JP5344180B2 - 位置計測システム及び位置計測方法、移動体装置、移動体駆動方法、露光装置及び露光方法、パターン形成装置、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

位置計測システム及び位置計測方法、移動体装置、移動体駆動方法、露光装置及び露光方法、パターン形成装置、並びにデバイス製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、位置計測システム及び位置計測方法、移動体装置、移動体駆動方法、露光装置及び露光方法、パターン形成装置、並びにデバイス製造方法に係り、さらに詳しくは、所定平面に沿って移動する移動体の位置情報を計測する位置計測システム及び位置計測方法、前記位置計測システムを備える移動体装置、前記位置計測方法を用いる移動体駆動方法、前記移動体装置を備える露光装置及びパターン形成装置、前記移動体駆動方法を用いる露光方法、前記露光装置、前記パターン形成装置、又は前記露光方法を用いるデバイス製造方法に関する。
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・リピート方式の縮小投影露光装置(いわゆるステッパ)、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影露光装置(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。
この種の露光装置では、ウエハ又はガラスプレート等の被露光物体(以下、ウエハと総称する)上の複数のショット領域にレチクル(又はマスク)のパターンを投影光学系を介して転写するために、ウエハを保持するウエハステージが、例えばリニアモータ等により二次元方向に駆動される。特に、スキャニング・ステッパでは、ウエハステージだけでなくレチクルステージも、リニアモータ等により、走査方向に所定ストロークで駆動される。
ウエハステージ等の位置情報は、一般的に、長期に渡って高い安定性を有するレーザ干渉計により計測されていた。しかるに、近年の半導体素子の高集積化に伴うパターンの微細化により、さらに高精度なウエハステージの位置制御性能が要求されるようになり、そのため、ビーム路上の雰囲気の温度変化や温度勾配によって発生する空気揺らぎに起因するレーザ干渉計の計測誤差が、無視できなくなってきた。
そこで、レーザ干渉計に比べて空気揺らぎの影響を受けにくいエンコーダが、ステージの位置計測装置として採用されるようになった(例えば、特許文献1参照)。しかし、特許文献1に記載のエンコーダを、ウエハステージの位置計測装置として採用した場合、リニアスケールをステージの重心から離れた位置に設置せざるを得なかった。このため、ステージ駆動におけるサーボ制御を正確に行うことが困難であるとともに、ウエハの加工点、例えば投影露光装置の場合の露光中心(投影光学系の光軸)から計測軸が離れ、ウエハステージの回転・傾斜によって発生するアッベ誤差などの影響により、高精度なウエハの処理、例えば露光処理を行うことが困難であった。
特開2004-101362号公報
本発明の第1の態様によれば、互いに直交する第1軸及び第2軸を含む所定平面に沿って移動する移動体の位置情報を計測する位置計測システムであって、前記移動体の外部に前記第1軸に平行な方向にそれぞれ延設され、前記第1軸に平行な方向を周期方向とする第1固定格子及び前記第2軸に平行な方向を周期方向とする第2固定格子と;前記第1及び第2固定格子の周期方向に対応する方向をそれぞれ周期方向とする第1及び第2移動格子を有し、前記移動体に取り付けられた光学部材と;前記第1及び第2固定格子それぞれに対応する第1及び第2受光系と;を備え、前記第1固定格子と前記第1移動格子と前記第1受光系とを含んで、前記第1軸に平行な方向に関する前記移動体の位置情報を計測する第1計測装置が構成され、前記第2固定格子と前記第2移動格子と前記第2受光系とを含んで、前記第2軸に平行な方向に関する前記移動体の位置情報を計測する第2計測装置が構成される第1の位置計測システムが提供される。
これによれば、第1計測装置では、第1軸に平行な光路に沿って計測光を、移動体に取り付けられた光学部材が有する第1移動格子に照射し、該第1移動格子から発生する回折光を移動体の外部に第1軸に平行な方向に延設された第1軸に平行な方向を周期方向とする第1固定格子に照射し、該第1固定格子から発生する回折光を光学部材を介して、第1受光系で受光することによって、移動体の第1軸に平行な方向に関する位置情報を計測する。また、第2計測装置では、第1軸に平行な光路に沿って計測光を、移動体に取り付けられた光学部材が有する第2移動格子に照射し、該第2移動格子から発生する回折光を移動体の外部に第1軸に平行な方向に延設された第2軸に平行な方向を周期方向とする第2固定格子に照射し、該第2固定格子から発生する回折光を光学部材を介して、第2受光系で受光することによって、移動体の第2軸に平行な方向に関する位置情報を計測する。この場合、第1軸に平行な方向を周期方向とする第1固定格子は、所望の点を通る第1軸に平行な軸上に配置することができるので、少なくとも第1軸に平行な方向に関しては、高精度な移動体の位置計測が可能になる。一方、第1、第2移動格子を有する光学部材は、移動体の任意の位置に配置することができ、例えば重心を通る第2軸に平行な直線上に配置することもできる。従って、少なくとも第2軸に平行な方向に関しては、移動体の重心近傍で、移動体の位置を計測することが可能になる。
本発明の第2の態様によれば、互いに直交する第1軸及び第2軸を含む所定平面に沿って移動する移動体と;前記移動体の前記所定平面内の位置情報を計測する本発明の第1の位置計測システムと;該位置計測システムで計測された前記移動体の位置情報に基づいて、前記移動体を所定平面に沿って駆動する駆動装置と;を備える第1の移動体装置が提供される。
これによれば、本発明の第1の位置計測システムによって高精度に計測された移動体の第1軸、第2軸にそれぞれ平行な方向に関する位置情報に基づいて、駆動装置によって移動体が所定平面に沿って駆動される。従って、高精度な移動体の駆動が可能となる。
本発明の第3の態様によれば、互いに直交する第1軸及び第2軸を含む所定平面に沿って移動する移動体の位置情報を計測する位置計測システムであって、前記移動体の外部に前記第1軸に平行な方向に延設され、前記第1軸に平行な方向を周期方向とする第1基準格子と、前記移動体に設けられ、前記第1基準格子の周期方向に対応する方向を周期方向とする第1回折格子と、前記第1基準格子に対応する第1受光系とを含み、前記第1軸に平行な方向に関する前記移動体の位置情報を計測する第1計測装置と;前記移動体に設けられ、前記第2軸に平行な方向を周期方向とする第2基準格子と、前記移動体の外部に前記第1軸に平行な方向に延設され、前記第2基準格子の周期方向に対応する方向を周期方向とする第2回折格子と、前記第2基準格子に対応する第2受光系とを含み、前記第2軸に平行な方向に関する前記移動体の位置情報を計測する第2計測装置と;を備える第2の位置計測システムが提供される。
これによれば、第1計測装置では、第1軸に平行な光路に沿って計測光を、移動体に設けられた第1回折格子に照射し、該第1回折格子から発生する回折光を移動体の外部に第1軸に平行な方向に延設された第1軸に平行な方向を周期方向とする第1基準格子に照射し、該第1基準格子から発生する回折光を第1受光系で受光することによって、移動体の第1軸に平行な方向に関する位置情報を計測する。また、第2計測装置では、第1軸に平行な光路に沿って計測光を、移動体に設けられた第2軸に平行な方向を周期方向とする第2基準格子に照射し、該第2基準格子から発生する回折光を移動体の外部に前記第1軸に平行な方向に延設された第2軸に平行な方向を周期方向とする第2回折格子に照射し、該第2回折格子から発生する回折光を第2受光系で受光することによって、移動体の第2軸に平行な方向に関する位置情報を計測する。この場合、第1基準格子は、所望の点を通る第1軸に平行な軸上に配置することができるので、少なくとも第1軸に平行な方向に関しては、高精度な移動体の位置計測が可能になる。一方、第2基準格子は、移動体の任意の位置に配置することができ、例えば重心を通る第2軸に平行な直線上に配置することもできる。従って、少なくとも第2軸に平行な方向に関しては、移動体の重心近傍で、移動体の位置を計測することが可能になる。
本発明の第4の態様によれば、互いに直交する第1軸及び第2軸を含む所定平面に沿って移動する移動体と;前記移動体の前記所定平面内の位置情報を計測する本発明の第2の位置計測システムと;該位置計測システムで計測された前記移動体の位置情報に基づいて、前記移動体を所定平面に沿って駆動する駆動装置と;を備える第2の移動体装置が提供される。
これによれば、本発明の第2の位置計測システムによって高精度に計測された移動体の第1軸、第2軸にそれぞれ平行な方向に関する位置情報に基づいて、駆動装置によって移動体が所定平面に沿って駆動される。従って、高精度な移動体の駆動が可能となる。
本発明の第5の態様によれば、互いに直交する第1軸及び第2軸を含む所定平面に沿って移動する移動体の位置情報を計測する位置計測システムであって、前記第1軸に平行な第1光路を少なくとも一部に含む光路に沿って第1計測光を前記移動体に固定された光学部材が有する第1移動格子に照射し、該第1移動格子から発生する回折光を前記移動体の外部に前記第1軸に平行な方向に延設された前記第1軸に平行な方向を周期方向とする第1固定格子に照射し、該第1固定格子から発生する回折光を前記光学部材を介して受光することによって、前記移動体の前記第1軸に平行な方向に関する位置情報を計測する第1計測装置と;前記第1光路に近接する前記第1軸に平行な第2光路を少なくとも一部に含む光路に沿って第2計測光を前記光学部材が有する第2移動格子に照射し、該第2移動格子から発生する回折光を前記移動体の外部に前記第1軸に平行な方向に延設された前記第2軸に平行な方向を周期方向とする第2固定格子に照射し、該第2固定格子から発生する回折光を前記光学部材を介して受光することによって、前記移動体の前記第2軸に平行な方向に関する位置情報を計測する第2計測装置と;を備える第3の位置計測システムが提供される。
これによれば、第1計測装置により、第1軸に平行な方向についての移動体の位置情報が計測され、第2計測装置により、移動体の第2軸に平行な方向に関する位置情報が計測される。この場合、第1固定格子は、所望の点を通る第1軸に平行な軸上に配置することができるので、少なくとも第1軸に平行な方向に関しては、高精度な移動体の位置計測が可能になる。一方、第1、第2移動格子が設けられた光学部材は、移動体の任意の位置に配置することができ、例えば重心を通る第2軸に平行な直線上に配置することもできる。従って、少なくとも第2軸に平行な方向に関しては、移動体の重心近傍で、移動体の位置を計測することが可能となる。また、第1光路と第2光路は平行で且つ互いに近接しており、且つ第1、第2光路に沿って第1、第2計測光が移動体に固定された共通の光学部材に照射されるので、第1軸及び第2軸に平行な方向に関する移動体の位置計測の計測点を近接させることが可能となる。
本発明の第6の態様によれば、互いに直交する第1軸及び第2軸を含む所定平面に沿って移動する移動体と;前記移動体の前記所定平面内の位置情報を計測する本発明の第3の位置計測システムと;該位置計測システムで計測された前記移動体の位置情報に基づいて、前記移動体を所定平面に沿って駆動する駆動装置と;を備える第3の移動体装置が提供される。
