JP5299638B2 - Exposure apparatus and device manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aligner capable of precisely driving a stage for holding a wafer. <P>SOLUTION: A measurement arm 71A positioned within a space surrounded by a slight movement stage WFS1 and a rough movement stage WCS1 for supporting the slight movement stage WFS1 includes an encoder head, applies measurement beams to a grating RG provided in the slight movement stage WFS1 by the head, and receives return beams from the grating RG. Based on output of the head, a slight movement stage position measurement system measures position information of the slight movement stage WFS1. A measurement arm position measurement system 72A<SB>0</SB>measures relative position information to a light axis AX of the measurement arm 71A. Thus, based on measurement results of the slight movement stage position measurement system and the measurement arm position measurement system 72A<SB>0</SB>, the position information of the slight movement stage WFS1 in reference to the light axis AX is measured precisely. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、露光装置及びデバイス製造方法に係り、特に、半導体素子等の電子デバイスを製造するリソグラフィ工程で用いられる露光装置及び該露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。   The present invention relates to an exposure apparatus and a device manufacturing method, and more particularly to an exposure apparatus used in a lithography process for manufacturing an electronic device such as a semiconductor element and a device manufacturing method using the exposure apparatus.

従来、半導体素子(集積回路等)、液晶表示素子等の電子デバイス(マイクロデバイス)を製造するリソグラフィ工程では、主として、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置(いわゆるステッパ)、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置(いわゆるスキャニング・ステッパ(スキャナとも呼ばれる))などが用いられている。   Conventionally, in a lithography process for manufacturing electronic devices (microdevices) such as semiconductor elements (integrated circuits, etc.), liquid crystal display elements, etc., step-and-repeat projection exposure apparatuses (so-called steppers), step-and- A scanning projection exposure apparatus (a so-called scanning stepper (also called a scanner)) or the like is used.

この種の露光装置で用いられる、露光対象となるウエハ又はガラスプレート等の基板は、次第に(例えばウエハの場合、10年おきに)大型化している。現在は、直径300mmの300mmウエハが主流となっているが、今や直径450mmの450mmウエハ時代の到来が間近に迫っている。450mmウエハの場合、1枚のウエハから採れるダイ(チップ)の数が現行の300mmウエハの2倍以上となり、コスト削減に貢献する。加えて、エネルギ、水、その他のリソースの効率的な利用により、1チップにかかるすべてのリソース使用を減少させられるものと期待されている。   Substrates such as wafers or glass plates used in this type of exposure apparatus are gradually becoming larger (for example, every 10 years in the case of wafers). Currently, 300 mm wafers with a diameter of 300 mm are the mainstream, but now the era of 450 mm wafers with a diameter of 450 mm is approaching. In the case of a 450 mm wafer, the number of dies (chips) that can be taken from one wafer is more than twice that of the current 300 mm wafer, contributing to cost reduction. In addition, the efficient use of energy, water and other resources is expected to reduce the use of all resources on a single chip.

半導体素子は、次第に微細化しており、このため、露光装置には、高解像力も要請されている。解像力向上のための手段として、露光光の波長の短波長化と投影光学系の開口数の増大化(高NA化)とがある。投影光学系の実質的な開口数を最大限に大きくするため、投影光学系と液体とを介してウエハを露光する液浸露光装置が種々提案されている(例えば特許文献1、2等参照)。     Semiconductor elements are gradually miniaturized, and therefore, high resolution is required for the exposure apparatus. Means for improving the resolution include shortening the wavelength of the exposure light and increasing the numerical aperture of the projection optical system (higher NA). In order to maximize the substantial numerical aperture of the projection optical system, various immersion exposure apparatuses that expose a wafer through the projection optical system and a liquid have been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2). .

しかるに、特許文献1、2等に開示される局所液浸型の露光装置では、スループットを最大限に高くするため、投影光学系下方に形成される液浸空間を常時維持する場合には、投影光学系の直下に、複数のステージ(例えば2つのウエハステージ、又はウエハステージと計測ステージ)が交換的に配置される必要がある。   However, in the local immersion type exposure apparatus disclosed in Patent Documents 1 and 2 and the like, in order to maximize the throughput, in order to maintain the immersion space formed below the projection optical system at all times, the projection is performed. A plurality of stages (for example, two wafer stages, or a wafer stage and a measurement stage) need to be exchangeably disposed immediately below the optical system.

ウエハのサイズが450mmにもなると、ウエハを保持するウエハステージが大型化し、特に複数のステージを備える場合、フットプリントが相当大型化するおそれがあった。また、ウエハステージが大型化すると、その位置制御性が低下するおそれもあった。   When the size of the wafer is as large as 450 mm, the wafer stage for holding the wafer is enlarged, and particularly when a plurality of stages are provided, the footprint may be considerably increased. Further, when the wafer stage is enlarged, the position controllability may be lowered.

米国特許出願公開第2005/0259234号明細書US Patent Application Publication No. 2005/0259234 米国特許出願公開第2008/0088843号明細書US Patent Application Publication No. 2008/0088843

本発明の第1の態様によれば、支持部材に支持された光学系を介してエネルギームにより物体を露光する露光装置であって、内部に空間部を有し、少なくとも二次元平面に沿って移動可能な第1移動体と;前記第1移動体に移動可能に支持され、前記物体を保持して、少なくとも前記二次元平面に平行な面内で移動可能な保持部材と;前記二次元平面に平行な第1軸に平行な方向に延び前記二次元平面内で前記支持部材に対する相対移動が許容されたアーム部材と;前記アーム部材に少なくとも一部が設けられ、前記保持部材の前記二次元平面に実質的に平行な一面に配置された計測面に計測ビームを照射し、前記計測面からのビームを受光する第1計測部材を含み、該第1計測部材の出力を用いて前記保持部材の少なくとも前記二次元平面内の位置情報を求める第1計測系と;前記アーム部材の位置情報を求める第2計測系と;を備える露光装置が、提供される。   According to the first aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus that exposes an object with energies via an optical system supported by a support member, having an internal space and at least along a two-dimensional plane. A first movable body that is movable; a holding member that is movably supported by the first movable body, holds the object, and is movable in a plane parallel to at least the two-dimensional plane; and the two-dimensional plane An arm member extending in a direction parallel to a first axis parallel to the arm and allowed to move relative to the support member in the two-dimensional plane; at least a portion of the arm member is provided, and the two-dimensional of the holding member A first measurement member configured to irradiate a measurement beam disposed on one surface substantially parallel to a plane and receive the beam from the measurement surface; and using the output of the first measurement member, the holding member At least the two-dimensional plane of First measurement system for determining the position information of the; second measurement system obtains the position information of said arm member; exposure apparatus equipped with is provided.

これによれば、第1及び第2計測系の計測結果に基づいて、所定の基準位置、例えば光学系の光軸を基準として保持部材の位置情報を計測することが可能となり、その計測結果に基づいて、保持部材を高精度に駆動(位置制御)することが可能となる。   According to this, based on the measurement results of the first and second measurement systems, it is possible to measure the position information of the holding member with reference to a predetermined reference position, for example, the optical axis of the optical system. Based on this, the holding member can be driven (position control) with high accuracy.

本発明の第2の態様によれば、本発明の露光装置により物体を露光することと;露光された前記物体を現像することと;を含むデバイス製造方法が提供される。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing method comprising: exposing an object with the exposure apparatus of the present invention; and developing the exposed object.

一実施形態の露光装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the exposure apparatus of one Embodiment. 図2(A)は、図1の露光装置が備えるウエハステージを示す−Y方向から見た側面図、図2(B)は、ウエハステージを示す平面図である。2A is a side view of the wafer stage provided in the exposure apparatus of FIG. 1 as viewed from the −Y direction, and FIG. 2B is a plan view of the wafer stage. 図1の露光装置の制御系の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a control system of the exposure apparatus in FIG. 1. 図1の露光装置が備えるアライメント系と投影ユニットPUとの配置を、ウエハステージとともに示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing an arrangement of an alignment system and a projection unit PU included in the exposure apparatus of FIG. 1 together with a wafer stage. 図1の露光装置が備える補助ステージについて説明するための図である。It is a figure for demonstrating the auxiliary stage with which the exposure apparatus of FIG. 1 is provided. 粗動ステージの分離構造について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the isolation | separation structure of a coarse movement stage. 微動ステージ駆動系を構成する磁石ユニット及びコイルユニットの配置を示す平面図である。It is a top view which shows arrangement | positioning of the magnet unit and coil unit which comprise a fine movement stage drive system. 図8(A)は、微動ステージを粗動ステージに対してZ軸回りに回転させる際の動作を説明するための図、図8(B)は、微動ステージを粗動ステージに対してY軸回りに回転させる際の動作を説明するための図、図8(C)は、微動ステージを粗動ステージに対してX軸回りに回転させる際の動作を説明するための図である。FIG. 8A is a diagram for explaining an operation when the fine movement stage is rotated around the Z axis with respect to the coarse movement stage, and FIG. 8B is a diagram illustrating the fine movement stage with respect to the coarse movement stage. FIG. 8C is a diagram for explaining the operation when the fine movement stage is rotated about the X axis with respect to the coarse movement stage. 微動ステージの中央部を+Z方向に撓ませる際の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the operation | movement at the time of bending the center part of a fine movement stage to + Z direction. 図10(A)は、計測アームの先端部を示す斜視図、図10(B)は、計測アームの先端部の上面を+Z方向から見た平面図である。FIG. 10A is a perspective view showing the distal end portion of the measurement arm, and FIG. 10B is a plan view of the upper surface of the distal end portion of the measurement arm as viewed from the + Z direction. 図11(A)は、Xヘッド77xの概略構成を示す図、図11(B)は、Xヘッド77x、Yヘッド77ya、77ybそれぞれの計測アーム内での配置を説明するための図である。FIG. 11A is a diagram showing a schematic configuration of the X head 77x, and FIG. 11B is a diagram for explaining the arrangement of the X head 77x and the Y heads 77ya and 77yb in the measurement arm. 図12(A)は、補助ステージを+Y方向から見た図、図12(B)は、補助ステージを+X方向から見た図、図12(C)は、補助ステージを+Z方向から見た図である。12A is a view of the auxiliary stage viewed from the + Y direction, FIG. 12B is a view of the auxiliary stage viewed from the + X direction, and FIG. 12C is a view of the auxiliary stage viewed from the + Z direction. It is. 微動ステージとブレードとの配置関係を説明するための図(その1)である。FIG. 6 is a diagram (No. 1) for explaining the arrangement relationship between the fine movement stage and the blade. 図14(A)は、スキャン露光時のウエハの駆動方法を説明するための図、図14(B)は、ステッピング時のウエハの駆動方法を説明するための図である。FIG. 14A is a diagram for explaining a wafer driving method during scan exposure, and FIG. 14B is a diagram for explaining a wafer driving method during stepping. 図15(A)〜図15(D)は、微動ステージWFS1とWFS2とを用いて行われる並行処理について説明するための図(その1)である。FIGS. 15A to 15D are views (No. 1) for describing parallel processing performed using fine movement stages WFS1 and WFS2. 微動ステージとブレードとの間で行われる液浸空間(液体Lq)の受け渡しについて説明するための図(その1)である。FIG. 6 is a diagram (No. 1) for explaining delivery of a liquid immersion space (liquid Lq) performed between a fine movement stage and a blade. 図17(A)及び図17(B)は、微動ステージとブレードとの配置関係を説明するための図(その2)である。FIGS. 17A and 17B are views (No. 2) for explaining the positional relationship between the fine movement stage and the blades. 微動ステージとブレードとの間で行われる液浸空間(液体Lq)の受け渡しについて説明するための図(その2)である。FIG. 10 is a diagram (No. 2) for explaining the delivery of the immersion space (liquid Lq) performed between the fine movement stage and the blade. 微動ステージとブレードとの配置関係を説明するための図(その3)である。FIG. 6 is a diagram (No. 3) for explaining the arrangement relationship between the fine movement stage and the blade. 微動ステージとブレードとの間で行われる液浸空間(液体Lq)の受け渡しについて説明するための図(その3)である。FIG. 10 is a diagram (No. 3) for explaining the delivery of the immersion space (liquid Lq) performed between the fine movement stage and the blade. 図21(A)〜図21(F)は、微動ステージWFS1とWFS2とを用いて行われる並行処理について説明するための図(その2)である。FIGS. 21A to 21F are views (No. 2) for describing parallel processing performed using fine movement stages WFS1 and WFS2. 微動ステージと補助ステージとのそれぞれに設けられた部材により構成される空間像計測装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the aerial image measuring device comprised by the member provided in each of the fine movement stage and the auxiliary | assistant stage.

以下、本発明の一実施形態を、図1〜図21に基づいて説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to FIGS.

図1には、一実施形態の露光装置100の構成が概略的に示されている。この露光装置100は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。後述するように、本実施形態では、投影光学系PLが設けられており、以下においては、この投影光学系PLの光軸AXと平行な方向をZ軸方向、これに直交する面内でレチクルとウエハとが相対走査される方向をY軸方向、Z軸及びY軸に直交する方向をX軸方向とし、X軸、Y軸、及びZ軸回りの回転(傾斜)方向をそれぞれθx、θy、及びθz方向として説明を行う。   FIG. 1 schematically shows a configuration of an exposure apparatus 100 according to an embodiment. The exposure apparatus 100 is a step-and-scan projection exposure apparatus, a so-called scanner. As will be described later, in the present embodiment, a projection optical system PL is provided, and in the following, the direction parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL is the Z-axis direction, and the reticle is in a plane perpendicular to the Z-axis direction. The direction in which the wafer and the wafer are relatively scanned is the Y-axis direction, the direction orthogonal to the Z-axis and the Y-axis is the X-axis direction, and the rotation (tilt) directions around the X-axis, Y-axis, and Z-axis are θx and θy, respectively. , And θz direction will be described.

露光装置100は、図1に示されるように、ベース盤12上の−Y側端部近傍に配置された露光ステーション(露光処理部)200、ベース盤12上の+Y側端部近傍に配置された計測ステーション(計測処理部)300、2つのウエハステージWST1,WST2、リレーステージDRST、及びこれらの制御系等を備えている。ここで、ベース盤12は、床面上に防振機構(図示省略)によってほぼ水平に(XY平面に平行に)支持されている。ベース盤12は、平板状の外形を有する部材から成り、その上面は平坦度が非常に高く仕上げられ、上述の3つのステージWST1,WST2,DRSTの移動の際のガイド面とされている。なお、図1において、露光ステーション200には、ウエハステージWST1が位置しており、ウエハステージWST1(より詳細には微動ステージWFS1)上にウエハWが保持されている。また、計測ステーション300には、ウエハステージWST2が位置しており、ウエハステージWST2(より詳細には微動ステージWFS2)上に別のウエハWが保持されている。   As shown in FIG. 1, the exposure apparatus 100 is disposed in the vicinity of the −Y side end on the base board 12 and in the vicinity of the + Y side end on the base board 12. A measurement station (measurement processing unit) 300, two wafer stages WST1, WST2, a relay stage DRST, and a control system thereof. Here, the base board 12 is supported substantially horizontally (parallel to the XY plane) on the floor surface by a vibration isolation mechanism (not shown). The base board 12 is made of a member having a flat outer shape, and the upper surface thereof is finished with a very high flatness, and serves as a guide surface when the above-described three stages WST1, WST2, and DRST are moved. In FIG. 1, wafer stage WST1 is positioned at exposure station 200, and wafer W is held on wafer stage WST1 (more specifically, fine movement stage WFS1). Further, wafer stage WST2 is located at measurement station 300, and another wafer W is held on wafer stage WST2 (more specifically, fine movement stage WFS2).

露光ステーション200は、照明系10、レチクルステージRST、投影ユニットPU及び局所液浸装置8等を備えている。   The exposure station 200 includes an illumination system 10, a reticle stage RST, a projection unit PU, a local liquid immersion device 8, and the like.

照明系10は、例えば米国特許出願公開第2003/0025890号明細書などに開示されるように、光源と、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、及びレチクルブラインド等(いずれも不図示)を有する照明光学系と、を含む。照明系10は、レチクルブラインド(マスキングシステムとも呼ばれる)で規定されたレチクルR上のスリット状の照明領域IARを、照明光(露光光)ILによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ILとして、一例として、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)が用いられている。   The illumination system 10 includes a light source, an illuminance uniformizing optical system including an optical integrator, a reticle blind, and the like (both not shown) as disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2003/0025890. And an illumination optical system. The illumination system 10 illuminates a slit-like illumination area IAR on the reticle R defined by a reticle blind (also called a masking system) with illumination light (exposure light) IL with a substantially uniform illuminance. Here, as an example of the illumination light IL, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used.

レチクルステージRST上には、そのパターン面(図1における下面)に回路パターンなどが形成されたレチクルRが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージRSTは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系11(図1では不図示、図3参照)によって、XY平面内で微小駆動可能であるとともに、走査方向(図1における紙面内左右方向であるY軸方向)に所定の走査速度で駆動可能となっている。   On reticle stage RST, reticle R having a circuit pattern or the like formed on its pattern surface (lower surface in FIG. 1) is fixed, for example, by vacuum suction. The reticle stage RST can be finely driven in the XY plane by a reticle stage drive system 11 (not shown in FIG. 1, refer to FIG. 3) including, for example, a linear motor and the like, and in the scanning direction (left and right direction in FIG. 1). In the Y-axis direction) at a predetermined scanning speed.

レチクルステージRSTのXY平面内の位置情報(θz方向の回転情報を含む)は、レチクルレーザ干渉計(以下、「レチクル干渉計」という)13によって、レチクルステージRSTに固定された移動鏡15(実際には、Y軸方向に直交する反射面を有するY移動鏡(あるいは、レトロリフレクタ)とX軸方向に直交する反射面を有するX移動鏡とが設けられている)を介して、例えば0.25nm程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計13の計測値は、主制御装置20(図1では不図示、図3参照)に送られる。   Position information of the reticle stage RST in the XY plane (including rotation information in the θz direction) is transferred by a reticle laser interferometer (hereinafter referred to as “reticle interferometer”) 13 to a movable mirror 15 (actually fixed to the reticle stage RST). Is provided with a Y moving mirror (or a retroreflector) having a reflecting surface orthogonal to the Y-axis direction and an X moving mirror having a reflecting surface orthogonal to the X-axis direction), for example. It is always detected with a resolution of about 25 nm. The measurement value of reticle interferometer 13 is sent to main controller 20 (not shown in FIG. 1, see FIG. 3).

投影ユニットPUは、レチクルステージRSTの図1における下方に配置されている。投影ユニットPUは、不図示の支持部材によって水平に支持されたメインフレーム(メトロロジーフレームとも呼ばれる)BDによってその外周部に設けられたフランジ部FLGを介して支持されている。メインフレームBDは、前記支持部材に防振装置等を設けることによって、外部から振動が伝わらないように、また外部に振動を伝えないように構成しても良い。投影ユニットPUは、鏡筒40と、鏡筒40内に保持された投影光学系PLと、を含む。投影光学系PLとしては、例えば、Z軸方向と平行な光軸AXに沿って配列される複数の光学素子(レンズエレメント)から成る屈折光学系が用いられる。投影光学系PLは、例えば両側テレセントリックで、所定の投影倍率(例えば1/4倍、1/5倍又は1/8倍など)を有する。このため、照明系10からの照明光ILによってレチクルR上の照明領域IARが照明されると、投影光学系PLの第1面(物体面)とパターン面がほぼ一致して配置されるレチクルRを照明光ILが通過する。そして、投影光学系PL(投影ユニットPU)を介してその照明領域IAR内のレチクルRの回路パターンの縮小像(回路パターンの一部の縮小像)が、投影光学系PLの第2面(像面)側に配置される、表面にレジスト(感応剤)が塗布されたウエハW上の前記照明領域IARに共役な領域(以下、露光領域とも呼ぶ)IAに形成される。そして、レチクルステージRSTと微動ステージWFS1(又は微動ステージWFS2)との同期駆動によって、照明領域IAR(照明光IL)に対してレチクルRを走査方向(Y軸方向)に相対移動させるとともに、露光領域IA(照明光IL)に対してウエハWを走査方向(Y軸方向)に相対移動させることで、ウエハW上の1つのショット領域(区画領域)の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルRのパターンが転写される。すなわち、本実施形態では照明系10、レチクルR及び投影光学系PLによってウエハW上にパターンが生成され、照明光ILによるウエハW上の感応層(レジスト層)の露光によってウエハW上にそのパターンが形成される。   Projection unit PU is arranged below reticle stage RST in FIG. The projection unit PU is supported by a main frame (also referred to as a metrology frame) BD supported horizontally by a support member (not shown) via a flange portion FLG provided on the outer peripheral portion thereof. The main frame BD may be configured such that vibration is not transmitted from the outside and vibration is not transmitted to the outside by providing a vibration isolator or the like on the support member. The projection unit PU includes a lens barrel 40 and a projection optical system PL held in the lens barrel 40. As projection optical system PL, for example, a refractive optical system including a plurality of optical elements (lens elements) arranged along optical axis AX parallel to the Z-axis direction is used. The projection optical system PL is, for example, both-side telecentric and has a predetermined projection magnification (for example, 1/4 times, 1/5 times, or 1/8 times). For this reason, when the illumination area IAR on the reticle R is illuminated by the illumination light IL from the illumination system 10, the reticle R in which the first surface (object surface) of the projection optical system PL and the pattern surface are substantially coincided with each other is arranged. Illumination light IL passes through. Then, a reduced image (a reduced image of a part of the circuit pattern) of the reticle R in the illumination area IAR is projected onto the second surface (image) of the projection optical system PL via the projection optical system PL (projection unit PU). Formed on a region (hereinafter also referred to as an exposure region) IA that is conjugate to the illumination region IAR on the wafer W having a resist (sensitive agent) coated on the surface. Then, by synchronously driving the reticle stage RST and the fine movement stage WFS1 (or fine movement stage WFS2), the reticle R is moved relative to the illumination area IAR (illumination light IL) in the scanning direction (Y-axis direction), and the exposure area. By moving the wafer W relative to IA (illumination light IL) in the scanning direction (Y-axis direction), scanning exposure of one shot area (partition area) on the wafer W is performed, and a reticle is placed on the shot area. The R pattern is transferred. That is, in this embodiment, a pattern is generated on the wafer W by the illumination system 10, the reticle R, and the projection optical system PL, and the pattern is formed on the wafer W by exposure of the sensitive layer (resist layer) on the wafer W by the illumination light IL. Is formed.

局所液浸装置8は、本実施形態の露光装置100が、液浸方式の露光を行うことに対応して設けられている。局所液浸装置8は、液体供給装置5、液体回収装置6(いずれも図1では不図示、図3参照)、及びノズルユニット32等を含む。ノズルユニット32は、図1に示されるように、投影光学系PLを構成する最も像面側(ウエハW側)の光学素子、ここではレンズ(以下、「先端レンズ」ともいう)191を保持する鏡筒40の下端部周囲を取り囲むように不図示の支持部材を介して、投影ユニットPU等を支持するメインフレームBDに吊り下げ支持されている。ノズルユニット32は、液体Lqの供給口及び回収口と、ウエハWが対向して配置され、かつ回収口が設けられる下面と、液体供給管31A及び液体回収管31B(いずれも図1では不図示、図4参照)とそれぞれ接続される供給流路及び回収流路とを備えている。液体供給管31Aには、その一端が液体供給装置5(図1では不図示、図3参照)に接続された不図示の供給管の他端が接続されており、液体回収管31Bには、その一端が液体回収装置6(図1では不図示、図3参照)に接続された不図示の回収管の他端が接続されている。本実施形態では、主制御装置20が液体供給装置5(図3参照)を制御して、液体供給管31A及びノズルユニット32を介して先端レンズ191とウエハWとの間に液体を供給するとともに、液体回収装置6(図3参照)を制御して、ノズルユニット32及び液体回収管31Bを介して先端レンズ191とウエハWとの間から液体を回収する。このとき、主制御装置20は、供給される液体の量と回収される液体の量とが常に等しくなるように、液体供給装置5と液体回収装置6を制御する。従って、先端レンズ191とウエハWとの間には、一定量の液体Lq(図1参照)が常に入れ替わって保持される。本実施形態では、上記の液体として、ArFエキシマレーザ光(波長193nmの光)が透過する純水を用いるものとする。なお、ArFエキシマレーザ光に対する純水の屈折率nは、ほぼ1.44であり、純水の中では、照明光ILの波長は、193nm×1/n=約134nmに短波長化される。   The local liquid immersion device 8 is provided corresponding to the exposure apparatus 100 of the present embodiment performing immersion type exposure. The local liquid immersion device 8 includes a liquid supply device 5, a liquid recovery device 6 (both not shown in FIG. 1, refer to FIG. 3), a nozzle unit 32, and the like. As shown in FIG. 1, the nozzle unit 32 holds an optical element on the most image plane side (wafer W side) constituting the projection optical system PL, here a lens (hereinafter also referred to as “tip lens”) 191. It is suspended and supported by a main frame BD that supports the projection unit PU and the like via a support member (not shown) so as to surround the lower end portion of the lens barrel 40. The nozzle unit 32 includes a supply port and a recovery port for the liquid Lq, a lower surface on which the wafer W is disposed and the recovery port is provided, a liquid supply tube 31A and a liquid recovery tube 31B (both not shown in FIG. 1). , See FIG. 4) and a supply channel and a recovery channel respectively connected. The other end of a supply pipe (not shown) whose one end is connected to the liquid supply apparatus 5 (not shown in FIG. 1, see FIG. 3) is connected to the liquid supply pipe 31A. The other end of a recovery pipe (not shown) whose one end is connected to the liquid recovery device 6 (not shown in FIG. 1, see FIG. 3) is connected. In the present embodiment, the main controller 20 controls the liquid supply device 5 (see FIG. 3) to supply liquid between the tip lens 191 and the wafer W via the liquid supply pipe 31A and the nozzle unit 32. Then, the liquid recovery apparatus 6 (see FIG. 3) is controlled to recover the liquid from between the tip lens 191 and the wafer W via the nozzle unit 32 and the liquid recovery pipe 31B. At this time, the main controller 20 controls the liquid supply device 5 and the liquid recovery device 6 so that the amount of supplied liquid and the amount of recovered liquid are always equal. Therefore, a fixed amount of liquid Lq (see FIG. 1) is always exchanged and held between the front lens 191 and the wafer W. In the present embodiment, pure water that transmits ArF excimer laser light (light having a wavelength of 193 nm) is used as the liquid. Note that the refractive index n of pure water with respect to ArF excimer laser light is approximately 1.44. In pure water, the wavelength of the illumination light IL is shortened to 193 nm × 1 / n = about 134 nm.

