JP5304959B2 - Exposure apparatus and device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板を露光する露光装置、露光方法、及びデバイス製造方法に関する。 The present invention relates to an exposure apparatus that exposes a substrate, an exposure method, and a device manufacturing method.
半導体デバイス、電子デバイス等のマイクロデバイスの製造工程において、露光光で基板を露光する露光装置が使用される。露光装置は、基板を保持して移動する基板ステージ等の可動部材を備え、その可動部材の位置情報を位置計測システムで計測しながら基板を露光する。下記特許文献には、スケール部材と対向可能なエンコーダヘッドを有するエンコーダシステムを用いて可動部材の位置情報を計測する技術の一例が開示されている。 In the manufacturing process of micro devices such as semiconductor devices and electronic devices, an exposure apparatus that exposes a substrate with exposure light is used. The exposure apparatus includes a movable member such as a substrate stage that moves while holding the substrate, and exposes the substrate while measuring position information of the movable member with a position measurement system. The following patent document discloses an example of a technique for measuring position information of a movable member using an encoder system having an encoder head that can face the scale member.
エンコーダシステムにおいて、例えばスケール部材の位置が変動すると、可動部材の位置情報を精確に計測できなくなる可能性がある。その結果、例えば基板に形成されるパターンに欠陥が生じる等、露光不良が発生し、不良デバイスが発生する可能性がある。 In the encoder system, for example, if the position of the scale member varies, there is a possibility that the position information of the movable member cannot be accurately measured. As a result, for example, a defect may occur in a pattern formed on the substrate, which may cause an exposure failure and a defective device.
本発明の態様は、露光不良の発生を抑制できる露光装置及び露光方法を提供することを目的とする。また本発明の態様は、不良デバイスの発生を抑制できるデバイス製造方法を提供することを目的とする。 An object of an aspect of the present invention is to provide an exposure apparatus and an exposure method that can suppress the occurrence of exposure failure. Another object of the present invention is to provide a device manufacturing method that can suppress the occurrence of defective devices.
本発明の第1の態様に従えば、露光光で基板を露光する露光装置であって、露光光を射出する光学部材と、光学部材から射出される露光光の照射位置を含む所定面内を移動可能な可動部材と、露光光の光路の周囲の少なくとも一部に配置されたスケール部材と、可動部材に配置され、スケール部材と対向可能なエンコーダヘッドを含み、可動部材の位置情報を計測する計測システムと、光学部材とスケール部材との位置関係を検出する検出システムと、を備えた露光装置が提供される。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus that exposes a substrate with exposure light, and includes an optical member that emits exposure light and a predetermined plane including an irradiation position of exposure light emitted from the optical member. A movable member that is movable, a scale member that is disposed at least around the optical path of the exposure light, and an encoder head that is disposed on the movable member and can face the scale member, and measures position information of the movable member. An exposure apparatus including a measurement system and a detection system that detects a positional relationship between an optical member and a scale member is provided.
本発明の第2の態様に従えば、露光光で基板を露光する露光装置であって、露光光を射出する光学部材と、光学部材から射出される露光光の照射位置を含む所定面内を、基板を保持して移動可能な可動部材と、露光光の光路の周囲の少なくとも一部に配置されたスケール部材と、可動部材に配置され、スケール部材と対向可能なエンコーダヘッドを含み、可動部材の位置情報を計測する計測システムと、光学部材とスケール部材との第1位置関係を検出する検出システムと、基板の露光時に、検出システムの検出結果に基づいて、露光光の照射位置と基板のショット領域との第2位置関係を補正する補正装置と、を備えた露光装置が提供される。 According to the second aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus that exposes a substrate with exposure light, and includes an optical member that emits exposure light and a predetermined plane including an irradiation position of exposure light emitted from the optical member. A movable member that includes a movable member that is movable while holding the substrate, a scale member that is disposed at least part of the periphery of the optical path of the exposure light, and an encoder head that is disposed on the movable member and can face the scale member. A measurement system that measures the position information of the light source, a detection system that detects the first positional relationship between the optical member and the scale member, and the exposure position of the exposure light and the position of the substrate based on the detection result of the detection system when the substrate is exposed. An exposure apparatus is provided that includes a correction device that corrects the second positional relationship with the shot area.
本発明の第3の態様に従えば、第1、第2の態様の露光装置を用いて基板を露光することと、露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が提供される。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing method including exposing a substrate using the exposure apparatus according to the first and second aspects and developing the exposed substrate. .
本発明の第4の態様に従えば、露光光で基板を露光する露光方法であって、露光光の光路の周囲の少なくとも一部にスケール部材を配置することと、光学部材から射出される露光光の照射位置を含む所定面内を移動可能な可動部材の位置情報を計測するための計測システムのエンコーダヘッドを、可動部材に配置することと、光学部材とスケール部材との位置関係を検出することと、検出結果に基づいて、露光光の照射位置と基板のショット領域との位置関係を調整して、基板を露光することと、を含む露光方法が提供される。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an exposure method for exposing a substrate with exposure light, wherein a scale member is disposed at least at a part around the optical path of the exposure light, and exposure emitted from the optical member An encoder head of a measurement system for measuring position information of a movable member movable within a predetermined plane including a light irradiation position is disposed on the movable member, and a positional relationship between the optical member and the scale member is detected. And exposing the substrate by adjusting the positional relationship between the exposure light irradiation position and the shot region of the substrate based on the detection result.
本発明の第5の態様に従えば、第4の態様の露光方法を用いて基板を露光することと、露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が提供される。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing method comprising exposing a substrate using the exposure method of the fourth aspect and developing the exposed substrate.
本発明によれば、露光不良の発生を抑制でき、不良デバイスの発生を抑制できる。 According to the present invention, the occurrence of defective exposure can be suppressed, and the occurrence of defective devices can be suppressed.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下の説明においては、XYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。水平面内の所定方向をX軸方向、水平面内においてX軸方向と直交する方向をY軸方向、X軸方向及びY軸方向のそれぞれと直交する方向(すなわち鉛直方向)をZ軸方向とする。また、X軸、Y軸及びZ軸まわりの回転(傾斜)方向をそれぞれ、θX、θY及びθZ方向とする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto. In the following description, an XYZ orthogonal coordinate system is set, and the positional relationship of each member will be described with reference to this XYZ orthogonal coordinate system. A predetermined direction in the horizontal plane is defined as an X-axis direction, a direction orthogonal to the X-axis direction in the horizontal plane is defined as a Y-axis direction, and a direction orthogonal to each of the X-axis direction and the Y-axis direction (that is, a vertical direction) is defined as a Z-axis direction. In addition, the rotation (inclination) directions around the X, Y, and Z axes are the θX, θY, and θZ directions, respectively.