これによれば、本発明の第3の位置計測システムによって高精度に計測された移動体の第1軸、第2軸にそれぞれ平行な方向に関する位置情報に基づいて、駆動装置によって移動体が所定平面に沿って駆動される。従って、高精度な移動体の駆動が可能となる。
本発明の第7の態様によれば、エネルギビームを照射して物体上にパターンを形成する露光装置であって、前記パターンを形成するために、前記物体を保持する移動体を所定平面に沿って駆動する本発明の第1、第2、第3の移動体装置のいずれかを備える露光装置が提供される。
これによれば、エネルギビームを照射して物体上にパターンを形成するために、本発明の第1、第2、第3の移動体装置のいずれかにより、物体を保持する移動体が所定平面に沿って駆動される。これにより、精度良く、物体上にパターンを形成することが可能になる。
本発明の第8の態様によれば、本発明の露光装置を用いて、物体上にパターンを形成する工程と;前記パターンが形成された前記物体に処理を施す工程と;を含む第1のデバイス製造方法が提供される。
本発明の第9の態様によれば、物体にパターンを形成するパターン形成装置であって、前記物体を保持して移動可能な移動体と;前記物体上にパターンを形成するパターン生成装置と;前記移動体を所定平面内で駆動する本発明の第1、第2、第3の移動体装置のいずれかと;を備えるパターン形成装置が提供される。
これによれば、物体上にパターンを形成するために、本発明の第1、第2、第3の移動体装置のいずれかにより、物体を保持する移動体が所定平面に沿って駆動される。これにより、精度良く、物体上にパターンを形成することが可能になる。
本発明の第10の態様によれば、本発明のパターン形成装置を用いて、物体上にパターンを形成する工程と;前記パターンが形成された前記物体に処理を施す工程と;を含む第2のデバイス製造方法が提供される。
本発明の第11の態様によれば、互いに直交する第1軸及び第2軸を含む所定平面に沿って移動する移動体の位置情報を計測する位置計測方法であって、第1固定格子の周期方向に対応する方向を周期方向とする前記移動体に取り付けられた光学部材が有する第1移動格子に、前記第1軸に平行な光路に沿って第1計測光を照射し、前記第1移動格子から発生する回折光を移動体の外部に前記第1軸に平行な方向に延設された前記第1軸に平行な方向を周期方向とする前記第1固定格子に照射し、該第1固定格子から発生する回折光を、前記光学部材を介して第1受光系で受光することによって、前記移動体の前記第1軸に平行な方向に関する位置情報を計測する第1計測工程と;第2固定格子の周期方向に対応する方向を周期方向とする前記光学部材が有する第2移動格子に、前記第1軸に平行な光路に沿って第2計測光を照射し、前記第2移動格子から発生する回折光を前記移動体の外部に前記第1軸に平行な方向に延設された前記第2軸に平行な方向を周期方向とする前記第2固定格子に照射し、該第2固定格子から発生する回折光を、前記光学部材を介して第2受光系で受光することによって、前記移動体の第2軸に平行な方向に関する位置情報を計測する第2計測工程と;を含む第1の位置計測方法が提供される。
本発明の第12の態様によれば、互いに直交する第1軸及び第2軸を含む所定平面に沿って移動する移動体の位置情報を計測する位置計測方法であって、前記第1軸に平行な光路に沿って、第1計測光を、前記移動体に設けられ、第1基準格子の周期方向に対応する方向を周期方向とする第1回折格子に照射し、該第1回折格子から発生する回折光を前記移動体の外部に第1軸に平行な方向に延設された前記第1軸に平行な方向を周期方向とする前記第1基準格子に照射し、該第1基準格子から発生する回折光を第1受光系で受光することによって、前記移動体の第1軸に平行な方向に関する位置情報を計測する第1計測工程と;前記第1軸に平行な光路に沿って、第2計測光を、前記移動体に設けられた前記第2軸に平行な方向を周期方向とする第2基準格子に照射し、該第2基準格子から発生する回折光を前記移動体の外部に前記第1軸に平行な方向に延設され前記第2基準格子の周期方向に対応する方向を周期方向とする第2回折格子に照射し、該第2回折格子から発生する回折光を第2受光系で受光することによって、移動体の第2軸に平行な方向に関する位置情報を計測する第2計測工程と;を含む第2の位置計測方法が提供される。
本発明の第13の態様によれば、互いに直交する第1軸及び第2軸を含む所定平面に沿って移動する移動体の位置情報を計測する位置計測方法であって、前記第1軸に平行な第1光路を少なくとも一部に含む光路に沿って第1計測光を前記移動体に取り付けられた光学部材が有する第1移動格子に照射し、該第1移動格子から発生する回折光を前記移動体の外部に前記第1軸に平行な方向に延設された前記第1軸に平行な方向を周期方向とする第1固定格子に照射し、該第1固定格子から発生する回折光を前記光学部材を介して受光することによって、前記移動体の前記第1軸に平行な方向に関する位置情報を計測する第1計測工程と;前記第1光路に近接する前記第1軸に平行な第2光路を少なくとも一部に含む光路に沿って第2計測光を前記光学部材が有する第2移動格子に照射し、該第2移動格子から発生する回折光を前記移動体の外部に前記第1軸に平行な方向に延設された前記第2軸に平行な方向を周期方向とする第2固定格子に照射し、該第2固定格子から発生する回折光を前記光学部材を介して受光することによって、前記移動体の前記第2軸に平行な方向に関する位置情報を計測する第2計測工程と;を含む第3の位置計測方法が提供される。
本発明の第14の態様によれば、互いに直交する第1軸及び第2軸を含む所定平面に沿って移動する移動体の前記所定平面内の位置情報を本発明の第1ないし第3の位置計測方法のいずれかを用いて計測する工程と;計測された前記移動体の位置情報に基づいて、前記移動体を所定平面に沿って駆動する工程と;を含む移動体駆動方法が提供される。
本発明の第15の態様によれば、エネルギビームを照射して物体上にパターンを形成する露光方法であって、前記パターンを形成するために、本発明の移動体駆動方法を用いて前記物体を保持する移動体を所定平面に沿って駆動する露光方法が提供される。
本発明の第16の態様によれば、本発明の露光方法を用いて、物体上にパターンを形成する工程と;前記パターンが形成された前記物体に処理を施す工程と;を含むデバイス製造方法が提供される。
一実施形態の露光装置の構成を概略的に示す図である。 図2(A)は、図1の露光装置が備えるステージ装置を一部省略して示す斜視図、図2(B)は、図2(A)から、ウエハ駆動系及びウエハステージを取り去った状態を示す図である。 図3(A)〜図3(C)は、一実施形態の露光装置が備えるステージ駆動系の機能を説明するための図である。 図4(A)及び図4(B)は、一実施形態の露光装置が備えるエンコーダシステムの構成を説明するための図である。 図5(A)及び図5(B)は、Yエンコーダの構成を説明するための図である。 図6(A)及び図6(B)は、Xエンコーダの構成を説明するための図である。 図1の露光装置の制御系の主要な構成を示すブロック図である。 図8(A)及び図8(B)は、エンコーダシステムの第1の変形例を説明するための図である。 図9(A)及び図9(B)は、エンコーダシステムの第2の変形例を説明するための図である。 図10(A)及び図10(B)は、エンコーダシステムの第3の変形例を説明するための図である。
以下、本発明の一実施形態を、図1〜図7に基づいて説明する。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。
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。なお、後述するように、本実施形態の露光装置100には、投影光学系PLが設けられている。以下では、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RとウエハWとが露光のため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。
露光装置100は、照明ユニットIOP、レチクルステージRST、投影光学系PL、ウエハステージWST等を含むステージ装置50、及びこれらの制御系等を、備えている。なお、図1等では、ウエハステージWST上にウエハWが載置されている。
照明ユニットIOP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。照明ユニットIOPは、レチクルブラインド(マスキングシステム)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。照明光ILとしては、一例として、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)が用いられる。
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。
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)116によって、移動鏡15(実際には、Y軸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116の計測値は、制御装置10(図1では不図示、図7参照)に送られる。
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ている。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あるいは1/5)を有する。このため、照明ユニットIOP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を通過した照明光ILにより、投影光学系PL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とウエハステージWST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(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ユニットIOP、及び投影光学系PLによってウエハW上にレチクルRの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。
投影光学系PLの側面の近傍には、アライメント系ALGが設けられている。アライメント系ALGとしては、例えば、米国特許第5,493,403号明細書などに開示されている画像処理方式のセンサを用いることができる。アライメント系ALGによる検出結果は、制御装置10に送られる(図7参照)。
ステージ装置50は、床面上で不図示の防振機構を介して水平に支持されたステージ定盤12と、該ステージ定盤12上に配設されたウエハステージWSTと、ウエハステージWSTを駆動するウエハ駆動系124(図1では図示せず、図7参照)と、ウエハステージWSTのXY平面内の位置情報を計測する位置計測系200(図1では図示せず、図7参照)とを備えている。