この他、露光ステーション200には、微動ステージ位置計測系70Aが配置されている。微動ステージ位置計測系70Aについては、説明の便宜上、後述する微動ステージについての説明の後に、説明する。   In addition, the exposure station 200 is provided with a fine movement stage position measurement system 70A. The fine movement stage position measurement system 70A will be described after the description of the fine movement stage described later for convenience of explanation.

計測ステーション300は、メインフレームBDに設けられたアライメント装置99と、メインフレームBDから支持部材72Bを介して片持ち状態で支持された(一端部近傍が支持された)計測アーム71Bを含む微動ステージ位置計測系70Bと、が設けられている。   The measurement station 300 includes an alignment device 99 provided on the main frame BD, and a fine movement stage including a measurement arm 71B supported in a cantilever state (supported in the vicinity of one end) from the main frame BD via a support member 72B. A position measurement system 70B.

アライメント装置99は、図4に示される5つのアライメント系AL1、AL21〜AL24を含む。詳述すると、図4に示されるように、投影ユニットPUの中心(投影光学系PLの光軸AX、本実施形態では前述の露光領域IAの中心とも一致)を通りかつY軸と平行な直線(以下、基準軸と呼ぶ)LV上で、光軸AXから−Y側に所定距離隔てた位置に、検出中心が位置する状態でプライマリアライメント系AL1が配置されている。プライマリアライメント系AL1を挟んで、X軸方向の一側と他側には、基準軸LVに関してほぼ対称に検出中心が配置されるセカンダリアライメント系AL21,AL22と、AL23,AL24とがそれぞれ設けられている。すなわち、5つのアライメント系AL1,AL21〜AL24はその検出中心がX軸方向に沿って配置されている。なお、図1では、5つのアライメント系AL1,AL21〜AL24及びこれらを保持する保持装置(スライダ)を含んでアライメント装置99として示されている。 Alignment device 99 includes five alignment systems AL1, AL2 1 AL24 4 shown in FIG. More specifically, as shown in FIG. 4, a straight line passing through the center of the projection unit PU (the optical axis AX of the projection optical system PL, which also coincides with the center of the exposure area IA in the present embodiment) and parallel to the Y axis. On the LV (hereinafter referred to as the reference axis), the primary alignment system AL1 is arranged in a state where the detection center is located at a position spaced a predetermined distance from the optical axis AX to the -Y side. Secondary alignment systems AL2 1 , AL2 2 , AL2 3 , AL2 4 in which detection centers are arranged almost symmetrically with respect to the reference axis LV are disposed on one side and the other side of the X-axis direction across the primary alignment system AL1. Each is provided. That is, the detection centers of the five alignment systems AL1, AL2 1 to AL2 4 are arranged along the X-axis direction. In FIG. 1, the alignment device 99 includes five alignment systems AL1, AL2 1 to AL2 4 and a holding device (slider) for holding them.

アライメント系AL1、AL2〜AL2としては、例えば、ウエハ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と不図示の指標(各アライメント系内に設けられた指標板上の指標パターン)の像とを撮像素子(CCD等)を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のFIA(Field Image Alignment)系が用いられている。アライメント系AL1、AL2〜AL2からの撮像信号は、主制御装置20に供給されるようになっている(図3参照)。 As the alignment systems AL1, AL2 1 to AL2 4 , for example, the target mark is irradiated with a broadband detection light beam that does not expose the resist on the wafer and the reflected light from the target mark forms an image on the light receiving surface. An image processing type FIA that takes an image and an image of an index (not shown) of an index (an index pattern on an index plate provided in each alignment system) using an image sensor (CCD or the like) and outputs the imaged signals. (Field Image Alignment) system is used. Imaging signals from the alignment systems AL1, AL2 1 to AL2 4 are supplied to the main controller 20 (see FIG. 3).

プライマリアライメント系AL1は、支持部材を介して、メインフレームBDの下面にて吊り下げ支持されている。セカンダリアライメント系AL21、AL22、及びAL23、AL24は、それぞれその上面に固定されたスライダ(不図示)を介してメインフレームBDの下面に固定された一対のFIA定盤(不図示)に磁気的に吸着されている。すなわち、各スライダには、永久磁石が設けられており、この永久磁石の磁気的吸引力により、各スライダ、すなわちセカンダリアライメント系AL21、AL22、及びAL23、AL24のそれぞれは、通常は、一対のFIA定盤(不図示)に吸着されている(着地状態)。また、各スライダには、対向するFIA定盤に対して斥力を発生する気体静圧軸受が設けられており、該気体静圧軸受が発生する斥力と永久磁石の磁気的吸引力とのバランスにより、各スライダ、すなわちセカンダリアライメント系AL21、AL22、及びAL23、AL24のそれぞれを、対向するFIA定盤との間に所定のクリアランスを形成して維持する状態(浮上状態)とすることもできる。 The primary alignment system AL1 is suspended and supported on the lower surface of the main frame BD via a support member. The secondary alignment systems AL2 1 , AL2 2 , AL2 3 , AL2 4 are each a pair of FIA surface plates (not shown) fixed to the lower surface of the main frame BD via sliders (not shown) fixed to the upper surface thereof. Is magnetically adsorbed on the surface. That is, each slider is provided with a permanent magnet, and each slider, that is, each of the secondary alignment systems AL2 1 , AL2 2 , AL2 3 , AL2 4 , normally has a magnetic attraction force of the permanent magnet. It is adsorbed by a pair of FIA surface plates (not shown) (landing state). Each slider is provided with a gas hydrostatic bearing that generates a repulsive force against the opposing FIA surface plate. The balance between the repulsive force generated by the gas hydrostatic bearing and the magnetic attractive force of the permanent magnet is provided. Each slider, that is, each of the secondary alignment systems AL2 1 , AL2 2 , AL2 3 , AL2 4 is in a state (floating state) in which a predetermined clearance is formed and maintained between the opposing FIA surface plate. You can also.

また、各スライダと対向するFIA定盤との間には、各スライダをXY平面内で駆動可能なアクチュエータ(アライメント系モータ)が設けられている。   Further, an actuator (alignment system motor) capable of driving each slider in the XY plane is provided between each slider and the FIA surface plate facing the slider.

そして、主制御装置20は、各スライダを浮上状態に設定して、各アクチュエータを制御することにより、各スライダをXY平面内で駆動し、駆動後に各スライダを着地状態に設定する。これにより、セカンダリアライメント系AL21、AL22、及びAL23、AL24のそれぞれのXY平面内での位置を調整することが可能である。 Then, main controller 20 sets each slider in a floating state and controls each actuator, thereby driving each slider in the XY plane and setting each slider in a landing state after driving. As a result, it is possible to adjust the positions of the secondary alignment systems AL2 1 , AL2 2 , AL2 3 , AL2 4 in the XY plane.

本実施形態のアライメント装置99の構成等の詳細は、例えば国際公開第2008/056735号に開示されている。   Details of the configuration and the like of the alignment apparatus 99 of the present embodiment are disclosed in, for example, International Publication No. 2008/056735.

ウエハステージWST1は、図1及び図2(A)等からわかるように、その底面に設けられた複数の非接触軸受、例えばエアベアリング94によりベース盤12の上に浮上支持され、粗動ステージ駆動系51A(図3参照)により、XY二次元方向に駆動される粗動ステージWCS1と、粗動ステージWCS1に非接触状態で支持され、粗動ステージWCS1に対して相対移動可能な微動ステージWFS1とを有している。微動ステージWFS1は、微動ステージ駆動系52A(図3参照)によって粗動ステージWCS1に対して6自由度方向(X軸方向、Y軸方向、Z軸方向、θx方向、θy方向、及びθz方向(以下、(X、Y、Z、θx、θy、θz)と略記する))に駆動される。   As can be seen from FIGS. 1 and 2A and the like, wafer stage WST1 is levitated and supported on base board 12 by a plurality of non-contact bearings, for example, air bearings 94 provided on the bottom surface thereof, and drives coarse movement stage. Coarse movement stage WCS1 driven in an XY two-dimensional direction by system 51A (see FIG. 3), and fine movement stage WFS1 supported in a non-contact state by coarse movement stage WCS1 and movable relative to coarse movement stage WCS1 have. Fine movement stage WFS1 is in a direction of six degrees of freedom (X-axis direction, Y-axis direction, Z-axis direction, θx direction, θy direction, and θz direction) with respect to coarse movement stage WCS1 by fine movement stage drive system 52A (see FIG. 3). Hereinafter, it is driven (abbreviated as (X, Y, Z, θx, θy, θz))).

ウエハステージWST1(粗動ステージWCS1)のXY平面内の位置情報(θz方向の回転情報も含む)は、ウエハステージ位置計測系16Aによって求められる(計測される)。また、露光ステーション200にある粗動ステージWCS1に支持された微動ステージWFS1(又は微動ステージWFS2)の6自由度方向(X、Y、Z、θx、θy、θz)の位置情報は微動ステージ位置計測系70Aによって求められる(計測される)。ウエハステージ位置計測系16A及び微動ステージ位置計測系70Aの計測結果(計測情報)は、粗動ステージWCS1、微動ステージWFS1(又はWFS2)の位置制御のため、主制御装置20(図3参照)に供給される。   Position information (including rotation information in the θz direction) of wafer stage WST1 (coarse movement stage WCS1) in the XY plane is obtained (measured) by wafer stage position measurement system 16A. Further, the position information of the fine movement stage WFS1 (or fine movement stage WFS2) supported by the coarse movement stage WCS1 in the exposure station 200 in the six degrees of freedom direction (X, Y, Z, θx, θy, θz) is the fine movement stage position measurement. It is obtained (measured) by the system 70A. The measurement results (measurement information) of wafer stage position measurement system 16A and fine movement stage position measurement system 70A are sent to main controller 20 (see FIG. 3) for position control of coarse movement stage WCS1 and fine movement stage WFS1 (or WFS2). Supplied.

ウエハステージWST2は、ウエハステージWST1と同様、その底面に設けられた複数の非接触軸受(例えばエアベアリング(図示省略))によりベース盤12の上に浮上支持され、粗動ステージ駆動系51B(図3参照)により、XY二次元方向に駆動される粗動ステージWCS2と、粗動ステージWCS2に非接触状態で支持され、粗動ステージWCS2に対して相対移動可能な微動ステージWFS2とを有している。微動ステージWFS2は、微動ステージ駆動系52B(図3参照)によって粗動ステージWCS2に対して6自由度方向(X、Y、Z、θx、θy、θz)に駆動される。   Similar to wafer stage WST1, wafer stage WST2 is levitated and supported on base board 12 by a plurality of non-contact bearings (for example, air bearings (not shown)) provided on the bottom surface thereof, and coarse movement stage drive system 51B (FIG. 3), a coarse movement stage WCS2 driven in the XY two-dimensional direction, and a fine movement stage WFS2 supported in a non-contact state on the coarse movement stage WCS2 and movable relative to the coarse movement stage WCS2. Yes. Fine movement stage WFS2 is driven in directions of six degrees of freedom (X, Y, Z, θx, θy, θz) with respect to coarse movement stage WCS2 by fine movement stage drive system 52B (see FIG. 3).

ウエハステージWST2(粗動ステージWCS2)のXY平面内の位置情報(θz方向の回転情報も含む)は、ウエハステージ位置計測系16Bによって求められる(計測される)。また、計測ステーション300にある粗動ステージWCS2に支持された微動ステージWFS2(又はWFS1)の6自由度方向(X、Y、Z、θx、θy、θz)の位置情報は微動ステージ位置計測系70Bによって求められる(計測される)。ウエハステージ位置計測系16B及び微動ステージ位置計測系70Bの計測情報は、粗動ステージWCS2、微動ステージWFS2(又はWFS1)の位置制御のため、主制御装置20(図3参照)に供給される。   Position information (including rotation information in the θz direction) of wafer stage WST2 (coarse movement stage WCS2) in the XY plane is obtained (measured) by wafer stage position measurement system 16B. Further, the position information of the fine movement stage WFS2 (or WFS1) supported by the coarse movement stage WCS2 in the measurement station 300 in the directions of six degrees of freedom (X, Y, Z, θx, θy, θz) is the fine movement stage position measurement system 70B. Is obtained (measured). Measurement information of wafer stage position measurement system 16B and fine movement stage position measurement system 70B is supplied to main controller 20 (see FIG. 3) for position control of coarse movement stage WCS2 and fine movement stage WFS2 (or WFS1).

リレーステージDRSTは、粗動ステージWCS1,WCS2と同様、その底面に設けられた複数の非接触軸受(例えばエアベアリング(図示省略))によりベース盤12の上に浮上支持され、リレーステージ駆動系53(図3参照)により、XY二次元方向に駆動可能になっている。   Similar to coarse movement stages WCS1 and WCS2, relay stage DRST is levitated and supported on base board 12 by a plurality of non-contact bearings (for example, air bearings (not shown)) provided on the bottom surface thereof, and relay stage drive system 53 (See FIG. 3), it can be driven in the XY two-dimensional direction.

リレーステージDRSTのXY平面内の位置情報(θz方向の回転情報も含む)は、例えば干渉計及び/又はエンコーダなどを含む不図示の位置計測系によって求められる(計測される)。位置計測系の計測情報は、リレーステージDRSTの位置制御のため、主制御装置20(図3参照)に供給される。   Position information in the XY plane of relay stage DRST (including rotation information in the θz direction) is obtained (measured) by a position measurement system (not shown) including an interferometer and / or an encoder, for example. The measurement information of the position measurement system is supplied to the main controller 20 (see FIG. 3) for position control of the relay stage DRST.

さらに、本実施形態の露光装置100は、図1では図示が省略されているが、図5に示されるように、投影ユニットPUの近傍に、ブレードBLを有する補助ステージASTを備えている。   Furthermore, although not shown in FIG. 1, the exposure apparatus 100 of the present embodiment includes an auxiliary stage AST having a blade BL in the vicinity of the projection unit PU as shown in FIG.

上記各種計測系を含み、ステージ系の構成各部の構成等については、後に詳述する。   The configuration of each part of the stage system including the various measurement systems will be described in detail later.

この他、本実施形態の露光装置100では、レチクルステージRSTの上方には、例えば米国特許第5,646,413号明細書などに詳細に開示されるように、CCD等の撮像素子を有し、露光波長の光(本実施形態では照明光IL)をアライメント用照明光とする画像処理方式の一対のレチクルアライメント系RA,RA(図1においてはレチクルアライメント系RA2は、レチクルアライメント系RAの紙面奥側に隠れている。)が配置されている。一対のレチクルアライメント系RA,RAは、投影光学系PLの直下に微動ステージWFS1(又はWFS2)上の後述する計測プレートが位置する状態で、主制御装置20により、レチクルRに形成された一対のレチクルアライメントマーク(図示省略)の投影像と対応する計測プレート上の一対の第1基準マークとを投影光学系PLを介して検出することで、投影光学系PLによるレチクルRのパターンの投影領域の中心と計測プレート上の基準位置、すなわち一対の第1基準マークの中心との位置関係を検出するために用いられる。レチクルアライメント系RA,RAの検出信号は、不図示の信号処理系を介して主制御装置20に供給される(図3参照)。 In addition, the exposure apparatus 100 of the present embodiment has an image pickup device such as a CCD above the reticle stage RST as disclosed in detail in, for example, US Pat. No. 5,646,413. , A pair of reticle alignment systems RA 1 and RA 2 of an image processing system using exposure wavelength light (illumination light IL in this embodiment) as alignment illumination light (in FIG. 1, the reticle alignment system RA 2 is a reticle alignment system). It is hidden behind the RA 1 paper surface. The pair of reticle alignment systems RA 1 and RA 2 is formed on the reticle R by the main controller 20 in a state in which a later-described measurement plate on the fine movement stage WFS1 (or WFS2) is positioned directly below the projection optical system PL. The projection optical system PL projects the pattern of the reticle R by detecting the projection image of the pair of reticle alignment marks (not shown) and the pair of first reference marks on the measurement plate corresponding to the projection images. This is used to detect the positional relationship between the center of the region and the reference position on the measurement plate, that is, the center of the pair of first reference marks. Detection signals of reticle alignment systems RA 1 and RA 2 are supplied to main controller 20 through a signal processing system (not shown) (see FIG. 3).

図3には、露光装置100の制御系の主要な構成が示されている。制御系は、主制御装置20を中心として構成されている。主制御装置20は、ワークステーション(又はマイクロコンピュータ)等を含み、前述の局所液浸装置8、粗動ステージ駆動系51A,51B、微動ステージ駆動系52A,52B、及びリレーステージ駆動系53など、露光装置100の構成各部を統括制御する。   FIG. 3 shows the main configuration of the control system of the exposure apparatus 100. The control system is configured around the main controller 20. The main controller 20 includes a workstation (or a microcomputer) or the like, and the above-described local liquid immersion device 8, coarse movement stage drive systems 51A and 51B, fine movement stage drive systems 52A and 52B, and a relay stage drive system 53, etc. The overall configuration of each part of the exposure apparatus 100 is controlled.

ここで、ステージ系の各部の構成等について詳述する。まず、ウエハステージWST1,WST2について説明する。本実施形態では、ウエハステージWST1とウエハステージWST2とは、その駆動系、位置計測系などを含み、全く同様に構成されている。従って、以下では、代表的にウエハステージWST1を取り上げて説明する。   Here, the configuration of each part of the stage system will be described in detail. First, wafer stages WST1 and WST2 will be described. In the present embodiment, wafer stage WST1 and wafer stage WST2 are configured in exactly the same way, including their drive system, position measurement system, and the like. Therefore, the following description will be made taking the wafer stage WST1 as a representative.

粗動ステージWCS1は、図2(A)及び図2(B)に示されるように、平面視で(+Z方向から見て)X軸方向を長手方向とする長方形板状(直方体状)の粗動スライダ部91と、粗動スライダ部91の長手方向の一端部と他端部の上面にYZ平面に平行な状態でそれぞれ固定され、かつY軸方向を長手方向とする長方形板状の一対の側壁部92a,92bと、側壁部92a,92bそれぞれの上面に固定された一対の固定子部93a、93bと、を備えている。粗動ステージWCS1は、全体として、上面のX軸方向中央部及びY軸方向の両側面が開口した高さの低い箱形の形状を有している。すなわち、粗動ステージWCS1には、その内部にY軸方向に貫通した空間部が形成されている。   As shown in FIGS. 2 (A) and 2 (B), coarse movement stage WCS1 has a rectangular plate shape (cuboid shape) having a longitudinal direction in the X-axis direction in plan view (as viewed from the + Z direction). A pair of rectangular plate-like members that are fixed to the upper surface of one end and the other end in the longitudinal direction of the moving slider 91 and the coarse slider 91 in a state parallel to the YZ plane, and whose longitudinal direction is the Y-axis direction. Side wall portions 92a and 92b, and a pair of stator portions 93a and 93b fixed to the upper surfaces of the side wall portions 92a and 92b, respectively. As a whole, coarse movement stage WCS1 has a box-like shape with a low height in which an X-axis center portion of the upper surface and both side surfaces in Y-axis direction are open. That is, in coarse movement stage WCS1, a space portion penetrating in the Y-axis direction is formed inside.

粗動ステージWCS1は、図6に示されるように、粗動スライダ部91の長手方向の中央の分離線を境として、第1部分WCS1aと第2部分WCS1bとの2つの部分に分離可能に構成されている。従って、粗動スライダ部91は、第1部分WCS1aの一部を構成する第1スライダ部91aと、第2部分WCS1bの一部を構成する第2スライダ部91bとから構成されている。   As shown in FIG. 6, coarse movement stage WCS1 is configured to be separable into two parts, a first part WCS1a and a second part WCS1b, with a separation line at the center in the longitudinal direction of coarse movement slider 91 as a boundary. Has been. Accordingly, the coarse slider 91 is composed of a first slider 91a that constitutes a part of the first part WCS1a and a second slider 91b that constitutes a part of the second part WCS1b.

ベース盤12の内部には、図1に示されるように、XY二次元方向を行方向、列方向としてマトリックス状に配置された複数のコイル14を含む、コイルユニットが収容されている。   As shown in FIG. 1, a coil unit including a plurality of coils 14 arranged in a matrix with the XY two-dimensional direction as the row direction and the column direction is accommodated inside the base board 12.

コイルユニットに対応して、粗動ステージWCS1の底面、すなわち第1スライダ部91a、第2スライダ部91bの底面には、図6及び図2(A)に示されるように、XY二次元方向を行方向、列方向としてマトリックス状に配置された複数の永久磁石18から成る磁石ユニットが設けられている。磁石ユニットは、ベース盤12のコイルユニットと共に、例えば米国特許第5,196,745号明細書などに開示されるローレンツ電磁力駆動方式の平面モータから成る粗動ステージ駆動系51Aa、51Ab(図3参照)を、それぞれ構成している。コイルユニットを構成する各コイル14に供給される電流の大きさ及び方向は、主制御装置20によって制御される(図3参照)。   Corresponding to the coil unit, the bottom surface of the coarse movement stage WCS1, that is, the bottom surface of the first slider portion 91a and the second slider portion 91b has an XY two-dimensional direction as shown in FIG. 6 and FIG. A magnet unit comprising a plurality of permanent magnets 18 arranged in a matrix in the row direction and the column direction is provided. The magnet units, together with the coil unit of the base board 12, are coarse movement stage drive systems 51Aa, 51Ab (FIG. 3) composed of a Lorentz electromagnetic force drive type planar motor disclosed in, for example, US Pat. No. 5,196,745. Each). The magnitude | size and direction of the electric current supplied to each coil 14 which comprises a coil unit are controlled by the main controller 20 (refer FIG. 3).

第1、第2スライダ部91a、91bそれぞれの底面には、上記磁石ユニットの周囲に複数のエアベアリング94が固定されている。粗動ステージWCS1の第1部分WCS1a及び第2部分WCS1bは、それぞれエアベアリング94によって、ベース盤12上に所定のクリアランス、例えば数μm程度のクリアランスを介して浮上支持され、粗動ステージ駆動系51Aa、51Abによって、X軸方向、Y軸方向及びθz方向に駆動される。   A plurality of air bearings 94 are fixed around the magnet unit on the bottom surfaces of the first and second slider portions 91a and 91b. The first part WCS1a and the second part WCS1b of the coarse movement stage WCS1 are levitated and supported on the base board 12 by air bearings 94 through a predetermined clearance, for example, a clearance of about several μm, and the coarse movement stage drive system 51Aa. , 51Ab to drive in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the θz direction.

通常は、第1部分WCS1aと第2部分WCS1bとは、一体化して不図示のロック機構を介してロックされている。すなわち、通常は、第1部分WCS1aと第2部分WCS1bとは、一体的に動作する。そこで、以下では、第1部分WCS1aと第2部分WCS1bが一体化して成る粗動ステージWCS1を駆動する平面モータから成る駆動系を、粗動ステージ駆動系51Aと呼ぶ(図3参照)。   Normally, the first part WCS1a and the second part WCS1b are integrated and locked via a lock mechanism (not shown). That is, normally, the first part WCS1a and the second part WCS1b operate integrally. Therefore, hereinafter, a drive system composed of a planar motor for driving coarse movement stage WCS1 formed by integrating first part WCS1a and second part WCS1b is referred to as coarse movement stage drive system 51A (see FIG. 3).

なお、粗動ステージ駆動系51Aとしては、ローレンツ電磁力駆動方式の平面モータに限らず、例えば可変磁気抵抗駆動方式の平面モータを用いることもできる。この他、粗動ステージ駆動系51Aを、磁気浮上型の平面モータによって構成しても良い。この場合、粗動スライダ部91の底面にエアベアリングを設けなくても良くなる。   The coarse stage driving system 51A is not limited to a Lorentz electromagnetic force driving type planar motor, but may be a variable magnetoresistive driving type planar motor, for example. In addition, the coarse movement stage drive system 51A may be configured by a magnetic levitation type planar motor. In this case, it is not necessary to provide an air bearing on the bottom surface of the coarse slider 91.