図1は、本実施形態に係る露光装置EXを示す概略構成図、図2は、図1の一部を拡大した図である。本実施形態においては、露光装置EXが、例えば米国特許第6341007号明細書、米国特許第6400441号明細書、米国特許第6549269号明細書、米国特許第6590634号明細書、米国特許第6208407号明細書、米国特許第6262796号明細書、米国特許第6674510号明細書、米国特許第6208407号明細書、米国特許第6710849号明細書及び米国特許第6674510号明細書等に開示されているような、基板Pを保持して移動可能な複数(2つ)の基板ステージ1、2を備えたツインステージ型の露光装置である場合を例にして説明する。
FIG. 1 is a schematic block diagram showing an exposure apparatus EX according to this embodiment, and FIG. 2 is an enlarged view of a part of FIG. In this embodiment, the exposure apparatus EX includes, for example, US Pat. No. 6,341,007, US Pat. No. 6,400,491, US Pat. No. 6,549,269, US Pat. No. 6,590,634, and US Pat. No. 6,208,407. , U.S. Pat.No. 6,262,796, U.S. Pat.No. 6,674,510, U.S. Pat.No. 6,208,407, U.S. Pat.No. 6,710,849, U.S. Pat. A case where the exposure apparatus is a twin stage type exposure apparatus including a plurality (two) of
図1及び図2において、露光装置EXは、マスクMを保持して移動可能なマスクステージ3と、基板Pを保持して移動可能な第1基板ステージ1と、第1基板ステージ1と独立して、基板Pを保持して移動可能な第2基板ステージ2と、マスクステージ3を移動する第1駆動システム41と、第1、第2基板ステージ1、2を移動する第2駆動システム42と、マスクステージ3の位置情報を計測するレーザ干渉計を含む干渉計システム4と、第1基板ステージ1及び第2基板ステージ2の位置情報を計測するエンコーダシステム5と、基板Pのアライメントマークを検出するアライメントシステム6と、基板Pの表面の位置情報を検出するフォーカス・レベリング検出システム7と、マスクMを露光光ELで照明する照明系ILと、露光光ELで照明されたマスクMのパターンの像を基板Pに投影する投影光学系PLと、露光装置EX全体の動作を制御する制御装置8とを備えている。
1 and 2, the exposure apparatus EX is independent of the
また、露光装置EXは、例えばクリーンルーム内の床面FL上に配置された台座9と、台座9上に防振装置10を介して配置され、第1基板ステージ1及び第2基板ステージ2を移動可能に支持するガイド面11Gを有する第1ベース部材11と、台座9上に配置されたベースフレーム12と、ベースフレーム12上に防振装置13を介して配置され、マスクステージ3を移動可能に支持するガイド面14Gを有する第2ベース部材14とを備えている。
Further, the exposure apparatus EX is, for example, a pedestal 9 disposed on the floor surface FL in the clean room, and disposed on the pedestal 9 via the
また、露光装置EXは、基板Pの露光処理が実行される露光ステーションST1と、露光に関する所定の計測処理、及び基板Pの交換処理が実行される計測ステーションST2とを備えている。照明系IL、マスクステージ3、及び投影光学系PLは、露光ステーションST1に配置されている。投影光学系PLの複数の光学素子のうち、投影光学系PLの像面に最も近い第1光学素子15は、露光光ELを射出する射出面16を有する。第1光学素子15から射出される露光光ELの照射位置SP1は、露光ステーションST1に配置される。アライメントシステム6、及びフォーカス・レベリング検出システム7は、計測ステーションST2に配置されている。
Further, the exposure apparatus EX includes an exposure station ST1 in which an exposure process for the substrate P is executed, and a measurement station ST2 in which a predetermined measurement process for exposure and an exchange process for the substrate P are executed. The illumination system IL, the
アライメントシステム6は、基板Pのアライメントマークを検出して、XY平面内における基板Pの位置情報を計測する。アライメントシステム6は、基板Pのショット領域の位置情報を検出するために、基板Pのアライメントマークを検出する。アライメントシステム6は、基板Pと対向可能な第2光学素子17を含む複数の光学素子を有し、それら光学素子を用いて、基板Pのアライメントマークを検出する。第1、第2基板ステージ1、2は、基板Pを保持して、第2光学素子17と対向する計測位置SP2に移動可能である。アライメントシステム6は、基板Pのショット領域の位置情報を取得するために、第2光学素子17を介して、計測位置SP2に配置された基板Pのアライメントマーク、または第1、第2基板ステージ1、2の上面に配置されている基準マークを検出する。
The
フォーカス・レベリング検出システム7は、第1、第2基板ステージ1、2に保持されている基板Pの表面の位置情報(Z軸、θX、及びθY方向に関する位置情報)を検出する。フォーカス・レベリング検出システム7は、計測位置SP2に配置され、第1、第2基板ステージ1、2に保持されている基板Pの表面に斜め方向から検出光を照射可能な投射装置7Aと、基板Pの表面に照射され、その基板Pの表面で反射した検出光を受光可能な受光装置7Bとを有する。フォーカス・レベリング検出システム7は、基板Pの表面の位置情報のみならず、第1、第2基板ステージ1、2の上面の位置情報を検出することもできる。アライメントシステム6及びフォーカス・レベリング検出システム7による基板Pの位置情報の計測が実行される計測位置SP2は、計測ステーションST2に配置される。
The focus / leveling detection system 7 detects position information (position information regarding the Z-axis, θX, and θY directions) of the surface of the substrate P held by the first and second substrate stages 1 and 2. The focus / leveling detection system 7 includes a
第1、第2基板ステージ1、2のそれぞれは、照射位置SP1及び計測位置SP2を含むガイド面11Gの所定領域を、基板Pを保持して移動可能である。本実施形態においては、ガイド面11Gは、XY平面とほぼ平行である。第1、第2基板ステージ1、2のそれぞれは、露光ステーションST1と計測ステーションST2との間でガイド面11G内を移動可能である。
Each of the first and second substrate stages 1 and 2 can move while holding the substrate P in a predetermined region of the
本実施形態においては、第1、第2基板ステージ1、2は、例えば平面モータを含む第2駆動システム42の作動により、第1ベース部材11上で、X軸、Y軸、Z軸、θX、θY、及びθZ方向の6つの方向に移動可能である。第1、第2基板ステージ1、2を移動するための平面モータは、例えば米国特許第6452292号明細書に開示されているように、第1、第2基板ステージ1、2に配置されたマグネットアレイと、第1ベース部材11に配置されたコイルアレイとを含む。
In the present embodiment, the first and second substrate stages 1 and 2 are operated on the
エンコーダシステム5は、XY平面内における第1、第2基板ステージ1、2(基板P)の位置情報を計測する。エンコーダシステム5は、第1基板ステージ1に配置されたエンコーダヘッド51と、第2基板ステージ2に配置されたエンコーダヘッド52と、露光光ELの光路の周囲の少なくとも一部に配置されたスケール板53とを備えている。スケール板53は、エンコーダヘッド51、52と対向可能な位置に配置されている。スケール板53は、露光ステーションST1及び計測ステーションST2のそれぞれに配置されている。露光ステーションST1に配置される第1、第2基板ステージ1、2のエンコーダヘッド51、52は、その露光ステーションST1に配置されているスケール板53の下面と対向可能である。同様に、計測ステーションST2に配置される第1、第2基板ステージ1、2のエンコーダヘッド51、52は、その計測ステーションST2に配置されているスケール板53の下面と対向可能である。なお、基板ステージに配置されたエンコーダヘッドとスケール板(グリッド板)とを備えたエンコーダシステムの例が、米国特許出願公開第2006/0227309号明細書に開示されている。
The
また、本実施形態のエンコーダヘッド51、52は、スケール板53に検出光を照射して、スケール板53に対するZ軸方向に関する位置情報を検出可能である。制御装置8は、エンコーダヘッド51、52の出力に基づいて、スケール板53に対する第1、第2基板ステージ1、2のZ軸方向に関する位置情報を検出することができる。
In addition, the encoder heads 51 and 52 of the present embodiment can detect position information related to the Z-axis direction with respect to the
エンコーダヘッド51は、第1基板ステージ1に保持される基板Pの周囲に複数配置されている。同様に、エンコーダヘッド52は、第2基板ステージ2に保持される基板Pの周囲に複数配置されている。本実施形態において、エンコーダヘッド51は、第1基板ステージ1の側面に複数配置されている。同様に、エンコーダヘッド52は、第2基板ステージ2の側面に複数配置されている。
A plurality of encoder heads 51 are arranged around the substrate P held by the
エンコーダシステム5は、エンコーダヘッド51と二次元格子を含むスケール板(グリッド板)53とによって、XY平面内における第1基板ステージ1の位置情報を計測可能である。エンコーダシステム5は、複数のエンコーダヘッド51とスケール板53とを対向させて計測動作を実行することによって、それら複数のエンコーダヘッド51の計測結果に基づいて、第1基板ステージ1のX軸、Y軸、及びθZ方向の3つの方向に関する位置情報を計測可能である。同様に、エンコーダシステム5は、エンコーダヘッド52と二次元格子を含むスケール板(グリッド板)53とによって、XY平面内における第2基板ステージ2の位置情報を計測可能である。エンコーダシステム5は、複数のエンコーダヘッド52とスケール板53とを対向させて計測動作を実行することによって、それら複数のエンコーダヘッド52の計測結果に基づいて、第2基板ステージ2のX軸、Y軸、及びθZ方向の3つの方向に関する位置情報を計測可能である。
The
