WO2007049603A1 - ステージ装置とその座標補正方法、露光装置、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

ステージ装置とその座標補正方法、露光装置、並びにデバイス製造方法 Download PDF

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WO2007049603A1
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deformation
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stage
wafer
unit
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PCT/JP2006/321142
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English (en)
French (fr)
Inventor
Akimitsu Ebihara
Masato Takahashi
Original Assignee
Nikon Corporation
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Publication date
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70716—Stages
    • G03F7/70725—Stages control
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/68—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment
    • H01L21/682—Mask-wafer alignment

Definitions

  • the present invention relates to a stage apparatus and an exposure apparatus having the stage apparatus. Furthermore, the present invention relates to a coordinate correction method and a device manufacturing method for a stage apparatus.
  • lithographic process which is one of the manufacturing processes of microdevices (such as electronic devices) such as semiconductor devices
  • a pattern image of a mask (reticle, photomask, etc.) is applied to a substrate (weno, , Ceramic plates, glass plates, etc.) are used.
  • the exposure apparatus include a batch exposure type (stationary exposure type) projection exposure apparatus such as a stepper, and a scanning exposure type projection exposure apparatus (scanning type exposure apparatus) such as a scanning stepper.
  • the exposure apparatus includes a stage device.
  • the table unit of the stage apparatus is provided with a reflective surface (mirror surface).
  • the reflecting surface is used for highly accurate position measurement using an optical measuring instrument such as a laser interferometer.
  • the position of the table portion is measured and controlled in nanometer units. As the required accuracy increases, the effects of the surface shape (irregularity) of the reflecting surface and the thermal deformation of the surface plate that supports the optical measuring instrument are raised.
  • heat may be accumulated in the table unit, and the table unit and the reflective surface may be thermally deformed.
  • Patent Document 1 discloses a technique for measuring the surface shape of the reflective surface for each lot (for example, several tens of substrates) and correcting the position of the thermally deformed table portion and the reflective surface.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-252246
  • An object of the present invention is to provide a stage apparatus that is position-controlled with high accuracy and a coordinate correction method thereof.
  • the surface plate (31), the moving table (WTB) arranged on the surface plate (31), and the position of the moving table (WTB) on the surface plate Based on the detection results of the position information measurement unit (12) for measuring information, the deformation amount detection unit (45) for detecting the amount of deformation of at least one of the surface plate and the moving table, and the detection result of the deformation amount detection unit
  • a stage apparatus includes a correction unit (92) that corrects the measurement result of the information measurement unit.
  • an exposure apparatus that drives the substrate (W) using the stage apparatus described above.
  • This exposure apparatus can move the substrate precisely.
  • the position information measuring unit (12) measures the position information of the moving table (WTB) on the surface plate (31), and the surface plate and the moving table.
  • Coordinate correction comprising a step of calculating a quantitative force distortion data ( ⁇ ) related to the deformation of the image and a step of correcting the position information measured by the position information measurement unit based on the distortion data by the correction unit (92).
  • the fourth aspect of the present invention there is provided a device manufacturing method using the exposure apparatus described above.
  • this device manufacturing method it is possible to manufacture a device with higher accuracy.
  • FIG. 1 is a view showing the schematic arrangement of an exposure apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a wafer stage system of the exposure apparatus.
  • FIG. 3 is a rear view of a wafer table to which a strain gauge is attached.
  • FIG. 4 is an electrical block surface provided on the wafer table.
  • FIG. 5 is a plan view of the wafer table as viewed from above.
  • FIG. 6 is a diagram showing a method for measuring the surface shape (irregularity, inclination) of the reflecting surface.
  • FIG. 7 is a diagram showing a method for measuring the surface shape (irregularity, inclination) of another reflecting surface.
  • FIG. 8 is a diagram showing calculation of the surface shape of the reflecting surface.
  • FIG. 9 is a diagram showing a method for calculating distortion data.
  • FIG. 10 is a flowchart of calculation of surface shape and distortion data of a reflecting surface.
  • FIG. 11 is a flowchart showing an example of a semiconductor device manufacturing process.
  • the present invention is applied to a batch exposure type projection exposure apparatus such as a stepper or a scanning exposure type projection exposure apparatus such as a scanning stepper.
  • FIG. 1 is a block diagram of each functional unit constituting the exposure apparatus.
  • the chamber for housing the exposure device is omitted.
  • Laser light source consisting of KrF excimer laser (wavelength 248nm) or ArF excimer laser (wavelength 193nm) as light source for exposure 1 Is used.
  • As a light source for the exposure other F lasers (wavelength 157nm)
  • High-harmonic laser light in the vacuum ultraviolet region obtained by converting the wavelength of near-infrared laser light from a solid-state laser light source (such as YAG or semiconductor laser) that emits ultraviolet laser light at such an oscillation stage
  • a solid-state laser light source such as YAG or semiconductor laser
  • Mercury discharge lamps that are often used in this type of exposure equipment can also be used. That is, as the exposure light, for example, bright ultraviolet rays (g-line, h-line, i-line) emitted from mercury lamp force and far ultraviolet light (DU V light) such as KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), ArF excimer laser light (wavelength 193nm) and F laser light (wavelength 157nm)
  • VUV light Sky ultraviolet light
  • Illumination light (exposure light) IL from a laser light source 1 includes a homogenizing optical system 2 composed of a lens system and a fly-eye lens system, a beam splitter 3, a variable dimmer 4 for adjusting light quantity, and a mirror. 5, and the reticle blind 7 is irradiated with a uniform illumination distribution through the relay lens system 6.
  • Illumination light IL limited to a predetermined shape by the reticle blind 7 (for example, a square shape for the batch exposure type, for example, a slit shape for the scanning exposure type) is irradiated onto the reticle R as a mask via the imaging lens system 8, An image of the opening of the reticle blind 7 is formed on the reticle R.
  • An illumination optical system 9 is configured including a uniforming optical system 2, a beam splitter 3, a variable dimmer 4 for adjusting light quantity, a mirror 5, a relay lens system 6, a reticle blind 7, and an imaging lens system 8. Yes.
  • the image of the portion irradiated by the illumination light is projected on the substrate (sensitive) via the projection optical system PL, which is telecentric on both sides and has a projection magnification of
  • An image is projected onto a wafer W coated with a photoresist as a substrate or a photoreceptor.
  • the projection optical system PL is a refractive system, but a catadioptric system can also be used.
  • glass substrates for liquid crystals, ceramic substrates for magnetic heads, etc. can be applied.
  • the projection exposure apparatus of this example is a scanning exposure type
  • the direction along the Y axis (Y direction) is the scanning direction of the reticle R and wafer W during scanning exposure
  • the illumination area on the reticle R is The shape is elongated in the non-scanning direction along the X axis (X direction).
  • Reticle R arranged on the object plane side of projection optical system PL is reticle stage RST (mass mask).
  • the stage is held by vacuum suction or the like.
  • Reciprocal coordinate position of reticle stage RST (X-direction, Y-direction position and rotation angle around Z-axis) is set on reticle moving mirror Mr fixed on reticle stage RST and the upper side of projection optical system PL.
  • Sequential measurement is performed by a fixed reference mirror (not shown) and a reticle laser interferometer system 10 disposed opposite to the reference mirror.
  • the reticle laser interferometer system 10 actually constitutes a three-axis laser interferometer having at least one axis in the X direction and two axes in the Y direction.
  • reticle stage RST movement of reticle stage RST is performed by reticle drive system 11 configured by a linear motor, a fine movement actuator, or the like.
  • Measurement information of the reticle laser interferometer system 10 is supplied to the stage control unit 14, which in turn controls the measurement information and control information (input) from the main control system 20 comprising a computer that controls the overall operation of the apparatus.
  • the operation of the reticle driving system 11 is controlled based on the information.
  • Wafer W arranged on the image plane side of projection optical system PL is held on wafer stage WST (movable stage) by vacuum suction or the like.
  • Wafer stage WST has a wafer table WTB that holds wafer W by suction (details will be described later), a focus position (position in the Z direction) of wafer W, and a Z-level for controlling the tilt angle around X and Y axes. And a bellowing mechanism (described later in detail).
  • wafer stage WST moves in steps in the X and Y directions on the guide surface.
  • the wafer stage WST is placed on the guide surface so that it can move at a constant speed in the Y direction and can move stepwise in the X and Y directions at the time of scanning exposure.
  • Wafer stage WST movement coordinate position (X direction, Y direction position, and rotation angle around Z axis) is fixed to the reference mirror M f fixed at the bottom of projection optical system PL, and fixed to wafer stage WST Sequential measurement is performed by the movable mirror Mw and the laser interferometer system 12 disposed opposite thereto.
  • the moving mirror Mw, the reference mirror Mf, and the laser interferometer system 12 actually constitute at least a three-axis laser interferometer with two axes in the X direction and one axis in the Y direction.
  • the laser interferometer system 12 actually includes a two-axis laser interferometer for measuring rotation angles (chowing and pitching) around the X axis and the main axis.
  • movement of wafer stage WST is performed by linear motor and voice coil mode. This is performed by a drive system 13 composed of an actuator such as a VCM (VCM).
  • VCM VCM
  • the measurement information of the laser interferometer system 12 is supplied to the stage control unit 14, and the stage control unit 14 determines the drive system 13 based on the measurement information and control information (input information) from the main control system 20. Control the behavior.
  • Multi-point autofocus sensors 23A, 23B of the oblique incidence type are fixed to the lower side surface of the projection optical system PL.
  • the stage control unit 14 calculates the defocus amount from the image plane of the projection optical system PL at the plurality of measurement points using the information on the lateral shift amount of the slit image, and these defocus amounts are set to predetermined values during exposure.
  • the Z leveling mechanism in the wafer stage WST is driven by the autofocus method so that it is within the control accuracy.
  • the stage control unit 14 includes a reticle-side control circuit that optimally controls the reticle drive system 11 based on measurement information from the reticle laser interferometer system 10, and measurement information from the laser interferometer system 12. And a wafer-side control circuit that optimally controls the wafer drive system 13.
  • the projection exposure apparatus of this example is a scanning exposure type
  • both control circuits cooperatively control the drive systems 11 and 13.
  • the main control system 20 exchanges commands and parameters with each control circuit in the stage control unit 14 and executes an optimum exposure process according to a program designated by the operator.
  • an operation panel unit (not shown) (including an input device and a display device) that provides an interface between the operator and the main control system 20 is provided.
  • the projection exposure apparatus in FIG. 1 includes a reticle alignment system (RA system) 21 for setting the reticle R at a predetermined position, and an off-facing alignment system 22 for detecting marks on the wafer W. It is provided!
  • RA system reticle alignment system
  • the reticle stage RST and UE, and stage WST are moved synchronously in the ⁇ direction using the projection magnification ⁇ of the projection optical system PL as the speed ratio (synchronous scanning).
  • the pattern image of reticle R is transferred to the shot area by the scanning exposure operation.
  • the irradiation of the illumination light IL is stopped, and the step 'and' scan method is performed by repeating the operation of moving the wafer W stepwise in the X and ⁇ directions via the wafer stage WST and the above scanning exposure operation.
  • the pattern image of reticle R is transferred to all shot areas on wafer W.
  • Fig. 2 shows the wafer stage system of the projection exposure apparatus of this example.
  • a flat surface plate 31 base member on the floor FL (installation surface) in a clean room of a semiconductor device manufacturing factory. Is installed via a vibration isolator (not shown).
  • the upper surface of the wafer surface plate 31 is a guide surface 31a finished with high flatness, and the guide surface 31a is perpendicular to the axis and substantially parallel to the horizontal plane.
  • Wafer stage WST is mounted on guide surface 31a so as to be movable in the X and Y directions via an air bearing.
