハ５の設計上の走査方向（即ち、図１の紙面に垂直な方向）にＹ軸を、この走査方向に直交する非走査方向（即ち、図１の紙面に沿った方向）にＸ軸を取って説明する。但し、後述のようにステージ系の座標計測用の干渉計の移動鏡の傾斜等によって、実際の走査方向はＹ軸に平行な方向（Ｙ方向）から外れることがある。
【００２９】
次に、本例のレチクル１２及びウエハ５のステージ系について説明する。先ず、レチクル支持台９上にＹ方向に駆動自在にレチクルＹ軸駆動ステージ１０が載置され、このレチクルＹ軸駆動ステージ１０上にレチクル微小駆動ステージ１１が載置され、レチクル微小駆動ステージ１１上にレチクル１２が真空チャック等により保持されている。レチクル微小駆動ステージ１１は、Ｘ方向、Ｙ方向及び回転方向（θ方向）にそれぞれ微小量だけ且つ高精度にレチクル１２の位置制御を行う。レチクル支持台９、レチクルＹ軸駆動ステージ１０、及びレチクル微小駆動ステージ１１よりレチクルステージが構成されている。レチクル微小駆動ステージ１１上には移動鏡２１が配置され、レチクル支持台９上に配置された干渉計本体１４によって、常時レチクル微小駆動ステージ１１のＸ方向、Ｙ方向及びθ方向の位置がモニタされている。即ち、干渉計本体１４は実際には、図２（ａ）に示す４軸の干渉計本体１４Ｘ１，１４Ｘ２，１４Ｙ１，１４Ｙ２を総称している。干渉計本体１４により得られた位置情報が、装置全体の動作を統轄制御する主制御系２２Ａに供給されている。主制御系２２Ａは、レチクル駆動装置２２Ｄを介してレチクルＹ軸駆動ステージ１０及びレチクル微小駆動ステージ１１の動作を制御する。
【００３０】
一方、ウエハ支持台１上には、Ｙ方向に駆動自在にウエハＹ軸駆動ステージ２が載置され、その上にＸ方向に駆動自在にウエハＸ軸駆動ステージ３が載置され、その上にＺθ軸駆動ステージ４が設けられ、このＺθ駆動ステージ４上にウエハ５が真空吸着によって保持されている。Ｚθ軸駆動ステージ４は、ウエハ５のＺ方向の位置、傾斜角、及び微小回転角の制御を行う。ウエハ支持台１、ウエハＹ軸駆動ステージ２、ウエハＸ軸駆動ステージ３、及びＺθ軸駆動ステージ４よりウエハステージが構成されている。Ｚθ軸駆動ステージ４上にも移動鏡７が固定され、外部に配置された干渉計本体１３により、Ｚθ軸駆動ステージ４のＸ方向、Ｙ軸方向及びθ方向の位置がモニタされ、干渉計本体１３により得られた位置情報も主制御系２２Ａに供給されている。即ち、干渉計本体１３も実際には、図２（ｂ）に示す４軸の干渉計本体１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２を総称している。主制御系２２Ａは、ウエハ駆動装置２２Ｂを介してウエハＹ軸駆動ステージ２、ウエハＸ軸駆動ステージ３、及びＺθ軸駆動ステージ４の位置決め動作を制御する。
【００３１】
また、後述するが、ウエハステージ側の干渉計本体１３によって計測される座標により規定されるウエハ座標系と、レチクルステージ側の干渉計本体１４によって計測される座標により規定されるレチクル座標系との対応をとるために、Ｚθ軸駆動ステージ４上のウエハ５の近傍に所定の基準マークが形成された基準マーク板６が固定されている。その基準マーク中にはＺθ軸駆動ステージ４の内部に導かれた照明光により底面側から照明されている基準マーク、即ち発光性の基準マークもある。
【００３２】
本例のレチクル１２の上方には、基準マーク板６上の基準マークとレチクル１２上のアライメントマークとを同時に観察するためのレチクルアライメント顕微鏡１９及び２０が配置されている。この場合、レチクル１２からの検出光をそれぞれアライメント顕微鏡１９及び２０に導くための偏向ミラー１５及び１６が移動自在に配置され、露光シーケンスが開始されると、主制御系２２Ａからの指令のもとで、ミラー駆動装置１７及び１８によりそれぞれ偏向ミラー１５及び１６は退避される。更に、投影光学系８のＹ方向の側面部に、ウエハ５上のアライメントマーク（ウエハマーク）の位置を検出するためのオフ・アクシス方式のアライメントセンサ３４が配置されている。また、主制御系２２Ａには、オペレータからのコマンドを入力したり、計測データを表示したりするためのコンソール２２Ｃが接続されている。
【００３３】
次に、図２を参照して本例のステージ系用の干渉計（干渉式測長器）の構成につき説明する。
図２（ａ）は、図１のレチクル微小駆動ステージ１１を示す平面図、図２（ｂ）は、図１のウエハステージ側のＺθ軸駆動ステージ４を示す平面図であり、図２（ａ）において、レチクル微動ステージ１１上にはレチクル１２が真空吸着等によって保持され、レチクル１２上のＸ方向に細長いスリット状の照明領域３１に露光光が照射されている。
【００３４】
レチクル１２（レチクル微小駆動ステージ１１）はＹ方向に走査されるため、レチクル微小駆動ステージ１１の＋Ｘ方向の端部に、走査方向（Ｙ方向）に沿って延びた平行平板ガラスよりなる移動鏡２１Ｘが設置され、干渉計本体１４Ｘ１及び１４Ｘ２より移動鏡２１Ｘの反射面に、Ｙ方向に間隔Ｌ１で平行に計測用のレーザビーム（計測用ビーム）ＬＲＸ１及びＬＲＸ２が照射されている。干渉計本体１４Ｘ１，１４Ｘ２はそれぞれ参照鏡と、移動鏡２１Ｘ及びその参照鏡からのレーザビームの干渉光を受光するレシーバと、このレシーバからの光電変換信号を処理する信号処理部とを備え、そのレシーバからの光電変換信号を処理することによって移動鏡２１Ｘの反射面のＸ座標が検出できるように構成されている。移動鏡２１Ｘはレチクル１２の加速、露光、減速時に両計測用ビームＬＲＸ１，ＬＲＸ２が移動鏡２１Ｘから外れることが無いように十分長く形成されている。更に、計測用ビームＬＲＸ１，ＬＲＸ２は、スリット状の照明領域３１の中心（投影光学系８の光軸ＡＸ）に対してＹ方向に振り分けになるように配置されており、干渉計本体１４Ｘ１及び１４Ｘ２の計測値をそれぞれＸＲ１及びＸＲ２とすると、これらの計測値の平均値としてレチクル１２の非走査方向の位置（Ｘ座標）ＸＲが検出され、それらの計測値の差分を間隔Ｌ１で除算することによって、レチクル１２の非走査方向から見た回転角θRXが検出される。即ち、次式が成立している。
【００３５】
ＸＲ＝（ＸＲ１＋ＸＲ２）／２ （１）
θRX＝（ＸＲ１−ＸＲ２）／Ｌ１ （２）
また、レチクル微小駆動ステージ１１の＋Ｙ方向の端部には、Ｘ方向に間隔Ｌ２で移動鏡としてのコーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２が固定されており、コーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２に対してそれぞれ干渉計本体１４Ｙ１，１４Ｙ２より、走査方向に沿って平行に計測用ビームＬＲＹ１，ＬＲＹ２が照射されている。また、コーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２で反射された計測用ビームＬＲＹ１，ＬＲＹ２をそれぞれ反射して干渉計本体１４Ｙ１，１４Ｙ２側に戻す固定平面鏡１４Ｍ１及び１４Ｍ２が配置され、干渉計本体１４Ｙ１，１４Ｙ２はそれぞれダブルパス干渉方式でコーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２のＹ座標を検出する。なお、レチクル１２はＸ方向の移動範囲は狭いと共に、コーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２の入射面に計測用ビームＬＲＹ１，ＬＲＹ２が収まっている範囲では正確に位置検出を行うことができるため、走査方向の移動鏡としてはコーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２を使用できる。
【００３６】
計測用ビームＬＲＹ１，ＬＲＹ２も、照明領域３１の中心（光軸ＡＸ）に関してＸ方向に中心対称に振り分けされており、干渉計本体１４Ｙ１及び１４Ｙ２の計測値ＹＲ１，ＹＲ２の平均値によってレチクル１２の走査方向の位置（Ｙ座標）ＹＲが検出される。また、それらの計測値の差分を間隔Ｌ２で除算することによってレチクル１２の走査方向から見た回転角θRYが検出される。また、走査方向から見た回転角θRYと非走査方向から見た回転角θRXとの差分が、移動鏡２１Ｘとコーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２との直交度誤差ΔωＲとなる。即ち、次式が成立している。
【００３７】
ＹＲ＝（ＹＲ１＋ＹＲ２）／２ （３）
θRY＝（ＹＲ１−ＹＲ２）／Ｌ２ （４）
ΔωＲ＝（ＹＲ１−ＹＲ２）／Ｌ２−（ＸＲ１−ＸＲ２）／Ｌ１ （５）
本例では通常は、（２）式の非走査方向から見た回転角θRXに基づいてレチクル１２の回転角（ヨーイング量）の補正を行う。そのため、レチクル微小駆動ステージ１１の−Ｙ方向の端面に２個のアクチュエータ４４Ｒ及び４４Ｌが設置され、アクチュエータ４４Ｒ及び４４Ｌで互いに独立に図１のレチクルＹ軸駆動ステージ１０に対してレチクル微小駆動ステージ１１を変位させることによって、レチクル微小駆動ステージ１１（レチクル１２）の回転角が制御できるように構成されている。アクチュエータ４４Ｒ，４４Ｌの動作は図１のレチクル駆動装置２２Ｄによって制御されている。但し、後述のように、移動鏡２１Ｘの曲がり量をモニタする際には、（４）式の走査方向から見た回転角θRYに基づいてレチクル１２の回転角を制御する。
【００３８】
図２（ａ）において、移動鏡２１Ｘ及び干渉計本体１４Ｘ１，１４Ｘ２より非走査方向用の２軸のレーザ干渉計が構成され、コーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２、固定平面鏡１４Ｍ１，１４Ｍ２、及び干渉計本体１４Ｙ１，１４Ｙ２より走査方向用の２軸のレーザ干渉計が構成されている。そして、干渉計本体１４Ｘ１，１４Ｘ２によって計測されるＸ座標ＸＲ、及び干渉計本体１４Ｙ１，１４Ｙ２によって計測されるＹ座標ＹＲよりなる座標系をレチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）と呼ぶ。この座標系は、Ｘ軸及びＹ軸よりなる設計上の理想的な直交座標系とは或る程度異なっている場合があるが、レチクル１２はそのレチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）に基づいて駆動される。
【００３９】
次に、図２（ｂ）において、Ｚθ軸駆動ステージ４上にはウエハ５が真空吸着等によって保持され、ウエハ５の近傍に基準マーク板６が固定されている。基準マーク板６上には、走査方向に沿って発光性の２列の基準マーク４６Ａ〜４６Ｆが形成され、レチクル１２上にも対応して２列のアライメントマーク４５Ａ〜４５Ｆが形成されている。両マークを図１のアライメント顕微鏡１９，２０で検出することによってレチクルステージの座標系とウエハステージの座標系との対応が取られる。この詳細は例えば特開平７−１７６４６８号公報にも開示されている。
【００４０】
また、ウエハ５上でレチクル上の照明領域３１と共役なスリット状の露光領域３２にレチクル１２の一部のパターンの像が投影され、露光領域３２に対してウエハ５をＹ方向に走査することによって、ウエハ５上の１つのショット領域ＳＡにレチクル１２のパターンが転写される。Ｚθ軸駆動ステージ４の−Ｘ方向の端部に、走査方向（Ｙ方向）に沿って延びた平行平板ガラスよりなる移動鏡７Ｘが設置され、Ｚθ軸駆動ステージ４の−Ｙ方向の端部に移動鏡７Ｘに直交するように非走査方向に沿って延びた平行平板ガラスよりなる移動鏡７Ｙが固定されている。干渉計本体１３Ｘ１及び１３Ｘ２より移動鏡７Ｘの反射面に、Ｙ方向に間隔Ｌ３で平行に計測用ビームＬＷＸ１及びＬＷＸ２が照射され、干渉計本体１３Ｙ１及び１３Ｙ２より移動鏡７Ｙの反射面に、Ｘ方向に間隔Ｌ４で平行に計測用ビームＬＷＹ１及びＬＷＹ２が照射されている。
【００４１】
移動鏡７Ｘ，７Ｙはウエハ５の走査露光、又はステッピング時に対応する計測用ビームが外れることが無いように十分長く形成されている。更に、計測用ビームＬＷＸ１，ＬＷＸ２は、スリット状の露光領域３２の中心（光軸ＡＸ）に対してＹ方向に振り分けになるように配置されており、干渉計本体１３Ｘ１及び１３Ｘ２の計測値ＸＷ１，ＸＷ２の平均値によってウエハ５の非走査方向の位置（Ｘ座標）ＸＷが検出され、干渉計本体１３Ｙ１及び１３Ｙ２の計測値ＹＷ１，ＹＷ２の平均値によってウエハ５の走査方向の位置（Ｙ座標）ＹＷが検出される。また、計測値ＸＷ１，ＸＷ２の差分を間隔Ｌ３で除算することによって、ウエハ５のヨーイング量（回転角）θWXが検出され、計測値ＹＷ１，ＹＷ２の差分を間隔Ｌ４で除算した回転角θWYと、そのヨーイング角θWXとの差分によって移動鏡７Ｘ，７Ｙの直交度誤差ΔωＷが検出される。即ち、次式が成立している。
【００４２】
ＸＷ＝（ＸＷ１＋ＸＷ２）／２ （６）
ＹＷ＝（ＹＷ１＋ＹＷ２）／２ （７）
θWX＝（ＸＷ１−ＸＷ２）／Ｌ３ （８）
ΔωＷ＝（ＹＷ１−ＹＷ２）／Ｌ４−（ＸＷ１−ＸＷ２）／Ｌ３ （９）
図２（ｂ）において、移動鏡７Ｘ及び干渉計本体１３Ｘ１，１３Ｘ２より非走査方向用の２軸のレーザ干渉計が構成され、移動鏡７Ｙ及び干渉計本体１３Ｙ１，１３Ｙ２より走査方向用の２軸のレーザ干渉計が構成されている。このように干渉計本体１３Ｘ１，１３Ｘ２によって計測されるＸ座標ＸＷ、及び干渉計本体１３Ｙ１，１３Ｙ２によって計測されるＹ座標ＹＷよりなる座標系をウエハステージの座標系（ＸＷ，ＹＷ）と呼ぶ。この座標系も、Ｘ軸及びＹ軸よりなる設計上の理想的な直交座標系とは或る程度異なっている場合があるが、ウエハ５の走査、及びステッピングはそのウエハステージの座標系（ＸＷ，ＹＷ）に沿って行われる。例えば（９）式の直交度誤差ΔωＷの補正を行わない場合、Ｚθ軸駆動ステージ４（ウエハ５）のステッピング方向は、走査方向では、移動鏡７Ｘの反射面に沿った方向（Ｘ座標ＸＷが変化しない方向）となり、非走査方向では移動鏡７Ｙの反射面に沿った方向（Ｙ座標ＹＷが変化しない方向）となる。
【００４３】
次に、本例の投影露光装置でアライメント、走査露光、及びステッピングを行う際の基本的な動作につき説明する。先ず、図２（ｂ）の基準マーク板６を用いてレチクルアライメントを行う。即ち、図１のウエハＹ軸駆動ステージ２及びウエハＸ軸駆動ステージ３を駆動することによって、基準マーク板６の基準マーク４６Ａ，４６Ｂを投影光学系８の露光領域３２内に移動して静止させ、レチクルＹ軸駆動ステージ１０を駆動して図２（ａ）のレチクル１２上のアライメントマーク４５Ａ，４５Ｂを照明領域３１内に移動する。そして、図１のアライメント顕微鏡１９及び２０によって、基準マーク４６Ａ，４６Ｂと対応するアライメントマーク４５Ａ，４５Ｂとの位置ずれ量を検出し、レチクルＹ軸駆動ステージ１０及びレチクル微小駆動ステージ１１を駆動して、基準マーク４６Ａ及び４６Ｂの像に対してアライメントマーク４５Ａ及び４５Ｂの位置ずれ量が対称になるように合わせ込む。これによって、レチクル１２の位置、及び回転角が基準マーク板６に対して合わせ込まれる。また、この状態で例えば、レチクルステージ側の４軸の干渉計本体１４の計測値、及びウエハステージ側の４軸の干渉計本体１３の計測値をリセットすることによって、（１）式及び（３）式より定まるレチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）と、（６）式及び（７）式より定まるウエハステージの座標系（ＸＷ，ＹＷ）との原点のオフセットが補正される。
【００４４】
また、予め走査露光時のウエハステージ側のＺθ軸駆動ステージ４の走査方向を基準マーク板６の基準マークの配列方向に平行にしておく。このためには、一例として機械的に基準マーク４６Ａ，４６Ｃ，４６Ｅの配列方向を移動鏡７Ｘの反射面（走り面）に平行にしておけばよい。但し、機械的な調整誤差が残存する際には、ウエハステージのＹ座標ＹＷが所定ステップ変化する毎に、そのＸ座標ＸＷが対応する量だけ変化するようにして、ソフトウェア的にＺθ軸駆動ステージ４の走査方向を補正してもよい。以下ではこのように補正された走査方向をＹ軸とする座標系をウエハステージの座標系（ＸＷ，ＹＷ）と呼ぶ。
【００４５】
次に、露光光を照射することなく、走査露光時と同様にウエハステージ側のステージとレチクルステージ側のステージとを同期走査すると共に、基準マーク板６上の基準マーク４６Ｃ〜４６Ｆと対応するレチクル１２上のアライメントマーク４５Ｃ〜４５Ｆとの相対的な位置ずれ量をアライメント顕微鏡１９，２０によって順次検出する。これらの相対的な位置ずれ量の平均値より、レチクル１２の走査方向とウエハ５の走査方向との傾き角、即ちレチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）と、ウエハステージの座標系（ＸＷ，ＹＷ）との走査方向の軸の回転角を求める。その後、レチクル１２を走査する際には、レチクルＹ軸駆動ステージ１０及びレチクル微小駆動ステージ１１を介してＹ座標ＹＲが所定間隔変化する間にＸ座標ＸＲを対応する量だけ横ずれさせることによって、ソフトウェア的にレチクル１２の走査方向を基準マーク板６の基準マークの配列方向に合わせ込む。以下ではこのように補正された走査方向をＹ軸とする座標系をレチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）と呼ぶ。この結果、ウエハステージの座標系（ＸＷ，ＹＷ）及びレチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）は、基準マーク板６を基準として走査方向の軸が互いに平行になり、走査露光時にレチクル１２及びウエハ５は平行に走査される。