図2(A)には、ステージ装置50の斜視図が、一部省略して示されている。図2(A)に示されるように、ステージ定盤12のX軸方向の一側と他側には、一対のY軸リニアモータ136Y,136Yが、それぞれ配置されている。Y軸リニアモータ136Y,136Yは、Y軸方向を長手方向として床面上に設置されたY固定子134Y1,134Y2と、該Y固定子134Y1,134Y2それぞれに不図示のエアベアリング等を介して非接触で係合するY可動子132Y1,132Y2と、を備えている。Y軸リニアモータ136Y,136Yとしては、ムービングマグネット型及びムービングコイル型のいずれのリニアモータをも用いることができる。
Y可動子132Y,132Yは、Y軸方向を長手方向とし、XZ断面が逆U字状の形状を有する。Y可動子132Y,132Yは、一対のX固定子134X,134Xの長手方向の一端と他端に、それぞれ固定されている。X固定子134X,134Xには、不図示のエアベアリング等を介して一対のX可動子132X,132Xが、それぞれ非接触で係合している。本実施形態では、X可動子132X,132Xは、ウエハステージWSTの一部を構成する。すなわち、ウエハステージWSTは、図2(A)に示されるように、不図示のウエハホルダを介してウエハWが載置された矩形板状の本体部と、該本体部の+Y側及び−Y側に一体的にそれぞれ設けられ、且つX軸方向を長手方向とするX可動子132X,132Xとを有している。この場合、X固定子134X,134Xと、該X固定子134X,134Xに個別に係合するX可動子132X,132Xとによって、X軸リニアモータ136X,136Xがそれぞれ構成されている。X軸リニアモータ136X,136Xとしても、ムービングマグネット型及びムービングコイル型のいずれのリニアモータをも用いることができる。
本実施形態では、上述したY軸リニアモータ136Y,136Yと、X軸リニアモータ136Y,136Yとを含んで、ウエハステージWSTを、ステージ定盤12上で、図3(A)〜図3(C)などに示されるように、XY2次元方向に自在に駆動するXY駆動系が構成されている。なお、図3(A)〜図3(C)では、後述するエンコーダシステム150の構成各部を示すために、ウエハステージWSTの一部が破砕して示されている。図3(A)には、ウエハステージWSTが、ステージ定盤12上のほぼ中央に位置する状態が示されている。また、図3(B)には、図3(A)の位置から、ウエハステージWSTが、X軸リニアモータ136X,136Xにより−X方向に駆動され、且つY軸リニアモータ136Y,136Yにより−Y方向に駆動されることで、ステージ定盤12上の−X側端部且つ−Y側端部のコーナー付近にウエハステージWSTが移動した状態が示されている。また、図3(C)には、図3(A)の位置から、ウエハステージWSTがX軸リニアモータ136X,136Xにより+X方向に駆動され、且つY軸リニアモータ136Y,136Yにより+Y方向に駆動され、ステージ定盤12上の+X側端部かつ+Y側端部のコーナー付近にウエハステージWSTが移動した状態が示されている。
本実施形態では、X軸リニアモータ136X,136Xがそれぞれ発生する、ウエハステージWSTに対するX軸方向の駆動力(推力)を互いに異ならせることにより、ウエハステージWSTをθz方向に回転させることもできる。
本実施形態では、不図示ではあるが、ウエハを保持するウエハホルダは、不図示のZ・チルト駆動機構を介してウエハステージWST上に搭載されている。Z・チルト駆動機構は、ウエハホルダを異なる3点で支持するとともに、各支持点をZ軸方向に駆動する駆動機構(例えばボイスコイルモータ等)を含む。Z・チルト駆動機構は、ウエハホルダをウエハステージWST上で、Z軸方向、θx方向及びθy方向に微小駆動する。本実施形態では、上述したXY駆動系と、Z・チルト駆動機構とを含んで、ステージ定盤12上でウエハW(ウエハホルダ)を6自由度方向に駆動するウエハ駆動系124(図7参照)が構成されている。ウエハ駆動系124の構成各部は、制御装置10によって制御される(図7参照)。
ウエハステージWSTの位置情報は、位置計測系200(図7参照)によって常時検出され、その検出結果は制御装置10(図7参照)に送られる。位置計測系200は、干渉計システム118及びエンコーダシステム150(図7参照)を備えている。
干渉計システム118は、少なくともウエハステージWSTのXY平面内の3自由度方向(X,Y,θz)の位置情報を計測する。本実施形態では、ウエハステージWSTのXY平面内の3自由度方向の位置制御は、制御装置10により、主として、エンコーダシステム150の計測値に基づいて行われる。干渉計システム118は、例えばエンコーダシステム150の出力異常時のバックアップ用、及び/又はエンコーダシステム150のキャリブレーション時の位置計測用などとして、補助的に使用される。なお、干渉計システム118とエンコーダシステム150とを併用して、ウエハステージWST(ウエハテーブルWTB)の位置制御を行うこととしても良い。
エンコーダシステム150は、図2(A)の斜視図に示されるように、2つのYエンコーダ20Y,20Yと、Xエンコーダ20Xとを備えている。図2(B)には、図2(A)から、ウエハ駆動系124及びウエハステージWSTを取り去った(これらの輪郭が仮想線(二点鎖線)で図示されている)状態が示されている。
Yエンコーダ20Y,20Y及びXエンコーダ20Xは、光源と受光素子とを内部に含むエンコーダユニット22Y,22Y及び22Xを、それぞれ備えている。エンコーダユニット22Y,22Y及び22Xは、図2(A)及び図2(B)に示されるように、ステージ定盤12の−Y側に所定距離離れ、且つステージ定盤12のX軸方向の中央付近に対応する位置にそれぞれ設置されている。エンコーダユニット22Y,22Y及び22Xは、それぞれコヒーレントな光、例えば波長λ(=850nm)のレーザ光(以下、計測光と呼ぶ)LY1,LY3,LX1を射出する。
ここで、3つの計測光LY1,LY3及びLX1の光路は、ともにY軸に平行であり、且つ互いに近接している。本実施形態では、計測光LX1の光路が、投影光学系PLの光軸AX(図1参照)に直交するように設定されている。また、計測光LY1,LY3の光路は、計測光LX1の光路より幾分+Z側に位置する同一のXY平面内に、計測光LX1の光路からそれぞれ−X,+X方向に等距離隔てて配置されている。
計測光LY1,LY3及びLX1は、X軸方向を長手方向とするミラーブロック30に照射される。ミラーブロック30は、図2(A)(及び図2(B))に示されるように、ウエハステージWSTの底面(下面)に取り付けられている(固定されている)。ミラーブロック30は、波長λのレーザ光を透過する素材から成る四角柱状の光学部品(詳細な構造は後述する)であり、XZ平面に平行なその一面(−Y側の面)をエンコーダユニット22Y,22Y,22Xに対向させ、XY平面に平行なその一面(下面)をステージ定盤12に対向させて、ウエハステージWSTの底面のY軸方向のほぼ中央に固定されている。ミラーブロック30のX軸方向の長さは、ウエハステージWSTのX軸方向の移動ストロークに応じて、適当な長さに設定される。すなわち、ウエハステージWSTのX軸方向の全移動ストロークにおいて、必ず3つの計測光LY1,LY3,LX1がミラーブロック30の−Y側の面に照射されるように、設定される。本実施形態では、ウエハステージWSTのX軸方向の幅とほぼ等しく設定されている。
次に、エンコーダシステム150の具体的構成、及びYエンコーダ20Y,20Y及びXエンコーダ20Xの計測原理について、図4(A)〜図6(B)に基づいて説明する。
図4(A)及び図4(B)には、ミラーブロック30を含み、Yエンコーダ20Y,20Y及びXエンコーダ20Xの構成が概略的に示されている。図4(B)では、3つの計測光LY1,LY3,LX1のミラーブロック内での光路が、破線で示されている。ただし、この図4(B)では、計測光LY1,LY3は紙面直交方向(奥行き方向)に重なっている。また、図5(A)及び図5(B)には、エンコーダシステム150の構成要素のうち、Yエンコーダ20Y1の必須の構成要素のみが取り出して示されている。また、図6(A)及び図6(B)には、エンコーダシステム150の構成要素のうち、Xエンコーダ20Xの必須の構成要素のみが取り出さして示されている。図5(A)及び図6(A)では、それぞれ、一部を除きミラーブロック30の内部も図示されている。
ミラーブロック30は、図4(A)〜図6(B)に示されるように、X軸方向を長手方向とし且つ正方形状のYZ断面を有する同一サイズの四角柱状の2つのブロック30,30を、上下方向に重ねて一体化した光学部品である。下側のブロック301は、2つの直角プリズムをそれぞれの斜面を対向させて一体化したような分離光学素子(ビームスプリッタプリズムとも呼ばれる)から成る。この場合、少なくとも一方の直角プリズムの斜面には、その表面に例えば誘電体多層膜又は金属薄膜などが形成されており、一体化後の状態では、その斜面が、ハーフミラーと同様、計測光LY1,LY3,LX1の透過率と反射率とが同程度の反射面321となっている。ブロック301のその他の面には、反射防止膜が形成されている。上側のブロック302は、ブロック301と同様のビームスプリッタプリズムにより構成しても良いが、本実施形態では、2つの直角プリズムを、一方の斜面に反射膜を形成し、それぞれの斜面を対向させて一体化したような光学素子が用いられている。この場合、それぞれの斜面によって形成された面は、全反射面322となる。2つのブロック30,30のそれぞれの−Y側の一面は、同一面を形成している。
ブロック30の−Y側の面の上半部(+Z側)には、図4(A)及び図5(A)等に示されるように、X軸方向を長手方向とする移動格子34Yが配置されている。また、ブロック30の−Y側の面の下半部(−Z側)、すなわち移動格子34Yの−Z側には、X軸方向を長手方向とする移動格子34Xが配置されている。移動格子34Y,34Xは、それぞれ、Z軸方向、X軸方向を周期方向とする透過型の回折格子である。また、移動格子34Y,34Xの長手方向の長さは、ミラーブロック30の長さとほぼ同じである。
また、ブロック30の−Z側の面の−Y側半部には、図5(A)、図5(B)及び図4(B)に示されるように、X軸方向を長手方向とする移動格子36Yが配置されている。また、ブロック30の−Z側の面の+Y側半部、すなわち移動格子36Yの+Y側には、図6(A)、図6(B)及び図4(B)に示されるように、X軸方向を長手方向とする移動格子36Xが配置されている。移動格子36Y,36Xは、それぞれ、Y軸方向、X軸方向を周期方向とする透過型の回折格子から構成されている。また、移動格子36Y,36Xの長手方向の長さは、ミラーブロック30の長さとほぼ同じである。
ステージ定盤12の上面には、図2(B)などに示されるように、固定格子38Y,38Y,38Xが、それぞれY軸方向に延設されている。固定格子38Y,38Y,38Xは、計測光LY1,LY3,LX1の光路にそれぞれ対応した配置となっている。すなわち、ステージ定盤12の上面のX軸方向のほぼ中央に固定格子38Xが配置され、固定格子38Xの−X側、+X側にそれぞれ固定格子38Y,38Yが配置されている。固定格子38Y,38Yそれぞれは、XY平面に平行なステージ定盤12の上面に形成されたY軸方向を周期方向とする反射型の回折格子である。また、固定格子38Xは、ステージ定盤12の上面に形成されたX軸方向を周期方向とする反射型の回折格子である。固定格子38Y,38Y及び38XのY軸方向の長さは、ウエハステージWSTのY軸方向の移動ストロークをカバーする長さに設定されている。すなわち、ウエハステージWSTのY軸方向の全移動ストロークにおいて、必ず、ミラーブロック30から後述するようにして射出される3つの計測光LY1,LY3及びLX1(正確にはこれらに由来する回折光)が、それぞれ、固定格子38Y,38Y及び38Xに照射される長さに設定されている。