  • Wafer stage WST is a wafer table WTB that holds wafer W (object) by suction, and a Z-leveling that controls the position of wafer table WTB in the Z direction and the tilt angle (chowing and pitching) around the X and Y axes.
  • Mechanism 55 a Y-axis guide 33Y that is substantially parallel to the Y-axis is disposed above the guide surface 31a so as to be movable in the X-direction, and is substantially parallel to the X-axis so that it can be moved in the Y-direction above the Y-axis guide 33Y.
  • Axis guide 33X is installed.
  • the Y-axis guide 33Y and the X-axis guide 33X are substantially perpendicular to each other.
  • a cylindrical Y-axis slider 39 is mounted so as to be movable in the Y direction.
  • a cylindrical X-axis slider 40 is movable in the X direction. It is attached to.
  • the inner surfaces of the sliders 39 and 40 are in contact with the outer surfaces of the guides 33Y and 33X through air bearings (a thin gas layer such as air), so that the sliders 39 and 40 smoothly follow the guides 33Y and 33X, respectively. Can move.
  • the Z leveling mechanism 55 is connected to the sliders 39 and 40, and the wafer table WTB is placed on the Z leveling mechanism 55 in a state where the relative positional relationship with the sliders 39 and 40 can be controlled. It is placed.
  • a plurality of magnets are also arranged at a predetermined pitch in the Y direction on the inner surfaces of the stators 37YC and 37YD. Then, a pair of X-axis linear motors 44XA and 44XB as a coarse movement mechanism for driving the Y-axis guide 33Y in the X direction with respect to the guide surface 31a is obtained from the movers 36XA and 36XB and the stators 36XC and 36XD. It is configured.
  • a Z leveling mechanism 55 is connected to the sliders 39 and 40, and a wafer table WTB is mounted on the Z leveling mechanism 55 via an air bearing.
  • the wafer table WTB and the Y-axis slider 39 can control their relative positions in a non-contact manner via the X-axis actuators 53XA and 53XB consisting of a voice coil motor and the X-axis actuator 54X consisting of an EI core system, respectively.
  • the wafer table WTB and the X-axis slider 40 are positioned in a non-contact manner via a Y-axis actuator 53YA, 53 YB consisting of a voice coil motor and a Y-axis actuator 54Y consisting of an EI core system, respectively. Connected in a controllable state.
  • the coil portion that receives power supply is on the X-axis slider 40 or Y-axis slider 39 side. Arranged (so-called moving damagnet system). Therefore, it is not necessary to connect wiring for supplying power (power line, etc.) and piping for refrigerant necessary for cooling the coil to wafer table WTB.
  • the average positions of the wafer table WTB with respect to the sliders 39 and 40 in the X direction and the Y direction are controlled by the actuators 54X and 54Y. Fine adjustment of the position of the wafer table WTB in the X direction and fine adjustment of the rotation angle around the Z axis are performed by the average value and balance of thrust in the X direction of the actuators 53XA and 53XB. Fine adjustment of the Y-direction position of the wafer table WTB is performed by the average value of the 53YB Y-direction thrust.
  • the actuator 53XA, 54X, 53XB, 53Y A, 54Y, and 53YB are fine movements that drive the wafer table WTB (wafer W) relative to the sliders 39 and 40 within a specified narrow range in the X, Y, and z axis rotation directions. It can be regarded as a mechanism.
  • the mirror surface of the wafer table WTB in the X direction is irradiated with two laser beams separated from the laser interferometer 12X in the Y direction, and the mirror surface of the wafer table WTB in the ⁇ Y direction is irradiated.
  • the laser side is irradiated with a laser beam from the laser interferometer 12Y, and the X and Y coordinates of the wafer table WTB and the rotation angle around the Z axis are measured by the laser interferometers 12X and 12Y.
  • the laser interferometers 12X and 12Y correspond to the laser interferometer system 12 in FIG.
  • Linear motors 44XA, 44XB, 44YA, 44YB (coarse movement mechanism) and actuators 53XA, 54X, 53XB, 53YA, 54Y, 53YB (fine movement mechanism) correspond to the drive system 13 in FIG.
  • the stage control unit 14 in FIG. 1 drives the coarse movement mechanism and the fine movement mechanism.
  • the former coarse movement mechanism can be used for the step movement of the wafer table WTB in the batch exposure type and the scanning exposure type, and can also be used for the constant speed movement of the wafer table WTB during synchronous scanning in the scanning exposure type.
  • the latter fine movement mechanism can be used to correct the positioning error of the wafer table WT B in the batch exposure type and the scanning exposure type, and further used to correct the synchronization error of the wafer table WTB during the scanning exposure in the scanning exposure type. it can.
  • FIG. 3 shows the back surface of the wafer table WTB.
  • FIG. 3 does not show the surfaces that contact the air bearings of the actuator 54X, the actuator 54Y, and the heel leveling mechanism 55 described in FIG.
  • the material of wafer table WT ⁇ (table part) is made of a material that is difficult to deform and lightweight and has a high specific rigidity (a value obtained by dividing the rigidity by the weight applied to the unit volume).
  • the material of the wafer table WTB includes ceramics as an example. Since the value measured by the laser interferometer system 12 differs if it expands during exposure, ceramics with a low expansion coefficient, such as glass ceramics, are preferred.
  • the wafer table WTB (table part) is made as thin as possible and is reinforced with a plurality of ribs extending in the X direction and the heel direction in order to reduce the weight.
  • nine block chambers 42 are formed by ribs extending in the X and Y directions.
  • a deformation amount detection sensor for detecting minute expansion / contraction generated in the wafer table WTB is attached.
  • a strain gauge 45 strain gauge
  • three uniaxial strain gauges 45 are attached in order to detect the strain amount Sm in the X direction, the heel direction, and the heel direction.
  • strain gauge there are cross type that can measure two axes perpendicular to one strain gauge, rosette type that can measure two perpendicular directions and the middle axis, etc.
  • the number of strain gauges 45 to be attached can be changed. In order to detect in detail the minute expansion / contraction generated on the wafer table WTB, it is better to attach as many strain gauges 45 as possible in the X and Y directions.
  • the wafer table WTB is formed of a material such as glass ceramic and has a small thermal expansion. However, the wafer table WTB still expands slightly during transfer exposure. The strain gauge 45 detects this excessive thermal expansion.
  • a power receiving unit 46 and a signal transmitting / receiving unit 47 are provided on the side wall of the wafer table WTB.
  • the power receiving unit 46 is composed of an electromagnetic induction coil, and specifically, an E-type core or a pot core can be applied. With this configuration, the power receiving unit 46 receives the power from the fixed-side power supply unit 48 (see FIG. 4) in a non-contact manner.
  • the signal transmitter / receiver 47 is composed of a photo coupler using infrared rays or a radio transmitter / receiver using weak radio waves.
  • the signal transmission / reception unit 47 communicates with the fixed-side signal transmission / reception unit 49 (see FIG. 4).
  • the signal transmission / reception unit can transmit and receive signals superimposed on signals using two or more types of frequency or frequency modulation using a photocoupler using infrared light or a radio wave transceiver using weak radio waves. it can .
  • the transmission apparatus according to the present invention includes, for example, a power reception unit 46, a signal transmission / reception unit 47, a power supply unit 48, and a fixed-side signal transmission / reception unit 49.
  • the position of the wafer table WTB can be controlled in a non-contact manner, thereby reducing the influence of vibration and the like from disturbance.
  • the wafer table WTB prefers to be non-contact. Therefore, the power supply line or the communication line is avoided to contact between the wafer table WTB and the outside. With the configuration with the unit 47, it is possible to supply power and signals without contact.
  • FIG. 4 is an electrical block surface provided on wafer table WTB. It consists of a fixed side main control system 20 (and a stage control unit 14, which will be described in the main control system 20 below), which is a fixed installation side, and a moving wafer table WTB, which is a separation movement side.
  • the dashed-dotted line in FIG. 4 indicates that it is in a non-contact or separated state!
  • a power supply unit 90 and a calculation unit 92 are provided in the main control system 20, a power supply unit 90 and a calculation unit 92 are provided.
  • the power supply unit 48 connected to the power supply unit 90 and attached to the slider 39 or 40 for supplying power, and the calculation unit
  • a fixed-side signal transmission / reception unit 49 connected to 92 and attached to the slider 39 or 40 is provided.
  • the fixed-side signal transmission / reception unit 49 sends a control signal to the signal transmission / reception unit 47 and further receives the detection signal of the distortion meter 45.
  • the power supply unit 90 excites commercial power supply 200V or 100V with a power transistor switch or the like at high frequency. The high frequency excited voltage is sent to the electromagnetic induction coil which is the power supply unit 48.
  • An E-type core or pot core can be used as the electromagnetic induction coil.
  • the fixed-side signal transmission / reception unit 49 is composed of a photocoupler using infrared rays or the like, or a radio wave transmitter / receiver using weak radio waves.
  • a photocoupler using infrared rays or a radio wave transmitter / receiver using weak radio waves can also transmit / receive signals with two or more types of frequencies or frequency modulation, with signals superimposed.
  • the power supply unit 48 and the fixed-side signal transmission / reception unit 49, and the power reception unit 46 and the signal transmission / reception unit 47 are used in common, so that the power supply unit coil and the signal transmission / reception coil Let's share it with both.
  • the wafer table WTB is provided with a power receiving unit 46 that is an electromagnetic induction coil as a power source that inputs to the strain gauge 45 and a power source that drives the signal transmitting / receiving unit 47. Since the primary side (power supply unit 48) of the transmission device is excited at high frequency by a rectangular wave (or sine wave) inverter, a rectangular wave (corresponding to the primary to secondary winding ratio ( Or a sine wave) voltage force occurs on the secondary side (power receiving unit 46). The high frequency of the electromagnetic induction coil force that is the power receiving unit 46 is rectified by the rectifier circuit in the control unit 94 and becomes a DC voltage through the power switch etc., and a DC voltage of 1V to 5V is input to the input terminal of the Wheatstone bridge circuit 96 Is done.
  • a power receiving unit 46 that is an electromagnetic induction coil as a power source that inputs to the strain gauge 45 and a power source that drives the signal transmitting / receiving unit 47. Since the primary side (power supply unit 48) of the transmission device is excited at
  • the rectified DC voltage also serves as an input power source for the signal transmission / reception unit 47.
  • a strain meter 45 is connected to the Wheatstone bridge circuit 96, and an output (strain amount Sm) corresponding to the change in resistance is obtained. It is ejected.
  • the extracted output is sent from the signal transmission / reception unit 47 to the fixed-side signal transmission / reception unit 49, and the correction data in the calculation unit 92 calculates the distortion data of the wafer table WTB (a value obtained by calculating a plurality of distortion amounts Sm force). Is done.
  • a correction unit may be provided in the wafer table WTB, and the calculated distortion data may be sent from the signal transmission / reception unit 47 to the fixed-side signal transmission / reception unit 49.
  • the control unit 94 applies an input voltage to the Wheatstone bridge circuit 96 according to the sampling period. Sampling may be performed every time the wafer W is transferred and exposed, or may be sampled many times during the transfer exposure of the wafer W. Conventionally, the process of measuring and correcting the surface shape (irregularity) of the movable mirror (reflective surface) for each lot (several tens) was performed, but the process itself is no longer necessary, and a single wafer is used. The amount of distortion of the wafer table WTB can be measured at every transfer exposure (each shot exposure), and the surface shape of the movable mirror (reflecting surface) can be grasped. Therefore, the position accuracy of Ueno and W can be improved more than ever.
  • FIG. 5 is a plan view of a wafer table WTB that can move while holding the wafer W as viewed from above.
  • the actuator is not shown.
  • reflection surfaces Mw (MwX, MwY) are arranged at two mutually perpendicular edges of a wafer table WTB having a rectangular shape in plan view.