【００４６】
この場合、各ステージの移動は各ステージのガイド面基準であり、投影露光装置の組立調整時に、例えばレチクルＹ軸駆動ステージ１０のガイド面とウエハＹ軸駆動ステージ２のガイド面との平行度を数１００μｒａｄ程度以下に機械的に合わせておく。更に、それらのガイド面に対して移動鏡及び基準マーク板６を合わせて固定することで、走査露光時に各ステージを非走査方向へも駆動することによるソフトウェア的な補正量を小さくし、制御精度を向上させている。このように調整されたレチクル微小駆動ステージ１１に対し、実際にレチクル１２を載置した場合、レチクル１２が外形基準等で設置されると、各移動鏡及び基準マーク板６に対しレチクル１２のアライメントマーク４５Ａ〜４５Ｆのみが大きく回転している可能性がある。これは、レチクルの外形と転写用パターンとの間の位置ずれ量は大きいときには０．５ｍｍ程度あるからである。
【００４７】
図２（ａ）のレチクル１２の外形と転写用パターンとの位置ずれ量が大きいと、レチクル１２のアライメントマーク４５Ａ〜４５Ｆと基準マーク板６の基準マーク４６Ａ〜４６Ｆとの位置ずれ量を計測した場合、相対的にレチクル１２又は基準マーク板６が大きく回転しているか、大きなオフセットを持っているように計測される。しかし、基準マーク板６は移動鏡７Ｘ，７Ｙの走りに合わせて固定されているので、レチクル微小駆動ステージ１１を回転又はシフトさせることで補正が行われる。ここで、レチクル微小駆動ステージ１１を回転させた場合、移動鏡２１Ｘも同様に回転するので、レチクル１２の走り方向に対し移動鏡２１Ｘが傾くこととなるが、レチクル１２上のアライメントマーク４５Ａ〜４５Ｆは基準マーク板６上の基準マーク４６Ａ〜４６Ｆに平行になっており、走査露光時にはレチクル１２の走り方向とウエハ５の走り方向とが平行となるように制御される。
【００４８】
次に、ウエハ５上の各ショット領域のウエハステージの座標系（ＸＷ，ＹＷ）上での配列を求めるためのウエハアライメントが行われる。一例として、図１のアライメントセンサ３４を用いてウエハ５上から選択された所定個数のショット領域（サンプルショット）のウエハマークの座標を計測し、この計測結果を統計処理するＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）方式でウエハ５上の全部のショット領域の配列座標が算出される。また、予め所謂ベースラインチェックによって、基準マーク板６を用いて、アライメントセンサ３４の検出中心と、投影光学系８の露光領域３２内の基準点との間隔（ベースライン量）が求められて主制御系２２Ａ内に記憶されている。そこで、ウエハ５上の各ショット領域の配列座標、アライメントセンサ３４のベースライン量、及びウエハステージの座標系（ＸＷ，ＹＷ）とレチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）との関係に基づいて、ウエハ５上の露光対象のショット領域が走査開始位置に位置決めされると共に、レチクル１２も対応する位置に位置決めされる。
【００４９】
その後、先のレチクルアライメント時に定められたウエハステージの座標系（ＸＷ，ＹＷ）及びレチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）に従って走査露光動作が行われるが、その座標系は各移動鏡７Ｘ，７Ｙ，２１Ｘ及びコーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２の反射面を基準としてソフトウェア的に補正されたものであり、これらの移動鏡等の位置がレチクル１２やウエハ５に対して相対的にずれた場合、ショット領域の形状やショット配列に影響を及ぼすこととなる。本例ではこのようなときでも正確な矩形のショット領域、及び直交格子状のショット配列が形成されるように、以下の方法により走査露光及びステッピングを行っている。
【００５０】
即ち、ウエハアライメントによって、露光対象のショット領域とレチクルとが位置合わせされたときのレチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）の座標を（ＸＲ0,ＹＲ0)、ウエハステージの座標系（ＸＷ，ＹＷ）の座標を（ＸＷ0,ＹＷ0)とすると、投影光学系８の投影倍率は１／Ｍであるため、それ以後のレチクル微小駆動ステージ１１（レチクル１２）とＺθ軸駆動ステージ４（ウエハ５）との走査方向、及び非走査方向の同期誤差ΔＸ，ΔＹは次のように表すことができる。但し、これらの同期誤差はレチクル１２上に換算した誤差である。また、図１の投影光学系８は反転投影系であるが、図２に示すように、レチクルステージ側の干渉計とウエハステージ側の干渉計とは計測方向が反転しているため、同期誤差は単に移動量の倍率補正値の差分を取るだけで求められる。
【００５１】
ΔＸ＝（ＸＷ−ＸＷ0)・Ｍ−（ＸＲ−ＸＲ0) （１０）
ΔＹ＝（ＹＷ−ＹＷ0)・Ｍ−（ＹＲ−ＹＲ0) （１１）
また、本例では（８）式で表されるＺθ軸駆動ステージ４の非走査方向から見た回転角θWXと、（２）式で表されるレチクル微小駆動ステージ１１の非走査方向から見た回転角θRXとの差分を次のように回転方向の同期誤差Δθとする。
【００５２】

Figure 0003809676
そして、走査露光時には、図１のレチクルＹ軸駆動ステージ１０及びウエハＹ軸駆動ステージ２が加速を開始し、これらがそれぞれ所定の走査速度に達した後、上記の同期誤差ΔＸ，ΔＹ，Δθがそれぞれ０となるようにレチクル微小駆動ステージ１１を駆動して同期制御を行う。この状態で所定の整定時間が経過した後、レチクル１２上の照明領域３１への露光光の照射が開始されて露光が行われる。
【００５３】
その後、次のショット領域への露光を行うためにウエハ５のステッピングを行う際には、ウエハステージ側の移動鏡７Ｘ，７Ｙの直交度が悪化したときでも、ショット配列が直交格子（配列方向が直交する格子）状を維持するように、Ｚθ軸駆動ステージ４の非走査方向のステッピング方向を（９）式の直交度誤差ΔωＷ分だけ補正する。
【００５４】
更に、（９）式の直交度誤差ΔωＷ、又は（５）式の直交度誤差ΔωＲが所定の許容値を超えて大きく変化する場合は、その他のオフ・アクシス方式のアライメントセンサ３４のベースライン量の精度やその機械的な安定性に問題が発生している可能性がある。そこで、直交度誤差ΔωＷ、又はΔωＲが所定の許容値を超えて大きく変化している場合は、ウエハの交換時等に再度上記のレチクルアライメントやベースライン量の計測を行うようにする。これによって、レチクルのパターンとウエハの各ショット領域との重ね合わせ精度を向上できる。
【００５５】
次に、本例の投影露光装置で走査露光を行うことによって得られるショット領域の形状、及びショット配列の具体例につき説明する。
先ず、図３を参照して、図２に示すレチクルステージ側の移動鏡の直交度が良好で、且つウエハステージ側の移動鏡７Ｘ，７Ｙの傾きが変化した場合につき説明する。
【００５６】
図３（ａ１）〜（ｄ１）は図２（ｂ）のウエハ５が載置されるＺθ軸駆動ステージ４上の移動鏡７Ｘ，７Ｙを簡略化して示し、図３（ａ２）〜（ｄ２）は図２（ａ）のレチクル１２が載置されるレチクル微小駆動ステージ１１上の移動鏡２１Ｘ、及びコーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２を簡略化して示し、コーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２をまとめて１つの移動鏡２１Ｙとしている。また、分かり易いように、図１の投影光学系８によって正立像がウエハ上に投影されるものと仮定して、図２に対してウエハステージ側の移動鏡７Ｙを＋Ｙ方向側に固定し、レチクルステージ側の移動鏡２１Ｘを−Ｘ方向側に固定している。これによって、ウエハ５及びレチクル１２の走査方向は同じ方向（−Ｙ方向、又は＋Ｙ方向）となっている。これは以下の図４〜図７においても同様である。
【００５７】
また、図３では、レチクル１２のパターン領域の輪郭は移動鏡２１Ｘ、又は２１Ｙの反射面に平行であると仮定している。更に、ウエハステージ側の走査方向用の移動鏡７Ｙに対して１本の計測用ビームＬＷＹ１が照射され、レチクルステージ側の非走査方向用の移動鏡２１Ｘに対して１本の計測用ビームＬＲＸ１が照射されているものとしている。これは、走査露光中には、ウエハステージ側では走査方向用の移動鏡７Ｙの回転角はモニタすることなく、レチクル側では非走査方向用の移動鏡２１Ｘの回転角はモニタしないことを意味している。但し、上記のようにレチクル側では通常は非走査方向用の移動鏡２１Ｘの回転角がモニタされているが、後述のようにレチクルステージ側の移動鏡２１Ｘ，２１Ｙの直交度が良好であるときには、どちらの移動鏡の回転角をモニタしても同じ結果が得られるため、図３では走査方向用の移動鏡２１Ｙの回転角をモニタしている。この場合、（１２）式の同期誤差Δθの代わりに、（８）式のウエハの回転角θWXと（４）式のレチクルの回転角θRYとの差分である次式の同期誤差Δθ’が０になるようにレチクル微小駆動ステージ１１の回転角が補正される。
【００５８】
Δθ’＝θWX−θRY （１３）
そして、図３（ａ１）に示すように、走査露光中にウエハステージ側のＺθ軸駆動ステージ４の移動鏡７Ｘ，７Ｙの直交度が良好で、且つ移動鏡７Ｘが理想的な直交座標系のＹ軸に平行（移動鏡７ＸはＸ軸に平行）であるときには、走査露光中に上記の（１０）式の同期誤差ΔＸ、（１１）式の同期誤差ΔＹ、及び（１３）式の同期誤差Δθ’がそれぞれ０になるように走査が行われるため、図３（ａ２）に示すように、レチクル微小駆動ステージ１１（レチクル１２）は照明領域３１に対してＹ軸に平行に走査される。また、ウエハ５上のショット領域ＳＡ１も露光領域３２に対してＹ軸に平行に走査されるため、そのショット領域ＳＡ１の形状は、図３（ａ３）に拡大して示すように正確な矩形である。更に、１つのショット領域から次のショット領域に移動する際の、ウエハステージ側のＺθ軸駆動ステージ４のステッピング方向は、Ｘ軸及びＹ軸に平行であるため、ウエハ５上に形成されるショット配列は、図３（ａ４）に示すように直交格子状である。
【００５９】
次に、図３（ｂ１）に示すように、走査露光中にウエハステージ側の移動鏡７Ｘ，７Ｙの直交度が良好で、且つＺθ軸駆動ステージ４が角度θだけ時計方向に回転したときには、ウエハ５は矢印３４ｂに示すようにＹ軸に対して角度θだけ傾斜して走査される。また、レチクル微小駆動ステージ１１（レチクル１２）も角度θだけ時計方向に回転して走査されるため、ウエハ５上のショット領域ＳＡ２の形状は、図３（ｂ３）に示すように回転はしているが正確な矩形である。更に、ウエハステージ側のＺθ軸駆動ステージ４のステッピング方向は、走査方向では矢印３４ｂで示す方向であり、非走査方向では矢印３５ｂで示すように移動鏡７Ｙの反射面に沿った方向であるため、ウエハ５上に形成されるショット配列は、図３（ｂ４）に示すように回転はしているが直交格子状である。
【００６０】
これに対して、図３（ｃ１）に示すように、図３（ａ１）と比べてウエハステージ側の非走査方向の移動鏡７Ｘの角度がθだけ変化した場合、ウエハ５は矢印３４ｃで示すようにＹ軸に対して角度θだけ傾斜して走査され、レチクル１２も図３（ｃ２）に矢印３３ｃで示すようにＹ軸に対して角度θ傾斜して走査される。その結果、図３（ｃ３）に示すように、ウエハ５上で露光されるショット領域ＳＡ３の形状は、矩形のままである。但し、この際にウエハ側で単に移動鏡７Ｘ，７Ｙに沿ってステッピングを行うと、移動鏡７Ｘ，７Ｙの直交度誤差が生じているために、ウエハ５上のショット配列は図３（ｃ４）に示すように平行四辺形状となり、直交格子ではなくなる。これに対して本例では、図３（ｃ１）に点線で示すように、移動鏡７Ｙには更に１軸の計測用ビームＬＷＹ２が照射されており、Ｚθ軸駆動ステージ４（ウエハ５）の非走査方向のステッピング方向は（９）式の直交度誤差ΔωＷ分だけ補正される。即ち、ウエハ５の非走査方向のステッピング方向は、図３（ｃ１）の矢印４７ｃで示すように、移動鏡７Ｙに対して角度θだけ時計回りに回転している。従って、ウエハ５上のショット配列は、図３（ｃ４）に点線の格子４８ｃに示すように、回転はしているが直交格子状となる。
【００６１】
一方、図３（ｄ１）に示すように、図３（ａ１）と比べてウエハステージ側の走査方向の移動鏡７Ｙの角度がθだけ反時計回りに変化した場合、ウエハ５は−Ｙ方向に走査される。また、移動鏡７Ｘの傾斜角はレチクル１２の回転角の補正には使用されないため、レチクル１２も図３（ｄ２）に示すように−Ｙ方向に走査され、図３（ｄ３）に示すように、ウエハ５上で露光されるショット領域ＳＡ４の形状は、矩形のままである。この際にも、ウエハ側で単に移動鏡７Ｘ，７Ｙに沿ってステッピングを行うと、ウエハ５上のショット配列は図３（ｄ４）に示すように平行四辺形を９０°回転したような配列となる。実際には本例では、ウエハ５の非走査方向のステッピング方向は（９）式の直交度誤差ΔωＷ分だけ補正されるため、ウエハ５の非走査方向のステッピング方向は、図３（ｄ１）の矢印４７ｄで示すように、移動鏡７Ｙに対して角度θだけ時計回りに回転している。従って、ウエハ５上のショット配列は、図３（ｄ４）に点線の格子４８ｄで示すように、正確な直交格子状となる。
【００６２】
なお、図３ではレチクル１２の回転角を走査方向用の移動鏡２１Ｙの回転角に基づいて補正する場合を示したが、本例では通常はレチクル１２の回転角は非走査方向用の移動鏡２１Ｘの回転角に基づいて制御されている。
図６は、そのようにレチクル１２の回転角を非走査方向用の移動鏡２１Ｘの回転角に基づいて補正する場合を示し、この図６において、移動鏡２１Ｘに２本の計測用ビームＬＲＸ１，ＬＲＸ２が照射され、移動鏡２１Ｙには１本の計測用ビームＬＲＹ１のみが照射されている点以外は図３と同一である。図６においても、ウエハステージ側の非走査方向の移動鏡７Ｘの傾斜角に応じてレチクル１２の回転角が補正されるため、ウエハステージ側の移動鏡７Ｘ，７Ｙの直交度が良好であるときには（図６（ａ１），（ｂ１））、レチクル１２の走査方向はウエハ５の走査方向に平行となり（図６（ａ２），（ｂ２））、露光されるショット領域ＳＡ９，ＳＡ１０の形状は矩形であり（図６（ａ３），（ｂ３））、形成されるショット配列も直交格子状である（図６（ａ４），（ｂ４））。
【００６３】
また、ウエハステージ側の非走査方向の移動鏡７Ｘが傾いて（図６（ｃ１））、ウエハ５の走査方向が矢印４０ｃで示すように傾いても、レチクル１２の走査方向も図６（ｃ２）に矢印３９ｃで示すように傾くため、露光されるショット領域ＳＡ１１の形状は矩形である（図６（ｃ３））。更に、ウエハステージ側の走査方向の移動鏡７Ｙが傾いても（図６（ｄ１））、ウエハ５及びレチクル１２の走査方向はＹ軸に平行であり（図６（ｄ２））、露光されるショット領域ＳＡ１２の形状は矩形である（図６（ｄ３））。この場合も、単にウエハステージの移動鏡７Ｘ，７Ｙに沿ってステッピングすると、得られるショット配列は図６（ｃ４），（ｄ４）に示すように直交格子ではなくなるが、実際には（９）式の直交度誤差ΔωＷだけウエハ５の非走査方向のステッピング方向が補正され、ウエハ５は矢印４１ｃ、又は矢印４１ｄの方向にステッピングするため、直交格子状のショット配列が得られる。
【００６４】
次に、レチクルステージ側の移動鏡２１Ｘ，２１Ｙが傾斜して直交度が悪化した場合について図４、図５、及び図７を参照して説明する。先ず、本例での実際の動作と比較するために、図３の構成で更にレチクルステージ側の移動鏡２１Ｘ，２１Ｙの直交度が悪化した場合を図４に示し、従来技術でレチクルステージ側の移動鏡の直交度が悪化した場合を図５に示す。
【００６５】
図４（ａ２）に示すように、レチクルステージ側の走査方向の移動鏡２１Ｙが角度θだけ傾斜すると、移動鏡２１Ｙがウエハステージ側の非走査方向の移動鏡７Ｘに直交するように回転補正が行われる。そして、ウエハ５がＹ軸に平行に走査されても（図４（ａ１））、レチクル１２は矢印３７ａで示すように回転した状態で、且つレチクルステージの非走査方向の座標が変化しないように移動鏡２１Ｘに沿って斜めに走査されるため、ウエハ５上に露光されるショット領域ＳＡ５は平行四辺形を９０°回転した形状となる（図４（ａ３））。また、図４（ｂ２）に示すように、レチクルステージの非走査方向の移動鏡２１Ｘが角度θだけ傾斜すると、移動鏡２１Ｙはウエハステージ側の非走査方向の移動鏡７Ｘに直交する状態が維持される。そして、ウエハ５がＹ軸に平行に走査されても（図４（ｂ１））、レチクル１２は矢印３７ｂで示すように移動鏡２１Ｘに沿って斜めに走査されるため、ウエハ５上に露光されるショット領域ＳＡ６は平行四辺形となる（図４（ｂ３））。また、ウエハ５上のショット配列については、ウエハステージ側の移動鏡７Ｘ，７Ｙが直交しているため、補正を行うまでもなく直交格子状となっている（図４（ａ４），（ｂ４））。
【００６６】