ここで、Yエンコーダ20Y1を代表的に取り上げて、Yエンコーダの計測原理について説明する。
エンコーダユニット22Y1から射出された計測光LY1は、例えば図5(A)に示されるように、ミラーブロック30に配置された移動格子34Yに垂直に照射される。これにより、移動格子34YからYZ平面内で回折角の異なる複数の回折光が発生する。図5(A)及び図5(B)では、このうちの±1次の回折光が代表的に図示されている。これらの回折光は、ブロック301内を透過し、反射面32で反射され、−Z方向にその光路が折り曲げられた後、移動格子36Yに照射される。これにより、移動格子36Yから、移動格子34Yで発生した回折光に由来する複数の回折光が発生する。図5(A)及び図5(B)では、移動格子34Yから発生した+1次の回折光に由来する−1次の回折光LY1と、移動格子34Yから発生した−1次の回折光に由来する+1次の回折光LY1とが、図示されている。
移動格子36Yから発生した回折光LY1,LY1は、ブロック301(ミラーブロック30)から射出され、前述の固定格子38Yに照射される。これにより、固定格子38Y1から、回折光LY1,LY1に由来する複数の回折光が発生する。ここで、回折光LY1に由来する−1次の回折光と、回折光LY1に由来する+1次の回折光と、がZ軸に平行な同軸上に集光(合成)されて合成光LY2となる。合成光LY2は、ブロック301(ミラーブロック30)に戻り、移動格子36Y、反射面32を順次透過してブロック302に入射する。そして、合成光LY2は、全反射面322で反射され、−Y方向に光路が折り曲げられ、ブロック30の−Y側の面から出力光として射出される。そして、その合成光LY2は、Y軸に平行な光路に沿ってエンコーダユニット22Y1に戻り、エンコーダユニット221内の受光素子(不図示)によって受光され、その強度が計測される。
合成光(出力光)LY2の強度は、固定格子38Y1から発生する回折光が互いに干渉することにより、移動格子36Yと固定格子38Y1との間のY軸方向に関する相対変位に対して、正弦的に変化する。そこで、エンコーダユニット22Y1は、合成光(出力光)LY2の強度変化から回折光の位相差を検出し、その位相差から移動格子36Yと固定格子38Yとの間のY軸方向の相対変位を求める。
移動格子34Y,36Yから発生する回折光の回折角は、計測光LY1の波長と移動格子34Y,36Yのピッチによって決まる。同様に、固定格子38Y1から発生する回折光の回折角は、計測光LY1の波長と固定格子38Y1のピッチによって決まる。本実施形態では、固定格子38Y1から、Z軸に平行な、回折光LY1に由来する−1次の回折光と、回折光LY1に由来する+1次の回折光とが発生するように、計測光LY1の波長に応じて、移動格子34Y,36Y及び固定格子38Y1のピッチが適当に定められている。これとともに、固定格子38Y1から発生する上記2つの回折光が同軸上に集光されるように、移動格子34Y,36Yと固定格子38Y1との、Z軸に平行な方向の位置関係が適切に設定されている。
Yエンコーダ20Y2は、エンコーダユニット22Y2から計測光LY3を移動格子34Yに垂直に照射し、Yエンコーダ20Y1と同様にして、合成光(出力光)LY4を得、合成光(出力光)LY4の強度変化から移動格子36Yと固定格子38Y2と間のY軸方向の相対変位を求める。
次に、Xエンコーダ20Xの計測原理について説明する。エンコーダユニット22Xから射出された計測光LX1は、例えば図6(A)に示されるように、ミラーブロック30に配置された移動格子34Xに垂直に照射される。これにより、移動格子34XからXY平面内で回折角の異なる複数の回折光が発生する。図6(A)及び図6(B)では、このうち±1次の回折光が代表的に図示されている。ただし、図6(B)では、これらの回折光は紙面直交方向(奥行き方向)に重なっている。これらの回折光は、ブロック301内を透過し、反射面32で反射され、−Z方向にその光路が折り曲げられた後、移動格子36Xに照射される。これにより、移動格子36Xから、移動格子34Xで発生した回折光に由来する複数の回折光が発生する。図6(A)及び図6(B)では、移動格子34Xから発生した+1次の回折光に由来する−1次の回折光LX1と、移動格子34Xから発生した−1次の回折光に由来する+1次の回折光LX1が、図示されている。ただし、図6(B)では、これら回折光は紙面垂直方向に重なっている。
移動格子36Xから発生した回折光LX1,LX1は、ブロック301(ミラーブロック30)から射出され、前述の固定格子38Xに照射される。これにより、固定格子38Xから、回折光LX1,LX1に由来する複数の回折光が発生する。ここで、回折光LX1に由来する−1次の回折光と、回折光LX1に由来する+1次の回折光と、がZ軸に平行な同軸上に集光(合成)されて合成光LX2となる。合成光LX2は、ブロック301(ミラーブロック30)に戻り、移動格子36X、反射面32を順次透過してブロック302に入射する。そして、合成光LY2は、全反射面322で反射され、−Y方向に光路が折り曲げられ、ブロック30の−Y側の面から出力光として射出される。そして、その合成光LX2は、Y軸に平行な光路に沿ってエンコーダユニット22Xに戻り、エンコーダユニット22X内の受光素子(不図示)によって受光され、その強度が計測される。そして、エンコーダユニット22Xにより、合成光(出力光)LX2の強度変化から回折光の位相差が検出され、その位相差から移動格子36Xと固定格子38Xとの間のX軸方向の相対変位が求められる。
この場合も、計測光LX1の波長と、移動格子34X,36Xのピッチと、固定格子38Xのピッチと、に応じて、固定格子38Xにて発生する回折光が、Z軸に平行な同軸上に集光されるように、移動格子34X,36Xと固定格子38Xとの位置関係が適切に設定されている。
Yエンコーダ20Y1,20Y2による相対変位の計測値は、制御装置10にそれぞれ供給される。制御装置10は、Yエンコーダ20Y1,20Y2による相対変位の計測値の平均値に基づき、ウエハステージWSTのY軸方向に関する基準位置からの変位、すなわちY軸方向の位置(Y位置)を算出する。また、制御装置10は、Yエンコーダ20Y1,20Y2による相対変位の計測値の差に基づき、ウエハステージWSTのヨーイング(θz方向の回転)を高精度に計測する。また、Xエンコーダ20Xによる、相対変位の計測値は、制御装置10に供給される。制御装置10は、Xエンコーダ20Xによる相対変位の計測値に基づき、ウエハステージWSTのX軸方向に関する基準位置からの変位、すなわちX軸方向の位置(X位置)を算出する。
本実施形態に係るエンコーダシステム150の一部を構成する、Yエンコーダ20Y1は、上述の説明から明らかなように、干渉計のように、ウエハステージWSTから戻ってくる計測光を別に用意した参照光と合成して、その合成光の強度を計測するのではなく、移動格子34Y,36Yから発生した回折光を固定格子38Y1にて合成し、その合成光の強度を計測するものである。すなわち、強度変化の計測対象である合成光(出力光)LY2は、エンコーダユニット22Y1内で合成されるのではなく、位置計測の対象であるウエハステージWST側で合成される。従って、合成光(出力光)LY2が、ウエハステージWST(ミラーブロック30)からエンコーダユニット22Y1に戻る間に、空気揺らぎを受けたとしても、合成光(出力光)LY2の強度変化から検出される回折光間の位相差は変化しない。従って、Yエンコーダ20Y1は、ウエハステージWSTがエンコーダユニット22Y1から離れても、空気揺らぎの影響を受け難い。同様に、Yエンコーダ20Y2も、空気揺らぎの影響を受け難い。この結果、Yエンコーダ20Y1,20Y2を用いることにより高精度なウエハステージWSTのY位置の計測が可能となる。
同様に、Xエンコーダ20Xは、ウエハステージWSTがエンコーダユニット22Xから離れても、空気揺らぎの影響を受け難い。従って、Xエンコーダ20Xを用いることにより高精度なウエハステージWSTのX位置の計測が可能となる。
ここで、本実施形態におけるYエンコーダ20Y1,20Y2と、Xエンコーダ20Xとについて、それらを構成する回折格子の役割に注目して、これらのエンコーダの構成を説明する。
前述したYエンコーダ20Y1は、移動格子34Y,36Y及び固定格子38Y1の3格子を用いる回折干渉方式のエンコーダである。ここで、Yエンコーダ20Y1の計測方向(Y軸方向)にミラーブロック30が固定されたウエハステージWSTが変位しても、計測光LY1の照射点は、移動格子34Y,36Y上でそれらの周期方向に変位しない。従って、移動格子34Yは、計測光LY1を回折させ、少なくとも2つの回折光(例えば±1次回折光)を発生する役割のみを担っている。また、移動格子36Yは、移動格子34Yから発生した2つの回折光を回折させて回折光LY1,LY1を発生させ、それらを固定格子38Y1上においてほぼ同一点に照射する役割のみを担っている。
一方、ウエハステージWSTがY軸方向に変位すると、計測光LY1に由来する回折光LY1,LY1の照射点が、固定格子38Y1上でその周期方向(Y軸方向)に変位する。従って、固定格子38Y1は、照射される回折光LY1,LY1を回折させて同軸上に合成して合成光LY2を発生させるだけでなく、移動格子36Y(すなわちウエハステージWST)と固定格子38Y1との間のY軸方向に関する相対変位に応じて、回折光LY1,LY1の間の位相差を発生させる基準格子の役割を担っている。
前述したYエンコーダ20Y2は、移動格子34Y,36Y及び固定格子38Y2の3格子を用いる回折干渉方式のエンコーダである。Yエンコーダ20Y2では、各回折格子は、Yエンコーダ20Y1と同様の役割を担っている。従って、固定格子38Y2は、上述した基準格子の役割も担っている。
また、前述したXエンコーダ20Xは、移動格子34X,36X及び固定格子38Xの3格子を用いる回折干渉方式のエンコーダである。移動格子34Xは、移動格子34Yと同様に、計測光LX1を回折させ、少なくとも2つの回折光(例えば±1次回折光)を発生する役割を担っている。移動格子36Xは、移動格子36Yと同様に、移動格子34Xにて発生した2つの回折光を回折させて回折光LX1,LX1を発生させ、それらの回折光LX1,LX1を固定格子38X上においてほぼ同一点に照射する役割を担っている。
ここで、ミラーブロック30が固定されたウエハステージWSTがXエンコーダ20Xの計測方向(X軸方向)に変位すると、計測光LX1の照射点は、移動格子34X上でその周期方向(X軸方向)に変位する。また、移動格子34Xにて発生する回折光の照射点は、移動格子36X上でその周期方向(X軸方向)に変位する。従って、移動格子34X,36Xは、それらの移動格子34X,36Xが配置されたウエハステージWSTと固定格子38Xとの間のX軸方向に関する相対変位に応じて、合成光LX2として合成される回折光LX1,LX1の間の位相差を発生させる基準格子の役割も担っている。