スケール板53は、例えばセラミックス、又は低膨張ガラス等、同一の材料で形成されている。スケール板53は、反射型の回折格子を含む。回折格子は、X軸方向及びY軸方向に周期的な二次元格子を含む。回折格子は、エンコーダヘッド51、52と対向可能なスケール板53の下面に配置されている。本実施形態において、スケール板53の下面は、XY平面とほぼ平行である。
The
本実施形態において、露光装置EXは、スケール板53を投影光学系PLと分離して支持する第1支持装置18を備えている。第1支持装置18は、例えば国際公開第2007/040254号パンフレットに開示されているような、スケール板53を吊り下げ支持する柔構造20と、柔構造20を支持するベースフレーム12とを含む。柔構造20は、スケール板53を支持する計測フレーム21と、計測フレーム21を吊り下げ支持する複数の吊り下げ部材22と、ベースフレーム12と吊り下げ部材22のそれぞれとの間に配置される防振装置23とを有する。
In the present embodiment, the exposure apparatus EX includes a
計測フレーム21は、プレート状の部材である。計測フレーム21は、開口21Kを有する。投影光学系PLは、開口21Kの内側に配置される。計測フレーム21と投影光学系PLとは離れている。すなわち、計測フレーム21の開口21Kの内面と、投影光学系PLとは、非接触である。
The
スケール板53は、支持部材54を介して、計測フレーム21に支持されている。支持部材54は、計測フレーム21の下面に接続されている。計測フレーム21は、支持部材54を介して、スケール板53の少なくとも一部を支持する。計測フレーム21は、スケール板53の下面とXY平面とがほぼ平行となるように、スケール板53を支持する。
The
吊り下げ部材22は、例えばチェーンである。なお、吊り下げ部材22が、ワイヤ、あるいは上下端にフレクシャ構造を有するロッドでもよい。吊り下げ部材22の上端は、防振装置23を介して、ベースフレーム12に接続される。吊り下げ部材22の下端は、計測フレーム21に接続される。このように、本実施形態においては、スケール板53を支持する計測フレーム21は、投影光学系PLと非接触状態で、吊り下げ部材22を介してベースフレーム12に吊り下げて支持される。
The hanging
また、本実施形態においては、アライメントシステム6の少なくとも一部、及びフォーカス・レベリング検出システム7の少なくとも一部も、計測フレーム21に支持される。
In the present embodiment, at least a part of the
また、露光装置EXは、投影光学系PLを支持する第2支持装置19を備えている。第2支持装置19は、例えば国際公開第2007/040254号パンフレットに開示されているような、投影光学系PLを吊り下げ支持する柔構造24を含む。柔構造24は、ベースフレーム12に支持される。柔構造24は、投影光学系PLの光学素子を保持する鏡筒25と、鏡筒25のフランジ26を吊り下げ支持する複数の吊り下げ部材27と、ベースフレーム12と吊り下げ部材27のそれぞれとの間に配置される防振装置28とを有する。
In addition, the exposure apparatus EX includes a
本実施形態において、スケール板53は、第1光学素子15の周囲の少なくとも一部に配置される。本実施形態において、露光装置EXは、第1光学素子15とスケール板53との位置関係を検出する検出システム30を備えている。検出システム30は、XY平面内における第1光学素子15とスケール板53との位置関係を検出する。本実施形態において、検出システム30は、スケール板53に配置され、第1光学素子15とスケール板53との相対位置を検出可能なセンサ31を備えている。本実施形態において、検出システム30は、第1光学素子15とスケール板53との位置関係を光学的に検出し、センサ31は、検出光を射出する射出部を含む。本実施形態において、第1光学素子15の側面に、センサ31から射出された検出光を反射可能な反射面を有する反射部材32が配置されている。検出システム30は、レーザ干渉計を含み、反射部材32の位置情報を光学的に検出して、XY平面内における第1光学素子15の位置情報を検出する。なお、第1光学素子15にセンサ31を配置し、スケール板53に反射部材32を配置してもよい。また、検出システム30を、光ファイバ干渉計システムとし、センサ31を、光ファイバケーブルの先端部(射出部)としてもよい。また、検出システム30が、電磁式センサ(ピックアップセンサ)を含んでもよい。その場合、第1光学素子15及びスケール板53の一方にピックアップセンサが配置され、他方に磁性体が配置される。
In the present embodiment, the
また、本実施形態の露光装置EXは、液体LQを介して露光光ELで基板Pを露光する液浸露光装置である。露光装置EXは、第1光学素子15から射出される露光光ELの光路が液体LQで満たされるように液浸空間を形成可能な液浸部材29を備えている。液浸空間は、液体LQで満たされた空間である。本実施形態においては、液体LQとして、水(純水)を用いる。本実施形態において、液浸部材29は、例えば米国特許出願公開第2004/0165159号明細書等に開示されているようなシール部材を含む。本実施形態において、液浸部材29は、第1支持装置18の計測フレーム21に、支持部材33を介して支持される。
Further, the exposure apparatus EX of the present embodiment is an immersion exposure apparatus that exposes the substrate P with the exposure light EL through the liquid LQ. The exposure apparatus EX includes a
液浸部材29は、照射位置SP1に配置された物体の表面との間で液体LQを保持することによって、第1光学素子15と、照射位置SP1に配置された物体との間の露光光ELの光路が液体LQで満たされるように液浸空間を形成する。照射位置SP1に配置される物体は、第1、第2基板ステージ1、2、及び第1、第2基板ステージ1、2に保持される基板Pを含む。少なくとも基板Pの露光時に、液浸部材29は、投影光学系PLの投影領域PRを含む基板Pの表面の一部の領域(局所的な領域)が液体LQで覆われるように液浸空間を形成する。すなわち、本実施形態の露光装置EXは、局所液浸方式を採用する。
The
本実施形態の露光装置EXは、マスクMと基板Pとを所定の走査方向に同期移動しつつ、マスクMのパターンの像を基板Pに投影する走査型露光装置(所謂スキャニングステッパ)である。本実施形態においては、基板Pの走査方向(同期移動方向)をY軸方向とし、マスクMの走査方向(同期移動方向)もY軸方向とする。露光装置EXは、基板Pを投影光学系PLの投影領域PRに対してY軸方向に移動するとともに、その基板PのY軸方向への移動と同期して、照明系ILの照明領域IRに対してマスクMをY軸方向に移動しつつ、投影光学系PLと液体LQとを介して基板Pを露光光ELで露光する。これにより、マスクMのパターンの像が基板Pに投影される。 The exposure apparatus EX of the present embodiment is a scanning exposure apparatus (so-called scanning stepper) that projects an image of the pattern of the mask M onto the substrate P while synchronously moving the mask M and the substrate P in a predetermined scanning direction. In the present embodiment, the scanning direction (synchronous movement direction) of the substrate P is the Y-axis direction, and the scanning direction (synchronous movement direction) of the mask M is also the Y-axis direction. The exposure apparatus EX moves the substrate P in the Y axis direction with respect to the projection area PR of the projection optical system PL, and in the illumination area IR of the illumination system IL in synchronization with the movement of the substrate P in the Y axis direction. On the other hand, the substrate P is exposed with the exposure light EL through the projection optical system PL and the liquid LQ while moving the mask M in the Y-axis direction. As a result, an image of the pattern of the mask M is projected onto the substrate P.
照明系ILは、所定の照明領域IRを均一な照度分布の露光光ELで照明する。照明系ILは、照明領域IRに配置されたマスクMの少なくとも一部を均一な照度分布の露光光ELで照明する。照明系ILから射出される露光光ELとして、例えば水銀ランプから射出される輝線(g線、h線、i線)及びKrFエキシマレーザ光(波長248nm)等の遠紫外光(DUV光)、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)、及びF2レーザ光(波長157nm)等の真空紫外光(VUV光)等が用いられる。本実施形態においては、露光光ELとして、紫外光(真空紫外光)であるArFエキシマレーザ光を用いる。 The illumination system IL illuminates a predetermined illumination region IR with exposure light EL having a uniform illuminance distribution. The illumination system IL illuminates at least a part of the mask M arranged in the illumination region IR with the exposure light EL having a uniform illuminance distribution. As the exposure light EL emitted from the illumination system IL, for example, far ultraviolet light (DUV light) such as bright lines (g line, h line, i line) and KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) emitted from a mercury lamp, ArF Excimer laser light (wavelength 193 nm), vacuum ultraviolet light (VUV light) such as F 2 laser light (wavelength 157 nm), or the like is used. In the present embodiment, ArF excimer laser light, which is ultraviolet light (vacuum ultraviolet light), is used as the exposure light EL.