また、図５は、従来技術、即ち図４の構成でウエハステージ側の走査方向の移動鏡７Ｙの回転角に基づいてレチクル１２の回転角を補正する場合を示しているが、この場合にもＺθ軸駆動ステージ４（ウエハ５）の回転角は図４と同じように検出されるため、得られるショット領域の形状は矩形ではなくなる。即ち、図５（ａ２）に示すように、レチクルステージ側の走査方向の移動鏡２１Ｙが角度θだけ傾斜すると、ウエハ５がＹ軸に平行に走査されても（図５（ａ１））、レチクル１２は矢印３８ａで示すように回転した状態で、移動鏡２１Ｘに沿って斜めに走査されるため、露光されるショット領域ＳＡ７は平行四辺形を９０°回転した形状となる（図５（ａ３））。また、図５（ｂ２）に示すように、レチクルステージ側の非走査方向の移動鏡２１Ｘが角度θだけ傾斜したときには、ウエハ５がＹ軸に平行に走査されても（図５（ｂ１））、レチクル１２は矢印３８ｂで示すように斜めに走査されるため、露光されるショット領域ＳＡ８は平行四辺形となる（図５（ｂ３））。この場合も、ウエハ５上のショット配列については、直交格子状となっている（図５（ａ４），（ｂ４））。
【００６７】
このように、レチクルステージ側で走査方向の移動鏡２１Ｙの回転角に基づいてレチクル微小駆動ステージ１１（レチクル１２）の回転角の補正を行うと、移動鏡２１Ｘ，２１Ｙの直交度が悪化したときに得られるショット領域の形状が矩形でなくなる。これを避けるために、本例では通常は、図２（ａ）で説明したように、レチクル微小駆動ステージ１１の非走査方向の移動鏡２１Ｘの回転角に基づいてレチクル微小駆動ステージ１１の回転角を補正している。
【００６８】
図７は、本例の通常の動作のようにレチクルステージ側の非走査方向の移動鏡２１Ｘの回転角に基づいてレチクル１２の回転角を補正する場合を示し、図７（ａ２）に示すように、レチクルステージ側の走査方向の移動鏡２１Ｙが角度θだけ傾斜しても、この傾斜角はレチクル１２の回転補正には使用されない。従って、ウエハ５がＹ軸に平行に走査されると（図７（ａ１））、レチクル１２もＹ軸に平行に走査されるため、露光されるショット領域ＳＡ１３は矩形である（図７（ａ３））。一方、図７（ｂ２）に示すように、レチクルステージの非走査方向の移動鏡２１Ｘが角度θだけ傾斜したときには、移動鏡２１Ｘがウエハステージの移動鏡７Ｘに平行になるようにレチクル１２の回転補正が行われる。即ち、ウエハ５がＹ軸に平行に走査されると（図７（ｂ１））、レチクル１２は角度θだけ回転した状態でＹ軸に平行に走査されるため、露光されるショット領域ＳＡ１４は回転はしているが矩形である（図７（ｂ３））。この場合も、ウエハ５上のショット配列については、直交格子状である（図７（ａ４），（ｂ４））。
【００６９】
上述のように本例によれば、ウエハステージの非走査方向の移動鏡７Ｘの回転角に基づいてレチクル１２の回転角を補正しているため、ウエハステージ側の移動鏡７Ｘ，７Ｙの傾きが生じてそれらの直交度が悪化した場合でも、図６（又は図３）に示すようにウエハ５及びレチクル１２の走査方向が平行に維持されて、ウエハ５上で露光されるショット領域の形状は矩形に保たれる。更に、レチクルステージ側についても、非走査方向の移動鏡２１Ｘの回転角に基づいてレチクル１２の回転角を補正しているため、図７に示すように、レチクルステージ側の移動鏡２１Ｘ，２１Ｙの傾きが生じてそれらの直交度が悪化した場合でも、ウエハ５及びレチクル１２の走査方向が平行に維持されて、ウエハ５上で露光されるショット領域の形状は矩形に保たれる。また、ウエハステージの非走査方向へのステッピング方向を（９）式の直交度誤差ΔωＷに基づいて補正しているため、ウエハステージの移動鏡７Ｘ，７Ｙの直交度が悪化しても、ウエハ上に形成されるショット配列は直交格子状となる。
【００７０】
但し、ショット配列が直交格子状となっても、例えば図７（ｂ２）に示すように、レチクル１２のパターンに対してレチクルステージの非走査方向の移動鏡２１Ｘが傾斜したときに、図７（ｂ４）に示すように各ショット領域に回転（ショットローテーション）が発生してしまう。このようなショットローテーションの発生を防止するためには、前述の（５）式のレチクルステージの移動鏡の直交度誤差ΔωＲを常時モニタし、その直交度誤差ΔωＲがショットローテーションとして許容できる誤差か否かを判断するシーケンスを露光シーケンス中に入れておけばよい。仮に、その直交度誤差ΔωＲが許容値から外れた場合、ウエハ交換時、又はショット露光の間に再度、ウエハステージ上の基準マーク板６を投影光学系５の露光領域に移動し、レチクルアライメントを実施することで、レチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）の再設定が行われ、それ以降のショットローテーションの発生を防止できる。
【００７１】
また、既にショットローテーションが発生している恐れのあるときには、所謂ショット内多点ＥＧＡ方式のアライメントを行うことによって、ウエハ５上の各ショット領域の回転角を実測すればよい。即ち、ショット内多点ＥＧＡ方式では、図８に示すように、ウエハ５上の各ショット領域内にそれぞれ複数個（例えば２個）の２次元のウエハマークＭＲ及びＭＬを形成しておく。そして、アライメント時には、ウエハ５上の全部のショット領域から例えば４個のショット領域をサンプルショット４３Ａ〜４３Ｄとして選択し、図１のアライメントセンサ３４を用いてそれらのサンプルショット４３Ａ〜４３Ｄ内の複数個のウエハマークＭＲ，ＭＬの座標を計測する。この結果を統計処理すると、例えばウエハマークＭＲ及びＭＬのＹ座標のずれ量をこれらのＸ方向の間隔で除算した結果の平均値より、ウエハ５上の各ショット領域の平均的なショットローテーションが求められる。従って、このウエハ５に対して重ね合わせ露光する際には、レチクルを予めそのショットローテーション分だけ回転しておくことによって、重ね合わせ誤差を低減することができる。
【００７２】
次に、上記の実施の形態ではレチクルステージ側の非走査方向の移動鏡２１Ｘの曲がりは無視できる程度としていたが、例えば今後ステージの位置決め精度が向上し、且つレチクルステージの走査距離が長くなった場合には、その非走査方向の移動鏡２１Ｘの曲がりの補正を行うことが望ましい。そこで、以下では図９を参照してその移動鏡２１Ｘの曲がりの計測方法、及び補正方法の一例につき説明する。
【００７３】
図９（ａ）は、図２（ａ）のレチクル微小駆動ステージ１１を示し、この図９（ａ）において、走査方向の移動鏡としてのコーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２のそれぞれのＹ座標ＹＲ１，ＹＲ２が計測用ビームＬＲＹ１，ＬＲＹ２によって計測され、非走査方向の移動鏡２１Ｘの２箇所のＸ座標ＸＲ１，ＸＲ２が計測用ビームＬＲＸ１，ＬＲＸ２によって計測されている。この際に、レチクル微小駆動ステージ１１（レチクル１２）の回転補正を（２）式の非走査方向から見た回転角θRXではなく、（４）式の走査方向の回転角θRY（＝（ＹＲ１−ＹＲ２）／Ｌ２）に基づいて行う。そして、レチクル微小駆動ステージ１１の回転角をその走査方向の回転角θRYが例えば０となるように固定した状態で、レチクル微小駆動ステージ１１をＹ方向に、正確には例えば非走査方向の移動鏡２１Ｘの一方のＸ座標ＸＲ１が一定の値となるように図９（ｂ）の状態まで走査して、レチクル微小駆動ステージ１１のＹ座標ＹＲ（＝（ＹＲ１＋ＹＲ２）／２）が所定のサンプル座標ＹＲｎ（ｎ＝１，２，…）に達する毎に、移動鏡２１Ｘの２箇所のＸ座標ＸＲ１，ＸＲ２の差分ΔＸＤを求めて記憶する。ｎ番目（ｎ＝１，２，３，…）のサンプル点でのＸ座標ＸＲ１，ＸＲ２をＸＲ１ｎ，ＸＲ２ｎとすると、ｎ番目の差分ΔＸＤｎは次のようになる。
【００７４】
ΔＸＤｎ＝ＸＲ１ｎ−ＸＲ２ｎ （１４）
この際に、レチクル微小駆動ステージ１１のヨーイングは逐次補正されているので、差分ΔＸＤｎは純粋に移動鏡２１Ｘの曲がり情報であり、レチクル微小駆動ステージ１１のＹ座標ＹＲｎにおいて、それまでの差分ΔＸＤｎをそれぞれ積分すると共に、それらの中間のＹ座標ＹＲでは前後の曲がり量を補間することによって、そのＹ座標ＹＲの関数ＦＤ（ＹＲ）として移動鏡２１Ｘの曲がり量が求められて、図１の主制御系２２Ａ内に記憶される。なお、その移動鏡２１Ｘの曲がり量をスプライン関数等を用いてＹ座標ＹＲの関数として求めてもよい。
【００７５】
即ち、差分ΔＸＤｎの番号ｎは有限なため、各計測点間の補間を行う必要がある。補間に際して、サンプリング間隔が小さい場合は比例配分でよいが、サンプリング間隔が大きい場合は曲線近似やスプライン関数による補間によって補正の精度を高めることができる。
その後、走査露光を行う際には、レチクル微小駆動ステージ１１の移動鏡２１Ｘで実測されるＸ座標ＸＲ（＝（ＸＲ１＋ＸＲ２）／２）に対して、その移動鏡２１Ｘの曲がり量ＦＤ（ＹＲ）を例えば加算することによって、その移動鏡２１Ｘの曲がり量を補正したレチクル微小駆動ステージ１１の正確なＸ座標が求められる。この補正後のＸ座標を使用することによって、レチクル微小駆動ステージ１１（レチクル１２）が直線的に走査されるため、ウエハ上に露光されるショット領域の形状が正確な矩形となる。このような移動鏡の曲がりの計測、及び補正はウエハステージ側の移動鏡にも適用できる。
【００７６】
なお、上述の実施の形態では、２つの干渉計本体の計測値の平均値を位置として、差分から回転角を求めているが、一方の干渉計本体の計測値を位置として、この位置と他方の干渉計本体の計測値との差分から回転角を求めるようにしてもよい。即ち、一方の干渉計本体を位置計測用として、他方の干渉計本体をヨーイング計測用と明確に分けてもよい。更に、２つの干渉計本体を露光領域等に対して必ずしも対称に配置する必要はない。また、各レーザ干渉計としては、シングルパス方式、ダブルパス方式、又は更に光路を多数回折り返す方式等の何れの方式を使用しても良い。更に、レチクルステージ側の移動鏡曲がりの計測方法は当然にウエハステージ側の移動鏡曲がりの計測に同様に適用することができる。
【００７７】
また、上述の実施の形態ではウエハステージには走査方向に２軸、非走査方向に２軸のレーザ干渉計が配置されているが、例えばショット配列の補正を行う必要が無い場合には、走査方向のレーザ干渉計を１軸としてもよい。また、ウエハステージの位置や回転角を求める際の平均化効果を高めるために、走査方向、及び非走査方向に３軸以上のレーザ干渉計を配置するようにしてもよい。同様に、レチクルステージ側でも、非走査方向の移動鏡の曲がり量を計測する必要がなければ、走査方向のレーザ干渉計を１軸としてもよい。また、レチクルステージの位置や回転角を求める際の平均化効果を高めるために、走査方向、及び非走査方向に３軸以上のレーザ干渉計を配置するようにしてもよい。
【００７８】
更に本発明は、レチクルステージ及びウエハステージの座標を独立に計測する種々の露光装置にも適用できるものである。このように本発明は上述の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
【００７９】
【発明の効果】
本発明の第１の走査型露光装置によれば、基板ステージの非走査方向用の２軸の基板側干渉計の計測値に基づいてその基板ステージとマスクステージとの相対回転角を補正しているため、その基板側干渉計の移動鏡の角度が変化した場合でも、その基板ステージとそのマスクステージとが平行に走査される。従って、感光基板上で露光されるショット領域の形状を所望の形状（矩形等）に維持できる利点がある。そのため、ショット領域の形状の歪に伴う像劣化や、一括露光方式の露光装置とのマッチング誤差が低減される。
【００８０】
更に、非走査方向用の２軸の基板側干渉計の計測値の差分と、走査方向用の２軸の基板側干渉計の計測値の差分との差に基づいてその基板ステージの移動方向を補正する移動方向補正手段を設けたため、例えばその基板ステージの非走査方向のステッピング方向を補正することによって、感光基板上に形成されるショット配列を直交格子状にすることができる。これによって重ね合わせ誤差が更に低減される。
【００８１】
また、本発明の第２の走査型露光装置によれば、基板ステージの非走査方向の２軸の基板側干渉計の計測値、及びマスクステージの非走査方向の２軸のマスク側干渉計に基づいて、その基板ステージとマスクステージとの相対回転角を補正しているため、そのマスク側干渉計の移動鏡の角度が変化した場合でも、その基板ステージとそのマスクステージとが平行に走査される。従って、感光基板上で露光されるショット領域の形状を所望の形状（矩形等）に維持できる利点がある。
【００８２】
また、本発明の第３の走査型露光装置によれば、複数軸のマスク側干渉計の測定値を用いることによって、マスクステージの走査中にそのマスクステージの回転角を測定できる。従って、そのマスクステージの回転角を例えばその基板ステージの走査方向に応じて制御することによって、その基板上に露光されるショット領域の形状を目標とする形状に維持できる。
また、本発明の実施の形態に記載された走査型露光装置によれば、一方のステージの第１の２軸の干渉計の計測値の差分に基づいてそのステージの回転角を検出し、この検出結果、及び第２の２軸の干渉計の計測値の差分に基づいてこの第２の２軸の干渉計用の移動鏡の曲がり量を算出しているため、そのステージにヨーイングが生じていてもその移動鏡の曲がり量を正確に検出できる。従って、実際の走査露光時にはその移動鏡の曲がり量を補正しながらそのステージの走査を行うことによって、そのステージを所望の方向に正確に走査できるため、感光基板上で露光されるショット領域の形状を所望の形状に維持できる利点がある。
【００８３】
これらの場合において、その基板ステージ、及びそのマスクステージの一方のステージの走査方向に直交する非走査方向の位置を計測する２軸の干渉計の計測値の差分が所定の閾値を超えた際に、そのマスクとその基板ステージとの位置関係を計測する計測手段を更に備えた場合には、感光基板上でのショット領域の形状誤差が減少する利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による走査型露光装置の実施の形態の一例を示す概略構成図である。
【図２】（ａ）は図１の投影露光装置のレチクルステージ側の干渉計の配置を示す平面図、（ｂ）は図１の投影露光装置のウエハステージ側の干渉計の配置を示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態において、ウエハステージ側の移動鏡の傾きが変化した場合のショット領域の形状、及びショット配列を示す説明図である。
【図４】図３の構成でマスクステージ側の移動鏡の傾きが変化した場合のショット領域の形状、及びショット配列を示す説明図である。
【図５】従来技術と同じ構成でマスクステージ側の移動鏡の傾きが変化した場合のショット領域の形状、及びショット配列を示す説明図である。
【図６】図３の構成に対してマスクステージ側でも回転角を非走査方向の２軸の干渉計で計測するようにした場合のショット領域の形状、及びショット配列を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態において、ウエハステージ及びマスクステージの両方で回転角を非走査方向の２軸の干渉計で計測するようにして、マスクステージ側の移動鏡の傾きが変化した場合のショット領域の形状、及びショット配列を示す説明図である。
【図８】ショット内多点ＥＧＡ方式で使用されるウエハマークの一例を示す平面図である。
【図９】レチクル微小駆動ステージ１１上の非走査方向の移動鏡２１Ｘの曲がり量の計測方法の説明図である。
【図１０】従来技術でウエハステージ側の移動鏡の傾きが変化した場合のショット領域の形状、及びショット配列を示す説明図である。
【符号の説明】
４ Ｚθ軸駆動ステージ
５ ウエハ
６ 基準マーク板
７Ｘ，７Ｙ ウエハステージ側の移動鏡
８ 投影光学系
１１ レチクル微小駆動ステージ
１２ レチクル
１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２ 干渉計本体
１４Ｘ１，１４Ｘ２，１４Ｙ１，１４Ｙ２ 干渉計本体
１９，２０ レチクルアライメント顕微鏡
２１Ｘ レチクルステージ側の移動鏡
２１Ｙ１，２１Ｙ２ コーナキューブ
２２Ａ 主制御系
２２Ｄ レチクル駆動装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure used for transferring a mask pattern onto a photosensitive substrate in a photolithography process for manufacturing, for example, a semiconductor element, an imaging element (CCD, etc.), a liquid crystal display element, or a thin film magnetic head. More particularly, the present invention relates to a scanning exposure type exposure apparatus (scanning type exposure apparatus) such as a step-and-scan method.