一方、X軸方向にウエハステージWSTが変位しても、計測光LX1に由来する回折光LX1,LX1の照射点は、固定格子38X上でその周期方向(X軸方向)に変位しない。従って、固定格子38Xは、照射される回折光LX1,LX1を回折させて同軸上に合成し、合成光LX2を発生させる役割のみを担っている。
以上の考察より明らかなように、Yエンコーダ20Y1、20Y2では、基準格子の役割を担う回折格子が、固定格子38Y1,38Y2として、ステージ定盤12上に配置されている。また、Xエンコーダ20Xでは、基準格子の役割を担う回折格子が、移動格子34X,36Xとして、ウエハステージWSTに固定されたミラーブロック30に配置されている。
図7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、装置全体を統括的に制御するマイクロコンピュータ(又はワークステーション)を含む制御装置10を中心として構成されている。
本実施形態の露光装置100では、通常のスキャナと同様の手順で、制御装置10により、レチクルアライメント及びウエハアライメント系ALGのベースライン計測、並びにEGA等のウエハアライメントが行われる。そして、ウエハアライメント結果に基づいて、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われ、レチクルRのパターンがウエハW上の複数のショット領域にそれぞれ転写される。この露光動作は、ウエハWの次のショット領域の露光のために加速開始位置にウエハWを保持するウエハステージWSTを移動させるショット間ステッピング動作と、前述の走査露光動作とを交互に繰り返すことで行われる。
露光中、制御装置10は、レチクル干渉計116の計測値に基づいてレチクルステージRSTの位置を制御するともに、エンコーダシステム150の各エンコーダの計測値に基づいて、ウエハステージWSTのXY平面内の位置制御を行う。また、制御装置10は、不図示のフォーカスセンサの計測値に基づいて、不図示のZ・チルト駆動機構を介して、ウエハホルダをZ軸方向、θx方向、及びθy方向に駆動することで、ウエハWのフォーカス・レベリング制御を行う。
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、エンコーダシステム150のYエンコーダユニット22Y1,22Y2から、Y軸に平行な光路に沿って計測光LY1,LY3を、ウエハステージWSTに固定されたミラーブロック30の側面に配置された移動格子34Yにそれぞれ照射する。この照射によって移動格子34Yから発生する回折光は、ミラーブロック30の底面に配置された移動格子36Yを介してステージ定盤12上面に配置された固定格子38Y1,38Y2にそれぞれ照射され、固定格子38Y1,38Y2からそれぞれ発生する回折光(より正確には回折光の合成光LY2,LY4)は、ミラーブロック30を介して、Yエンコーダユニット22Y1,22Y2(内部の受光素子)で受光される。そして、Yエンコーダユニット22Y1,22Y2から、移動格子36Yと固定格子38Y,38Yとの間のY軸方向の相対変位の計測値が制御装置10に出力される。
また、エンコーダシステム150のXエンコーダユニット22Xから、Y軸に平行な光路に沿って計測光LX1を、ミラーブロック30の側面に配置された移動格子34Xに照射する。この照射によって移動格子34Xから発生する回折光は、ミラーブロック30の底面に配置された移動格子36Xを介してステージ定盤12上面に配置された固定格子38Xに照射され、固定格子38Xからそれぞれ発生する回折光(より正確には回折光の合成光LX2)は、ミラーブロック30を介して、Xエンコーダユニット22X(内部の受光素子)で受光される。そして、Xエンコーダユニット22Xから、移動格子34X,36Xと固定格子38Xとの間のX軸方向の相対変位の計測値が制御装置10に出力される。
従って、制御装置10は、Yエンコーダユニット22Y1,22Y2、及びXエンコーダユニット22Xからの相対変位の計測値に基づいて、ウエハステージWSTのY位置及びθz方向の回転、並びにX位置を計測することができる。
ここで、Yエンコーダ20Y1、20Y2では、ステージ定盤12の上面に配置された固定格子38Y1,38Y2が、移動格子36Y(すなわちウエハステージWST)と固定格子38Y1,38Y2との間のY軸方向に関する相対変位に応じて、固定格子38Y1,38Y2から発生する±1次回折光(LY1,LY1)の間の位相差を発生させる基準格子の役割を担う。また、Xエンコーダ20Xでは、ウエハステージWSTに固定されたミラーブロック30に配置された移動格子34X,36Xが、移動格子34X,36X(すなわちウエハステージWST)と固定格子38Xとの間のX軸方向に関する相対変位に応じて、合成光LX2として合成される回折光LX1,LX1の間の位相差を発生させる基準格子の役割を担っている。
この場合、固定格子38Y1,38Y2は、投影光学系PLの光軸AXと直交するY軸から、同一距離−X方向、+X方向に離れたY軸に平行な直線(軸)上に配置されるので、Yエンコーダユニット22Y1,22Y2の計測値の平均値を用いることで、Y軸に平行な方向に関しては、アッベ誤差のない高精度なウエハステージWSTの位置計測が可能になる。一方、移動格子36Xは、ウエハステージWSTのほぼ重心を通るX軸に平行な直線上に配置されている。従って、X軸に平行な方向に関しては、ウエハステージWSTの重心近傍で、ウエハステージWSTの位置を計測することができ、ひいては重心駆動により高精度なウエハステージWSTの位置制御が可能となる。
また、ウエハステージWSTのY軸方向、及びX軸方向の位置計測に用いる計測光LY1,LY3及びLXをともにY軸に平行な光路に沿って、ウエハステージWSTに取り付けられた共通のミラーブロック30に配置された移動格子34Y及び34Xにそれぞれ照射するので、Y軸、X軸にそれぞれ平行な方向に関するウエハステージWSTの位置計測の計測点を近接させることが可能となる。これにより、エンコーダシステム150が占めるスペースを狭くすることができる。
さらに、本実施形態によると、上述したエンコーダシステム150を用いることで、高精度なウエハステージWSTの位置計測、ひいては位置制御が可能になる。これにより、ウエハW上の複数のショット領域にレチクルRのパターンを精度良く転写することが可能になる。
なお、上記実施形態のYエンコーダ20Y1,20Y2、Xエンコーダ20Xなどの構成は、一例であって、本発明がこれに限定されるものでない。以下、上記実施形態のいくつかの変形例について、エンコーダシステムを中心として、説明する。なお、以下の変形例では、説明の簡略化及び図示の便宜上から、Yエンコーダが一対でなく、1つのみ設けられた例を採りあげる。
《第1の変形例》
図8(A)及び図8(B)には、Yエンコーダ20Y’とXエンコーダ20X’とを含む、第1の変形例におけるエンコーダシステム150’の構成が示されている。図8(A)には、一部を除いて、ミラーブロック30’の内部も図示されている。図8(A)及び図8(B)に示されるように、ミラーブロック30’は、上記実施形態に係るミラーブロック30から、ブロック30の−Y側の面に配置されていた移動格子34Y,34Xが取り去られたもの(設けられていないもの)に相当する。
本例では、ミラーブロック30’が、前述のミラーブロック30に代えて、ウエハステージWSTの底面(下面)に取り付けられている(固定されている)ものとする。また、Yエンコーダユニット22Yから射出される計測光LY1の光路が、投影光学系PLの光軸と直交するY軸に一致し、Xエンコーダユニット22Xから射出される計測光LX1の光路が、計測光LY1の光路の+X側に位置している。また、これらの計測光LY1,LX1の光路に対応して、固定格子38Y、38Xが、先と同様に、ステージ定盤上に配置されている。以下の各変形例においても同様である。
本例のYエンコーダ20’によると、エンコーダユニット22Yから射出された計測光LY1は、ミラーブロック30’内を透過し、反射面32にて反射され、−Z方向に光路が折り曲げられ、移動格子36Yに照射される。これにより、移動格子36Yにて、YZ平面内で回折角の異なる複数の回折光が発生する。図8(A)及び図8(B)では、±1次の回折光LY1,LY1が図示されている。回折光LY1,LY1は、固定格子38Yに照射され、これにより、固定格子38Yから、回折光LY1,LY1に由来する複数の回折光が発生する。ここで、回折光LY1に由来する−1次の回折光と、回折光LY1に由来する+1次の回折光と、が元の回折光の光路を逆に辿り、移動格子36YにてZ軸に平行な同軸上に集光(合成)されて合成光LY2となる。合成光LY2は、反射面32を透過した後、全反射面32にて反射されて−Y方向に光路が折り曲げられ、ミラーブロック30’の−Y側の面から出力光として射出される。そして、その合成光LY2は、Y軸に平行な光路に沿ってエンコーダユニット22Yに戻り、エンコーダユニット22Y内の受光素子(不図示)によって受光され、その強度が計測される。そして、エンコーダユニット22Yにより、先と同様に、合成光(出力光)LY2の強度変化に基づき、移動格子36Yと固定格子38Yとの間のY軸方向の相対変位が求められ、その計測値が制御装置10に出力される。
また、本例のXエンコーダ20X’によると、エンコーダユニット22Xから射出された計測光LX1は、ミラーブロック30’内を透過し、反射面32にて反射され、−Z方向に光路が折り曲げられ、移動格子36Xに照射される。これにより、移動格子36XからXZ平面内で回折角の異なる複数の回折光が発生する。図8(A)及び図8(B)では、±1次の回折光LX1,LX1が図示されている。ただし、図8(B)では、これらの回折光は紙面直交方向(奥行き方向)に重なっている。
回折光LX1,LX1は、固定格子38Xに照射される。これにより、固定格子38Xから、回折光LX1,LX1に由来する複数の回折光が発生する。ここで、回折光LX1に由来する−1次の回折光と、回折光LX1に由来する+1次の回折光と、が元の回折光の光路を逆に辿り、移動格子36XにてZ軸に平行な同軸上に集光(合成)され、合成光LX2となる。合成光LX2は、反射面32を透過した後、全反射面32にて反射されて−Y方向に光路が折り曲げられ、ミラーブロック30’の−Y側の面から出力光として射出される。そして、その合成光LX2は、Y軸に平行な光路に沿ってエンコーダユニット22Xに戻り、エンコーダユニット22X内の受光素子(不図示)によって受光され、その強度が計測される。そして、エンコーダユニット22Xにより、先と同様に、合成光(出力光)LX2の強度変化に基づき、移動格子36Xと固定格子38Xとの間のX軸方向の相対変位が求められ、その計測値が制御装置10に出力される。
本例において、計測光LY1の波長に基づき、回折光LY1に由来する−1次の回折光と、回折光LY1に由来する+1次の回折光と、が元の回折光の光路を逆に辿るように、移動格子36Y、固定格子38Yのピッチが設定されている。同様に、計測光LX1の波長に基づき、回折光LX1に由来する−1次の回折光と、回折光LX1に由来する+1次の回折光と、が元の回折光の光路を逆に辿るように、移動格子36X、固定格子38Xのピッチが設定されている。
上述のYエンコーダ20Y’とXエンコーダ20X’とを含むエンコーダシステム150’は、ウエハステージWSTのθz回転の計測はできないが、その点を除けば、上記実施形態におけるエンコーダシステム150と同様の機能を有する。Yエンコーダ20Y’を一対設け、ウエハステージWSTのθz回転を計測可能にしても良い。