マスクステージ3は、マスクMを保持した状態で、照明領域IRを含む第2ベース部材14のガイド面14G内を移動可能である。ガイド面14Gは、XY平面とほぼ平行である。本実施形態においては、マスクステージ3は、平面モータを含む第1駆動システム41の作動により、X軸、Y軸、及びθZ方向の3つの方向に移動可能である。マスクステージ3を移動するための平面モータは、マスクステージ3に配置されたマグネットアレイと、第2ベース部材14に配置されたコイルアレイとを含む。
The
投影光学系PLは、所定の投影領域PRに露光光ELを照射する。投影領域PRは、照射位置SP1を含む。投影光学系PLは、投影領域PRに配置された基板Pの少なくとも一部に、マスクMのパターンの像を所定の投影倍率で投影する。投影光学系PLの複数の光学素子は、鏡筒25に保持されている。本実施形態の投影光学系PLは、その投影倍率が例えば1/4、1/5、又は1/8等の縮小系である。なお、投影光学系PLは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。本実施形態においては、投影光学系PLの光軸はZ軸と平行である。また、投影光学系PLは、反射光学素子を含まない屈折系、屈折光学素子を含まない反射系、反射光学素子と屈折光学素子とを含む反射屈折系のいずれであってもよい。また、投影光学系PLは、倒立像と正立像とのいずれを形成してもよい。
The projection optical system PL irradiates the predetermined projection region PR with the exposure light EL. The projection region PR includes the irradiation position SP1. The projection optical system PL projects an image of the pattern of the mask M at a predetermined projection magnification onto at least a part of the substrate P arranged in the projection region PR. A plurality of optical elements of the projection optical system PL are held by the
また、露光装置EXは、投影光学系PLの結像特性を調整する結像特性調整システム43を備えている。結像特性調整システム43の例は、例えば米国特許第4666273号明細書、米国特許第6235438号明細書、及び米国特許公開第2005/0206850号明細書等に開示されている。本実施形態の結像特性調整システム43は、投影光学系PLの複数の光学素子の一部を移動可能な駆動装置を含む。駆動装置は、投影光学系PLの複数の光学素子のうち特定の光学素子を光軸方向(Z軸方向)に移動可能である。また、駆動装置は、特定の光学素子を光軸に対して傾斜可能である。結像特性調整システム43は、投影光学系PLの特定の光学素子を動かすことによって、投影光学系PLの各種収差(投影倍率、ディストーション、球面収差等)及び像面位置(焦点位置)等を含む結像特性を調整する。また、結像特性調整システム43は、投影光学系PLの特定の光学素子を動かすことによって、露光光ELの照射位置SP1(投影領域PRの位置)を調整可能である。なお、結像特性調整システムは、鏡筒25の内部に保持されている一部の光学素子同士の間の空間の気体の圧力を調整する圧力調整装置を含んでもよい。結像特性調整システム43は、制御装置8により制御される。
Further, the exposure apparatus EX includes an imaging
マスクステージ3(マスクM)の位置情報は、レーザ干渉計を含む干渉計システム4によって計測される。干渉計システム4は、マスクステージ3に設けられた反射ミラーを用いて位置情報を計測する。制御装置8は、干渉計システム4の計測結果に基づいて、第1駆動システム41を作動し、マスクステージ3(マスクM)の位置制御を実行する。また、X軸、Y軸、及びθZ方向に関する第1、第2基板ステージ1、2(基板P)の位置情報は、エンコーダシステム5によって計測され、Z軸、θX、及びθY方向に関する基板Pの表面の位置情報は、フォーカス・レベリング検出システム7によって検出される。制御装置8は、エンコーダシステム5の計測結果及びフォーカス・レベリング検出システム7の検出結果に基づいて、第2駆動システム42を作動し、第1、第2基板ステージ1、2(基板P)の位置制御を実行する。
Position information of the mask stage 3 (mask M) is measured by an
図3は、基板Pを保持した第1基板ステージ1を示す平面図である。図3に示すように、エンコーダヘッド51は、第1基板ステージ1の側面に複数配置されている。また、第1基板ステージ1は、第1光学素子15から射出される露光光ELを計測可能な計測部61を備えている。計測部61の少なくとも一部は、第1光学素子15の射出面と対向可能な第1基板ステージ1の上面に配置されている。計測部61は、空間像計測センサを含み、投影光学系PLの空間像を計測可能である。計測部61は、例えば第1基板ステージ1の上面の少なくとも一部に配置された露光光ELが通過可能な透過部81と、その透過部81を介した露光光ELを受光可能な光センサとを含む。計測部61は、投影光学系PLの空間像を計測するとともに、第1光学素子15から射出される露光光ELの照射位置SP1(投影光学系PLの投影位置)の位置情報を求めることができる。また、計測部61は、アライメントシステム6によって検出される基準マーク82と、フォーカス・レベリング検出システム7によって検出される基準面83とを有する。第2基板ステージ2は、第1基板ステージ1と同様の構成を有する。すなわち、第2基板ステージ2の側面には、エンコーダヘッド52が複数配置される。また、第2基板ステージ2は、第1基板ステージ1の計測部61と同様の構成を有する計測部62を有する。計測部62は、透過部91、基準マーク92、及び基準面93を有する。また、図3に示すように、基板Pには、複数のショット領域Sがマトリクス状に配置される。
FIG. 3 is a plan view showing the
図4は、スケール板53と第1光学素子15との関係を模式的に示す平面図である。図4に示すように、本実施形態において、スケール板53は、複数のプレート部材で構成されている。本実施形態においては、第1光学素子15の周囲に4つのスケール板53が配置されている。センサ31は、1つのスケール板53に関して、複数配置されている。本実施形態においては、1つのスケール板53に関して、少なくとも、X軸を計測軸とする第1のセンサ31と、Y軸を計測軸とする第2のセンサ31とが配置される。また、詳細な図示は省略するが、1つのスケール板53に関して、X軸(又はY軸)を計測軸とするセンサ31が複数配置されている。これにより、検出システム30は、X軸、Y軸、及びθZ方向に関する第1光学素子15とスケール板53との位置関係を検出することができる。
FIG. 4 is a plan view schematically showing the relationship between the
また、本実施形態の露光装置EXは、投影光学系PLを非接触で位置決めする位置決め装置70を備えている。位置決め装置70は、投影光学系PLとベースフレーム12との相対位置の変化を抑制するために、投影光学系PLを位置決めする。本実施形態において、位置決め装置70は、ベースフレーム12に対して投影光学系PLを位置決めする。
Further, the exposure apparatus EX of the present embodiment includes a
図5は、位置決め装置70を説明するための図であって、計測フレーム21及び投影光学系PLの一部を模式的に示す平面図である。位置決め装置70は、ベースフレーム12に対する投影光学系PLの位置情報を計測する検出装置71と、検出装置71の計測結果に基づいて、ベースフレーム12に対して投影光学系PLを移動可能な駆動装置72とを有する。
FIG. 5 is a view for explaining the
駆動装置72は、フランジ26の周囲に配置された第1、第2、第3駆動ユニット72A、72B、72Cを有する。第1〜第3駆動ユニット72A〜72Cのそれぞれは、コラム75A〜75Cを介してベースフレーム12に支持されたアーム部76A〜76Cのそれぞれに配置されている。すなわち、第1〜第3駆動ユニット72A〜72Cのそれぞれは、アーム部76A〜76C及びコラム75A〜75Cを介して、ベースフレーム12に支持されている。ベースフレーム12とアーム部76A〜76Cとの位置関係は固定されている。
The
第1駆動ユニット72Aは、アーム部76Aに対してフランジ26をZ軸方向に移動可能なアクチュエータ73Aと、フランジ26を周方向(θZ方向)に移動可能なアクチュエータ74Aとを有する。同様に、第2駆動ユニット72Bは、アーム部76Bに対してフランジ26をZ軸方向、θZ方向に移動可能なアクチュエータ73B、74Bを有し、第3駆動ユニット72Cは、アーム部76Cに対してフランジ26をZ軸方向、θZ方向に移動可能なアクチュエータ73C、74Cを有する。本実施形態において、アクチュエータ73A〜73C、74A〜74Cは、例えばボイスコイルモータ、あるいはEIコア方式等、非接触の電磁アクチュエータである。第1〜第3駆動ユニット72A〜72Cを含む駆動装置72は、アーム部76A〜76C(ベースフレーム12)に対して、投影光学系PLを、X軸、Y軸、Z軸、θX、θY、及びθZ方向の6つの方向に移動可能である。
The
検出装置71は、フランジ26上に配置された第1、第2、第3加速度センサ71A、71B,71Cを有する。第1〜第3加速度センサ71A〜71Cのそれぞれは、2軸の加速度センサである。第1〜第3加速度センサ71A〜71Cを含む検出装置71は、X軸、Y軸、Z軸、θX、θY、及びθZ方向の6つの方向に関する投影光学系PLの加速度情報を検出可能である。
The
第1〜第3加速度センサ71A〜71Cを含む検出装置71の検出結果は、制御装置8に出力される。制御装置8は、検出装置71の検出結果(加速度情報)に基づいて、ベースフレーム12に対する投影光学系PLの位置情報(変位情報)を求めることができる。制御装置8は、検出装置71の検出結果に基づいて、ベースフレーム12に対する投影光学系PLの位置が変化しないように、駆動装置72を制御する。すなわち、制御装置8は、検出装置71の検出結果に基づいて、ベースフレーム12と投影光学系PLとの位置関係が固定されるように、駆動装置72を制御する。
Detection results of the
次に、上述の構成を有する露光装置EXの動作の一例について、図6のフローチャートを参照して説明する。 Next, an example of the operation of the exposure apparatus EX having the above-described configuration will be described with reference to the flowchart of FIG.