[0002]
[Prior art]
For example, when a semiconductor device is manufactured, a part of the pattern on the reticle is projected onto the wafer via the projection optical system, and the reticle and the wafer are scanned synchronously with respect to the projection optical system. A so-called step-and-scan projection exposure apparatus that sequentially transfers the pattern image to each shot area on the wafer is used.
[0003]
In such a step-and-scan method, since a projection optical system with a normal reduction magnification is used, it is necessary to independently drive the reticle stage and the wafer stage at a speed ratio corresponding to the reduction magnification, and each shot. Since the movement between the regions is performed by a stepping method, the mechanism of the stage system is complicated, and extremely high control is required (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-176468).
[0004]
Therefore, as shown in FIG. 10, the speed and position of the stage of the step-and-scan type projection exposure apparatus are conventionally controlled based on the measurement value of the laser interferometer. That is, in FIGS. 10A1 and 10A2, the X-axis moving mirror 52X and the Y-axis moving mirror 52Y are fixed to the wafer stage 51 on which the wafer W is mounted, and the reticle R is mounted. An X-axis moving mirror 55X and a Y-axis moving mirror 55Y are also fixed to the stage 54. Then, assuming that the orthogonal coordinate system of the plane on which the wafer W moves is the X axis and the Y axis, and the scanning direction at the time of scanning exposure is the direction along the Y axis (Y direction), conventionally the movement of the Y axis for the scanning direction Two measurement laser beams 53Y1, 53Y2 and 56Y1, 56Y2 are irradiated in parallel to the mirrors 52Y and 55Y, respectively, and one measurement beam is respectively applied to the movable mirrors 52X and 55X for the non-scanning direction. The laser beams 53X and 56X were irradiated, the position in the scanning direction (Y coordinate) was measured with a biaxial laser interferometer, and the position in the non-scanning direction (X coordinate) was measured with a uniaxial laser interferometer.
[0005]
At this time, the Y coordinate in the scanning direction is represented by the average value of the biaxial laser interferometer, and the rotation of the wafer stage 51 (wafer W) and the reticle stage 54 (reticle R) is further determined by the difference between the biaxial Y coordinates. The angle is measured, and at the time of scanning exposure, the X and Y coordinates of both stages 51 and 54 are in a positional relationship according to the projection magnification, and the both stages 51 and 54 are synchronized so that the relative rotation angle of both stages is constant. A scan was taking place. Note that, since a reverse projection optical system is usually used, the scanning directions of the wafer stage 51 and the reticle stage 54 are opposite. However, for the sake of simplicity, it is assumed that an upright image is projected. Are both in the −Y direction.
[0006]
That is, at the time of scanning exposure, assuming that the reflecting surface of the movable mirror is exactly parallel to the X axis and the Y axis, the wafer W is moved in the −Y direction with respect to the slit-shaped exposure region 58 by the wafer stage 51. In synchronization, the reticle R moves in the −Y direction with respect to the slit-shaped illumination area 57 by the reticle stage 54, and the pattern image of the reticle R is transferred to one shot area on the wafer W. The shot area exposed as a result is an accurate rectangle like the shot area SAa shown enlarged in FIG. 10 (a3), and the shot arrangement formed on the wafer W is as shown in FIG. 10 (a4). Are arranged in a grid along the X-axis and the Y-axis.
[0007]
On the other hand, when the movable mirrors 52X and 52Y rotate clockwise by the angle θ as shown in FIG. 10B1 by yawing of the wafer stage 51, the scanning direction of the wafer W moves as indicated by the arrow 60b. The direction along the reflection surface of the mirror 52X (the direction inclined by the angle θ with respect to the original Y axis) is the stepping direction of the wafer W in the non-scanning direction, as shown by the arrow 61b. The direction along. In this case, the rotation of the wafer stage 51 is detected by the tilt of the movable mirror 52Y, and the reticle stage 54 is also rotated by the angle θ accordingly, so that the reticle R is also angled as shown by the arrow 59b in FIG. Scanning is performed in the rotated direction with θ rotated. Therefore, the shot area (transfer area of the pattern image of the reticle R) exposed on the wafer W by scanning exposure is rotated but is an accurate rectangle as indicated by the shot area SAb in FIG. In addition, the shot arrangement on the wafer W (see FIG. 10B4) also has a lattice shape (hereinafter referred to as “orthogonal lattice shape”) that is rotated but the arrangement direction is orthogonal.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional step-and-scan type projection exposure apparatus, the coordinate position of the wafer stage and the reticle stage is measured by the laser interferometer, and the orthogonality of the two-axis moving mirror for the laser interferometer is good. In some cases, even if the wafer stage is rotated by yawing, the shape of the shot area to be exposed is a rectangle, and the resulting shot arrangement is also an orthogonal lattice.
[0009]
However, the stage is thermally deformed by the temperature change of the atmospheric gas or the temperature rise by exposure light irradiation, or the movable mirror for the laser interferometer itself is thermally deformed. When the degree is deteriorated, the shape of the shot area to be exposed is not rectangular, and the shot arrangement may not be orthogonal lattice. This is mainly because, conventionally, the position of the stage in the scanning direction is measured by a biaxial laser interferometer, and the rotation angle of the stage is obtained by the difference between the obtained measurement values. In other words, in the example of FIG. This is considered to be due to the fact that the laser beam from the laser interferometer for yawing measurement was irradiated to the movable mirrors 52Y and 55Y for use.
[0010]
Specifically, FIG. 10C1 shows a state where the movable mirror 52X for the non-scanning direction on the wafer stage side, that is, the yawing measurement is not performed, is inclined by the angle θ. In this case, the scanning direction of the wafer W is the direction along the reflecting surface of the inclined movable mirror 52X as indicated by the arrow 60c, but since the change in the rotation angle of the wafer stage is not detected, FIG. 10C2 shows. As shown, reticle R (reticle stage 54) is scanned in the -Y direction. Therefore, the shot area formed on the wafer W has a parallelogram shape as shown by the shot area SAc in FIG. 10C3, and the shot arrangement (see FIG. 10C4) also has a parallelogram shape.
[0011]
FIG. 10D1 shows a state in which the movable mirror 52Y for the scanning direction on the wafer stage side, that is, the yawing measurement is performed, is inclined by an angle θ. In this case, the scanning direction of the wafer W is the -Y direction, but since a change in the rotation angle of the wafer stage is detected, the reticle R is aligned with the original Y axis as indicated by an arrow 59d in FIG. 10 (d2). On the other hand, scanning is performed in a direction rotated by an angle θ and inclined by an angle θ. Therefore, the shot area formed on the wafer W has a shape obtained by rotating the parallelogram by 90 ° as shown by the shot area SAd in FIG. 10 (d3), and the shot arrangement (see FIG. 10 (d4)) is the same. It becomes the shape of.
[0012]
Since the arrangement error of the shot arrangement shown in FIG. 10 (c4) or (d4) is a linear error (primary error), when performing exposure on the layer above it, for example, so-called enhanced global alignment ( EGA) alignment is performed, a shot arrangement is obtained by statistical processing, and the wafer stage is stepped according to the obtained shot arrangement, thereby substantially correcting the arrangement error. However, when the shape of the shot area is deformed as indicated by the shot areas SAc and SAd, the width in the Y direction of the slit-shaped exposure area 58 in FIG. 10A1 is D, and the rotation angle of the movable mirror is θ (rad). Then, the image exposed on the wafer W is equivalent to an image laterally shifted by approximately D · θ in the non-scanning direction during the scanning exposure, and there is a disadvantage that image degradation occurs.
[0013]
In addition, since exposure is performed by a so-called mix-and-match method, it is also possible to perform overlay exposure using a batch exposure type exposure apparatus such as a stepper on a deformed shot region such as the shot regions SAc and SAd. The exposure type cannot be corrected in accordance with such a deformed shot shape. Therefore, such a deformed shot region includes a distortion error, and there is a disadvantage that matching accuracy is deteriorated.
[0014]
Furthermore, not only when the tilt of the moving mirror of the laser interferometer changes, but also when the moving mirror has a bend along the scanning direction, there is a disadvantage that the shape of the shot area to be exposed is distorted.
In view of this point, the present invention is a scanning type capable of maintaining the shape of a shot area exposed on a photosensitive substrate in a desired shape even when the angle of a moving mirror of an interferometer for measuring the position of the stage changes. It is a first object to provide an exposure apparatus.
[0015]
A second object of the present invention is to provide a scanning exposure apparatus that can maintain the shape of a shot area exposed on a photosensitive substrate in a desired shape even when the movable mirror is bent.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
  A first scanning exposure apparatus according to the present invention includes a mask stage (9 to 11) that moves a mask (12) on which a transfer pattern is formed, and a substrate stage (1) that moves a photosensitive substrate (5). 4), and in a state in which the mask is illuminated with illumination light for exposure, the substrate (5) is scanned in a predetermined direction through the substrate stage, and is synchronized with the mask stage. In a scanning exposure apparatus that sequentially transfers the pattern of the mask (12) onto the substrate (5) by scanning the mask (12) in a direction corresponding to the predetermined direction, the scanning direction (Y direction) of the substrate stage The position ofTwo axes measured at two locations along the non-scanning direction orthogonal to the scanning directionSubstrate side interferometer (13Y1,13Y2,7Y) and the substrate stageThatA biaxial substrate side interferometer (13X1, 13X2, 7X) that measures the position in the non-scanning direction (X direction) at two locations along the scanning direction;ThatRotation angle correction means (22D, 44R, 44L) for correcting the relative rotation angle between the substrate stage and the mask stage based on the measurement value of the biaxial substrate side interferometer for the non-scanning direction;The movement direction of the substrate stage based on the difference between the measurement value of the two-axis substrate side interferometer for the non-scanning direction and the difference of the measurement value of the two-axis substrate side interferometer for the scanning direction Direction correction means (22A, 22B) for correctingIt is what has.
[0017]
According to the present invention, for example, as shown in FIG. 2, the biaxial interferometer body (13X1) faces the moving mirror (7X) for the non-scanning direction of the substrate stage for moving the substrate (5). 13X2), the coordinates are determined by the average value of the two axes, and the yawing amount (rotation angle) in the non-scanning direction of the substrate stage is obtained from the difference between the measurement values of these two axes. In response, the mask (12) is rotated. The rotation angle of the mask stage at this time can be obtained from the difference between the measurement values of a biaxial interferometer arranged in either the scanning direction or the non-scanning direction, for example.
[0018]
As a result, for example, as shown in FIGS. 3C1 to 3C4, when the angle of the movable mirror (7X) in the non-scanning direction of the substrate stage changes, the substrate (5) and the mask (12) have the same angle. Therefore, the shot area (SA3) exposed on the substrate (5) remains rectangular even if it is rotated. For example, as shown in FIGS. 3 (d1) to (d4), when the angle of the movable mirror (7Y) in the scanning direction of the substrate stage changes, both the substrate (5) and the mask (12) are inclined. The shot area (SA4) exposed on the substrate (5) remains rectangular because it is scanned without any change. That is, according to the present invention, since the scanning direction of the substrate (5) and the mask (12) is always the same, the shape of the shot area exposed on the substrate (5) is maintained at the target shape.
[0019]
  Thus, even if the shape of the shot region becomes the target shape, as shown in FIG. 3 (c4) or (d4), the shot arrangement is not an orthogonal lattice (a lattice in which the arrangement directions are orthogonal). This shot arrangement is further made into an orthogonal lattice shape.For thatThe difference (yaw amount) between the measurement values of the biaxial substrate side interferometers (13X1, 13X2, 7X) for the non-scanning direction and the biaxial substrate side interferometers (13Y1, 13Y2, 7Y) for the scanning direction Movement direction correction means (22A, 22B) for correcting the movement direction of the substrate stage based on the difference between the measurement values (the amount of yawing).Is provided.
[0020]
At this time, if, for example, the stepping direction in the non-scanning direction of the substrate stage is corrected using the difference between the yawing amount in the non-scanning direction measured by the present invention and the yawing amount in the scanning direction, for example, FIG. The shot arrangement shown in c4) or (d4) has an orthogonal lattice shape indicated by a dotted line.
Next, the case where the movable mirror (21X, 21Y) on the mask stage side is inclined and the orthogonality is deteriorated will be considered. Also in this case, as in the conventional example, the position of the movable mirror (21Y) for the scanning direction of the mask stage is measured with a two-axis interferometer, and the mask stage is measured based on the difference between the measured values of these two axes. When the rotation angle is controlled, the shape of the shot area to be exposed may not be rectangular.
[0021]
That is, FIGS. 4 (a2) and (b2), and FIGS. 5 (a2) and (b2) are arranged with a biaxial interferometer body facing the movable mirror (21Y) for the scanning direction of the mask stage, respectively. An example is shown in which a uniaxial interferometer body is disposed facing a movable mirror (21X) for the non-scanning direction. 4 (a1) and 4 (a2) show an example in which the position of the substrate stage in the non-scanning direction is measured by a biaxial interferometer as in the first scanning exposure apparatus of the present invention, and FIG. ) And (a2) show an example in which the position of the substrate stage in the scanning direction is measured by a biaxial interferometer as in the conventional example.
[0022]
In these cases, as shown in FIG. 4 (a2) or FIG. 5 (a2), if the movable mirror (21Y) in the scanning direction of the mask stage is inclined by an angle θ with respect to the mask (12), the movement is performed. Since the mirror (21Y) is scanned so as to be parallel to the substrate stage, as indicated by arrows (37a, 38a), the mask (12) is rotated with respect to the scanning direction of the substrate (5). Scanned at an angle. Accordingly, the shape of the shot area (SA5, SA7) to be exposed is a shape obtained by rotating the parallelogram by 90 °. On the other hand, as shown in FIG. 4 (b2) or FIG. 5 (b2), when the movable mirror (21X) in the non-scanning direction of the mask stage is inclined by the angle θ with respect to the mask (12). Since the movable mirror (21Y) is scanned so as to be parallel to the substrate stage, the scanning direction of the mask (12) is set to the scanning direction of the substrate (5) as indicated by arrows (37b, 38b). The shape of shot areas (SA6, SA8) which are inclined and exposed is a parallelogram.
