WO2007097379A1 - パターン形成装置、マーク検出装置、露光装置、パターン形成方法、露光方法及びデバイス製造方法 - Google Patents

パターン形成装置、マーク検出装置、露光装置、パターン形成方法、露光方法及びデバイス製造方法 Download PDF

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Abstract

 ウエハステージ(WST)がY軸方向に直線的に移動する間に、多点AF系(90a,90b)によりX軸方向に所定間隔で設定された複数の検出点におけるウエハ(W)表面の面位置情報が検出されるとともに、X軸方向に沿って一列に配列された複数のアライメント系(AL1、AL21~AL24)によってウエハ(W)上の互いに異なる位置のマークがそれぞれ検出される。すなわち、ウエハステージ(ウエハ)が多点AF系の複数の検出点の配列と、複数のアライメント系とを、直線的に通過するだけで、複数の検出点におけるウエハ表面の面位置情報の検出とウエハ上の互いに異なる位置のマークの検出とが終了するので、マークの検出動作と面位置情報(フォーカス情報)の検出動作とを無関係に行う場合に比べてスループットを向上させることができる。

Description

明 細 書

パターン形成装置、マーク検出装置、露光装置、パターン形成方法、露 光方法及びデバイス製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、パターン形成装置、マーク検出装置、露光装置、パターン形成方法、露 光方法及びデバイス製造方法に係り、さらに詳しくは、半導体素子及び液晶表示素 子などの電子デバイス等を製造する際に用いられるパターン形成装置及び露光装 置、該パターン形成装置又は露光装置に好適に用いることができるマーク検出装置 、前記電子デバイスを製造する際に好適に用いることができるパターン形成方法及 び露光方法、及び該パターン形成方法又は露光方法を用いるデバイス製造方法に 関する。

背景技術

[0002] 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イエ程では、ステップ'アンド'リピート方式の投影露光装置 (レ、わゆるステツパ)、ステップ ·アンド 'スキャン方式の投影露光装置(レ、わゆるスキヤ ユング'ステツパ(スキャナとも呼ばれる))など力 主として用いられている。

[0003] ところで、半導体素子等を製造するリソグラフイエ程では、ウェハ上に多層の回路パ ターンを重ね合わせて形成する力 各層間での重ね合わせ精度が悪いと、半導体素 子等は所定の回路特性を発揮することができず、場合によっては不良品ともなる。こ のため、通常、ウェハ上の複数のショット領域の各々に予めマーク(ァライメントマーク )を付設しておき、露光装置のステージ座標系上におけるそのマークの位置 (座標値 )を検出する。しかる後、このマーク位置情報と新たに形成されるパターン (例えばレ チクルパターン)の既知の位置情報とに基づいて、ウェハ上の 1つのショット領域をそ のパターンに対して位置合わせするウェハァライメントが行われる。

[0004] ウェハァライメントの方式として、スループットとの兼ね合レ、から、ウェハ上のレ、くつ 力のショット領域 (サンプルショット領域又はァライメントショット領域とも呼ばれる)のみ のァライメントマークを検出してショット領域の配列の規則性を求めることで、各ショット 領域を位置合わせするグローバル'ァライメントが主に使用されている。特に近時に おいては、ウェハ上のショット領域の配列を統計的手法によって精密に算出するェン ハンスト 'グローバル 'ァライメント (EGA)が主流となっている(例えば特許文献 1参照

[0005] しかるに、集積回路の微細化に伴い重ね合わせ精度の要求が次第に厳しくなつて おり、 EGAにおいてもその算出精度を高めるため、サンプルショット領域の数を増や すこと、すなわち検出すべきマークの数を増やすことが必要不可欠になりつつある。

[0006] また、ウェハ表面は、例えばレジスト膜厚の不均一性、あるいはウェハのうねり等に よって必ずしも平坦ではなレ、。このため、特にスキャナなどの走查型露光装置では、 ウェハ上のショット領域にレチクルパターンを走查露光方式で転写する際に、投影光 学系を介してレチクルパターンの像が投影される露光領域内に設定された複数の検 出点におけるウェハ表面の投影光学系の光軸方向に関する位置情報 (フォーカス情 報)を多点焦点位置検出系などを用いて検出し、その検出結果に基づいて、露光領 域内でウェハ表面が投影光学系の像面に合致する(あるいは、投影光学系の焦点 深度の範囲内となる)ように、ウェハを保持するテーブル又はステージの前記光軸方 向の位置及び傾きを制御する、いわゆるフォーカス 'レベリング制御が行われている( 例えば特許文献 2参照)。

[0007] し力 ながら、上述した EGAにおけるサンプノレシヨット領域の数を増やすことは、露 光装置のスループットの低下を招くので、サンプルショット数を単に増やすだけの方 策を採用することは現実的には困難である。

[0008] また、従来の露光装置では、ウェハァライメント(マークの検出)動作と、フォーカス 情報の検出動作とは、それぞれの目的が異なることより、両動作の関係を考慮するこ となく無関係に行われていた。

[0009] しかるに、将来的に、半導体素子は更に高集積化し、これに伴ってウェハ上に形成 すべき回路パターンが微細化することが確実であり、半導体素子の大量生産装置で ある露光装置には、その微細化したパターンの形成を実現するための装置性能の更 なる向上、及びスループットの更なる向上が要請される。

[0010] 特許文献 1 :特開昭 61— 44429号公報 特許文献 2:特開平 6— 283403号公報

発明の開示

課題を解決するための手段

[0011] 本発明は、上述の事情の下になされたもので、第 1の観点からすると、物体上にパ ターンを形成するパターン形成装置であって、互いに異なる複数の位置にそれぞれ マークが形成されている物体を保持して第 1軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定 の平面内で移動する移動体と;前記第 2軸に平行な方向に関して検出領域が離れて 配置され、前記物体上の異なるマークをそれぞれ検出する複数のマーク検出系と; 前記物体に検出ビームを照射し該検出ビームの反射光を受光して、前記第 2軸に平 行な方向に関して位置が異なる複数の検出点における前記物体の面位置情報を検 出する面位置検出装置と;を備える第 1のパターン形成装置である。

[0012] これによれば、面位置検出装置により第 2軸に平行な方向に関して位置が異なる複 数の検出点における物体の面位置情報が検出され、また、第 2軸に平行な方向に関 して検出領域が離れて配置された複数のマーク検出系によって、物体上の互いに異 なる位置のマークがそれぞれ検出される。これにより、マークの検出動作と面位置情 報 (フォーカス情報)の検出動作とを短時間で行うことが可能になる。

[0013] 本発明は、第 2の観点からすると、物体上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第 1軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定の平面 内で移動するとともに、その一面に前記第 1軸に平行な方向を周期方向とする格子 を有する第 1グレーティングが一対設けられた移動体と;前記第 2軸に平行な方向に 関して検出領域の位置が異なる複数のマーク検出系と;前記第 2軸に平行な方向に 関して前記複数の検出領域の両外側に 1つずつ配置される一対の第 1ヘッドを含む 複数の第 1ヘッドを有し、前記一対の第 1グレーティングの少なくとも一方と対向する 第 1ヘッドによって、前記移動体の前記第 1軸に平行な方向の位置情報を計測する 第 1軸エンコーダと;を備える第 2のパターン形成装置である。

[0014] これによれば、一対の第 1グレーティングの少なくとも一方と対向する、第 1軸ェンコ 一ダの第 1ヘッドによって、移動体の第 1軸に平行な方向の位置情報が計測される。 また、この場合、一対の第 1ヘッドが、複数のマーク検出系の両外側にそれぞれ配置 されているので、上記の移動体の第 1軸に平行な方向への移動を行うときに、物体上 のマークを複数のマーク検出系で同時に計測することが可能になる。

[0015] 本発明は、第 3の観点からすると、物体上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第 1軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定の平面 内で移動するとともに、前記第 1軸に平行な方向を周期方向とする格子を有する第 1 グレーティングと、前記第 2軸に平行な方向を周期方向とする格子を有する第 2ダレ 一ティングとがその一面に設けられた移動体と;前記物体上のマークを検出する少な くとも 1つのマーク検出系と;前記第 2軸に平行な方向に関して位置が異なる複数の 第 1ヘッドを有し、前記第 1グレーティングと対向する第 1ヘッドによって前記移動体 の前記第 1軸に平行な方向の位置情報を計測する第 1軸エンコーダと、前記第 1軸 に平行な方向に関して位置が異なる複数の第 2ヘッドを有し、前記第 2グレーティン グと対向する第 2ヘッドによって前記移動体の前記第 2軸に平行な方向の位置情報 を計測する第 2軸エンコーダと、を有する計測装置と;前記計測装置による計測値に 基づいて前記移動体の位置を制御しつつ、前記物体上のマークを前記マーク検出 系を用いて検出する制御装置と;を備える第 3のパターン形成装置である。

[0016] これによれば、制御装置により、計測装置による計測値に基づいて移動体の位置を 制御しつつ、該移動体上に載置された物体上のマークがマーク検出系を用いて検 出される。すなわち、第 1グレーティングに対向する、第 1軸エンコーダの第 1ヘッドと 、第 2グレーティングに対向する、第 2軸エンコーダの第 2ヘッドとの計測値に基づい て、移動体の位置を高精度に制御しつつ、物体上のマークをマーク検出系を用いて 検出することが可能になる。

[0017] 本発明は、第 4の観点からすると、物体上にパターンを形成するパターン形成装置 であって、互いに異なる複数の位置にそれぞれマークが形成されている物体を保持 して第 1軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定の平面内で移動する移動体と;前記 第 2軸に平行な方向に関して検出領域が異なる位置に配置され、前記物体上の互 いに異なる位置のマークを同時に検出する複数のマーク検出系と;を備え、前記移 動体の前記平面内での位置によって、前記複数のマーク検出系により同時検出され る前記物体上のマークの個数が異なる第 4のパターン形成装置である。 [0018] これによれば、物体を載置した移動体の所定の平面内での位置によって、複数の マーク検出系により同時検出される物体上のマークの個数が異なるので、移動体を 第 2軸に交差する方向、例えば第 1軸に平行な方向(又は第 2軸に直交する方向)に 移動する際に、物体上の互いに異なる位置のマークを、移動体の第 2軸に交差する 方向の位置に応じて、換言すれば物体上の区画領域の配置に応じて、必要な数の マーク検出系を用いて同時に検出することが可能になる。

[0019] 本発明は、第 5の観点からすると、光学系を用いて物体上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第 1軸及びこれと交差する第 2軸を含 む所定の平面内で移動する移動体と;前記物体上に形成された複数のマークを検出 するマーク検出系と;前記光学系の光学特性を調整する調整装置と;前記物体上に 前記マーク検出系で検出すべきマークが残存している段階で、それまでに前記マー ク検出系で検出された前記物体上の複数のマークの検出結果に基づいて、前記光 学特性を調整するよう前記調整装置を制御する制御装置と;を備える第 5のパターン 形成装置である。

[0020] これによれば、制御装置により、物体上にマーク検出系で検出すべきマークが残存 している段階の時に、それまでにマーク検出系で検出された物体上の複数のマーク の検出結果に基づいて、光学系の光学特性を調整させるよう調整装置が制御される 。従って、この光学系の光学特性の調整後に、例えば光学系によるマーク(又はパタ ーン)の像の検出などを行う場合などに、上記の調整に伴ってマークの像がシフトす るような場合であっても、そのシフト後のマークの像を計測するので、結果的に光学 系の光学特性の調整に伴うマークの像のシフトが計測誤差要因となることがない。ま た、検出すべきマークを全て検出し終える前に、それまでに検出されたマークの検出 結果に基づいて上記調整を開始するので、上記調整に要する時間を残りのマークの 検出時間にオーバーラップさせることができ、これにより、全てのマークを検出し終え て上記調整を開始していた従来技術と比べてスループットの向上が可能である。

[0021] 本発明は、第 6の観点からすると、パターンを光学系を用いて物体上に投影するパ ターン形成装置であって、前記物体を保持して第 1軸及びこれと交差する第 2軸を含 む所定の平面内で移動する移動体と;前記移動体上に載置された前記物体上のマ ークを検出するマーク検出系と;前記光学系による前記パターンの投影位置と前記 マーク検出系の検出中心との位置関係を計測する動作を開始してから該動作を完 了するまでの間に、前記物体上のマークの検出動作 (計測動作)を行う制御装置と; を備える第 6のパターン形成装置である。

[0022] これによれば、制御装置により、光学系によるパターンの投影位置とマーク検出系 の検出中心との位置関係を計測する動作を開始してから該動作を完了するまでの間 に、移動体上に載置された物体上のマークのマーク検出系による検出動作が行われ る。従って、上記位置関係の計測動作が完了した時点では、物体上に形成された検 出すべき複数のマークのマーク検出系による検出動作の少なくとも一部を終了させる こと力 Sできる。これによつて、上記位置関係の計測動作の前又は後で上記複数のマ ークのマーク検出系による検出動作を行う場合に比べて、スループットの向上が可能 である。

[0023] 本発明は、第 7の観点からすると、パターンを光学系を用いて物体上に投影するパ ターン形成装置であって、前記物体を保持して第 1軸及びこれと交差する第 2軸を含 む所定の平面内で移動する移動体と;前記移動体上に載置された前記物体上のマ ークを検出するマーク検出系と;前記物体上に形成された検出すべき複数のマーク の検出動作を開始してから該動作を完了する前までに、前記光学系による前記パタ ーンの投影位置と前記マーク検出系の検出中心との位置関係の計測動作を行う制 御装置と;を備える第 7のパターン形成装置である。

[0024] これによれば、制御装置により、移動体上に載置された物体上に形成された検出 すべき複数のマークのマーク検出系による検出動作を開始してから該動作を完了す る前までに、光学系によるパターンの像の投影位置とマーク検出系の検出中心との 位置関係の計測動作が行われる。従って、物体上に形成された検出すべき複数の マークのマーク検出系による検出動作が行われる間に、上記位置関係の計測動作を 終了させることができる。これによつて、物体上に形成された検出すべき複数のマー クのマーク検出系による検出動作の前又は後で上記位置関係の計測動作を行う場 合に比べて、スループットの向上が可能である。

[0025] 本発明は、第 8の観点からすると、物体上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第 1軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定の平面 内で移動する第 1移動体と;前記平面内で前記第 1移動体とは独立に移動する第 2 移動体と;前記第 1移動体上に載置された前記物体上に形成されている検出すべき 複数のマークを検出するマーク検出系と;前記第 1移動体と前記第 2移動体とを所定 距離以下に近接させる近接状態と、該両移動体を離間させる離間状態との間で状態 切り換えを行わせるように、前記両移動体を制御する制御装置と;を備え、前記制御 装置は、前記物体上に形成された検出すべき複数のマークの検出動作が開始され てから該検出動作が完了する前までに、前記状態の切り換え動作を行うことを特徴と する第 8のパターン形成装置である。

[0026] ここで、第 1移動体と第 2移動体とを所定距離以下に近接させる近接状態は、該両 移動体を距離零で近接させる状態、すなわち該両移動体を接触させる状態をも含む 概念である。

[0027] これによれば、制御装置により、第 1移動体上に載置された物体上に形成されてい る検出すべき複数のマークの検出動作が開始されてから該検出動作が完了する前 までに、第 1移動体と前記第 2移動体とを所定距離以下に近接させる近接状態と、該 両移動体を離間させる離間状態との間での状態切り換え動作が行われる。従って、 物体上に形成されている検出すべき複数のマークの検出動作が行われる間に、上 記状態の切り換え動作を終了させることができる。これによつて、物体上に形成され ている検出すべき複数のマークの検出動作の前又は後で上記状態の切り換え動作 を行う場合に比べて、スループットの向上が可能である。

[0028] 本発明は、第 9の観点からすると、物体上にパターンを形成するパターン形成装置 であって、互いに異なる複数の位置にそれぞれマークが形成されている物体を保持 して第 1軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定の平面内で移動する移動体と;前記 物体上の互いに異なる位置のマークをそれぞれ検出する複数のマーク検出系と;前 記複数のマーク検出系と前記移動体に載置されている前記物体との間の、前記平面 に垂直な前記複数のマーク検出系の光軸方向における相対位置関係を、該複数の マーク検出系間で同時に変更するフォーカス位置変更装置と;前記フォーカス位置 変更装置で前記フォーカス方向の相対位置関係を変更しつつ、前記物体上の互い に異なる位置に形成されたマークそれぞれを、各マークに対応する複数のマーク検 出系を用いて同時に検出(計測)する制御装置と;を備える第 9のパターン形成装置 である。

[0029] これによれば、制御装置により、複数のマーク検出系と移動体に載置されている物 体との間の、所定の平面に垂直な方向であるフォーカス方向における相対位置関係 をフォーカス位置変更装置で変更しつつ、物体上の互いに異なる位置に形成された マークそれぞれが、各マークに対応する複数のマーク検出系を用いて同時に検出さ れる。これにより、各マーク検出系について、例えば最も良好なフォーカス状態での マークの検出結果を、優先してそれぞれ用いることなどによって、物体表面の凹凸及 びマーク検出系毎のベストフォーカス差の影響を受けることなぐ物体上の互いに異 なる位置に形成されたマークを精度良く検出することができる。

[0030] 本発明は、第 10の観点からすると、物体をエネルギビームで露光する露光装置で あって、前記物体を保持して所定の平面内で第 1及び第 2方向に可動な移動体と; 前記第 2方向に関して位置が異なる複数の検出領域を有するマーク検出系と;前記 第 1方向に関して前記複数の検出領域と異なる位置に検出領域を有し、前記第 2方 向に関して位置が異なる複数の検出点における前記物体の前記第 1及び第 2方向と 直交する第 3方向の位置情報を検出する検出装置と;を備える第 1の露光装置である

[0031] これによれば、移動体を第 1方向に平行に移動させる際に、複数のマーク検出系に よる移動体又は物体上の複数のマークの検出と、検出装置による複数の検出点にお ける物体の面位置情報の検出が可能となる。

[0032] 本発明は、第 11の観点からすると、物体をエネルギビームで露光する露光装置で あって、前記物体を保持して所定の平面内で第 1及び第 2方向に可動であり、かつ 前記平面とほぼ平行な一面にそれぞれ前記第 1方向に格子が周期的に配列される 一対の第 1格子部が設けられる移動体と;前記第 2方向に関して位置が異なる複数 の検出領域を有するマーク検出系と;前記第 2方向に関して前記複数の検出領域を 挟んで配置される一対の第 1ヘッドを含む複数の第 1ヘッドを有し、前記一対の第 1 格子部の少なくとも一方と対向する第 1ヘッドによって前記移動体の前記第 1方向の 位置情報を計測する第 1エンコーダを含む計測装置と;を備える第 2の露光装置であ る。

[0033] これによれば、一対の第 1格子部の少なくとも一方と対向する、第 1エンコーダの第 1ヘッドによって、移動体の第 1方向の位置情報が計測される。また、この場合、一対 の第 1ヘッドが、複数の検出領域を挟んで配置されるので、上記の移動体の第 1方向 への移動を行うときに、物体上のマークを複数のマーク検出系で同時に計測すること が可能になる。