本実施形態においては、例えば第1基板ステージ1が露光ステーションST1に配置されているとき、第2基板ステージ2が計測ステーションST2に配置される。例えば、露光ステーションST1に存在する第1基板ステージ1に保持された基板Pの露光処理が実行されているとき、計測ステーションST2に存在する第2基板ステージ2に保持された露光前の基板Pの位置情報の計測処理が実行される。基板Pの位置情報は、アライメントシステム6の検出基準(基準位置)に対する基板Pのアライメント情報(基板Pの各ショット領域SのX軸、Y軸、及びθZ方向の位置情報)、及び所定の基準面に対する基板Pの表面の位置情報(Z軸、θX、及びθY方向の位置情報)の少なくとも一方を含む。
In the present embodiment, for example, when the
制御装置8は、計測ステーションST2において、基板Pの交換、及び所定の計測処理を開始する。例えば、制御装置8は、計測ステーションST2の基板交換位置に第2基板ステージ2を配置し、搬送システム(不図示)を用いて、その第2基板ステージ2に露光前の基板Pをロードする。そして、制御装置8は、計測ステーションST2において、基板Pの位置情報の計測処理を開始する。一方、露光ステーションST1には、第1基板ステージ1が配置されており、計測ステーションST2で計測処理された後の基板Pの露光処理が開始される。
The
本実施形態において、計測ステーションST2における基板Pの位置情報の計測処理は、アライメントシステム6及びフォーカス・レベリング検出システム7を用いる検出動作を含む。制御装置8は、計測ステーションST2において、第2基板ステージ2をXY方向に移動し、アライメントシステム6の検出領域に、第2基板ステージ2の計測部62を配置する。そして、制御装置8は、エンコーダシステム5(エンコーダヘッド52)を用いて、XY平面内における第2基板ステージ2の位置情報を計測しつつ、アライメントシステム6を用いて、計測部62の基準マーク92を検出する(ステップSA1)。制御装置8は、エンコーダシステム5の計測結果、及びアライメントシステム6の検出結果に基づいて、エンコーダシステム5によって規定される座標系のXY平面内における基準マーク92の位置情報を導出する。
In the present embodiment, the measurement processing of the position information of the substrate P in the measurement station ST <b> 2 includes a detection operation using the
また、制御装置8は、計測ステーションST2において、エンコーダヘッド52を用いて、Z軸方向における第2基板ステージ2の位置情報を計測しつつ、フォーカス・レベリング検出システム7を用いて、計測部62の基準面93を検出する(ステップSA2)。制御装置8は、エンコーダヘッド52の計測結果、及びフォーカス・レベリング検出システム7の検出結果に基づいて、エンコーダシステム5(エンコーダヘッド52)によって規定される座標系のZ軸、θX、及びθY方向における基準面93の位置情報を導出する。
In addition, the
また、制御装置8は、計測ステーションST2において、エンコーダシステム5を用いて、XY平面内における第2基板ステージ2の位置情報を計測しつつ、アライメントシステム6を用いて、第2基板ステージ2に保持されている基板Pのアライメントマークを検出する(ステップSA3)。制御装置8は、エンコーダシステム5の計測結果、及びアライメントシステム6の検出結果に基づいて、エンコーダシステム5によって規定される座標系のXY平面内におけるアライメントマークの位置情報を導出する。
Further, the
また、制御装置8は、計測ステーションST2において、エンコーダヘッド52を用いて、Z軸方向における第2基板ステージ2の位置情報を計測しつつ、フォーカス・レベリング検出システム7を用いて、第2基板ステージ2に保持されている基板Pの表面の位置情報を検出する(ステップSA4)。制御装置8は、エンコーダヘッド52の計測結果、及びフォーカス・レベリング検出システム7の検出結果に基づいて、エンコーダシステム5(エンコーダヘッド52)によって規定される座標系のZ軸、θX、及びθY方向における基板Pの表面の位置情報を導出する。
In addition, the
制御装置8は、ステップSA3で検出した基板Pのアライメントマークの位置情報に基づいて、ステップSA1の検出結果に基づいて規定される、アライメントシステム6の検出基準(基準位置)に対する基板Pの各ショット領域の位置情報(配列情報)を演算処理によって導出する(ステップSA5)。
The
本実施形態においては、制御装置8は、基板Pの複数のショット領域のうち、一部のショット領域(例えば、8〜16個程度)をアライメントショット領域として選択し、その選択されたショット領域に対応するアライメントマークを、アライメントシステム6を用いて検出する。そして、制御装置8は、例えば米国特許第4780617号明細書等にされているような、検出されたアライメントマークの位置情報を統計演算して基板Pの各ショット領域の配列情報を導出する、所謂、EGA(エンハンスト・グローバル・アライメント)処理を実行する。これにより、制御装置8は、XY平面内における基板Pの各ショット領域の配列情報を導出することができる。
In the present embodiment, the
また、制御装置8は、ステップSA4で検出した基板Pの表面の位置情報に基づいて、基準面93に対する基板Pの表面の各ショット領域の近似平面(近似表面)を導出する(ステップSA6)。
Further, the
露光ステーションST1における処理、及び計測ステーションST2における処理のそれぞれが終了すると、制御装置8は、第1基板ステージ1を計測ステーションST2に移動するとともに、第2基板ステージ2を露光ステーションST1に移動する。制御装置8は、露光後の基板Pを保持した第1基板ステージ1を計測ステーションST2に移動した後、第1基板ステージ1上の基板Pを搬送システムを用いてアンロードする。そして、露光前の基板Pが計測ステーションST2の第1基板ステージ1にロードされ、上述のステップSA1〜SA6を含む計測処理が行われる。
When the processing at the exposure station ST1 and the processing at the measurement station ST2 are completed, the
制御装置8は、計測ステーションST2において計測処理された基板Pを保持した第2基板ステージ2を、露光ステーションST1に移動した後、その露光ステーションST1において、第2基板ステージ2を移動して、投影光学系PLの投影領域PRに第2基板ステージ2の計測部62を配置する。
The
液体LQを介して形成される投影光学系PLの像面と基準面93とがほぼ一致するように、第2基板ステージ2の位置及び姿勢が制御される。これにより、エンコーダヘッド52の検出値と、液体LQを介して形成される投影光学系PLの像面と、基準面93との関係が規定される。制御装置8は、ステップSA6で導出された基板Pの近似平面と、エンコーダヘッド52の検出値と、液体LQを介して形成される投影光学系PLの像面との関係を導出する(ステップSA7)。
The position and orientation of the
そして、制御装置8は、エンコーダシステム5を用いて、XY平面内における第2基板ステージ2の位置情報を計測しつつ、計測部62の透過部91及び光センサを用いて、マスクMのアライメントマークの空間像を、液体LQを介して検出する(ステップSA8)。すなわち、制御装置8は、投影光学系PLと計測部62とを対向させ、投影光学系PLの第1光学素子15と計測部62との間の光路を液体LQで満たした状態で、マスクMのアライメントマークを露光光ELで照明する。これにより、マスクMのアライメントマークの空間像が、投影光学系PL及び液体LQを介して計測部62に投影される。計測部62の光センサは、マスクMのアライメントマークの空間像を液体LQを介して計測する。制御装置8は、エンコーダシステム5の計測結果、及び計測部62(光センサ)の計測結果に基づいて、エンコーダシステム5によって規定される座標系のXY平面内における空間像の位置情報を導出する。空間像の位置は、投影領域PRの位置であり、露光光ELの照射位置SP1である。
Then, the
マスクMのパターンとアライメントマークとは所定の位置関係で形成されている。また、計測部62の基準マーク92と透過部91(光センサ)との位置関係は既知である。制御装置8は、ステップSA8の計測結果に基づいて、エンコーダシステム5によって規定される座標系のXY平面内における基準位置と照射位置SP1との位置関係を導出する(ステップSA9)。
The pattern of the mask M and the alignment mark are formed in a predetermined positional relationship. Further, the positional relationship between the
制御装置8は、ステップSA5で求めた、エンコーダシステム5によって規定される座標系のXY平面内における基準位置と基板Pの各ショット領域Sとの位置関係(基準位置に対するショット領域Sの配列情報)、及びステップSA9で求めた、エンコーダシステム5によって規定される座標系のXY平面内における基準位置と照射位置SP1との位置関係に基づいて、エンコーダシステム5によって規定される座標系のXY平面内における基板Pの各ショット領域と照射位置SP1との関係を導出する(ステップSA10)。
The
また、制御装置8は、ステップSA7で求めた、基板Pの近似平面、及び液体LQを介して形成される投影光学系PLの像面に関連付けされているエンコーダヘッド52の検出値に基づいて、基板Pの表面(露光面)の位置を調整しつつ、ステップSA10で求めた、XY平面内における基板Pの各ショット領域と照射位置SP1との位置関係に基づいて、XY平面内における基板Pの位置を制御し、基板Pの各ショット領域Sを順次露光する(ステップSA11)。
Further, the
第2基板ステージ2上の基板Pの露光処理が終了した後、制御装置8は、露光ステーションST1の第2基板ステージ2を計測ステーションST2に移動し、計測ステーションST2で計測処理を終えた基板Pを保持した第1基板ステージ1を露光ステーションST1に移動する。制御装置8は、計測ステーションST2に移動した第2基板ステージ2に保持されている露光後の基板Pを、搬送システムを用いてアンロードする。
After the exposure process of the substrate P on the
上述の手順を繰り返して、第1基板ステージ1と第2基板ステージ2とが交互に露光ステーションST1に投入され、複数の基板Pが順次露光される。
By repeating the above procedure, the
本実施形態においては、スケール板53は、第1支持装置18に支持され、第1光学素子15は、スケール板53と分離して、第2支持装置19に支持されている。この場合、第1光学素子15とスケール板53との相対位置が変化し、照射位置SP1とスケール板53との相対位置が変化する可能性がある。また、本実施形態においては、位置決め装置70により、ベースフレーム12に対する第1光学素子15(投影光学系PL)の位置が変化する可能性がある。この場合においても、第1光学素子15とスケール板53との相対位置が変化する可能性がある。第1光学素子15とスケール板53との相対位置が変化すると、エンコーダシステム5の計測精度が低下し、その結果、露光不良が発生する可能性がある。