[0023]
Therefore, in order to avoid such deformation of the shot area, the second scanning exposure apparatus according to the present invention includes a mask stage (9 to 11) that moves a mask (12) on which a transfer pattern is formed, and a photosensitive element. The substrate (5) is moved in a predetermined direction through the substrate stage in a state where the mask (12) is illuminated with illumination light for exposure. In synchronization with scanning in the (Y direction), the mask (12) is scanned on the substrate (5) by scanning the mask (12) in the direction (Y direction) corresponding to the predetermined direction through the mask stage. In the scanning type exposure apparatus that sequentially transfers the pattern of 2), a biaxial substrate side interferometer that measures the position in the non-scanning direction (X direction) orthogonal to the scanning direction of the substrate stage at two locations along the scanning direction. (13X1, 13X , 7X), and a biaxial mask side interferometer (14X1, 14X2, 21X) that measures positions in a non-scanning direction orthogonal to the scanning direction of the mask stage at two locations along the scanning direction of the mask stage; Rotation angle correction means (22D, 44R) that corrects the relative rotation angle between the substrate stage and the mask stage based on the measurement value of the biaxial substrate side interferometer and the measurement value of the biaxial mask side interferometer. 44L).
[0024]
According to the present invention, for example, as shown in FIG. 7, the position of the movable mirror (7X) in the non-scanning direction of the substrate stage is measured by the biaxial interferometer, and the movable mirror (in the non-scanning direction of the mask stage) 21X) is also measured by a two-axis interferometer, and the yawing amount of the substrate stage is obtained from the difference between the two measurement values of the movable mirror (7X), and the two measurement values of the movable mirror (21X) are obtained. The rotation angle of the mask stage is obtained from the difference. Accordingly, as shown in FIG. 7 (a2) or (b2), either the moving mirror (21Y) in the scanning direction on the mask stage side or the moving mirror (21X) in the non-scanning direction is against the mask (12). Even when tilted, the scanning direction of the mask (12) is parallel to the scanning direction of the substrate (5), and the shape of the exposed shot areas (SA13, SA14) is rectangular even if rotation (shot rotation) occurs. Become.
[0025]
  next,Described in the embodiment of the present inventionThe scanning exposure apparatus has a mask stage (9 to 11) that moves a mask (12) on which a transfer pattern is formed, and a substrate stage (1 to 4) that moves a photosensitive substrate (5). Then, in a state where the mask (12) is illuminated with the illumination light for exposure, the substrate (5) is scanned in the predetermined direction (Y direction) via the substrate stage, and is synchronized with the mask stage via the mask stage. In a scanning exposure apparatus that sequentially transfers a pattern of a mask (12) onto a substrate (5) by scanning the mask (12) in a direction (Y direction) corresponding to the predetermined direction, the substrate stage, and the A first biaxial interferometer (14Y1, 14Y2, 21Y) that measures the position in the scanning direction of one stage (9-11) of the mask stage at two locations along the non-scanning direction orthogonal to the scanning direction; One of them The second biaxial interferometer (14X1, 14X2, 21X) that measures the position of the stage in the non-scanning direction at two locations along the scanning direction of the stage, and the measurement of the first biaxial interferometer The rotation angle of the one stage is detected based on the difference between the values, and the detection result and the difference between the measurement values of the second two-axis interferometer are used for the second two-axis interferometer. Mobile mirror bending amount calculation means (22A) for calculating the bending amount of the movable mirror (21X).
[0026]
According to the present invention, for example, a biaxial interferometer (14Y1, 14Y2, 21Y) is arranged for measuring the position of the mask stage in the scanning direction, and a biaxial interferometer (14Y1, 14Y2, 21Y) is used for measuring the position in the non-scanning direction. 14X1, 14X2, 21X), for example, as shown in FIG. 9, when the moving mirror (21X) of the interferometer in the non-scanning direction is bent, the mask (12) is scanned while being bent. The shot area may be distorted. Therefore, when the mask stage is moved in the scanning direction, the difference between the measurement values of the two-axis interferometer in the scanning direction is made constant so that yawing of the mask stage does not occur. In this state, when the difference between the measurement values of the two-axis interferometer for the non-scanning direction is monitored, the bent shape of the movable mirror (21X) in the non-scanning direction can be measured. During actual scanning exposure, the mask stage moves linearly in the scanning direction by correcting the measurement value of the two-axis interferometer by the amount of bending of the movable mirror (21X) thus measured. A shot area closer to a rectangle is exposed.
[0027]
  In each scanning exposure apparatus of the present invention described above, the difference between the measurement values of the biaxial interferometer that measures the position in the non-scanning direction orthogonal to the scanning direction of one of the substrate stage and the mask stage. And measuring means (6, 19, 20) for measuring the positional relationship between the mask (12) and the substrate stage when the monitored difference exceeds a predetermined threshold. desirable. The reason why the difference between the measurement values of the two-axis interferometers exceeds the predetermined threshold is presumably because the tilt angle of the interferometer moving mirror has changed greatly due to thermal deformation or the like. At this time, by re-measuring the positional relationship between the mask (12) and the substrate stage, the positional relationship between the mask (12) and the substrate (5) can be corrected, thereby reducing the shape error of the shot region to be exposed. To do. In such a case, since the amount of bending of the movable mirror may be changed, the amount of bending of the movable mirror may be measured again.
  Next, according to the present inventionThirdThe scanning exposure apparatus includes a mask stage (9 to 11) that holds and moves a mask (12) on which a transfer pattern is formed, and a substrate stage (1 that holds and moves a photosensitive substrate (5). 4), and the mask stage and the substrate stage are scanned synchronously at different speeds in opposite directions along the scanning direction in a state where the mask is illuminated with illumination light for exposure. Thus, in the scanning type exposure apparatus that sequentially transfers the mask pattern onto the substrate, the position of the mask stage in the non-scanning direction perpendicular to the scanning direction is set at a plurality of locations separated along the scanning direction. A plurality of mask-side interferometers (14X1, 14X2, and 21X) for measuring, the mask-side interferometer being in the non-moving state while the mask stage is moving in the scanning direction; The position of the mask stage in 査 direction, while simultaneously measured at the plurality of locations, and outputs the measured value for each measurement axis.
  According to the present invention, the rotation angle of the mask stage can be measured during the scanning of the mask stage by using the measurement values of the multi-axis mask side interferometer. Therefore, by controlling the rotation angle of the mask stage according to the scanning direction of the substrate stage, for example, the shape of the shot area exposed on the substrate can be maintained at the target shape.
  The present invention further includes rotation angle correction means (22D, 44R, 44L) for correcting the relative rotation angle between the substrate stage and the mask stage based on the measurement values of the multi-axis mask side interferometer. Also good. By using the rotation angle correction means, for example, by making the scanning direction of the mask and the substrate the same, the shape of the shot area exposed on the substrate can be maintained at the target shape.
  The substrate stage further includes a multi-axis substrate-side interferometer (13X1, 13X2, 7X) that measures the position of the substrate stage in the non-scanning direction orthogonal to the scanning direction at a plurality of locations separated along the scanning direction. The substrate-side interferometer measures the position of the substrate stage in the non-scanning direction at the same time at the plurality of locations while the substrate stage is moving in the scanning direction. The measured value may be output to
  Further, a rotation angle correction means (22D) that corrects the relative rotation angle between the substrate stage and the mask stage based on the measurement value of the multi-axis substrate side interferometer and the measurement value of the multi-axis mask side interferometer. , 44R, 44L).
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a scanning exposure apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. In this example, the present invention is applied to a step-and-scan projection exposure apparatus.
FIG. 1 shows a projection exposure apparatus of this example. In FIG. 1, a rectangular illumination area (hereinafter referred to as “slit illumination area”) by exposure light EL from an illumination optical system not shown in FIG. The pattern is illuminated, and an image of the pattern is projected onto the wafer 5 coated with the photoresist via the projection optical system 8. In this state, the wafer 5 is synchronized with the slit-shaped illumination area of the exposure light EL in synchronization with the reticle 12 being scanned forward (or backward) with respect to the paper surface of FIG. 1 is scanned backward (or forward) with respect to the paper surface of FIG. 1 at a constant speed V / M (1 / M is the projection magnification of the projection optical system 8). The projection magnification (1 / M) is, for example, 1/4, 1/5, or the like. Hereinafter, the Z-axis is taken in parallel to the optical axis AX of the projection optical system 8, and in the design scanning direction of the reticle 12 and the wafer 5 within the plane perpendicular to the Z-axis (that is, the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1). The Y axis will be described by taking the X axis in the non-scanning direction (that is, the direction along the paper surface of FIG. 1) orthogonal to the scanning direction. However, the actual scanning direction may deviate from the direction parallel to the Y axis (Y direction) due to the inclination of the movable mirror of the interferometer for coordinate measurement of the stage system as will be described later.
[0029]
Next, the reticle 12 and wafer 5 stage system of this example will be described. First, a reticle Y-axis drive stage 10 is mounted on the reticle support base 9 so as to be freely movable in the Y direction. A reticle microdrive stage 11 is mounted on the reticle Y-axis drive stage 10, and the reticle microdrive stage 11 is placed on the reticle microdrive stage 11. The reticle 12 is held by a vacuum chuck or the like. The reticle minute drive stage 11 controls the position of the reticle 12 with a minute amount and with high accuracy in the X direction, the Y direction, and the rotation direction (θ direction). A reticle stage is composed of the reticle support base 9, reticle Y-axis drive stage 10, and reticle microdrive stage 11. A movable mirror 21 is disposed on the reticle microdrive stage 11, and the positions of the reticle microdrive stage 11 in the X, Y, and θ directions are constantly monitored by the interferometer body 14 disposed on the reticle support base 9. ing. That is, the interferometer body 14 is a collective term for the four-axis interferometer bodies 14X1, 14X2, 14Y1, and 14Y2 shown in FIG. The position information obtained by the interferometer body 14 is supplied to the main control system 22A that controls the overall operation of the apparatus. The main control system 22A controls the operations of the reticle Y-axis drive stage 10 and the reticle fine drive stage 11 via the reticle drive device 22D.
[0030]
On the other hand, a wafer Y-axis drive stage 2 is mounted on the wafer support 1 so as to be driven in the Y direction, and a wafer X-axis drive stage 3 is mounted thereon so as to be driven in the X direction. A Zθ axis drive stage 4 is provided, and a wafer 5 is held on the Zθ drive stage 4 by vacuum suction. The Zθ-axis drive stage 4 controls the position, tilt angle, and minute rotation angle of the wafer 5 in the Z direction. A wafer stage is composed of the wafer support 1, the wafer Y-axis drive stage 2, the wafer X-axis drive stage 3, and the Zθ-axis drive stage 4. The movable mirror 7 is also fixed on the Zθ-axis drive stage 4, and the positions of the Zθ-axis drive stage 4 in the X direction, the Y-axis direction, and the θ direction are monitored by the interferometer body 13 arranged outside, and the interferometer body The position information obtained by 13 is also supplied to the main control system 22A. That is, the interferometer body 13 is also a general term for the four-axis interferometer bodies 13X1, 13X2, 13Y1, and 13Y2 shown in FIG. The main control system 22A controls the positioning operation of the wafer Y-axis drive stage 2, the wafer X-axis drive stage 3, and the Zθ-axis drive stage 4 via the wafer drive device 22B.
[0031]
As will be described later, a wafer coordinate system defined by coordinates measured by the interferometer body 13 on the wafer stage side and a reticle coordinate system defined by coordinates measured by the interferometer body 14 on the reticle stage side. In order to cope with this, a reference mark plate 6 on which a predetermined reference mark is formed is fixed in the vicinity of the wafer 5 on the Zθ-axis drive stage 4. Among the reference marks, there is also a reference mark that is illuminated from the bottom side by illumination light guided into the Zθ-axis drive stage 4, that is, a luminescent reference mark.
[0032]
Above the reticle 12 of this example, reticle alignment microscopes 19 and 20 for simultaneously observing the reference mark on the reference mark plate 6 and the alignment mark on the reticle 12 are arranged. In this case, the deflection mirrors 15 and 16 for guiding the detection light from the reticle 12 to the alignment microscopes 19 and 20, respectively, are movably arranged, and when an exposure sequence is started, under the command from the main control system 22A. Thus, the deflecting mirrors 15 and 16 are retracted by the mirror driving devices 17 and 18, respectively. Further, an off-axis type alignment sensor 34 for detecting the position of the alignment mark (wafer mark) on the wafer 5 is disposed on the side surface portion in the Y direction of the projection optical system 8. The main control system 22A is connected to a console 22C for inputting commands from an operator and displaying measurement data.
[0033]
Next, the configuration of the interferometer for the stage system (interference type length measuring device) of this example will be described with reference to FIG.
2A is a plan view showing the reticle micro-drive stage 11 in FIG. 1, and FIG. 2B is a plan view showing the Zθ-axis drive stage 4 on the wafer stage side in FIG. ), The reticle 12 is held on the reticle fine movement stage 11 by vacuum suction or the like, and the exposure light is irradiated to the slit-like illumination area 31 elongated in the X direction on the reticle 12.
[0034]
Since the reticle 12 (reticle microdrive stage 11) is scanned in the Y direction, the movable mirror 21X made of parallel flat glass extending along the scanning direction (Y direction) at the end of the reticle microdrive stage 11 in the + X direction. Are installed, and laser beams for measurement (measurement beams) LRX1 and LRX2 are irradiated from the interferometer bodies 14X1 and 14X2 to the reflecting surface of the movable mirror 21X in parallel with the interval L1 in the Y direction. Each of the interferometer bodies 14X1 and 14X2 includes a reference mirror, a moving mirror 21X and a receiver that receives interference light of a laser beam from the reference mirror, and a signal processing unit that processes a photoelectric conversion signal from the receiver. The X coordinate of the reflecting surface of the movable mirror 21X can be detected by processing the photoelectric conversion signal from the receiver. The movable mirror 21X is formed long enough so that the measurement beams LRX1 and LRX2 do not deviate from the movable mirror 21X when the reticle 12 is accelerated, exposed and decelerated. Further, the measurement beams LRX1 and LRX2 are arranged so as to be distributed in the Y direction with respect to the center of the slit-shaped illumination region 31 (the optical axis AX of the projection optical system 8), and the interferometer bodies 14X1 and 14X2 are arranged. Are XR1 and XR2, respectively, the position (X coordinate) XR of the reticle 12 in the non-scanning direction is detected as an average value of these measurement values, and the difference between these measurement values is divided by the interval L1. , Rotation angle θ of reticle 12 viewed from the non-scanning directionRXIs detected. That is, the following equation is established.
[0035]
XR = (XR1 + XR2) / 2 (1)
θRX= (XR1-XR2) / L1 (2)
Further, corner cubes 21Y1 and 21Y2 as moving mirrors are fixed at the end in the + Y direction of the reticle microdrive stage 11 at a distance L2 in the X direction, and the interferometer body 14Y1 is respectively connected to the corner cubes 21Y1 and 21Y2. , 14Y2 are irradiated with measurement beams LRY1 and LRY2 in parallel along the scanning direction. Also, fixed plane mirrors 14M1 and 14M2 that reflect the measurement beams LRY1 and LRY2 reflected by the corner cubes 21Y1 and 21Y2 and return the interferometer bodies 14Y1 and 14Y2 to the interferometer main bodies 14Y1 and 14Y2 are arranged, respectively. The Y coordinates of the corner cubes 21Y1, 21Y2 are detected by the method. Note that the reticle 12 has a narrow movement range in the X direction, and can accurately detect the position in the range where the measurement beams LRY1 and LRY2 are within the incident surfaces of the corner cubes 21Y1 and 21Y2. Corner cubes 21Y1, 21Y2 can be used as mirrors.
[0036]
The measurement beams LRY1 and LRY2 are also distributed symmetrically in the X direction with respect to the center (optical axis AX) of the illumination area 31, and the reticle 12 is scanned by the average value of the measurement values YR1 and YR2 of the interferometer bodies 14Y1 and 14Y2. A direction position (Y coordinate) YR is detected. Further, the rotation angle θ viewed from the scanning direction of the reticle 12 by dividing the difference between these measured values by the interval L2.RYIs detected. In addition, the rotation angle θ viewed from the scanning directionRYAnd the rotation angle θ seen from the non-scanning directionRXIs the orthogonality error ΔωR between the movable mirror 21X and the corner cubes 21Y1, 21Y2. That is, the following equation is established.
[0037]
YR = (YR1 + YR2) / 2 (3)
θRY= (YR1-YR2) / L2 (4)
ΔωR = (YR1-YR2) / L2- (XR1-XR2) / L1 (5)
In this example, normally, the rotation angle θ viewed from the non-scanning direction of equation (2)RXBased on the above, the rotation angle (yawing amount) of the reticle 12 is corrected. For this reason, two actuators 44R and 44L are installed on the end surface in the −Y direction of the reticle microdrive stage 11, and the reticle microdrive stage 11 is independent of the reticle Y-axis drive stage 10 of FIG. 1 by the actuators 44R and 44L. Is configured to control the rotation angle of the reticle micro-drive stage 11 (reticle 12). The operations of the actuators 44R and 44L are controlled by the reticle driving device 22D shown in FIG. However, as will be described later, when monitoring the bending amount of the movable mirror 21X, the rotation angle θ viewed from the scanning direction of the equation (4).RYThe rotation angle of the reticle 12 is controlled based on the above.