  • the position of the laser interferometer 12Y is changed to be opposite to the position shown in FIG. 2 across the wafer table WTB.
  • a reference member 300 is arranged at a predetermined position outside the wafer W on the wafer table WTB.
  • the reference member 300 is provided with a reference mark PFM detected by the alignment system 22 and a reference mark MFM detected by the reticle alignment system 21 in a predetermined positional relationship.
  • the upper surface 301A of the reference member 300 is a substantially flat surface, and is provided on the wafer W surface held by the wafer table WTB and at substantially the same height (level) as the upper surface of the wafer table WTB.
  • the upper surface 301A of the reference member 300 can also serve as a reference surface for a focus detection system (for example, autofocus sensors 23A and 23B).
  • the alignment system 22 also detects alignment marks formed on Ueno and W. As shown in FIG. 5, a plurality of shot areas S1 to S24 are formed on the wafer W, and a plurality of alignment marks are provided on the wafer W corresponding to the plurality of shot areas S1 to S24.
  • an illuminance unevenness sensor 400 is disposed as a measurement sensor at a predetermined position outside the wafer W.
  • the illuminance unevenness sensor 400 includes an upper plate 401 having a rectangular shape in plan view.
  • the upper surface 401A of the upper plate 401 is a substantially flat surface, and is provided on the surface of the wafer W held on the wafer table WTB and substantially the same height (level) as the upper surface of the wafer table WTB.
  • an aerial image measurement sensor 500 is provided at a predetermined position outside the wafer W on the wafer table WTB.
  • the aerial image measurement sensor 500 includes an upper plate 5001 having a rectangular shape in plan view.
  • the upper surface 501A of the upper plate 501 is a substantially flat surface, and is provided on the surface of the wafer W held on the wafer table WTB and substantially the same height (level) as the upper surface of the wafer table WTB.
  • an irradiation sensor (illuminance sensor) is also provided on the wafer table WTB, and the upper surface of the upper plate of the irradiation sensor is a wafer W held on the wafer table WTB.
  • the surface and the wafer table WTB are almost the same height (level) as the top surface of the WTB.
  • Each of the X-side end and the + Y-side end of the wafer table WTB having a rectangular shape in plan view is formed along the Y-axis direction and is substantially perpendicular to the X-axis direction.
  • a reflecting surface MwY formed along the direction and substantially perpendicular to the Y-axis direction is provided.
  • a laser interferometer 12X constituting the laser interferometer system 12 is provided at a position facing the reflecting surface MwX.
  • a laser interferometer 12Y constituting the laser interferometer system 12 is provided at a position facing the reflecting surface MwY.
  • the beam BX from the laser interferometer 12X that detects the position (distance change) in the X-axis direction is projected vertically on the reflective surface MwX, and the position (distance change) in the Y-axis direction is detected on the reflective surface MwY.
  • the beam BY from the laser interferometer 12 Y is projected vertically.
  • the optical axis of the beam BX is parallel to the X-axis direction
  • the optical axis of the beam BY is parallel to the Y-axis direction, and they are orthogonal to each other (perpendicularly intersect) with the optical axis AX of the projection optical system PL. It becomes.
  • the wafer table WTB Before the first wafer W is transferred and exposed, the wafer table WTB is at a predetermined temperature and is not deformed due to thermal expansion or the like. In this state, the wafer table WTB is moved by the main control system 20 along the X-axis direction from the start position PSTE toward the intermediate position PSTM as shown in FIG. During this movement, the main control system 20 acquires data for calculating the surface shape of the reflecting surface MwY. That is, main control system 20 moves wafer table WTB from the start position PSTE to intermediate position PSTM in the ⁇ X direction while monitoring the measurement values of laser interferometers 12X and 12Y. This movement is performed in the order of acceleration after the start of movement, constant speed movement, and deceleration immediately before the end of movement. In this case, the acceleration region and the deceleration region are very small, and the velocity is almost constant.
  • the main control system 20 samples the measurement values of the laser interferometers 12Y and 12X in synchronization with the sampling timing of the measurement values of the laser interferometer 12X every predetermined number of times. Then, the surface shape (unevenness or inclination data) for calculating the surface shape of the reflective surface MwY is calculated as follows.
  • the interferometer is actually a force that measures the amount of rotation of the reflecting surfaces MwX and MwY with reference to the fixed mirror (the above-mentioned reference mirror).
  • the laser interferometer 12Y will be described as detecting the local inclination (rotation amount and bending amount) of the reflecting surface MwY as a surface shape with reference to a virtually fixed reference line RY.
  • the laser interferometer 12Y measures the measured values Y 0 1 and Y 0 2 up to the reflective surface MwY at two points on the reference line RY that are separated by SY in the X-axis direction. Measure. That is, the measured value ⁇ (X) represented by the following equation (1) is measured.
  • ⁇ ⁇ ( ⁇ ) ⁇ ⁇ 2- ⁇ ⁇ 1
  • the main control system 20 has the beam BY of the laser interferometer 12Y incident when the reflecting surface MwY is at the reference point Ox in the X-axis direction, that is, at a fixed point O on the reflecting surface MwY. It is assumed that the measurement has started from the point in time. This time is when the wafer table WTB has finished accelerating. At this time, it is assumed that the main control system 20 resets the measured values of the laser interferometer 12X and the laser interferometer 12Y to zero. The lower half of Fig. 8 shows the state of this reset visually.
  • the local rotation amount (tilt angle) ⁇ Y (x) of the movable mirror is a very small angle of about 1 to 2 seconds, and the interval SY is 10 mm, and the force is several tens of mm.
  • the angle ⁇ Y (x) can be approximated by the following equation (2).
  • ⁇ ( ⁇ ) includes an error due to the amount of bowing in addition to the unevenness caused by the inclination of the reflecting surface MwY. Therefore, it is necessary to subtract the error due to the amount of charing from the value obtained by the above equation (3).
  • the two beams BX 0 1 and BX 0 2 of the laser interferometer 12X are substantially the same point on the reflecting surface MwX. Continue to be projected on each.
  • the value of the laser interferometer 12X at the position X is the amount X of the wafer table WTB with respect to the reference point OX. ⁇ (X).
  • the measurement value X ⁇ (X) by the laser interferometer 12X corresponding to the measurement value ⁇ ⁇ ( ⁇ ) of the laser interferometer 12Y used to calculate the unevenness amount ⁇ ( ⁇ ) of the reflecting surface MwY is obtained.
  • the surface shape DY1 (X) of the reflective surface MwY is obtained by performing correction and calculation as shown in Equation (4).
  • the calculation of the above equation (4) is performed every time the data ⁇ ⁇ ( ⁇ ) and X ⁇ (X) are sampled, and the unevenness amount DY1 (X) of the reflecting surface MwY corresponding to each sampling point Is stored in the memory MRY.
  • the wafer table WTB when measuring the surface shape of the reflecting surface MwY provided substantially along the X-axis direction, the wafer table WTB is moved to a plurality of positions in the X-axis direction, and is moved to the plurality of positions. By measuring a plurality of corresponding information, the surface shape of the reflective surface MwY can be measured.
  • the laser interferometer 12Y for measuring the position information of the wafer table WTB reflects a plurality of beams substantially parallel to the Y-axis direction. By irradiating the surface MwY and receiving the reflected light from the reflective surface MwY, the main control system 20 can efficiently measure the surface shape of the reflective surface MwY based on the light reception result of the receiver.
  • the main control system 20 moves the wafer table WTB from the intermediate position PSTM to the final position PSTL while monitoring the measurement values of the laser interferometers 12X and 12Y. Move in the Y direction.
  • acceleration is performed after the start of movement, constant speed movement, and deceleration before the end of movement.
  • the acceleration region and the deceleration region are few, and most of them are constant velocity regions.
  • the surface shape of the reflective surface MwX can also be measured by the same method as the surface shape of the reflective surface MwY described above.
  • FIG. 9 it is assumed that the distortion data ⁇ in the Y direction at the point p in the X direction is obtained.
  • the broken line shows some wall surfaces and ribs of the wafer table WTB that are not deformed at all, and the solid line shows some wall surfaces and ribs of the wafer table WTB after being deformed due to thermal expansion. It is a thing.
  • the reflecting surface MwY is formed on this wall, and the beam of laser interferometer 12Y is projected.
  • Multiple (n) strain gauges 45 are affixed to the back surface of the wafer table WTB. In FIG. 9, three strain gauges 45 that detect the amount of deformation in the Y direction are depicted.
  • Each force applied to the strain gauge 45 at a predetermined position is related to strain data in the Y direction at the p point in the X direction.
  • the output signal of the strain gauge 45 that measures deformation in the Z direction also affects the strain data ⁇ .
  • the coefficient ⁇ be the effect of each strain gauge 45 on the ⁇ point.
  • the output of each strain gauge 45 is the strain amount Sm (m is an integer between 1 and ⁇ ). Then, it can be expressed by the following equation (5).
  • the coefficient Kp is obtained for each point according to the position where the strain gauge 45 is attached, the measurement direction of the strain gauge 45 (X direction, ⁇ direction or ⁇ direction), etc., by finite analysis or experimental analysis. .
  • Equation (6) The surface shape DY1 (X) of the reflective surface MwY can be found by Equation (4)! /. Therefore, if the strain data ⁇ Yp is subtracted, the current net surface shape MDY1 (X) is obtained by Equation (6). Can be requested.
  • MDYl (x) DYl (x)- ⁇ ⁇ ( ⁇ )
  • step 102 in order to investigate the state of the wafer table WTB before thermal deformation, a beam is emitted from the laser interferometers 12X and 12Y to the reflecting surface MwX or the reflecting surface MwY. Move the wafer table WTB in the X or Y direction.
  • Step 104 the surface shape of the reflective surface MwX or the reflective surface MwY is calculated from the position information acquired by the laser interferometers 12X and 12Y.
  • step 106 the first wafer of the lot is placed on the wafer table WTB, moved to below the projection optical system PL, and the pattern of the reticle R is transferred and exposed onto the wafer W.
  • step 108 power is supplied to the strain gauge 45 and the transmitting / receiving unit 47 in a non-contact manner via the power supply unit 48 and the power receiving unit 46. This power supply is always performed during transfer exposure.
  • step 110 strain data of the strain gauge is detected at every sampling cycle (for example, every transfer shot, every fixed time, or every wafer).
  • the detected distortion data is transmitted from the transmission unit to the correction unit.
  • the correction unit in the calculation unit 92 calculates distortion data from the distortion amount, and stores the distortion data in the surface shape of the reflective surface MwX or the reflective surface MwY.
  • a correction unit may be provided in the wafer table WTB, and the calculated distortion data may be sent from the signal transmission / reception unit 47 to the fixed-side signal transmission / reception unit 49.
  • step 114 the pattern of reticle R is transferred and exposed to wafer W using a value obtained by adding distortion data to the surface shape of the movable mirror.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various configurations can be employed without departing from the gist of the present invention.
  • it can be applied to the force reticle stage described for the wafer stage.
  • the strain gauge 45 may be attached to the surface plate 31 connected to the wafer table WT B. This is the force that changes the position of the laser interferometer system 12 when the surface plate 31 is deformed.
  • the moving table is configured to detect the amount of deformation of the surface plate in the Z direction, and to correct the measurement result of the position information (for example, focus position) of the moving table (wafer surface) based on the detection result.
  • a configuration in which a moving mirror is provided on the moving table in order to measure the position of the moving table in the Z direction with an interferometer may be employed.
  • an interferometer used for measuring the position in the X and Y directions described above may be used.
  • a force using a strain gauge as the deformation amount detection unit is not limited to this, and other means may be used as long as it can measure an amount related to deformation.