一対の固定子部93a、93bそれぞれは、外形が板状の部材から成り、その内部に微動ステージWFS1(又はWFS2)を駆動するための複数のコイルから成るコイルユニットCUa、CUbが収容されている。コイルユニットCUa、CUbを構成する各コイルに供給される電流の大きさ及び方向は、主制御装置20によって制御される。コイルユニットCUa、CUbの構成については、さらに後述する。ここで、微動ステージWFS1と微動ステージWFS2とは、全く同様に構成され、同様にして、粗動ステージWCS1に非接触で支持され、駆動されるが、以下では、微動ステージWFS1を代表的に取り上げて説明する。   Each of the pair of stator portions 93a and 93b is made of a plate-shaped member, and coil units CUa and CUb each including a plurality of coils for driving the fine movement stage WFS1 (or WFS2) are accommodated therein. . The main controller 20 controls the magnitude and direction of the current supplied to the coils constituting the coil units CUa and CUb. The configuration of the coil units CUa and CUb will be described later. Here, fine movement stage WFS1 and fine movement stage WFS2 are configured in exactly the same manner, and are similarly supported and driven in a non-contact manner by coarse movement stage WCS1, but in the following, fine movement stage WFS1 will be representatively taken up. I will explain.

一対の固定子部93a,93bそれぞれは、図2(A)及び図2(B)に示されるように、Y軸方向を長手方向とする矩形板状の形状を有する。固定子部93aは、+X側の端部が側壁部92a上面に固定され、固定子部93bは、−X側の端部が側壁部92b上面に固定されている。   Each of the pair of stator portions 93a and 93b has a rectangular plate shape whose longitudinal direction is the Y-axis direction, as shown in FIGS. 2 (A) and 2 (B). The end portion on the + X side of the stator portion 93a is fixed to the upper surface of the side wall portion 92a, and the end portion on the −X side of the stator portion 93b is fixed to the upper surface of the side wall portion 92b.

微動ステージWFS1は、図2(A)及び図2(B)に示されるように、平面視でX軸方向を長手方向とする八角形板状の部材から成る本体部81と、本体部81の長手方向の一端部と他端部にそれぞれ固定された一対の可動子部82a、82bと、を備えている。   As shown in FIGS. 2A and 2B, fine movement stage WFS1 includes a main body portion 81 made of an octagonal plate-like member whose longitudinal direction is the X-axis direction in plan view, and A pair of mover portions 82a and 82b fixed to one end portion and the other end portion in the longitudinal direction are provided.

本体部81は、その内部を後述するエンコーダシステムの計測ビーム(レーザ光)が進行可能とする必要があることから、光が透過可能な透明な素材で形成されている。また、本体部81は、その内部におけるレーザ光に対する空気揺らぎの影響を低減するため、中実に形成されている(内部に空間を有しない)。なお、透明な素材は、低熱膨張率であることが好ましく、本実施形態では一例として合成石英(ガラス)などが用いられる。なお、本体部81は、その全体が透明な素材で構成されていても良いが、エンコーダシステムの計測ビームが透過する部分のみが透明な素材で構成されていても良く、この計測ビームが透過する部分のみが中実に形成されていても良い。   The main body 81 is formed of a transparent material through which light can pass because the measurement beam (laser light) of an encoder system to be described later needs to be able to travel inside. The main body 81 is formed to be solid (no space in the interior) in order to reduce the influence of air fluctuations on the laser light inside. Note that the transparent material preferably has a low coefficient of thermal expansion. In this embodiment, synthetic quartz (glass) or the like is used as an example. The main body 81 may be made of a transparent material as a whole, but only a portion through which the measurement beam of the encoder system is transmitted may be made of a transparent material, and this measurement beam is transmitted. Only the portion may be formed solid.

微動ステージWFS1の本体部81の上面中央には、ウエハWを真空吸着等によって保持するウエハホルダ(不図示)が設けられている。なお、ウエハホルダは、微動ステージWFS1と一体に形成されていても良いし、本体部81に対して、例えば静電チャック機構あるいはクランプ機構等を介して、又は接着等により固定されていても良い。   A wafer holder (not shown) that holds the wafer W by vacuum suction or the like is provided at the center of the upper surface of the main body 81 of the fine movement stage WFS1. Note that the wafer holder may be formed integrally with fine movement stage WFS1, or may be fixed to main body 81 via, for example, an electrostatic chuck mechanism or a clamp mechanism, or by adhesion.

さらに、本体部81の上面には、ウエハホルダ(ウエハWの載置領域)の外側に、図2(A)及び図2(B)に示されるように、ウエハW(ウエハホルダ)よりも一回り大きな円形の開口が中央に形成され、かつ本体部81に対応する八角形状の外形(輪郭)を有するプレート(撥液板)83が取り付けられている。プレート83の表面は、液体Lqに対して撥液化処理されている(撥液面が形成されている)。プレート83は、その表面の全部(あるいは一部)がウエハWの表面と同一面となるように本体部81の上面に固定されている。また、プレート83の−Y側端部には、図2(B)に示されるように、その表面がプレート83の表面と、すなわちウエハWの表面とほぼ同一面となる状態でX軸方向に細長い長方形の計測プレート86が設置されている。計測プレート86の表面には、前述した一対のレチクルアライメント系RA,RAそれぞれにより検出される一対の第1基準マーク(不図示)、プライマリアライメント系AL1により検出される第2基準マーク(不図示)、及びその他の計測用部材(詳細は後述)等が設けられている。 Further, the upper surface of the main body 81 is slightly larger than the wafer W (wafer holder), as shown in FIGS. 2A and 2B, outside the wafer holder (mounting area of the wafer W). A plate (liquid repellent plate) 83 having an octagonal outer shape (contour) corresponding to the main body 81 and having a circular opening formed at the center is attached. The surface of the plate 83 is subjected to a liquid repellent process (a liquid repellent surface is formed) with respect to the liquid Lq. The plate 83 is fixed to the upper surface of the main body 81 so that the entire surface (or part) of the plate 83 is flush with the surface of the wafer W. Further, at the −Y side end portion of the plate 83, as shown in FIG. 2B, the surface thereof is substantially flush with the surface of the plate 83, that is, the surface of the wafer W in the X-axis direction. An elongated rectangular measuring plate 86 is installed. On the surface of the measurement plate 86, a pair of first reference marks (not shown) detected by the pair of reticle alignment systems RA 1 and RA 2 described above and a second reference mark (not shown) detected by the primary alignment system AL1 are provided. And other measurement members (details will be described later) and the like.

図2(A)に示されるように、本体部81の上面のウエハWよりも一回り大きい領域には、2次元グレーティング(以下、単にグレーティングと呼ぶ)RGが水平(ウエハW表面と平行)に配置されている。グレーティングRGは、X軸方向を周期方向とする反射型回折格子(X回折格子)と、Y軸方向を周期方向とする反射型回折格子(Y回折格子)と、を含む。   As shown in FIG. 2A, in a region slightly larger than the wafer W on the upper surface of the main body 81, a two-dimensional grating (hereinafter simply referred to as a grating) RG is horizontal (parallel to the surface of the wafer W). Has been placed. The grating RG includes a reflective diffraction grating (X diffraction grating) whose periodic direction is the X-axis direction and a reflective diffraction grating (Y diffraction grating) whose periodic direction is the Y-axis direction.

グレーティングRGの上面は、保護部材、例えばカバーガラス84によって覆われて、保護されている。本実施形態では、カバーガラス84の上面に、ウエハホルダを吸着保持する前述の静電チャック機構が設けられている。なお、本実施形態では、カバーガラス84は、本体部81の上面のほぼ全面を覆うように設けられているが、グレーティングRGを含む本体部81の上面の一部のみを覆うように設けても良い。また、保護部材(カバーガラス84)は、本体部81と同一の素材によって形成しても良いが、これに限らず、保護部材を、例えば金属、セラミックスで形成しても良いし、あるいは薄膜などで構成しても良い。   The upper surface of the grating RG is covered and protected by a protective member, for example, a cover glass 84. In the present embodiment, the above-described electrostatic chuck mechanism for attracting and holding the wafer holder is provided on the upper surface of the cover glass 84. In the present embodiment, the cover glass 84 is provided so as to cover almost the entire upper surface of the main body 81, but may be provided so as to cover only a part of the upper surface of the main body 81 including the grating RG. good. The protective member (cover glass 84) may be formed of the same material as that of the main body 81, but is not limited thereto, and the protective member may be formed of metal, ceramics, or a thin film, for example. You may comprise.

本体部81は、図2(A)からもわかるように、長手方向の両端部の下端部に外側に突出した張り出し部が形成された全体として八角形板状部材から成り、その底面の、グレーティングRGに対向する部分に凹部が形成されている。本体部81は、グレーティングRGが配置された中央の領域は、その厚さが実質的に均一な板状に形成されている。   As can be seen from FIG. 2 (A), the main body 81 is composed of an octagonal plate-like member as a whole in which a protruding portion protruding outward is formed at the lower end of both end portions in the longitudinal direction. A recess is formed in a portion facing RG. The main body 81 is formed in a plate shape having a substantially uniform thickness in the central region where the grating RG is disposed.

本体部81の+X側、−X側の張り出し部それぞれの上面には、断面凸形状のスペーサ85a、85bが、それぞれの凸部89a、89bを、外側に向けてY軸方向に延設されている。   On the upper surface of each of the + X side and −X side projecting portions of the main body 81, spacers 85a and 85b having a convex cross section are extended in the Y-axis direction with the convex portions 89a and 89b facing outward. Yes.

可動子部82aは、図2(A)及び図2(B)に示されるように、Y軸方向寸法(長さ)及びX軸方向寸法(幅)が、共に固定子部93aよりも短い(半分程度の)2枚の平面視矩形状の板状部材82a、82aを含む。これら2枚の板状部材82a、82aは、本体部81の長手方向の+X側の端部に対し、前述したスペーサ85aの凸部89aを介して、Z軸方向(上下)に所定の距離だけ離間した状態でともにXY平面に平行に固定されている。この場合、板状部材82aは、スペーサ85aと本体部81の+X側の張り出し部とによって、その−X側端部が挟持されている。2枚の板状部材82a、82aの間には、粗動ステージWCS1の固定子部93aの−X側の端部が非接触で挿入されている。板状部材82a、82aの内部には、後述する磁石ユニットMUa、MUaが、収容されている。 As shown in FIGS. 2A and 2B, the mover portion 82a has a Y-axis direction dimension (length) and an X-axis direction dimension (width) that are both shorter than the stator portion 93a (see FIG. It includes two plate-like members 82a 1 and 82a 2 having a rectangular shape in plan view (about half). These two plate-like members 82a 1 and 82a 2 are predetermined in the Z-axis direction (up and down) with respect to the end portion on the + X side in the longitudinal direction of the main body portion 81 via the convex portion 89a of the spacer 85a. Both are fixed in parallel to the XY plane while being separated by a distance. In this case, the −X side end portion of the plate-like member 82 a 2 is sandwiched between the spacer 85 a and the + X side protruding portion of the main body portion 81. Between the two plate-like members 82a 1 and 82a 2 , the end on the −X side of the stator portion 93a of the coarse movement stage WCS1 is inserted without contact. Magnet units MUa 1 and MUa 2 described later are accommodated in the plate-like members 82a 1 and 82a 2 .

可動子部82bは、スペーサ85bにZ軸方向(上下)に所定の間隔が維持された2枚の板状部材82b、82bを含み、可動子部82aと左右対称ではあるが同様に構成されている。2枚の板状部材82b、82bの間には、粗動ステージWCSの固定子部93bの+X側の端部が非接触で挿入されている。板状部材82b、82bの内部には、磁石ユニットMUa、MUaと同様に構成された磁石ユニットMUb、MUbが、収容されている。 The mover portion 82b includes two plate-like members 82b 1 and 82b 2 in which a predetermined interval is maintained in the Z-axis direction (up and down) on the spacer 85b. Has been. Between the two plate-like members 82b 1 and 82b 2 , the end on the + X side of the stator portion 93b of the coarse movement stage WCS is inserted in a non-contact manner. Magnet units MUb 1 and MUb 2 configured in the same manner as the magnet units MUa 1 and MUa 2 are accommodated in the plate-like members 82b 1 and 82b 2 .

ここで、前述したように、粗動ステージWCS1は、Y軸方向の両側面が開口しているので、微動ステージWFS1を粗動ステージWCS1に装着する際には、板状部材82a、82a、及び82b、82b間に固定子部93a、93bがそれぞれ位置するように、微動ステージWFS1のZ軸方向の位置決めを行い、この後に微動ステージWFS1をY軸方向に移動(スライド)させれば良い。 Here, as described above, since coarse movement stage WCS1 is open on both sides in the Y-axis direction, when attaching fine movement stage WFS1 to coarse movement stage WCS1, plate-like members 82a 1 and 82a 2 are provided. , And 82b 1 , 82b 2 , the fine movement stage WFS1 is positioned in the Z-axis direction so that the stator parts 93a, 93b are positioned, and then the fine movement stage WFS1 is moved (slid) in the Y-axis direction. It ’s fine.

次に、微動ステージWFS1を粗動ステージWCS1に対して相対的に駆動するための微動ステージ駆動系52Aの構成について説明する。   Next, the configuration of fine movement stage drive system 52A for driving fine movement stage WFS1 relative to coarse movement stage WCS1 will be described.

微動ステージ駆動系52Aは、前述した可動子部82aが有する一対の磁石ユニットMUa、MUaと、固定子部93aが有するコイルユニットCUaと、可動子部82bが有する一対の磁石ユニットMUb、MUbと、固定子部93bが有するコイルユニットCUbと、を含む。 The fine movement stage drive system 52A includes a pair of magnet units MUa 1 and MUa 2 included in the above-described mover portion 82a, a coil unit CUa included in the stator portion 93a, and a pair of magnet units MUb 1 included in the mover portion 82b. MUb 2 and a coil unit CUb included in the stator portion 93b are included.

これをさらに詳述する。図7からわかるように、固定子部93aの内部における−X側の端部には、複数(ここでは、12個)の平面視長方形状のYZコイル(以下、適宜「コイル」と略述する)55、57が、Y軸方向に等間隔でそれぞれ配置された2列のコイル列が、X軸方向に所定間隔を隔てて配置されている。YZコイル55は、上下方向(Z軸方向)に重ねて配置された平面視長方形状の上部巻線及び下部巻線(いずれの巻線も不図示)を有する。また、固定子部93aの内部であって、上述した2列のコイル列の間には、Y軸方向を長手方向とする細長い平面視長方形状の一つのXコイル(以下、適宜「コイル」と略述する)56が、配置されている。この場合、2列のコイル列と、Xコイル56とは、X軸方向に関して等間隔で配置されている。2列のコイル列と、Xコイル56とを含んで、コイルユニットCUaが構成されている。   This will be described in further detail. As can be seen from FIG. 7, at the end on the −X side inside the stator portion 93a, a plurality of (here, 12) rectangular YZ coils in plan view (hereinafter simply referred to as “coils” as appropriate). ) 55 and 57 are arranged at equal intervals in the Y-axis direction, and two coil arrays are arranged at predetermined intervals in the X-axis direction. The YZ coil 55 has an upper winding and a lower winding (both windings are not shown) having a rectangular shape in plan view and arranged in an up-down direction (Z-axis direction). Further, one X coil (hereinafter referred to as a “coil” as appropriate) having a rectangular shape in plan view with the Y-axis direction as the longitudinal direction between the above-described two coil rows inside the stator portion 93a. 56) are arranged. In this case, the two coil rows and the X coil 56 are arranged at equal intervals in the X-axis direction. A coil unit CUa is configured including two coil rows and an X coil 56.

なお、以下では、図7を用いて、一方の固定子部93a、及びこの固定子部93aに支持される可動子部82aについて説明するが、他方(−X側)の固定子部93b及び可動子部82bは、これらと同様に構成され、同様に機能する。   In the following, one stator part 93a and the movable part 82a supported by the stator part 93a will be described with reference to FIG. 7, but the other (−X side) stator part 93b and the movable part are movable. The child portion 82b is configured in the same manner as these and functions in the same manner.

微動ステージWFS1の可動子部82aの一部を構成する+Z側の板状部材82aの内部には、図7を参照するとわかるように、X軸方向を長手方向とする平面視長方形の複数(ここでは10個)の永久磁石65a、67aが、Y軸方向に等間隔で配置された2列の磁石列が、X軸方向に所定間隔を隔てて配置されている。2列の磁石列それぞれは、コイル55、57に対向して配置されている。 Inside part constituting the + Z side of the plate-like member 82a 1 of the mover section 82a of the fine movement stage WFS1, as seen with reference to FIG. 7, a plurality of rectangular shape as viewed in plan to the X-axis direction is the longitudinal direction ( Two permanent magnets 65a and 67a are arranged at equal intervals in the Y-axis direction, and are arranged at predetermined intervals in the X-axis direction. Each of the two magnet rows is arranged to face the coils 55 and 57.

複数の永久磁石65aは、それらの配列方向(Y軸方向)に関して交互に極性が逆極性となるような配置で配列されている。複数の永久磁石67aから成る磁石列は、複数の永久磁石65aから成る磁石列と同様に構成されている。   The plurality of permanent magnets 65a are arranged in such an arrangement that their polarities are alternately reversed with respect to their arrangement direction (Y-axis direction). The magnet array composed of the plurality of permanent magnets 67a is configured in the same manner as the magnet array composed of the plurality of permanent magnets 65a.

また、板状部材82aの内部であって、上述の2列の磁石列の間には、X軸方向に離間して配置されたY軸方向を長手方向とする一対(2つ)の永久磁石66a、66aが、コイル56に対向して配置されている。永久磁石66a、66aは、互いに逆極性となるように配置されている。 In addition, a pair (two) of permanent members having a longitudinal direction in the Y-axis direction, which is arranged in the plate-like member 82a 1 and is spaced apart in the X-axis direction between the above-described two magnet rows. Magnets 66 a 1 and 66 a 2 are disposed to face the coil 56. The permanent magnets 66a 1 and 66a 2 are arranged so as to have opposite polarities.

上述した複数の永久磁石65a、67a及び66a、66aによって、磁石ユニットMUaが構成されている。 A magnet unit MUa 1 is configured by the plurality of permanent magnets 65a, 67a and 66a 1 , 66a 2 described above.

−Z側の板状部材82aの内部にも、上述した板状部材82aの内部と同様の配置で、永久磁石が配置され、これらの永久磁石によって、磁石ユニットMUaが構成されている。 The permanent magnets are also arranged in the plate-like member 82a 2 on the −Z side in the same arrangement as that of the plate-like member 82a 1 described above, and the magnet unit MUa 2 is configured by these permanent magnets. .

ここで、微動ステージ駆動系52Aでは、Y軸方向に隣接して配置された複数の永久磁石65aは、隣接する2つの永久磁石(便宜上第1、第2の永久磁石とする)65aそれぞれが、YZコイル(便宜上第1のYZコイルと呼ぶ)55の巻線部に対向したとき、第2の永久磁石65に隣接する第3の永久磁石65aが、上述の第1のYZコイル55に隣接する第2のYZコイル55の巻線部に対向しないように(コイル中央の中空部、又はコイルが巻き付けられたコア、例えば鉄芯に対向するように)、複数の永久磁石65及び複数のYZコイル55のY軸方向に関する位置関係(それぞれの間隔)が設定されている。この場合、第3の永久磁石65aに隣接する第4の永久磁石65a及び第5の永久磁石65aそれぞれは、第2のYZコイル55に隣接する第3のYZコイル55の巻線部に対向する。永久磁石67a、及び−Z側の板状部材82aの内部の2列の永久磁石列のY軸方向に関する間隔も、同様になっている。 Here, in fine movement stage drive system 52A, a plurality of permanent magnets 65a arranged adjacent to each other in the Y-axis direction are two adjacent permanent magnets (a first permanent magnet and a second permanent magnet for convenience) 65a. When facing a winding portion of a YZ coil (referred to as a first YZ coil for convenience) 55, a third permanent magnet 65a adjacent to the second permanent magnet 65 is adjacent to the first YZ coil 55 described above. A plurality of permanent magnets 65 and a plurality of YZ coils so as not to face the winding portion of the second YZ coil 55 (to face a hollow portion in the center of the coil or a core around which the coil is wound, for example, an iron core). The positional relationship (each interval) of 55 in the Y-axis direction is set. In this case, each of the fourth permanent magnet 65a and the fifth permanent magnet 65a adjacent to the third permanent magnet 65a faces the winding portion of the third YZ coil 55 adjacent to the second YZ coil 55. . Permanent magnets 67a, and the distance also in the Y-axis direction of the inner two rows permanent magnet array of the -Z side of the plate-like member 82a 2, has the same.

本実施形態の微動ステージ駆動系52Aでは、上述のような各コイルと永久磁石との配置が採用されているので、主制御装置20は、Y軸方向に配列された複数のYZコイル55、57に対して、一つおきに電流を供給することによって、微動ステージWFS1をY軸方向に駆動することができる。また、これと併せて、主制御装置20は、YZコイル55、57のうち、微動ステージWFS1のY軸方向への駆動に使用していないコイルに電流を供給することによって、Y軸方向への駆動力とは別に、Z軸方向への駆動力を発生させ、微動ステージWFS1を粗動ステージWCS1から浮上させることができる。そして、主制御装置20は、微動ステージWFS1のY軸方向の位置に応じて、電流供給対象のコイルを順次切り替えることによって、微動ステージWFS1の粗動ステージWCS1に対する浮上状態、すなわち非接触状態を維持しつつ、微動ステージWFS1をY軸方向に駆動する。また、主制御装置20は、微動ステージWFS1を粗動ステージWCS1から浮上させた状態で、Y軸方向と併せて独立にX軸方向にも駆動可能である。   In the fine movement stage drive system 52A of the present embodiment, the arrangement of the coils and permanent magnets as described above is adopted, so that the main controller 20 has a plurality of YZ coils 55 and 57 arranged in the Y-axis direction. On the other hand, fine current stage WFS1 can be driven in the Y-axis direction by supplying a current every other time. At the same time, the main controller 20 supplies current to a coil that is not used to drive the fine movement stage WFS1 in the Y-axis direction among the YZ coils 55 and 57, thereby moving the Y-axis direction in the Y-axis direction. Apart from the driving force, it is possible to generate a driving force in the Z-axis direction so that fine movement stage WFS1 is levitated from coarse movement stage WCS1. Then, main controller 20 maintains the floating state of coarse movement stage WFS1 with respect to coarse movement stage WCS1, that is, the non-contact state, by sequentially switching the current supply target coil according to the position of fine movement stage WFS1 in the Y-axis direction. However, fine movement stage WFS1 is driven in the Y-axis direction. Further, main controller 20 can be driven in the X-axis direction independently of the Y-axis direction in a state where fine movement stage WFS1 is lifted from coarse movement stage WCS1.

また、主制御装置20は、例えば図8(A)に示されるように、微動ステージWFS1の+X側の可動子部82aと−X側の可動子部82bとに、互いに異なる大きさのY軸方向の駆動力(推力)を作用させることによって(図8(A)の黒塗り矢印参照)、微動ステージWFS1をZ軸回りに回転(θz回転)させることができる(図8(A)の白抜き矢印参照)。なお、図8(A)とは反対に、+X側の可動子部82aに作用させる駆動力を−X側よりも大きくすることで、微動ステージWFS1をZ軸に対して左回りに回転させることができる。   Further, as shown in FIG. 8 (A), for example, main controller 20 provides a Y-axis having different sizes to + X-side movable element 82a and -X-side movable element 82b of fine movement stage WFS1. By applying a driving force (thrust force) in the direction (see the black arrow in FIG. 8A), fine movement stage WFS1 can be rotated around the Z axis (rotated by θz) (white in FIG. 8A). See the drop arrow). Contrary to FIG. 8A, the fine movement stage WFS1 is rotated counterclockwise with respect to the Z axis by making the driving force applied to the + X side movable element 82a larger than the -X side. Can do.

また、主制御装置20は、図8(B)に示されるように、微動ステージWFS1の+X側の可動子部82aと−X側の可動子部82bとに、互いに異なる浮上力(図8(B)の黒塗り矢印参照)を作用させることによって、微動ステージWFSをY軸回りに回転(θy駆動)させること(図8(B)の白抜き矢印参照)ができる。なお、図8(B)とは反対に、可動子部82aに作用させる浮上力を可動子部82b側よりも大きくすることで、微動ステージWFS1をY軸に対して左回りに回転させることができる。   Further, as shown in FIG. 8 (B), main controller 20 causes levitation force (FIG. 8 (FIG. 8 (B)) on + X side mover portion 82a and −X side mover portion 82b of fine movement stage WFS1. By operating (see the black arrow in B), the fine movement stage WFS can be rotated around the Y axis (θy drive) (see the white arrow in FIG. 8B). Contrary to FIG. 8B, the fine movement stage WFS1 can be rotated counterclockwise with respect to the Y axis by making the levitation force acting on the mover portion 82a larger than that on the mover portion 82b side. it can.

さらに、主制御装置20は、例えば図8(C)に示されるように、微動ステージWFS1の可動子部82a、82bそれぞれにおいて、Y軸方向の+側と−側とに、互いに異なる浮上力(図8(C)の黒塗り矢印参照)を作用させることによって、微動ステージWFS1をX軸回りに回転(θx駆動)させること(図8(C)の白抜き矢印参照)ができる。なお、図8(C)とは反対に、可動子部82a(及び82b)の−Y側の部分に作用させる浮上力を+Y側の部分に作用させる浮上力よりも小さくすることで、微動ステージWFS1をX軸に対して左回りに回転させることができる。   Further, as shown in FIG. 8C, for example, main controller 20 has different levitation forces on the + side and the − side in the Y-axis direction in each of the mover portions 82a and 82b of fine movement stage WFS1. By operating the solid arrow in FIG. 8C, the fine movement stage WFS1 can be rotated around the X axis (θx drive) (see the white arrow in FIG. 8C). Contrary to FIG. 8C, the fine movement stage is made by making the levitation force acting on the −Y side portion of the mover portion 82a (and 82b) smaller than the levitation force acting on the + Y side portion. WFS1 can be rotated counterclockwise with respect to the X axis.