[0038]
2A, the moving mirror 21X and the interferometer main bodies 14X1 and 14X2 form a biaxial laser interferometer for the non-scanning direction, and the corner cubes 21Y1 and 21Y2, the fixed flat mirrors 14M1 and 14M2, and the interferometer main body 14Y1. 14Y2 constitutes a biaxial laser interferometer for the scanning direction. A coordinate system including the X coordinate XR measured by the interferometer main bodies 14X1 and 14X2 and the Y coordinate YR measured by the interferometer main bodies 14Y1 and 14Y2 is referred to as a reticle stage coordinate system (XR, YR). Although this coordinate system may differ to some extent from the ideal Cartesian coordinate system designed by the X and Y axes, the reticle 12 is based on the coordinate system (XR, YR) of the reticle stage. Driven.
[0039]
Next, in FIG. 2B, a wafer 5 is held on the Zθ-axis drive stage 4 by vacuum suction or the like, and a reference mark plate 6 is fixed in the vicinity of the wafer 5. On the reference mark plate 6, two rows of light emitting reference marks 46 </ b> A to 46 </ b> F are formed along the scanning direction, and two rows of alignment marks 45 </ b> A to 45 </ b> F are also formed on the reticle 12. By detecting both marks with the alignment microscopes 19 and 20 of FIG. 1, the correspondence between the coordinate system of the reticle stage and the coordinate system of the wafer stage is taken. The details are also disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-176468.
[0040]
Further, an image of a part of the pattern of the reticle 12 is projected onto a slit-like exposure area 32 conjugate with the illumination area 31 on the reticle on the wafer 5, and the wafer 5 is scanned in the Y direction with respect to the exposure area 32. Thus, the pattern of the reticle 12 is transferred to one shot area SA on the wafer 5. A movable mirror 7X made of parallel flat glass extending in the scanning direction (Y direction) is installed at the end of the Zθ-axis drive stage 4 in the −X direction, and at the end of the Zθ-axis drive stage 4 in the −Y direction. A movable mirror 7Y made of parallel flat glass extending along the non-scanning direction so as to be orthogonal to the movable mirror 7X is fixed. The measuring beams LWX1 and LWX2 are irradiated from the interferometer bodies 13X1 and 13X2 to the reflecting surface of the moving mirror 7X in parallel with the interval L3 in the Y direction, and the reflecting surfaces of the moving mirror 7Y from the interferometer bodies 13Y1 and 13Y2 to the reflecting direction of the X direction. Are irradiated with measurement beams LWY1 and LWY2 in parallel at an interval L4.
[0041]
The movable mirrors 7X and 7Y are formed long enough so that the measurement beam corresponding to the scanning exposure or stepping of the wafer 5 does not come off. Further, the measurement beams LWX1 and LWX2 are arranged so as to be distributed in the Y direction with respect to the center (optical axis AX) of the slit-shaped exposure region 32, and the measurement values XW1 and XX1 of the interferometer bodies 13X1 and 13X2 are arranged. The position (X coordinate) XW of the wafer 5 in the non-scanning direction is detected by the average value of XW2, and the position (Y coordinate) YW of the wafer 5 in the scanning direction is determined by the average value of the measured values YW1 and YW2 of the interferometer bodies 13Y1 and 13Y2. Is detected. Further, the yaw amount (rotation angle) θ of the wafer 5 is obtained by dividing the difference between the measured values XW1 and XW2 by the interval L3.WXIs detected, and the rotation angle θ obtained by dividing the difference between the measured values YW1 and YW2 by the interval L4WYAnd its yaw angle θWXThe orthogonality error ΔωW between the movable mirrors 7X and 7Y is detected based on the difference between. That is, the following equation is established.
[0042]
XW = (XW1 + XW2) / 2 (6)
YW = (YW1 + YW2) / 2 (7)
θWX= (XW1-XW2) / L3 (8)
ΔωW = (YW1-YW2) / L4- (XW1-XW2) / L3 (9)
In FIG. 2B, the moving mirror 7X and the interferometer bodies 13X1 and 13X2 constitute a two-axis laser interferometer for the non-scanning direction, and the moving mirror 7Y and the interferometer bodies 13Y1 and 13Y2 have the two axes for the scanning direction. The laser interferometer is configured. A coordinate system composed of the X coordinate XW measured by the interferometer main bodies 13X1 and 13X2 and the Y coordinate YW measured by the interferometer main bodies 13Y1 and 13Y2 is called a wafer stage coordinate system (XW, YW). Although this coordinate system may be somewhat different from the ideal Cartesian coordinate system in the design composed of the X axis and the Y axis, the scanning and stepping of the wafer 5 are coordinate systems (XW of the wafer stage). , YW). For example, when the orthogonality error ΔωW in equation (9) is not corrected, the stepping direction of the Zθ-axis drive stage 4 (wafer 5) is the direction along the reflecting surface of the movable mirror 7X (X coordinate XW is the scanning direction). (The direction in which the Y coordinate YW does not change) along the reflection surface of the movable mirror 7Y in the non-scanning direction.
[0043]
Next, basic operations when performing alignment, scanning exposure, and stepping in the projection exposure apparatus of this example will be described. First, reticle alignment is performed using the reference mark plate 6 of FIG. That is, by driving the wafer Y-axis drive stage 2 and the wafer X-axis drive stage 3 in FIG. 1, the reference marks 46A and 46B of the reference mark plate 6 are moved into the exposure area 32 of the projection optical system 8 and are stopped. Then, the reticle Y-axis drive stage 10 is driven to move the alignment marks 45A and 45B on the reticle 12 in FIG. Then, the alignment microscopes 19 and 20 in FIG. 1 detect the amount of misalignment between the reference marks 46A and 46B and the corresponding alignment marks 45A and 45B, and drive the reticle Y-axis drive stage 10 and the reticle microdrive stage 11. The alignment marks 45A and 45B are aligned with respect to the images of the reference marks 46A and 46B so that the positional deviation amounts are symmetric. As a result, the position and rotation angle of the reticle 12 are aligned with the reference mark plate 6. In this state, for example, by resetting the measurement value of the 4-axis interferometer body 14 on the reticle stage side and the measurement value of the 4-axis interferometer body 13 on the wafer stage side, the equations (1) and (3 The offset of the origin between the coordinate system (XR, YR) of the reticle stage determined from the equation (6) and the coordinate system (XW, YW) of the wafer stage determined from the equations (6) and (7) is corrected.
[0044]
In addition, the scanning direction of the Zθ-axis drive stage 4 on the wafer stage side at the time of scanning exposure is made parallel to the reference mark arrangement direction of the reference mark plate 6 in advance. For this purpose, as an example, the arrangement direction of the reference marks 46A, 46C, 46E may be mechanically parallel to the reflecting surface (running surface) of the movable mirror 7X. However, when a mechanical adjustment error remains, every time the Y-coordinate YW of the wafer stage changes by a predetermined step, the X-coordinate XW changes by a corresponding amount, so that the Zθ-axis drive stage is realized in software. The scanning direction 4 may be corrected. Hereinafter, a coordinate system having the Y axis as the corrected scanning direction is referred to as a wafer stage coordinate system (XW, YW).
[0045]
Next, the stage on the wafer stage side and the stage on the reticle stage side are synchronously scanned in the same manner as in scanning exposure without irradiating exposure light, and the reticles corresponding to the reference marks 46C to 46F on the reference mark plate 6 are used. 12 are sequentially detected by the alignment microscopes 19 and 20 with respect to the alignment marks 45C to 45F. From the average value of these relative displacement amounts, the tilt angle between the scanning direction of the reticle 12 and the scanning direction of the wafer 5, that is, the coordinate system (XR, YR) of the reticle stage and the coordinate system (XW, YR) of the wafer stage. YW) and the rotation angle of the axis in the scanning direction are obtained. Thereafter, when the reticle 12 is scanned, the X-coordinate XR is laterally shifted by a corresponding amount while the Y-coordinate YR changes by a predetermined interval via the reticle Y-axis drive stage 10 and the reticle micro-drive stage 11, so that the software Specifically, the scanning direction of the reticle 12 is aligned with the reference mark arrangement direction of the reference mark plate 6. Hereinafter, a coordinate system having the Y axis as the scanning direction corrected in this way is referred to as a coordinate system (XR, YR) of the reticle stage. As a result, the coordinate system (XW, YW) of the wafer stage and the coordinate system (XR, YR) of the reticle stage are parallel to each other in the scanning direction with respect to the reference mark plate 6, and the reticle 12 and the wafer are exposed during scanning exposure. 5 are scanned in parallel.
[0046]
In this case, the movement of each stage is based on the guide surface of each stage. At the time of assembly adjustment of the projection exposure apparatus, for example, the parallelism between the guide surface of the reticle Y-axis drive stage 10 and the guide surface of the wafer Y-axis drive stage 2 is set. It is mechanically adjusted to about several hundred μrad or less. Furthermore, by fixing the movable mirror and the reference mark plate 6 together with respect to these guide surfaces, the amount of software correction by driving each stage in the non-scanning direction during scanning exposure can be reduced, and control accuracy can be reduced. Has improved. When the reticle 12 is actually placed on the reticle microdrive stage 11 adjusted in this way, the alignment of the reticle 12 with respect to each movable mirror and the reference mark plate 6 is established when the reticle 12 is set on the basis of the outer shape. Only the marks 45A to 45F may be rotated significantly. This is because the amount of positional deviation between the outer shape of the reticle and the transfer pattern is about 0.5 mm when it is large.
[0047]
When the amount of positional deviation between the outer shape of the reticle 12 and the transfer pattern in FIG. 2A is large, the amount of positional deviation between the alignment marks 45A to 45F of the reticle 12 and the reference marks 46A to 46F of the reference mark plate 6 is measured. In this case, the measurement is performed so that the reticle 12 or the reference mark plate 6 is relatively rotated or has a large offset. However, since the reference mark plate 6 is fixed in accordance with the movement of the movable mirrors 7X and 7Y, the correction is performed by rotating or shifting the reticle micro-driving stage 11. Here, when the reticle micro-driving stage 11 is rotated, the moving mirror 21X is also rotated in the same manner. Therefore, the moving mirror 21X is inclined with respect to the running direction of the reticle 12, but the alignment marks 45A to 45F on the reticle 12 are tilted. Is parallel to the reference marks 46A to 46F on the reference mark plate 6, and the scanning direction of the reticle 12 and the running direction of the wafer 5 are controlled to be parallel during scanning exposure.
[0048]
Next, wafer alignment is performed to determine the arrangement of the shot areas on the wafer 5 on the coordinate system (XW, YW) of the wafer stage. As an example, an EGA (Enhanced Global) is used to measure the coordinates of wafer marks in a predetermined number of shot areas (sample shots) selected from the wafer 5 using the alignment sensor 34 of FIG. The alignment coordinates of all shot areas on the wafer 5 are calculated by the alignment method. In addition, the reference mark plate 6 is used in advance to determine the interval (baseline amount) between the detection center of the alignment sensor 34 and the reference point in the exposure area 32 of the projection optical system 8 by the so-called baseline check. It is stored in the control system 22A. Therefore, based on the arrangement coordinates of each shot area on the wafer 5, the baseline amount of the alignment sensor 34, and the relationship between the coordinate system (XW, YW) of the wafer stage and the coordinate system (XR, YR) of the reticle stage, The shot area to be exposed on the wafer 5 is positioned at the scanning start position, and the reticle 12 is also positioned at the corresponding position.
[0049]
Thereafter, a scanning exposure operation is performed in accordance with the coordinate system (XW, YW) of the wafer stage and the coordinate system (XR, YR) of the reticle stage determined at the time of the previous reticle alignment. The coordinate system is based on each of the movable mirrors 7X, 7Y. , 21X and the corner cubes 21Y1, 21Y2 are corrected on the basis of the reflection surfaces. When the positions of these movable mirrors are shifted relative to the reticle 12 and the wafer 5, The shape and shot arrangement will be affected. In this example, scanning exposure and stepping are performed by the following method so that an accurate rectangular shot region and orthogonal lattice shot arrangement are formed even in such a case.
[0050]
That is, the coordinates of the reticle stage coordinate system (XR, YR) when the shot area to be exposed and the reticle are aligned by wafer alignment are set to (XR0, YR0), The coordinates of the coordinate system (XW, YW) of the wafer stage (XW0YW0), Since the projection magnification of the projection optical system 8 is 1 / M, the subsequent scanning direction of the reticle micro-driving stage 11 (reticle 12) and the Zθ-axis driving stage 4 (wafer 5) and the non-scanning direction The synchronization errors ΔX and ΔY can be expressed as follows. However, these synchronization errors are errors converted on the reticle 12. Although the projection optical system 8 in FIG. 1 is a reverse projection system, as shown in FIG. 2, since the measurement direction of the interferometer on the reticle stage side and the interferometer on the wafer stage side is reversed, there is a synchronization error. Is obtained simply by taking the difference of the magnification correction values of the movement amount.
[0051]
ΔX = (XW−XW0) ・ M- (XR-XR0(10)
ΔY = (YW−YW0) ・ M- (YR-YR0(11)
In this example, the rotation angle θ of the Zθ-axis driving stage 4 represented by the equation (8) as viewed from the non-scanning direction.WXAnd the rotation angle θ of the reticle microdrive stage 11 represented by the equation (2) as seen from the non-scanning direction.RXIs defined as a synchronization error Δθ in the rotation direction as follows.
[0052]
Figure 0003809676
At the time of scanning exposure, the reticle Y-axis drive stage 10 and the wafer Y-axis drive stage 2 in FIG. 1 start accelerating, and after reaching their respective scanning speeds, the synchronization errors ΔX, ΔY, Δθ are The reticle micro-driving stage 11 is driven so as to be 0, and synchronous control is performed. After a predetermined settling time has elapsed in this state, exposure of the exposure light to the illumination area 31 on the reticle 12 is started and exposure is performed.
[0053]
Thereafter, when performing stepping of the wafer 5 for exposure to the next shot area, even if the orthogonality of the movable mirrors 7X and 7Y on the wafer stage side deteriorates, the shot arrangement is an orthogonal lattice (the arrangement direction is The stepping direction in the non-scanning direction of the Zθ-axis drive stage 4 is corrected by the orthogonality error ΔωW in the equation (9) so as to maintain the (orthogonal grid) shape.
[0054]
Further, when the orthogonality error ΔωW of the equation (9) or the orthogonality error ΔωR of the equation (5) greatly changes beyond a predetermined allowable value, the baseline amount of the other off-axis type alignment sensor 34 is obtained. There may be a problem with the accuracy and mechanical stability. Therefore, when the orthogonality error ΔωW or ΔωR changes greatly exceeding a predetermined allowable value, the above reticle alignment or baseline amount measurement is performed again at the time of wafer replacement or the like. Thereby, the overlay accuracy between the reticle pattern and each shot area of the wafer can be improved.
[0055]
Next, a specific example of the shape of a shot area obtained by performing scanning exposure with the projection exposure apparatus of this example and a shot arrangement will be described.
First, the case where the orthogonality of the reticle stage side movable mirror shown in FIG. 2 is good and the inclination of the wafer stage side movable mirrors 7X and 7Y is changed will be described with reference to FIG.
[0056]
FIGS. 3 (a1) to 3 (d1) simply show the movable mirrors 7X and 7Y on the Zθ-axis drive stage 4 on which the wafer 5 of FIG. 2 (b) is placed, and FIGS. 3 (a2) to 3 (d2). FIG. 2 shows in simplified form the movable mirror 21X and the corner cubes 21Y1, 21Y2 on the reticle micro-drive stage 11 on which the reticle 12 of FIG. 2A is placed, and the corner cubes 21Y1, 21Y2 are combined into one movable mirror 21Y. It is said. For easy understanding, assuming that an erect image is projected onto the wafer by the projection optical system 8 in FIG. 1, the movable mirror 7Y on the wafer stage side is fixed to the + Y direction side with respect to FIG. The movable mirror 21X on the reticle stage side is fixed on the −X direction side. Accordingly, the scanning direction of the wafer 5 and the reticle 12 is the same direction (−Y direction or + Y direction). The same applies to FIGS. 4 to 7 below.