  • Moving mirror for reticle stage Mr may include not only a plane mirror but also a corner cube (retroreflector). Instead of fixing the moving mirror to the reticle stage, for example, the end surface (side surface) of the reticle stage. ) You can also use a reflective surface formed by mirror finishing! Further, the reticle stage may be configured to be capable of coarse and fine movement disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-130179 (corresponding US Pat. No. 6,721,034).
  • the laser interferometer 12 can measure the position information of the wafer W in the Z-axis, 0 X, and 0 Y directions
  • the position information in the Z-axis direction can be measured during the exposure operation of the wafer W. It is not necessary to provide focus sensors 23A and 23B. At least during the exposure operation, the position of the wafer W in the Z axis, ⁇ X and ⁇ Y directions is controlled using the measurement results of the laser interferometer 12. Also good.
  • 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 is not used, the exposure light is irradiated onto the wafer through an optical member such as a reticle or a lens.
  • the present invention can be applied to, for example, an immersion type exposure apparatus.
  • the immersion type exposure apparatus there is a possibility that the wafer or the wafer table holding the wafer is deformed by the influence of the weight of the liquid. Even in such a case, according to the present invention, it is possible to suppress the influence of the liquid by measuring the amount related to the deformation of the moving table.
  • the immersion exposure apparatus is disclosed in WO99Z49504 pamphlet. Further, the present invention provides an entire surface of a substrate to be exposed as disclosed in JP-A-6-124873, JP-A-10-303114, US Pat. No. 5,825,043, and the like. The present invention can also be applied to an immersion exposure apparatus that performs exposure in a state of being immersed in a liquid!
  • the substrate of each of the above embodiments is not limited to 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 a mask used in an exposure apparatus. Or reticle reticles (synthetic quartz, silicon wafers) etc. are applied.
  • a reticle (mask) R and a wafer W are stationary and a reticle-scale pattern is collectively exposed, and a step-and-repeat type projection exposure apparatus (step-and-repeat method) that sequentially moves Ueno and W in steps.
  • the present invention can also be applied to a step-and-scan type scanning exposure apparatus (scanning stepper) in which the reticle R and the wafer W are moved synchronously to scan and expose the pattern of the reticle R.
  • the exposure apparatus can be applied to a step-and-stitch type exposure apparatus in which at least two patterns are partially overlapped and transferred on the wafer W, and the wafer W is sequentially moved.
  • the present invention can also be applied to a twin stage type exposure apparatus provided with a plurality of wafer stages.
  • the structure and exposure operation of a twin stage type exposure apparatus are described in, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 10-163099 and 10-214783 (corresponding US Pat. Nos. 6,341,007, 6,400,441, 6, 549, 269 and 6, 590, 634), JP 2000-50595 8 (corresponding US Pat. No. 5,969,441) or US Pat. No. 6,208,407.
  • the present invention may be applied to a stage device disclosed in International Publication No. 2005Z122242.
  • the substrate is held.
  • the present invention can also be applied to an exposure apparatus that includes a substrate stage and a reference member on which a reference mark is formed and a measurement stage on which various photoelectric sensors are mounted.
  • the type of exposure apparatus is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element that exposes a semiconductor element pattern on a substrate, but an exposure apparatus for manufacturing a liquid crystal display element or a display such as a plasma display, a thin film magnetic head It can also be widely applied to an exposure device for manufacturing an image sensor (CCD), a micromachine, a MEMS, a DNA chip, or a reticle or mask. Also, the number of wavelengths ⁇ ! ⁇ Exposure to extreme ultraviolet light (EUV light) of about lOOnm The present invention can also be applied to a projection exposure apparatus used as a light source.
  • EUV light extreme ultraviolet light
  • force using 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 instead of this mask.
  • a predetermined light-shielding pattern or phase pattern 'dimming pattern
  • an electronic mask (variable molding mask) that forms a transmission pattern, a reflection pattern, or a light emission pattern based on electronic data of a pattern to be exposed.
  • a DMD Digital Micro-mirror Device
  • spatial light modulator spatial light modulator
  • an exposure apparatus (lithography system) that exposes a line 'and' space pattern on a substrate by forming interference fringes on the substrate.
  • the present invention can also be applied.
  • JP-T-2004-519850 corresponding US Pat. No. 6,611,316
  • two mask patterns are combined on a substrate via a projection optical system.
  • the present invention can also be applied to an exposure apparatus that performs double exposure of one shot area on a substrate almost simultaneously by one scan exposure.
  • the exposure apparatus of the present embodiment is manufactured by assembling various subsystems including each component so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy.
  • various optical systems are adjusted to achieve optical accuracy
  • various mechanical systems are adjusted to achieve mechanical accuracy
  • Adjustments are made to the system to achieve electrical accuracy.
  • Various subsystems The assembly process to the exposure system includes mechanical connections, electrical circuit wiring connections, and pneumatic circuit piping connections between the various subsystems. There must be an assembly process for each subsystem before the assembly process from the various subsystems to the exposure system! When the assembly process of the various subsystems to the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed to ensure various accuracies for the exposure apparatus as a whole. It is desirable to manufacture the exposure apparatus in a clean room where the temperature and cleanliness are controlled.