[0034] 本発明は、第 12の観点からすると、物体をエネルギビームで露光する露光装置で あって、前記物体を保持して所定の平面内で第 1及び第 2方向に可動な移動体と; 前記第 2方向に関して位置が異なる検出領域を有し、前記物体上の複数のマークを 同時に検出可能なマーク検出系と;を備え、前記移動体を前記第 1方向に移動して、 前記物体上で前記第 1方向の位置が異なるマークを前記マーク検出系で検出すると ともに、前記物体の前記第 1方向の位置によって、前記マーク検出系で検出するマ ークの個数が異なる第 3の露光装置である。

[0035] これによれば、移動体を第 1方向に移動する際に、物体上の互いに異なる位置の マークを、移動体の第 1方向の位置に応じて、換言すれば物体上の区画領域の配置 に応じて、必要な数のマーク検出系を用いて同時に検出することが可能になる。

[0036] 本発明は、第 13の観点からすると、物体をエネルギビームで露光する露光装置で あって、前記物体を保持して所定の平面内で第 1及び第 2方向に可動であるとともに 、前記平面とほぼ平行な一面に格子が周期的に配列される格子部が設けられる移 動体と;前記物体上のマークを検出するマーク検出系と;前記格子の配列方向と交 差する方向に関して位置が異なる複数のヘッドを有し、前記マークの検出動作時に 前記格子部と対向するヘッドによって前記配列方向に関する前記移動体の位置情 報を計測するエンコーダを有する計測装置と;を備える第 4の露光装置である。

[0037] これによれば、物体上のマークの検出動作時に、移動体の、格子部の格子の配列 方向に関する移動体の位置情報が計測装置のエンコーダによって計測される。すな わち、格子部と対向する、エンコーダのヘッドの計測値に基づいて、移動体の位置を 高精度に制御しつつ、物体上のマークをマーク検出系を用いて検出することが可能 になる。

[0038] 本発明は、第 14の観点からすると、光学系を介して物体をエネルギビームで露光 する露光装置であって、前記物体を保持して所定の平面内で第 1及び第 2方向に可 動な移動体と;前記物体上のマークを検出するマーク検出系と;前記光学系の光学 特性を調整する調整装置と;前記マーク検出系による前記物体上の複数のマークの 検出動作の途中で、前記マーク検出系で検出された前記複数のマークの一部の検 出結果に基づレ、て前記調整装置を制御する制御装置と;を備える第 5の露光装置で ある。

[0039] これによれば、制御装置により、マーク検出系による物体上の複数のマークの検出 動作の途中で、マーク検出系で検出された物体上の複数のマークの一部の検出結 果に基づいて、光学系の光学特性を調整する調整装置が制御される。

[0040] 本発明は、第 15の観点からすると、エネルギビームで照明されるパターンで光学系 を介して物体を露光する露光装置であって、前記物体を保持して所定の平面内で第 1及び第 2方向に可動な移動体と;前記物体上のマークを検出するマーク検出系と; 前記パターンの投影位置と前記マーク検出系の検出中心との位置関係の計測動作 、及び前記マーク検出系によるマークの検出動作の一方を、他方の動作の少なくとも 一部と並行して行う制御装置と;を備える第 6の露光装置である。

[0041] これによれば、上記位置関係の計測動作の前又は後でマーク検出系によるマーク の検出動作を行う場合に比べて、スループットの向上が可能である。

[0042] 本発明は、第 16の観点からすると、物体をエネルギビームで露光する露光装置で あって、前記物体を保持して所定の平面内で第 1及び第 2方向に可動な移動体と; 前記物体上のマークを検出するマーク検出系と;前記移動体と前記別の移動体とを 所定距離以下に近接させる第 1状態と、前記両移動体を離間させる第 2状態とを設 定可能であり、前記マーク検出系によるマークの検出動作中に前記第 1及び第 2状 態の切り換えを行う制御装置と;を備える第 7の露光装置である。

[0043] これによれば、制御装置により、マーク検出系による物体上のマークの検出動作中 に、移動体と別の移動体とを所定距離以下に近接させる第 1状態と、該両移動体を 離間させる第 2状態との切り換え動作が行われる。従って、物体上のマークの検出動 作の前又は後で上記状態の切り換え動作を行う場合に比べて、スループットの向上 が可能である。

[0044] 本発明は、第 17の観点からすると、所定の平面内で第 1及び第 2方向に可動な移 動体に保持された物体をエネルギビームで露光する露光装置であって、前記第 2方 向に関して位置が異なる複数の検出領域を有するマーク検出系と;前記マーク検出 系によって同時に検出可能な複数の基準マークが形成され、前記エネルギビームの 照射位置を挟んで前記第 1方向に関して前記複数の検出領域とは反対側から前記 複数の検出領域の位置まで移動可能な基準部材と;を備える第 8の露光装置である

[0045] これによれば、エネルギビームの照射位置を挟んで、マーク検出系の複数の検出 領域とは反対側の第 1位置力、ら複数の検出領域の位置 (第 2位置)まで基準部材が 第 1方向に移動し、その基準部材上の複数の基準マークをマーク検出系を用いて検 出する。その後、移動体を基準部材と一体的に第 1位置へ向けて移動させる。その 移動経路の途中で、マーク検出系を用いて物体上の複数のマークを検出することが 可能となる。

[0046] 本発明は、第 18の観点からすると、本発明の第 1ないし第 8の露光装置のいずれか を用いて物体を露光することと、前記露光された物体を現像することと、を含む第 1の デバイス製造方法である。

[0047] 本発明は、第 19の観点からすると、物体上のマークを検出するマーク検出装置で あって、第 1軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定の平面内で移動するとともに、 前記第 1軸に平行な方向を周期方向とする格子を有する第 1グレーティングと、前記 第 2軸に平行な方向を周期方向とする格子を有する第 2グレーティングとがその一面 に設けられた移動体上に載置された物体上のマークを検出するマーク検出系と;前 記第 2軸に平行な方向に関して位置が異なる複数の第 1ヘッドを有し、前記第 1ダレ 一ティングと対向する第 1ヘッドによって前記移動体の前記第 1軸に平行な方向の位 置情報を計測する第 1軸エンコーダと、前記第 1軸に平行な方向に関して位置が異 なる複数の第 2ヘッドを有し、前記第 2グレーティングと対向する第 2ヘッドによって前 記移動体の前記第 2軸に平行な方向の位置情報を計測する第 2軸エンコーダと、を 有する計測装置と;前記計測装置による計測値に基づレ、て前記移動体の位置を制 御しつつ、前記物体上のマークを前記マーク検出系を用いて検出する制御装置と; を備える第 1のマーク検出装置である。

[0048] これによれば、制御装置により、計測装置による計測値に基づいて移動体の位置を 制御しつつ、該移動体上に載置された物体上のマークがマーク検出系を用いて検 出される。すなわち、第 1グレーティングに対向する第 1軸エンコーダの第 1ヘッドと、 第 2グレーティングに対向する第 2軸エンコーダの第 2ヘッドとの計測値に基づいて、 移動体の位置を高精度に制御しつつ、物体上のマークをマーク検出系を用いて検 出することが可能になる。

[0049] 本発明は、第 20の観点からすると、物体上のマークを検出するマーク検出装置で あって、互いに異なる複数の位置にそれぞれマークが形成されている物体を保持し て第 1軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定の平面内で移動する移動体と;前記 第 2軸に平行な方向に関して位置が異なる検出領域を有し、前記物体上の互いに異 なる位置のマークを同時に検出可能な複数のマーク検出系と;を備え、前記物体を 載置した前記移動体の前記平面内での位置によって、前記複数のマーク検出系に より同時検出される前記物体上のマークの個数が異なる第 2のマーク検出装置であ る。

[0050] これによれば、物体を載置した移動体の所定の平面内での位置によって、複数の マーク検出系により同時検出される物体上のマークの個数が異なるので、移動体を 第 2軸に交差する方向、例えば第 1軸に平行な方向(又は第 2軸に直交する方向)に 移動する際に、物体上の互いに異なる位置のマークを、移動体の第 2軸に交差する 方向位置に応じて、必要な数のマーク検出系を用いて同時に検出することが可能に なる。

[0051] 本発明は、第 21の観点からすると、物体上のマークを検出するマーク検出装置で あって、互いに異なる複数の位置にそれぞれマークが形成されている物体を保持し て第 1軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定の平面内で移動する移動体と;前記 物体上の互いに異なる位置のマークをそれぞれ検出する複数のマーク検出系と;前 記複数のマーク検出系と前記移動体に載置されている前記物体との間の、前記平面 に垂直な前記複数のマーク検出系の光軸方向における相対位置関係を、該複数の マーク検出系間で同時に変更するフォーカス位置変更装置と;前記フォーカス位置 変更装置で前記フォーカス方向の相対位置関係を変更しつつ、前記物体上の互い に異なる位置に形成されたマークそれぞれを、各マークに対応する複数のマーク検 出系を用いて同時に検出する制御装置と;を備える第 3のマーク検出装置である。

[0052] これによれば、制御装置により、複数のマーク検出系と移動体に載置されている物 体との間の、所定の平面に垂直な方向であるフォーカス方向における相対位置関係 をフォーカス位置変更装置で変更しつつ、物体上の互いに異なる位置に形成された マークそれぞれが、各マークに対応する複数のマーク検出系を用いて同時に検出さ れる。これにより、各マーク検出系について、例えば最も良好なフォーカス状態での マークの検出結果を、優先してそれぞれ用いることなどによって、物体表面の凹凸及 びマーク検出系毎のベストフォーカス差の影響を受けることなぐ物体上の互いに異 なる位置に形成されたマークを精度良く検出することができる。

[0053] 本発明は、第 22の観点からすると、物体上にパターンを形成するパターン形成方 法であって、第 1軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定の平面内で移動するととも に、前記第 1軸に平行な方向を周期方向とする格子を有する第 1グレーティングと、 前記第 2軸に平行な方向を周期方向とする格子を有する第 2グレーティングとがその 一面に設けられた移動体上に載置された物体上のマークを、マーク検出系を用いて 検出する検出工程を含み、前記検出工程では、前記マークの検出に際して、前記第 2軸に平行な方向に関して位置が異なる複数の第 1ヘッドを有し、前記第 1グレーティ ングと対向する第 1ヘッドによって前記移動体の前記第 1軸に平行な方向の位置情 報を計測する第 1軸エンコーダと、前記第 1軸に平行な方向に関して位置が異なる複 数の第 2ヘッドを有し、前記第 2グレーティングと対向する第 2ヘッドによって前記移 動体の前記第 2軸に平行な方向の位置情報を計測する第 2軸エンコーダと、を有す る計測装置による計測値に基づいて、前記移動体の位置を制御する第 1のパターン 形成方法である。

[0054] これによれば、第 1グレーティングに対向する第 1軸エンコーダの第 1ヘッドと、第 2 グレーティングに対向する第 2軸エンコーダの第 2ヘッドとの計測値に基づいて、移 動体の位置を高精度に制御しつつ、物体上のマークをマーク検出系を用いて検出 することが可能になる。

[0055] 本発明は、第 23の観点からすると、物体上にパターンを形成するパターン形成方 法であって、第 1軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定の平面内で移動する移動 体上に、互いに異なる複数の位置にそれぞれマークが形成されている前記物体を載 置する工程と;前記第 2軸に平行な方向に関して検出領域が異なる位置に配置され た複数のマーク検出系を用いて、前記物体上の互いに異なる位置のマークを同時に 検出する工程と;を含み、前記移動体の前記平面内での位置によって、前記複数の マーク検出系により同時検出される前記物体上のマークの個数が異なる第 2のバタ ーン形成方法である。

[0056] これによれば、物体を載置した移動体の所定の平面内での位置によって、複数の マーク検出系により同時検出される物体上のマークの個数が異なるので、移動体を 第 2軸に交差する方向、例えば第 1軸に平行な方向(又は第 2軸に直交する方向)に 移動する際に、物体上の互いに異なる位置のマークを、移動体の第 2軸に交差する 方向の位置に応じて、必要な数のマーク検出系を用いて同時に検出することが可能 になる。

[0057] 本発明は、第 24の観点からすると、光学系を用いて物体上にパターンを形成する パターン形成方法であって、第 1軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定の平面内 で移動する移動体上に、前記物体を載置する工程と;前記物体上に形成された複数 のマークを、マーク検出系を用いて検出する工程と;前記物体上に前記マーク検出 系で検出すべきマークが残存してレ、る段階で、それまでに前記マーク検出系で検出 された前記物体上の複数のマークの検出結果に基づいて、前記光学系の光学特性 を調整する工程と;を含む第 3のパターン形成方法である。

[0058] これによれば、物体上にマーク検出系で検出すべきマークが残存している段階で、 それまでにマーク検出系で検出された物体上の複数のマークの検出結果に基づい て、光学系の光学特性が調整される。従って、この光学系の光学特性の調整後に、 例えば光学系によるマーク(又はパターン)の像の検出などを行う場合などに、上記 の調整に伴ってマークの像がシフトするような場合であっても、そのシフト後のマーク の像を計測するので、結果的に光学系の光学特性の調整に伴うマークの像のシフト が計測誤差要因となることがない。また、検出すべきマークを全て検出し終える前に 、それまでに検出されたマークの検出結果に基づいて上記調整を開始するので、上 記調整に要する時間を残りのマークの検出時間にオーバーラップさせることができ、 これにより、全てのマークを検出し終えて上記調整を開始していた従来技術と比べて スループットの向上が可能である。

[0059] 本発明は、第 25の観点からすると、パターンを光学系を用いて物体上に投影する パターン形成方法であって、第 1軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定の平面内 で移動する移動体上に、前記物体を載置する工程と;前記光学系による前記パター ンの投影位置と前記マーク検出系の検出中心との位置関係を計測する動作を開始 してから該動作を完了するまでの間に、前記物体上のマークの検出動作を行う工程 と;を含む第 4のパターン形成方法である。

[0060] これによれば、光学系によるパターンの投影位置とマーク検出系の検出中心との位 置関係を計測する動作を開始してから該動作を完了するまでの間に、移動体上に載 置された物体上のマークのマーク検出系による検出動作が行われる。従って、上記 位置関係の計測動作が完了した時点では、物体上に形成された検出すべき複数の マークのマーク検出系による検出動作の少なくとも一部を終了させることができる。こ れによって、上記位置関係の計測動作の前又は後で上記複数のマークのマーク検 出系による検出動作を行う場合に比べて、スループットの向上が可能である。

[0061] 本発明は、第 26の観点からすると、パターンを光学系を用いて物体上に投影する パターン形成方法であって、第 1軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定の平面内 で移動する移動体上に、前記物体を載置する工程と;前記移動体上に載置された前 記物体上に形成された検出すべき複数のマークをマーク検出系を用いて検出する 動作を開始してから該動作を完了する前までに、前記光学系による前記パターンの 投影位置と前記マーク検出系の検出中心との位置関係の計測動作を行う工程と;を 含む第 5のパターン形成方法である。

[0062] これによれば、移動体上に載置された物体上に形成された検出すべき複数のマー クのマーク検出系による検出動作を開始してから該動作を完了する前までに、光学 系によるパターンの投影位置とマーク検出系の検出中心との位置関係の計測動作 が行われる。従って、物体上に形成された検出すべき複数のマークのマーク検出系 による検出動作が行われる間に、上記位置関係の計測動作を終了させることができ る。これによつて、物体上に形成された検出すべき複数のマークのマーク検出系によ る検出動作の前又は後で上記位置関係の計測動作を行う場合に比べて、スループ ットの向上が可能である。

[0063] 本発明は、第 27の観点からすると、物体上にパターンを形成するパターン形成方 法であって、第 1軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定の平面内で移動する第 1移 動体上に、前記物体を載置する工程と;前記第 1移動体と前記平面内で前記第 1移 動体とは独立に移動する第 2移動体とが所定距離以下に近接する近接状態にあると きに、前記第 1移動体上に載置された前記物体上に形成されている検出すべき複数 のマークのマーク検出系による検出動作を開始し、前記複数のマークの全ての検出 動作を完了する前に、前記近接状態から前記両移動体が相互に離間する離間状態 に状態切り換えが行われるように該両移動体を制御する工程と;を含む第 6のパター ン形成方法である。

[0064] ここで、第 1移動体と第 2移動体とを所定距離以下に近接させる近接状態は、該両 移動体を距離零で近接させる状態、すなわち該両移動体を接触させる状態をも含む 概念である。

[0065] これによれば、第 1移動体と第 2移動体とが所定距離以下に近接する近接状態にあ るときに、第 1移動体上に載置された物体上に形成されている検出すべき複数のマ ークのマーク検出系による検出動作が開始され、複数のマークの全ての検出動作を 完了する前に、前記近接状態から両移動体が相互に離間する離間状態に状態切り 換えが行われるように該両移動体が制御される。従って、物体上に形成されている検 出すべき複数のマークの検出動作が行われる間に、上記状態の切り換え動作を終 了させることができる。これによつて、物体上に形成されている検出すべき複数のマ ークの検出動作の前又は後で上記状態の切り換え動作を行う場合に比べて、スルー プットの向上が可能である。

[0066] 本発明は、第 28の観点からすると、物体上にパターンを形成するパターン形成方 法であって、第 1軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定の平面内で移動する移動 体上に、互いに異なる複数の位置にそれぞれマークが形成されている前記物体を載 置する工程と;複数のマーク検出系と前記移動体に載置されている前記物体との間 の、前記平面に垂直な前記複数のマーク検出系の光軸方向における相対位置関係 を、該複数のマーク検出系間で同時に変更しつつ、前記物体上の互いに異なる位 置に形成されたマークそれぞれを、各マークに対応する複数のマーク検出系を個別 に用いて、同時に計測する工程と;を含む第 7のパターン形成方法である。

[0067] これによれば、複数のマーク検出系と前記移動体に載置されている前記物体との 間の、所定の平面に垂直な複数のマーク検出系の光軸方向における相対位置関係 を、該複数のマーク検出系間で同時に変更しつつ、物体上の互いに異なる位置に 形成されたマークそれぞれが、各マークに対応する各マーク検出系を個別に用いて 、同時に計測される。これにより、例えば各マーク検出系について、例えば最も良好 なフォーカス状態でのマークの検出結果を、優先してそれぞれ用いることなどによつ て、物体表面の凹凸及びマーク検出系毎のベストフォーカス差の影響を受けることな ぐ物体上の互いに異なる位置に形成されたマークを精度良く検出することができる

[0068] また、リソグラフイエ程において、本発明の第 1ないし第 7のパターン形成方法のい ずれかを用いて物体上にパターンを形成し、該パターンが形成された物体に処理を 施すことにより、物体上にパターンを精度良く形成することができ、これにより、より高 集積度のマイクロデバイスを歩留まり良く製造することができる。