《第2の変形例》
図9(A)及び図9(B)には、Yエンコーダ20Y”とXエンコーダ20X”とを含む、第2の変形例に係るエンコーダシステム150”の構成が示されている。図9(A)及び図9(B)に示されるように、ミラーブロック30”は、上記実施形態に係るミラーブロック30を構成するブロック30において、−Z側の面に配置されていた移動格子36Y,36Xが取り去られたもの(設けられていないもの)に相当する。
本例では、ミラーブロック30”が、前述のミラーブロック30に代えて、ウエハステージWSTの下部に取り付けられている(固定されている)ものとする。
本例のYエンコーダ20Y”によると、エンコーダユニット22Yから射出された計測光(入力光)LYは、ミラーブロック30”の−Y側の面に配置された移動格子34Yに垂直に照射される。これにより、移動格子34YからYZ平面内で回折角の異なる複数の回折光が発生する。図9(A)及び図9(B)では、±1次の回折光LY,LYが図示されている。これらの回折光LY,LYは、ミラーブロック30”内を透過し、反射面32にて反射され、−Z方向に光路を折り曲げられた後、ミラーブロック30”から射出され、固定格子38Yに照射される。これにより、固定格子38Yから、回折光LY,LYに由来する複数の回折光が発生する。ここで、回折光LYに由来する−1次の回折光と、回折光LYに由来する+1次の回折光と、が元の回折光の光路を逆に辿り、反射面32にて反射されて−Y方向に光路が折り曲げられ、移動格子34YにてY軸に平行な同軸上に集光(合成)され、合成光LYとなる。合成光LYは、出力光として、ミラーブロック30”の−Y側の面から射出される。そして、その合成光LYは、エンコーダユニット22Yから射出された計測光(入力光)LYの光路に沿って、エンコーダユニット22Yに戻る。そして、エンコーダユニット22Y内で、ビームスプリッタを介して計測光(入力光)LYと分離され、受光素子(不図示)によって受光され、その強度が計測される。そして、エンコーダユニット22Yにより、先と同様に、合成光(出力光)LYの強度変化に基づき、移動格子34Yと固定格子38Yとの間のY軸方向の相対変位が求められ、その計測値が制御装置10に出力される。
また、本例のXエンコーダ20X”によると、エンコーダユニット22Xから射出された計測光(入力光)LXは、ミラーブロック30”に設けられた移動格子34Xに垂直に照射される。これにより、移動格子34XからXY平面内で回折角の異なる複数の回折光が発生する。図9(A)及び図9(B)では、±1次の回折光LX,LXが図示されている。ただし、図9(B)では、これらの回折光は紙面直交方向(奥行き方向)に重なっている。これらの回折光LX,LXは、ミラーブロック30”内を透過し、反射面32にて反射され、−Z方向に光路が折り曲げられ、ミラーブロック30”から射出され、固定格子38Xに照射される。これにより、固定格子38Xから、回折光LX,LXに由来する複数の回折光が発生する。ここで、回折光LXに由来する−1次の回折光と、回折光LXに由来する+1次の回折光と、が元の回折光の光路を逆に辿り、反射面32にて反射されて−Y方向に光路が折り曲げられ、移動格子34XにてY軸に平行な同軸上に集光(合成)され、合成光LXとして、ミラーブロック30”の−Y側の面から射出される。そして、その合成光LXは、計測光(入力光)LXの光路に沿って、エンコーダユニット22Xに戻る。そして、エンコーダユニット22X内で、ビームスプリッタを介して計測光(入力光)LXと分離され、受光素子(不図示)によって受光され、その強度が計測される。そして、エンコーダユニット22Xにより、先と同様に、合成光(出力光)LXの強度変化に基づき、移動格子34Xと固定格子38Xとの間のX軸方向の相対変位が求められ、その計測値が制御装置10に出力される。
本例において、計測光LYの波長に基づき、回折光LYに由来する−1次の回折光と、回折光LYに由来する+1次の回折光と、が元の回折光の光路を逆に辿るように、固定格子38Yと移動格子34Yとのピッチが設定されている。同様に、計測光LXの波長に基づき、回折光LXに由来する−1次の回折光と、回折光LXに由来する+1次の回折光と、が元の回折光の光路を逆に辿るように、固定格子38Xと移動格子34Xとのピッチが設定されている。
上述のYエンコーダ20Y”とXエンコーダ20X”から構成されるエンコーダシステム150”は、ウエハステージWSTのθz回転の計測はできないが、その点を除けば、上記実施形態におけるエンコーダシステム150と同様の機能を有する。Yエンコーダ20Y”を一対設け、ウエハステージWSTのθz回転を計測可能にしても良い。
なお、前述の実施形態におけるYエンコーダ20YとXエンコーダ20Xと同様に、上記第1の変形例におけるYエンコーダ20Y’とXエンコーダ20X’、及び上記第2の変形例におけるYエンコーダ20Y”とXエンコーダ20X”においても、移動格子と固定格子の役割が異なる。すなわち、第1の変形例におけるYエンコーダ20Y’では固定格子38Yが基準格子の役割を担い、Xエンコーダ20X’では移動格子36Xが基準格子の役割を担っている。第2の変形例におけるYエンコーダ20Y”では固定格子38Yが基準格子の役割を担い、Xエンコーダ20X”では移動格子34Xが基準格子の役割を担っている。
《第3の変形例》
上述の第1及び第2の変形例では、固定格子38Xは、移動格子(36X又は34X)にて発生する2つの回折光(±1次回折光)を回折させ、その回折により生じる複数の回折光のうちの2つの回折光を、移動格子(36X又は34X)にて同軸上に合成するため、元の回折光の光路を逆に辿らせる役割のみを担っている。従って、固定格子38Xに代えて、移動格子(36X又は34X)にて発生する2つの回折光(±1次回折光)のそれぞれを垂直に反射する一対の反射面を、用いることが可能である。
図10(A)及び図10(B)には、前述の第1の変形例において、固定格子38Xに代えて、反射部材38X’が設けられた、第3の変形例に係るXエンコーダ20X3が示されている。図10(A)及び図10(B)では、Yエンコーダ及びその他の部分は図示が省略されている。
反射部材38X’には、移動格子36Xにて発生する回折光LX1,LX1のそれぞれに対して直交する2つの反射面38X’,38X’が設けられている。なお、上述の第2の変形例において、固定格子38Xに代えて、反射部材38X’を設けても良い。この場合、2つの反射面38X’,38X’は、移動格子34Xにて発生する回折光LX,LXのそれぞれに対して直交するように設定されている。
本第3の変形例におけるXエンコーダ20X3は、第1の変形例におけるXエンコーダ20X’(又は第2の変形例におけるXエンコーダ20X”)と、同様の機能を有する。
エンコーダユニット22Y,22Xを、1つのエンコーダユニットとして構成することもできる。この場合には、コンパクトな位置計測系を構成することが可能になる。
なお、上記実施形態及び第1、第3の変形例では、2つのブロック30,30からミラーブロック30(又は30’)を構成することとしたが、1つのブロック内に2つの反射面32,32を設けてミラーブロックを構成しても良い。また、ミラーブロックは、回折格子及び反射面以外の部分が空間となっている中空の部材によって構成することも可能である。また、上記実施形態などにおいて、各計測光として直線偏光の光を用いるとともに、ミラーブロックを、例えば偏光ビームスプリッタと1/4波長板とを組み合わせて構成することで、計測光の反射、透過を効率良く行わせるようにしても良い。
また、上記実施形態及び各変形例では、移動格子と固定格子とから発生する複数の回折光のうち±1次回折光を用いる場合について説明したが、これに限らず、零次以外であれば任意の同一次数(±2次、±3次、…)又は同一方向に発生する回折光の組み合わせを用いることも可能である。ただし、この場合には、計測光の波長に応じ、各格子のピッチを定め、必要な場合、格子同士の位置関係を適切に設定することで、その回折光の組み合わせが、上記実施形態又は各変形例における±1次回折光と同様に機能するようにする必要がある。
また、上記実施形態及び各変形例では、ミラーブロックをウエハステージWSTの底面(下面)に固定し、固定格子をミラーブロックの下方、すなわちステージ定盤12の上面に設ける場合について説明したが、これに限らず、ミラーブロック(光学部材)をウエハステージWSTの上面に取り付け、固定格子をミラーブロックの上方、例えば投影光学系を保持するメインフレーム(メトロロジーフレーム)の下面に配置しても良い。すなわち、上記実施形態及び各変形例で説明した、エンコーダシステムと上下反転したようなエンコーダシステムを採用して、ウエハステージWSTの位置を計測しても良い。
また、上記実施形態及び各変形例では、エンコーダシステムのみを設け、干渉計システムは必ずしも設けなくても良い。
なお、上述の実施形態では、本発明が、液体(例えば純水など)を介さずにウエハWの露光を行うドライタイプの露光装置に適用された場合について説明したが、これに限らず、例えば例えば国際公開第99/49504号、欧州特許出願公開第1,420,298号明細書、国際公開第2004/055803号、特開2004−289126号公報(対応米国特許第6,952,253号明細書)などに開示されているように、投影光学系とウエハとの間に照明光の光路を含む液浸空間を形成し、投影光学系及び液浸空間の液体を介して照明光でウエハを露光する露光装置にも本発明を適用することができる。
また、上記実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置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上記実施形態と同様に、エンコーダを用いて計測することができるので、同様の効果を得ることができる。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、プロキシミティー方式の露光装置、又はミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明は適用することができる。さらに、例えば米国特許第6,590,634号明細書、米国特許第5,969,441号明細書、米国特許第6,208,407号明細書などに開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも本発明を適用できる。また、例えば国際公開第2005/074014号などに開示されているように、ウエハステージとは別に、計測部材(例えば、基準マーク、及び/又はセンサなど)を含む計測ステージを備える露光装置にも本発明は適用が可能である。
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およ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、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。また、前述の照明領域及び露光領域はその形状が矩形であるものとしたが、これに限らず、例えば円弧、台形、あるいは平行四辺形などでも良い。