以上の説明からわかるように、本実施形態では、微動ステージ駆動系52Aにより、微動ステージWFS1を、粗動ステージWCS1に対して非接触状態で浮上支持するとともに、粗動ステージWCS1に対して、非接触で6自由度方向(X、Y、Z、θx、θy、θz)へ駆動することができるようになっている。   As can be seen from the above description, in the present embodiment, fine movement stage WFS1 is levitated and supported in a non-contact state with coarse movement stage WCS1 by fine movement stage drive system 52A, and non-moving with respect to coarse movement stage WCS1. It can be driven in the direction of six degrees of freedom (X, Y, Z, θx, θy, θz) by contact.

また、本実施形態では、主制御装置20は、微動ステージWFS1に浮上力を作用させる際、固定子部93a内に配置された2列のコイル55、57(図7参照)に互いに反対方向の電流を供給することによって、例えば図9に示されるように、可動子部82aに対して、浮上力(図9の黒塗り矢印参照)と同時にY軸回りの回転力(図9の白抜き矢印参照)を作用させることができる。また、主制御装置20は、一対の可動子部82a、82bそれぞれに、互いに反対の方向のY軸回りの回転力を作用させることによって、微動ステージWFS1の中央部を+Z方向又は−Z方向に撓ませることができる(図9のハッチング付き矢印参照)。従って、図9に示されるように、微動ステージWFS1の中央部を+Z方向に撓ませることによって、ウエハW及び本体部81の自重に起因する微動ステージWFS1(本体部81)のX軸方向の中間部分の撓みを打ち消して、ウエハW表面のXY平面(水平面)に対する平行度を確保できる。これにより、ウエハWが大径化して微動ステージWFS1が大型化した時などに、特に効果を発揮する。なお、図9には、微動ステージWFS1を+Z方向に(凸形状に)撓ませる例が示されているが、コイルに対する電流の向きを制御することによって、これとは反対の方向に(凹形状に)微動ステージWFS1を撓ませることも可能である。   In the present embodiment, when the main controller 20 applies a levitation force to the fine movement stage WFS1, the two rows of coils 55 and 57 (see FIG. 7) arranged in the stator portion 93a are opposed to each other. By supplying the current, for example, as shown in FIG. 9, the floating force (see the black arrow in FIG. 9) and the rotational force about the Y axis (see the white arrow in FIG. 9) are simultaneously applied to the mover portion 82a. See). Further, main controller 20 causes the central portion of fine movement stage WFS1 to move in the + Z direction or the −Z direction by applying a rotational force around the Y axis in the opposite direction to each of the pair of mover portions 82a and 82b. Can be bent (see hatched arrows in FIG. 9). Accordingly, as shown in FIG. 9, the center portion of fine movement stage WFS1 is bent in the + Z direction, so that intermediate position in the X-axis direction of fine movement stage WFS1 (main body portion 81) caused by the weight of wafer W and main body portion 81 is obtained. The degree of parallelism with respect to the XY plane (horizontal plane) of the surface of the wafer W can be secured by canceling the deflection of the portion. This is particularly effective when the diameter of the wafer W is increased and the fine movement stage WFS1 is increased in size. FIG. 9 shows an example in which fine movement stage WFS1 is bent in the + Z direction (in a convex shape). However, by controlling the direction of the current with respect to the coil, in the opposite direction (in a concave shape) It is also possible to bend the fine movement stage WFS1.

本実施形態の露光装置100では、ウエハWに対するステップ・アンド・スキャン方式の露光動作時には、微動ステージWFS1のXY平面内の位置情報(θz方向の位置情報を含む)は、主制御装置20により、後述する微動ステージ位置計測系70Aのエンコーダシステム73(図3参照)を用いて求められる(計測される)。微動ステージWFS1の位置情報は、主制御装置20に送られ、主制御装置20は、この位置情報に基づいて微動ステージWFS1の位置を制御する。   In exposure apparatus 100 of the present embodiment, during step-and-scan exposure operation on wafer W, position information (including position information in the θz direction) of fine movement stage WFS1 in the XY plane is received by main controller 20. It is obtained (measured) using an encoder system 73 (see FIG. 3) of a fine movement stage position measurement system 70A described later. The position information of fine movement stage WFS1 is sent to main controller 20, and main controller 20 controls the position of fine movement stage WFS1 based on this position information.

これに対し、ウエハステージWST1(微動ステージWFS1)が微動ステージ位置計測系70Aの計測領域外に位置する際には、ウエハステージWST1(及び微動ステージWFS1)の位置情報は、主制御装置20により、ウエハステージ位置計測系16A(図1及び図3参照)を用いて計測される。ウエハステージ位置計測系16Aは、図1に示されるように、粗動ステージWCS1側面に鏡面加工により形成された反射面に測長ビームを照射してウエハステージWST1のXY平面内の位置情報を求める(計測する)レーザ干渉計を含んでいる。なお、図1では図示が省略されているが、実際には、粗動ステージWCS1には、Y軸に垂直なY反射面とX軸に垂直なX反射面とが形成され、これに対応して、レーザ干渉計もX反射面、Y反射面にそれぞれ測長ビームを照射するX干渉計、Y干渉計とが設けられている。なお、ウエハステージ位置計測系16Aでは、例えばY干渉計は複数の測長軸を有し、各測長軸の出力に基づいて、ウエハステージWST1のθz方向の位置情報(回転情報)をも計測できる。なお、ウエハステージWST1のXY平面内での位置情報は、上述のウエハステージ位置計測系16Aに代えて、その他の計測装置、例えばエンコーダシステムによって計測しても良い。この場合、例えばベース盤12の上面に2次元スケールを配置し、粗動ステージWCS1の底面にエンコーダヘッドを設けることができる。   In contrast, when wafer stage WST1 (fine movement stage WFS1) is positioned outside the measurement area of fine movement stage position measurement system 70A, position information of wafer stage WST1 (and fine movement stage WFS1) is obtained by main controller 20. Measurement is performed using a wafer stage position measurement system 16A (see FIGS. 1 and 3). As shown in FIG. 1, wafer stage position measurement system 16A irradiates a length measurement beam onto a reflection surface formed by mirror finishing on the side surface of coarse movement stage WCS1, and obtains position information of wafer stage WST1 in the XY plane. Includes a laser interferometer (to measure). Although not shown in FIG. 1, actually, coarse movement stage WCS1 is formed with a Y reflecting surface perpendicular to the Y axis and an X reflecting surface perpendicular to the X axis. In addition, the laser interferometer is also provided with an X interferometer and a Y interferometer for irradiating a measurement beam on the X reflecting surface and the Y reflecting surface, respectively. In wafer stage position measurement system 16A, for example, the Y interferometer has a plurality of measurement axes, and also measures position information (rotation information) in the θz direction of wafer stage WST1 based on the output of each measurement axis. it can. Note that the position information of wafer stage WST1 in the XY plane may be measured by another measuring device, for example, an encoder system, instead of the above-described wafer stage position measuring system 16A. In this case, for example, a two-dimensional scale can be arranged on the upper surface of the base board 12, and an encoder head can be provided on the bottom surface of the coarse movement stage WCS1.

前述の如く、微動ステージWFS2は、上述した微動ステージWFS1と全く同様に構成されており、微動ステージWFS1に代えて、粗動ステージWCS1に非接触で支持させることができる。この場合、粗動ステージWCS1と、粗動ステージWCS1によって支持された微動ステージWFS2とによって、ウエハステージWST1が構成され、微動ステージWFS2が備える一対の可動子部(各一対の磁石ユニットMUa、MUa及びMUb、MUb)と粗動ステージWCS1の一対の固定子部93a、93b(コイルユニットCUa、CUb)とによって、微動ステージ駆動系52Aが構成される。そして、この微動ステージ駆動系52Aによって、微動ステージWFS2が、粗動ステージWCS1に対して、非接触で6自由度方向に駆動される。 As described above, fine movement stage WFS2 is configured in the same manner as fine movement stage WFS1 described above, and can be supported in a non-contact manner on coarse movement stage WCS1 instead of fine movement stage WFS1. In this case, wafer stage WST1 is constituted by coarse movement stage WCS1 and fine movement stage WFS2 supported by coarse movement stage WCS1, and a pair of mover portions (each pair of magnet units MUa 1 and MUa) provided in fine movement stage WFS2 are provided. 2 and MUb 1 , MUb 2 ) and a pair of stator parts 93a, 93b (coil units CUa, CUb) of the coarse movement stage WCS1 constitute a fine movement stage drive system 52A. Then, fine movement stage drive system 52A drives fine movement stage WFS2 in the direction of six degrees of freedom in a non-contact manner relative to coarse movement stage WCS1.

また、微動ステージWFS2、WFS1は、それぞれ粗動ステージWCS2に非接触で支持させることができ、粗動ステージWCS2と、粗動ステージWCS2によって支持された微動ステージWFS2又はWFS1とによってウエハステージWST2が構成される。この場合、微動ステージWFS2又はWFS1が備える一対の可動子部(各一対の磁石ユニットMUa、MUa及びMUb、MUb)と粗動ステージWCS2の一対の固定子部93a、93b(コイルユニットCUa、CUb)とによって、微動ステージ駆動系52B(図3参照)が構成される。そして、この微動ステージ駆動系52Bによって、微動ステージWFS2又はWFS1が、粗動ステージWCS2に対して、非接触で6自由度方向に駆動される。 Fine movement stages WFS2 and WFS1 can be supported by coarse movement stage WCS2 in a non-contact manner, and wafer stage WST2 is configured by coarse movement stage WCS2 and fine movement stage WFS2 or WFS1 supported by coarse movement stage WCS2. Is done. In this case, a pair of mover parts (each pair of magnet units MUa 1 , MUa 2 and MUb 1 , MUb 2 ) provided in fine movement stage WFS2 or WFS1 and a pair of stator parts 93a, 93b (coil unit) of coarse movement stage WCS2 CUa, CUb) constitutes fine movement stage drive system 52B (see FIG. 3). Then, fine movement stage drive system 52B drives fine movement stage WFS2 or WFS1 in the direction of six degrees of freedom in a non-contact manner relative to coarse movement stage WCS2.

図1に戻り、リレーステージDRSTは、粗動ステージWCS1,WCS2と同様(ただし、第1部分と第2部分とに分離できるようには構成されていない)に構成されたステージ本体44と、ステージ本体44の内部に設けられた搬送装置46(図3参照)とを備えている。従って、ステージ本体44は、粗動ステージWCS1,WCS2と同様に、微動ステージWFS1又はWFS2を非接触で支持(保持)できるようになっており、リレーステージDRSTに支持された微動ステージは、微動ステージ駆動系52C(図3参照)によってリレーステージDRSTに対して6自由度方向(X、Y、Z、θx、θy、θz)に駆動可能である。ただし、微動ステージは、リレーステージDRSTに対して少なくともY軸方向にスライド可能であれば良い。   Returning to FIG. 1, the relay stage DRST is similar to the coarse movement stages WCS1 and WCS2 (however, it is not configured to be separated into the first part and the second part), And a transfer device 46 (see FIG. 3) provided inside the main body 44. Accordingly, the stage main body 44 can support (hold) the fine movement stage WFS1 or WFS2 in a non-contact manner, similarly to the coarse movement stages WCS1 and WCS2, and the fine movement stage supported by the relay stage DRST is the fine movement stage. The driving system 52C (see FIG. 3) can drive the relay stage DRST in directions of six degrees of freedom (X, Y, Z, θx, θy, θz). However, the fine movement stage only needs to be slidable at least in the Y-axis direction with respect to the relay stage DRST.

搬送装置46は、リレーステージDRSTのステージ本体44のX軸方向の両側壁に沿ってY軸方向に所定ストロークで往復移動可能でかつZ軸方向に関しても所定ストロークで上下動可能な搬送部材本体と、微動ステージWFS1又はWFS2を保持して搬送部材本体に対してY軸方向に相対移動可能な移動部材とを含む搬送部材48と、搬送部材48を構成する搬送部材本体及び移動部材を個別に駆動可能な搬送部材駆動系54(図3参照)とを備えている。   The transfer device 46 includes a transfer member main body that can reciprocate with a predetermined stroke in the Y-axis direction along both side walls in the X-axis direction of the stage main body 44 of the relay stage DRST and can move up and down with a predetermined stroke also in the Z-axis direction. The transport member 48 including a moving member that holds the fine movement stage WFS1 or WFS2 and can move relative to the transport member main body in the Y-axis direction, and the transport member main body and the moving member constituting the transport member 48 are individually driven. A possible conveyance member drive system 54 (see FIG. 3) is provided.

次に、露光ステーション200にある粗動ステージWCS1に移動可能に保持される(ウエハステージWST1を構成する)微動ステージWFS1又はWFS2の位置情報の計測に用いられる微動ステージ位置計測系70A(図3参照)の構成について説明する。ここでは、微動ステージ位置計測系70Aが微動ステージWFS1の位置情報を計測する場合について説明する。   Next, fine movement stage position measurement system 70A (see FIG. 3) used for measuring position information of fine movement stage WFS1 or WFS2 (moving from wafer stage WST1) held movably on coarse movement stage WCS1 in exposure station 200. ) Will be described. Here, the case where fine movement stage position measurement system 70A measures the positional information of fine movement stage WFS1 will be described.

微動ステージ位置計測系70Aの一部を構成するエンコーダヘッド等は、図1に示されるように、ウエハステージWST1が投影光学系PLの下方に配置された状態で、粗動ステージWCS1の内部に設けられた空間部内に挿入される計測アーム71Aに設けられている。これについては後述する。計測アーム71Aは、ベース盤12上の投影光学系PLの−Y側の領域を移動可能な計測アームステージ72Aにより、Y軸方向を長手方向として、片持ち状態で支持(一端部近傍を支持)されている。計測アームステージ72Aは、その底面に設けられた複数の非接触軸受(例えばエアベアリング(図示省略))によりベース盤12の上に浮上支持され、計測アーム駆動系59(図3参照)によって、XY2次元方向に駆動される。   As shown in FIG. 1, an encoder head or the like constituting a part of fine movement stage position measurement system 70A is provided inside coarse movement stage WCS1 with wafer stage WST1 disposed below projection optical system PL. The measuring arm 71A is inserted into the space. This will be described later. The measurement arm 71A is supported in a cantilevered state (supported in the vicinity of one end) by the measurement arm stage 72A that can move the -Y side region of the projection optical system PL on the base board 12 with the Y-axis direction as the longitudinal direction Has been. The measurement arm stage 72A is levitated and supported on the base board 12 by a plurality of non-contact bearings (for example, air bearings (not shown)) provided on the bottom surface thereof, and XY2 is measured by the measurement arm drive system 59 (see FIG. 3). Driven in the dimensional direction.

本実施形態の露光装置100では、計測アーム71Aの位置、すなわち計測アームステージ72Aの位置を計測する計測アーム位置計測系72Aが、設けられている。計測アーム位置計測系72Aは、例えば図1及び図5等に示されるように、投影光学系PLの側面(又はメインフレームBD)に固定された参照鏡(固定鏡)72Aの反射面に参照ビームを照射するとともに、計測アーム71A(若しくは計測アーム71Aを支持する計測アームステージ72A)に設けられた反射面72Aに測長ビームを照射し、参照ビーム及び測長ビームの対応する反射面からの反射ビームを受光し、参照鏡72AのY位置を基準とする計測アーム71A(計測アームステージ72A)のX,Y及びθz位置を計測するレーザ干渉計システムによって構成することができる。 In exposure apparatus 100 of the present embodiment, the position of the measuring arm 71A, i.e., the measurement arm position measuring system 72A 0 for measuring the position of the measuring arm stage 72A, is provided. For example, as shown in FIGS. 1 and 5, the measurement arm position measurement system 72 </ b> A 0 is provided on the reflection surface of the reference mirror (fixed mirror) 72 </ b > A 2 fixed to the side surface (or main frame BD) of the projection optical system PL. irradiates a reference beam, and irradiates measurement beams on the reflection surface 72A 1 provided in the measurement arm 71A (or measurement arm stage 72A which supports the measuring arm 71A), the corresponding reflective surface of the reference beam and the measurement beam receiving a reflected beam from, X of measurement arm 71A relative to the Y position of the reference mirror 72A 2 (measurement arm stage 72A), it can be constituted by a laser interferometer system that measures the Y and θz position.

計測アーム位置計測系72Aによる計測位置(計測結果)は主制御装置20に送られる(図3参照)。主制御装置20は、通常時は、計測アーム位置計測系72Aの計測結果に基づいて、計測アーム駆動系59(図3参照)を介して計測アームステージ72Aを駆動(位置制御)して、計測アーム71Aをその基準位置への位置決め状態を維持する。ここで、計測アーム71Aの基準位置とは、後述するエンコーダシステム73及びレーザ干渉計システム75の計測中心が、投影光学系PLの光軸AX上に一致する位置を意味する。 Measuring position by the measuring arm position measuring system 72A 0 (measurement result) is sent to main controller 20 (see FIG. 3). The main controller 20, normal, based on the measurement arm position measuring system 72A 0 of measurement results, and measurement arm drive system 59 drives the measuring arm stage 72A through (see FIG. 3) (position control), The measuring arm 71A is maintained in the positioning state to the reference position. Here, the reference position of the measurement arm 71A means a position where a measurement center of an encoder system 73 and a laser interferometer system 75, which will be described later, coincides with the optical axis AX of the projection optical system PL.

ただし、後述する補助ステージASTの各種計測器を用いて投影光学系PLの光学特性等の計測を行う場合には、主制御装置20は、計測アーム71Aを上記基準位置外へ退避させる。   However, when measuring the optical characteristics of the projection optical system PL using various measuring instruments of the auxiliary stage AST described later, the main controller 20 retracts the measuring arm 71A out of the reference position.

計測アーム71Aは、Y軸方向を長手方向とする、幅方向(X軸方向)よりも高さ方向(Z軸方向)の寸法が大きい縦長の長方形断面を有する四角柱状(すなわち直方体状)の部材であり、光を透過する同一の素材、例えばガラス部材が複数貼り合わされて形成されている。計測アーム71Aは、後述するエンコーダヘッド(光学系)が収容される部分を除き、中実に形成されている。計測アーム71Aは、前述したようにウエハステージWST1が投影光学系PLの下方に配置された状態では、先端部が粗動ステージWCS1の空間部内に挿入され、図1に示されるように、その上面が微動ステージWFS1の下面(より正確には、本体部81(図1では不図示、図2(A)等参照)の下面)に対向している。計測アーム71Aの上面は、微動ステージWFS1の下面との間に所定のクリアランス、例えば数mm程度のクリアランスが形成された状態で、微動ステージWFS1下面とほぼ平行に配置される。   The measurement arm 71A is a quadrangular columnar (that is, rectangular parallelepiped) member having a longitudinally long rectangular cross section in which the dimension in the height direction (Z-axis direction) is larger than the width direction (X-axis direction) with the Y-axis direction as the longitudinal direction. And a plurality of the same materials that transmit light, for example, glass members are bonded together. The measurement arm 71A is formed solid, except for a portion in which an encoder head (optical system) described later is accommodated. As described above, the measurement arm 71A is inserted into the space portion of the coarse movement stage WCS1 in a state where the wafer stage WST1 is disposed below the projection optical system PL as described above, and as shown in FIG. Is opposed to the lower surface of the fine movement stage WFS1 (more precisely, the lower surface of the main body 81 (not shown in FIG. 1, refer to FIG. 2A, etc.)). The upper surface of measurement arm 71A is arranged substantially parallel to the lower surface of fine movement stage WFS1, with a predetermined clearance, for example, a clearance of about several millimeters, formed between the lower surface of fine movement stage WFS1.

微動ステージ位置計測系70Aは、図3に示されるように、微動ステージWFS1のX軸方向、Y軸方向、及びθz方向の位置を計測するエンコーダシステム73と、微動ステージWFS1のZ軸方向、θx方向及びθy方向の位置を計測するレーザ干渉計システム75とを備えている。エンコーダシステム73は、微動ステージWFS1のX軸方向の位置を計測するXリニアエンコーダ73x、微動ステージWFS1のY軸方向の位置を計測する一対のYリニアエンコーダ73ya、73yb(以下、適宜これらを併せてYリニアエンコーダ73yとも呼ぶ)を含む。エンコーダシステム73では、例えば米国特許第7,238,931号明細書、及び米国特許出願公開第2007/288121号明細書などに開示されるエンコーダヘッド(以下、適宜ヘッドと略述する)と同様の構成の回折干渉型のヘッドが用いられている。ただし、本実施形態では、ヘッドは、後述するように光源及び受光系(光検出器を含む)が、計測アーム71Aの外部に配置され、光学系のみが計測アーム71Aの内部に、すなわちグレーティングRGに対向して配置されている。以下、特に必要な場合を除いて、計測アーム71Aの内部に配置された光学系をヘッドと呼ぶ。   As shown in FIG. 3, fine movement stage position measurement system 70A includes an encoder system 73 that measures the positions of fine movement stage WFS1 in the X-axis direction, Y-axis direction, and θz direction, Z-axis direction of fine movement stage WFS1, and θx. And a laser interferometer system 75 that measures a position in the direction and the θy direction. The encoder system 73 includes an X linear encoder 73x that measures the position of the fine movement stage WFS1 in the X-axis direction, and a pair of Y linear encoders 73ya and 73yb that measure the position of the fine movement stage WFS1 in the Y-axis direction (hereinafter, these are combined as appropriate). Y linear encoder 73y). In the encoder system 73, for example, the same encoder head disclosed in US Pat. No. 7,238,931 and US Patent Application Publication No. 2007/288121 (hereinafter abbreviated as a head as appropriate). A diffraction interference type head having a configuration is used. However, in this embodiment, as described later, in the head, the light source and the light receiving system (including the photodetector) are arranged outside the measurement arm 71A, and only the optical system is inside the measurement arm 71A, that is, the grating RG. It is arranged to face. Hereinafter, the optical system arranged inside the measurement arm 71A is referred to as a head unless particularly required.

図10(A)には、計測アーム71Aの先端部が斜視図にて示されており、図10(B)には、計測アーム71Aの先端部の上面を+Z方向から見た平面図が示されている。エンコーダシステム73は、微動ステージWFS1のX軸方向の位置を1つのXヘッド77x(図11(A)及び図11(B)参照)で計測し、Y軸方向の位置を一対のYヘッド77ya、77yb(図11(B)参照)で計測する。すなわち、グレーティングRGのX回折格子を用いて微動ステージWFS1のX軸方向の位置を計測するXヘッド77xによって、前述のXリニアエンコーダ73xが構成され、グレーティングRGのY回折格子を用いて微動ステージWFS1のY軸方向の位置を計測する一対のYヘッド77ya、77ybによって、一対のYリニアエンコーダ73ya、73ybが構成されている。   10A shows a perspective view of the distal end portion of the measurement arm 71A, and FIG. 10B shows a plan view of the upper surface of the distal end portion of the measurement arm 71A viewed from the + Z direction. Has been. The encoder system 73 measures the position of the fine movement stage WFS1 in the X-axis direction with one X head 77x (see FIGS. 11A and 11B), and determines the position in the Y-axis direction with a pair of Y heads 77ya, Measurement is performed at 77 yb (see FIG. 11B). That is, the X head 77x that measures the position of the fine movement stage WFS1 in the X-axis direction using the X diffraction grating of the grating RG constitutes the X linear encoder 73x, and the fine movement stage WFS1 using the Y diffraction grating of the grating RG. A pair of Y linear encoders 73ya and 73yb is configured by the pair of Y heads 77ya and 77yb that measure the position in the Y-axis direction.

図10(A)及び図10(B)に示されるように、Xヘッド77xは、計測アーム71AのY軸方向のセンターラインCLから等距離にある、X軸に平行な直線LX上の2点(図10(B)の白丸参照)から、グレーティングRG上に計測ビームLBx、LBx(図10(A)中に実線で示されている)を照射する。計測ビームLBx、LBxは、グレーティングRG上の同一の照射点に照射される(図11(A)参照)。計測ビームLBx、LBxの照射点、すなわちXヘッド77xの検出点(図10(B)中の符号DP参照)は、計測アーム71Aが基準位置に位置決めされている通常時には、ウエハWに照射される照明光ILの照射領域(露光領域)IAの中心である露光位置に一致している(図1参照)。すなわち、検出点DPが、図10(A)に示されるように、露光領域IAの中心(光軸AXに一致)に一致する位置が、計測アーム71Aの基準位置に設定されている。なお、計測ビームLBx、LBxは、実際には、本体部81と空気層との境界面などで屈折するが、図11(A)等では、簡略化して図示されている。 As shown in FIGS. 10A and 10B, the X head 77x has two points on the straight line LX parallel to the X axis that are equidistant from the center line CL of the measurement arm 71A in the Y axis direction. (Refer to the white circles in FIG. 10B.) Measurement beams LBx 1 and LBx 2 (shown by solid lines in FIG. 10A) are irradiated onto the grating RG. The measurement beams LBx 1 and LBx 2 are irradiated to the same irradiation point on the grating RG (see FIG. 11A). The irradiation points of the measurement beams LBx 1 and LBx 2 , that is, the detection points of the X head 77 x (see reference numeral DP in FIG. 10B) are irradiated to the wafer W at the normal time when the measurement arm 71 A is positioned at the reference position. It coincides with the exposure position that is the center of the irradiation area (exposure area) IA of the illumination light IL to be emitted (see FIG. 1). That is, as shown in FIG. 10A, the position where the detection point DP coincides with the center of the exposure area IA (coincidence with the optical axis AX) is set as the reference position of the measurement arm 71A. The measurement beams LBx 1 and LBx 2 are actually refracted at the interface between the main body 81 and the air layer, but are simplified in FIG. 11A and the like.