  • a micro device such as a semiconductor device is a device of a micro device.
  • Step 204 which includes substrate processing processes such as the exposure process that exposes the substrate to the substrate, the process that develops the exposed substrate, the heating (curing) and etching process of the developed substrate, the device assembly step (dicing process, bonding process, packaging process) Manufactured through the inspection step 206 and the like.
  • the stage device can constantly monitor the deformation of the surface plate, table, and Z or the moving mirror itself. For this reason, it is not necessary to measure the surface shape (unevenness) of the movable mirror for each lot (several tens). Therefore, it is possible to improve productivity without having to interrupt the transfer exposure. In addition, productivity can be improved without having to interrupt transfer exposure. In addition, if the table part, etc. is greatly deformed in the middle of the lot, the force distortion data that moves the stage while the subsequent position accuracy is poor is measured, so such a problem also occurs. Absent.

Landscapes

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Abstract

　ステージ装置は、定盤と、定盤上に配置された移動テーブル（ＷＴＢ）と、移動テーブル（ＷＴＢ）の位置情報を計測する位置情報計測部と、定盤及び移動テーブル（ＷＴＢ）の少なくとも一方の変形に関する量を検出する変形量検出部（４５）と、変形量検出部（４５）の検出結果に基づいて、位置情報計測部の計測結果を補正する補正部とを備える。

Description

明 細 書
ステージ装置とその座標補正方法、露光装置、並びにデバイス製造方法 技術分野
[0001] 本発明は、ステージ装置及びそのステージ装置を有する露光装置に関する。さらに 本発明は、ステージ装置の座標補正方法及びデバイス製造方法に関する。
本願は、 2005年 10月 24日に出願された特願 2005— 308326号に基づき優先権 を主張し、その内容をここに援用する。
背景技術
[0002] 半導体デバイス等のマイクロデバイス (電子デバイスなど）の製造工程の一つである リソグラフイエ程においては、マスク（レチクル、フォトマスク等）のパターン像をフオトレ ジストが塗布された基板 (ウエノ、、セラミックプレート、ガラスプレート等）上に露光する 露光装置が使用されている。露光装置としては、例えば、ステッパー等の一括露光型 (静止露光型)の投影露光装置、及びスキャニングステッパー等の走査露光型の投 影露光装置 (走査型露光装置)が挙げられる。
[0003] 露光装置はステージ装置を備える。ステージ装置のテーブル部には、反射面 (鏡面 )が設けられる。反射面は、レーザ干渉計等の光計測器を用いた高精度の位置計測 に用いられる。テーブル部の位置は、ナノメートル単位で計測及び制御される。要求 精度の向上に伴い、反射面の表面形状 (凸凹）、及び光計測器を支える定盤の熱変 形の影響が課題として挙げられる。さらに、露光処理の繰り返しにおいて、テーブル 部に熱が蓄積され、テーブル部及び反射面が熱変形する場合がある。特許文献 1は 、ロット (例えば数十枚の基板)毎に、反射面の表面形状を計測し、熱変形したテー ブル部及び反射面の位置座標を補正する技術を開示している。
特許文献 1：特開 2005 - 252246号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] こうした座標補正には、比較的多くの時間（例えば 20分〜 30分）がかかる。座標補 正の期間にお 、て、露光処理が実質的に停止する。 [0005] 本発明は、高精度に位置制御されるステージ装置及びその座標補正方法を提供 することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0006] 本発明は、実施の形態を示す各図に対応付けした以下の構成を採用している。伹 し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するも のではない。
[0007] 本発明の第 1の態様に従えば、定盤 (31)と、定盤 (31)上に配置された移動テー ブル (WTB)と、定盤上の移動テーブル (WTB)の位置情報を計測する位置情報計 測部（12)と、定盤及び移動テーブルの少なくとも一方の変形に関する量を検出する 変形量検出部 (45)と、変形量検出部の検出結果に基づいて、位置情報計測部の 計測結果を補正する補正部（92)とを備えるステージ装置が提供される。
[0008] 本発明の第 2の態様に従えば、上記記載のステージ装置を用いて基板 (W)を駆動 する露光装置が提供される。この露光装置は、精密に基板を移動させることができる
[0009] 本発明の第 3の態様に従えば、位置情報計測部（12)により、定盤 (31)上の移動 テーブル (WTB)の位置情報を計測する工程と、定盤及び移動テーブルの少なくと も一方に設けられた変形量検出部 (45)で、移動テーブル (WTB)の変形に関する 量 (Sm)を検出する工程と、演算部（92)で、検出された定盤又は移動テーブルの変 形に関する量力 歪みデータ（ΔΥρ)を演算する工程と、補正部（92)で、歪みデー タに基づいて、位置情報計測部で計測された位置情報を補正する工程とを備える座 標補正方法が提供される。
[0010] 本発明の第 4の態様に従えば、先に記載の露光装置を用いるデバイス製造方法が 提供される。このデバイス製造方法では、より高精度にデバイスを製造することが可 會 になる。
発明の効果
[0011] 本発明によれば、高精度に位置制御されるステージ装置及びその座標補正方法を 提供することができる。
図面の簡単な説明 [0012] [図 1]実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
[図 2]露光装置のウェハステージ系を示す斜視図である。
[図 3]歪み計を貼り付けたウェハテーブルの裏面図である。
[図 4]ウェハテーブルに設けられた電気系のブロック面である。
[図 5]ウェハテーブルを上方力 見た平面図である。
[図 6]反射面の表面形状 (凹凸、傾き)の計測方法を示す図である。
[図 7]別の反射面の表面形状 (凹凸、傾き)の計測方法を示す図である。
[図 8]反射面の表面形状の計算を示す図である。
[図 9]歪みデータの算出方法を示す図である。
[図 10]反射面の表面形状及び歪みデータの算出のフローチャートである。
[図 11]半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。
符号の説明
[0013] 10…レチクル用レーザ干渉計システム、 14· ··ステージ制御ユニット、 20· ··主制 御系、 22· ··ァライメント系、 23A…オートフォーカスセンサ、 30· ··フォーカス検 出系、 31· ··定盤、 31a…ガイド面、 33Χ· ··Χ軸ガイド、 42· ··ブロック室、 45· ·· 歪ゲージ、 46· ··電力受給部、 48· ··電力供給部、 49· ··固定側信号送受信部、 55· ··Ζレべリング機構、 90· ··電源部、 92· ··演算部 (補正部）、 94· ··制御部、 9 6…ホイートストンブリッジ回路、 ΑΧ…光軸、 FL…床、 IL…照明光、 MR…メモ リ、 Mr…レチクル用移動鏡、 Οχ· ··基準点、 PL…投影光学系、 R…レチクル、 RST…レチクルステージ、 RY…基準線、 SY…間隔、 WST…ウェハステージ WTB…ウェハテーブル
発明を実施するための最良の形態
[0014] 以下、本発明の好ましい実施形態につき図面を参照して説明する。本実施形態に おいて、ステッパー等の一括露光型の投影露光装置、又はスキャニングステッパー 等の走査露光型の投影露光装置に本発明が適用される。
[0015] 図 1は、露光装置を構成する各機能ユニットのブロック図である。図 1において、露 光装置を収納するチャンバ一は省略されている。露光用の光源として KrFエキシマ レーザ（波長 248nm)又は ArFエキシマレーザ（波長 193nm)よりなるレーザ光源 1 が使用されている。その露光用の光源としては、その他の Fレーザ (波長 157nm)の
2
ような発振段階で紫外域のレーザ光を放射するもの、固体レーザ光源 (YAG又は半 導体レーザ等)からの近赤外域のレーザ光を波長変換して得られる真空紫外域の高 調波レーザ光を放射するもの、或いはこの種の露光装置でよく使われて ヽる水銀放 電ランプ等も使用できる。すなわち、露光光として、例えば水銀ランプ力 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 (DU V光）、 ArFエキシマレーザ光（波長 193nm)及び Fレーザ光（波長 157nm)等の真
2
空紫外光 (VUV光)などが用いられる。
[0016] レーザ光源 1からの照明光 (露光光) ILは、レンズ系とフライアイレンズ系とで構成さ れる均一化光学系 2、ビームスプリッタ 3、光量調整用の可変減光器 4、ミラー 5、及び リレーレンズ系 6を介してレチクルブラインド 7を均一な照度分布で照射する。レチク ルブラインド 7で所定形状 (一括露光型では例えば四角形、走査露光型では例えば スリット状）に制限された照明光 ILは、結像レンズ系 8を介してマスクとしてのレチクル R上に照射され、レチクル R上にはレチクルブラインド 7の開口の像が結像される。均 一化光学系 2、ビームスプリッタ 3、光量調整用の可変減光器 4、ミラー 5、リレーレン ズ系 6、レチクルブラインド 7、及び結像レンズ系 8を含んで照明光学系 9が構成され ている。
[0017] レチクル Rに形成された回路パターン領域 (パターン)のうち、照明光によって照射 される部分の像は、両側テレセントリックで投影倍率 |8が縮小倍率の投影光学系 PL を介して基板 (感応基板又は感光体）としてのフォトレジストが塗布されたウェハ W上 に結像投影される。投影光学系 PLは屈折系であるが、その他に反射屈折系等も使 用できる。ウェハ W以外にも液晶用のガラス基板、磁気ヘッド用のセラミック基板など が適用できる。以下、投影光学系 PLの光軸 AXに平行に Z軸を取り、 Z軸に垂直な平 面内で図 1の紙面に平行な方向に X軸を、図 1の紙面に垂直な方向に Y軸を取つて 説明する。本例の投影露光装置が走査露光型の場合には、 Y軸に沿った方向 (Y方 向）力 走査露光時のレチクル R及びウェハ Wの走査方向であり、レチクル R上の照 明領域は、非走査方向である X軸に沿った方向（X方向）に細長い形状となる。
[0018] 投影光学系 PLの物体面側に配置されるレチクル Rは、レチクルステージ RST (マス クステージ）に真空吸着等によって保持されている。レチクルステージ RSTの移動座 標位置 (X方向、 Y方向の位置、及び Z軸の周りの回転角）は、レチクルステージ RST に固定されたレチクル用移動鏡 Mrと、投影光学系 PLの上部側面に固定された参照 鏡 (不図示）と、これらに対向して配置されたレチクル用レーザ干渉計システム 10とで 逐次計測される。なお、レチクル用レーザ干渉計システム 10は、実際には少なくとも X方向に 1軸及び Y方向に 2軸の 3軸のレーザ干渉計を構成している。
[0019] また、レチクルステージ RSTの移動は、リニアモータや微動ァクチユエータ等で構 成されるレチクル用駆動系 11によって行われる。レチクル用レーザ干渉計システム 1 0の計測情報はステージ制御ユニット 14に供給され、ステージ制御ユニット 14はその 計測情報及び装置全体の動作を統轄制御するコンピュータよりなる主制御系 20から の制御情報 (入力情報）に基づいて、レチクル用駆動系 11の動作を制御する。
[0020] 投影光学系 PLの像面側に配置されるウェハ Wは、ウェハステージ WST (可動ステ ージ）上に真空吸着等によって保持されている。ウェハステージ WSTは、ウェハ Wを 吸着保持するウェハテーブル WTB (詳細後述）と、ウェハ Wのフォーカス位置 (Z方 向の位置)及び X軸、 Y軸の周りの傾斜角を制御するための Zレべリング機構 (詳細後 述）とを含んでいる。
[0021] 一括露光型の場合には、ウェハステージ WSTは、ガイド面上を X方向、 Y方向にス テツプ移動する。走査露光型の場合には、ウェハステージ WSTは、走査露光時に少 なくとも Y方向に定速移動できるとともに、 X方向及び Y方向にステップ移動できるよう に、ガイド面上に載置される。ウェハステージ WSTの移動座標位置 (X方向、 Y方向 の位置、及び Z軸の周りの回転角）は、投影光学系 PLの下部に固定された参照鏡 M fと、ウェハステージ WSTに固定された移動鏡 Mwと、これに対向して配置されたレ 一ザ干渉計システム 12とで逐次計測される。移動鏡 Mw、参照鏡 Mf、及びレーザ干 渉計システム 12は、実際には少なくとも X方向に 2軸及び Y方向に 1軸の 3軸のレー ザ干渉計を構成している。また、レーザ干渉計システム 12は、実際にはさらに X軸及 ひ Ύ軸の周りの回転角（ョーイング、ピッチング)計測用の 2軸のレーザ干渉計も備え ている。