なお、上記実施形態の露光装置の光源は、ArFエキシマレーザに限らず、KrFエキシマレーザ(出力波長248nm)、F2レーザ(出力波長157nm)、Ar2レーザ(出力波長126nm)、Kr2レーザ(出力波長146nm)などのパルスレーザ光源、g線(波長436nm)、i線(波長365nm)などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、YAGレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば米国特許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。
また、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)光を露光光として用いる、EUV露光装置にも本発明は適用できる。この他、電子線あるいはイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置などにも本発明は適用できる。
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。
また、例えば干渉縞をウエハ上に形成することによって、ウエハ上にライン・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。
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。
また、物体上にパターンを形成する装置は、前述の露光装置(リソグラフィシステム)に限られず、例えばインクジェット方式にて物体上にパターンを形成する装置にも本発明を適用することができる。
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はなく、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。
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、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。
なお、本発明の移動体装置は、露光装置に限らず、その他の基板の処理装置(例えば、レーザリペア装置、基板検査装置その他)、あるいはその他の精密機械における試料の位置決め装置、ワイヤーボンディング装置等の2次元面内で移動するステージ等の移動体を備えた装置にも広く適用できる。
なお、これまでの説明で引用した露光装置などに関する全ての公報(国際公開公報を含む)、米国特許出願公開明細書及び米国特許明細書の開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
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)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。
本発明の位置計測システム及び位置計測方法は、所定平面に沿って移動する移動体の位置情報を計測するのに適している。また、本発明の移動体装置及び移動体駆動方法は、移動体を所定平面に沿って駆動するのに適している。また、本発明の露光装置及び露光方法は、エネルギビームを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、本発明のパターン形成装置は、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。

Claims (50)

  1. 互いに直交する第1軸及び第2軸を含む所定平面に沿って移動する移動体の位置情報を計測する位置計測システムであって、
    前記移動体の外部に前記第1軸に平行な方向にそれぞれ延設され、前記第1軸に平行な方向を周期方向とする第1固定格子及び前記第2軸に平行な方向を周期方向とする第2固定格子と;
    前記第1及び第2固定格子の周期方向に対応する方向をそれぞれ周期方向とする第1及び第2移動格子を有し、前記移動体に取り付けられた光学部材と;
    前記第1及び第2固定格子それぞれに対応する第1及び第2受光系と;を備え、
    前記第1固定格子と前記第1移動格子と前記第1受光系とを含んで、前記第1軸に平行な方向に関する前記移動体の位置情報を計測する第1計測装置が構成され、
    前記第2固定格子と前記第2移動格子と前記第2受光系とを含んで、前記第2軸に平行な方向に関する前記移動体の位置情報を計測する第2計測装置が構成される位置計測システム。
  2. 請求項1に記載の位置計測システムにおいて、
    前記光学部材は、前記第2軸に平行な方向を長手方向とし、該長手方向に関して、前記移動体の前記第2軸に平行な方向の長さと同程度以上の長さを有する位置計測システム。
  3. 請求項1又は2に記載の位置計測システムにおいて、
    前記第1及び第2移動格子は、前記光学部材の一面に配置されている位置計測システム。
  4. 請求項3に記載の位置計測システムにおいて、
    前記光学部材は、前記第1及び第2固定格子の周期方向に対応する方向をそれぞれ周期方向とする、前記一面とは別の一面にそれぞれ配置された第3及び第4移動格子をさらに有する位置計測システム。
  5. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の位置計測システムにおいて、
    前記第1及び第2固定格子は、前記移動体に対向する前記所定平面に平行な面上に配置される位置計測システム。
  6. 請求項5に記載の位置計測システムにおいて、
    前記第1及び第2固定格子は、前記第2軸に平行な方向に離間して配置される位置計測システム。
  7. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の位置計測システムにおいて、
    前記第1及び第2固定格子は、前記第1軸に平行な方向に関して、前記移動体の移動ストロークと同程度以上の長さを有する位置計測システム。
  8. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の位置計測システムにおいて、
    前記第1計測装置は、前記移動体の外部に前記第1軸に平行な方向に延設された前記第1軸に平行な方向を周期方向とする3固定格子と、該第3固定格子に対応する第3受光系とをさらに含み、前記第1受光系と前記第3受光系との出力に基づいて、前記所定平面に直交する第3軸回りの回転方向に関する前記移動体の位置転情報をさらに計測する位置計測システム。
  9. 互いに直交する第1軸及び第2軸を含む所定平面に沿って移動する移動体と;
    前記移動体の前記所定平面内の位置情報を計測する請求項1〜8のいずれか一項に記載の位置計測システムと;
    前記位置計測システムで計測された前記移動体の位置情報に基づいて、前記移動体を所定平面に沿って駆動する駆動装置と;を備える移動体装置。
  10. 請求項9に記載の移動体装置において、
    前記位置計測システムの一部を構成する前記光学部材は、前記移動体の重心近傍に取り付けられている移動体装置。
  11. 互いに直交する第1軸及び第2軸を含む所定平面に沿って移動する移動体の位置情報を計測する位置計測システムであって、
    前記移動体の外部に前記第1軸に平行な方向に延設され、前記第1軸に平行な方向を周期方向とする第1基準格子と、前記移動体に設けられ、前記第1基準格子の周期方向に対応する方向を周期方向とする第1回折格子と、前記第1基準格子に対応する第1受光系とを含み、前記第1軸に平行な方向に関する前記移動体の位置情報を計測する第1計測装置と;
    前記移動体に設けられ、前記第2軸に平行な方向を周期方向とする第2基準格子と、前記移動体の外部に前記第1軸に平行な方向に延設され、前記第2基準格子の周期方向に対応する方向を周期方向とする第2回折格子と、前記第2基準格子に対応する第2受光系とを含み、前記第2軸に平行な方向に関する前記移動体の位置情報を計測する第2計測装置と;を備える位置計測システム。
  12. 請求項11に記載の位置計測システムにおいて、
    前記第1回折格子及び前記第2基準格子は、前記第2軸に平行な方向を長手方向とし、該長手方向に関して、前記移動体の前記第2軸に平行な方向の長さと同程度以上の長さを有する位置計測システム。
  13. 請求項11又は12に記載の位置計測システムにおいて、
    前記第1計測装置は、前記移動体の前記第1回折格子及び前記第2基準格子が設けられた場所と異なる場所に配置され、前記第1基準格子の周期方向に対応する方向を周期方向とする第3回折格子をさらに含み、
    前記第2計測装置は、前記移動体の前記第1回折格子及び前記第2基準格子が設けられた場所と異なる場所に配置され、前記第2基準格子の周期方向に対応する方向を周期方向とする第4回折格子をさらに含む位置計測システム。
  14. 請求項11〜13のいずれか一項に記載の位置計測システムにおいて、
    前記第1基準格子及び前記第2回折格子は、前記移動体に対向する前記所定平面に平行な面上に配置される位置計測システム。
  15. 請求項14に記載の位置計測システムにおいて、
    前記第1基準格子及び前記第2回折格子は、前記第2軸に平行な方向に離間して配置される位置計測システム。
  16. 請求項11〜15のいずれか一項に記載の位置計測システムにおいて、
    前記第1基準格子及び前記第2回折格子は、前記第1軸に平行な方向に関して、前記移動体の移動ストロークと同程度以上の長さを有する位置計測システム。
  17. 請求項11〜16のいずれか一項に記載の位置計測システムにおいて、
    前記第1計測装置は、前記移動体の外部に前記第1軸に平行な方向に延設された前記第1軸に平行な方向を周期方向とする第3基準格子と、該第3基準格子に対応する第3受光系とをさらに含み、前記第1受光系と前記第3受光系との出力に基づいて、前記所定平面に直交する第3軸回りの回転方向に関する前記移動体の位置転情報をさらに計測する位置計測システム。
  18. 互いに直交する第1軸及び第2軸を含む所定平面に沿って移動する移動体と;
    前記移動体の前記所定平面内の位置情報を計測する請求項11〜17のいずれか一項に記載の位置計測システムと;
    前記位置計測システムで計測された前記移動体の位置情報に基づいて、前記移動体を所定平面に沿って駆動する駆動装置と;を備える移動体装置。
  19. 請求項18に記載の移動体装置において、
    前記位置計測システムの一部を構成する前記第1回折格子及び前記第2基準格子は、前記移動体の重心近傍に設けられている移動体装置。
  20. 互いに直交する第1軸及び第2軸を含む所定平面に沿って移動する移動体の位置情報を計測する位置計測システムであって、
    前記第1軸に平行な第1光路を少なくとも一部に含む光路に沿って第1計測光を前記移動体に取り付けられた光学部材が有する第1移動格子に照射し、該第1移動格子から発生する回折光を前記移動体の外部に前記第1軸に平行な方向に延設された前記第1軸に平行な方向を周期方向とする第1固定格子に照射し、該第1固定格子から発生する回折光を前記光学部材を介して受光することによって、前記移動体の前記第1軸に平行な方向に関する位置情報を計測する第1計測装置と;