図11(B)に示されるように、一対のYヘッド77ya、77ybそれぞれは、計測アーム71Aの前述のセンターラインCLの+X側、−X側に配置されている。Yヘッド77yaは、図10(A)及び図10(B)に示されるように、Y軸に平行な直線LYa上に配置され、直線LXからの距離が等しい2点(図10(B)の白丸参照)から、グレーティングRG上の共通の照射点に図10(A)においてそれぞれ破線で示される計測ビームLBya,LByaを照射する。計測ビームLBya,LByaの照射点、すなわちYヘッド77yaの検出点が、図10(B)に符号DPyaで示されている。 As shown in FIG. 11B, each of the pair of Y heads 77ya and 77yb is disposed on the + X side and the −X side of the aforementioned center line CL of the measurement arm 71A. As shown in FIGS. 10A and 10B, the Y head 77ya is arranged on a straight line Lya parallel to the Y axis, and two points (equal to the straight line LX) (see FIG. 10B). From the white circles), measurement beams LBya 1 and LBya 2 indicated by broken lines in FIG. 10A are irradiated to the common irradiation points on the grating RG. The irradiation points of the measurement beams LBya 1 and LBya 2 , that is, the detection points of the Y head 77ya are indicated by reference sign DPya in FIG.

Yヘッド77ybは、Yヘッド77yaと同様に、計測アーム71AのセンターラインCLから直線LYaと同一距離離れたY軸に平行な直線LYb上に配置され、直線LXからの距離が等しい2点(図10(B)の白丸参照)から、計測ビームLByb,LBybを、グレーティングRG上の共通の照射点DPybに照射する。図10(B)に示されるように、計測ビームLBya,LBya及び計測ビームLByb,LBybそれぞれの検出点DPya、DPybは、X軸に平行な直線LX上に配置される。ここで、主制御装置20では、微動ステージWFS1のY軸方向の位置は、2つのYヘッド77ya、77ybの計測値の平均に基づいて決定する。従って、本実施形態では、微動ステージWFS1のY軸方向の位置は、検出点DPya、DPybの中点を実質的な計測点として計測される。そして、Yヘッド77ya、77ybによる検出点DPya、DPybの中点は、計測ビームLBx,LBXのグレーティングRG上の照射点DPと一致する。すなわち、本実施形態では、微動ステージWFS1のX軸方向及びY軸方向の位置情報の計測に関して、共通の検出点を有し、この検出点は、計測アーム71Aが基準位置に位置決めされている通常時には、ウエハWに照射される照明光ILの照射領域(露光領域)IAの中心である露光位置に一致する。従って、本実施形態では、主制御装置20は、エンコーダシステム73を用いることで、微動ステージWFS1上に載置されたウエハWの所定のショット領域にレチクルRのパターンを転写する際、微動ステージWFS1のXY平面内の位置情報の計測を、常に露光位置の直下(微動ステージWFS1の裏面側)で行うことができる。また、主制御装置20は、微動ステージWFSのY軸方向の位置をそれぞれ計測する、X軸方向に離間して配置された一対のYヘッド77ya、77ybの計測値の差に基づいて、微動ステージWFSのθz方向の回転量を計測する。 Similarly to the Y head 77ya, the Y head 77yb is disposed on a straight line LYb parallel to the Y axis that is the same distance as the straight line LYa from the center line CL of the measurement arm 71A, and has two equal distances from the straight line LX (see FIG. 10 (B) (see white circle), the measurement beams LByb 1 and LByb 2 are irradiated to the common irradiation point DPyb on the grating RG. As shown in FIG. 10 (B), the measurement beam LBya 1, LBya 2 and measurement beams LByb 1, LByb 2 each detection point DPya, DPyb is placed on a parallel line LX in the X-axis. Here, in main controller 20, the position of fine movement stage WFS1 in the Y-axis direction is determined based on the average of the measurement values of two Y heads 77ya and 77yb. Therefore, in the present embodiment, the position of fine movement stage WFS1 in the Y-axis direction is measured using the midpoint of detection points DPya and DPyb as a substantial measurement point. The midpoints of the detection points DPya and DPyb detected by the Y heads 77ya and 77yb coincide with the irradiation point DP on the grating RG of the measurement beams LBx 1 and LBX 2 . That is, in the present embodiment, there is a common detection point regarding the measurement of the positional information of fine movement stage WFS1 in the X-axis direction and the Y-axis direction, and this detection point is usually the measurement arm 71A positioned at the reference position. Sometimes, it coincides with the exposure position which is the center of the irradiation area (exposure area) IA of the illumination light IL irradiated onto the wafer W. Therefore, in the present embodiment, the main controller 20 uses the encoder system 73 to transfer the pattern of the reticle R to a predetermined shot area of the wafer W placed on the fine movement stage WFS1, thereby moving the fine movement stage WFS1. The position information in the XY plane can always be measured directly below the exposure position (on the back side of fine movement stage WFS1). Further, main controller 20 measures the position of fine movement stage WFS in the Y-axis direction, and fine movement stage based on the difference between the measurement values of a pair of Y heads 77ya and 77yb that are spaced apart in the X-axis direction. The amount of rotation of WFS in the θz direction is measured.

ここで、エンコーダシステム73を構成する3つのヘッド77x、77ya、77ybの構成について説明する。図11(A)には、3つのヘッド77x、77ya、77ybを代表して、Xヘッド77xの概略構成が示されている。また、図11(B)には、Xヘッド77x、Yヘッド77ya、77ybそれぞれの計測アーム71A内での配置が示されている。   Here, the configuration of the three heads 77x, 77ya, 77yb constituting the encoder system 73 will be described. FIG. 11A shows a schematic configuration of the X head 77x as a representative of the three heads 77x, 77ya, and 77yb. FIG. 11B shows the arrangement of the X head 77x and the Y heads 77ya and 77yb in the measurement arm 71A.

図11(A)に示されるように、Xヘッド77xは、その分離面がYZ平面と平行である偏光ビームスプリッタPBS、一対の反射ミラーR1a,R1b、レンズL2a,L2b、四分の一波長板(以下、λ/4板と表記する)WP1a,WP1b、反射ミラーR2a,R2b、及び反射ミラーR3a,R3b等を有し、これらの光学素子が所定の位置関係で配置されている。Yヘッド77ya、77ybも同様の構成の光学系を有している。Xヘッド77x、Yヘッド77ya、77ybそれぞれは、図11(A)及び図11(B)に示されるように、ユニット化されて計測アーム71Aの内部に固定されている。   As shown in FIG. 11A, the X head 77x includes a polarization beam splitter PBS whose separation surface is parallel to the YZ plane, a pair of reflection mirrors R1a and R1b, lenses L2a and L2b, a quarter-wave plate. (Hereinafter referred to as λ / 4 plate) WP1a, WP1b, reflection mirrors R2a, R2b, reflection mirrors R3a, R3b, etc., and these optical elements are arranged in a predetermined positional relationship. The Y heads 77ya and 77yb also have an optical system having the same configuration. As shown in FIGS. 11A and 11B, the X head 77x and the Y heads 77ya and 77yb are unitized and fixed inside the measurement arm 71A.

図11(B)に示されるように、Xヘッド77x(Xリニアエンコーダ73x)では、計測アーム71Aの−Y側の端部の上面(又はその上方)に設けられた光源LDxから−Z方向にレーザビームLBxが射出され、計測アーム71Aの一部にXY平面に対して45°の角度で斜設された反射面RPを介してY軸方向に平行にその光路が折り曲げられる。このレーザビームLBxは、計測アーム71Aの内部の中実な部分を、計測アーム71Aの長手方向(Y軸方向)に平行に進行し、図11(A)に示される反射ミラーR3aに達する。そして、レーザビームLBxは、反射ミラーR3aによりその光路が折り曲げられて、偏光ビームスプリッタPBSに入射する。レーザビームLBxは、偏光ビームスプリッタPBSで偏光分離されて2つの計測ビームLBx1,LBx2となる。偏光ビームスプリッタPBSを透過した計測ビームLBx1は反射ミラーR1aを介して微動ステージWFS1に形成されたグレーティングRGに到達し、偏光ビームスプリッタPBSで反射された計測ビームLBx2は反射ミラーR1bを介してグレーティングRGに到達する。なお、ここで「偏光分離」とは、入射ビームをP偏光成分とS偏光成分に分離することを意味する。 As shown in FIG. 11B, in the X head 77x (X linear encoder 73x), in the −Z direction from the light source LDx provided on the upper surface (or above) the end of the measurement arm 71A on the −Y side. laser beam LBx 0 is emitted, the light path parallel to the Y-axis direction through an angle oblique set the reflected surface RP of 45 ° to the XY plane is bent in a part of the measuring arm 71A. The laser beam LBx 0 is a solid section inside measurement arm 71A, and proceeding in parallel in the longitudinal direction (Y-axis direction) of the measurement arm 71A, reaches the reflection mirror R3a shown in Figure 11 (A). Then, the optical path of the laser beam LBx 0 is incident on the polarization beam splitter PBS after its optical path is bent by the reflection mirror R3a. The laser beam LBx 0 is polarized and separated by the polarization beam splitter PBS to become two measurement beams LBx 1 and LBx 2 . The measurement beam LBx 1 transmitted through the polarization beam splitter PBS reaches the grating RG formed on the fine movement stage WFS1 via the reflection mirror R1a, and the measurement beam LBx 2 reflected by the polarization beam splitter PBS passes through the reflection mirror R1b. Reach the grating RG. Here, “polarized light separation” means that an incident beam is separated into a P-polarized component and an S-polarized component.

計測ビームLBx1,LBx2の照射によってグレーティングRGから発生する所定次数の回折ビーム、例えば1次回折ビームそれぞれは、レンズL2a,L2bを介して、λ/4板WP1a,WP1bにより円偏光に変換された後、反射ミラーR2a,R2bにより反射されて再度λ/4板WP1a,WP1bを通り、往路と同じ光路を逆方向に辿って偏光ビームスプリッタPBSに達する。 A diffracted beam of a predetermined order generated from the grating RG by irradiation of the measurement beams LBx 1 and LBx 2 , for example, a first-order diffracted beam is converted into circularly polarized light by the λ / 4 plates WP1a and WP1b via the lenses L2a and L2b, respectively. After that, the light is reflected by the reflection mirrors R2a and R2b, passes through the λ / 4 plates WP1a and WP1b again, follows the same optical path as the forward path in the reverse direction, and reaches the polarization beam splitter PBS.

偏光ビームスプリッタPBSに達した2つの1次回折ビームは、各々その偏光方向が元の方向に対して90度回転している。このため、先に偏光ビームスプリッタPBSを透過した計測ビームLBx1の1次回折ビームは、偏光ビームスプリッタPBSで反射される。先に偏光ビームスプリッタPBSで反射された計測ビームLBx2の1次回折ビームは、偏光ビームスプリッタPBSを透過する。それにより、計測ビームLBx,LBxそれぞれの1次回折ビームは同軸上に合成ビームLBx12として合成される。合成ビームLBx12は、反射ミラーR3bでその光路が、Y軸に平行に折り曲げられて、計測アーム71Aの内部をY軸に平行に進行し、前述の反射面RPを介して、図11(B)に示される、計測アーム71Aの−Y側の端部の上面(又はその上方)に設けられたX受光系74xに送光される。 The polarization directions of the two first-order diffracted beams that have reached the polarization beam splitter PBS are each rotated by 90 degrees with respect to the original direction. Therefore, the first-order diffracted beam of the measurement beam LBx 1 that has passed through the polarizing beam splitter PBS is reflected by the polarizing beam splitter PBS. The first-order diffracted beam of the measurement beam LBx 2 previously reflected by the polarizing beam splitter PBS is transmitted through the polarizing beam splitter PBS. Thereby, the first-order diffracted beams of the measurement beams LBx 1 and LBx 2 are combined on the same axis as a combined beam LBx 12 . The combined beam LBx 12 has its optical path bent in parallel with the Y-axis by the reflecting mirror R3b, travels in the measurement arm 71A in parallel with the Y-axis, and passes through the reflecting surface RP described above with reference to FIG. ), The light is transmitted to the X light receiving system 74x provided on the upper surface (or above) of the end portion on the −Y side of the measurement arm 71A.

X受光系74xでは、合成ビームLBx12として合成された計測ビームLBx1,LBx2の1次回折ビームが不図示の偏光子(検光子)によって偏光方向が揃えられ、相互に干渉して干渉光となり、この干渉光が不図示の光検出器によって検出され、干渉光の強度に応じた電気信号に変換される。ここで、微動ステージWFS1が計測方向(この場合、X軸方向)に移動すると、2つのビーム間の位相差が変化して干渉光の強度が変化する。この干渉光の強度の変化は、微動ステージWFS1のX軸方向に関する位置情報として主制御装置20(図3参照)に供給される。 In the X light receiving system 74x, the first-order diffracted beams of the measurement beams LBx 1 and LBx 2 synthesized as the synthesized beam LBx 12 are aligned in polarization direction by a polarizer (analyzer) (not shown) and interfere with each other to cause interference light. This interference light is detected by a photodetector (not shown) and converted into an electrical signal corresponding to the intensity of the interference light. Here, when fine movement stage WFS1 moves in the measurement direction (in this case, the X-axis direction), the phase difference between the two beams changes and the intensity of the interference light changes. This change in the intensity of the interference light is supplied to main controller 20 (see FIG. 3) as positional information regarding fine movement stage WFS1 in the X-axis direction.

図11(B)に示されるように、Yヘッド77ya、77ybには、それぞれの光源LDya、LDybから射出され、前述の反射面RPで光路が90°折り曲げられたY軸に平行なレーザビームLBya、LBybが入射し、前述と同様にして、Yヘッド77ya、77ybから、偏向ビームスプリッタで偏向分離された計測ビームそれぞれのグレーティングRG(のY回折格子)による1次回折ビームの合成ビームLBya12、LByb12が、それぞれ出力され、Y受光系74ya、74ybに戻される。ここで、光源LDya、LDybから射出されるレーザビームLBya、LBybとY受光系74ya、74ybに戻される合成ビームLBya12、LByb12とは、図11(B)における紙面垂直方向に重なる光路をそれぞれ通る。また、上述のように、光源から照射されるレーザビームLBya、LBybとY受光系74ya、74ybに戻される合成ビームLBya12、LByb12とが、Z軸方向に離れた平行な光路を通るように、Yヘッド77ya、77ybでは、それぞれの内部で光路が適宜折り曲げられている(図示省略)。 As shown in FIG. 11B, the Y heads 77ya and 77yb emit laser beams LBya emitted from the respective light sources LDya and LDyb and parallel to the Y axis whose optical path is bent by 90 ° at the reflection surface RP. 0 and LByb 0 are incident, and in the same manner as described above, the combined beam LBya of the first-order diffracted beam by the grating RG (Y diffraction grating) of each of the measurement beams deflected and separated by the deflecting beam splitter from the Y heads 77ya and 77yb. 12 and LByb 12 are respectively output and returned to the Y light receiving systems 74ya and 74yb. Here, the light source LDya, laser beam LBya 0, LByb 0 and Y light receiving systems 74ya emitted from LDyb, the combined beams LBya 12, LByb 12 returned to 74yb, optical path overlap in a direction perpendicular to the page surface in FIG. 11 (B) Through each. Further, as described above, the laser beam LBya 0, LByb 0 and Y light receiving systems 74ya emitted from the light source, and a combined beam LBya 12, LByb 12 returned to 74yb, through the optical path parallel apart in the Z-axis direction As described above, in the Y heads 77ya and 77yb, the optical paths are appropriately bent inside (not shown).

レーザ干渉計システム75は、図10(A)に示されるように、3本の測長ビームLBz、LBz、LBzを計測アーム71Aの先端部から、微動ステージWFSの下面に入射させる。レーザ干渉計システム75は、これら3本の測長ビームLBz、LBz、LBzそれぞれを照射する3つのレーザ干渉計75a〜75c(図3参照)を備えている。 As shown in FIG. 10A, the laser interferometer system 75 causes the three length measuring beams LBz 1 , LBz 2 , and LBz 3 to enter the lower surface of the fine movement stage WFS from the distal end portion of the measurement arm 71A. The laser interferometer system 75 includes three laser interferometers 75a to 75c (see FIG. 3) that irradiate these three length measuring beams LBz 1 , LBz 2 , and LBz 3 .

レーザ干渉計システム75では、3本の測長ビームLBz、LBz、LBzは、図10(A)及び図10(B)に示されるように、計測アーム71Aの上面上の同一直線上に無い3点それぞれから、Z軸に平行に射出される。ここで、3本の測長ビームLBz、LBz、LBzは、図10(B)に示されるように、その重心が、前述の検出点DP(これは、計測アーム71Aが基準位置にあるとき、照射領域(露光領域)IAの中心である露光位置に一致する)に一致する、二等辺三角形(又は正三角形)の各頂点の位置から、それぞれ照射される。この場合、測長ビームLBzの射出点(照射点)はセンターラインCL上に位置し、残りの測長ビームLBz、LBzの射出点(照射点)は、センターラインCLから等距離にある。本実施形態では、主制御装置20は、レーザ干渉計システム75を用いて、微動ステージWFS1のZ軸方向の位置、θz方向及びθy方向の回転量の情報を計測する。なお、レーザ干渉計75a〜75cは、計測アーム71Aの−Y側の端部の上面(又はその上方)に設けられている。レーザ干渉計75a〜75cから−Z方向に射出された測長ビームLBz、LBz、LBzは、前述の反射面RPを介して計測アーム71A内をY軸方向に沿って進行し、その光路がそれぞれ折り曲げられて、上述の3点から射出される。 In the laser interferometer system 75, the three measurement beams LBz 1 , LBz 2 , and LBz 3 are on the same straight line on the upper surface of the measurement arm 71A as shown in FIGS. 10 (A) and 10 (B). Injected in parallel to the Z-axis from each of the three points that are not present. Here, as shown in FIG. 10B, the three measurement beams LBz 1 , LBz 2 , and LBz 3 have their center of gravity at the detection point DP (this is because the measurement arm 71A is at the reference position). At a certain time, irradiation is performed from the position of each vertex of an isosceles triangle (or equilateral triangle) that coincides with the exposure position that is the center of the irradiation area (exposure area) IA. In this case, the emission point (irradiation point) of the measurement beam LBz 3 is located on the center line CL, and the emission points (irradiation points) of the remaining measurement beams LBz 1 and LBz 2 are equidistant from the center line CL. is there. In the present embodiment, main controller 20 uses laser interferometer system 75 to measure information on the position of fine movement stage WFS1 in the Z-axis direction and the amount of rotation in the θz direction and the θy direction. The laser interferometers 75a to 75c are provided on the upper surface (or above) of the end portion on the −Y side of the measurement arm 71A. The measurement beams LBz 1 , LBz 2 , and LBz 3 emitted in the −Z direction from the laser interferometers 75a to 75c travel along the Y-axis direction in the measurement arm 71A via the reflection surface RP, and Each optical path is bent and emitted from the above-mentioned three points.

本実施形態では、微動ステージWFS1の下面に、エンコーダシステム73からの各計測ビームを透過させ、レーザ干渉計システム75からの各測長ビームの透過を阻止する、波長選択フィルタ(図示省略)が設けられている。この場合、波長選択フィルタは、レーザ干渉計システム75からの各測長ビームの反射面をも兼ねる。   In the present embodiment, a wavelength selection filter (not shown) that transmits each measurement beam from the encoder system 73 and prevents transmission of each measurement beam from the laser interferometer system 75 is provided on the lower surface of the fine movement stage WFS1. It has been. In this case, the wavelength selection filter also serves as a reflection surface of each measurement beam from the laser interferometer system 75.

以上の説明からわかるように、主制御装置20は、微動ステージ位置計測系70Aのエンコーダシステム73及びレーザ干渉計システム75を用いることで、微動ステージWFS1の6自由度方向の位置を計測することができる。この場合、エンコーダシステム73では、計測ビームの空気中での光路長が極短くかつほぼ等しいため、空気揺らぎの影響が殆ど無視できる。従って、エンコーダシステム73により、微動ステージWFS1のXY平面内の位置情報(θz方向も含む)を高精度に計測できる。また、エンコーダシステム73によるX軸方向、及びY軸方向の実質的なグレーティング上の検出点、及びレーザ干渉計システム75によるZ軸方向の微動ステージWFS下面上の検出点は、計測アーム71Aが基準位置にある通常時には、それぞれ露光領域IAの中心(露光位置)に一致するので、いわゆるアッベ誤差の発生が実質的に無視できる程度に抑制される。従って、主制御装置20は、微動ステージ位置計測系70Aを用いることで、アッベ誤差なく、微動ステージWFS1のX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向の位置を高精度に計測できる。また、粗動ステージWCS1が投影ユニットPUの下方にあり、粗動ステージWCS1に微動ステージWFS2が移動可能に支持されている場合には、主制御装置20は、微動ステージ位置計測系70Aを用いることで、微動ステージWFS2の6自由度方向の位置を計測することができ、特に、微動ステージWFS2のX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向の位置については、アッベ誤差なく、高精度に計測できる。   As can be seen from the above description, main controller 20 can measure the position of fine movement stage WFS1 in the direction of six degrees of freedom by using encoder system 73 and laser interferometer system 75 of fine movement stage position measurement system 70A. it can. In this case, in the encoder system 73, since the optical path length of the measurement beam in the air is extremely short and almost equal, the influence of the air fluctuation can be almost ignored. Therefore, position information (including the θz direction) of fine movement stage WFS1 in the XY plane can be measured with high accuracy by encoder system 73. The detection point on the bottom surface of fine movement stage WFS in the Z-axis direction by laser interferometer system 75 is used as a reference by measurement arm 71A as a detection point on the X-axis direction and the Y-axis direction by encoder system 73 and in the Z-axis direction. At the normal time of the position, each coincides with the center (exposure position) of the exposure area IA, so that the occurrence of so-called Abbe error is suppressed to a level that can be substantially ignored. Therefore, main controller 20 can measure the position of fine movement stage WFS1 in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction with high accuracy without Abbe error by using fine movement stage position measurement system 70A. When coarse movement stage WCS1 is below projection unit PU and fine movement stage WFS2 is movably supported by coarse movement stage WCS1, main controller 20 uses fine movement stage position measurement system 70A. Thus, the position of the fine movement stage WFS2 in the direction of 6 degrees of freedom can be measured. In particular, the positions of the fine movement stage WFS2 in the X axis direction, the Y axis direction, and the Z axis direction can be measured with high accuracy without Abbe error. .

また、計測ステーション300が備える微動ステージ位置計測系70Bは、図1に示されるように、基本的には、微動ステージ位置計測系70Aと同様に構成されている。ただし、微動ステージ位置計測系70Bが備える計測アーム71Bは、Y軸方向を長手方向とし、その+Y側の端部近傍が、支持部材72Bを介してメインフレームBDからほぼ片持ち支持されている。   Further, fine movement stage position measurement system 70B provided in measurement station 300 is basically configured in the same manner as fine movement stage position measurement system 70A as shown in FIG. However, the measurement arm 71B included in the fine movement stage position measurement system 70B has the Y-axis direction as the longitudinal direction, and the vicinity of the + Y side end is substantially cantilevered from the main frame BD via the support member 72B.

粗動ステージWCS2がアライメント装置99の下方にあり、粗動ステージWCS2に微動ステージWFS2又はWFS1が移動可能に支持されている場合には、主制御装置20は、微動ステージ位置計測系70Bを用いることで、微動ステージWFS2又はWFS1の6自由度方向の位置を計測することができ、特に、微動ステージWFS2又はWFS1のX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向の位置については、アッベ誤差なく、高精度に計測できる。   When coarse movement stage WCS2 is below alignment apparatus 99 and fine movement stage WFS2 or WFS1 is movably supported by coarse movement stage WCS2, main controller 20 uses fine movement stage position measurement system 70B. Thus, the position of fine movement stage WFS2 or WFS1 in the 6-degree-of-freedom direction can be measured. In particular, the positions of fine movement stage WFS2 or WFS1 in the X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction are high without Abbe error. It can be measured accurately.

次に、補助ステージASTの構成等について詳細に説明する。   Next, the configuration and the like of the auxiliary stage AST will be described in detail.

図12(A)、図12(B)、及び図12(C)には、それぞれ、投影光学系PLの直下に位置決めされている補助ステージASTの側面図(+Y方向から見た図)、正面図(+X方向から見た図)、及び平面図(+Z方向から見た図)が示されている。補助ステージASTは、平面視で(+Z方向から見て)X軸方向を長手方向とする矩形状のスライダ部60aと、スライダ部60aの上面の+X側の端部を除く部分に固定された四角柱状の支持部(光学系収容部)60bと、支持部60bにその+X側の端部を除く部分が支持された矩形状のテーブル60cと、テーブル60cの上面に固定されたプレート状のブレードBLと、を備えている。   12A, 12B, and 12C are a side view of the auxiliary stage AST that is positioned immediately below the projection optical system PL (a view seen from the + Y direction), and a front view, respectively. A diagram (a diagram viewed from the + X direction) and a plan view (a diagram viewed from the + Z direction) are shown. The auxiliary stage AST has a rectangular slider portion 60a whose longitudinal direction is the X-axis direction in a plan view (as viewed from the + Z direction) and a square fixed to a portion excluding the + X side end of the upper surface of the slider portion 60a. A columnar support portion (optical system accommodation portion) 60b, a rectangular table 60c supported by the support portion 60b except for the + X side end, and a plate-like blade BL fixed to the upper surface of the table 60c And.