[0069] 従って、本発明は、第 29の観点からすると、本発明のパターン形成方法を用いるデ バイス製造方法であるとも言える。

[0070] 本発明は、第 30の観点からすると、物体をエネルギビームで露光する露光方法で あって、前記物体を所定の平面内で第 1及び第 2方向に可動な移動体上に載置する 第 1工程と;前記第 2方向に関して位置が異なる複数の検出領域を有するマーク検 出系を用いて前記物体上のマークを検出する第 2工程と;前記第 1方向に関して前 記複数の検出領域と異なる位置に検出領域を有し、前記第 2方向に関して位置が異 なる複数の検出点を有する検出装置を用いて、前記物体の前記第 1及び第 2方向と 直交する第 3方向の位置情報を検出する第 3工程と;を含む第 1の露光方法である。

[0071] これによれば、移動体を第 1方向に平行に移動させる際に、第 2、第 3工程の処理 により、複数のマーク検出系を用いた移動体又は物体上の複数のマークの検出と、 検出装置を用いた複数の検出点における物体の面位置情報の検出が可能となる。

[0072] 本発明は、第 31の観点からすると、物体をエネルギビームで露光する露光方法で あって、前記物体を所定の平面内で第 1及び第 2方向に可動な移動体上に載置する 第 1工程と;前記第 2方向に関して位置が異なる複数の検出領域を有するマーク検 出系を用いて前記物体上のマークを検出する際に、前記第 2方向に関して前記複数 の検出領域を挟んで配置される一対の第 1ヘッドを含む複数の第 1ヘッドを有する第 1エンコーダを含む計測装置を用い、前記移動体の前記平面とほぼ平行な一面に設 けられ、それぞれ前記第 1方向に格子が周期的に配列される一対の第 1格子部の少 なくとも一方と対向する前記第 1ヘッドによって前記移動体の前記第 1方向の位置情 報を計測する第 2工程と;を含む第 2の露光方法である。

[0073] これによれば、例えば、移動体の第 1方向への移動を行うときに、物体上のマークを 複数のマーク検出系で同時に計測することが可能になる。また、一対の第 1格子部の 少なくとも一方と対向する、第 1エンコーダの第 1ヘッドによって、移動体の第 1方向 の位置情報が計測される。

[0074] 本発明は、第 32の観点からすると、物体をエネルギビームで露光する露光方法で あって、所定の平面内で第 1及び第 2方向に可動な移動体上に前記物体を載置する 第 1工程と;前記移動体を前記第 1方向に移動して、前記物体上で前記第 1方向の 位置が異なるマークを検出する際に、前記第 2方向に関して位置が異なる検出領域 を有するマーク検出系を用いて、前記物体の前記第 1方向の位置によって、異なる 個数のマークを検出する第 2工程と;を含む第 3の露光方法である。

[0075] これによれば、移動体を第 1方向に移動する際に、物体上の互いに異なる位置の マークを、移動体の第 1方向の位置に応じて、必要な数のマーク検出系を用いて同 時に検出することが可能になる。

[0076] 本発明は、第 33の観点からすると、物体をエネルギビームで露光する露光方法で あって、所定の平面内で第 1及び第 2方向に可動であるとともに、前記平面とほぼ平 行な一面に格子が周期的に配列される格子部が設けられる移動体上に前記物体を 載置する工程と;前記物体上のマークを検出するマーク検出系による前記マークの 検出動作時に、前記格子の配列方向と交差する方向に関して位置が異なる複数の ヘッドを有するエンコーダを含む計測装置を用レ、、前記格子部と対向するヘッドによ つて前記配列方向に関する前記移動体の位置情報を計測する工程と;を含む第 4の 露光方法である。

[0077] これによれば、物体上のマークの検出動作時に、移動体の、格子部の格子の配列 方向に関する移動体の位置情報が計測装置のエンコーダによって計測される。

[0078] 本発明は、第 34の観点からすると、光学系を介して物体をエネルギビームで露光 する露光方法であって、所定の平面内で第 1及び第 2方向に可動な移動体上に前 記物体を載置する工程と;前記物体上の複数のマークの検出動作の途中で、それま でに検出された前記複数のマークの一部の検出結果に基づいて前記光学系の光学 特性を調整する調整装置を制御する工程と;を含む第 5の露光方法である。

[0079] これによれば、物体上の複数のマークの検出動作の途中で、それまでに検出され た物体上の複数のマークの一部の検出結果に基づいて、光学系の光学特性を調整 する調整装置が制御される。

[0080] 本発明は、第 35の観点からすると、エネルギビームで照明されるパターンで光学系 を介して物体を露光する露光方法であって、所定の平面内で第 1及び第 2方向に可 動な移動体上に前記物体を載置する第 1工程と;前記パターンの投影位置と前記物 体上のマークを検出するマーク検出系の検出中心との位置関係の計測動作、及び 前記マーク検出系によるマークの検出動作の一方を、他方の動作の少なくとも一部と 並行して行う第 2工程と;を含む第 6の露光方法である。

[0081] これによれば、上記位置関係の計測動作の前又は後でマーク検出系によるマーク の検出動作を行う場合に比べて、スループットの向上が可能である。

[0082] 本発明は、第 36の観点からすると、物体をエネルギビームで露光する露光方法で あって、所定の平面内で第 1及び第 2方向に可動な移動体上に前記物体を載置する 工程と;前記移動体と該移動体とは別の移動体とを所定距離以下に近接させる第 1 状態と、前記両移動体を離間させる第 2状態とを設定可能であり、前記物体上のマー クを検出するマーク検出系によるマークの検出動作中に前記第 1及び第 2状態の切 り換えを行う工程と;を含む第 7の露光方法である。

[0083] これによれば、マーク検出系による物体上のマークの検出動作中に、移動体と別の 移動体とを所定距離以下に近接させる第 1状態と、該両移動体を離間させる第 2状 態との切り換え動作が行われる。従って、物体上のマークの検出動作の前又は後で 上記状態の切り換え動作を行う場合に比べて、スループットの向上が可能である。

[0084] 本発明は、第 37の観点からすると、本発明の第 1ないし第 7の露光方法のいずれか を用いて物体を露光することと、前記露光された物体を現像することと、を含むデバィ ス製造方法である。

図面の簡単な説明

[0085] [図 1]一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。

[図 2]図 1のステージ装置を示す平面図である。

[図 3]図 1の露光装置が備える各種計測装置 (エンコーダ、ァライメント系、多点 AF系 、 Zセンサなど)の配置を示す平面図である。

[図 4]図 4 (A)は、ウェハステージを示す平面図、図 4 (B)は、ウェハステージ WSTを 示す一部断面した概略側面図である。

[図 5]図 5 (A)は、計測ステージを示す平面図、図 5 (B)は、計測ステージを示す一部 断面した概略側面図である。

[図 6]X軸固定子 80, 81の図 2における + X側端部近傍を示す斜視図である。

[図 7]図 7 (A)〜図 7 (D)は、ストッパ機構の作用を説明するための図である。

[図 8]—実施形態に係る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 9]図 9 (A)及び図 9 (B)は、アレイ状に配置された複数のヘッドをそれぞれ含む複 数のエンコーダによるウェハテーブルの χγ平面内の位置計測及びヘッド間の計測 値の引き継ぎについて説明するための図である。

[図 10]図 10 (A)は、エンコーダの構成の一例を示す図、図 10 (B)は、検出光として 格子 RGの周期方向に長く延びる断面形状のレーザビーム LBが用いられた場合を 示す図である。

[図 11]一実施形態に係る露光装置で行われるスケールの格子ピッチ補正及び格子 変形の補正について説明するための図である。

園 12]図 12 (A)〜図 12 (C)は、一実施形態に係る露光装置で行われるウェハァライ メントについて説明するための図である。

[図 13]図 13 (A)〜図 13 (C)には、ウェハテーブル WTB (ウェハ W)の Z位置を変化 させながら、複数のァライメント系によるウェハ上のマークの同時検出について説明 するための図である。

[図 14]図 14 (A)及び図 14 (B)は、プライマリアライメント系のベースライン計測動作 について説明するための図である。

[図 15]図 15 (A)及び図 15 (B)は、ロット先頭に行われる、セカンダリァライメント系の ベースライン計測動作について説明するための図である。

[図 16]ウェハ交換毎に行われるセカンダリァライメント系のベースラインチェック動作 について説明するための図である。

[図 17]図 17 (A)及び図 17 (B)は、セカンダリァライメント系の位置調整の動作につい て説明ための図である。

園 18]図 18 (A)〜図 18 (C)は、一実施形態に係る露光装置で行われるフォーカス マッピングにつレ、て説明するための図である。

園 19]図 19 (A)及び図 19 (B)は、一実施形態に係る露光装置で行われるフォー力 スキャリブレーションについて説明するための図である。

園 20]図 20 (A)及び図 20 (B)は、一実施形態に係る露光装置で行われる AFセンサ 間オフセット補正について説明するための図である。

園 21]図 21 (A)及び図 21 (B)は、一実施形態に係る露光装置で行われるトラバース Z走り補正について説明するための図である。

[図 22]ウェハステージ上のウェハに対するステップ .アンド .スキャン方式の露光が行 われている状態のウェハステージ及び計測ステージの状態を示す図である。

[図 23]ウェハステージ WST側で、ウェハ Wに対する露光が終了した段階のウェハス テージ及び計測ステージの状態を示す図である。

[図 24]露光終了後に、ウェハステージと計測ステージとが離間した状態から両ステ一 ジが接触する状態に移行した直後の両ステージの状態を示す図である。 [図 25]ウェハテーブルと計測テーブルとの Y軸方向の位置関係を保ちつつ、計測ス テージがー Υ方向に移動し、ウェハステージがアンローデイングポジションに向けて 移動しているときの両ステージの状態を示す図である。

[図 26]計測ステージが Sec- BCHK (インターノ^レ)を行う位置に到達したときのウェハ ステージと計測ステージとの状態を示す図である。

[図 27]Sec-BCHK (インターノ ル)が行われるのと並行して、ウェハステージがアン口 ードポジションからローデイングポジションに移動したときのウェハステージと計測ステ ージとの状態を示す図である。

[図 28]計測ステージが最適スクラム待機位置へ移動し、ウェハがウェハテーブル上 にロードされたときのウェハステージと計測ステージとの状態を示す図である。

園 29]計測ステージが最適スクラム待機位置で待機中に、ウェハステージが Pri-BC HKの前半の処理を行う位置へ移動したときの両ステージの状態を示す図である。

[図 30]ァライメント系 ALl , AL2 , AL2を用いて、 3つのファーストアライメントシヨット

2 3

領域に付設されたァライメントマークを同時検出しているときのウェハステージと計測 ステージとの状態を示す図である。

[図 31]フォーカスキャリブレーション前半の処理が行われているときのウェハステージ と計測ステージとの状態を示す図である。

[図 32]ァライメント系 ALl , AL2 〜AL2を用いて、 5つのセカンドァライメントショット

1 4

領域に付設されたァライメントマークを同時検出しているときのウェハステージと計測 ステージとの状態を示す図である。

[図 33]Pri-BCHK後半の処理及びフォーカスキャリブレーション後半の処理の少なくと も一方が行われているときのウェハステージと計測ステージとの状態を示す図である

[図 34]ァライメント系 ALl , AL2 〜AL2を用いて、 5つのサードァライメントシヨット領

1 4

域に付設されたァライメントマークを同時検出しているときのウェハステージと計測ス テージとの状態を示す図である。

[図 35]ァライメント系 ALl , AL2 , AL2を用いて、 3つのフォースァライメントシヨット

2 3

領域に付設されたァライメントマークを同時検出しているときのウェハステージと計測 ステージとの状態を示す図である。

[図 36]フォーカスマッピングが終了したときのウェハステージと計測ステージとの状態 を示す図である。

[図 37]デバイス製造方法の実施形態を説明するためのフローチャートである。

[図 38]図 37のステップ 204の具体例を示すフローチャートである。

発明を実施するための最良の形態

[0086] 以下、本発明の一実施形態を図 1〜図 36に基づいて説明する。

[0087] 図 1には、一実施形態に係る露光装置 100の構成が概略的に示されている。この 露光装置 100は、ステップ ·アンド'スキャン方式の走査型露光装置、すなわちいわゆ るスキャナである。後述するように本実施形態では、投影光学系 PLが設けられており 、以下においては、この投影光学系 PLの光軸 AXと平行な方向を Z軸方向、これに 直交する面内でレチクルとウェハとが相対走査される方向を Y軸方向、 Z軸及び Y軸 に直交する方向を X軸方向とし、 X軸、 Y軸、及び Z軸回りの回転 (傾斜)方向をそれ ぞれ θ χ、 Θ y、及び Θ z方向として説明を行う。

[0088] 露光装置 100は、照明系 10、該照明系 10からの露光用照明光(以下、「照明光」 又は「露光光」と呼ぶ) ILにより照明されるレチクル Rを保持するレチクルステージ RS T、レチクル Rから射出された照明光 ILをウェハ W上に投射する投影光学系 PLを含 む投影ユニット PU、ウェハステージ WST及び計測ステージ MSTを有するステージ 装置 50、及びこれらの制御系等を備えている。ウェハステージ WST上には、ウェハ Wが載置されている。

[0089] 照明系 10は、例えば特開 2001— 313250号公報 (対応する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、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んでいる。この照明系 10では、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。ここで、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)が用いられている。また、オプティカルインテグレータとし ては、例えばフライアイレンズ、ロッドインテグレータ(内面反射型インテグレータ)ある いは回折光学素子などを用いることができる。

[0090] 前記レチクルステージ RST上には、回路パターンなどがそのパターン面(図 1にお ける下面)に形成されたレチクル R力 例えば真空吸着により固定されている。レチク ルステージ RSTは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系 11 (図 1で は不図示、図 8参照)によって、 XY平面内で微少駆動可能であるとともに、走查方向 (図 1における紙面内左右方向である Y軸方向)に指定された走查速度で駆動可能と なっている。

[0091] レチクルステージ RSTの移動面内の位置情報( Θ z方向の回転情報を含む)は、レ チタルレーザ干渉計(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軸方向に直交する反射面を有する Y移動鏡 (あるいは、レトロリフレクタ)と X 軸方向に直交する反射面を有する X移動鏡とが設けられている)を介して、例えば 0 . 5〜: Inm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、主制 御装置 20 (図 1では不図示、図 8参照)に送られる。主制御装置 20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 X軸方向、 Y軸方向及び Θ z方 向の位置を算出するとともに、この算出結果に基づいてレチクルステージ駆動系 11 を制御することで、レチクルステージ RSTの位置 (及び速度)を制御する。なお、移動 鏡 15に代えて、レチクルステージ RSTの端面を鏡面加工して反射面(移動鏡 15の 反射面に相当)を形成することとしても良い。また、レチクル干渉計 116は Z軸、 θ χ及 び Θ y方向の少なくとも 1つに関するレチクルステージ RSTの位置情報も計測可能と して良い。

[0092] 投影ユニット PUは、レチクルステージ RSTの図 1における下方に配置されている。

投影ユニット PUは、鏡筒 40と、該鏡筒 40内に所定の位置関係で保持された複数の 光学素子を有する投影光学系 PLとを含む。投影光学系 PLとしては、例えば Z軸方 向と平行な光軸 AXに沿って配列される複数のレンズ(レンズエレメント)力 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倍、 1/5倍又は 1Z8倍など)を有する。このため、照明系 10か らの照明光 ILによって照明領域 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 (投影ユニット PU)を介してその照明領域 IAR内のレチクル Rの回路パ ターンの縮小像(回路パターンの一部の縮小像)が、その第 2面 (像面)側に配置され る、表面にレジスト (感光剤)が塗布されたウェハ 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。図示していないが、投影ユニット PUは、防振機構を介して 3本の支柱で支持される鏡筒定盤に搭載されるが、例えば 国際公開第 2006/038952号パンフレットに開示されているように、投影ユニット P Uの上方に配置される不図示のメインフレーム部材、あるいはレチクルステージ RST が配置されるベース部材などに対して投影ユニット PUを吊り下げ支持しても良レ、。

[0093] なお、本実施形態の露光装置 100では、液浸法を適用した露光が行われるため、 投影光学系 PLの開口数 NAが実質的に増大することに伴いレチクル側の開口が大 きくなる。このため、レンズのみで構成する屈折光学系においては、ペッツヴァルの条 件を満足することが困難となり、投影光学系が大型化する傾向にある。かかる投影光 学系の大型化を避けるために、ミラーとレンズとを含む反射屈折系(カタディ ·ォプトリ ック系)を用いても良レ、。また、ウェハ Wには感光層だけでなぐ例えばウェハ又は感 光層を保護する保護膜 (トップコート膜)などを形成しても良い。

[0094] また、本実施形態の露光装置 100では、液浸法を適用した露光を行うため、投影 光学系 PLを構成する最も像面側(ウェハ W側)の光学素子、ここではレンズ (以下、「 先端レンズ」ともいう) 191を保持する鏡筒 40の下端部周囲を取り囲むように、局所液 浸装置 8の一部を構成するノズノレユニット 32が設けられている。本実施形態では、ノ ズノレユニット 32は、図 1に示されるように、その下端面が先端レンズ 191の下端面とほ ぼ面一に設定されている。また、ノズルユニット 32は、液体 Lqの供給口及び回収口と 、ウェハ Wが対向して配置され、かつ回収口が設けられる下面と、液体供給管 31A 及び液体回収管 31Bとそれぞれ接続される供給流路及び回収流路とを備えている。 液体供給管 31Aと液体回収管 31Bとは、図 3に示されるように、平面視(上方から見 て)で X軸方向及び Y軸方向に対して 45° 傾斜し、投影光学系 PLの光軸 AXを通る Y軸方向の直線 LVに関して対称な配置となっている。

[0095] 液体供給管 31Aには、その一端が液体供給装置 5 (図 1では不図示、図 8参照)に 接続された不図示の供給管の他端が接続されており、液体回収管 31Bには、その一 端が液体回収装置 6 (図 1では不図示、図 8参照)に接続された不図示の回収管の他 端が接続されている。

[0096] 液体供給装置 5は、液体のタンク、加圧ポンプ、温度制御装置、並びに液体供給管 31Aに対する液体の供給'停止を制御するためのバルブ等を含んでレ、る。バルブと しては、例えば液体の供給 *停止のみならず、流量の調整も可能となるように、流量 制御弁を用いることが望ましい。前記温度制御装置は、液体タンク内の液体の温度 を、例えば露光装置が収納されているチャンバ(不図示)内の温度と同程度の温度に 調整する。なお、液体を供給するためのタンク、加圧ポンプ、温度制御装置、バルブ などは、そのすベてを露光装置 100で備えている必要はなぐ少なくとも一部を露光 装置 100が設置される工場などの設備で代替することもできる。

[0097] 液体回収装置 6は、液体のタンク及び吸引ポンプ、並びに液体回収管 31Bを介し た液体の回収'停止を制御するためのバルブ等を含んでいる。バルブとしては、液体 供給装置 5のバルブと同様に流量制御弁を用いることが望ましい。なお、液体を回収 するためのタンク、吸引ポンプ、バルブなどは、そのすベてを露光装置 100で備えて レ、る必要はなぐ少なくとも一部を露光装置 100が設置される工場などの設備で代替 することちでさる。