In the present embodiment, the
そこで、本実施形態においては、制御装置8は、検出システム30を用いて、第1光学素子15とスケール板53との位置関係を検出し、その検出結果に基づいて、エンコーダシステム5の計測結果を補正する。そして、制御装置8は、その補正されたエンコーダシステム5の計測結果に基づいて、第1、第2基板ステージ1、2の移動を制御する。
Therefore, in the present embodiment, the
本実施形態においては、露光ステーションST1及び計測ステーションST2における第1、第2基板ステージ1、2に対する処理が実行されているとき、検出システム30が、第1光学素子15とスケール板53との位置関係を検出(モニタ)する。具体的には、検出システム30は、少なくとも、計測ステーションST2における基板Pのアライメントマークの検出時、及び露光ステーションST1における基板Pの露光時に、第1光学素子15とスケール板53との位置関係を検出する。
In the present embodiment, when the processing for the first and second substrate stages 1 and 2 in the exposure station ST1 and the measurement station ST2 is being performed, the
制御装置8は、露光ステーションST1において、例えば第2基板ステージ2に保持されている基板Pの露光処理を実行しているときに、検出システム30の検出結果に基づいて、第1光学素子15とスケール板53との位置関係が変動したと判断した場合、その検出結果に基づいて、エンコーダシステム5から出力される計測結果を補正する。例えば、制御装置8は、検出システム30の検出結果に基づいて、第1光学素子15に対してスケール板53がXY平面内における所定方向(例えばY軸方向)に所定量だけ変位したと判断したとき、エンコーダシステム5から出力される計測結果を、所定量に応じて補正する。そして、制御装置8は、その補正後のエンコーダシステム5の計測結果に基づいて、第2基板ステージ2の移動を制御しつつ、その第2基板ステージ2に保持されている基板Pの露光を実行する。これにより、基板Pの露光時に、照射位置SP1と基板Pのショット領域Sとの位置関係が補正され、制御装置8は、照射位置SP1に対して基板Pのショット領域Sを所望の位置に配置した状態で、そのショット領域Sを露光することができる。
For example, when the exposure process of the substrate P held on the
また、制御装置8は、エンコーダシステム5の計測結果を補正する代わりに、第2基板ステージ2を移動するための第2駆動システム42による駆動量を補正することができる。本実施形態において、制御装置8は、エンコーダシステム5の計測結果に基づいて、第2駆動システム42より所定の駆動量を発生させて、第2基板ステージ2を移動する。したがって、制御装置8は、検出システム30の検出結果に基づいて、第2基板ステージ2を移動するための第2駆動システム42の駆動量を補正することによって、基板Pの露光時に、照射位置SP1と基板Pのショット領域Sとの位置関係を補正することができる。
Further, instead of correcting the measurement result of the
なお、制御装置8は、検出システム30の検出結果に基づいて、エンコーダシステム5の計測結果、及び第2駆動システム42による駆動量の両方を補正してもよい。
Note that the
また、制御装置8は、アライメントシステム6が第2基板ステージ2に保持されている基板Pのアライメントマークを検出しているときの検出システム30の検出結果に対して、その第2基板ステージ2に保持されている基板Pの露光を実行するときの検出システム30の検出結果が変化したとき、検出システム30の検出結果に基づいて、アライメントシステム6の検出結果を補正することができる。すなわち、計測ステーションST2においてアライメントシステム6を用いて第2基板ステージ2上の基板Pのアライメントマークを検出しているときと、露光ステーションST1において第2基板ステージ2上の基板Pを露光するときとで、第1光学素子15とスケール板53との位置関係が変動した場合、制御装置8は、検出システム30の検出結果に基づいて、アライメントシステム6の検出結果を補正する。アライメントシステム6の検出結果の補正は、ステップSA5で演算処理によって導出した各ショット領域Sの配列情報の補正を含む。
Further, the
制御装置8は、検出システム30の検出結果に基づいて、基板Pの露光時におけるXY平面内におけるスケール板53の位置が、アライメントマークの検出時におけるXY平面内におけるスケール板53の位置に対して、所定方向に所定量だけ変位したと判断したとき、アライメントシステム6の検出結果(EGA処理によって導出したショット領域Sの配列情報)を、所定量に応じて補正する。そして、制御装置8は、その補正後のアライメントシステム6の検出結果(ショット領域Sの配列情報)に基づいて、第2基板ステージ2の移動を制御しつつ、その第2基板ステージ2に保持されている基板Pの露光を実行する。
Based on the detection result of the
また、例えばアライメントシステム6を用いて基板Pのアライメントマークを検出しているときに、検出システム30の検出結果に基づいて、第1光学素子15とスケール板53との位置関係が変動したと判断したとき、制御装置8は、その検出結果に基づいて、アライメントシステム6の検出結果(アライメントマークの位置情報)を補正することができる。そして、制御装置8は、その補正されたアライメントマークの位置情報に基づいて、基板Pの露光時に、露光光ELの照射位置SP1とショット領域Sとの位置関係を補正することができる。
For example, when the alignment mark on the substrate P is detected using the
また、ステップSA9において、アライメントシステム6の検出基準(基準位置)と照射位置SP1との位置関係(ベースライン情報)を導出するときに、検出システム30の検出結果に基づいて、第1光学素子15とスケール板53との位置関係が変動したと判断したとき、制御装置8は、その検出結果に基づいて、検出基準(基準位置)と照射位置SP1との位置関係(ベースライン情報)を補正することができる。そして、制御装置8は、その補正されたベースライン情報に基づいて、基板Pの露光時に、露光光ELの照射位置SP1とショット領域Sとの位置関係を補正することができる。
In step SA9, when the positional relationship (baseline information) between the detection reference (reference position) of the
また、制御装置8は、検出システム30の検出結果に基づいて、結像特性調整システム43を用いて、露光光ELの照射位置SP1を補正することができる。例えば、第1光学素子15に対してスケール板53がXY平面内における所定方向に所定量だけ変位したと判断したとき、制御装置8は、結像特性調整システム43を用いて、照射位置SP1を、所定量に応じて補正(シフト)する。そして、制御装置8は、その補正後の照射位置SP1に照射される露光光ELで基板Pの露光を実行する。これにより、基板Pの露光時に、照射位置SP1と基板Pのショット領域Sとの位置関係が補正される。
Further, the
また、制御装置8は、検出システム30の検出結果に基づいて、マスクステージ3を移動するための第1駆動システム41による駆動量を補正することもできる。こうすることによっても、制御装置8は、基板Pのショット領域Sに所望の位置関係でマスクMのパターンの像を投影することができる。
Further, the
以上説明したように、本実施形態によれば、例えばスケール板53の位置が変化する場合でも、エンコーダシステム5を用いて、第1、第2基板ステージ1、2の位置情報を計測して、基板Pのショット領域Sに所望の位置関係でマスクMのパターンの像を投影することができ、露光不良の発生を抑制することができる。
As described above, according to this embodiment, for example, even when the position of the
また、本実施形態によれば、計測フレーム21と投影光学系PLとが分離しているので、例えば計測フレーム21の振動が投影光学系PLに伝達されることが抑制される。本実施形態においては、計測フレーム21は、投影光学系PLの像面に対する第1、第2基板ステージ1、2の上面(基板Pの表面)の位置情報(位置関係)を検出するためのフォーカス・レベリング検出システム7を支持している。そのフォーカス・レベリング検出システム7が、例えば振動子等を有する場合でも、計測フレーム21の振動が投影光学系PLに伝達されることが抑制される。また、フォーカス・レベリング検出システム7が、例えば光源、受光素子等を有する場合でも、計測フレーム21の熱が投影光学系PLに伝達されることが抑制される。また、計測フレーム21は、投影光学系PLの投影領域PRに対する第1、第2ッ基板ステージ1、2(基板P)の位置情報(位置関係)を検出するためのアライメントシステム6を支持している。そのアライメントシステム6が、例えば光源、受光素子等を有する場合でも、計測フレーム12の熱が投影光学系PLに伝達されることが抑制される。
Further, according to the present embodiment, since the
また、本実施形態によれば、計測フレーム21がベースフレーム12に吊り下げ支持されており、マスクステージ3、及び第1、第2基板ステージ1、2が移動する際の振動、あるいは床面FL(ベースフレーム12)からの振動が、計測フレーム21に伝達されることが抑制される。
In addition, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、投影光学系PLがベースフレーム12に吊り下げ支持されており、マスクステージ3、及び第1、第2基板ステージ1、2が移動する際の振動、あるいは床面FL(ベースフレーム12)からの振動が、投影光学系PLに伝達されることが抑制される。
Further, according to the present embodiment, the projection optical system PL is suspended and supported by the
なお、上述の各実施形態の基板Pとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版(合成石英、シリコンウエハ)等が適用される。 As the substrate P in each of the above embodiments, not only a semiconductor wafer for manufacturing a semiconductor device, but also a glass substrate for a display device, a ceramic wafer for a thin film magnetic head, or an original mask or reticle used in an exposure apparatus. (Synthetic quartz, silicon wafer) or the like is applied.