[0057]
In FIG. 3, it is assumed that the contour of the pattern area of the reticle 12 is parallel to the reflecting surface of the movable mirror 21X or 21Y. Further, one measuring beam LWY1 is irradiated to the scanning mirror 7Y for the scanning direction on the wafer stage side, and one measuring beam LRX1 is irradiated to the moving mirror 21X for the non-scanning direction on the reticle stage side. It is assumed that it is irradiated. This means that during the scanning exposure, the rotation angle of the moving mirror 7Y for the scanning direction is not monitored on the wafer stage side, and the rotation angle of the moving mirror 21X for the non-scanning direction is not monitored on the reticle side. ing. However, as described above, the rotation angle of the moving mirror 21X for the non-scanning direction is normally monitored on the reticle side, but when the orthogonality of the moving mirrors 21X and 21Y on the reticle stage side is good as will be described later. Since the same result is obtained regardless of which rotation angle of the movable mirror is monitored, the rotation angle of the movable mirror 21Y for the scanning direction is monitored in FIG. In this case, instead of the synchronization error Δθ in equation (12), the rotation angle θ of the wafer in equation (8)WXAnd the rotation angle θ of the reticle in equation (4)RYThe rotation angle of the reticle microdrive stage 11 is corrected so that the synchronization error Δθ ′ of
[0058]
Δθ ′ = θWX−θRY      (13)
As shown in FIG. 3A1, the orthogonality of the movable mirrors 7X and 7Y of the Zθ-axis drive stage 4 on the wafer stage side is good during scanning exposure, and the movable mirror 7X has an ideal orthogonal coordinate system. When parallel to the Y-axis (the movable mirror 7X is parallel to the X-axis), during the scanning exposure, the synchronization error ΔX of the above expression (10), the synchronization error ΔY of the expression (11), and the synchronization error of the expression (13) Since scanning is performed so that Δθ ′ is 0, the reticle micro-driving stage 11 (reticle 12) is scanned in parallel with the Y axis with respect to the illumination region 31, as shown in FIG. Since the shot area SA1 on the wafer 5 is also scanned in parallel to the Y axis with respect to the exposure area 32, the shape of the shot area SA1 is an accurate rectangle as shown in an enlarged view in FIG. is there. Further, since the stepping direction of the Zθ-axis drive stage 4 on the wafer stage side when moving from one shot area to the next shot area is parallel to the X axis and the Y axis, shots formed on the wafer 5 As shown in FIG. 3 (a4), the arrangement is an orthogonal lattice.
[0059]
Next, as shown in FIG. 3B1, when the orthogonality of the movable mirrors 7X and 7Y on the wafer stage side is good during the scanning exposure and the Zθ-axis drive stage 4 rotates clockwise by an angle θ, The wafer 5 is scanned at an angle θ with respect to the Y axis as indicated by an arrow 34b. Further, since reticle fine drive stage 11 (reticle 12) is also rotated and scanned clockwise by angle θ, the shape of shot area SA2 on wafer 5 is rotated as shown in FIG. 3 (b3). Is an exact rectangle. Furthermore, the stepping direction of the Zθ-axis drive stage 4 on the wafer stage side is the direction indicated by the arrow 34b in the scanning direction, and is the direction along the reflecting surface of the movable mirror 7Y as indicated by the arrow 35b in the non-scanning direction. The shot arrangement formed on the wafer 5 is rotated as shown in FIG. 3 (b4) but has an orthogonal lattice shape.
[0060]
On the other hand, as shown in FIG. 3C1, when the angle of the moving mirror 7X in the non-scanning direction on the wafer stage side is changed by θ as compared with FIG. 3A1, the wafer 5 is indicated by an arrow 34c. Thus, scanning is performed at an angle θ with respect to the Y axis, and the reticle 12 is also scanned at an angle θ with respect to the Y axis as indicated by an arrow 33c in FIG. As a result, as shown in FIG. 3C3, the shape of the shot area SA3 exposed on the wafer 5 remains rectangular. However, if stepping is simply performed on the wafer side along the movable mirrors 7X and 7Y at this time, an orthogonality error between the movable mirrors 7X and 7Y is generated, so that the shot arrangement on the wafer 5 is as shown in FIG. As shown in FIG. 4, the shape is a parallelogram and is not an orthogonal lattice. On the other hand, in this example, as indicated by a dotted line in FIG. 3C1, the movable mirror 7Y is further irradiated with a uniaxial measurement beam LWY2, and the Zθ-axis drive stage 4 (wafer 5) is not irradiated. The stepping direction in the scanning direction is corrected by the orthogonality error ΔωW in equation (9). That is, the stepping direction in the non-scanning direction of the wafer 5 rotates clockwise by an angle θ with respect to the movable mirror 7Y as indicated by an arrow 47c in FIG. Therefore, the shot arrangement on the wafer 5 is rotated but orthogonal, as shown by the dotted grid 48c in FIG. 3 (c4).
[0061]
On the other hand, as shown in FIG. 3D1, when the angle of the moving mirror 7Y in the scanning direction on the wafer stage side changes counterclockwise by θ as compared to FIG. 3A1, the wafer 5 moves in the −Y direction. Scanned. Further, since the tilt angle of the movable mirror 7X is not used for correcting the rotation angle of the reticle 12, the reticle 12 is also scanned in the -Y direction as shown in FIG. 3 (d2), and as shown in FIG. 3 (d3). The shape of the shot area SA4 exposed on the wafer 5 remains rectangular. Also at this time, if stepping is simply performed along the movable mirrors 7X and 7Y on the wafer side, the shot arrangement on the wafer 5 is an arrangement obtained by rotating the parallelogram by 90 ° as shown in FIG. 3 (d4). Become. Actually, in this example, since the stepping direction in the non-scanning direction of the wafer 5 is corrected by the orthogonality error ΔωW of the equation (9), the stepping direction in the non-scanning direction of the wafer 5 is as shown in FIG. As indicated by the arrow 47d, it rotates clockwise by an angle θ with respect to the movable mirror 7Y. Accordingly, the shot arrangement on the wafer 5 has an accurate orthogonal lattice shape as indicated by the dotted lattice 48d in FIG. 3 (d4).
[0062]
Although FIG. 3 shows the case where the rotation angle of the reticle 12 is corrected based on the rotation angle of the movable mirror 21Y for the scanning direction, in this example, the rotational angle of the reticle 12 is normally set to the movable mirror for the non-scanning direction. Control is based on the rotation angle of 21X.
FIG. 6 shows a case where the rotational angle of the reticle 12 is corrected based on the rotational angle of the moving mirror 21X for the non-scanning direction, and in FIG. 6, two measuring beams LRX1, are added to the moving mirror 21X. FIG. 3 is the same as FIG. 3 except that LRX2 is irradiated and the movable mirror 21Y is irradiated with only one measurement beam LRY1. Also in FIG. 6, since the rotation angle of the reticle 12 is corrected according to the tilt angle of the moving mirror 7X in the non-scanning direction on the wafer stage side, the orthogonality of the moving mirrors 7X and 7Y on the wafer stage side is good. (FIGS. 6 (a1) and (b1)), the scanning direction of the reticle 12 is parallel to the scanning direction of the wafer 5 (FIGS. 6 (a2) and (b2)), and the shapes of the shot areas SA9 and SA10 to be exposed are rectangular. (FIG. 6 (a3), (b3)), and the shot arrangement formed is also an orthogonal lattice (FIG. 6 (a4), (b4)).
[0063]
Further, even if the moving mirror 7X in the non-scanning direction on the wafer stage side is tilted (FIG. 6 (c1)), and the scanning direction of the wafer 5 is tilted as shown by the arrow 40c, the scanning direction of the reticle 12 is also in FIG. ) As shown by an arrow 39c, the shape of the exposed shot area SA11 is rectangular (FIG. 6 (c3)). Further, even if the moving mirror 7Y in the scanning direction on the wafer stage side is tilted (FIG. 6 (d1)), the scanning direction of the wafer 5 and the reticle 12 is parallel to the Y axis (FIG. 6 (d2)) and is exposed. The shape of the shot area SA12 is rectangular (FIG. 6 (d3)). Also in this case, if the stepping is simply performed along the movable mirrors 7X and 7Y of the wafer stage, the resulting shot arrangement is not an orthogonal lattice as shown in FIGS. 6 (c4) and (d4). The stepping direction in the non-scanning direction of the wafer 5 is corrected by the orthogonality error ΔωW, and the wafer 5 is stepped in the direction of the arrow 41c or the arrow 41d, so that an orthogonal lattice shot arrangement is obtained.
[0064]
Next, the case where the movable mirrors 21X and 21Y on the reticle stage side tilt and the orthogonality deteriorates will be described with reference to FIGS. 4, 5, and 7. FIG. First, in order to compare with the actual operation in this example, FIG. 4 shows a case where the orthogonality of the movable mirrors 21X and 21Y on the reticle stage side is further deteriorated in the configuration of FIG. FIG. 5 shows a case where the orthogonality of the moving mirror is deteriorated.
[0065]
As shown in FIG. 4 (a2), when the moving mirror 21Y in the scanning direction on the reticle stage side is inclined by an angle θ, the rotation correction is performed so that the moving mirror 21Y is orthogonal to the moving mirror 7X in the non-scanning direction on the wafer stage side. Done. Even when the wafer 5 is scanned in parallel with the Y axis (FIG. 4 (a1)), the reticle 12 is rotated as indicated by the arrow 37a and the coordinates of the reticle stage in the non-scanning direction are not changed. Since the scanning is performed obliquely along the movable mirror 21X, the shot area SA5 exposed on the wafer 5 has a shape obtained by rotating the parallelogram by 90 ° (FIG. 4 (a3)). Further, as shown in FIG. 4B2, when the movable mirror 21X in the non-scanning direction of the reticle stage is inclined by an angle θ, the movable mirror 21Y is maintained in a state orthogonal to the movable mirror 7X in the non-scanning direction on the wafer stage side. Is done. Even when the wafer 5 is scanned parallel to the Y axis (FIG. 4 (b1)), the reticle 12 is scanned obliquely along the movable mirror 21X as indicated by the arrow 37b, so that the wafer 5 is exposed. The shot area SA6 is a parallelogram (FIG. 4 (b3)). Further, the shot arrangement on the wafer 5 is in the form of an orthogonal lattice without correction since the movable mirrors 7X and 7Y on the wafer stage side are orthogonal (FIGS. 4A4 and 4B4). ).
[0066]
FIG. 5 shows a conventional technique, that is, a case where the rotation angle of the reticle 12 is corrected based on the rotation angle of the movable mirror 7Y in the scanning direction on the wafer stage side in the configuration of FIG. Since the rotation angle of the Zθ-axis driving stage 4 (wafer 5) is detected in the same manner as in FIG. 4, the shape of the obtained shot area is not rectangular. That is, as shown in FIG. 5A2, when the movable mirror 21Y in the scanning direction on the reticle stage side is tilted by an angle θ, the reticle 5 is scanned even if the wafer 5 is scanned parallel to the Y axis (FIG. 5A1). 12 is rotated as indicated by an arrow 38a and is scanned obliquely along the movable mirror 21X. Therefore, the shot area SA7 to be exposed has a shape obtained by rotating the parallelogram by 90 ° (FIG. 5A3). ). Further, as shown in FIG. 5B2, when the movable mirror 21X in the non-scanning direction on the reticle stage side is inclined by the angle θ, the wafer 5 is scanned in parallel to the Y axis (FIG. 5B1). Since the reticle 12 is scanned obliquely as indicated by the arrow 38b, the shot area SA8 to be exposed has a parallelogram (FIG. 5 (b3)). Also in this case, the shot arrangement on the wafer 5 has an orthogonal lattice shape (FIGS. 5A4 and 5B4).
[0067]
As described above, when the rotation angle of the reticle micro-drive stage 11 (reticle 12) is corrected based on the rotation angle of the movable mirror 21Y in the scanning direction on the reticle stage side, the orthogonality of the movable mirrors 21X and 21Y deteriorates. The shape of the shot area obtained is not rectangular. In order to avoid this, normally, in this example, as described with reference to FIG. 2A, the rotation angle of the reticle microdrive stage 11 is based on the rotation angle of the movable mirror 21X in the non-scanning direction of the reticle microdrive stage 11. Is corrected.
[0068]
FIG. 7 shows a case where the rotation angle of the reticle 12 is corrected based on the rotation angle of the movable mirror 21X in the non-scanning direction on the reticle stage side as in the normal operation of this example, as shown in FIG. 7 (a2). Even if the movable mirror 21Y in the scanning direction on the reticle stage side is inclined by the angle θ, this inclination angle is not used for the rotation correction of the reticle 12. Therefore, when the wafer 5 is scanned in parallel with the Y axis (FIG. 7 (a1)), the reticle 12 is also scanned in parallel with the Y axis, so that the exposed shot area SA13 is rectangular (FIG. 7 (a3)). )). On the other hand, as shown in FIG. 7 (b2), when the movable mirror 21X in the non-scanning direction of the reticle stage is tilted by an angle θ, the reticle 12 is rotated so that the movable mirror 21X is parallel to the movable mirror 7X of the wafer stage. Correction is performed. That is, when the wafer 5 is scanned in parallel with the Y-axis (FIG. 7B1), the reticle 12 is scanned in parallel with the Y-axis while being rotated by the angle θ, and therefore the exposed shot area SA14 is rotated. It is rectangular but rectangular (FIG. 7 (b3)). Also in this case, the shot arrangement on the wafer 5 is in an orthogonal lattice shape (FIGS. 7A4 and 7B4).
[0069]
As described above, according to this example, since the rotation angle of the reticle 12 is corrected based on the rotation angle of the movable mirror 7X in the non-scanning direction of the wafer stage, the inclination of the movable mirrors 7X and 7Y on the wafer stage side is corrected. Even if they occur and their orthogonality deteriorates, as shown in FIG. 6 (or FIG. 3), the scanning directions of the wafer 5 and the reticle 12 are maintained in parallel, and the shape of the shot area exposed on the wafer 5 is Kept in a rectangle. Further, on the reticle stage side, since the rotation angle of the reticle 12 is corrected based on the rotation angle of the movable mirror 21X in the non-scanning direction, the movable mirrors 21X and 21Y on the reticle stage side are corrected as shown in FIG. Even when the inclination occurs and the orthogonality thereof deteriorates, the scanning directions of the wafer 5 and the reticle 12 are maintained in parallel, and the shape of the shot area exposed on the wafer 5 is kept rectangular. In addition, since the stepping direction of the wafer stage in the non-scanning direction is corrected based on the orthogonality error ΔωW in equation (9), even if the orthogonality of the moving mirrors 7X and 7Y of the wafer stage deteriorates, The shot array formed in the shape of an orthogonal lattice.
[0070]
However, even if the shot arrangement is an orthogonal lattice, for example, as shown in FIG. 7B2, when the movable mirror 21X in the non-scanning direction of the reticle stage is tilted with respect to the pattern of the reticle 12, FIG. As shown in b4), rotation (shot rotation) occurs in each shot area. In order to prevent the occurrence of such shot rotation, the orthogonality error ΔωR of the moving mirror of the reticle stage of the above-described equation (5) is constantly monitored, and whether or not the orthogonality error ΔωR is an allowable error as shot rotation. A sequence for determining whether or not to be included in the exposure sequence. If the orthogonality error ΔωR deviates from the allowable value, the reference mark plate 6 on the wafer stage is moved again to the exposure area of the projection optical system 5 at the time of wafer exchange or during shot exposure, and reticle alignment is performed. By carrying out, resetting of the coordinate system (XR, YR) of the reticle stage is performed, and subsequent occurrence of shot rotation can be prevented.
[0071]
When there is a possibility that shot rotation has already occurred, the rotation angle of each shot area on the wafer 5 may be measured by performing so-called multi-point EGA alignment within a shot. That is, in the in-shot multipoint EGA method, as shown in FIG. 8, a plurality of (for example, two) two-dimensional wafer marks MR and ML are formed in each shot area on the wafer 5. At the time of alignment, for example, four shot regions are selected as sample shots 43A to 43D from all shot regions on the wafer 5, and a plurality of sample shots 43A to 43D in the sample shots 43A to 43D are selected using the alignment sensor 34 of FIG. The coordinates of the wafer marks MR and ML are measured. When this result is statistically processed, for example, an average shot rotation of each shot area on the wafer 5 is obtained from an average value obtained by dividing the deviation amount of the Y coordinates of the wafer marks MR and ML by the interval in the X direction. It is done. Therefore, when overlay exposure is performed on the wafer 5, the overlay error can be reduced by rotating the reticle in advance by the amount of the shot rotation.
[0072]
Next, in the above embodiment, the bending of the movable mirror 21X in the non-scanning direction on the reticle stage side is negligible. For example, the positioning accuracy of the stage will be improved in the future, and the scanning distance of the reticle stage will be longer. In this case, it is desirable to correct the bending of the movable mirror 21X in the non-scanning direction. In the following, an example of a method for measuring and correcting the bending of the movable mirror 21X will be described with reference to FIG.