[0022] 図 1において、ウェハステージ WSTの移動は、リニアモータ及びボイスコイルモー タ (VCM)等のァクチユエータで構成される駆動系 13によって行われる。レーザ干渉 計システム 12の計測情報はステージ制御ユニット 14に供給され、ステージ制御ュ- ット 14はその計測情報及び主制御系 20からの制御情報 (入力情報）に基づいて、駆 動系 13の動作を制御する。
[0023] 投影光学系 PLの下部側面に、斜入射方式の多点のオートフォーカスセンサ 23A, 23Bが固定されている。ステージ制御ユニット 14は、そのスリット像の横ずれ量の情 報を用いてそれら複数の計測点における投影光学系 PLの像面からのデフォーカス 量を算出し、露光時にはこれらのデフォーカス量が所定の制御精度内に収まるように 、オートフォーカス方式でウェハステージ WST内の Zレべリング機構を駆動する。
[0024] ステージ制御ユニット 14は、レチクル用レーザ干渉計システム 10による計測情報に 基づいてレチクル用駆動系 11を最適に制御するレチクル側のコントロール回路と、レ 一ザ干渉計システム 12による計測情報に基づいてウェハ用の駆動系 13を最適に制 御するウェハ側のコントロール回路とを含んでいる。本例の投影露光装置が走査露 光型である場合に、走査露光時にレチクル Rとウェハ Wとを同期走査するときは、そ の両方のコントロール回路が各駆動系 11, 13を協調制御する。主制御系 20は、ステ ージ制御ユニット 14内の各コントロール回路と相互にコマンドやパラメータをやり取り して、オペレータが指定したプログラムに従って最適な露光処理を実行する。そのた めに、オペレータと主制御系 20とのインターフェイスを成す不図示の操作パネルュ- ット (入力デバイスと表示デバイスとを含む）が設けられて 、る。
[0025] 露光に際しては、予めレチクル Rとウェハ Wとのァライメントを行っておく必要がある 。そこで、図 1の投影露光装置には、レチクル Rを所定位置に設定するためのレチク ルァライメント系（RA系） 21と、ウェハ W上のマークを検出するためのオファクシス方 式のァライメント系 22とが設けられて!/、る。
[0026] 図 1において、一括露光型の場合には、照明光 ILのもとでレチクル Rのパターンを 投影光学系 PLを介してウェハ W上の一つのショット領域に投影する動作と、ウェハス テージ WSTを介してウェハ Wを X方向、 Y方向にステップ移動する動作とがステップ •アンド'リピート方式で繰り返される。一方、走査露光型の場合には、レチクル尺への 照明光 ILの照射を開始して、レチクル Rのパターンの一部の投影光学系 PLを介した 像をウェハ W上の一つのショット領域に投影した状態で、レチクルステージ RSTとゥ エノ、ステージ WSTとを投影光学系 PLの投影倍率 βを速度比として Υ方向に同期し て移動（同期走査）する走査露光動作によって、そのショット領域にレチクル Rのパタ ーン像が転写される。その後、照明光 ILの照射を停止して、ウェハステージ WSTを 介してウェハ Wを X方向、 Υ方向にステップ移動する動作と、上記の走査露光動作と を繰り返すことによって、ステップ 'アンド'スキャン方式でウェハ W上の全部のショット 領域にレチクル Rのパターン像が転写される。
[0027] 次に、本例の投影露光装置のウェハステージ WST及びこの駆動機構を含むゥェ ハステージ系の構成及びその動作につき詳細に説明する。
図 2は、本例の投影露光装置のウェハステージ系を示し、この図 2において、例え ば半導体デバイス製造工場のクリーンルーム内の床 FL (設置面)上に平板状の定盤 31 (ベース部材)が防振装置 (不図示)を介して設置されている。ウェハ用の定盤 31 の上面は高平面度に仕上げられたガイド面 31aであり、ガイド面 31aは Ζ軸に垂直で あるとともに、ほぼ水平面に平行である。
[0028] ウェハステージ WSTは、ガイド面 31a上にエアベアリングを介して X方向、 Y方向に 移動自在に載置される。ウェハステージ WSTは、ウェハ W (物体)を吸着保持するゥ ェハテーブル WTBと、ウェハテーブル WTBの Z方向の位置及び X軸、 Y軸の周りの 傾斜角（ョーイング、ピッチング)を制御する Zレべリング機構 55とを備えている。また 、ガイド面 31aの上方に X方向に移動できるようにほぼ Y軸に平行な Y軸ガイド 33Y が配置され、 Y軸ガイド 33Yの上方に Y方向に移動できるようにほぼ X軸に平行に X 軸ガイド 33Xが配置されて 、る。 Y軸ガイド 33Yと X軸ガイド 33Xとは実質的に直交し ている。 Y軸ガイド 33Yの外面には、筒状の Y軸のスライダ 39が Y方向に移動自在に 装着され、 X軸ガイド 33Xの外面には、筒状の X軸のスライダ 40が X方向に移動自在 に装着されて 、る。スライダ 39及び 40の内面はそれぞれエアベアリング (空気等の 薄い気体層）を介してガイド 33Y及び 33Xの外面に接しており、これによつてスライダ 39及び 40はそれぞれ円滑にガイド 33Y及び 33Xに沿って移動できる。そして、スラ イダ 39及び 40に対して Zレべリング機構 55が連結され、 Zレべリング機構 55上にスラ イダ 39及び 40との相対的な位置関係が制御できる状態でウェハテーブル WTBが 載置されている。
[0029] 固定子 37YC及び 37YDの内面にも複数の磁石が Y方向に所定ピッチで配置され ている。そして、可動子 36XA及び 36XBと固定子 36XC及び 36XDとから、ガイド面 31aに対して Y軸ガイド 33Yを X方向に駆動するための粗動機構としての一対の X軸 のリニアモータ 44XA及び 44XBが構成されている。また、可動子 37YA及び 37YB と固定子 37YC及び 37YDとから、ガイド面 31aに対して X軸ガイド 33Xを Y方向に駆 動するための粗動機構としての一対の Y軸のリニアモータ 44YA及び 44YBが構成 されている。
[0030] 図 2では、スライダ 39及び 40に対して Zレべリング機構 55が連結され、 Zレべリング 機構 55上にエアベアリングを介してウェハテーブル WTBが載置されている。また、ゥ ェハテーブル WTBと Y軸スライダ 39とは、それぞれボイスコイルモータよりなる X軸の ァクチユエータ 53XA, 53XB及び EIコア方式よりなる X軸のァクチユエータ 54Xを介 して非接触に相対位置を制御できる状態で連結され、ウェハテーブル WTBと X軸ス ライダ 40とは、それぞれボイスコイルモータよりなる Y軸のァクチユエータ 53YA, 53 YB及び EIコア方式よりなる Y軸のァクチユエータ 54Yを介して非接触に相対位置を 制御できる状態で連結されて ヽる。
なお、前記ボイスコイルモータからなるァクチユエータ 53XA、 53XB、 53YA、 53Y B及び前記 EIコア方式のァクチユエータ 54X、 54Yは、それぞれ電力の供給を受け るコイル部が X軸スライダ 40または Y軸スライダ 39側に配置され (所謂ムービンダマ グネット方式)ている。そのため、ウェハテーブル WTBには、電力を供給するための 配線 (電源線等)やコイルを冷却する場合に必要な冷媒用の配管を接続する必要が ない。
[0031] この場合、ァクチユエータ 54X及び 54Yによってスライダ 39, 40に対するウェハテ 一ブル WTBの X方向及び Y方向の平均的な位置が制御される。そして、ァクチユエ ータ 53XA, 53XBの X方向の推力の平均値及びバランスによって、ウェハテーブル WTBの X方向の位置の微調整及び Z軸の周りの回転角の微調整が行われ、ァクチ ユエータ 53YA, 53YBの Y方向の推力の平均値によってウェハテーブル WTBの Y 方向の位置の微調整が行われる。即ち、ァクチユエータ 53XA, 54X, 53XB, 53Y A, 54Y, 53YBは、スライダ 39及び 40に対してウェハテーブル WTB (ウェハ W)を X方向、 Y方向、及び z軸の周りの回転方向に所定の狭い範囲内で相対的に駆動す る微動機構とみなすことができる。
[0032] 図 2において、ウェハテーブル WTBの X方向の鏡面加工された側面にレーザ干 渉計 12Xから Y方向に離れた 2本のレーザビームが照射され、ウェハテーブル WTB の—Y方向の鏡面カ卩ェされた側面にレーザ干渉計 12Yからレーザビームが照射さ れ、レーザ干渉計 12X及び 12Yによって、ウェハテーブル WTBの X方向、 Y方向の 座標、及び Z軸の周りの回転角が計測されている。レーザ干渉計 12X, 12Yが図 1の レーザ干渉計システム 12に対応している。そして、リニアモータ 44XA, 44XB, 44Y A, 44 YB (粗動機構）及びァクチユエータ 53XA, 54X, 53XB, 53YA, 54Y, 53Y B (微動機構)が図 1の駆動系 13に対応して 、る。
[0033] レーザ干渉計 12X, 12Yの計測情報等に基づいて、図 1のステージ制御ユニット 1 4がその粗動機構及び微動機構を駆動する。前者の粗動機構は、一括露光型及び 走査露光型ではウェハテーブル WTBのステップ移動のために使用できるとともに、 走査露光型ではさらに同期走査時のウェハテーブル WTBの定速移動のために使 用できる。後者の微動機構は、一括露光型及び走査露光型ではウェハテーブル WT Bの位置決め誤差を補正するために使用でき、走査露光型ではさらに走査露光時の ウェハテーブル WTBの同期誤差を補正するために使用できる。
[0034] 図 3は、ウェハテーブル WTBの裏面である。なお、以下の説明の理解を助けるた め、図 3では、図 2で説明したァクチユエータ 54X、ァクチユエータ 54Y、および、 Ζレ ベリング機構 55のエアベアリングに接する面が描かれていない。ウェハテーブル WT Β (テーブル部）の材料は変形しにくぐかつ軽量である比剛性 (剛性を単位体積にか 力る重量で除した値）の高い材料で形成されている。例えば、ウェハテーブル WTB の材料としては、一例としてセラミックスが挙げられる。露光中に熱膨張してしまうとレ 一ザ干渉計システム 12で測定する値が異なってしまうことから、セラミックスとしては 低膨張率のセラミックス等、具体的にはガラスセラミックが好ま 、。
[0035] 図 3から理解できるように、ウェハテーブル WTB (テーブル部）は軽量化のため、壁 面はできるだけ薄く作られ、 X方向及び Υ方向に延びた複数のリブで強化されて 、る 。 X方向及び Y方向に延びたリブで、図 3では 9つのブロック室 42が形成されている。 各々のブロック室 42には、ウェハテーブル WTBに発生する微小な伸び縮みを検出 する変形量検出センサが貼り付けられている。具体的には、電気の抵抗変化を利用 して、ピコメートル単位で検出ができる歪み計 45 (歪ゲージ）が貼り付けられている。 各ブロック室 42には X方向、 Υ方向及び Ζ方向の歪み量 Smを検出するため、 3つの 単軸型の歪み計 45が貼り付けられている。もちろん、歪み計の種類によっては、 1つ の歪み計に直交する 2軸方向が計測できるクロス型、直交する 2軸方向及びその中 間軸方向が計測できるロゼット型などがあるので、歪み計の種類に応じて、貼り付け る歪み計 45の数を変えることができる。ウェハテーブル WTBに発生する微小な伸び 縮みを詳細に検出するためには、できるだけ多くの歪み計 45を X方向、 Y方向に貼り 付けたほうがよい。
[0036] 上述したようにウェハテーブル WTBはガラスセラミック等の材料で形成され熱膨張 は少ないが、それでも転写露光中にわずかではあるがウェハテーブル WTBが膨張 する。このわず力な熱膨張を歪み計 45が検出する。
[0037] ウェハテーブル WTBの側壁には、電力受給部 46と信号送受信部 47とが設けられ ている。電力受給部 46は、電磁誘導コイルで構成され、具体的には E型コア又はポ ットコアが適用できる。この構成により、電力受給部 46は、固定側の電力供給部 48 ( 図 4参照)からの電力を非接触で受給する。信号送受信部 47は、赤外線等を用いた フォトカプラー又は微弱電波を使用した電波送受信機で構成される。信号送受信部 47は、固定側信号送受信部 49 (図 4参照)と通信する。信号送受信部は、赤外線等 を用いたフォトカプラー又は微弱電波を使用した電波送受信機も、二種類以上の周 波数を用いたり、周波数変調を与えたりして、信号を重畳して送受信することができる 。本発明に係る伝送装置は、例えば、電力受給部 46、信号送受信部 47、電力供給 部 48、固定側信号送受信部 49を含む構成となって 、る。
[0038] 図 2で説明したように、ウェハテーブル WTBは非接触で位置制御ができ、これによ つて外乱からの振動などの影響を少なくすることができる。一方で、ウェハテーブル WTBが非接触が好まし 、ために、電源線又は通信線をウェハテーブル WTBとその 外部との間に接触させることは避けていたが、上述した電力受給部 46と信号送受信 部 47との構成により、非接触で電力供給及び信号供給が可能となる。
[0039] 図 4は、ウェハテーブル WTBに設けられた電気系のブロック面である。固定設置側 となる固定側の主制御系 20 (及びステージ制御ユニット 14、以下、主制御系 20で説 明する）と、分離移動側となる移動するウェハテーブル WTBとからなっている。なお、 図 4の一点鎖線は、非接触又は分離状態であることを示して!/ヽる。
[0040] 主制御系 20内には、電源部 90と演算部 92とが設けられ、電源部 90に接続され、 スライダ 39又は 40に取り付けられた電力供給を行う電力供給部 48と、演算部 92に 接続され、スライダ 39又は 40に取り付けられた固定側信号送受信部 49とが設けられ ている。固定側信号送受信部 49は、信号送受信部 47に制御信号を送り、さらに歪 み計 45の検出信号を受信するようになっている。電源部 90は、商用電源 200V又は 100Vをパワートランジスタースィッチなどで高周波励磁させる。高周波励磁された電 圧は、電力供給部 48である電磁誘導コイルに送られる。電磁誘導コイルとしては、 E 型コア又はポットコアが適用できる。固定側信号送受信部 49は、赤外線等を用いた フォトカプラー又は微弱電波を使用した電波送受信機で構成される。赤外線等を用 いたフォトカプラー又は微弱電波を使用した電波送受信機も、二種類以上の周波数 を用いたり、周波数変調を与えたりして、信号を重畳して送受信することができる。 また、電力供給部 48と固定側信号送受信部 49のコイル、及び電力受給部 46と信 号送受信部 47のコイルとをそれぞれ兼用することで、電力供給部のコイルと信号の 送受信用のコイルとを両者で共用するようにしてもょ 、。