スライダ部60aの底面には、不図示ではあるが、ベース盤12のコイルユニットと共に、ローレンツ電磁力駆動方式の平面モータから成る補助ステージ駆動系58(図3参照)を構成する、複数の永久磁石から成る磁石ユニットが設けられている。スライダ部60aの底面には、上記磁石ユニットの周囲に複数のエアベアリング(不図示)が固定されている。補助ステージASTは、エアベアリングによって、ベース盤12の上に所定のクリアランス、例えば数μm程度のクリアランスを介して浮上支持され、補助ステージ駆動系58によって、X軸方向及びY軸方向に駆動される。   Although not shown, a plurality of permanent magnets that constitute an auxiliary stage drive system 58 (see FIG. 3), which is composed of a Lorentz electromagnetic force driven planar motor, together with the coil unit of the base board 12, are not shown on the bottom surface of the slider portion 60 a. A magnet unit is provided. A plurality of air bearings (not shown) are fixed around the magnet unit on the bottom surface of the slider portion 60a. The auxiliary stage AST is levitated and supported on the base board 12 by an air bearing through a predetermined clearance, for example, a clearance of about several μm, and is driven by the auxiliary stage drive system 58 in the X-axis direction and the Y-axis direction. .

通常は、補助ステージASTは、図13に示されるように、露光ステーション200内に位置し、微動ステージWFS1の位置計測に用いられている計測アーム71Aから−X側に所定距離以上離れた待機位置に待機している。補助ステージASTの一部をブレードBLが構成しているので、補助ステージASTをXY平面内で駆動すれば、ブレードBLがXY平面内で駆動される。すなわち、補助ステージ駆動系58は、ブレードBLをX軸方向及びY軸方向に駆動するブレード駆動系を兼ねている。   Normally, as shown in FIG. 13, the auxiliary stage AST is located in the exposure station 200, and is a standby position that is a predetermined distance or more away from the measurement arm 71A used for measuring the position of the fine movement stage WFS1 on the −X side. Waiting to Since the blade BL constitutes a part of the auxiliary stage AST, when the auxiliary stage AST is driven in the XY plane, the blade BL is driven in the XY plane. That is, the auxiliary stage drive system 58 also serves as a blade drive system that drives the blade BL in the X-axis direction and the Y-axis direction.

ブレードBLは、図12(B)及び図12(C)に示されるように、その+Y側端部の一部が他の部分より突出した略矩形の板部材から成り、その突出部がテーブル60c上面から突出する状態で、テーブル60cの上面に固定されている。   As shown in FIGS. 12B and 12C, the blade BL is formed of a substantially rectangular plate member in which a part of the + Y side end protrudes from the other part, and the protrusion is a table 60c. It is fixed to the upper surface of the table 60c so as to protrude from the upper surface.

ブレードBLの上面は、液体Lqに対して撥液性である。ブレードBLは、例えばステンレス等の金属製の基材と、その基材の表面に形成された撥液性材料の膜とを含む。撥液性材料は、例えばPFA(Tetra fluoro ethylene-perfluoro alkylvinyl ether copolymer)、PTFE(Poly tetra fluoro ethylene)、テフロン(登録商標)等を含む。なお、膜を形成する材料が、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂でも良い。また、ブレードBL全体が、PFA、PTFE、テフロン(登録商標)、アクリル系樹脂、及びシリコン系樹脂の少なくとも一つで形成されても良い。本実施形態において、液体Lqに対するブレードBLの上面の接触角は、例えば90度以上である。   The upper surface of the blade BL is liquid repellent with respect to the liquid Lq. The blade BL includes, for example, a metal base material such as stainless steel and a film of a liquid repellent material formed on the surface of the base material. Examples of the liquid repellent material include PFA (Tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinylether copolymer), PTFE (Polytetrafluoroethylene), and Teflon (registered trademark). The material for forming the film may be an acrylic resin or a silicon resin. The entire blade BL may be formed of at least one of PFA, PTFE, Teflon (registered trademark), acrylic resin, and silicon resin. In the present embodiment, the contact angle of the upper surface of the blade BL with respect to the liquid Lq is, for example, 90 degrees or more.

補助ステージASTは、計測アーム71Aに対して−X側から所定の隙間を介して係合可能で、その係合状態では、ブレードBLの一部(+X側の端部近傍)が計測アーム71Aの真上に位置する(例えば、図12(A)参照)。なお、図12(A)では、計測アーム71Aは、前述の計測アームステージ72Aと一体的に投影光学系PLの光軸AXの直下から+X側に移動(退避)している(図12(A)中の白抜き矢印参照)。   The auxiliary stage AST can be engaged with the measurement arm 71A from the −X side through a predetermined gap, and in this engaged state, a part of the blade BL (near the end on the + X side) of the measurement arm 71A. It is located directly above (see, for example, FIG. 12A). In FIG. 12A, the measurement arm 71A is moved (withdrawn) from the position directly below the optical axis AX of the projection optical system PL to the + X side integrally with the above-described measurement arm stage 72A (FIG. 12A). ) See the white arrow in the middle).

また、ブレードBLは、粗動ステージWCS1に支持されている微動ステージWFS1(又はWFS2)に−Y側から接触又は数300μm程度のクリアランスを介して近接可能であり、その接触又は近接状態で微動ステージWFS1(又はWFS2)の上面とともに、見かけ上一体のフルフラットな面を形成する(例えば図16参照)。ブレードBL(補助ステージAST)は、主制御装置20により、補助ステージ駆動系58を介して駆動され、微動ステージWFS1(又はWFS2)との間で液浸空間(液体Lq)の受け渡しを行う。なお、ブレードBLと微動ステージWFS1(又はWFS2)との間の液浸空間(液体Lq)の受け渡しについてはさらに後述する。   Further, the blade BL can be brought into contact with the fine movement stage WFS1 (or WFS2) supported by the coarse movement stage WCS1 from the −Y side or through a clearance of about 300 μm, and the fine movement stage in the contact or proximity state A seemingly integral full flat surface is formed together with the upper surface of WFS1 (or WFS2) (see, for example, FIG. 16). The blade BL (auxiliary stage AST) is driven by the main controller 20 via the auxiliary stage drive system 58, and transfers the immersion space (liquid Lq) to and from the fine movement stage WFS1 (or WFS2). The delivery of the immersion space (liquid Lq) between the blade BL and fine movement stage WFS1 (or WFS2) will be further described later.

テーブル60c及び支持部60bの内部には、投影光学系PLの光学特性を計測するための各種計測器、例えば、照度むらセンサ(不図示)、波面収差計測器(不図示)、空間像計測装置61等が備えられている。照度むらセンサとして、例えば米国特許第4,465,368号明細書などに開示されている構成のセンサを採用することができる。波面収差計測器としては、例えば米国特許出願公開第2005/0206850号などに開示されているシャック−ハルトマン(Shack-Hartman)方式の計測器を採用することができる。   Inside the table 60c and the support 60b, various measuring instruments for measuring the optical characteristics of the projection optical system PL, such as an illuminance unevenness sensor (not shown), a wavefront aberration measuring instrument (not shown), and an aerial image measuring device. 61 etc. are provided. As the illuminance unevenness sensor, for example, a sensor having a configuration disclosed in US Pat. No. 4,465,368 can be employed. As the wavefront aberration measuring instrument, for example, a Shack-Hartman measuring instrument disclosed in US Patent Application Publication No. 2005/020850 can be adopted.

図12(A)には、代表的に、空間像計測装置61の構成が示されている。空間像計測装置61は、補助ステージASTのテーブル60cの上面及び支持部60bの内部に配置された光学部材、例えばスリット板61a、ミラー61b,61c、送光レンズ61d、及びその他を含む光学系と、メインフレームBDに固定された受光系62、すなわち受光レンズ62a、光センサ62bと、を有している。   FIG. 12A typically shows the configuration of the aerial image measurement device 61. The aerial image measurement device 61 includes an optical system including optical members such as slit plates 61a, mirrors 61b and 61c, a light transmission lens 61d, and others disposed on the upper surface of the table 60c of the auxiliary stage AST and the support 60b. And a light receiving system 62 fixed to the main frame BD, that is, a light receiving lens 62a and an optical sensor 62b.

スリット板61aは、その上面がブレードBLの上面と同一となるように、ブレードBLを構成する板部材に形成された円形の開口を閉塞する状態で配置され、その板部材とともに見かけ上一体でフルフラットなブレードBLを構成している。ここで、スリット板61aの上面、すなわちブレードBLの上面の高さは、粗動ステージWCS1(又はWCS2)に支持された微動ステージWFS1(又はWFS2)の上面、及び該微動ステージWFS1(又はWFS2)に載置されるウエハWの表面の高さにほぼ等しい。スリット板61aは、照明光ILに対して高い透過性を有する合成石英又はホタル石等によって形成された円形の受光ガラスと、その上面の中央の円形領域外に形成されたアルミニウム等の金属薄膜から成る反射膜(遮光膜を兼ねる)と、円形領域内に形成されたクロムの薄膜から成る遮光膜と、を有する。   The slit plate 61a is arranged in a state of closing a circular opening formed in the plate member constituting the blade BL so that the upper surface thereof is the same as the upper surface of the blade BL. A flat blade BL is formed. Here, the height of the upper surface of the slit plate 61a, that is, the upper surface of the blade BL, is the upper surface of the fine movement stage WFS1 (or WFS2) supported by the coarse movement stage WCS1 (or WCS2) and the fine movement stage WFS1 (or WFS2). Is substantially equal to the height of the surface of the wafer W placed on the substrate. The slit plate 61a is composed of a circular light-receiving glass formed of synthetic quartz or fluorite having high transparency to the illumination light IL, and a metal thin film such as aluminum formed outside the central circular region on the upper surface thereof. A reflecting film (also serving as a light shielding film) and a light shielding film made of a chromium thin film formed in a circular region.

遮光膜(スリット板61a)には、一例としてY軸方向を長手方向とする所定幅(例えば、0.2μm)の開口パターン(Xスリット)と、X軸方向を長手方向とする所定幅(例えば、0.2μm)の開口パターン(Yスリット)と、がパターンニングにより形成されている。   For example, the light shielding film (slit plate 61a) has an opening pattern (X slit) having a predetermined width (for example, 0.2 μm) whose longitudinal direction is the Y-axis direction and a predetermined width (for example, the longitudinal direction is the X-axis direction). , 0.2 μm) opening pattern (Y slit) is formed by patterning.

空間像計測装置61によると、スリット板61aを介して鉛直下向き(−Z方向)に入射する照明光IL(像光束)は、ミラー61bにより、その光路を−X方向に折り曲げられる。折り曲げられた照明光ILは、ミラー61cにより、その光路を+X方向に折り曲げられ、送光レンズ61dを介してテーブル60cの外部に送り出される。そして、この照明光ILは、受光レンズ62aを介して光センサ62bで受光される。光センサ62bとして、微弱な光を精度良く検出する光電変換素子(受光素子)、例えばフォト・マルチプライヤ・チューブ(PMT、光電子増倍管)等が用いられる。   According to the aerial image measurement device 61, the illumination light IL (image light beam) incident vertically downward (−Z direction) via the slit plate 61a is bent in the −X direction by the mirror 61b. The bent illumination light IL is bent in the + X direction by the mirror 61c and sent out to the outside of the table 60c through the light transmission lens 61d. The illumination light IL is received by the optical sensor 62b through the light receiving lens 62a. As the optical sensor 62b, a photoelectric conversion element (light receiving element) that accurately detects weak light, for example, a photomultiplier tube (PMT, photomultiplier tube) or the like is used.

受光系62(光センサ62b)の出力信号は、例えば増幅器、A/Dコンバータ(通常16ビットの分解能のものが用いられる)等を含む信号処理装置(不図示)に送られ、所定の信号処理が施されて主制御装置20に送られる。   The output signal of the light receiving system 62 (the optical sensor 62b) is sent to a signal processing device (not shown) including, for example, an amplifier, an A / D converter (usually one having a resolution of 16 bits), etc. Is sent to the main controller 20.

空間像計測装置61は、例えば米国特許出願公開第2002/0041377号明細書などに開示される空間像計測装置と同様に構成されている。従って、主制御装置20は、空間像計測装置61を用いて、米国特許出願公開第2002/0041377号明細書に開示される手法と同様の手法により、レチクル又はレチクルステージ上の基準板に形成されたX計測用マーク(Y計測用マーク)の投影像(空間像)のプロファイル(空間像プロファイル)を得る。   The aerial image measurement device 61 is configured similarly to the aerial image measurement device disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2002/0041377. Therefore, the main controller 20 is formed on the reticle or the reference plate on the reticle stage by using the aerial image measuring device 61 by a method similar to the method disclosed in US Patent Application Publication No. 2002/0041377. A profile (aerial image profile) of the projected image (aerial image) of the X measurement mark (Y measurement mark) is obtained.

上述のようにして構成された本実施形態の露光装置100では、デバイスの製造に際し、露光ステーション200にある粗動ステージWCS1に保持された一方の微動ステージ(ここでは、一例としてWFS1であるものとする)に保持されたウエハWに対して、ステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われ、そのウエハW上の複数のショット領域にレチクルRのパターンがそれぞれ転写される。このステップ・アンド・スキャン方式の露光動作は、主制御装置20により、事前に行われた、ウエハアライメントの結果(例えばエンハンスト・グローバル・アライメント(EGA)により得られるウエハW上の各ショット領域の配列座標を第2基準マークを基準とする座標に変換した情報)、及びレチクルアライメントの結果等に基づいて、ウエハW上の各ショット領域の露光のための走査開始位置(加速開始位置)へ微動ステージWFS1が移動されるショット間移動動作と、レチクルRに形成されたパターンを走査露光方式で各ショット領域に転写する走査露光動作と、を繰り返すことにより、行われる。なお、上記の露光動作は、先端レンズ191とウエハWとの間に液体Lqを保持した状態で、すなわち液浸露光により行われる。また、+Y側に位置するショット領域から−Y側に位置するショット領域の順で行われる。なお、EGAについては、例えば米国特許第4,780,617号明細書などに詳細に開示されている。   In the exposure apparatus 100 of the present embodiment configured as described above, one fine movement stage (here, WFS1 as an example) is held by the coarse movement stage WCS1 in the exposure station 200 during device manufacture. The wafer W held on the wafer W is subjected to step-and-scan exposure, and the pattern of the reticle R is transferred to a plurality of shot areas on the wafer W, respectively. This step-and-scan exposure operation is performed in advance by the main controller 20 as a result of wafer alignment (for example, an array of shot areas on the wafer W obtained by enhanced global alignment (EGA)). Information obtained by converting the coordinates into coordinates based on the second reference mark), the result of reticle alignment, and the like, and the fine movement stage to the scanning start position (acceleration start position) for exposure of each shot area on the wafer W This is performed by repeating an inter-shot moving operation in which the WFS 1 is moved and a scanning exposure operation in which a pattern formed on the reticle R is transferred to each shot area by a scanning exposure method. The above exposure operation is performed in a state where the liquid Lq is held between the tip lens 191 and the wafer W, that is, by immersion exposure. Further, the processing is performed in the order from the shot area located on the + Y side to the shot area located on the −Y side. The EGA is disclosed in detail in, for example, US Pat. No. 4,780,617.

本実施形態の露光装置100では、上述の一連の露光動作中、主制御装置20により、計測アーム位置計測系72Aによる計測アーム71A(計測アームステージ72A)の位置の計測結果に基づいて、計測アーム71Aの基準位置への位置決め状態が維持されている。また、露光動作中、主制御装置20により、微動ステージ位置計測系70Aによる微動ステージWFS1(ウエハW)の投影光学系PLの光軸AXを基準とする位置の計測結果に基づいて、微動ステージWFS1(ウエハW)の位置が制御される。 In exposure apparatus 100 of the present embodiment, during a series of exposure operations described above, the main controller 20, based on the measurement result of the position of the measuring arm 71A (measurement arm stage 72A) by the measuring arm position measuring system 72A 0, measured The positioning state of the arm 71A to the reference position is maintained. Further, during the exposure operation, the fine movement stage WFS1 is determined by the main controller 20 based on the measurement result of the position of the fine movement stage WFS1 (wafer W) based on the optical axis AX of the projection optical system PL by the fine movement stage position measurement system 70A. The position of (wafer W) is controlled.

なお、上述の走査露光動作時は、ウエハWをY軸方向に高加速度で駆動する必要があるが、本実施形態の露光装置100では、主制御装置20は、走査露光動作時には、図14(A)に示されように、原則的に粗動ステージWCS1を駆動せず、微動ステージWFS1のみをY軸方向に(必要に応じて他の5自由度方向にも併せて)駆動する(図14(A)の黒塗り矢印参照)ことで、ウエハWをY軸方向に走査する。これは、粗動ステージWCS1を駆動する場合に比べ、微動ステージWFS1のみを動かす方が駆動対象の重量が軽い分、高加速度でウエハWを駆動できて有利だからである。また、前述のように、微動ステージ位置計測系70Aは、その位置計測精度がウエハステージ位置計測系16Aよりも高いので、走査露光時には微動ステージWFS1を駆動した方が有利である。なお、この走査露光時には、微動ステージWFS1の駆動による反力(図14(A)の白抜き矢印参照)の作用により、粗動ステージWCS1が微動ステージWFS1と反対側に駆動される。すなわち、粗動ステージWCS1がカウンタマスとして機能し、ウエハステージWST1の全体から成る系の運動量が保存され、重心移動が生じないので、微動ステージWFS1の走査駆動によってベース盤12に偏加重が作用するなどの不都合が生じることがない。   During the scanning exposure operation described above, the wafer W needs to be driven at a high acceleration in the Y-axis direction. However, in the exposure apparatus 100 of the present embodiment, the main controller 20 performs the operation shown in FIG. As shown in FIG. 14A, in principle, the coarse movement stage WCS1 is not driven, and only the fine movement stage WFS1 is driven in the Y-axis direction (and also in other five degrees of freedom as necessary) (FIG. 14). Thus, the wafer W is scanned in the Y-axis direction. This is because moving the fine movement stage WFS1 alone is more advantageous than the case of driving the coarse movement stage WCS1, because the weight of the object to be driven can be reduced and the wafer W can be driven at a high acceleration. Further, as described above, fine movement stage position measurement system 70A has higher position measurement accuracy than wafer stage position measurement system 16A, so it is advantageous to drive fine movement stage WFS1 during scanning exposure. Note that during this scanning exposure, the coarse movement stage WCS1 is driven to the opposite side of the fine movement stage WFS1 by the action of the reaction force (see the white arrow in FIG. 14A) due to the driving of the fine movement stage WFS1. That is, coarse movement stage WCS1 functions as a counter mass, and the momentum of the system consisting of wafer stage WST1 as a whole is preserved and the center of gravity does not move. Therefore, the partial weight is applied to base board 12 by the scanning drive of fine movement stage WFS1. There will be no inconvenience.

一方、X軸方向にショット間移動(ステッピング)動作を行う際には、微動ステージWFS1のX軸方向への移動可能量が少ないことから、主制御装置20は、図14(B)に示されるように、粗動ステージWCS1をX軸方向に駆動することによって、ウエハWをX軸方向に移動させる。   On the other hand, when performing the shot-to-shot movement (stepping) operation in the X-axis direction, main control device 20 is shown in FIG. 14B because the amount of fine movement stage WFS1 that can be moved in the X-axis direction is small. As described above, by driving coarse movement stage WCS1 in the X-axis direction, wafer W is moved in the X-axis direction.

上述した一方の微動ステージWFS1上のウエハWに対する露光と並行して、他方の微動ステージWFS2上では、ウエハ交換、ウエハアライメント等が行われる。ウエハ交換は、微動ステージWFS2を支持する粗動ステージWCS2が、計測ステーション300又はその近傍の所定のウエハ交換位置にあるときに、不図示のウエハ搬送系によって、露光済みのウエハWが微動ステージWFS2上からアンロードされるとともに、新たなウエハWが微動ステージWFS2上へロードされることで行われる。   In parallel with the exposure of the wafer W on one fine movement stage WFS1, the wafer exchange, wafer alignment, and the like are performed on the other fine movement stage WFS2. In the wafer exchange, when the coarse movement stage WCS2 that supports the fine movement stage WFS2 is at a predetermined wafer exchange position near the measurement station 300, the wafer W that has been exposed is finely moved by the wafer transfer system (not shown). This is performed by unloading from above and loading a new wafer W onto fine movement stage WFS2.

ウエハアライメントに際し、主制御装置20は、まず、プライマリアライメント系AL1の直下に微動ステージWFS2上の計測プレート86を位置決めすべく、微動ステージWFS2を駆動し、プライマリアライメント系AL1を用いて、第2基準マークを検出する。そして、主制御装置20は、例えば、米国特許出願公開第2008/0088843号明細書などに開示されるように、ウエハステージWST2を例えば−Y方向に移動させ、その移動経路上における複数箇所にウエハステージWSTを位置決めし、位置決めの都度、アライメント系AL1,AL22,AL23の少なくとも1つを用いてアライメントショット領域(サンプルショット領域)におけるアライメントマークの位置情報を、検出する。例えば、4回の位置決めを行う場合を考えると、主制御装置20は、例えば1回目の位置決め時に、プライマリアライメント系AL1,セカンダリアライメント系AL22,AL23を用いて、3箇所のサンプルショット領域におけるアライメントマーク(以下、サンプルマークとも呼ぶ)を、2回目の位置決め時にアライメント系AL1,AL21〜AL24を用いてウエハW上の5つのサンプルマークを、3回目の位置決め時にアライメント系AL1,AL21〜AL24を用いて5つのサンプルマークを、4回目の位置決め時に、プライマリアライメント系AL1,セカンダリアライメント系AL22,AL23を用いて3つのサンプルマークを、それぞれ検出する。これにより、合計16箇所のアライメントショット領域におけるアライメントマークの位置情報を、16箇所のアライメントマークを単一のアライメント系で順次検出する場合などに比べて、格段に短時間で得ることができる。この場合において、上記のウエハステージWST2の移動動作と連動して、アライメント系AL1,AL22,AL23はそれぞれ、検出領域(例えば、検出光の照射領域に相当)内に順次配置されるY軸方向に沿って配列された複数のアライメントマーク(サンプルマーク)を検出する。このため、上記のアライメントマークの計測に際して、ウエハステージWST2をX軸方向に移動させる必要が無い。 In wafer alignment, main controller 20 first drives fine movement stage WFS2 to position measurement plate 86 on fine movement stage WFS2 immediately below primary alignment system AL1, and uses second alignment standard AL1 as the second reference. Detect the mark. Then, main controller 20 moves wafer stage WST2 in the −Y direction, for example, as disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2008/0088843, and the wafer is placed at a plurality of locations on the movement path. The stage WST is positioned, and each time positioning is performed, position information of the alignment mark in the alignment shot area (sample shot area) is detected using at least one of the alignment systems AL1, AL2 2 , AL2 3 . For example, considering the case where positioning is performed four times, main controller 20 uses primary alignment system AL1, secondary alignment systems AL2 2 and AL2 3 in the first positioning, for example, in three sample shot areas. alignment marks (hereinafter, also referred to as sample marks), and the second alignment system during positioning AL1, AL2 1 AL24 4 five samples marks on wafer W using the alignment system during the third positioning AL1, AL2 1 The five sample marks are detected using .about.AL2 4 and the three sample marks are detected using the primary alignment system AL1, the secondary alignment systems AL2 2 and AL2 3 at the time of the fourth positioning. As a result, the position information of the alignment marks in a total of 16 alignment shot regions can be obtained in a much shorter time than when 16 alignment marks are sequentially detected by a single alignment system. In this case, in conjunction with the movement operation of wafer stage WST2, alignment systems AL1, AL2 2 , AL2 3 are sequentially arranged in the detection region (for example, corresponding to the detection light irradiation region). A plurality of alignment marks (sample marks) arranged along the direction are detected. Therefore, it is not necessary to move wafer stage WST2 in the X-axis direction when measuring the alignment mark.

本実施形態では、主制御装置20は、第2基準マークの検出を含み、ウエハアライメントの際には、計測アーム71Bを含む微動ステージ位置計測系70Bを用いてウエハアライメント時における粗動ステージWCS2に支持された微動ステージWFS2のXY平面内の位置計測を行う。ただし、これに限らず、ウエハアライメント時の微動ステージWFS2の移動を粗動ステージWCS2と一体で行う場合には、前述したウエハステージ位置計測系16Bを介してウエハWの位置を計測しながらウエハアライメントを行っても良い。また、計測ステーション300と露光ステーション200とが離間しているので、ウエハアライメント時と露光時とでは、微動ステージWFS2の位置は、異なる座標系上で管理される。そこで、主制御装置20は、ウエハアライメントの結果得られたウエハW上の各ショット領域の配列座標を、第2基準マークを基準とする配列座標に変換する。   In the present embodiment, main controller 20 includes detection of the second reference mark, and during wafer alignment, fine movement stage position measurement system 70B including measurement arm 71B is used for coarse movement stage WCS2 at the time of wafer alignment. The position of the fine movement stage WFS2 supported in the XY plane is measured. However, not limited to this, when the fine movement stage WFS2 is moved integrally with the coarse movement stage WCS2 during wafer alignment, the wafer alignment is performed while measuring the position of the wafer W via the wafer stage position measurement system 16B. May be performed. Further, since measurement station 300 and exposure station 200 are separated from each other, the position of fine movement stage WFS2 is managed on different coordinate systems during wafer alignment and during exposure. Therefore, main controller 20 converts the array coordinates of each shot area on wafer W obtained as a result of the wafer alignment into array coordinates based on the second reference mark.