[0098] 本実施形態では、上記の液体として、 ArFエキシマレーザ光(波長 193nmの光)が 透過する純水(以下、特に必要な場合を除いて、単に「水」と記述する)を用いるもの とする。純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できると共に、ウェハ上の フォトレジスト及び光学レンズ等に対する悪影響がない利点がある。

[0099] ArFエキシマレーザ光に対する水の屈折率 nは、ほぼ 1. 44である。この水の中で は、照明光 ILの波長は、 193nm X l/n=約 134nmに短波長化される。

[0100] 液体供給装置 5及び液体回収装置 6は、それぞれコントローラを具備しており、それ ぞれのコントローラは、主制御装置 20によって制御される(図 8参照)。液体供給装置 5のコントローラは、主制御装置 20からの指示に応じ、液体供給管 31Aに接続された バルブを所定開度で開き、液体供給管 31A、供給流路、及び供給口を介して先端レ ンズ 191とウェハ Wとの間に水を供給する。また、このとき、液体回収装置 6のコント口 ーラは、主制御装置 20からの指示に応じ、液体回収管 31Bに接続されたバルブを 所定開度で開き、回収口、回収流路、及び液体回収管 31Bを介して、先端レンズ 19 1とウェハ Wとの間から液体回収装置 6 (液体のタンク)の内部に水を回収する。このと き、主制御装置 20は、先端レンズ 191とウェハ Wとの間に供給される水の量と、回収 される水の量とが常に等しくなるように、液体供給装置 5のコントローラ、液体回収装 置 6のコントローラに対して指令を与える。従って、先端レンズ 191とウェハ Wとの間 に、一定量の液体 (水) Lq (図 1参照)が保持される。この場合、先端レンズ 191とゥェ ハ Wとの間に保持された液体 (水) Lqは、常に入れ替わつている。

[0101] 上記の説明から明らかなように、本実施形態では、ノズノレユニット 32、液体供給装 置 5、液体回収装置 6、液体供給管 31A及び液体回収管 31B等を含み、局所液浸 装置 8が構成されている。なお、局所液浸装置 8の一部、例えば少なくともノズノレュニ ット 32は、投影ユニット PUを保持するメインフレーム(前述の鏡筒定盤を含む)に吊り 下げ支持されても良いし、メインフレームとは別のフレーム部材に設けても良レ、。ある レ、は、前述の如く投影ユニット PUが吊り下げ支持される場合は、投影ユニット PUと 一体にノズルユニット 32を吊り下げ支持しても良いが、本実施形態では投影ユニット PUとは独立に吊り下げ支持される計測フレームにノズルユニット 32を設けている。こ の場合、投影ユニット PUを吊り下げ支持してレ、なくても良レ、。

[0102] なお、投影ユニット PU下方に計測ステージ MSTが位置する場合にも、上記と同様 に後述する計測テーブルと先端レンズ 191との間に水を満たすことが可能である。

[0103] なお、上記の説明では、一例として液体供給管(ノズル)と液体回収管(ノズル)とが それぞれ 1つずつ設けられているものとした力 これに限らず、周囲の部材との関係 を考慮しても配置が可能であれば、例えば、国際公開第 99/49504号パンフレット に開示されるように、ノズルを多数有する構成を採用することとしても良い。要は、投 影光学系 PLを構成する最下端の光学部材 (先端レンズ) 191とウェハ Wとの間に液 体を供給することができるのであれば、その構成はいかなるものであっても良い。例 えば、国際公開第 2004/053955号パンフレットに開示されている液浸機構、ある いは欧州特許出願公開第 1420298号明細書に開示されている液浸機構なども本 実施形態の露光装置に適用することができる。

[0104] 図 1に戻り、ステージ装置 50は、ベース盤 12の上方に配置されたウェハステージ W ST及び計測ステージ MST、これらのステージ WST, MSTの位置情報を計測する Y軸干渉計 16, 18を含む干渉計システム 118 (図 8参照)、及び露光の際などにゥェ ハステージ WSTの位置情報を計測するのに用いられる後述するエンコーダシステム 、並びにステージ WST, MSTを駆動するステージ駆動系 124 (図 8参照)などを備え ている。

[0105] ウェハステージ WST,計測ステージ MSTそれぞれの底面には、不図示の非接触 軸受、例えば真空予圧型空気静圧軸受 (以下、「エアパッド」と呼ぶ)が複数ケ所に設 けられており、これらのエアパッドからベース盤 12の上面に向けて噴出された加圧空 気の静圧により、ベース盤 12の上方にウェハステージ WST,計測ステージ MSTが 数 z m程度のクリアランスを介して非接触で支持されている。また、ステージ WST, MSTは、ステージ駆動系 124によって、 Y軸方向(図 1における紙面内左右方向)及 び X軸方向(図 1における紙面直交方向)に独立して 2次元方向に駆動可能である。

[0106] これをさらに詳述すると、床面上には、図 2の平面図に示されるように、ベース盤 12 を挟んで X軸方向の一側と他側に、 Y軸方向に延びる一対の Y軸固定子 86, 87が、 それぞれ配置されている。 Y軸固定子 86、 87は、例えば Y軸方向に沿って所定間隔 でかつ交互に配置された N極磁石と S極磁石の複数の組から成る永久磁石群を内蔵 する磁極ユニットによって構成されている。 Y軸固定子 86、 87には、各 2つの Y軸可 動子 82, 84及び 83, 85が、それぞれ非接触で係合した状態で設けられている。す なわち、合計 4つの Y軸可動子 82、 84、 83、 85は、 XZ断面 U字状の Y軸固定子 86 又は 87の内部空間に挿入された状態となっており、対応する Y軸固定子 86又は 87 に対して不図示のエアパッドをそれぞれ介して例えば数/ m程度のクリアランスを介 して非接触で支持されている。 Y軸可動子 82、 84、 83、 85のそれぞれは、例えば Y 軸方向に沿って所定間隔で配置された電機子コイルを内蔵する電機子ユニットによ つて構成されている。すなわち、本実施形態では、電機子ユニットから成る Y軸可動 子 82、 84と磁極ユニットから成る Y軸固定子 86とによって、ムービングコイル型の Y 軸リニアモータがそれぞれ構成されている。同様に γ軸可動子 83、 85と Y軸固定子 8 7とによって、ムービングコイル型の Y軸リニアモータがそれぞれ構成されている。以 下においては、上記 4つの Y軸リニアモータのそれぞれを、それぞれの可動子 82、 8 4、 83、 85と同一の符号を用いて、適宜、 Y軸リニアモータ 82、 Y軸リニアモータ 84、 Y軸リニアモータ 83、及び Y軸リニアモータ 85と呼ぶものとする。

[0107] 上記 4つの Y軸リニアモータのうち、 2つの Y軸リニアモータ 82、 83の可動子 82, 8 3は、 X軸方向に延びる X軸固定子 80の長手方向の一端と他端にそれぞれ固定され ている。また、残り 2つの Y軸リニアモータ 84、 85の可動子 84, 85は、 X軸方向に延 びる X軸固定子 81の一端と他端に固定されている。従って、 X軸固定子 80、 81は、 各一対の Y軸リニアモータ 82, 83、 84, 85によって、 Y軸に沿ってそれぞれ駆動さ れる。

[0108] X軸固定子 80, 81のそれぞれは、例えば X軸方向に沿って所定間隔で配置された 電機子コイルをそれぞれ内蔵する電機子ユニットによって構成されている。

[0109] 一方の X軸固定子 81は、ウェハステージ WSTの一部を構成するステージ本体 91 ( 図 2では不図示、図 1参照)に形成された不図示の開口に揷入状態で設けられてい る。このステージ本体 91の上記開口の内部には、例えば X軸方向に沿って所定間隔 でかつ交互に配置された N極磁石と S極磁石の複数の組から成る永久磁石群を有す る磁極ユニットが設けられている。この磁極ユニットと X軸固定子 81とによって、ステ ージ本体 91を X軸方向に駆動するムービングマグネット型の X軸リニアモータが構成 されている。同様に、他方の X軸固定子 80は、計測ステージ MSTを構成するステー ジ本体 92に形成された開口に挿入状態で設けられている。このステージ本体 92の 上記開口の内部には、ウェハステージ WST側(ステージ本体 91側)と同様の磁極ュ ニットが設けられている。この磁極ユニットと X軸固定子 80とによって、計測ステージ MSTを X軸方向に駆動するムービングマグネット型の X軸リニアモータが構成されて いる。

[0110] 本実施形態では、ステージ駆動系 124を構成する上記各リニアモータが、図 8に示 される主制御装置 20によって制御される。なお、各リニアモータは、それぞれムービ ングマグネット型、ムービングコイル型のどちらか一方に限定されるものではなぐ必 要に応じて適宜選択することができる。

[0111] なお、一対の Y軸リニアモータ 84, 85がそれぞれ発生する推力を僅かに異ならせ ることで、ウェハステージ WSTのョーイング( Θ z方向の回転)の制御が可能である。 また、一対の Y軸リニアモータ 82, 83がそれぞれ発生する推力を僅かに異ならせるこ とで、計測ステージ MSTのョーイングの制御が可能である。

[0112] ウェハステージ WSTは、前述したステージ本体 91と、該ステージ本体 91上に不図 示の Ζ·レべリング機構(例えばボイスコイルモータなど)を介して搭載され、ステージ 本体 91に対して Ζ軸方向、 θ X方向、及び Θ y方向に相対的に微小駆動されるゥェ ハテーブル WTBとを含んでいる。なお、図 8では、上記各リニアモータと Ζ·レベリン グ機構とを含んで、ステージ駆動系 124として示されている。

[0113] ウェハテーブル WTB上には、ウェハ Wを真空吸着等によって保持するウェハホル ダ(不図示)が設けられている。ウェハホルダはウェハテーブル WTBと一体に形成し ても良いが、本実施形態ではウェハホルダとウェハテーブル WTBとを別々に構成し 、例えば真空吸着などによってウェハホルダをウェハテーブル WTBの凹部内に固 定している。また、ウェハテーブル WTBの上面には、ウェハホルダ上に載置されるゥ ェハの表面とほぼ面一となる、液体 Lqに対して撥液化処理された表面 (撥液面)を有 し、かつ外形(輪郭)が矩形でその中央部にウェハホルダ(ウェハの載置領域)よりも 一回り大きな円形の開口が形成されたプレート(撥液板) 28が設けられている。プレ ート 28は、低熱膨張率の材料、例えばガラス又はセラミックス(ショット社のゼロデュア (商品名)、 Al Oあるいは TiCなど)から成り、その表面には、例えばフッ素樹脂材料

2 3

、ポリ四フッ化工チレン (テフロン (登録商標))等のフッ素系樹脂材料、アクリル系樹 脂材料あるいはシリコン系樹脂材料などにより撥液膜が形成される。さらにプレート 2 8は、図 4 (A)のウェハテーブル WTB (ウェハステージ WST)の平面図に示されるよ うに、円形の開口を囲む、外形 (輪郭)が矩形の第 1撥液領域 28aと、第 1撥液領域 2 8aの周囲に配置される矩形枠状 (環状)の第 2撥液領域 28bとを有する。第 1撥液領 域 28aは、例えば露光動作時、ウェハの表面からはみ出す液浸領域 14の少なくとも 一部が形成され、第 2撥液領域 28bは、後述のエンコーダシステムのためのスケーノレ が形成される。なお、プレート 28はその表面の少なくとも一部がウェハの表面と面一 でなくても良い、すなわち異なる高さであっても良い。また、プレート 28は単一のプレ ートでも良いが、本実施形態では複数のプレート、例えば第 1及び第 2撥液領域 28a 、 28bにそれぞれ対応する第 1及び第 2撥液板を組み合わせて構成する。本実施形 態では、前述の如く液体 Lqとして純水を用いるので、以下では第 1及び第 2撥液領 域 28a、 28bをそれぞれ第 1及び第 2撥水板 28a、 28bとも呼ぶ。

[0114] この場合、内側の第 1撥水板 28aには、露光光 ILが照射されるのに対し、外側の第

2撥水板 28bには、露光光 ILが殆ど照射されない。このことを考慮して、本実施形態 では、第 1撥水版 28aの表面には、露光光 IL (この場合、真空紫外域の光)に対する 耐性が十分にある撥水コートが施された第 1撥水領域が形成され、第 2撥水板 28bに は、その表面に第 1撥水領域に比べて露光光 ILに対する耐性が劣る撥水コートが施 された第 2撥水領域が形成されている。一般にガラス板には、露光光 IL (この場合、 真空紫外域の光)に対する耐性が十分にある撥水コートを施し難いので、このように 第 1撥水板 28aとその周囲の第 2撥水板 28bとの 2つの部分に分離することは効果的 である。なお、これに限らず、同一のプレートの上面に露光光 ILに対する耐性が異な る 2種類の撥水コートを施して、第 1撥水領域、第 2撥水領域を形成しても良い。また 、第 1及び第 2撥水領域で撥水コートの種類が同一でも良レ、。例えば、同一のプレー トに 1つの撥水領域を形成するだけでも良レ、。

[0115] また、図 4 (A)から明らかなように、第 1撥水板 28aの +Y側の端部には、その X軸 方向の中央部に長方形の切り欠きが形成され、この切り欠きと第 2撥水板 28bとで囲 まれる長方形の空間の内部(切り欠きの内部)に計測プレート 30が坦め込まれている 。この計測プレート 30の長手方向の中央(ウェハテーブル WTBのセンターライン LL 上)には、基準マーク FMが形成されるとともに、該基準マークの X軸方向の一側と他 側に、基準マークの中心に関して対称な配置で一対の空間像計測スリットパターン( スリット状の計測用パターン) SLが形成されている。各空間像計測スリットパターン SL としては、一例として、 Y軸方向と X軸方向とに沿った辺を有する L字状のスリットバタ ーン、あるいは X軸及び Y軸方向にそれぞれ延びる 2つの直線状のスリットパターン などを用いることができる。

[0116] そして、上記各空間像計測スリットパターン SL下方のウェハステージ WSTの内部 には、図 4 (B)に示されるように、対物レンズ、ミラー、リレーレンズなどを含む光学系 が収納された L字状の筐体 36が、ウェハテーブル WTB力、らステージ本体 91の内部 の一部を貫通する状態で、一部坦め込み状態で取り付けられている。筐体 36は、図 示は省略されている力 上記一対の空間像計測スリットパターン SLに対応して一対 設けられている。

[0117] 上記筐体 36内部の光学系は、空間像計測スリットパターン SLを透過した照明光 IL を、 L字状の経路に沿って導き、—Y方向に向けて射出する。なお、以下においては 、便宜上、上記筐体 36内部の光学系を筐体 36と同一の符号を用いて送光系 36と記 述する。

[0118] さらに、第 2撥水板 28bの上面には、その 4辺のそれぞれに沿って所定ピッチで多 数の格子線が直接形成されている。これをさらに詳述すると、第 2撥水板 28bの X軸 方向一側と他側(図 4 (A)における左右両側)の領域には、 Yスケール 39Y , 39Y

1 2 がそれぞれ形成され、この Yスケール 39Y, 39Yはそれぞれ、例えば X軸方向を長

1 2

手方向とする格子線 38が所定ピッチで Y軸に平行な方向 (Y軸方向)に沿って形成 される、 Y軸方向を周期方向とする反射型の格子 (例えば回折格子)によって構成さ れている。

[0119] 同様に、第 2撥水板 28bの Y軸方向一側と他側(図 4 (A)における上下両側)の領 域には、 Xスケール 39X , 39Xがそれぞれ形成され、この Xスケール 39X , 39Xは

1 2 1 2 それぞれ、例えば Y軸方向を長手方向とする格子線 37が所定ピッチで X軸に平行な 方向(X軸方向)に沿って形成される、 X軸方向を周期方向とする反射型の格子(例 えば回折格子)によって構成されている。上記各スケールとしては、第 2撥水板 28b の表面に例えばホログラム等により反射型の回折格子 RG (図 10 (A) )が作成された ものが用いられている。この場合、各スケールには狭いスリット又は溝等力 成る格子 が目盛りとして所定間隔(ピッチ)で刻まれている。各スケールに用いられる回折格子 の種類は限定されるものではなぐ機械的に溝等が形成されたもののみならず、例え ば、感光性樹脂に干渉縞を焼き付けて作成したものであっても良レ、。但し、各スケー ノレは、例えば薄板状のガラスに上記回折格子の目盛りを、例えば 138nm〜4 μ mの 間のピッチ、例えば l x mピッチで刻んで作成されている。これらスケールは前述の 撥液膜 (撥水膜)で覆われている。なお、図 4 (A)では、図示の便宜上から、格子のピ ツチは、実際のピッチに比べて格段に広く図示されている。その他の図においても同 様である。 [0120] このように、本実施形態では、第 2撥水板 28bそのものがスケールを構成するので、 第 2撥水板 28bとして低熱膨張のガラス板を用いることとしたものである。しかし、これ に限らず、格子が形成された低熱膨張のガラス板などから成るスケール部材を、局所 的な伸縮が生じないように、例えば板ばね(又は真空吸着)等によりウェハテーブル WTBの上面に固定しても良ぐこの場合には、全面に同一の撥水コートが施された 撥水板をプレート 28に代えて用いても良レ、。あるいは、ウェハテーブル WTBを低熱 膨張率の材料で形成することも可能であり、力、かる場合には、一対の Yスケールと一 対の Xスケールとは、そのウェハテーブル WTBの上面に直接形成しても良レ、。

[0121] ウェハテーブル WTBの _Y端面, —X端面には、それぞれ鏡面加工が施され、図 2に示される反射面 17a,反射面 17bが形成されている。干渉計システム 118 (図 8参 照)の Y軸干渉計 16及び X軸干渉計 126 (図 1では、 X軸干渉計 126は不図示、図 2 参照)は、これらの反射面 17a, 17bにそれぞれ干渉計ビーム(測長ビーム)を投射し て、それぞれの反射光を受光することにより、各反射面の基準位置 (一般には投影ュ ニット PU側面に固定ミラーを配置し、そこを基準面とする)からの変位、すなわちゥェ ハステージ WSTの XY平面内の位置情報を計測し、この計測値が主制御装置 20に 供給される。本実施形態では、 Y軸干渉計 16及び X軸干渉計 126として、ともに光軸 を複数有する多軸干渉計が用いられており、これらの Y軸干渉計 16及び X軸干渉計 126の計測値に基づいて、主制御装置 20は、ウェハテーブル WTBの X, Y位置に 加え、 θ χ方向の回転情報(すなわちピッチング)、 θ γ方向の回転情報(すなわち口 一リング)、及び θ ζ方向の回転情報(すなわちョーイング)も計測可能である。但し、 本実施形態では、ウェハステージ WST (ウェハテーブル WTB)の ΧΥ平面内の位置 情報( θ ζ方向の回転情報を含む)は、主として、上述した Υスケール、 Xスケールなど を含む、後述するエンコーダシステムによって計測され、干渉計 16, 126の計測値は 、そのエンコーダシステムの計測値の長期的変動(例えばスケールの経時的な変形 などによる)を補正 (較正)する場合などに補助的に用レ、られる。また、 Υ軸干渉計 16 は、ウェハ交換のため、後述するアンローデイングポジション、及びローデイングポジ シヨン付近においてウェハテーブル WTBの Υ位置等を計測するのに用いられる。ま た、例えばローデイング動作とァライメント動作との間、及び/又は露光動作とアン口 ーデイング動作との間におけるウェハステージ WSTの移動においても、干渉計シス テム 118の計測情報、すなわち 5自由度の方向(X軸、 Y軸、 θ χ、 Θ y及び θ z方向) の位置情報の少なくとも 1つが用いられる。なお、干渉計システム 118はその少なくと も一部(例えば、光学系など)が、投影ユニット PUを保持するメインフレームに設けら れる、あるいは前述の如く吊り下げ支持される投影ユニット PUと一体に設けられても 良いが、本実施形態では前述した計測フレームに設けられるものとする。