[0041] ウェハテーブル WTBには、歪み計 45に入力する電源及び信号送受信部 47を駆 動する電源として、電磁誘導コイルである電力受給部 46が設けられている。前記伝 送装置の 1次側 (電力供給部 48)は、矩形波 (あるいは正弦波)インバータにより高周 波励磁されているので、 1次と 2次との卷線比に応じた矩形波（あるいは正弦波）電圧 力^次側（電力受給部 46)に生じる。電力受給部 46である電磁誘導コイル力 の高 周波は、制御部 94内の整流回路で整流されパワースィッチ等を経て直流電圧となり 、 1V〜5Vの直流電圧がホイートストンブリッジ回路 96の入力端子に入力される。ま た、整流された直流電圧は信号送受信部 47の入力電源ともなる。ホイートストンプリ ッジ回路 96には歪み計 45が接続され、抵抗の変化に応じた出力（歪み量 Sm)が取 り出される。取り出された出力は、信号送受信部 47から固定側信号送受信部 49に送 られ、演算部 92内の補正部でウェハテーブル WTBの歪みデータ（複数の歪み量 S m力 計算された値)が計算される。補正部をウェハテーブル WTBに設けて、計算さ れた歪みデータを信号送受信部 47から固定側信号送受信部 49に送ってもよ 、。制 御部 94はサンプリング周期に応じて、ホイートストンブリッジ回路 96に入力電圧を与 える。一枚のウェハ Wを転写露光する毎にサンプリングしてもよいし、一枚のウェハ Wの転写露光の最中に何度もサンプリングしてもよい。従来は、ロット毎 (数十枚）に 移動鏡 (反射面)の表面形状 (凸凹)を計測して補正するプロセスを行っていたが、そ のプロセス自体も不要となるし、一枚のウェハ毎、または転写露光毎 (ショット露光毎） にウェハテーブル WTBの歪み量が測定でき移動鏡 (反射面）の表面の表面形状を 把握できる。したがって、今まで以上にウエノ、 Wの位置精度を向上させることができる
[0042] 図 5は、ウェハ Wを保持して移動可能なウェハテーブル WTBを上方から見た平面 図である。ァクチユエータは図示していない。図 5において、平面視矩形状のウェハ テーブル WTBの互いに垂直な 2つの縁部に反射面 Mw(MwX、 MwY)が配置され ている。なお、図 5以降においては、説明の都合上、レーザ干渉計 12Yの位置を、図 2に示す位置とはウェハテーブル WTBを挟んで反対側となるよう変えてある。
[0043] ウェハテーブル WTB上において、ウェハ Wの外側の所定位置には、基準部材 30 0が配置されている。基準部材 300には、ァライメント系 22により検出される基準マー ク PFMと、レチクルァライメント系 21により検出される基準マーク MFMとが所定の位 置関係で設けられている。基準部材 300の上面 301Aはほぼ平坦面となっており、ゥ ェハテーブル WTBに保持されたウェハ W表面、及びウェハテーブル WTBの上面と ほぼ同じ高さ（面一）に設けられている。基準部材 300の上面 301Aは、フォーカス検 出系（例えば、オートフォーカスセンサ 23A、 23B)の基準面としての役割も果たすこ とがでさる。
[0044] ァライメント系 22は、ウエノ、 W上に形成されたァライメントマークも検出する。図 5に 示すように、ウェハ W上には複数のショット領域 S1〜S24が形成されており、ァラィメ ントマークは複数のショット領域 S1〜S24に対応してウェハ W上に複数設けられてい る。なお図 5では、各ショット領域は互いに隣接するように図示されているが、実際に は互いに離間しており、ァライメントマークはその離間領域であるスクライブライン上に 設けられている。
[0045] ウェハテーブル WTB上において、ウェハ Wの外側の所定位置には、計測用セン サとして照度ムラセンサ 400が配置されて 、る。照度ムラセンサ 400は平面視矩形状 の上板 401を備えている。上板 401の上面 401Aはほぼ平坦面となっており、ウェハ テーブル WTBに保持されたウェハ W表面、及びウェハテーブル WTBの上面とほぼ 同じ高さ（面一）に設けられている。
[0046] また、ウェハテーブル WTB上において、ウェハ Wの外側の所定位置には、空間像 計測センサ 500が設けられて 、る。空間像計測センサ 500は平面視矩形状の上板 5 01を備えている。上板 501の上面 501Aはほぼ平坦面となっており、ウェハテーブル WTBに保持されたウェハ W表面、及びウェハテーブル WTBの上面とほぼ同じ高さ（ 面一）に設けられている。
[0047] また、不図示ではあるが、ウェハテーブル WTB上には、照射量センサ（照度センサ )も設けられており、その照射量センサの上板の上面はウェハテーブル WTBに保持 されたウェハ W表面やウェハテーブル WTBの上面とほぼ同じ高さ（面一）に設けら れている。
[0048] 平面視矩形状のウェハテーブル WTBの X側端部及び +Y側端部のそれぞれに は、 Y軸方向に沿って形成され、 X軸方向にほぼ垂直な反射面 MwXと、 X軸方向に 沿って形成され、 Y軸方向にほぼ垂直な反射面 MwYとがそれぞれ設けられて ヽる。 反射面 MwXに対向する位置には、レーザ干渉計システム 12を構成するレーザ干渉 計 12Xが設けられている。また、反射面 MwYに対向する位置には、レーザ干渉計シ ステム 12を構成するレーザ干渉計 12Yが設けられている。反射面 MwXには、 X軸 方向の位置 (距離変化）を検出するレーザ干渉計 12Xからのビーム BXが垂直に投 射され、反射面 MwYには、 Y軸方向の位置 (距離変化）を検出するレーザ干渉計 12 Yからのビーム BYが垂直に投射される。ビーム BXの光軸は X軸方向と平行であり、 ビーム BYの光軸は Y軸方向と平行であり、これら両者は、投影光学系 PLの光軸 AX で直交する（垂直に交差する）ようになって 、る。 [0049] (反射面の表面形状の計測方法）
以下、反射面 MwX、 MwYの表面形状（凹凸、傾き）の計測方法の一例について 説明する。
最初のウェハ Wを転写露光する前は、ウェハテーブル WTBは所定温度であり、熱 膨張などにより変形はしていない。この状態で、ウェハテーブル WTBは、主制御系 2 0により、図 6に示されるように、開始位置 PSTEから中間位置 PSTMに向けて X軸方 向に沿って移動される。この移動の間に、主制御系 20により反射面 MwYの表面形 状を算出するためのデータが取得される。すなわち、主制御系 20は、レーザ干渉計 12X、 12Yの計測値をモニタしつつ、ウェハテーブル WTBを開始位置 PSTEから中 間位置 PSTMまで—X方向に移動する。この移動は、移動開始後の加速、等速移動 、移動終了直前の減速の順で行われる。この場合の加速域、及び減速域は僅かであ り、殆どゆっくりとした等速域である。
[0050] 上述のウェハテーブル WTBの移動中、主制御系 20は、レーザ干渉計 12Xの計測 値の所定回数毎のサンプリングのタイミングに同期して、レーザ干渉計 12Y及び 12X の計測値をサンプリングし、次のようにして、反射面 MwYの表面形状算出のための 表面形状 (凹凸又は傾斜データ)の算出を行う。
[0051] 以下、図 8を参照しながら反射面 MwYの表面形状の算出方法について説明する。
なお上述したように、干渉計は実際には固定鏡 (前述の参照鏡)を基準にして反射 面 MwX、 MwYの回転量を計測している力 ここでは説明を簡単にするために、図 8 に示すように、レーザ干渉計 12Yは仮想的に固定された基準線 RYを基準に反射面 MwYの局部的な傾き（回転量や曲がり量)を表面形状として検出するものとして説明 する。
[0052] 図 8にお 、て、基準線 RYと反射面 MwYとの距離を Ya (測定値 Y 0 1と Y 0 2で計 測する平均値 Ya= (Y 0 1 + Y 0 2) /2)とし、その位置での反射面 MwYの局部 的な回転量 (傾き角、曲がり角）を 0 Y (x)とする。レーザ干渉計 12Yは、基準線 RY 上で X軸方向に SYだけ離れた 2点で、反射面 MwYまでの測定値 Y 0 1と Y 0 2とを 計測し、両距離の測定値 Υ θ )を計測する。すなわち、次式（1)で示される測定値 Υ θ (X)を計測する。 Υ θ (χ) =Υ Θ 2-Υ Θ 1
[0053] ここで、主制御系 20は、反射面 MwYが X軸方向の基準点 Oxにあるとき、すなわち 反射面 MwY上の固定された点 Oに、レーザ干渉計 12Yのビーム BYが入射している 時点から計測を開始しているものとする。なお、この時点は、ウェハテーブル WTBが 加速を終了した時点である。このとき、主制御系 20は、レーザ干渉計 12X及びレー ザ干渉計 12Yの計測値をともに零リセットしているものとする。図 8の下半部には、こ のリセットの様子が視覚的に示されている。
[0054] この場合において、移動鏡の局部的な回転量 (傾き角） θ Y(x)は多くとも 1〜2秒 程度の微小角であり、間隔 SYは 10mm力も数十 mmであるので、角度 θ Y(x)は次 式（2)にて近似することができる。
θ Υ(χ) =Υ Θ (x) ZSY - -- (2)
一方、反射面 MwYの基準点 Oxにおける反射面 MwYの Y座標値を基準（ ΔΥ(χ) =0)とする凹凸量 ΔΥ(χ)は、基準点 Oxを χ=0として、次式（3)にて求めることがで きる。
[0055] [数 1]
Figure imgf000017_0001
但し実際には、移動中にはウェハテーブル WTBにョーイングなどが発生し得るた め、 ΔΥ(χ)は、反射面 MwYの傾きによる凹凸の他に、ョーイング量による誤差分を 含んでいる。したがって、そのョーイング量による誤差分を上式（3)で求められる値か ら差し引く必要がある。
[0056] この場合、ウェハテーブル WTBは X軸方向に一次元移動するだけなので、レーザ 干渉計 12Xの 2本のビーム BX 0 1、 BX 0 2は、反射面 MwX上の実質的に同一の 点にそれぞれ投射され続ける。この場合、レーザ干渉計 12Xの計測値は前述の如く 基準点 Oxでリセットされているので、位置 Xでのレーザ干渉計 12Xの値は、基準点 O Xを基準としたウェハテーブル WTBのョーイング量 X θ (X)となる。
[0057] そこで、反射面 MwYの凹凸量 ΔΥ(χ)を算出するために用いたレーザ干渉計 12Y の計測値 θ Υ(χ)に対応するレーザ干渉計 12Xによる計測値 X θ (X)を用いて、次 式 (4)のような補正 ·演算を行うことにより、反射面 MwYの表面形状 DY1 (X)を求め る。
[0058] [数 2]
Figure imgf000018_0001
主制御系 20では、上式 (4)の演算を、データ θ Υ(χ)及び X θ (X)をサンプリング する毎に行い、各サンプリング点に対応する反射面 MwYの凹凸量 DY1 (X)をメモリ MRY内に格納する。
[0059] このとき、上式 (4)の演算の対象となる、最終のサンプリングデータは、 x=Lに対応 するデータであるものとする。 x=Lとなる時点は、ウェハテーブル WTBが減速を開 始した点に一致しているものとする。なお、厳密にはピッチング量の影響も計算に入 れなければならない。
[0060] 以上のように、ほぼ X軸方向に沿って設けられた反射面 MwYの表面形状を計測す るとき、 X軸方向の複数の位置にウェハテーブル WTBを移動させ、その複数の位置 に対応する複数の情報を計測することにより、反射面 MwYの表面形状を計測するこ とができる。そして、上述したように、ウェハテーブル WTBの X軸方向への移動中に 、ウェハテーブル WTBの位置情報を計測するためのレーザ干渉計 12Yより、 Y軸方 向とほぼ平行な複数のビームを反射面 MwYに照射するとともに、反射面 MwYから の反射光を受光することで、主制御系 20は、レシーバの受光結果に基づいて、反射 面 MwYの表面形状を効率良く計測することができる。
[0061] 次に、主制御系 20は、図 7に示すように、レーザ干渉計 12X、 12Yの計測値をモ- タしつつ、ウェハテーブル WTBを、中間位置 PSTMから最終位置 PSTLに向けて Y方向に移動する。この場合も、移動開始後の加速、等速移動、移動終了直前の 減速の順で行われる。この場合の加速域、及び減速域は僅かであり、殆どが等速域 である。反射面 MwXの表面形状も、上述した反射面 MwYの表面形状と同様な手法 で計測することができる。
[0062] (ウェハテーブル WTBの歪みデータの算出方法）
次に、反射面の表面形状が得られたので、ウェハ Wの転写露光が開始される。そし て、 1枚のウェハ Wが露光される毎に歪み計によりウェハテーブル WTBの変形量を 算出する。図 9を使って、変形量、つまり歪みデータ、を算出する一例を説明する。
[0063] 図 9において、 X方向の p点における Y方向の歪みデータ ΔΥρを求めるものとする 。また、破線がまったく変形していないウェハテーブル WTBの一部の壁面及びリブ を示したものであり、実線が熱膨張して変形した後の状態のウェハテーブル WTBの 一部の壁面及びリブを示したものである。反射面 MwYがこの壁面に形成されて、レ 一ザ干渉計 12Yのビームが投射されている。ウェハテーブル WTBの裏面には複数（ n個）の歪み計 45が貼り付けられているが、図 9では Y方向の変形量を検出する 3つ の歪み計 45が描かれている。歪み計 45は所定の位置に貼り付けられている力 それ ぞれが、 X方向の p点における Y方向の歪みデータに関係する。例えば、 Z方向の変 形量を計測する歪み計 45の出力信号も歪みデータ ΔΥρに影響を与える。それぞれ の歪み計 45が ρ点に与える影響を係数 Κρとする。そしてそれぞれの歪み計 45の出 力を歪み量 Sm(mは 1以上 η以下の整数）とする。すると以下の次式（5)で表すこと ができる。
[0064] [数 3]
Figure imgf000019_0001
係数 Kpは、有限解析法又は実験による解析などで、歪み計 45の貼り付けた位置 、歪み計 45の計測向き (X方向、 Υ方向又は Ζ方向）などに応じて各点毎に求められ る。
反射面 MwYの表面形状 DY1 (X)が式 (4)で求まって!/、るので、歪みデータ Δ Yp を差し引けば、式 (6)により、現時点での正味表面形状 MDY1 (X)を求めることがで きる。
MDYl(x) = DYl (x) - Δ Υ(χ) · '· (6)
[0065] (歪みデータを使った転写露光）