このようにして微動ステージWFS2に保持されたウエハWに対するウエハアライメントが終了するが、このときは未だ、露光ステーション200において微動ステージWFS1に保持されたウエハWに対する露光が続行されている。図15(A)には、このウエハWに対するウエハアライメントが終了した段階の、粗動ステージWCS1、WCS2及びリレーステージDRSTの位置関係が示されている。   In this way, the wafer alignment with respect to the wafer W held on the fine movement stage WFS2 is completed. At this time, the exposure on the wafer W held on the fine movement stage WFS1 is still continued in the exposure station 200. FIG. 15A shows the positional relationship between the coarse movement stages WCS1 and WCS2 and the relay stage DRST when the wafer alignment with respect to the wafer W is completed.

主制御装置20は、粗動ステージ駆動系51Bを介してウエハステージWST2を図15(B)中の白抜き矢印で示されるように、−Y方向に所定距離駆動し、所定の待機位置(投影光学系PLの光軸AXとプライマリアライメント系AL1の検出中心との中央位置にほぼ一致)に静止しているリレーステージDRSTに接触又は500μm程度隔てて近接させる。   Main controller 20 drives wafer stage WST2 through a coarse movement stage drive system 51B by a predetermined distance in the -Y direction, as indicated by the white arrow in FIG. It is brought into contact with or close to the relay stage DRST that is stationary at the center position of the optical axis PL of the optical system PL and the center position of the detection center of the primary alignment system AL1.

次に、主制御装置20は、微動ステージ駆動系52B,52CのYZコイルに流れる電流を制御して、ローレンツ力により微動ステージWFS2を、図15(C)中の黒塗り矢印で示されるように、−Y方向に駆動し、粗動ステージWCS2からリレーステージDRSTへ微動ステージWFS2を移載する。図15(D)には、リレーステージDRSTへの微動ステージWFS2の移載が終了した状態が示されている。   Next, main controller 20 controls the current flowing through the YZ coils of fine movement stage drive systems 52B and 52C so that fine movement stage WFS2 is indicated by the black arrow in FIG. 15C by Lorentz force. , -Y direction, and fine movement stage WFS2 is transferred from coarse movement stage WCS2 to relay stage DRST. FIG. 15D shows a state where transfer of fine movement stage WFS2 to relay stage DRST is completed.

主制御装置20は、図15(D)に示される位置にリレーステージDRST及び粗動ステージWCS2を待機させた状態で、微動ステージWFS1上のウエハWに対する露光が終了するのを待つ。   Main controller 20 waits for the exposure of wafer W on fine movement stage WFS1 to be completed in a state where relay stage DRST and coarse movement stage WCS2 are on standby at the positions shown in FIG.

図16には、露光が終了した直後のウエハステージWST1の状態が示されている。   FIG. 16 shows the state of wafer stage WST1 immediately after the exposure is completed.

主制御装置20は、露光終了に先立って、図17(A)の白抜き矢印で示されるように、補助ステージ駆動系58(図3参照)を介して待機位置(図13参照)から補助ステージAST(ブレードBL)を、+X方向に所定量駆動する。これにより、図17(A)に示されるように、ブレードBLの+X端部近傍が計測アーム71Aの真上に位置する。そして、主制御装置20は、この状態で、露光が終了するのを待つ。   Prior to the end of exposure, main controller 20 starts the auxiliary stage from the standby position (see FIG. 13) via auxiliary stage drive system 58 (see FIG. 3) as shown by the white arrow in FIG. The AST (blade BL) is driven by a predetermined amount in the + X direction. Accordingly, as shown in FIG. 17A, the vicinity of the + X end portion of the blade BL is positioned directly above the measurement arm 71A. Then, main controller 20 waits for the exposure to end in this state.

そして、露光が終了すると、主制御装置20は、補助ステージ駆動系58を介して補助ステージAST(ブレードBL)を+X方向及び+Y方向に駆動し(図17(B)中の白抜き矢印参照)、ブレードBLを、図16及び図17(B)に示されるように、微動ステージWFS1にY軸方向に関して接触又は300μm程度のクリアランスを介して近接させる。すなわち、主制御装置20は、ブレードBLと微動ステージWFS1とをスクラム状態の設定を開始する。その後、主制御装置20は、補助ステージAST(ブレードBL)をさらに僅かに+X方向に駆動する。そして、ブレードBLの+Y側の突出部のX軸方向の中心が計測アーム71Aの中心と一致する状態になると、図18及び図19示されるように、ブレードBLと微動ステージWFS1とのスクラム状態を維持しつつ、ウエハステージWST1と一体で補助ステージAST(ブレードBL)を+Y方向に駆動する(図18及び図19の白抜き矢印参照)。これにより、先端レンズ191との間に保持されていた液体Lqで形成される液浸空間が、微動ステージWFS1からブレードBLに渡される。図18には、液体Lqで形成される液浸空間が微動ステージWFS1からブレードBLに渡される直前の状態が示されている。この図18の状態では、先端レンズ191と、微動ステージWFS1及びブレードBLとの間に、液体Lqが保持されている。   When the exposure is completed, main controller 20 drives auxiliary stage AST (blade BL) in the + X direction and the + Y direction via auxiliary stage drive system 58 (see the white arrow in FIG. 17B). As shown in FIGS. 16 and 17B, the blade BL is brought into contact with the fine movement stage WFS1 in the Y-axis direction or close to it through a clearance of about 300 μm. That is, main controller 20 starts setting the scram state for blade BL and fine movement stage WFS1. Thereafter, main controller 20 drives auxiliary stage AST (blade BL) slightly further in the + X direction. Then, when the X-axis direction center of the + Y side protrusion of the blade BL coincides with the center of the measurement arm 71A, the scram state between the blade BL and the fine movement stage WFS1 is changed as shown in FIGS. While maintaining, the auxiliary stage AST (blade BL) is driven in the + Y direction integrally with wafer stage WST1 (see white arrows in FIGS. 18 and 19). Thereby, the immersion space formed with the liquid Lq held between the front end lens 191 is transferred from the fine movement stage WFS1 to the blade BL. FIG. 18 shows a state immediately before the immersion space formed by the liquid Lq is transferred from the fine movement stage WFS1 to the blade BL. In the state of FIG. 18, the liquid Lq is held between the tip lens 191 and the fine movement stage WFS1 and the blade BL.

そして、微動ステージWFS1からブレードBLへの液浸空間の受け渡しが終了すると、図20に示されるように、微動ステージWFS1を保持する粗動ステージWCS1が、前述の待機位置で微動ステージWFS2を保持して、粗動ステージWCS2と近接した状態で待機しているリレーステージDRSTに接触又は300μm程度のクリアランスを介して近接する。この微動ステージWFS1を保持する粗動ステージWCS1が、+Y方向に移動している途中の段階で、主制御装置20は、搬送部材駆動系54を介して搬送装置46の搬送部材48を粗動ステージWCS1の空間部内に挿入している。   When the transfer of the immersion space from fine movement stage WFS1 to blade BL is finished, as shown in FIG. 20, coarse movement stage WCS1 holding fine movement stage WFS1 holds fine movement stage WFS2 at the aforementioned standby position. Then, it contacts the relay stage DRST that is waiting in a state of being close to the coarse movement stage WCS2 or closes through a clearance of about 300 μm. In the middle of the movement of coarse movement stage WCS1 holding fine movement stage WFS1 in the + Y direction, main controller 20 causes coarse movement stage to move conveyance member 48 of conveyance device 46 via conveyance member drive system 54. It is inserted into the space of WCS1.

そして、微動ステージWFS1を保持する粗動ステージWCS1が、リレーステージDRSTに接触又は近接した時点で、主制御装置20は、搬送部材48を上方に駆動して、下方から微動ステージWFS1を支持させる。   When coarse movement stage WCS1 holding fine movement stage WFS1 comes into contact with or approaches relay stage DRST, main controller 20 drives conveyance member 48 upward to support fine movement stage WFS1 from below.

そして、この状態で、主制御装置20は、不図示のロック機構を解除し、粗動ステージWCS1を、第1部分WCS1aと第2部分WCS1bとに分離する。これにより、微動ステージWFS1が粗動ステージWCS1から離脱可能となる。そこで、主制御装置20は、図21(A)の白抜き矢印で示されるように、微動ステージWFS1を支持している搬送部材48を下方に駆動する。   In this state, main controller 20 releases the lock mechanism (not shown) and separates coarse movement stage WCS1 into first part WCS1a and second part WCS1b. Thereby, fine movement stage WFS1 can be detached from coarse movement stage WCS1. Therefore, main controller 20 drives downward conveying member 48 supporting fine movement stage WFS1 as indicated by the white arrow in FIG.

そして、主制御装置20は、粗動ステージWCS1の、第1部分WCS1aと第2部分WCS1bとを合体後、不図示のロック機構をロックする。   Then, main controller 20 combines the first part WCS1a and the second part WCS1b of coarse movement stage WCS1 and then locks a lock mechanism (not shown).

次に、主制御装置20は、微動ステージWFS1を下方から支持する搬送部材48をリレーステージDRSTのステージ本体44の内部に移動させる。図21(B)には、搬送部材48の移動が行われている状態が示されている。また、主制御装置20は、搬送部材48の移動と並行して、微動ステージ駆動系52C,52AのY駆動コイルに流れる電流を制御して、ローレンツ力により微動ステージWFS2を、図21(B)中の黒塗り矢印で示されるように、−Y方向に駆動し、微動ステージWFS2をリレーステージDRSTから粗動ステージWCS1に移載(スライド移動)する。   Next, main controller 20 moves transport member 48 that supports fine movement stage WFS1 from below into stage body 44 of relay stage DRST. FIG. 21B shows a state where the transport member 48 is moving. The main controller 20 controls the current flowing through the Y drive coils of the fine movement stage drive systems 52C and 52A in parallel with the movement of the conveying member 48, and the fine movement stage WFS2 is controlled by the Lorentz force as shown in FIG. As indicated by the black arrow in the middle, it is driven in the −Y direction, and fine movement stage WFS2 is transferred (sliding) from relay stage DRST to coarse movement stage WCS1.

また、主制御装置20は、微動ステージWFS1がリレーステージDRSTの空間に完全に収容されるように、搬送部材48の搬送部材本体をリレーステージDRSTの空間に収容後、微動ステージWFS1を保持している移動部材を搬送部材本体上で+Y方向に移動させる(図21(C)中の白抜き矢印参照)。   Further, main controller 20 holds fine movement stage WFS1 after accommodating the conveyance member body of conveyance member 48 in the space of relay stage DRST so that fine movement stage WFS1 is completely accommodated in the space of relay stage DRST. The moving member is moved in the + Y direction on the transport member body (see the white arrow in FIG. 21C).

次に、主制御装置20は、微動ステージWFS2を保持した粗動ステージWCS1を、−Y方向に移動して、ブレードBLから微動ステージWFS2に、先端レンズ191との間で保持されている液浸空間を渡す。この液浸空間(液体Lq)の受け渡しは、前述した微動ステージWFS1からブレードBLへの液浸空間の受け渡しと逆の手順で行われる。   Next, main controller 20 moves coarse movement stage WCS1 holding fine movement stage WFS2 in the -Y direction, so that liquid immersion liquid is held from blade BL to fine movement stage WFS2 with tip lens 191. Pass the space. The transfer of the immersion space (liquid Lq) is performed in the reverse procedure to the transfer of the immersion space from fine movement stage WFS1 to blade BL described above.

液浸空間の受け渡し後、主制御装置20は、補助ステージAST(ブレードBL)を、計測アーム71Aから離れた位置、例えば前述の待機位置(図13参照)に退避させる。   After delivery of the immersion space, main controller 20 retracts auxiliary stage AST (blade BL) to a position away from measurement arm 71A, for example, the aforementioned standby position (see FIG. 13).

そして、主制御装置20は、露光開始に先立って、前述の一対のレチクルアライメント系RA1,RA2、及び微動ステージWFSの計測プレート86上の一対の第1基準マークなどを用いて、通常のスキャニング・ステッパと同様の手順(例えば、米国特許第5,646,413号明細書などに開示される手順)で、レチクルアライメントを行う。図21(D)には、レチクルアライメント中の微動ステージWFS2が、これを保持する粗動ステージWCS1とともに示されている。そして、主制御装置20は、レチクルアライメントの結果と、ウエハアライメントの結果(ウエハW上の各ショット領域の第2基準マークを基準とする配列座標)とに基づいて、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作を行い、ウエハW上の複数のショット領域にレチクルRのパターンをそれぞれ転写する。この露光は、図21(E)及び図21(F)からも明らかなように、レチクルアライメント後、微動ステージWFS2を一端−Y側に戻し、ウエハW上の+Y側のショット領域から−Y側のショット領域の順で行われる。   Prior to the start of exposure, main controller 20 uses the pair of reticle alignment systems RA1 and RA2 described above and the pair of first reference marks on measurement plate 86 of fine movement stage WFS and the like to perform normal scanning and scanning. The reticle alignment is performed by the same procedure as that of the stepper (for example, the procedure disclosed in US Pat. No. 5,646,413). FIG. 21D shows fine movement stage WFS2 during reticle alignment together with coarse movement stage WCS1 that holds the fine movement stage WFS2. Then, main controller 20 uses a step-and-scan method based on the result of reticle alignment and the result of wafer alignment (alignment coordinates with reference to the second reference mark of each shot area on wafer W). An exposure operation is performed to transfer the pattern of the reticle R to a plurality of shot areas on the wafer W. As is apparent from FIGS. 21 (E) and 21 (F), this exposure is performed after reticle alignment, by returning fine movement stage WFS2 to one end -Y side, and from the + Y side shot area on wafer W to the -Y side. This is performed in the order of the shot areas.

上記の液浸空間の受け渡し、レチクルアライメント及び露光と並行して、以下のような動作が行われている。   In parallel with the above-mentioned immersion space delivery, reticle alignment, and exposure, the following operations are performed.

すなわち、主制御装置20は、図21(D)に示されるように、微動ステージWFS1を保持している搬送部材48を粗動ステージWCS2の空間内に移動させる。このとき、主制御装置20は、搬送部材48の移動とともに、微動ステージWFS1を保持している移動部材を搬送部材本体上で+Y方向に移動させる。   That is, main controller 20 moves transport member 48 holding fine movement stage WFS1 into the space of coarse movement stage WCS2, as shown in FIG. At this time, main controller 20 moves the moving member holding fine movement stage WFS1 in the + Y direction on the conveying member main body along with the movement of conveying member 48.

次に、主制御装置20は、不図示のロック機構を解除し、粗動ステージWCS2を、第1部分WCS2aと第2部分WCS2bとに分離するとともに、図21(E)中の白抜き矢印で示されるように、微動ステージWFS1を保持している搬送部材48を上方に駆動し、微動ステージWFS1を、微動ステージWFS1が備える各一対の可動子部が、粗動ステージWCS2の一対の固定子部に係合可能となる高さに位置決めする。   Next, main controller 20 releases the locking mechanism (not shown), and separates coarse movement stage WCS2 into first part WCS2a and second part WCS2b, and also with a white arrow in FIG. As shown in the drawing, the conveying member 48 holding the fine movement stage WFS1 is driven upward, and the fine movement stage WFS1 and the pair of movable parts included in the fine movement stage WFS1 are paired with the pair of stator parts of the coarse movement stage WCS2. It is positioned at a height at which it can be engaged.

そして、主制御装置20は、粗動ステージWCS2の第1部分WCS2aと第2部分WCS2bとを合体させる。これにより、露光済みのウエハWを保持する微動ステージWFS1が、粗動ステージWCS2に支持される。そこで、主制御装置20は、不図示のロック機構をロックする。   Then, main controller 20 combines first portion WCS2a and second portion WCS2b of coarse movement stage WCS2. Thereby, fine movement stage WFS1 holding exposed wafer W is supported by coarse movement stage WCS2. Therefore, main controller 20 locks a lock mechanism (not shown).

次に、主制御装置20は、微動ステージWFS1を支持している粗動ステージWCS2を、図21(F)の白抜き矢印で示されるように+Y方向に駆動し、計測ステーション300に移動させる。   Next, main controller 20 drives coarse movement stage WCS2 supporting fine movement stage WFS1 in the + Y direction as indicated by the white arrow in FIG.

その後、主制御装置20によって、微動ステージWFS1上では、ウエハ交換、第2基準マークの検出、ウエハアライメント等が、前述と同様の手順で行われる。   Thereafter, on the fine movement stage WFS1, the main controller 20 performs wafer replacement, second reference mark detection, wafer alignment, and the like in the same procedure as described above.

そして、主制御装置20は、ウエハアライメントの結果得られたウエハW上の各ショット領域の配列座標を、第2基準マークを基準とする配列座標に変換する。この場合も、微動ステージ位置計測系70Bを用いて、アライメントの際の微動ステージWFS1の位置計測が行われる。   Then, main controller 20 converts the array coordinates of each shot area on wafer W obtained as a result of the wafer alignment into array coordinates based on the second reference mark. Also in this case, the position of fine movement stage WFS1 during alignment is measured using fine movement stage position measurement system 70B.

このようにして微動ステージWFS1に保持されたウエハWに対するウエハアライメントが終了するが、このときは未だ、露光ステーション200において微動ステージWFS2に保持されたウエハWに対する露光が続行されている。   In this way, the wafer alignment for the wafer W held on the fine movement stage WFS1 is completed. At this time, however, the exposure of the wafer W held on the fine movement stage WFS2 is still continued in the exposure station 200.

そして、主制御装置20は、前述と同様にして、微動ステージWFS1をリレーステージDRSTへ移載する。主制御装置20は、リレーステージDRST及び粗動ステージWCS2を前述の待機位置で待機させた状態で、微動ステージWFS2上のウエハWに対する露光が終了するのを待つ。   Then, main controller 20 transfers fine movement stage WFS1 to relay stage DRST in the same manner as described above. Main controller 20 waits for the exposure of wafer W on fine movement stage WFS2 to end in a state where relay stage DRST and coarse movement stage WCS2 are in the standby position described above.

以降、同様の処理が、微動ステージWFS1、WFS2を交互に用いて繰り返し行われ、複数枚のウエハWに対する露光処理が連続して行われる。   Thereafter, the same processing is repeatedly performed using the fine movement stages WFS1 and WFS2 alternately, and the exposure processing for a plurality of wafers W is continuously performed.

ところで、露光装置100では、上記の一連の並行処理動作中、又は適宜なときに、主制御装置20により、補助ステージASTに設けられた各種計測器(前述の空間像計測装置61等)を用いて投影光学系PLの光学特性の計測が行われる。この際、主制御装置20は、例えば図12(A)及び図12(C)に示されるように、補助ステージASTの支持部60bが、計測アーム71Aに干渉しないように、計測アーム駆動系59(図3参照)を介して計測アームステージ72Aを駆動して、計測アーム71Aを投影光学系PLの光軸AX上の位置から+X方向に退避させた後、補助ステージASTに設けられた各種計測器を用いて計測を行う。この計測中に、粗動ステージWCS1に支持された微動ステージWFS1又はWFS2の位置を制御する必要があるときには、主制御装置20は、微動ステージ位置計測系70A、及び計測アーム位置計測72Aの計測結果に基づいて、微動ステージWFS1又はWFS2の位置を、投影光学系PLの光軸を基準として、制御する。 By the way, in the exposure apparatus 100, during the series of parallel processing operations described above or at an appropriate time, the main controller 20 uses various measuring instruments (such as the aerial image measuring apparatus 61 described above) provided on the auxiliary stage AST. Thus, the optical characteristics of the projection optical system PL are measured. At this time, as shown in, for example, FIGS. 12A and 12C, the main controller 20 measures the measurement arm drive system 59 so that the support portion 60b of the auxiliary stage AST does not interfere with the measurement arm 71A. The measurement arm stage 72A is driven via (see FIG. 3), and the measurement arm 71A is retracted in the + X direction from the position on the optical axis AX of the projection optical system PL, and then various measurements provided on the auxiliary stage AST. Measure using the instrument. During this measurement, when it is necessary to control the position of the fine movement stage WFS1 or WFS2 supported by coarse movement stage WCS1, the main controller 20, fine movement stage position measurement system 70A, and measurement of the measuring arm position measurement 72A 0 Based on the result, the position of fine movement stage WFS1 or WFS2 is controlled with reference to the optical axis of projection optical system PL.

以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置100によると、微動ステージWFS1(又はWFS2)上のウエハWに対する露光が行われる際などには、微動ステージ位置計測系70Aのヘッドが設けられた計測アーム71Aが、主制御装置20により、該計測アーム71Aの投影光学系PLの光軸AXに対する相対位置情報を求める(計測する)計測アーム位置計測系72Aの計測結果に基づいて計測アーム駆動系59が制御されることで、基準位置に位置決めされ、この位置決め状態が維持される。そして、微動ステージWFS1(又はWFS2)の位置は、主制御装置20により、微動ステージWFS1(又はWFS2)と粗動ステージWCS1とにより囲まれる空間内に位置決めされる計測アーム71A上のヘッド(Xヘッド77x、Yヘッド77ya、77yb)から、微動ステージWFS1(又はWFS2)のグレーティングRGに計測ビームを照射し、グレーティングRGからの戻りビームを受光することにより、微動ステージWFS1(WFS2)のXY平面内の位置情報を計測する微動ステージ位置計測系70Aを用いて計測され、その計測結果に基づいて、制御されている。従って、本実施形態の露光装置100によると、投影光学系PLの光軸AXを基準として微動ステージWFS1(又はWFS2)、すなわち微動ステージWFS1(又はWFS2)に保持されるウエハWの位置情報を精度良く計測することができ、その計測結果に基づいて微動ステージWFS1(又はWFS2)を高精度で駆動することが可能となる。これにより、ウエハW上に精度良くレチクルRのパターンを転写することが可能になる。 As described above in detail, according to the exposure apparatus 100 of the present embodiment, when exposure is performed on the wafer W on the fine movement stage WFS1 (or WFS2), the head of the fine movement stage position measurement system 70A is provided. measurement arm 71A is, main controller 20 obtains the relative position information with respect to the optical axis AX of the projection optical system PL of the measurement arm 71A (measured) measured based on the measurement result of the measuring arm position measurement system 72A 0 arm By controlling the drive system 59, it is positioned at the reference position, and this positioning state is maintained. Then, the position of fine movement stage WFS1 (or WFS2) is determined by main controller 20 by the head (X head) on measurement arm 71A positioned in the space surrounded by fine movement stage WFS1 (or WFS2) and coarse movement stage WCS1. 77x, Y heads 77ya, 77yb) irradiate the grating RG of fine movement stage WFS1 (or WFS2) with a measurement beam, and receive the return beam from grating RG, thereby allowing the fine movement stage WFS1 (WFS2) in the XY plane. It is measured using a fine movement stage position measurement system 70A that measures position information, and is controlled based on the measurement result. Therefore, according to the exposure apparatus 100 of the present embodiment, the position information of the wafer W held on the fine movement stage WFS1 (or WFS2), that is, the fine movement stage WFS1 (or WFS2) is accurately determined with reference to the optical axis AX of the projection optical system PL. Measurement can be performed well, and fine movement stage WFS1 (or WFS2) can be driven with high accuracy based on the measurement result. Thereby, the pattern of the reticle R can be accurately transferred onto the wafer W.

勿論、主制御装置20は、計測アーム71Aを基準位置に位置決めすることなく、計測アーム位置計測系72Aの計測結果と、微動ステージ位置計測系70Aの計測結果とに基づいて、粗動ステージWCS1に支持された微動ステージWFS1(WFS2)を駆動しても良い。この場合にも、投影光学系PLの光軸AXを基準として微動ステージWFS1(又はWFS2)、すなわち微動ステージWFS1(又はWFS2)に保持されるウエハWの位置情報を精度良く計測することができ、その計測結果に基づいて微動ステージWFS1(又はWFS2)を高精度で駆動することが可能である。 Of course, the main controller 20, without positioning the measuring arm 71A to the reference position, and the measurement result of the measuring arm position measuring system 72A 0, based on the measurement result of the fine movement stage position measurement system 70A, coarse movement stage WCS1 The fine movement stage WFS1 (WFS2) supported by the motor may be driven. Also in this case, the position information of the wafer W held on the fine movement stage WFS1 (or WFS2), that is, the fine movement stage WFS1 (or WFS2) can be accurately measured with reference to the optical axis AX of the projection optical system PL. Based on the measurement result, fine movement stage WFS1 (or WFS2) can be driven with high accuracy.

また、本実施形態の露光装置100によると、計測アーム71AがXY面内で移動可能な計測アームステージ72Aに支持されていることから、主制御装置20は、必要に応じて、計測アーム71Aを投影光学系PLの光軸AX上から退避させ、補助ステージASTを光軸AX上に位置決めして、補助ステージAST上の各種計測器(空間像計測装置61等)を用いて投影光学系PLの光学特性等を支障なく計測することができる。   Further, according to the exposure apparatus 100 of the present embodiment, since the measurement arm 71A is supported by the measurement arm stage 72A that can move in the XY plane, the main control device 20 moves the measurement arm 71A as necessary. The auxiliary stage AST is retracted from the optical axis AX of the projection optical system PL, the auxiliary stage AST is positioned on the optical axis AX, and various measuring instruments (such as the aerial image measuring device 61) on the auxiliary stage AST are used. Optical characteristics can be measured without hindrance.