[0122] なお、本実施形態では、ウェハステージ WSTが XY平面内で自在に移動可能なス テージ本体 91と、該ステージ本体 91上に搭載され、ステージ本体 91に対して Z軸方 向、 θ X方向、及び Θ y方向に相対的に微小駆動可能なウェハテーブル WTBとを含 むものとした力 これに限らず、 6自由度で移動可能な単一のステージをウェハステ ージ WSTとして採用しても勿論良い。また、反射面 17a,反射面 17bの代わりに、ゥ ェハテーブル WTBに平面ミラーから成る移動鏡を設けても良レ、。さらに、投影ュニッ ト PUに設けられる固定ミラーの反射面を基準面としてウェハステージ WSTの位置情 報を計測するものとしたが、その基準面を配置する位置は投影ユニット PUに限られ るものでないし、必ずしも固定ミラーを用いてウェハステージ WSTの位置情報を計測 しなくても良い。

[0123] また、本実施形態では、干渉計システム 118によって計測されるウェハステージ W STの位置情報が、後述の露光動作ゃァライメント動作などでは用いられず、主として エンコーダシステムのキャリブレーション動作(すなわち、計測値の較正)などに用い られるものとしたが、干渉計システム 118の計測情報(すなわち、 5自由度の方向の 位置情報の少なくとも 1つ)を、例えば露光動作及び/又はァライメント動作などで用 いても良い。本実施形態では、エンコーダシステムはウェハステージ WSTの 3自由 度の方向、すなわち X軸、 Y軸及び Θ z方向の位置情報を計測する。そこで、露光動 作などにおいて、干渉計システム 118の計測情報のうち、エンコーダシステムによる ウェハステージ WSTの位置情報の計測方向(X軸、 Y軸及び Θ z方向)と異なる方向 、例えば θ X方向及び Z又は Θ y方向に関する位置情報のみを用いても良いし、そ の異なる方向の位置情報に加えて、エンコーダシステムの計測方向と同じ方向(すな わち、 X軸、 Y軸及び θ ζ方向の少なくとも 1つ)に関する位置情報を用いても良い。ま た、干渉計システム 118はウェハステージ WSTの Z軸方向の位置情報を計測可能と しても良い。この場合、露光動作などにおいて Z軸方向の位置情報を用いても良い。

[0124] 計測ステージ MSTは、前述したステージ本体 92と、該ステージ本体 92上に搭載さ れた計測テーブル MTBとを含んでレ、る。計測テーブル MTBにつレ、ても不図示の Ζ· レべリング機構を介してステージ本体 92上に搭載されている。し力、しながら、これに 限らず、例えば、計測テーブル ΜΤΒを、ステージ本体 92に対して X軸方向、 Υ軸方 向及び θ ζ方向に微動可能に構成したいわゆる粗微動構造の計測ステージ MSTを 採用しても良いし、あるいは、計測テーブル ΜΤΒをステージ本体 92に固定し、その 計測テーブル ΜΤΒを含むステージ本体 92を 6自由度方向に駆動可能な構成にして も良い。

[0125] 計測テーブル ΜΤΒ (及びステージ本体 92)には、各種計測用部材が設けられてい る。この計測用部材としては、例えば、図 2及び図 5 (A)に示されるように、投影光学 系 PLの像面上で照明光 ILを受光するピンホール状の受光部を有する照度むらセン サ 94、投影光学系 PLにより投影されるパターンの空間像 (投影像)を計測する空間 像計測器 96、及び例えば国際公開第 03/065428号パンフレットなどに開示されて レ、るシャツク—ハルトマン(Shack-Hartman)方式の波面収差計測器 98などが採用さ れている。波面収差計測器 98としては、例えば国際公開第 99/60361号パンフレ ット(対応欧州特許第 1079223号明細書)に開示されるものも用いることができる。

[0126] 照度むらセンサ 94としては、例えば特開昭 57— 117238号公報 (対応する米国特 許第 4, 465, 368号明細書)などに開示されるものと同様の構成のものを用いること ができる。また、空間像計測器 96としては、例えば特開 2002— 14005号公報(対応 する米国特許出願公開第 2002Z0041377号明細書)などに開示されるものと同様 の構成のものを用いることができる。なお、本実施形態では 3つの計測用部材(94、 9 6、 98)を計測ステージ MSTに設けるものとした力 S、計測用部材の種類、及び/又は 数などはこれに限られない。計測用部材として、例えば投影光学系 PLの透過率を計 測する透過率計測器、及び Z又は、前述の局所液浸装置 8、例えばノズノレユニット 3 2 (あるいは先端レンズ 191)などを観察する計測器などを用いても良い。さらに、計 測用部材と異なる部材、例えばノズノレユニット 32、先端レンズ 191などを清掃する清 掃部材などを計測ステージ MSTに搭載しても良い。

[0127] 本実施形態では、図 5 (A)からもわかるように、使用頻度の高いセンサ類、照度むら センサ 94及び空間像計測器 96などは、計測ステージ MSTのセンターライン CL (中 心を通る Y軸)上に配置されている。このため、本実施形態では、これらのセンサ類を 用いた計測を、計測ステージ MSTを X軸方向に移動させることなぐ Y軸方向にのみ 移動させて行うことができる。

[0128] 上記各センサに加え、例えば特開平 11— 16816号公報(対応する米国特許出願 公開第 2002/0061469号明細書)などに開示される、投影光学系 PLの像面上で 照明光 ILを受光する所定面積の受光部を有する照度モニタを採用しても良ぐこの 照度モニタもセンターライン上に配置することが望ましい。

[0129] なお、本実施形態では、投影光学系 PLと液体 (水) Lqとを介して露光光(照明光) I Lによりウェハ Wを露光する液浸露光が行われるのに対応して、照明光 ILを用いる計 測に使用される上記の照度むらセンサ 94 (及び照度モニタ)、空間像計測器 96、並 びに波面収差計測器 98では、投影光学系 PL及び水を介して照明光 ILを受光する こととなる。また、各センサは、例えば光学系などの一部だけが計測テーブル MTB ( 及びステージ本体 92)に搭載されていても良いし、センサ全体を計測テーブル MTB (及びステージ本体 92)に配置するようにしても良い。

[0130] 計測ステージ MSTのステージ本体 92には、図 5(B)に示されるように、その Y側 の端面に、枠状の取付部材 42が固定されている。また、ステージ本体 92の Y側の 端面には、取付部材 42の開口内部の X軸方向の中心位置近傍に、前述した一対の 送光系 36に対向し得る配置で、一対の受光系 44が固定されている。各受光系 44は 、リレーレンズなどの光学系と、受光素子、例えばフォトマルチプライヤチューブなど と、これらを収納する筐体とによって構成されている。図 4 (B)及び図 5(B)、並びにこ れまでの説明からわ力、るように、本実施形態では、ウェハステージ WSTと計測ステー ジ MSTとが、 Y軸方向に関して所定距離以内に近接した状態 (接触状態を含む)で は、計測プレート 30の各空間像計測スリットパターン SLを透過した照明光 ILが前述 の各送光系 36で案内され、各受光系 44の受光素子で受光される。すなわち、計測 プレート 30、送光系 36及び受光系 44によって、前述した特開 2002— 14005号公 報 (対応する米国特許出願公開第 2002/0041377号明細書)などに開示されるも のと同様の、空間像計測装置 45 (図 8参照)が構成される。

[0131] 取付部材 42の上には、断面矩形の棒状部材カ 成る基準部材としてのコンフイデ ンシャルバ一(以下、「CDバー」と略述する) 46が X軸方向に延設されている。この C Dバー 46は、フルキネマティックマウント構造によって、計測ステージ MST上にキネ マティックに支持されている。

[0132] CDバー 46は、原器 (計測基準)となるため、低熱膨張率の光学ガラスセラミックス、 例えば、ショット社のゼロデュア(商品名)などがその素材として採用されている。この CDバー 46の上面 (表面)は、いわゆる基準平面板と同程度にその平坦度が高く設 定されている。また、この CDバー 46の長手方向の一側と他側の端部近傍には、図 5 (A)に示されるように、 Y軸方向を周期方向とする基準格子 (例えば回折格子) 52が それぞれ形成されている。この一対の基準格子 52は、所定距離 (Lとする)を隔てて CDバー 46の X軸方向の中心、すなわち前述のセンターライン CLに関して対称な配 置で形成されている。

[0133] また、この CDバー 46の上面には、図 5 (A)に示されるような配置で複数の基準マ ーク Mが形成されている。この複数の基準マーク Mは、同一ピッチで Y軸方向に関し て 3行の配列で形成され、各行の配列が X軸方向に関して互いに所定距離だけずれ て形成されている。各基準マーク Mとしては、後述するプライマリライメント系、セカン ダリアライメント系によって検出可能な寸法の 2次元マークが用いられている。基準マ ーク Mはその形状 (構成)が前述の基準マーク FMと異なっても良いが、本実施形態 では基準マーク Mと基準マーク FMとは同一の構成であり、かつウェハ Wのァライメン トマークとも同一の構成となっている。なお、本実施形態では CDバー 46の表面、及 び計測テーブル MTB (前述の計測用部材を含んでも良い)の表面もそれぞれ撥液 膜 (撥水膜)で覆われている。

[0134] 計測テーブル MTBの + Y端面、—X端面も前述したウェハテーブル WTBと同様 の反射面 19a、 19bが形成されている(図 2及び図 5 (A)参照)。干渉計システム 118 (図 8参照)の Y軸干渉計 18、 X軸干渉計 130 (図 1では、 X軸干渉計 130は不図示、 図 2参照)は、これらの反射面 19a、 19bに、図 2に示されるように、干渉計ビーム(測 長ビーム)を投射して、それぞれの反射光を受光することにより、各反射面の基準位 置からの変位、すなわち計測ステージ MSTの位置情報(例えば、少なくとも X軸及び Y軸方向の位置情報と Θ z方向の回転情報とを含む)を計測し、この計測値が主制御 装置 20に供給される。

[0135] ところで、 X軸固定子 81と X軸固定子 80とには、図 2に示されるように、ストッパ機構 48A, 48Bが設けられている。ストッパ機構 48Aは、 X軸固定子 80, 81の + X側端部 近傍を斜視図にて示す図 6に示されるように、 X軸固定子 81に設けられた、例えばォ ィルダンパカ、ら成る緩衝装置としてのショックァブソーバ 47Aと、 X軸固定子 80のショ ックァブソーバ 47Aに対向する位置(+ X端部の一Y側の端面)に設けられたシャツ タ 49Aとを含んでいる。 X軸固定子 80のショックァブソーバ 47Aに対向する位置には 、開口 51 Aが形成されている。

[0136] シャツタ 49Aは、図 6に示されるように、 X軸固定子 80に形成された開口 51Aの一 Y側に設けられ、例えばエアシリンダ等を含む駆動機構 34Aにより矢印 A、 A'方向( Z軸方向)に駆動可能である。従って、シャツタ 49Aによって開口 51Aを開状態又は 閉状態にすることができる。このシャツタ 49Aによる開口 51Aの開閉状態は、該シャツ タ 49A近傍に設けられた開閉センサ(図 6では不図示、図 8参照) 101により検出され 、該検出結果が主制御装置 20に送られる。

[0137] ストッパ機構 48Bも、ストッパ機構 48Aと同様に構成されている。すなわち、図 2に 示されるように、ストッパ機構 48Bは、 X軸固定子 81の— X端部近傍に設けられたショ ックァブソーバ 47Bと、 X軸固定子 80の前記ショックァブソーバ 47Bに対向する位置 に設けられたシャツタ 49Bとを含んでいる。また、 X軸固定子 80のシャツタ 49Bの +Y 側部分には、開口 51Bが形成されている。

[0138] ここで、前記ストッパ機構 48A、 48Bの作用について、ストッパ機構 48Aを代表的に 採り上げて、図 7 (A)〜図 7 (D)に基づいて説明する。

[0139] 図 7 (A)に示されるように、シャツタ 49Aが開口 51 Aを閉塞する状態にある場合に は、図 7 (B)に示されるように、 X軸固定子 81と X軸固定子 80が接近した場合にも、 ショックァブソーバ 47Aとシャツタ 49Aが接触(当接)することにより、それ以上、 X軸 固定子 80, 81同士が接近できなくなる。この場合、図 7 (B)に示されるようにショック ァブソーバ 47Aのピストンロッド 104aの先端に固定されたヘッド部 104dが最も— Y 側に移動した場合(すなわち、ショックァブソーバ 47Αの不図示のばねが最も縮み、 その全長が最も短くなつた場合)にもウェハテーブル WTBと計測テーブル ΜΤΒとは 接触しなレヽ構成とされてレヽる。

[0140] 一方、図 7 (C)に示されるように、駆動機構 34Αを介して、シャツタ 49Αが下降駆動 されると、開口 51Aが開放された状態となる。この場合、 X軸固定子 81, 80が互いに 接近すると、図 7 (D)に示されるように、ショックァブソーバ 47Αのピストンロッド 104a の先端部の少なくとも一部を開口 51A内に侵入させることができ、図 7 (B)に示される 状態よりも X軸固定子 81, 80同士を接近させることが可能となる。このような X軸固定 子 81 , 80が最接近した状態では、ウェハテーブル WTBと計測テーブル MTB (CD バー 46)とを接触させる(あるいは、 300 μ m程度の距離に近接させる)ことが可能で ある(図 14 (B)等参照)。

[0141] 開口 51Aの奥行き(深さ)は、図 7 (D)に示されるように、 X軸固定子 81、 80が最接 近した状態においてもショックァブソーバ 47Aと開口 51Aの終端部(底に相当する部 分)の間にギャップが形成されるように設定しても良いし、ショックァブソーバ 47Aのピ ストンロッド 104aのヘッド部 104dが終端部に接するように設定しても良い。また、 X軸 固定子 81、 80が X軸方向に相対移動した場合でも、ショックァブソーバ 47Aと開口 5 1 Aの壁部とが接触しないように、相対移動の量に応じて予め開口部の幅を設定して おいても良い。

[0142] なお、本実施形態では、 X軸固定子 81と X軸固定子 80とに一対のストッパ機構 48 A、 48Bが設けられるものとした力 ストッパ機構 48A、 48Bの一方のみを設けることと しても良いし、あるいは、ウェハステージ WSTと計測ステージ MSTとに上述と同様の ストツバ機構を設けることとしても良い。

[0143] 図 2に戻り、 X軸固定子 80の +X端部には、間隔検知センサ 43Aと衝突検知セン サ 43Bとが設けられ、 X軸固定子 81の + X端部には、 Y軸方向に細長い板状部材 4 1Aが + Y側に突設されている。また、 X軸固定子 80の—X端部には、図 2に示される ように、間隔検知センサ 43Cと衝突検知センサ 43Dとが設けられ、 X軸固定子 81の —X端部には、 Y軸方向に細長い板状部材 41Bが + Y側に突設されている。 [0144] 間隔検知センサ 43Aは、例えば透過型フォトセンサ(例えば LED— PTrの透過型 フォトセンサ)から成り、図 6に示されるように、 U字状の固定部材 142と、該固定部材 142の対向する一対の面それぞれに設けられた発光部 144A及び受光部 144Bとを 含む。この間隔検知センサ 43Aによると、図 6の状態から、 X軸固定子 80と X軸固定 子 81が更に接近した場合には、受光部 144Bと発光部 144Aとの間に板状部材 41 Aが入り、該板状部材 41Aの下半部によって発光部 144Aからの光が遮られ、受光 部 144Bで受光される光量が徐々に減少し、その出力電流が徐々に小さくなる。従つ て、主制御装置 20は、該出力電流を検出することで、 X軸固定子 80, 81の間隔が所 定距離以下になったことを検知できる。

[0145] 衝突検知センサ 43Bは、図 6に示されるように、 U字状の固定部材 143と、該固定 部材 143の対向する一対の面それぞれに設けられた発光部 145A及び受光部 145 Bとを含む。この場合、発光部 145Aは、図 6に示されるように、前述した間隔検知セ ンサ 43Aの発光部 144Aにより幾分高い位置に配置され、これに対応して受光部 14 5Bは、間隔検知センサ 43Aの受光部 144Bより幾分高い位置に配置されている。

[0146] この衝突検知センサ 43Bによると、 X軸固定子 81, 80が更に接近し、ウェハテープ ノレ WTBと CDバー 46 (計測テーブル MTB)とが接触した段階(又は 300 μ m程度の 距離に近接した段階)で、発光部 145Aと受光部 145Bとの間に板状部材 41Aの上 半部が位置決めされるため、発光部 145Aからの光が受光部 145Bに入射されなくな る。従って、主制御装置 20は、受光部 145Bからの出力電流が零になるのを検出す ることで、両テーブルが接触した(又は 300 μ m程度の距離に近接した)ことを検知で きる。

[0147] なお、 X軸固定子 80の—X端部近傍に設けられた間隔検知センサ 43C及び衝突 検知センサ 43Dも、上述した間隔検知センサ 43A及び衝突検知センサ 43Bと同様 に構成され、板状部材 41Bも前述した板状部材 41Aと同様に構成されている。

[0148] 本実施形態の露光装置 100では、図 1では図面の錯綜を避ける観点から図示が省 略されているが、実際には、図 3に示されるように、投影ユニット PUの中心(投影光学 系 PLの光軸 AX、本実施形態では前述の露光領域 IAの中心とも一致)を通りかつ Y 軸と平行な直線 LV上で、その光軸から一 Y側に所定距離隔てた位置に検出中心を LIは、支持部材 54を介して不図示のメインフレームの下面に固定されている。この プライマリアライメント系 AL1を挟んで、 X軸方向の一側と他側には、その直線 LVに 関してほぼ対称に検出中心が配置されるセカンダリァライメント系 AL2, AL2と、 A