次に、図 10を使って、歪みデータを使った転写露光のフローの一例を説明する。 ステップ 102において、熱変形前のウェハテーブル WTBの状態を調べるため、反 射面 MwX又は反射面 MwYにレーザ干渉計 12X及び 12Yからビームを出しながら 、ウェハテーブル WTBを X方向又は Y方向に移動する。
[0066] ステップ 104において、レーザ干渉計 12X及び 12Yで取得された位置情報から、 反射面 MwX又は反射面 MwYの表面形状を算出する。
ステップ 106において、ロットの最初のウェハをウェハテーブル WTBに載せて、投 影光学系 PLの下まで移動させて、レチクル Rのパターンをウェハ Wへ転写露光する 。ステップ 108において、電力供給部 48および電力受給部 46を介して、非接触で、 歪ゲージ 45および送受信部 47に電力供給する。この電力供給は転写露光の最中 は常に行われる。
ステップ 110において、サンプリング周期毎 (例えば、転写数ショット毎、一定時間 毎もしくはウェハ 1枚毎等）に、歪ゲージの歪みデータを検出する。検出した歪みデ ータは、送信部から補正部に送信する。
ステップ 112において、演算部 92内の補正部は、歪み量から歪みデータを算出し 、反射面 MwX又は反射面 MwYの表面形状に、歪みデータをカ卩える。なお、図 4で 説明したように、補正部をウェハテーブル WTBに設けて、計算された歪みデータを 信号送受信部 47から固定側信号送受信部 49に送ってもよい。
ステップ 114において、移動鏡の表面形状に歪みデータを加えた値を使って、レチ クル Rのパターンを、ウェハ Wへ転写露光する。
[0067] なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で 種々の構成を取り得ることは勿論である。ウェハステージに対して説明してきた力 レ チクルステージに適用できることは当然である。また歪み計 45をウェハテーブル WT Bではなぐ定盤 31に貼り付けてもよい。定盤 31が変形するとレーザ干渉計システム 12の位置が変化する力 である。
[0068] 移動テーブルゃ定盤の Z方向の変形に関する量を検出し、この検出結果に基づい て移動テーブル (ウェハ表面）の位置情報 (例えば、フォーカス位置）の計測結果を 補正するように構成してもよい。例えば、移動テーブルの Z方向の位置を干渉計で測 定するために前記移動テーブルに移動鏡を設ける構成も採用され得るが、前述の X 方向、 Y方向の位置測定用として用いられる干渉計の場合と同様にして、この Z方向 用の移動鏡の変形による影響を抑制することができる。 また、変形量検出部として歪み計を用いた力 これに限定されるものではなぐ変形 に関する量を測定できるものであれば他の手段を用いてもよい。
[0069] レチクルステージ用の移動鏡 Mrは平面鏡のみでなくコーナーキューブ（レトロリフレ クタ）を含むものとしてもよいし、移動鏡をレチクルステージに固設する代わりに、例え ばレチクルステージの端面 (側面）を鏡面加工して形成される反射面を用いてもよ!ヽ 。また、レチクルステージは、例えば特開平 8— 130179号公報 (対応米国特許第 6, 721, 034号）に開示される粗微動可能な構成としてもよい。
[0070] ウェハステージ用のレーザ干渉計 12によってウェハステージの Z軸方向の位置、 及び Θ X、 θ Y方向の回転情報を計測する構成の詳細は、例えば特表 2001— 510 577号公報 (対応国際公開第 1999Z28790号パンフレット）に開示されている。移 動鏡をウェハステージに固設する代わりに、例えばウェハステージの一部 (側面など )を鏡面加工して形成される反射面を用いてもょ ヽ。
[0071] レーザ干渉計 12がウェハ Wの Z軸、 0 X及び 0 Y方向の位置情報を計測可能であ るときは、ウェハ Wの露光動作中にその Z軸方向の位置情報が計測可能となるように フォーカスセンサ 23A, 23Bを設けなくてもよぐ少なくとも露光動作中はレーザ干渉 計 12の計測結果を用いて Z軸、 θ X及び θ Y方向に関するウェハ Wの位置制御を 行うようにしてもよい。
[0072] なお、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。投影光学系を用いない場合であっても、露光光はレチクル又はレンズなど の光学部材を介してウェハに照射される。
[0073] さらに、本発明は、例えば液浸型露光装置にも適用することができる。液浸型露光 装置では、ウェハまたはこのウェハを保持するウェハテーブルが液体の重さによる影 響を受けて変形する可能性が有る。そのような場合でも、本発明によれば移動テー ブルの変形に関する量を測定することで、この液体の影響を抑制することが可能にな る。
液浸露光装置については、国際公開第 99Z49504号パンフレットに開示されてい る。さらに、本発明は、特開平 6— 124873号公報、特開平 10— 303114号公報、米 国特許第 5, 825, 043号などに開示されているような露光対象の基板の表面全体が 液体中に浸かって!/、る状態で露光を行う液浸露光装置にも適用可能である。
[0074] なお、上記各実施形態の基板としては、半導体デバイス製造用の半導体ウェハの みならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミツクウ エノ、、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 ンウェハ）等が適用される。
[0075] 露光装置としては、レチクル（マスク) Rとウェハ Wとを静止した状態でレチクル尺の パターンを一括露光し、ウエノ、 W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 (ステツパ）の他に、レチクル Rとウェハ Wとを同期移動してレチ クル R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（ スキャニングステツパ）にも適用することができる。さらに、露光装置としては、ウェハ W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、ウェハ Wを順次移動させ るステップ 'アンド'ステイッチ方式の露光装置にも適用できる。
[0076] また、本発明は、ウェハステージが複数設けられるツインステージ型の露光装置に も適用できる。ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平 10— 163099号公報及び特開平 10— 214783号公報（対応米国特許 6, 341, 00 7号、 6, 400, 441号、 6, 549, 269号及び 6, 590, 634号）、特表 2000— 50595 8号（対応米国特許 5, 969, 441号）或いは米国特許 6, 208, 407号に開示されて いる。更に、本発明を国際公開第 2005Z122242号パンフレットに開示されたステ ージ装置に適用してもよい。
[0077] 更に、特開平 11— 135400号公報（対応国際公開 1999Z23692)ゃ特開 2000 — 164504号公報 (対応米国特許第 6, 897, 963号）に開示されているように、基板 を保持する基板ステージと基準マークが形成された基準部材ゃ各種の光電センサを 搭載した計測ステージとを備えた露光装置にも本発明を適用することができる。
[0078] 露光装置の種類としては、基板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プラズマディスプレイ等のディ スプレイ製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子 (CCD)、マイクロマシン、 M EMS、 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。また、波長数 ηπ！〜 lOOnm程度の極端紫外光 (EUV光）を露 光光源として用いる投影露光装置にも適用できる。
[0079] なお、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を用いた力 このマスクに 代えて、例えば米国特許第 6, 778, 257号公報に開示されているように、露光すベ きパターンの電子データに基づ 、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）を用いてもよい。
[0080] また、例えば国際公開第 2001Z035168号パンフレットに開示されているように、 干渉縞を基板上に形成することによって、基板上にライン '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。
[0081] さらに、例えば特表 2004— 519850号公報（対応米国特許第 6, 611, 316号）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回のスキャン露光によって基板上の 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。
[0082] 本実施形態の露光装置は、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。 各種サブシステム力 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!、うまでもな 、。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。
[0083] 半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図 11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、前述した 実施形態の露光装置によりマスクのパターンを基板に露光する露光工程、露光した 基板を現像する工程、現像した基板の加熱 (キュア)及びエッチング工程などの基板 処理プロセスを含むステップ 204、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボン デイング工程、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。
ステージ装置は、定盤、テーブル部、及び Z又は移動鏡自体の変形を常時監視す ることができる。このため、ロット毎 (数十枚）に、移動鏡の表面形状（凸凹）を計測する 必要がない。したがって、転写露光を中断する必要がなぐ生産性を向上させること ができる。また、転写露光を中断する必要がなぐ生産性を向上させることができる。 また、ロットの途中で、テーブル部等が大きく変形してしまうと、それ以降の位置精度 は悪いままステージ移動することになる力 常時歪みデータを計測しているので、そ のような問題も生じない。

Claims

請求の範囲
[1] 定盤と、
前記定盤上に配置された移動テーブルと、
前記移動テーブルの位置情報を計測する位置情報計測部と、
前記定盤及び前記移動テーブルの少なくとも一方の変形に関する量を検出する変 形量検出部と、
前記変形量検出部の検出結果に基づ 、て、前記位置情報計測部の計測結果を補 正する補正部とを備えたことを特徴とするステージ装置。
[2] 前記位置情報計測部は干渉計を含み、前記変形量検出部は前記定盤又は前記 移動テーブルの歪み量を計測する歪み計を含む請求項 1に記載のステージ装置。
[3] 前記補正部は、前記歪み計が設けられた位置に応じて歪みデータを演算し、前記 歪みデータから前記干渉計の位置情報を補正する請求項 2に記載のステージ装置。
[4] 前記変形量検出部との間で電気性用力を非接触で伝送する伝送装置を有する請 求項 1から 3のいずれか一項に記載のステージ装置。
[5] 前記電気性用力は、前記変形量検出部が使う電力と該変形量検出部が検出した 前記変形に関する量とである請求項 4に記載のステージ装置。
[6] 前記変形量検出部は、前記移動テーブルに生じる互いに直交する三軸方向のうち の少なくとも一方向の変形に関する量を検出する請求項 1から請求項 5のいずれか 一項に記載のステージ装置。
[7] 前記変形量検出部は、前記移動テーブルに生じる互いに直交する三軸方向の変 形に関する量を検出する請求項 1から請求項 5のいずれか一項に記載のステージ装 置。
[8] 前記変形量検出部は、前記移動テーブルが移動している際に生じる前記変形に 関する量を検出する請求項 1から請求項 7のいずれか一項に記載のステージ装置。
[9] パターンを基板上に露光する露光装置において、
請求項 1から 8のいずれか一項に記載のステージ装置を用いて前記基板を駆動す ることを特徴とする露光装置。
[10] 前記変形量検出部は、前記露光に伴う前記移動テーブルの移動時に、前記移動 テーブルに生じる前記変形に関する量を検出する請求項 9に記載の露光装置。
[11] 請求項 9または請求項 10に記載の露光装置を用いるデバイス製造方法。
[12] 位置情報計測部により、定盤上の移動テーブルの位置情報を計測する工程と、 前記定盤及び前記移動テーブルの少なくとも一方に設けられた変形量検出部で、 前記定盤又は前記移動テーブルの少なくとも一方の変形に関する量を検出するェ 程と、
演算部で、検出された前記変形に関する量力 歪みデータを演算する工程と、 補正部で、前記歪みデータに基づいて、前記位置情報計測部で計測された位置 情報を補正する工程とを備えたことを特徴とするステージ装置の座標補正方法。
[13] 前記位置情報計測部により前記移動テーブルの位置情報を計測し、計測された位 置情報から前記移動テーブルの表面形状を演算する工程をさらに備え、
前記補正部は、前記表面形状と前記歪みデータとに基づいて、前記位置情報計測 部で計測された位置情報を補正する請求項 12記載のステージ装置の座標補正方 法。
[14] 前記変形量検出部との間で電気性用力を非接触で伝送する工程をさらに備え、 前記電気性用力は、前記変形量検出部で検出された前記変形に関する量を含む 請求項 12又は請求項 13に記載のステージ装置の座標補正方法。
[15] 前記位置情報計測部は干渉計を含み、前記変形量検出部は前記定盤又は前記 移動テーブルの歪み量を計測する歪み計を含む請求項 12な 、し請求項 14の 、ず れか一項に記載のステージ装置の座標補正方法。
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