露光装置EXとしては、マスクMと基板Pとを同期移動してマスクMのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置(スキャニングステッパ)の他に、マスクMと基板Pとを静止した状態でマスクMのパターンを一括露光し、基板Pを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置(ステッパ)にも適用することができる。 As the exposure apparatus EX, in addition to the step-and-scan type scanning exposure apparatus (scanning stepper) that scans and exposes the pattern of the mask M by moving the mask M and the substrate P synchronously, the mask M and the substrate P Can be applied to a step-and-repeat type projection exposure apparatus (stepper) in which the pattern of the mask M is collectively exposed while the substrate P is stationary and the substrate P is sequentially moved stepwise.
さらに、ステップ・アンド・リピート方式の露光において、第1パターンと基板Pとをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第1パターンの縮小像を基板P上に転写した後、第2パターンと基板Pとをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第2パターンの縮小像を第1パターンと部分的に重ねて基板P上に一括露光してもよい(スティッチ方式の一括露光装置)。また、スティッチ方式の露光装置としては、基板P上で少なくとも2つのパターンを部分的に重ねて転写し、基板Pを順次移動させるステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。 Furthermore, in the step-and-repeat exposure, after the reduced image of the first pattern is transferred onto the substrate P using the projection optical system while the first pattern and the substrate P are substantially stationary, the second pattern With the projection optical system, the reduced image of the second pattern may be partially overlapped with the first pattern and collectively exposed on the substrate P (stitch type batch exposure apparatus). ). Further, the stitch type exposure apparatus can be applied to a step-and-stitch type exposure apparatus in which at least two patterns are partially transferred on the substrate P, and the substrate P is sequentially moved.
また、例えば米国特許第6611316号明細書に開示されているように、2つのマスクのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、1回の走査露光によって基板の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などにも本発明を適用することができる。また、プロキシミティ方式の露光装置、ミラープロジェクション・アライナーなど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 mask patterns are synthesized on a substrate via a projection optical system, and one shot area of the substrate is formed by one scanning exposure. The present invention can be applied to an exposure apparatus that performs double exposure almost simultaneously. The present invention can also be applied to proximity type exposure apparatuses, mirror projection aligners, and the like.
また、本発明は、例えば米国特許第6897963号明細書、欧州特許出願公開第1713113号明細書等に開示されているような、基板Pを保持して移動可能な基板ステージと、基板Pを保持せずに、露光に関する所定の計測を実行可能な計測器(計測部材)を搭載して移動可能な計測ステージとを備えた露光装置にも適用できる。 The present invention also includes a substrate stage that holds and moves the substrate P as disclosed in, for example, US Pat. No. 6,897,963 and European Patent Application Publication No. 1713113, and the like. In addition, the present invention can also be applied to an exposure apparatus equipped with a movable measuring stage equipped with a measuring instrument (measuring member) capable of executing predetermined measurement related to exposure.
露光装置EXの種類としては、基板Pに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD)、マイクロマシン、MEMS、DNAチップ、あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。 The type of the exposure apparatus EX is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element that exposes a semiconductor element pattern on the substrate P, but an exposure apparatus for manufacturing a liquid crystal display element or a display, a thin film magnetic head, an image sensor (CCD). ), An exposure apparatus for manufacturing a micromachine, a MEMS, a DNA chip, a reticle, a mask, or the like.
また、上述の各実施形態では、露光光ELとしてArFエキシマレーザ光を発生する光源装置として、ArFエキシマレーザを用いてもよいが、例えば、米国特許第7023610号明細書に開示されているように、DFB半導体レーザ又はファイバーレーザなどの固体レーザ光源、ファイバーアンプなどを有する光増幅部、及び波長変換部などを含み、波長193nmのパルス光を出力する高調波発生装置を用いてもよい。さらに、上記実施形態では、前述の各照明領域と、投影領域がそれぞれ矩形状であるものとしたが、他の形状、例えば円弧状などでもよい。 In each of the above-described embodiments, an ArF excimer laser may be used as a light source device that generates ArF excimer laser light as exposure light EL. For example, as disclosed in US Pat. No. 7,023,610. A harmonic generator that outputs pulsed light with a wavelength of 193 nm may be used, including a solid-state laser light source such as a DFB semiconductor laser or a fiber laser, an optical amplification unit having a fiber amplifier, a wavelength conversion unit, and the like. Furthermore, in the above-described embodiment, each illumination area and the projection area described above are rectangular, but other shapes such as an arc shape may be used.
なお、上述の各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を用いたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第6778257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可変成形マスク(電子マスク、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る)を用いてもよい。可変成形マスクは、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)等を含む。また、非発光型画像表示素子を備える可変成形マスクに代えて、自発光型画像表示素子を含むパターン形成装置を備えるようにしても良い。自発光型画像表示素子としては、例えば、CRT(Cathode Ray Tube)、無機ELディスプレイ、有機ELディスプレイ(OLED:Organic Light Emitting Diode)、LEDディスプレイ、LDディスプレイ、電界放出ディスプレイ(FED:Field Emission Display)、プラズマディスプレイ(PDP:Plasma Display Panel)等が挙げられる。 In each of the above-described embodiments, a light-transmitting mask in which a predetermined light-shielding pattern (or phase pattern / dimming pattern) is formed on a light-transmitting substrate is used. As disclosed in Japanese Patent No. 6778257, a variable shaped mask (also known as an electronic mask, an active mask, or an image generator) that forms a transmission pattern, a reflection pattern, or a light emission pattern based on electronic data of a pattern to be exposed. May be used). The variable shaping mask includes, for example, a DMD (Digital Micro-mirror Device) which is a kind of non-light emitting image display element (spatial light modulator). Further, a pattern forming apparatus including a self-luminous image display element may be provided instead of the variable molding mask including the non-luminous image display element. Examples of self-luminous image display elements include CRT (Cathode Ray Tube), inorganic EL display, organic EL display (OLED: Organic Light Emitting Diode), LED display, LD display, field emission display (FED: Field Emission Display). And a plasma display panel (PDP).
上述の各実施形態においては、投影光学系PLを備えた露光装置を例に挙げて説明してきたが、投影光学系PLを用いない露光装置及び露光方法に本発明を適用することができる。このように投影光学系PLを用いない場合であっても、露光光はレンズ等の光学部材を介して基板に照射され、そのような光学部材と基板との間の所定空間に液浸空間が形成される。 In each of the above embodiments, the exposure apparatus provided with the projection optical system PL has been described as an example. However, the present invention can be applied to an exposure apparatus and an exposure method that do not use the projection optical system PL. Even when the projection optical system PL is not used in this way, the exposure light is irradiated onto the substrate via an optical member such as a lens, and an immersion space is formed in a predetermined space between the optical member and the substrate. It is formed.