1 2

L2, AL2とがそれぞれ設けられている。すなわち、 5つのァライメント系 ALl , AL2

3 4 1

〜AL2はその検出中心が X軸方向に関して異なる位置に配置されている、すなわ

4

ち X軸方向に沿って配置されている。

各セカンダリァライメント系 AL2 (n= l〜4)は、セカンダリァライメント系 AL2につ n 4 いて代表的に示されるように、回転中心 Oを中心として図 3における時計回り及び反 時計回りに所定角度範囲で回動可能なアーム 56 (n= l〜4)の先端(回動端)に固 定されている。本実施形態では、各セカンダリァライメント系 AL2はその一部(例え n

ば、ァライメント光を検出領域に照射し、かつ検出領域内の対象マークから発生する 光を受光素子に導く光学系を少なくとも含む)がアーム 56に固定され、残りの一部は n

投影ユニット PUを保持するメインフレームに設けられる。セカンダリァライメント系 AL 2 , AL2 , AL2 , AL2はそれぞれ、回転中心 Oを中心として回動することで、 X位

1 2 3 4

置が調整される。すなわち、セカンダリァライメント系 AL2 , AL2 , AL2 , AL2はそ

1 2 3 4 の検出領域 (又は検出中心)が独立に X軸方向に可動である。従って、プライマリアラ ィメント系 AL1及びセカンダリァライメント系 AL2 , AL2 , AL2 , AL2は X軸方向に

1 2 3 4

関してその検出領域の相対位置が調整可能となっている。なお、本実施形態では、 アームの回動によりセカンダリァライメント系 AL2 , AL2 , AL2 , AL2の X位置が

1 2 3 4

調整されるものとした力 これに限らず、セカンダリァライメント系 AL2 , AL2 , AL2

1 2 3

, AL2を X軸方向に往復駆動する駆動機構を設けても良レ、。また、セカンダリァライ

4

メント系 AL2, AL2, AL2, AL2の少なくとも 1つを X軸方向だけでなく Y軸方向に

1 2 3 4

も可動として良い。なお、各セカンダリァライメント系 AL2はその一部がアーム 56に n

よって移動されるので、不図示のセンサ、例えば干渉計、あるいはエンコーダなどに よって、アーム 56に固定されるその一部の位置情報が計測可能となっている。この センサは、セカンダリァライメント系 AL2の X軸方向の位置情報を計測するだけでも 良いが、他の方向、例えば Y軸方向、及び Z又は回転方向( θ X及び Θ y方向の少 なくとも一方を含む)の位置情報も計測可能として良い。

[0150] 前記各アーム 56の上面には、差動排気型のエアベアリングから成るバキュームパ

n

ッド 58 (n= l〜4)が設けられている。また、アーム 56は、例えばモータ等を含む回 n n

転駆動機構 60 (n= l〜4、図 3では不図示、図 8参照)によって、主制御装置 20の

n

指示に応じて回動可能である。主制御装置 20は、アーム 56の回転調整後に、各バ n

キュームパッド 58を作動させて各アーム 56を不図示のメインフレームに吸着固定す

n n

る。これにより、各アーム 56の回転角度調整後の状態、すなわち、プライマリアライメ

11

ント系 AL1及び 4つのセカンダリァライメント系 AL2 〜AL2の所望の位置関係が維

1 4

持される。なお、各アームの回転の具体的な調整、すなわち、 4つのセカンダリァライ メント系 AL2 〜AL2のプライマリアライメント系 AL1に対する相対位置の調整方法

1 4

については後述する。

[0151] なお、メインフレームのアーム 56に対向する部分が磁性体であるならば、バキュー

11

ムパッド 58に代えて電磁石を採用しても良い。

AL2 〜AL2のそれぞれとして、例えばウェハ上のレジストを感光させないブロード

1 4

バンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面 に結像された対象マークの像と不図示の指標 (各ァライメント系内に設けられた指標 板上の指標パターン)の像とを撮像素子 (CCD等)を用いて撮像し、それらの撮像信 号を出力する画像処理方式の FIA (Field Image Alignment)系が用いられている。プ , リ 1 ' 4 れからの撮像信号は、図 8の主制御装置 20に供給されるようになっている。

[0153] なお、上記各ァライメント系としては、 FIA系に限らず、例えばコヒーレントな検出光 を対象マークに照射し、その対象マークから発生する散乱光又は回折光を検出する 、あるいはその対象マークから発生する 2つの回折光(例えば同次数の回折光、ある いは同方向に回折する回折光)を干渉させて検出するァライメントセンサを単独であ るいは適宜組み合わせて用いることは勿論可能である。また、本実施形態では 5つの ァライメント系 AL1、 AL2 〜AL2を設けるものとしている力 その数は 5つに限られ

1 4

るものでなぐ 2つ以上かつ 4つ以下、あるいは 6つ以上でも良いし、奇数ではなく偶 数でも良い。さらに、本実施形態では、 5つのァライメント系 AL1、 AL2〜AL2は、

1 4 支持部材 54を介して投影ユニット PUを保持するメインフレームの下面に固定される ものとしたが、これに限らず、例えば前述した計測フレームに設けても良い。

[0154] 本実施形態の露光装置 100では、図 3に示されるように、前述したノズノレユニット 32 の周囲を四方から囲む状態で、エンコーダシステムの 4つのヘッドユニット 62A〜62 Dが配置されている。これらのヘッドユニット 62A〜62Dは、図 3等では図面の錯綜を 避ける観点から図示が省略されているが、実際には、支持部材を介して、前述した投 影ユニット PUを保持するメインフレームに吊り下げ状態で固定されている。なお、へ ッドユニット 62A〜62Dは、例えば投影ユニット PUが吊り下げ支持される場合は投 影ユニット PUと一体に吊り下げ支持しても良いし、あるいは前述した計測フレームに 設けても良い。

[0155] ヘッドユニット 62A、 62Cは、投影ユニット PUの +X側、—X側にそれぞれ X軸方向 を長手方向として、かつ投影光学系 PLの光軸 AXに関して対称に光軸 AXからほぼ 同一距離隔てて配置されている。また、ヘッドユニット 62B、 62Dは、投影ユニット PU の +Y側、 Y側にそれぞれ Y軸方向を長手方向として、かつ投影光学系 PLの光軸 AXからほぼ同一距離隔てて配置されてレ、る。

[0156] ヘッドユニット 62A及び 62Cは、図 3に示されるように、 X軸方向に沿って投影光学 系 PLの光軸 AXを通りかつ X軸と平行な直線 LH上に所定間隔で配置された複数 (こ こでは 6個)の Yヘッド 64を備えている。ヘッドユニット 62Aは、前述の Yスケール 39 Yを用いて、ウェハステージ WST (ウェハテーブル WTB)の Y軸方向の位置(Y位

1

置)を計測する多眼(ここでは、 6眼)の Yリニアエンコーダ(以下、適宜「Yエンコーダ」 又は「エンコーダ」と略述する) 70Α (図 8参照)を構成する。同様に、ヘッドユニット 62 Cは、前述の Υスケール 39Υを用いて、ウェハステージ WST (ウェハテーブル WTB

2

)の丫位置を計測する多眼(ここでは、 6眼)の Υエンコーダ 70C (図 8参照)を構成す る。ここで、ヘッドユニット 62A, 62Cが備える隣接する Υヘッド 64 (すなわち、計測ビ ーム)の間隔は、前述の Υスケール 39Υ , 39Υの X軸方向の幅はり正確には、格子

1 2

線 38の長さ)よりも狭く設定されている。また、ヘッドユニット 62A, 62Cがそれぞれ備 える複数の Υヘッド 64のうち、最も内側に位置する Υヘッド 64は、投影光学系 PLの 光軸になるべく近く配置するために、投影光学系 PLの鏡筒 40の下端部(より正確に は先端レンズ 191を取り囲むノズノレユニット 32の横側)に固定されている。

[0157] ヘッドユニット 62Bは、図 3に示されるように、上記直線 LV上に Y軸方向に沿って所 定間隔で配置された複数、ここでは 7個の Xヘッド 66を備えている。また、ヘッドュニ ット 62Dは、上記直線 LV上に所定間隔で配置された複数、ここでは 1 1個(ただし、 図 3ではプライマリアライメント系 AL1と重なる 1 1個のうちの 3個は不図示)の Xヘッド 66を備えてレ、る。ヘッドユニット 62Bは、前述の Xスケール 39Xを用いて、ウェハステ

1

ージ WST (ウェハテーブル WTB)の X軸方向の位置 (X位置)を計測する、多眼(ここ では、 7眼)の Xリニアエンコーダ(以下、適宜「Xエンコーダ」又は「エンコーダ」と略述 する) 70B (図 8参照)を構成する。また、ヘッドユニット 62Dは、前述の Xスケール 39 Xを用いて、ウェハステージ WST (ウェハテーブル WTB)の X位置を計測する多眼(

2

ここでは、 1 1眼)の Xエンコーダ 70D (図 8参照)を構成する。また、本実施形態では、 例えば後述するァライメント時などにヘッドユニット 62Dが備える 1 1個の Xヘッド 66の うちの 2個の Xヘッド 66力 Xスケール 39X , Xスケール 39Xに同時にそれぞれ対向

1 2

する場合がある。この場合には、 Xスケール 39Xとこれに対向する Xヘッド 66とによつ

1

て、 Xリニアエンコーダ 70Bが構成され、 Xスケール 39Xとこれに対向する Xヘッド 66

2

とによって、 Xリニアエンコーダ 70Dが構成される。

[0158] ここで、 1 1個の Xヘッド 66のうちの一部、ここでは 3個の Xヘッドは、プライマリアライ メント系 AL1の支持部材 54の下方に取り付けられている。また、ヘッドユニット 62B, 62Dがそれぞれ備える隣接する Xヘッド 66 (計測ビーム)の間隔は、前述の Xスケー ル 39X , 39Xの Y軸方向の幅(より正確には、格子線 37の長さ)よりも狭く設定され

1 2

ている。また、ヘッドユニット 62B, 62Dがそれぞれ備える複数の Xヘッド 66のうち、 最も内側に位置する Xヘッド 66は、投影光学系 PLの光軸になるべく近く配置するた めに、投影光学系 PLの鏡筒の下端部(より正確には先端レンズ 191を取り囲むノズ ルユニット 32の横側)に固定されている。 ヽ 1 ヽ 4

X側に、プライマリアライメント系 AL1の検出中心を通る X軸に平行な直線上かつそ の検出中心に対してほぼ対称に検出点が配置される Yヘッド 64y , 64yがそれぞれ 設けられている。 Yヘッド 64y , 64yの間隔は、前述した距離 Lにほぼ等しく設定さ

1 2

れている。 Yヘッド 64y

1, 64yは、ウェハステージ WST上のウェハ Wの中心が上記 2

直線 LV上にある図 3に示される状態では、 Yスケール 39Y , 39Yにそれぞれ対向

2 1

するようになつている。後述するァライメント動作の際などでは、 Yヘッド 64y , 64yに

1 2 対向して Yスケール 39Y

2, 39Yがそれぞれ配置され、この Yヘッド 64y

1 1, 64v (すな

2 わち、これら Yヘッド 64v コーダ 70C

1, 64yによって構成される Yエン

2 、 70A)によつ てウェハステージ WSTの Y位置(及び Θ z回転)が計測される。

[0160] また、本実施形態では、セカンダリァライメント系の後述するベースライン計測時な どに、 CDバー 46の一対の基準格子 52と Yヘッド 64y , 64yとがそれぞれ対向し、 Y

1 2

ヘッド 64y, 64yと対向する基準格子 52とによって、 CDバー 46の Y位置力 それぞ

1 2

れの基準格子 52の位置で計測される。以下では、基準格子 52にそれぞれ対向する Yヘッド 64y, 64yによって構成されるエンコーダを Y軸リニアエンコーダ 70E, 70F

1 2

(図 8参照)と呼ぶ。

[0161] 上述した 6つのリニアエンコーダ 70A〜70Fの計測値は、主制御装置 20に供給さ れ、主制御装置 20は、リニアエンコーダ 70A〜70Dの計測値に基づいて、ウェハテ 一ブル WTBの XY平面内の位置を制御するとともに、リニアエンコーダ 70E, 70Fの 計測値に基づいて、 CDバー 46の Θ z方向の回転を制御する。

[0162] 本実施形態の露光装置 100では、図 3に示されるように、照射系 90a及び受光系 9 Obから成る、例えば特開平 6— 283403号公報(対応する米国特許第 5, 448, 332 号明細書)等に開示されるものと同様の構成の斜入射方式の多点焦点位置検出系( 以下、「多点 AF系」と略述する)が設けられている。本実施形態では、一例として、前 述のヘッドユニット 62Cの—X端部の—Y側に照射系 90aが配置され、これに対峙す る状態で、前述のヘッドユニット 62Aの + X端部の— Y側に受光系 90bが配置されて いる。

[0163] この多点 AF系(90a, 90b)の複数の検出点は、被検面上で X軸方向に沿って所 定間隔で配置される。本実施形態では、例えば 1行 M列(Mは検出点の総数)又は 2 行 N列(Nは検出点の総数の 1Z2)の行マトリックス状に配置される。図 3中では、そ れぞれ検出ビームが照射される複数の検出点を、個別に図示せず、照射系 90a及 び受光系 90bの間で X軸方向に延びる細長い検出領域 AFとして示している。この検 出領域 AFは、 X軸方向の長さがウェハ Wの直径と同程度に設定されているので、ゥ ェハ Wを Y軸方向に 1回スキャンするだけで、ウェハ Wのほぼ全面で Z軸方向の位置 情報 (面位置情報)を計測できる。また、この検出領域 AFは、 Y軸方向に関して、前 述の液浸領域 14 (露光領域 IA)とァライメント系(AL1、 AL2

1, AL2 , AL2 , AL2 )

2 3 4 の検出領域との間に配置されているので、多点 AF系とァライメント系とでその検出動 作を並行して行うことが可能となっている。多点 AF系は、投影ユニット PUを保持する メインフレームなどに設けても良レ、が、本実施形態では前述の計測フレームに設ける ものとする。

[0164] なお、複数の検出点は 1行 M列又は 2行 N列で配置されるものとした力 S、行数及び /又は列数はこれに限られない。但し、行数が 2以上である場合は、異なる行の間で も検出点の X軸方向の位置を異ならせることが好ましい。さらに、複数の検出点は X 軸方向に沿って配置されるものとしたが、これに限らず、複数の検出点の全部又は一 部を Y軸方向に関して異なる位置に配置しても良レ、。例えば、 X軸及び Y軸の両方と 交差する方向に沿って複数の検出点を配置しても良い。すなわち、複数の検出点は 少なくとも X軸方向に関して位置が異なっていれば良い。また、本実施形態では複数 の検出点に検出ビームを照射するものとした力 例えば検出領域 AFの全域に検出 ビームを照射しても良い。さらに、検出領域 AFは X軸方向の長さがウェハ Wの直径と 同程度でなくても良い。

[0165] 本実施形態の露光装置 100は、多点 AF系の複数の検出点のうち両端に位置する 検出点の近傍、すなわち検出領域 AFの両端部近傍に、前述の直線 LVに関して対 称な配置で、各一対の Z位置計測用の面位置センサ (以下、「Zセンサ」と略述する) 72a, 72b,及び 72c, 72d力 S設けられてレヽる。これらの Zセンサ 72a〜72dは、不図 示のメインフレームの下面に固定されている。 Zセンサ 72a〜72dとしては、ウェハテ 一ブル WTBに対し上方から光を照射し、その反射光を受光してその光の照射点に おけるウェハテーブル WTB表面の XY平面に直交する Z軸方向の位置情報を計測 するセンサ、一例として CDドライブ装置などで用いられる光ピックアップのような構成 の光学式の変位センサ(CDピックアップ方式のセンサ)が用いられている。なお、 Zセ ンサ 72a〜72dは前述した計測フレームなどに設けても良い。

[0166] さらに、前述したヘッドユニット 62Cは、複数の Yヘッド 64を結ぶ X軸方向の直線 L Hを挟んで一側と他側に位置する、直線 LHに平行な 2本の直線上にそれぞれ沿つ て且つ所定間隔で配置された複数 (ここでは各 6個、合計で 12個)の Zセンサ 74 (i = 1 , 2、j = l , 2,……, 6)を備えている。この場合、対を成す Zセンサ 74 、 74 は、

l,j 2,j 上記直線 LHに関して対称に配置されている。さらに、複数対 (ここでは 6対)の Zセン サ 74 、74 と複数の Yヘッド 64とは、 X軸方向に関して交互に配置されている。各 Z l,j 2,j

センサ 74 としては、例えば、前述の Zセンサ 72a〜72dと同様の CDピックアップ方 式のセンサが用いられている。

[0167] ここで、直線 LHに関して対称な位置にある各対の Zセンサ 74 , 74 の間隔は、前

l,j 2,j

述した Zセンサ 74c, 74dの間隔と同一間隔に設定されている。また、一対の Zセンサ 74 , 74 は、 Zセンサ 72a, 72bと同一の、 Y軸方向に平行な直線上に位置してい

1,4 2,4

る。

[0168] また、前述したヘッドユニット 62Aは、前述の直線 LVに関して、上述の複数の Zセ ンサ 74 と対称に配置された複数、ここでは 12個の Zセンサ 76 (p = l , 2、 q= l , 2 ,……, 6)を備えている。各 Ζセンサ 76 としては、例えば、前述の Ζセンサ 72a〜72 dと同様の CDピックアップ方式のセンサが用いられている。また、一対の Zセンサ 76

1,

, 76 は、 Zセンサ 72c, 72dと同一の Y軸方向の直線上に位置している。

3 2,3

[0169] なお、図 3では、計測ステージ MSTの図示が省略されるとともに、その計測ステー ジ MSTと先端レンズ 191との間に保持される水 Lqで形成される液浸領域が符号 14 で示されている。また、この図 3において、符号 78は、多点 AF系(90a, 90b)のビー ム路近傍に所定温度に温度調整されたドライエアーを、図 3中の白抜き矢印で示さ れるように、例えばダウンフローにて送風する局所空調システムを示す。また、符号 U Pは、ウェハテーブル WTB上のウェハのアンロードが行われるアンローデイングポジ シヨンを示し、符号 LPはウェハテーブル WTB上へのウェハのロードが行われるロー デイングポジションを示す。本実施形態では、アンロードポジション UPと、ローデイン グポジション LPとは、直線 LVに関して対称に設定されている。なお、アンロードポジ シヨン UPとローデイングポジション LPとを同一位置としても良い。 [0170] 図 8には、露光装置 100の制御系の主要な構成が示されている。この制御系は、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)から成る 主制御装置 20を中心として構成されている。なお、図 8においては、前述した照度む らセンサ 94、空間像計測器 96及び波面収差計測器 98などの計測ステージ MSTに 設けられた各種センサ力 纏めてセンサ群 99として示されてレ、る。

[0171] 上述のようにして構成された本実施形態の露光装置 100では、前述したようなゥェ ハテーブル WTB上の Xスケール、 Yスケールの配置及び前述したような Xヘッド、 Y ヘッドの配置を採用したことから、図 9 (A)及び図 9 (B)などに例示されるように、ゥェ ハステージ WSTの有効ストローク範囲(すなわち、本実施形態では、ァライメント及び 露光動作のために移動する範囲)では、必ず、 Xスケール 39X , 39Xとヘッドュニッ