[0073]
FIG. 9A shows the reticle micro-drive stage 11 of FIG. 2A. In FIG. 9A, the Y coordinates YR1 and YR2 of the corner cubes 21Y1 and 21Y2 as moving mirrors in the scanning direction are shown. Measured by measurement beams LRY1 and LRY2, and two X coordinates XR1 and XR2 of the movable mirror 21X in the non-scanning direction are measured by measurement beams LRX1 and LRX2. At this time, the rotation angle θ when the rotation correction of the reticle microdrive stage 11 (reticle 12) is viewed from the non-scanning direction of the equation (2).RXRather, the rotation angle θ in the scanning direction of equation (4)RY(= (YR1-YR2) / L2). Then, the rotation angle of the reticle micro-drive stage 11 is changed to the rotation angle θ in the scanning direction.RY9 is fixed to be 0, for example, the reticle micro-drive stage 11 is set in the Y direction, more precisely, for example, one X coordinate XR1 of the movable mirror 21X in the non-scanning direction becomes a constant value as shown in FIG. b) scanning is performed until the Y coordinate YR (= (YR1 + YR2) / 2) of the reticle micro-driving stage 11 reaches a predetermined sample coordinate YRn (n = 1, 2,...). The difference ΔXD between the two X coordinates XR1, XR2 is obtained and stored. Assuming that the X coordinates XR1, XR2 at the nth (n = 1, 2, 3,...) sample points are XR1n, XR2n, the nth difference ΔXDn is as follows.
[0074]
ΔXDn = XR1n−XR2n (14)
At this time, since the yawing of the reticle micro-driving stage 11 is sequentially corrected, the difference ΔXDn is purely the bending information of the movable mirror 21X, and the difference ΔXDn up to that point in the Y coordinate YRn of the reticle micro-driving stage 11 is calculated. 1 is integrated, and the intermediate Y-coordinate YR interpolates the amount of bending before and after, thereby obtaining the amount of bending of the movable mirror 21X as the function FD (YR) of the Y-coordinate YR. It is stored in the system 22A. Note that the bending amount of the movable mirror 21X may be obtained as a function of the Y coordinate YR using a spline function or the like.
[0075]
That is, since the number n of the difference ΔXDn is finite, it is necessary to perform interpolation between each measurement point. In interpolation, proportional distribution may be used when the sampling interval is small, but when the sampling interval is large, the accuracy of correction can be improved by curve approximation or interpolation using a spline function.
Thereafter, when performing scanning exposure, the bending amount FD (YR) of the movable mirror 21X is set to the X coordinate XR (= (XR1 + XR2) / 2) measured by the movable mirror 21X of the reticle micro-drive stage 11. For example, by adding, the accurate X coordinate of the reticle micro-drive stage 11 in which the bending amount of the movable mirror 21X is corrected is obtained. By using the corrected X coordinate, the reticle micro-drive stage 11 (reticle 12) is linearly scanned, so that the shape of the shot area exposed on the wafer becomes an accurate rectangle. Such measurement and correction of the bending of the movable mirror can also be applied to the movable mirror on the wafer stage side.
[0076]
In the above-described embodiment, the rotation angle is obtained from the difference with the average value of the measurement values of the two interferometer bodies as the position. However, the position and the other value are determined with the measurement value of one interferometer body as the position. The rotation angle may be obtained from the difference from the measured value of the interferometer body. That is, one interferometer body may be clearly divided for position measurement and the other interferometer body may be clearly divided for yawing measurement. Further, the two interferometer bodies need not necessarily be arranged symmetrically with respect to the exposure area or the like. Further, as each laser interferometer, any method such as a single-pass method, a double-pass method, or a method that diffracts a large number of optical paths may be used. Furthermore, the method for measuring the moving mirror bend on the reticle stage side can naturally be similarly applied to the measurement of the moving mirror bend on the wafer stage side.
[0077]
In the above-described embodiment, the biaxial laser interferometer is arranged on the wafer stage in the scanning direction and the biaxial in the non-scanning direction. For example, when it is not necessary to correct the shot arrangement, the scanning is performed. The direction laser interferometer may be uniaxial. Further, in order to enhance the averaging effect when obtaining the position and rotation angle of the wafer stage, a laser interferometer having three or more axes may be arranged in the scanning direction and the non-scanning direction. Similarly, on the reticle stage side, if it is not necessary to measure the amount of bending of the movable mirror in the non-scanning direction, the laser interferometer in the scanning direction may be uniaxial. Further, in order to enhance the averaging effect when obtaining the position and rotation angle of the reticle stage, a laser interferometer having three or more axes may be arranged in the scanning direction and the non-scanning direction.
[0078]
Further, the present invention can be applied to various exposure apparatuses that independently measure the coordinates of the reticle stage and the wafer stage. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various configurations can be taken without departing from the gist of the present invention.
[0079]
【The invention's effect】
According to the first scanning exposure apparatus of the present invention, the relative rotation angle between the substrate stage and the mask stage is corrected based on the measurement value of the biaxial substrate side interferometer for the non-scanning direction of the substrate stage. Therefore, even when the angle of the movable mirror of the substrate side interferometer changes, the substrate stage and the mask stage are scanned in parallel. Therefore, there is an advantage that the shape of the shot area exposed on the photosensitive substrate can be maintained in a desired shape (rectangular shape or the like). For this reason, image degradation due to distortion of the shape of the shot area and matching errors with a batch exposure type exposure apparatus are reduced.
[0080]
  MoreThe movement direction of the substrate stage is corrected based on the difference between the measurement value of the two-axis substrate side interferometer for the non-scanning direction and the difference of the measurement value of the two-axis substrate side interferometer for the scanning direction. Provided moving direction correction means toForFor example, by correcting the stepping direction of the substrate stage in the non-scanning direction, the shot arrangement formed on the photosensitive substrate can be made into an orthogonal lattice. This further reduces the overlay error.
[0081]
Further, according to the second scanning exposure apparatus of the present invention, the measurement value of the biaxial substrate side interferometer in the non-scanning direction of the substrate stage and the biaxial mask side interferometer in the non-scanning direction of the mask stage are used. Since the relative rotation angle between the substrate stage and the mask stage is corrected based on this, the substrate stage and the mask stage are scanned in parallel even if the angle of the movable mirror of the mask interferometer changes. The Therefore, there is an advantage that the shape of the shot area exposed on the photosensitive substrate can be maintained in a desired shape (rectangular shape or the like).
[0082]
  According to the third scanning exposure apparatus of the present invention,By using the measurement values of the multi-axis mask side interferometer, the rotation angle of the mask stage can be measured during scanning of the mask stage. Therefore, by controlling the rotation angle of the mask stage according to the scanning direction of the substrate stage, for example, the shape of the shot area exposed on the substrate can be maintained at the target shape.
  Further, according to the scanning exposure apparatus described in the embodiment of the present invention,The rotation angle of the stage is detected based on the difference between the measurement values of the first two-axis interferometer of one stage, and based on the detection result and the difference between the measurement values of the second two-axis interferometer. Since the bending amount of the movable mirror for the second two-axis interferometer is calculated, the bending amount of the movable mirror can be accurately detected even if yawing occurs on the stage. Therefore, since the stage can be scanned accurately in a desired direction by correcting the amount of bending of the movable mirror during actual scanning exposure, the shape of the shot area exposed on the photosensitive substrate Can be maintained in a desired shape.
[0083]
In these cases, when the difference between the measurement values of the two-axis interferometer that measures the position in the non-scanning direction orthogonal to the scanning direction of the substrate stage and one of the mask stages exceeds a predetermined threshold value. Further, when the measuring means for measuring the positional relationship between the mask and the substrate stage is further provided, there is an advantage that the shape error of the shot area on the photosensitive substrate is reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic block diagram showing an example of an embodiment of a scanning exposure apparatus according to the present invention.
2A is a plan view showing the arrangement of interferometers on the reticle stage side of the projection exposure apparatus of FIG. 1, and FIG. 2B is a plane showing the arrangement of interferometers on the wafer stage side of the projection exposure apparatus of FIG. FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the shape of a shot area and the shot arrangement when the tilt of a moving mirror on the wafer stage side changes in the embodiment of the present invention.
4 is an explanatory diagram showing the shape of a shot area and the shot arrangement when the inclination of the movable mirror on the mask stage side changes in the configuration of FIG. 3;
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the shape of a shot area and the shot arrangement when the inclination of the movable mirror on the mask stage side changes with the same configuration as in the prior art.
6 is an explanatory diagram showing the shape of a shot area and the shot arrangement when the rotation angle is measured with a biaxial interferometer in the non-scanning direction on the mask stage side as compared with the configuration of FIG. 3;
FIG. 7 shows that the tilt of the movable mirror on the mask stage side is changed by measuring the rotation angle with a biaxial interferometer in the non-scanning direction in both the wafer stage and the mask stage in the embodiment of the present invention. It is explanatory drawing which shows the shape of a shot area | region, and a shot arrangement | sequence in a case.
FIG. 8 is a plan view showing an example of a wafer mark used in the in-shot multipoint EGA method.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a method of measuring the amount of bending of the movable mirror 21X in the non-scanning direction on the reticle micro-drive stage 11.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing the shape of a shot area and the shot arrangement when the tilt of the moving mirror on the wafer stage side is changed in the prior art.
[Explanation of symbols]
4 Zθ axis drive stage
5 Wafer
6 Reference mark plate
7X, 7Y Wafer stage side moving mirror
8 Projection optical system
11 Reticle micro-drive stage
12 Reticles
13X1, 13X2, 13Y1, 13Y2 Interferometer body
14X1, 14X2, 14Y1, 14Y2 Interferometer body
19, 20 Reticle alignment microscope
21X Reticle stage side moving mirror
21Y1,21Y2 Corner cube
22A Main control system
22D reticle drive

Claims (7)

転写用のパターンが形成されたマスクを移動するマスクステージと、感光性の基板を移動する基板ステージとを有し、前記マスクを露光用の照明光で照明した状態で、前記基板ステージを介して前記基板を所定方向に走査するのと同期して、前記マスクステージを介して前記マスクを前記所定方向に対応する方向に走査することにより、前記基板上に前記マスクのパターンを逐次転写する走査型露光装置において、
前記基板ステージの走査方向の位置を、該走査方向に直交する非走査方向に沿った２箇所で計測する２軸の基板側干渉計と、
前記基板ステージの前記非走査方向の位置を前記走査方向に沿った２箇所で計測する２軸の基板側干渉計と、
前記非走査方向用の２軸の基板側干渉計の計測値に基づいて前記基板ステージと前記マスクステージとの相対回転角を補正する回転角補正手段と、
前記非走査方向用の２軸の基板側干渉計の計測値の差分と、前記走査方向用の２軸の基板側干渉計の計測値の差分との差に基づいて、前記基板ステージの移動方向を補正する移動方向補正手段と、を有することを特徴とする走査型露光装置。A mask stage that moves a mask on which a transfer pattern is formed and a substrate stage that moves a photosensitive substrate, and the mask is illuminated with illumination light for exposure through the substrate stage. A scanning type that sequentially transfers the mask pattern onto the substrate by scanning the mask in a direction corresponding to the predetermined direction through the mask stage in synchronization with scanning the substrate in a predetermined direction. In the exposure apparatus,
A biaxial substrate-side interferometer that measures the position of the substrate stage in the scanning direction at two locations along the non-scanning direction orthogonal to the scanning direction ;
A biaxial substrate-side interferometer that measures the position of the substrate stage in the non-scanning direction at two locations along the scanning direction;
A rotational angle correction means for correcting the relative rotation angle between the substrate stage and the mask stage based on the measurement values of the substrate-side interferometers 2 axes for the non-scanning direction,
Based on the difference between the measurement value of the two-axis substrate side interferometer for the non-scanning direction and the difference of the measurement value of the two-axis substrate side interferometer for the scanning direction, the movement direction of the substrate stage A scanning direction exposure apparatus comprising: a moving direction correcting unit that corrects 転写用のパターンが形成されたマスクを移動するマスクステージと、感光性の基板を移動する基板ステージとを有し、前記マスクを露光用の照明光で照明した状態で、前記基板ステージを介して前記基板を所定方向に走査するのと同期して、前記マスクステージを介して前記マスクを前記所定方向に対応する方向に走査することにより、前記基板上に前記マスクのパターンを逐次転写する走査型露光装置において、
前記基板ステージの走査方向に直交する非走査方向の位置を前記走査方向に沿った２箇所で計測する２軸の基板側干渉計と、
前記マスクステージの走査方向に直交する非走査方向の位置を前記マスクステージの走査方向に沿った２箇所で計測する２軸のマスク側干渉計と、
前記２軸の基板側干渉計の計測値及び前記２軸のマスク側干渉計の計測値に基づいて前記基板ステージと前記マスクステージとの相対回転角を補正する回転角補正手段と、を有することを特徴とする走査型露光装置。A mask stage that moves a mask on which a transfer pattern is formed and a substrate stage that moves a photosensitive substrate, and the mask is illuminated with illumination light for exposure through the substrate stage. A scanning type that sequentially transfers the mask pattern onto the substrate by scanning the mask in a direction corresponding to the predetermined direction through the mask stage in synchronization with scanning the substrate in a predetermined direction. In the exposure apparatus,
A biaxial substrate-side interferometer that measures the position in the non-scanning direction orthogonal to the scanning direction of the substrate stage at two locations along the scanning direction;
A biaxial mask-side interferometer that measures a position in a non-scanning direction orthogonal to the scanning direction of the mask stage at two locations along the scanning direction of the mask stage;
Rotation angle correction means for correcting a relative rotation angle between the substrate stage and the mask stage based on the measurement value of the biaxial substrate side interferometer and the measurement value of the biaxial mask side interferometer. A scanning exposure apparatus characterized by the above. 前記基板ステージ及び前記マスクステージの一方のステージの走査方向に直交する非走査方向の位置を計測する２軸の干渉計の計測値の差分が所定の閾値を超えた際に、前記マスクと前記基板ステージとの位置関係を計測する計測手段を更に備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の走査型露光装置。The mask and the substrate when a difference between measured values of a biaxial interferometer that measures a position in a non-scanning direction orthogonal to the scanning direction of one of the substrate stage and the mask stage exceeds a predetermined threshold value 3. The scanning exposure apparatus according to claim 1, further comprising a measuring unit that measures a positional relationship with the stage. 転写用のパターンが形成されたマスクを保持して移動するマスクステージと、感光性の基板を保持して移動する基板ステージとを有し、前記マスクを露光用の照明光で照明した状態で、前記マスクステージと前記基板ステージとをそれぞれ走査方向に沿って互いに反対方向に互いに異なる速度で同期して走査することにより、前記基板上に前記マスクのパターンを逐次転写する走査型露光装置において、
前記マスクステージの、前記走査方向に直交する非走査方向の位置を、前記走査方向に沿って離れた複数箇所で計測する複数軸のマスク側干渉計を有し、
前記マスク側干渉計は、前記マスクステージが前記走査方向に移動している最中に、前記非走査方向における前記マスクステージの位置を、前記複数箇所で同時に測定すると共に、各計測軸毎にその測定値を出力することを特徴とする走査型露光装置。A mask stage that holds and moves a mask on which a pattern for transfer is formed and a substrate stage that holds and moves a photosensitive substrate, and the mask is illuminated with exposure illumination light, In the scanning exposure apparatus for sequentially transferring the mask pattern onto the substrate by scanning the mask stage and the substrate stage synchronously at different speeds in opposite directions along the scanning direction, respectively.
A multi-axis mask side interferometer that measures the position of the mask stage in a non-scanning direction orthogonal to the scanning direction at a plurality of locations separated along the scanning direction;
While the mask stage is moving in the scanning direction, the mask side interferometer measures the position of the mask stage in the non-scanning direction simultaneously at the plurality of locations, and for each measurement axis, A scanning exposure apparatus that outputs a measured value. 前記複数軸のマスク側干渉計の計測値に基づいて、前記基板ステージと前記マスクステージとの相対回転角を補正する回転角補正手段を更に有することを特徴とする請求項４に記載の走査型露光装置。5. The scanning type according to claim 4 , further comprising a rotation angle correction unit that corrects a relative rotation angle between the substrate stage and the mask stage based on a measurement value of the multi-axis mask side interferometer. Exposure device. 前記基板ステージの、前記走査方向に直交する非走査方向の位置を、前記走査方向に沿って離れた複数箇所で計測する複数軸の基板側干渉計を更に有し、
前記基板側干渉計は、前記基板ステージが前記走査方向に移動している最中に、前記非走査方向における前記基板ステージの位置を、前記複数箇所で同時に測定すると共に、各計測軸毎にその測定値を出力することを特徴とする請求項４に記載の走査型露光装置。A multi-axis substrate-side interferometer that measures the position of the substrate stage in a non-scanning direction orthogonal to the scanning direction at a plurality of locations separated along the scanning direction;
The substrate-side interferometer measures the position of the substrate stage in the non-scanning direction simultaneously at the plurality of locations while the substrate stage is moving in the scanning direction, and for each measurement axis, 5. The scanning exposure apparatus according to claim 4 , wherein a measured value is output. 前記複数軸の基板側干渉計の計測値、及び前記複数軸のマスク側干渉計の計測値に基づいて前記基板ステージと前記マスクステージとの相対回転角を補正する回転角補正手段を更に有することを特徴とする請求項６に記載の走査型露光装置。Rotation angle correction means for correcting a relative rotation angle between the substrate stage and the mask stage based on the measurement value of the multi-axis substrate side interferometer and the measurement value of the multi-axis mask side interferometer. The scanning exposure apparatus according to claim 6 .
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