また、例えば国際公開第2001/035168号パンフレットに開示されているように、干渉縞を基板P上に形成することによって、基板P上にライン・アンド・スペースパターンを露光する露光装置(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 exposes a line and space pattern on the substrate P by forming interference fringes on the substrate P. The present invention can also be applied to.
以上のように、本実施形態の露光装置EXは、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。 As described above, the exposure apparatus EX of the present embodiment maintains various mechanical subsystems including the respective constituent elements recited in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Manufactured by assembling. In order to ensure these various accuracies, before and after assembly, various optical systems are adjusted to achieve optical accuracy, various mechanical systems are adjusted to achieve mechanical accuracy, and various electrical systems are Adjustments are made to achieve electrical accuracy. The assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus includes mechanical connection, electrical circuit wiring connection, pneumatic circuit piping connection and the like between the various subsystems. Needless to say, there is an assembly process for each subsystem before the assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus. When the assembly process of the various subsystems to the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed to ensure various accuracies as the entire exposure apparatus. The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図7に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ201、この設計ステップに基づいたマスク(レチクル)を製作するステップ202、デバイスの基材である基板を製造するステップ203、上述の実施形態に従って、マスクのパターンを用いて露光光で基板を露光すること、及び露光された基板を現像することを含む基板処理(露光処理)を含む基板処理ステップ204、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、パッケージ工程などの加工プロセスを含む)205、検査ステップ206等を経て製造される。
As shown in FIG. 7, a microdevice such as a semiconductor device includes a
なお、上述の各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態及び変形例で引用した露光装置などに関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。 Note that the requirements of the above-described embodiments can be combined as appropriate. Some components may not be used. In addition, as long as permitted by law, the disclosure of all published publications and US patents related to the exposure apparatus and the like cited in the above-described embodiments and modifications are incorporated herein by reference.
1…第1基板ステージ、2…第2基板ステージ、5…エンコーダシステム、6…アライメントシステム、7…フォーカス・レベリング検出システム、8…制御装置、12…ベースフレーム、15…第1光学素子、18…第1支持装置、19…第2支持装置、20…柔構造、21…計測フレーム、29…液浸部材、30…検出システム、31…センサ、41…第1駆動システム、42…第2駆動システム、43…結像特性調整システム、51…エンコーダヘッド、52…エンコーダヘッド、53…スケール板、70…位置決め装置、71…検出装置、72…駆動装置、EL…露光光、EX…露光装置、P…基板、SP1…照射位置、SP2…計測位置、ST1…露光ステーション、ST2…計測ステーション
DESCRIPTION OF
Claims (25)
前記投影光学系を支持するベースフレームと、
上面が前記投影光学系の光軸と直交する所定面とほぼ平行に配置されるベース部材と、
前記ベース部材上に配置され、前記基板を保持するステージと、
前記ステージを駆動する駆動システムと、
前記投影光学系を介して前記基板の露光が行われる露光ステーションに配置され、それぞれ反射型の二次元格子を有する複数のスケール部材と、
前記ベースフレームに支持され、前記複数のスケール部材がそれぞれ前記所定面とほぼ平行となるように下面側に固定される計測フレームと、
前記ステージに配置され、前記複数のスケール部材とそれぞれ対向可能な複数のエンコーダヘッドを含み、前記ステージの位置情報を計測する計測システムと、
前記計測される位置情報に基づいて、前記駆動システムによる前記ステージの駆動を制御する制御システムと、を備える露光装置。 An exposure apparatus that exposes a substrate with exposure light via a projection optical system,
A base frame that supports the projection optical system;
A base member having an upper surface disposed substantially parallel to a predetermined surface orthogonal to the optical axis of the projection optical system;
A stage disposed on the base member and holding the substrate;
A drive system for driving the stage;
A plurality of scale members disposed in an exposure station where the substrate is exposed via the projection optical system, each having a reflective two-dimensional grating;
A measurement frame supported by the base frame and fixed to the lower surface side so that each of the plurality of scale members is substantially parallel to the predetermined surface;
A measurement system that is arranged on the stage and includes a plurality of encoder heads that can respectively face the plurality of scale members, and measures position information of the stage;
An exposure apparatus comprising: a control system that controls driving of the stage by the drive system based on the measured position information.
前記計測ステーションに配置され、反射型の二次元格子を有するスケール部材と、をさらに備え、
前記検出装置による前記基板の計測動作中、前記計測システムによって前記ステージの位置情報が計測される請求項1〜10のいずれか一項に記載の露光装置。 A detector that is disposed in a measurement station different from the exposure station and that is at least partially supported by the base frame and measures the substrate;
A scale member disposed in the measurement station and having a reflective two-dimensional grating, and
The exposure apparatus according to claim 1, wherein position information of the stage is measured by the measurement system during the measurement operation of the substrate by the detection device.
前記第1検出系による前記基板の計測動作中、前記計測システムによって、前記所定面内での前記ステージの位置情報が計測される請求項11に記載の露光装置。 The detection device includes a first detection system for detecting a mark on the substrate,
The exposure apparatus according to claim 11, wherein position information of the stage in the predetermined plane is measured by the measurement system during the measurement operation of the substrate by the first detection system.
前記第2検出系による前記基板の計測動作中、前記計測システムによって、前記所定面と直交する方向に関する前記ステージの位置情報が計測される請求項11又は12に記載の露光装置。 The detection device includes a second detection system that detects positional information of the substrate with respect to a direction orthogonal to the predetermined plane,
The exposure apparatus according to claim 11 or 12, wherein position information of the stage in a direction orthogonal to the predetermined plane is measured by the measurement system during the measurement operation of the substrate by the second detection system.
前記制御システムは、前記基板の表面位置を調整しつつ前記所定面内での前記基板の位置を制御するために、前記検出装置の計測結果と、前記計測システムによって計測される位置情報とに基づいて、前記駆動システムによる前記ステージの駆動を制御する請求項11〜13のいずれか一項に記載の露光装置。 The stage on which the substrate is measured by the detection device is moved to the exposure station,
The control system is based on a measurement result of the detection device and position information measured by the measurement system in order to control the position of the substrate in the predetermined plane while adjusting the surface position of the substrate. The exposure apparatus according to any one of claims 11 to 13, which controls driving of the stage by the driving system.
前記露光ステーションに配置され、前記基板の露光が行われるステージと、前記計測ステーションに配置され、前記基板の計測が行われるステージはそれぞれ、前記計測システムによって位置情報が計測される請求項11〜14のいずれか一項に記載の露光装置。 Comprising at least two stages provided with the plurality of encoder heads;
The position information is measured by the measurement system for each of the stage disposed at the exposure station and the substrate is exposed and the stage disposed at the measurement station and the substrate is measured. The exposure apparatus according to any one of the above.
前記複数のスケール部材は、前記液体と接する前記投影光学系の光学素子の周囲に配置される請求項1〜15のいずれか一項に記載の露光装置。 An immersion member capable of forming an immersion space so that the optical path of the exposure light emitted from the projection optical system is filled with liquid;
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the plurality of scale members are arranged around an optical element of the projection optical system in contact with the liquid.
前記基板は、前記投影光学系と前記液体とを介して前記露光光で露光される請求項16に記載の露光装置。 The liquid immersion member forms the liquid immersion space so that a part of the substrate is covered with the liquid including a projection area of the projection optical system irradiated with the exposure light,
The exposure apparatus according to claim 16, wherein the substrate is exposed with the exposure light through the projection optical system and the liquid.
前記計測部は、前記投影光学系と、前記液体と、前記光透過部と、を介して前記露光光を検出する請求項16又は17に記載の露光装置。 A measurement unit having a light transmission unit disposed on the upper surface of the stage;
The exposure apparatus according to claim 16 or 17, wherein the measurement unit detects the exposure light through the projection optical system, the liquid, and the light transmission unit.
前記駆動装置は、前記ベースフレームに支持される請求項21に記載の露光装置。 The positioning device has a drive device capable of moving the projection optical system with respect to the base frame,
The exposure apparatus according to claim 21, wherein the driving device is supported by the base frame.
前記位置決め装置は、前記検出装置の検出結果に基づいて、前記投影光学系を移動する請求項21又は22に記載の露光装置。 A detection device for detecting position information of the projection optical system with respect to the base frame;
The exposure apparatus according to claim 21 or 22, wherein the positioning device moves the projection optical system based on a detection result of the detection device.
露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。
Exposing the substrate using the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 24;
Developing the exposed substrate; and a device manufacturing method.
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