1 2

ト 62B、 62D (Xヘッド 66)とがそれぞれ対向し、かつ Yスケール 39Y, 39Yとヘッド

1 2 ユニット 62A、 62C (Yヘッド 64)又は Yヘッド 64y、 64yとがそれぞれ対向するよう

1 2

になっている。なお、図 9 (A)及び図 9 (B)中では、対応する Xスケール又は Yスケー ルに対向したヘッドが丸で囲んで示されている。

[0172] このため、主制御装置 20は、前述のウェハステージ WSTの有効ストローク範囲で は、エンコーダ 70A〜70Dの少なくとも 3つの計測値に基づいて、ステージ駆動系 1 24を構成する各モータを制御することで、ウェハステージ WSTの XY平面内の位置 情報( Θ z方向の回転情報を含む)を、高精度に制御することができる。エンコーダ 70 A〜70Dの計測値が受ける空気揺らぎの影響は、干渉計に比べては無視できるほど 小さいので、空気揺らぎに起因する計測値の短期安定性は、干渉計に比べて格段 に良い。なお、本実施形態では、ウェハステージ WSTの有効ストローク範囲及びス ケールのサイズ (すなわち、回折格子の形成範囲)などに応じて、ヘッドユニット 62B 、 62D、 62A、 62Cのサイズ (例えば、ヘッドの数及び/又は間隔など)を設定してい る。従って、ウェハステージ WSTの有効ストローク範囲では、 4つのスケール 39X, 3

1

9X、 39Y , 39Yが全てヘッドユニット 62B、 62D、 62A、 62Cとそれぞれ対向する

2 1 2

が、 4つのスケールが全て対応するヘッドユニットと対向しなくても良レ、。例えば、 Xス ケール 39X , 39Xの一方、及び/又は Yスケール 39Y , 39Yの一方がヘッドュニ

1 2 1 2 ットから外れても良レヽ。 Xスケール 39X, 39Xの一方、又は Yスケール 39Y , 39Y の一方がヘッドユニットから外れる場合、ウェハステージ WSTの有効ストローク範囲 では 3つのスケールがヘッドユニットと対向するので、ウェハステージ WSTの X軸、 Y 軸及び Θ z方向の位置情報を常時計測可能である。また、 Xスケール 39X , 39Xの

1 2 一方、及び Yスケール 39Y, 39Yの一方がヘッドユニットから外れる場合、ウェハス

1 2

テージ WSTの有効ストローク範囲では 2つのスケールがヘッドユニットと対向するの で、ウェハステージ WSTの Θ z方向の位置情報は常時計測できないが、 X軸及び Y 軸方向の位置情報は常時計測可能である。この場合、干渉計システム 118によって 計測されるウェハステージ WSTの Θ z方向の位置情報を併用して、ウェハステージ WSTの位置制御を行っても良い。

[0173] また、図 9 (A)中に白抜き矢印で示されるようにウェハステージ WSTを X軸方向に 駆動する際、そのウェハステージ WSTの Y軸方向の位置を計測する Yヘッド 64が、 同図中に矢印 e , eで示されるように、隣の Yヘッド 64に順次切り換わる。例えば、実

1 2

線の丸で囲まれる Yヘッド 64から点線の丸で囲まれる Yヘッド 64へ切り換わる。この ため、その切り換わりの前後で、計測値が引き継がれる。すなわち、本実施形態では 、この Yヘッド 64の切り換え及び計測値の引継ぎを円滑に行うために、前述の如ぐ ヘッドユニット 62A, 62Cが備える隣接する Yヘッド 64の間隔を、 Yスケール 39Y , 3

1

9Yの X軸方向の幅よりも狭く設定したものである。

2

[0174] また、本実施形態では、前述の如ぐヘッドユニット 62B, 62Dが備える隣接する X ヘッド 66の間隔は、前述の Xスケール 39X , 39Xの Y軸方向の幅よりも狭く設定さ

1 2

れているので、上述と同様に、図 9 (B)中に白抜き矢印で示されるようにウェハステー ジ WSTを Y軸方向に駆動する際、そのウェハステージ WSTの X軸方向の位置を計 測する Xヘッド 66が、順次隣の Xヘッド 66に切り換わり(例えば実線の丸で囲まれる Xヘッド 66から点線の丸で囲まれる Xヘッド 66へ切り換わる)、その切り換わりの前後 で計測値が引き継がれる。

[0175] 次に、エンコーダ 70A〜70Fの構成等について、図 10 (A)に拡大して示される Y エンコーダ 70Aを代表的に採り上げて説明する。この図 10 (A)では、 Yスケール 39 Yに検出光(計測ビーム)を照射するヘッドユニット 62Aの 1つの Yヘッド 64を示して

1

いる。 [0176] Yヘッド 64は、大別すると、照射系 64a、光学系 64b、及び受光系 64cの 3部分から 構成されている。

[0177] 照射系 64aは、レーザ光 LBを Y軸及び Z軸に対して 45° を成す方向に射出する 光源、例えば半導体レーザ LDと、該半導体レーザ LDから射出されるレーザビーム L Bの光路上に配置されたレンズ L1とを含む。

[0178] 光学系 64bは、その分離面が XZ平面と平行である偏光ビームスプリッタ PBS、一 対の反射ミラー Rla, Rlb、レンズ L2a, L2b、四分の一波長板(以下、 λ /4板と記 述する) WPla, WPlb、及び反射ミラー R2a, R2b等を備えている。

[0179] 前記受光系 64cは、偏光子 (検光子)及び光検出器等を含む。

[0180] この Yエンコーダ 70Aにおいて、半導体レーザ LD力、ら射出されたレーザビーム LB はレンズ L1を介して偏光ビームスプリッタ PBSに入射し、偏光分離されて 2つのビー ム LB、 LBとなる。偏光ビームスプリッタ PBSを透過したビーム LBは反射ミラー Rla

1 2 1

を介して Yスケール 39Yに形成された反射型回折格子 RGに到達し、偏光ビームス

1

プリッタ PBSで反射されたビーム LBは反射ミラー Ribを介して反射型回折格子 RG

2

に到達する。なお、ここで「偏光分離」とは、入射ビームを P偏光成分と S偏光成分に 分離することを意味する。

[0181] ビーム LB、 LBの照射によって回折格子 RGから発生する所定次数の回折ビーム

1 2

、例えば 1次回折ビームはそれぞれ、レンズ L2b、 L2aを介してえ /4板 WPlb、 WP laにより円偏光に変換された後、反射ミラー R2b、 R2aにより反射されて再度え /4 板 WPlb、 WPlaを通り、往路と同じ光路を逆方向に迪つて偏光ビームスプリッタ PB Sに達する。

[0182] 偏光ビームスプリッタ PBSに達した 2つのビームは、各々その偏光方向が元の方向 に対して 90度回転している。このため、先に偏光ビームスプリッタ PBSを透過したビ ーム LBの 1次回折ビームは、偏光ビームスプリッタ PBSで反射されて受光系 64cに

1

入射するとともに、先に偏光ビームスプリッタ PBSで反射されたビーム LBの 1次回折

2 ビームは、偏光ビームスプリッタ PBSを透過してビーム LBの 1次回折ビームと同軸に

1

合成されて受光系 64cに入射する。

[0183] そして、上記 2つの 1次回折ビームは、受光系 64cの内部で、検光子によって偏光 方向が揃えられ、相互に干渉して干渉光となり、この干渉光が光検出器によって検出 され、干渉光の強度に応じた電気信号に変換される。

[0184] 上記の説明からわかるように、 Yエンコーダ 70Aでは、干渉させる 2つのビームの光 路長が極短くかつほぼ等しいため、空気揺らぎの影響がほとんど無視できる。そして 、 Yスケール 39Y (すなわちウェハステージ WST)が計測方向(この場合、 Y軸方向

1

)に移動すると、 2つのビームそれぞれの位相が変化して干渉光の強度が変化する。 この干渉光の強度の変化が、受光系 64cによって検出され、その強度変化に応じた 位置情報が Yエンコーダ 70Aの計測値として出力される。その他のエンコーダ 70B, 70C, 70D等も、エンコーダ 70Aと同様にして構成されている。各エンコーダとしては 、分解能が、例えば 0. lnm程度のものが用いられている。なお、本実施形態のェン コーダでは、図 10 (B)に示されるように、検出光として格子 RGの周期方向に長く延 びる断面形状のレーザビーム LBを用いても良レ、。図 10 (B)では、格子 RGと比較し てビーム LBを誇張して大きく図示してレ、る。

[0185] ところで、エンコーダのスケールは、使用時間の経過と共に熱膨張その他により回 折格子が変形したり、回折格子のピッチが部分的は又は全体的に変化したりする等 、機械的な長期安定性に欠ける。このため、その計測値に含まれる誤差が使用時間 の経過と共に大きくなるので、これを補正する必要がある。以下、本実施形態の露光 装置 100で行われるスケールの格子ピッチ補正及び格子変形の補正について、図 1 1に基づいて説明する。

[0186] この図 11において、符号 IBY1 , IBY2は、 Y軸干渉計 16からウェハテーブル WT Bの反射面 17aに照射される多数の光軸のうちの 2つの光軸の測長ビームを示し、符 号 IBX1 , IBX2は、 X軸干渉計 126からウェハテーブル WTBの反射面 17bに照射さ れる多数の光軸のうちの 2つの光軸の測長ビームを示す。この場合、測長ビーム IBY 1 , IBY2は、上記直線 LV (複数の Xヘッド 66の中心を結んだ直線に一致)に関して 対称に配置され、 Y軸干渉計 16の実質的な測長軸は、上記直線 LVに一致する。こ のため、 Y軸干渉計 16によれば、アッベ誤差なくウェハテーブル WTBの Y位置を計 測すること力 Sできる。同様に、測長ビーム IBX1, IBX2は、投影光学系 PLの光軸を 通る、 X軸と平行な直線 LH (複数の Yヘッド 64の中心を結んだ直線に一致)に関し て対称に配置され、 X軸干渉計 126の実質的な測長軸は、投影光学系 PLの光軸を 通る、 X軸と平行な直線 LHに一致する。このため、 X軸干渉計 16によれば、アッベ誤 差なくウェハテーブル WTBの X位置を計測することができる。

[0187] まず、 Xスケールの格子線の変形(格子線の曲がり)と、 Yスケールの格子線のピッ チの補正について説明する。ここでは、説明を簡単にするために、反射面 17bは、理 想的な平面であるものとする。

[0188] まず、主制御装置 20は、 Y軸干渉計 16、 X軸干渉計 126の計測値に基づいてゥェ ハステージ WSTを駆動し、図 11に示されるように、 Yスケール 39Y及び 39Yがそれ

1 2 ぞれ対応するヘッドユニット 62A、 62C (少なくとも 1つのヘッド)の直下に配置され、 かつ Yスケール 39Y、 39Υ (回折格子)の +Υ側の一端がそれぞれ対応するヘッド

1 2

ユニット 62A、 62Cと一致する位置に、ウェハステージ WSTを位置決めする。

[0189] 次に、主制御装置 20は、 Υ軸干渉計 16の計測値の短期変動が無視できる程度の 低速で、且つ X軸干渉計 126の計測値を所定値に固定しつつ、 Υ軸干渉計 16及び Ζセンサ 74 、 74 、 76 、 76 の計測値に基づいて、ピッチング量、ローリング量及

1,4 2,4 1,3 2,3

びョーイング量を全て零に維持しながら、図 11中に矢印 Fで示されるように、例えば Υスケール 39Υ、 39Υの他端(—Υ側の一端)がそれぞれ対応するヘッドユニット 62

1 2

A、 62Cと一致するまで(前述の有効ストローク範囲で)、ウェハステージ WSTを +Υ 方向に移動させる。この移動中に、主制御装置 20は、 Υリニアエンコーダ 70Α, 70C の計測値及び Υ軸干渉計 16の計測値(測定ビーム ΙΒΥ1、 ΙΒΥ2による計測値)を、 所定のサンプリング間隔で取り込み、その取り込んだ計測値に基づいて Υリニアェン コーダ 70Α, 70Cの計測値と Υ軸干渉計 16の計測値との関係を求める。すなわち、 主制御装置 20は、ウェハステージ WSTの移動に伴ってヘッドユニット 62Α及び 62C に順次対向して配置される Υスケール 39Υ及び 39Υの格子ピッチ(隣接する格子

1 2

線の間隔)及び該格子ピッチの補正情報を求める。補正情報は、例えば、横軸が干 渉計の計測値、縦軸がエンコーダの計測値とした場合の両者の関係を曲線で示す 補正マップなどとして求めることができる。この場合の Υ軸干渉計 16の計測値は、前 述した極低速でウェハステージ WSTをスキャンしたときに得られるものであるから、長 期的な変動誤差は勿論、空気揺らぎなどに起因する短期的な変動誤差も殆ど含ま れず、誤差が無視できる正確な値と考えて差し支えない。なお、上記範囲内で、図 1 1中に矢印 F'で示されるように、ウェハステージ WSTを Y方向に移動させて、上記 と同様の手順で、 Yスケール 39Y及び 39Yの格子ピッチ(隣接する格子線の間隔)

1 2

及び該格子ピッチの補正情報を求めても良レ、。ここでは、 Yスケール 39Y、 39Yの

1 2 両端が対応するヘッドユニット 62A、 62Cを横切る範囲に渡ってウェハステージ WS Tを Y軸方向に駆動するものとしたが、これに限らず、例えばウェハの露光動作時に ウェハステージ WSTが移動される Y軸方向の範囲でウェハステージ WSTを駆動し ても良い。

[0190] また、主制御装置 20は、上記のウェハステージ WSTの移動中に、その移動に伴つ て Xスケール 39X , 39Xに順次対向して配置されるヘッドユニット 62B及び 62Dの

1 2

複数の Xヘッド 66から得られる計測値と、各計測値に対応する、干渉計 16の計測値 とを用いて、所定の統計演算を行って、その複数の Xヘッド 66に順次対向した格子 線 37の変形(曲がり)の補正情報をも求めている。このとき、主制御装置 20は、例え ば Xスケール 39X , 39Xに順次対向して配置されるヘッドユニット 62B及び 62Dの

1 2

複数のヘッドの計測値 (又は重み付き平均値)などを、格子曲がりの補正情報として 算出する。これは、反射面 17bが理想的な平面である場合には、ウェハステージ WS Tを + Y方向又は Y方向に送ってレ、く過程で、繰り返し同じぶれパターンが出現す る箸であるから、複数の Xヘッド 66で取得した計測データを平均化等すれば、その複 数の Xヘッド 66に順次対向した格子線 37の変形(曲がり)の補正情報を正確に求め ること力 Sできるカゝらである。

[0191] なお、反射面 17bが理想的な平面でない場合には、予めその反射面の凹凸(曲が り)を計測してその曲がりの補正データを求めておく。そして、上述のウェハステージ WSTの + Y方向又は— Y方向への移動の際に、 X軸干渉計 126の計測値を所定値 に固定する代わりに、その補正データに基づいて、ウェハステージ WSTの X位置を 制御することで、ウェハステージ WSTを正確に Y軸方向に移動させることとすれば良 レ、。このようにすれば、上記と全く同様に、 Yスケールの格子ピッチの補正情報及び 格子線 37の変形(曲がり)の補正情報を得ることができる。なお、複数の Xヘッド 66で 取得した計測データは、反射面 17bの異なる部位基準での複数のデータであり、い ずれのヘッドも同一の格子線の変形(曲がり)を計測しているのであるから、上記の平 均化等によって、反射面の曲力 Sり補正残差が平均化されて真の値に近づく(換言す れば、複数のヘッドで取得した計測データ (格子線の曲がり情報)を平均化すること で、曲力 ^残差の影響を薄めることができる)という付随的な効果もある。

[0192] 次に、 Yスケールの格子線の変形(格子線の曲がり)と、 Xスケールの格子線のピッ チの補正について説明する。ここでは、説明を簡単にするために、反射面 17aは、理 想的な平面であるものとする。この場合、上述の補正の場合と、 X軸方向と Y軸方向と を入れ替えた処理を行えば良レ、。

[0193] すなわち、主制御装置 20は、まず、ウェハステージ WSTを駆動し、 Xスケール 39X

及び 39Xがそれぞれ対応するヘッドユニット 62B、 62D (少なくとも 1つのヘッド)の

1 2

直下に配置され、かつ Xスケール 39X、 39X (回折格子)の +X側(又は— X側)の

1 2

一端がそれぞれ対応するヘッドユニット 62B、 62Dと一致する位置に、ウェハステー ジ WSTを位置決めする。次に、主制御装置 20は、 X軸干渉計 126の計測値の短期 変動が無視できる程度の低速で、且つ Y軸干渉計 16の計測値を所定値に固定しつ つ、 X軸干渉計 126等の計測値に基づいて、ピッチング量、ローリング量及びョーィ ング量を全て零に維持しながら、例えば Xスケール 39X、 39Xの他端(一Y側(又は

1 2

+ Y側)の一端)がそれぞれ対応するヘッドユニット 62A、 62Cと一致するまで(前述 の有効ストローク範囲で)、ウェハステージ WSTを +X方向(又は X方向)に移動さ せる。この移動中に、主制御装置 20は、 Xリニアエンコーダ 70B, 70Dの計測値及び X軸干渉計 126の計測値(測定ビーム IBX1、 IBX2による計測値)を、所定のサンプ リング間隔で取り込み、その取り込んだ計測値に基づいて Xリニアエンコーダ 70B, 7 0Dの計測値と X軸干渉計 126の計測値との関係を求めることとすれば良レ、。すなわ ち、主制御装置 20は、ウェハステージ WSTの移動に伴ってヘッドユニット 62B及び 62Dに順次対向して配置される Xスケール 39X及び 39Xの格子ピッチ及び該格子

1 2

ピッチの補正情報を求める。補正情報は、例えば、横軸が干渉計の計測値、縦軸が エンコーダの計測値とした場合の両者の関係を曲線で示すマップなどとして求めるこ とができる。この場合の X軸干渉計 126の計測値は、前述した極低速でウェハステー ジ WSTをスキャンしたときに得られるものであるから、長期的な変動誤差は勿論、空 気揺らぎなどに起因する短期的な変動誤差も殆ど含まれず、誤差が無視できる正確 な値と考えて差し支えない。

[0194] また、主制御装置 20は、上記のウェハステージ WSTの移動中に、その移動に伴つ て Yスケール 39Y, 39Yに順次対向して配置されるヘッドユニット 62A及び 62Cの

1 2

複数の Yヘッド 64から得られる計測値と、各計測値に対応する、干渉計 126の計測 値とを用いて、所定の統計演算を行って、その複数の Yヘッド 64に順次対向した格 子線 38の変形(曲がり)の補正情報をも求めている。このとき、主制御装置 20は、例 えば Yスケール 39Y, 39Yに順次対向して配置されるヘッドユニット 62A及び 62C