なお、上記実施形態では、計測アーム71Aを計測アームステージ72Aに支持してベース盤12上で駆動する構成を採用したが、これに限らず、計測アーム71Bと同様に、計測アーム71Aを、メインフレームBDに移動可能に(片持ち状態で)支持させても良い。この場合、前述したセカンダリアリアライメント系AL2〜AL2と同様の構成の駆動支持装置を採用し、該装置を用いて計測アーム71AをメインフレームBDに移動可能に支持させても良い。 In the above embodiment, the measurement arm 71A is supported on the measurement arm stage 72A and driven on the base board 12. However, the configuration is not limited thereto, and the measurement arm 71A is connected to the main arm similarly to the measurement arm 71B. The frame BD may be movably supported (in a cantilever state). In this case, a drive support device having the same configuration as that of the secondary ant alignment systems AL2 1 to AL2 4 described above may be employed, and the measurement arm 71A may be supported by the main frame BD using the device.

なお、上述した空間像計測装置61等の構成は、一例であって、本発明の露光装置に適用可能な各種計測器がこれに限られるものではない。例えば、微動ステージWFS1(又はWFS2)に一部が設けられ、補助ステージASTに残りの一部が設けられた各種計測器を採用することもできる。   The configuration of the above-described aerial image measurement device 61 and the like is an example, and various measuring instruments applicable to the exposure apparatus of the present invention are not limited thereto. For example, various measuring instruments in which a part is provided in fine movement stage WFS1 (or WFS2) and the remaining part is provided in auxiliary stage AST may be employed.

図22には、このような構成の空間像計測装置の一例が示されている。この図22に示される微動ステージWFS1では、一対の第1基準マークとして一対の空間像計測スリットパターンSLが計測プレート86に形成されている。各空間像計測スリットパターンSLとしては、先のスリット板61aに形成されたXスリット及びYスリットと同様のスリットパターンを用いることができる。   FIG. 22 shows an example of the aerial image measuring apparatus having such a configuration. In fine movement stage WFS1 shown in FIG. 22, a pair of aerial image measurement slit patterns SL is formed on measurement plate 86 as a pair of first reference marks. As each aerial image measurement slit pattern SL, a slit pattern similar to the X slit and Y slit formed in the previous slit plate 61a can be used.

微動ステージWFS1の内部には、一対の空間像計測スリットパターンSLのそれぞれの下方に本体部81をZ軸方向に貫通する状態で一対の筐体63aが収容されている。各筐体63aの内部には、対物レンズ、リレーレンズなどを含む光学系が配置されている。なお、以下では、便宜上、筐体63a内部の光学系を筐体63aと同一の符号を用いて送光系63aと表記する。   Inside fine movement stage WFS1, a pair of casings 63a are housed in a state of penetrating main body 81 in the Z-axis direction below each of the pair of aerial image measurement slit patterns SL. An optical system including an objective lens, a relay lens, and the like is disposed inside each housing 63a. Hereinafter, for the sake of convenience, the optical system inside the housing 63a is referred to as a light transmission system 63a using the same reference numerals as those of the housing 63a.

一方、補助ステージASTの支持部60bには、その+Y側の端面に突出部60bが設けられている。突出部60bの内部には、上述の一対の送光系63aに対向する一対のL字状の筐体63bが埋め込まれている。各筐体63b内部には、リレーレンズ、ミラー等の光学系と、フォトマルチプライヤチューブ等の受光素子とが配置されている。なお、以下では、便宜上、筐体63b内部の光学系及び受光素子を筐体63bと同一の符号を用いて受光系63bと表記する。上述の計測プレート86(空間像計測スリットパターンSL)と、送光系63aと受光系63bとより、米国特許出願公開第2002/0041377号明細書などに開示されるものと同様の、空間像計測装置63が構成されている。 On the other hand, the supporting portion 60b of the auxiliary stage AST, the protruding portion 60b 0 provided at an end surface of the + Y side. Inside the projecting portion 60b 0, a pair of L-shaped casing 63b facing the pair of light-transmitting systems 63a described above is embedded. An optical system such as a relay lens and a mirror and a light receiving element such as a photomultiplier tube are disposed inside each housing 63b. Hereinafter, for the sake of convenience, the optical system and the light receiving element inside the housing 63b will be referred to as the light receiving system 63b using the same reference numerals as the housing 63b. The above-described measurement plate 86 (aerial image measurement slit pattern SL), the light transmission system 63a, and the light reception system 63b are the same as those disclosed in the specification of US Patent Application Publication No. 2002/0041377. A device 63 is configured.

この空間像計測装置63によると、照明光ILは、空間像計測スリットパターンSLを上方(+Z側)から下方(−Z側)に透過すると、送光系63aを通って微動ステージWFS1の−Z側に射出する。そして、この照明光ILが上方(+Z側)から受光系63bに入射し、その内部の受光素子で受光される。   According to the aerial image measurement device 63, when the illumination light IL passes through the aerial image measurement slit pattern SL from the upper side (+ Z side) to the lower side (−Z side), it passes through the light transmission system 63a and −Z of the fine movement stage WFS1. Inject to the side. The illumination light IL enters the light receiving system 63b from above (+ Z side), and is received by the light receiving element therein.

なお、空間像計測装置63による計測を行う際にも、主制御装置20によって、計測アーム71Aが投影光学系PLの光軸AX上から退避される。   Note that the measurement arm 71 </ b> A is retracted from the optical axis AX of the projection optical system PL by the main controller 20 also when measurement is performed by the aerial image measurement device 63.

なお、上記実施形態では、微動ステージ位置計測系70A,70Bが、全体が例えばガラスによって形成され、内部を光が進行可能な計測アーム71A,71Bを備える場合を説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、計測アームは、少なくとも前述の各レーザビームが進行する部分が、光を透過可能な中実な部材によって形成されていれば良く、その他の部分は、例えば光を透過させない部材であっても良いし、中空構造であっても良い。また、例えば計測アームとしては、グレーティングに対向する部分から計測ビームを照射できれば、例えば計測アームの先端部に光源や光検出器等を内蔵していても良い。この場合、計測アームの内部にエンコーダの計測ビームを進行させる必要は無い。さらに、計測アームは、その形状は特に問わない。また、微動ステージ位置計測系70A,70Bは、必ずしも、計測アームを備えている必要はなく、粗動ステージWCS1,WCS2の空間部内にグレーティングRGに対向して配置され、該グレーティングRGに少なくとも1本の計測ビームを照射し、該計測ビームのグレーティングRGからの回折光を受光するヘッドを有し、該ヘッドの出力に基づいて微動ステージWFS1(又はWFS2)の少なくともXY平面内の位置情報を計測できれば足りる。   In the above embodiment, the case where fine movement stage position measurement systems 70A and 70B are provided with measurement arms 71A and 71B that are formed entirely of glass and capable of allowing light to travel inside is described. It is not limited. For example, in the measurement arm, at least a portion where each of the laser beams travels is formed by a solid member that can transmit light, and the other portion may be a member that does not transmit light, for example. It may be a hollow structure. For example, as a measurement arm, as long as a measurement beam can be irradiated from a portion facing the grating, for example, a light source, a photodetector, or the like may be built in the distal end portion of the measurement arm. In this case, it is not necessary to advance the measurement beam of the encoder inside the measurement arm. Furthermore, the shape of the measuring arm is not particularly limited. Further, fine movement stage position measurement systems 70A and 70B do not necessarily have a measurement arm, and are arranged in the space of coarse movement stages WCS1 and WCS2 so as to face grating RG, and at least one grating RG is provided. If the position information of at least the fine movement stage WFS1 (or WFS2) in the XY plane can be measured based on the output of the head It ’s enough.

また、上記実施形態では、エンコーダシステム73が、Xヘッドと一対のYヘッドを備える場合について例示したが、これに限らず、例えばX軸方向及びY軸方向の2方向を計測方向とする2次元ヘッド(2Dヘッド)を、1つ又は2つ設けても良い。2Dヘッドを2つ設ける場合には、それらの検出点がグレーティング上で露光位置を中心として、X軸方向に同一距離離れた2点になるようにしても良い。   In the above-described embodiment, the encoder system 73 is illustrated as having an X head and a pair of Y heads. However, the present invention is not limited to this. One or two heads (2D heads) may be provided. When two 2D heads are provided, their detection points may be two points separated from each other by the same distance in the X-axis direction with the exposure position as the center on the grating.

なお、上記実施形態では、微動ステージの上面、すなわちウエハに対向する面にグレーティングが配置されているものとしたが、これに限らず、グレーティングは、ウエハを保持するウエハホルダに形成されていても良い。この場合、露光中にウエハホルダが膨張したり、微動ステージに対する装着位置がずれたりした場合であっても、これに追従してウエハホルダ(ウエハ)の位置を計測することができる。また、グレーティングは、微動ステージの下面に配置されていても良く、この場合、エンコーダヘッドから照射される計測ビームが微動ステージの内部を進行しないので、微動ステージを光が透過可能な中実部材とする必要がなく、微動ステージを中空構造にして内部に配管、配線等を配置することができ、微動ステージを軽量化できる。   In the above embodiment, the grating is arranged on the upper surface of the fine movement stage, that is, the surface facing the wafer. However, the present invention is not limited to this, and the grating may be formed on a wafer holder that holds the wafer. . In this case, even if the wafer holder expands during exposure or the mounting position with respect to the fine movement stage shifts, the position of the wafer holder (wafer) can be measured following this. The grating may be arranged on the lower surface of the fine movement stage. In this case, since the measurement beam irradiated from the encoder head does not travel inside the fine movement stage, the grating is a solid member capable of transmitting light through the fine movement stage. Therefore, it is possible to reduce the weight of the fine movement stage by making the fine movement stage into a hollow structure and arranging piping, wiring, and the like inside.

なお、上記実施形態では、スキャニング・ステッパに本発明が適用された場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に本発明を適用しても良い。ステッパなどであっても、露光対象の物体が搭載されたステージの位置をエンコーダで計測することにより、干渉計を用いてこのステージの位置を計測する場合と異なり、空気揺らぎに起因する位置計測誤差の発生を殆ど零にすることができ、エンコーダの計測値に基づいて、ステージを高精度に位置決めすることが可能になり、結果的に高精度なレチクルパターンの物体上への転写が可能になる。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置にも本発明は適用することができる。また、本発明は液浸型の露光装置に限らず、液体を用いない通常のドライ露光タイプの露光装置にも適用が可能である。   In the above embodiment, the case where the present invention is applied to the scanning stepper has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention may be applied to a stationary exposure apparatus such as a stepper. Even if it is a stepper, the position measurement error caused by air fluctuation is different from the case where the position of this stage is measured using an interferometer by measuring the position of the stage on which the object to be exposed is mounted with an encoder. Generation can be made almost zero, and the stage can be positioned with high accuracy based on the measurement value of the encoder. As a result, the reticle pattern can be transferred onto the object with high accuracy. . The present invention can also be applied to a step-and-stitch reduction projection exposure apparatus that synthesizes a shot area and a shot area. In addition, the present invention is not limited to an immersion type exposure apparatus, but can also be applied to a normal dry exposure type exposure apparatus that does not use a liquid.

また、上記実施形態の露光装置における投影光学系は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系PLは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、この投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。   Further, the projection optical system in the exposure apparatus of the above embodiment may be not only a reduction system but also any of the same magnification and enlargement systems, and the projection optical system PL may be any of a reflection system and a catadioptric system as well as a refraction system. The projected image may be an inverted image or an erect image.

また、照明光ILは、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)に限らず、KrFエキシマレーザ光(波長248nm)などの紫外光や、F2レーザ光(波長157nm)などの真空紫外光であっても良い。例えば米国特許第7,023,610号明細書に開示されているように、真空紫外光としてDFB半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(又はエルビウムとイッテルビウムの両方)がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。 The illumination light IL is not limited to ArF excimer laser light (wavelength 193 nm), but may be ultraviolet light such as KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) or vacuum ultraviolet light such as F 2 laser light (wavelength 157 nm). good. For example, as disclosed in US Pat. No. 7,023,610, single-wavelength laser light in the infrared region or visible region oscillated from a DFB semiconductor laser or fiber laser is used as vacuum ultraviolet light, for example, erbium. A harmonic which is amplified by a fiber amplifier doped with (or both erbium and ytterbium) and wavelength-converted into ultraviolet light using a nonlinear optical crystal may be used.

また、上記実施形態では、露光装置の照明光ILとしては波長100nm以上の光に限らず、波長100nm未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、軟X線領域(例えば5〜15nmの波長域)のEUV(Extreme Ultraviolet)光を用いるEUV露光装置に本発明を適用することができる。その他、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置にも、本発明は適用できる。   In the above embodiment, it is needless to say that the illumination light IL of the exposure apparatus is not limited to light having a wavelength of 100 nm or more, and light having a wavelength of less than 100 nm may be used. For example, the present invention can be applied to an EUV exposure apparatus that uses EUV (Extreme Ultraviolet) light in a soft X-ray region (for example, a wavelength region of 5 to 15 nm). In addition, the present invention can be applied to an exposure apparatus using a charged particle beam such as an electron beam or an ion beam.

また、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン(又は位相パターン・減光パターン)を形成した光透過型マスク(レチクル)を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第6,778,257号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク(可変成形マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子(空間光変調器)の一種であるDMD(Digital Micro-mirror Device)などを含む)を用いても良い。かかる可変成形マスクを用いる場合には、ウエハ又はガラスプレート等が搭載されるステージが、可変成形マスクに対して走査されるので、このステージの位置をエンコーダシステム及びレーザ干渉計システムを用いて計測することで、上記実施形態と同等の効果を得ることができる。   In the above-described embodiment, a light transmission mask (reticle) in which a predetermined light-shielding pattern (or phase pattern / dimming pattern) is formed on a light-transmitting substrate is used. Instead of this reticle, For example, as disclosed in US Pat. No. 6,778,257, an electronic mask (variable shaping mask, which forms a transmission pattern, a reflection pattern, or a light emission pattern based on electronic data of a pattern to be exposed, as disclosed in US Pat. No. 6,778,257. For example, a non-light emitting image display element (spatial light modulator) including a DMD (Digital Micro-mirror Device) may be used. When such a variable shaping mask is used, the stage on which the wafer or glass plate is mounted is scanned with respect to the variable shaping mask, and the position of this stage is measured using an encoder system and a laser interferometer system. Thus, an effect equivalent to that of the above embodiment can be obtained.

また、例えば国際公開第2001/035168号に開示されているように、干渉縞をウエハW上に形成することによって、ウエハW上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置(リソグラフィシステム)にも本発明を適用することができる。   Further, as disclosed in, for example, International Publication No. 2001/035168, an exposure apparatus (lithography system) that forms a line-and-space pattern on a wafer W by forming interference fringes on the wafer W. The present invention can also be applied.

さらに、例えば米国特許第6,611,316号明細書に開示されているように、2つのレチクルパターンを、投影光学系を介してウエハ上で合成し、1回のスキャン露光によってウエハ上の1つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも本発明を適用することができる。   Further, as disclosed in, for example, US Pat. No. 6,611,316, two reticle patterns are synthesized on a wafer via a projection optical system, and 1 on the wafer by one scan exposure. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that double exposes two shot areas almost simultaneously.

なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体(エネルギビームが照射される露光対象の物体)はウエハに限られるものでなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど他の物体でも良い。   In the above embodiment, the object on which the pattern is to be formed (the object to be exposed to which the energy beam is irradiated) is not limited to the wafer, but may be another object such as a glass plate, a ceramic substrate, a film member, or a mask blank. good.

露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、有機EL、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD等)、マイクロマシン及びDNAチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、EUV露光装置、X線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。   The use of the exposure apparatus is not limited to the exposure apparatus for semiconductor manufacturing, but for example, an exposure apparatus for liquid crystal that transfers a liquid crystal display element pattern to a square glass plate, an organic EL, a thin film magnetic head, an image sensor (CCD, etc.), micromachines, DNA chips and the like can also be widely applied to exposure apparatuses. Further, in order to manufacture reticles or masks used in not only microdevices such as semiconductor elements but also light exposure apparatuses, EUV exposure apparatuses, X-ray exposure apparatuses, electron beam exposure apparatuses, etc., glass substrates or silicon wafers, etc. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern.

半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置(パターン形成装置)及びその露光方法によりマスク(レチクル)のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。   An electronic device such as a semiconductor element includes a step of designing a function / performance of the device, a step of manufacturing a reticle based on the design step, a step of manufacturing a wafer from a silicon material, and the exposure apparatus (pattern forming apparatus) of the above-described embodiment. And a lithography step for transferring the mask (reticle) pattern to the wafer by the exposure method, a development step for developing the exposed wafer, and an etching step for removing the exposed member other than the portion where the resist remains by etching, It is manufactured through a resist removal step for removing a resist that has become unnecessary after etching, a device assembly step (including a dicing process, a bonding process, and a packaging process), an inspection step, and the like. In this case, in the lithography step, the exposure method described above is executed using the exposure apparatus of the above embodiment, and a device pattern is formed on the wafer. Therefore, a highly integrated device can be manufactured with high productivity.

以上説明したように、本発明の露光装置は、エネルギビームを物体上に照射して物体上にパターンを形成するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、電子デバイスを製造するのに適している。   As described above, the exposure apparatus of the present invention is suitable for irradiating an energy beam on an object to form a pattern on the object. The device manufacturing method of the present invention is suitable for manufacturing an electronic device.

5…液体供給装置、8…局所液浸装置、20…主制御装置、59…計測アーム駆動系、61…空間像計測装置、70A…微動ステージ位置計測系、71A…計測アーム、72A…計測アームステージ、72A…計測アーム位置計測系、77x…Xヘッド、77ya,77yb…Yヘッド、100…露光装置、BD…メインフレーム、PL…投影光学系、IL…照明光、WCS1…粗動ステージ、W…ウエハ、WFS1,WFS2…微動ステージ、RG…グレーティング、AST…補助ステージ、Lq…液体。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 ... Liquid supply apparatus, 8 ... Local immersion apparatus, 20 ... Main control apparatus, 59 ... Measurement arm drive system, 61 ... Aerial image measurement apparatus, 70A ... Fine movement stage position measurement system, 71A ... Measurement arm, 72A ... Measurement arm Stage, 72A 0 ... measurement arm position measurement system, 77x ... X head, 77ya, 77yb ... Y head, 100 ... exposure apparatus, BD ... main frame, PL ... projection optical system, IL ... illumination light, WCS1 ... coarse motion stage, W: Wafer, WFS1, WFS2: Fine movement stage, RG: Grating, AST: Auxiliary stage, Lq: Liquid.

Claims (18)

支持部材に支持された光学系を介してエネルギームにより物体を露光する露光装置であって、
内部に空間部を有し、少なくとも二次元平面に沿って移動可能な第1移動体と;
前記第1移動体に移動可能に支持され、前記物体を保持して、少なくとも前記二次元平面に平行な面内で移動可能な保持部材と;
前記二次元平面に平行な第1軸に平行な方向に延び前記二次元平面内で前記支持部材に対する相対移動が許容されたアーム部材と;
前記アーム部材に少なくとも一部が設けられ、前記保持部材の前記二次元平面に実質的に平行な一面に配置された計測面に計測ビームを照射し、前記計測面からのビームを受光する第1計測部材を含み、該第1計測部材の出力を用いて前記保持部材の少なくとも前記二次元平面内の位置情報を求める第1計測系と;
前記アーム部材の位置情報を求める第2計測系と;
を備える露光装置。
An exposure apparatus that exposes an object with energy through an optical system supported by a support member,
A first moving body having a space inside and movable along at least a two-dimensional plane;
A holding member that is movably supported by the first moving body, holds the object, and is movable in a plane parallel to at least the two-dimensional plane;
An arm member extending in a direction parallel to a first axis parallel to the two-dimensional plane and allowed to move relative to the support member in the two-dimensional plane;
The arm member is provided with at least a part, irradiates a measurement beam to a measurement surface arranged on one surface substantially parallel to the two-dimensional plane of the holding member, and receives a beam from the measurement surface. A first measurement system that includes a measurement member and obtains positional information of at least the two-dimensional plane of the holding member using an output of the first measurement member;
A second measurement system for obtaining position information of the arm member;
An exposure apparatus comprising:
前記第2計測系は、前記アーム部材の前記支持部材に対する相対的な位置情報を求める請求項1に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 1, wherein the second measurement system obtains positional information relative to the support member of the arm member. 前記エネルギビームを受光して前記光学系の光学特性を計測する第2計測部材の少なくとも一部を有し、前記二次元平面に沿って移動する第2移動体をさらに備える請求項1又は2に記載の露光装置。   The apparatus according to claim 1, further comprising: a second moving body that has at least a part of a second measurement member that receives the energy beam and measures an optical characteristic of the optical system, and moves along the two-dimensional plane. The exposure apparatus described. 前記アーム部材を前記二次元平面内で駆動する駆動系をさらに備える請求項3に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 3, further comprising a drive system that drives the arm member in the two-dimensional plane. 前記光学系の光学特性の計測のため、前記第2移動体が前記光学系の光軸上に移動する際に、前記駆動系は、前記アーム部材を前記光軸上から退避させる請求項4に記載の露光装置。   5. The drive system retracts the arm member from the optical axis when the second moving body moves on the optical axis of the optical system for measuring optical characteristics of the optical system. The exposure apparatus described. 前記駆動系は、前記アーム部材を支持して前記二次元平面内で移動する第3移動体をさらに含む請求項4又は5に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 4, wherein the drive system further includes a third moving body that supports the arm member and moves in the two-dimensional plane. 前記アーム部材は、前記支持部材に相対移動可能に支持され、
前記駆動系は、前記アーム部材を前記支持部材に対して相対駆動する請求項4又は5に記載の露光装置。
The arm member is supported by the support member so as to be relatively movable,
The exposure apparatus according to claim 4, wherein the drive system drives the arm member relative to the support member.
前記アーム部材の長手方向の一端に前記第1計測部材の少なくとも一部が設けられ、
前記アーム部材の長手方向の他端は、前記支持部材に支持されている請求項7に記載の露光装置。
At least a part of the first measurement member is provided at one end in the longitudinal direction of the arm member,
The exposure apparatus according to claim 7, wherein the other end of the arm member in the longitudinal direction is supported by the support member.
前記光学系の前記エネルギビームの射出面と、該射出面に対向して配置される前記二次元平面に平行な面内で移動可能な部材との間に液体を供給する液体供給装置をさらに備え、
前記光学系と前記液体とを介して前記エネルギビームにより前記保持部材に保持された前記物体の露光が行われる請求項3〜8のいずれか一項に記載の露光装置。
The apparatus further includes a liquid supply device for supplying a liquid between the exit surface of the energy beam of the optical system and a member movable in a plane parallel to the two-dimensional plane disposed to face the exit surface. ,
The exposure apparatus according to claim 3, wherein the object held by the holding member by the energy beam is exposed through the optical system and the liquid.
前記保持部材と前記第2移動体との少なくとも一方が、前記射出面に対向して配置される請求項9に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 9, wherein at least one of the holding member and the second moving body is disposed to face the emission surface. 前記保持部材と前記第2移動体とは、互いに近接して同一面を形成する請求項10に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 10, wherein the holding member and the second moving body are adjacent to each other and form the same surface. 前記保持部材と前記第2移動体との間で前記液体が移載される請求項11に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 11, wherein the liquid is transferred between the holding member and the second moving body. 前記第2移動体に前記第2計測部材の一部が設けられ、
前記保持部材が前記光学系の光軸上に位置するとき、前記保持部材に前記第2移動体が近接することで、前記第2計測部材の一部に光学的に接続されて前記第2計測部材を構成する前記第2計測部材の残りの一部が設けられている請求項3〜12のいずれか一項に記載の露光装置。
A part of the second measuring member is provided on the second moving body,
When the holding member is positioned on the optical axis of the optical system, the second measurement object is optically connected to a part of the second measuring member by the proximity of the second moving body to the holding member. The exposure apparatus according to any one of claims 3 to 12, wherein a remaining part of the second measurement member constituting the member is provided.
前記アーム部材が、その基準位置に位置決めされているとき、
前記第1計測系は、前記光学系の光軸上の点を計測中心として前記保持部材の位置を計測する請求項1〜13のいずれか一項に記載の露光装置。
When the arm member is positioned at its reference position,
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the first measurement system measures the position of the holding member with a point on the optical axis of the optical system as a measurement center.
前記計測面は、前記保持部材の前記物体が載置される面の裏面側に設けられている請求項1〜14のいずれか一項に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 1, wherein the measurement surface is provided on a back surface side of a surface on which the object of the holding member is placed. 前記計測面には、グレーティングが形成され、
前記第1計測部材は、前記グレーティングからの回折ビームを受光する請求項1〜15のいずれか一項に記載の露光装置。
A grating is formed on the measurement surface,
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the first measurement member receives a diffracted beam from the grating.
前記第1位置計測系の計測結果と前記第2位置計測系の計測結果とに基づいて、前記第1移動体に支持される前記保持部材を駆動する制御系をさらに備える請求項1〜16のいずれか一項に記載の露光装置。   The control system for driving the holding member supported by the first moving body based on the measurement result of the first position measurement system and the measurement result of the second position measurement system. The exposure apparatus according to any one of the above. 請求項1〜17のいずれか一項に記載の露光装置により物体を露光することと;
露光された前記物体を現像することと;を含むデバイス製造方法。
Exposing an object with the exposure apparatus according to claim 1;
Developing the exposed object. A device manufacturing method comprising:
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