    前記第1光路に近接する前記第1軸に平行な第2光路を少なくとも一部に含む光路に沿って第2計測光を前記光学部材が有する第2移動格子に照射し、該第2移動格子から発生する回折光を前記移動体の外部に前記第1軸に平行な方向に延設された前記第2軸に平行な方向を周期方向とする第2固定格子に照射し、該第2固定格子から発生する回折光を前記光学部材を介して受光することによって、前記移動体の前記第2軸に平行な方向に関する位置情報を計測する第2計測装置と;を備える位置計測システム
  21. 請求項20に記載の位置計測システムにおいて、
    前記光学部材は、前記第2軸に平行な方向を長手方向とし、該長手方向に関して、前記移動体の前記第2軸に平行な方向の長さと同程度以上の長さを有する位置計測システム。
  22. 請求項20又は21に記載の位置計測システムにおいて、
    前記第1及び第2移動格子は、それぞれ、前記第1及び第2固定格子の周期方向に対応する方向を周期方向とする位置計測システム。
  23. 請求項20〜22のいずれか一項に記載の位置計測システムにおいて、
    前記光学部材は、前記第1及び第2移動格子から発生する回折光を、それぞれ集光する第3及び第4移動格子をさらに有し、
    前記第3及び第4移動格子は、それぞれ、前記第1及び第2固定格子の周期方向に対応する方向を周期方向とする位置計測システム。
  24. 請求項20〜22のいずれか一項に記載の位置計測システムにおいて、
    前記光学部材は、前記第1及び第2固定格子から発生する回折光を、それぞれ集光する第3及び第4移動格子が設けられ、
    前記第3及び第4移動格子は、それぞれ、前記第1及び第2固定格子の周期方向に対応する方向を周期方向とする位置計測システム。
  25. 請求項20〜24のいずれか一項に記載の位置計測システムにおいて、
    前記光学部材は、前記第1及び第2計測光の光路を、それぞれ、前記第1及び第2固定格子に向けて折り曲げる反射部材を有する位置計測システム。
  26. 請求項20〜25のいずれか一項に記載の位置計測システムにおいて、
    前記光学部材は、前記第1及び第2固定格子から発生する回折光の光路を、それぞれ、前記第1及び第2光路に平行な方向に折り曲げる反射部材を有する位置計測システム。
  27. 請求項20〜26のいずれか一項に記載の位置計測システムにおいて、
    前記第1及び第2光路は、前記第2軸に平行な方向に関して所定距離隔てて配置される位置計測システム。
  28. 請求項27に記載の位置計測システムにおいて、
    前記第1及び第2固定格子は、前記移動体に対向する前記所定平面に平行な面上に、前記第2軸に平行な方向に前記所定距離隔てて配置される位置計測システム。
  29. 請求項20〜28のいずれか一項に記載の位置計測システムにおいて、
    前記第1及び第2固定格子は、前記第1軸に平行な方向に関して、前記移動体の移動ストロークと同程度以上長さを有する位置計測システム。
  30. 互いに直交する第1軸及び第2軸を含む所定平面に沿って移動する移動体と;
    前記移動体の前記所定平面内の位置情報を計測する請求項20〜29のいずれか一項に記載の位置計測システムと;
    前記位置計測システムで計測された前記移動体の位置情報に基づいて、前記移動体を所定平面に沿って駆動する駆動装置と;を備える移動体装置。
  31. 請求項30に記載の移動体装置において、
    前記位置計測システムの一部を構成する前記光学部材は、前記移動体の重心近傍に取り付けられている移動体装置。
  32. 請求項30又は31に記載の移動体装置において、
    前記位置計測システムは、
    前記第1光路に近接する前記第1軸に平行な第3光路を少なくとも一部に含む光路に沿って第3計測光を前記第1移動格子に照射し、該第1移動格子から発生する回折光を前記移動体の外部に前記第1軸方向に延設された前記第1軸に平行な方向を周期方向とする第3固定格子に照射し、該第3固定格子から発生する回折光を前記光学部材を介して受光することによって、前記移動体の前記第1軸に平行な方向に関する位置情報を計測する第3計測装置を、さらに備える移動体装置。
  33. 請求項32に記載の移動体装置において、
    前記第1及び第3光路は、それぞれ、前記第2光路から、前記第2軸に平行な方向の一側と他側に等距離隔てて配置される移動体装置。
  34. エネルギビームを照射して物体上にパターンを形成する露光装置であって、
    前記パターンを形成するために、前記物体を保持する移動体を所定平面に沿って駆動する請求項9、10、18,19、30〜33のいずれか一項に記載の移動体装置を備える露光装置。
  35. 請求項34に記載の露光装置を用いて、物体上にパターンを形成する工程と;
    前記パターンが形成された前記物体に処理を施す工程と;を含むデバイス製造方法。
  36. 物体にパターンを形成するパターン形成装置であって、
    前記物体を保持して移動可能な移動体と;
    前記物体上にパターンを形成するパターン生成装置と;
    前記移動体を所定平面内で駆動する請求項9、10、18,19、30〜33のいずれか一項に記載の移動体装置と;を備えるパターン形成装置。
  37. 請求項36に記載のパターン形成装置において、
    前記物体は感応層を有し、
    前記パターン生成装置は、前記感応層にエネルギビームを照射することによって、前記パターンを形成するパターン形成装置。
  38. 請求項36又は37に記載のパターン形成装置を用いて、物体上にパターンを形成する工程と;
    前記パターンが形成された前記物体に処理を施す工程と;を含むデバイス製造方法。
  39. 互いに直交する第1軸及び第2軸を含む所定平面に沿って移動する移動体の位置情報を計測する位置計測方法であって、
    第1固定格子の周期方向に対応する方向を周期方向とする前記移動体に取り付けられた光学部材が有する第1移動格子に、前記第1軸に平行な光路に沿って第1計測光を照射し、前記第1移動格子から発生する回折光を移動体の外部に前記第1軸に平行な方向に延設された前記第1軸に平行な方向を周期方向とする前記第1固定格子に照射し、該第1固定格子から発生する回折光を、前記光学部材を介して第1受光系で受光することによって、前記移動体の前記第1軸に平行な方向に関する位置情報を計測する第1計測工程と;
    第2固定格子の周期方向に対応する方向を周期方向とする前記光学部材が有する第2移動格子に、前記第1軸に平行な光路に沿って第2計測光を照射し、前記第2移動格子から発生する回折光を前記移動体の外部に前記第1軸に平行な方向に延設された前記第2軸に平行な方向を周期方向とする前記第2固定格子に照射し、該第2固定格子から発生する回折光を、前記光学部材を介して第2受光系で受光することによって、前記移動体の第2軸に平行な方向に関する位置情報を計測する第2計測工程と;を含む位置計測方法。
  40. 請求項39に記載の位置計測方法において、
    前記光学部材は、前記第2軸に平行な方向を長手方向とし、該長手方向に関して、前記移動体の前記第2軸に平行な方向の長さと同程度以上の長さを有する位置計測方法。
  41. 請求項39又は40に記載の位置計測方法において、
    前記第1及び第2移動格子は、前記光学部材の一面に配置されている位置計測方法。
  42. 互いに直交する第1軸及び第2軸を含む所定平面に沿って移動する移動体の位置情報を計測する位置計測方法であって、
    前記第1軸に平行な光路に沿って、第1計測光を、前記移動体に設けられ、第1基準格子の周期方向に対応する方向を周期方向とする第1回折格子に照射し、該第1回折格子から発生する回折光を前記移動体の外部に第1軸に平行な方向に延設された前記第1軸に平行な方向を周期方向とする前記第1基準格子に照射し、該第1基準格子から発生する回折光を第1受光系で受光することによって、前記移動体の第1軸に平行な方向に関する位置情報を計測する第1計測工程と;
    前記第1軸に平行な光路に沿って、第2計測光を、前記移動体に設けられた前記第2軸に平行な方向を周期方向とする第2基準格子に照射し、該第2基準格子から発生する回折光を前記移動体の外部に前記第1軸に平行な方向に延設され前記第2基準格子の周期方向に対応する方向を周期方向とする第2回折格子に照射し、該第2回折格子から発生する回折光を第2受光系で受光することによって、移動体の第2軸に平行な方向に関する位置情報を計測する第2計測工程と;を含む位置計測方法。
  43. 請求項42に記載の位置計測方法において、
    前記第1回折格子及び前記第2基準格子は、前記第2軸に平行な方向を長手方向とし、該長手方向に関して、前記移動体の前記第2軸に平行な方向の長さと同程度以上の長さを有する位置計測方法。
  44. 請求項42又は43に記載の位置計測方法において、
    前記第1基準格子及び前記第2回折格子は、前記移動体に対向する前記所定平面に平行な面上に配置される位置計測方法。
  45. 互いに直交する第1軸及び第2軸を含む所定平面に沿って移動する移動体の位置情報を計測する位置計測方法であって、
    前記第1軸に平行な第1光路を少なくとも一部に含む光路に沿って第1計測光を前記移動体に取り付けられた光学部材が有する第1移動格子に照射し、該第1移動格子から発生する回折光を前記移動体の外部に前記第1軸に平行な方向に延設された前記第1軸に平行な方向を周期方向とする第1固定格子に照射し、該第1固定格子から発生する回折光を前記光学部材を介して受光することによって、前記移動体の前記第1軸に平行な方向に関する位置情報を計測する第1計測工程と;
    前記第1光路に近接する前記第1軸に平行な第2光路を少なくとも一部に含む光路に沿って第2計測光を前記光学部材が有する第2移動格子に照射し、該第2移動格子から発生する回折光を前記移動体の外部に前記第1軸に平行な方向に延設された前記第2軸に平行な方向を周期方向とする第2固定格子に照射し、該第2固定格子から発生する回折光を前記光学部材を介して受光することによって、前記移動体の前記第2軸に平行な方向に関する位置情報を計測する第2計測工程と;を含む位置計測方法。
  46. 請求項45に記載の位置計測方法において、
    前記光学部材は、前記第1及び第2計測光の光路を、それぞれ、前記第1及び第2固定格子に向けて折り曲げる反射部材を有する位置計測方法。
  47. 請求項45又は46に記載の位置計測方法において、
    前記光学部材は、前記第1及び第2固定格子から発生する回折光の光路を、それぞれ、前記第1及び第2光路に平行な方向に折り曲げる反射部材を有する位置計測方法。
  48. 互いに直交する第1軸及び第2軸を含む所定平面に沿って移動する移動体の前記所定平面内の位置情報を請求項39〜47のいずれか一項に記載の位置計測方法を用いて計測する工程と;
    計測された前記移動体の位置情報に基づいて、前記移動体を所定平面に沿って駆動する工程と;を含む移動体駆動方法。
  49. エネルギビームを照射して物体上にパターンを形成する露光方法であって、
    前記パターンを形成するために、請求項48に記載の移動体駆動方法を用いて前記物体を保持する移動体を所定平面に沿って駆動する露光方法。
  50. 請求項49に記載の露光方法を用いて、物体上にパターンを形成する工程と;
    前記パターンが形成された前記物体に処理を施す工程と;を含むデバイス製造方法。
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