1 2

の複数のヘッドの計測値 (又は重み付き平均値)などを、格子曲がりの補正情報とし て算出する。これは、反射面 17aが理想的な平面である場合には、ウェハステージ W STを + X方向又は—X方向に送っていく過程で、繰り返し同じぶれパターンが出現 する箬であるから、複数の Yヘッド 64で取得した計測データを平均化等すれば、そ の複数の Yヘッド 64に順次対向した格子線 38の変形(曲がり)の補正情報を正確に 求めることができるからである。

[0195] なお、反射面 17aが理想的な平面でない場合には、予めその反射面の凹凸(曲が り)を計測してその曲がりの補正データを求めておく。そして、上述のウェハステージ WSTの + X方向又は X方向への移動の際に、 Y軸干渉計 16の計測値を所定値 に固定する代わりに、その補正データに基づいて、ウェハステージ WSTの Y位置を 制御することで、ウェハステージ WSTを正確に X軸方向に移動させることとすれば良 レ、。このようにすれば、上記と全く同様に、 Xスケールの格子ピッチの補正情報及び 格子線 38の変形(曲がり)の補正情報を得ることができる。

[0196] このようにして、主制御装置 20は、所定のタイミング毎、例えばロット毎などに、 Yス ケールの格子ピッチの補正情報及び格子線 37の変形(曲がり)の補正情報、並びに Xスケールの格子ピッチの補正情報及び格子線 38の変形(曲がり)の補正情報を得 る。

[0197] そして、ロット内のウェハの露光処理中などには、主制御装置 20は、ヘッドユニット 62A, 62C力 得られる計測値(すなわち、エンコーダ 70A, 70Cの計測値)を、 Yス ケールの格子ピッチの補正情報及び上述の格子線 38の変形(曲がり)の補正情報に 基づいて補正しながら、ウェハステージ WSTの Y軸方向の位置制御を行う。これによ り、 Υスケールの格子ピッチの経時的な変化及び格子線 38の曲がりの影響を受ける ことなく、 Υリニアエンコーダ 70Α, 70Cを用レヽて、ウェハステージ WSTの Υ軸方向の 位置制御を精度良く行なうことが可能となる。

[0198] また、ロット内のウェハの露光処理中などには、主制御装置 20は、ヘッドユニット 62 Β, 62D力 得られる計測値(すなわち、エンコーダ 70Β, 70Dの計測値)を、 Xスケ ールの格子ピッチの補正情報及び格子線 38の変形(曲がり)の補正情報に基づいて 補正しながら、ウェハステージ WSTの X軸方向の位置制御を行う。これにより、 Xスケ ールの格子ピッチの経時的な変化及び格子線 37の曲がりの影響を受けることなぐ Xリニアエンコーダ 70Β, 70Dを用レ、て、ウェハステージ WSTの X軸方向の位置制 御を精度良く行なうことが可能となる。

[0199] なお、上述の説明では、 Υスケール 39Υ , 39Υ、及び Xスケール 39Χ, 39Χのい

1 2 1 2 ずれについても、格子ピッチ、及び格子線曲がりの補正情報の取得を行うものとした 力 これに限らず、 Υスケール 39Υ , 39Υ及び Xスケール 39Χ , 39Χのいずれかに

1 2 1 2

ついてのみ、格子ピッチ及び格子線曲がりの補正情報の取得を行っても良いし、 Υス ケーノレ 44Α, 44C及び Xスケーノレ 44Β, 44Dの両者について、格子ピッチ、格子線 曲がりのいずれかについての補正情報のみを取得しても良い。例えば格子線曲がり の補正情報の取得のみを行う場合には、 Υ軸干渉計 16を用いることなぐ Υリニアェ ンコーダ 70Α, 70Cの計測値に基づいてウェハステージ WSTを Υ軸方向に移動さ せる、あるいは X軸干渉計 126を用いることなぐ Xリニアエンコーダ 70Β, 70Dの計 測値に基づいてウェハステージ WSTを X軸方向に移動させることとしても良い。

[0200] 次に、本実施形態の露光装置 100で行われる、ウェハァライメントについて、図 12 ( Α)〜図 12 (C)を用いて、簡単に説明する。なお、詳細については後述する。

[0201] ここでは、図 12 (C)に示されるレイアウト(ショットマップ)で複数のショット領域が形 成されているウェハ W上の着色された 16個のショット領域 ASを、ァライメントシヨット 領域とする場合の動作について説明する。なお、図 12 (A) ,図 12 (B)では、計測ス テージ MSTの図示は省略されている。

[0202] 前提として、セカンダリァライメント系 AL2〜AL2は、ァライメントシヨット領域 ASの 配置に合わせて、その X軸方向の位置調整が事前に行われているものとする。なお、 このセカンダリァライメント系 AL2〜AL2の具体的な位置調整の手法については後

1 4

述する。

[0203] まず、主制御装置 20は、ローデイングポジション LPにウェハ W中心が位置決めさ れたウェハステージ WSTを、図 12 (A)中の左斜め上に向けて移動させ、ウェハ Wの 中心が直線 LV上に位置する、所定の位置 (後述するァライメント開始位置)に位置 決めする。この場合のウェハステージ WSTの移動は、主制御装置 20により、 Xェン コーダ 70Dの計測値及び Y軸干渉計 16の計測値に基づいて、ステージ駆動系 124 の各モータを駆動することで行われる。ァライメント開始位置に位置決めされた状態 では、ウェハ Wが載置されたウェハテーブル WTBの XY平面内の位置( Θ z回転を 含む)の制御は、 Xスケール 39X, 39Xにそれぞれ対向するヘッドユニット 62Dが備

1 2

える 2つの Xヘッド 66、及び Yスケール 39Y , 39Yにそれぞれ対向する Yヘッド 64y

1 2

, 64y (4つのエンコーダ)の計測値に基づいて行われる。

2 1

[0204] 次に、主制御装置 20は、上記 4つのエンコーダの計測値に基づいて、ウェハステ ージ WSTを +Y方向に所定距離移動して図 12 (A)に示される位置に位置決めし、 ファーストアライメントシヨット領域 ASに付設されたァライメントマークをほぼ同時にか つ個別に検出し(図 12 (A)中の星マーク参照)、上記 3つのァライメント系 AL1 , AL 2 , AL2の検出結果とその検出時の上記 4つのエンコーダの計測値とを関連付けて

2 3

不図示のメモリに格納する。なお、このときァライメントマークを検出していなレ、、両端 のセカンダリァライメント系 AL2 , AL2は、ウェハテーブル WTB (又はウエノ、)に検

1 4

出光を照射しないようにしても良いし、照射するようにしても良い。また、本実施形態 のウェハァライメントでは、プライマリアライメント系 AL1がウェハテープノレ WTBのセ ンターライン上に配置されるように、ウェハステージ WSTはその X軸方向の位置が設 定され、このプライマリアライメント系 AL1はウェハの子午線上に位置するァライメント ショット領域のァライメントマークを検出する。なお、ウェハ W上で各ショット領域の内 部にァライメントマークが形成されるものとしても良レ、が、本実施形態では各ショット領 域の外部、すなわちウェハ Wの多数のショット領域を区画するストリートライン (スクラ イブライン)上にァライメントマークが形成されてレ、るものとする。

[0205] 次に、主制御装置 20は、上記 4つのエンコーダの計測値に基づいて、ウェハステ ージ WSTを + Y方向に所定距離移動して 5つのァライメント系 AL1 , AL2

1〜AL2

4 力 Sウェハ w上の 5つのセカンドァライメントショット領域 ASに付設されたァライメントマ ークをほぼ同時にかつ個別に検出可能となる位置に位置決めし、 5つのァライメント 系 AL1 , AL2〜AL2を用いて、 5つのァライメントマークをほぼ同時にかつ個別に

1 4

検出し、上記 5つのァライメント系 AL1, AL2

1〜AL2の検出結果とその検出時の上 4

記 4つのエンコーダの計測値とを関連付けて不図示のメモリに格納する。

[0206] 次に、主制御装置 20は、上記 4つのエンコーダの計測値に基づいて、ウェハステ ージ WSTを + Y方向に所定距離移動して 5つのァライメント系 AL1, AL2

1〜AL2

4 力 Sウェハ w上の 5つのサードァライメントショット領域 ASに付設されたァライメントマ一 クをほぼ同時にかつ個別に検出可能となる位置に位置決めし、 5つのァライメント系 AL1 , AL2〜AL2を用いて、 5つのァライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検

1 4

出し(図 12 (B)中の星マーク参照)、上記 5つのァライメント系 AL1 , AL2

1〜AL2の 4 検出結果とその検出時の上記 4つのエンコーダの計測値とを関連付けて不図示のメ モリに格納する。

[0207] 次に、主制御装置 20は、上記 4つのエンコーダの計測値に基づいて、ウェハステ ージ WSTを +Y方向に所定距離移動してプライマリアライメント系 AL1 ,セカンダリ ァライメント系 AL2 , AL2を用いて、ウェハ W上の 3つのフォースァライメントショット

2 3

領域 ASに付設されたァライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出可能となる位 置に位置決めし、上記 3つのァライメント系 AL1 , AL2 , AL2を用いて、 3つのァラ

2 3

ィメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出し、上記 3つのァライメント系 AL1, AL2

2

, AL2の検出結果とその検出時の上記 4つのエンコーダの計測値とを関連付けて不

3

図示のメモリに格納する。

[0208] そして、主制御装置 20は、このようにして得た合計 16個のァライメントマークの検出 結果と対応する上記 4つのエンコーダの計測値と、セカンダリァライメント系 AL2の n ベースラインとを用いて、例えば特開昭 61—44429号公報(対応する米国特許第 4 , 780, 617号明細書)などに開示される EGA方式にて統計演算を行って、上記 4つ のエンコーダ (4つのヘッドユニット)の計測軸で規定される座標系(例えば、投影光 学系 PLの光軸を原点とする XY座標系)上におけるウェハ W上の全てのショット領域 の配列を算出する。

[0209] このように、本実施形態では、ウェハステージ WSTを + Y方向に移動させ、その移 動経路上における 4箇所にウェハステージ WSTを位置決めすることにより、合計 16 箇所のァライメントシヨット領域 ASにおけるァライメントマークの位置情報を、 16箇所 のァライメントマークを単一のァライメント系で順次検出する場合などに比べて、格段 に短時間で得ることができる。この場合において、例えばァライメント系 AL1 , AL2,

AL2について見れば特に分力り易いが、上記のウェハステージ WSTの移動する動 作と連動して、これらァライメント系 AL1 , AL2 , AL2はそれぞれ、検出領域 (例え ば、検出光の照射領域に相当)内に順次配置される、 Y軸方向に沿って配列された 複数のァライメントマークを検出する。このため、上記のァライメントマークの計測に際 して、ウェハステージ WSTを X軸方向に移動させる必要が無いようになつている。

[0210] また、この場合、ウェハステージ WSTの XY平面内での位置(特に Y位置(すなわ ち、複数のァライメント系に対するウェハ wの進入度合い))によって、複数のァラィメ ント系によりほぼ同時に検出されるウェハ W上のァライメントマークの検出点数(計測 点数)が異なる。このため、ウェハステージ WSTを複数ァライメント系の配列方向(X 軸方向)に直交する Y軸方向に移動する際に、ウェハ W上の互いに異なる位置のマ ークを、ウェハステージ WSTの位置に応じて、換言すればウェハ W上のショット配列 に応じて、必要な数のァライメント系を用いて同時に検出することができる。

[0211] ところで、ウェハ Wの表面は、理 ¾|的な平面ではなぐ多少の凹凸があるのが通常 である。従って、ウェハテーブル WTBの Z軸方向(投影光学系 PLの光軸 AXに平行 な方向)のある位置でのみ、上述の複数のァライメント系による同時計測を行う場合 には、少なくとも 1つのァライメント系は、ァライメントマークの検出を、デフォーカス状 態で行う蓋然性が高い。そこで、本実施形態では、次のようにして、ァライメントマーク の検出をデフォーカス状態で行うことに起因するァライメントマークの位置の計測誤 差を抑制している。

[0212] すなわち、主制御装置 20は、上述の各ァライメントシヨット領域におけるァライメント マークの検出のためのウェハステージ WSTの位置決め位置毎に、複数のァライメン ト系 AL1, AL2〜AL2とウェハテーブル WTB (ウェハステージ WST)に載置され

1 4

ているウェハ Wとの間の、 XY平面に垂直な Z軸方向(フォーカス方向)における相対 位置関係を、ステージ駆動系 124の一部を構成する不図示の Ζ·レべリング機構で変 更しつつ、ウェハ W上の互いに異なる位置に形成されたァライメントマークそれぞれ を、各ァライメントマークに対応する各ァライメント系によってほぼ同時に検出させるよ うに、ステージ駆動系 124 (Ζ·レべリング機構)とァライメント系 AL1 , AL2〜AL2と

1 4

、を制御する。

[0213] 図 13 (A)〜図 13 (C)には、前述のサードァライメントショット領域におけるァライメン トマークの検出位置に、ウェハステージ WSTが位置決めされた図 12 (B)に示される 状態における 5つのァライメント系 AL1 , AL2〜AL2によるウェハ W上のマーク検

1 4

出の様子が示されている。これら図 13 (A)〜図 13 (C)は、それぞれ異なる Z位置に ウェハテーブル WTB (ウェハ W)を位置させてァライメント系 AL1, AL2〜AL2を

1 4 用いてほぼ同時に異なるァライメントマークを検出している様子を示すものである。図

13 (A)の状態では、両端のァライメント系 AL2及び AL2がフォーカス状態で残りの

1 4

ァライメント系はデフォーカス状態となっている。図 13 (B)の状態では、ァライメント系 AL2及び AL2力 Sフォーカス状態で残りのァライメント系はデフォーカス状態となって

2 3

レ、る。図 13 (C)の状態では、中央のァライメント系 AL1のみがフォーカス状態で残り のァライメント系はデフォーカス状態となっている。

[0214] このように、ウェハテーブル WTB (ウェハ W)の Z位置を変化させることで、複数のァ ライメント系 AL1, AL2〜AL2とウェハテーブル WTB (ウェハステージ WST)に載

1 4

置されているウェハ Wとの間の、 Z軸方向(フォーカス方向)における相対位置関係を 変更しつつ、ァライメント系 AL1 , AL2〜AL2によるァライメントマークの同時計測

1 4

を行うことで、いずれのァライメント系についても、ほぼべストフォーカス状態でのァラ ィメントマークの計測が可能となる。従って、主制御装置 20は、各ァライメント系につ いて、例えば最も良好なフォーカス状態でのマークの検出結果を、優先して用いるこ となどによって、ウェハ W表面の凹凸及び複数のァライメント系のベストフォーカス差 の影響を受けることなぐウェハ W上の互いに異なる位置に形成されたマークを精度 良く検出することができる。

[0215] なお、上記説明では、各ァライメント系について、例えば最も良好なフォーカス状態 でのマークの検出結果を、優先して用いるものとしたが、これに限らず、主制御装置 2 0は、デフォーカス状態でのマークの検出結果をも用いて、ァライメントマークの位置 情報を求めても良い。この場合には、デフォーカス状態に応じた重みを乗じて、デフ オーカス状態でのマークの検出結果をも用いることとしても良い。また、例えばウェハ に形成されるレイヤの材料などによっては、ベストフォーカス状態でのマークの検出 結果よりも、デフォーカス状態でのマークの検出結果の方が良好となることがある。こ の場合、各ァライメント系について、最も良好な結果が得られるフォーカス状態、すな わちデフォーカス状態でマークの検出を行レ、、その検出結果を用いてマークの位置 情報を求めても良い。

[0216] また、図 13 (A)〜図 13 (C)からもわかるように、全てのァライメント系の光軸が全て 同じ理想の方向(Z軸方向)と正確に一致しているとは限らず、この Z軸に対する光軸 の傾き(テレセントリシティ)の影響によってァライメントマークの位置の検出結果に誤 差が含まれるおそれがある。従って、全てのァライメント系の光軸の Z軸に対する傾き を予め計測しておいて、その計測結果に基づいて、ァライメントマークの位置の検出 結果を補正することが望ましレヽ。

[0217] 次に、プライマリアライメント系 AL1のベースライン計測(ベースラインチェック)につ いて説明する。ここで、プライマリアライメント系 AL1のベースラインとは、投影光学系 PLによるパターン (例えばレチクル Rのパターン)の投影位置とプライマリアライメント 系 AL1の検出中心との位置関係 (又は距離)を意味する。

[0218] a. このプライマリアライメント系 AL1のベースライン計測が開始される時点では、図 14 (A)に示されるように、ノズノレユニット 32によって、投影光学系 PLと計測テーブル MTB及び CDバー 46の少なくとも一方との間に、液浸領域 14が形成されている。す なわち、ウェハステージ WSTと計測ステージ MSTとは、離間した状態にある。

[0219] プライマリアライメント系 AL1のベースライン計測に際して、まず、主制御装置 20は 、図 14 (A)に示されるように、前述した計測プレート 30の中央に位置する基準マーク FMを、プライマリアライメント系 AL1で検出(観察)する(図 14 (A)中の星マーク参照 )。そして、主制御装置 20は、そのプライマリアライメント系 AL1の検出結果とその検 出時におけるエンコーダ 70A〜70Dの計測値とを対応付けてメモリに記憶する。この 処理を、以下では、便宜上 Pri-BCHKの前半の処理と呼ぶものとする。この Pri-BCH Kの前半の処理に際しては、ウェハテーブル WTBの XY平面内の位置は、 Xスケー ノレ 39X , 39Xに対向する図 14 (A)中に丸で囲んで示される 2つの Xヘッド 66 (ェン

1 2

コーダ 70B, 70D)と、 Yスケーノレ 39Y, 39Yに対向する図 14 (A)中に丸で囲んで

1 2

示される 2つの Yヘッド 64y, 64y (エンコーダ 70A, 70C)とに基づいて制御されて

2 1

いる。

[0220] b. 次に、主制御装置 20は、図 14 (B)に示されるように、計測プレート 30が投影光 学系 PLの直下に位置付けされるように、ウェハステージ WSTの +Y方向への移動 を開始する。このウェハステージ WSTの +Y方向への移動開始後、主制御装置 20 は、間隔検知センサ 43A, 43Cの出力に基づいてウェハステージ WSTと計測ステ ージ MSTとの接近を感知し、これに前後して、すなわちウェハステージ WSTの + Y 方向への移動中に、前述した駆動機構 34A, 34Bを介してシャツタ 49A, 49Bを開 き始め、そのシャツタを開放することで、ウェハステージ WSTと計測ステージ MSTと の更なる接近を許可する。また、主制御装置 20は、シャツタ 49A, 49Bの開放を開閉 センサ 101の検出結果に基づいて確認する。

[0221] c 次いで、主制御装置 20は、衝突検知センサ 43B, 43Cの出力に基づいて、ゥェ ハステージ WSTと計測ステージ MSTとが接触する(又は 300 μ m程度の距離に近 接する)のを検知すると直ちに、ウェハステージ WSTを一旦停止する。その後、主制 御装置 20は、計測ステージ MSTとウェハステージ WSTとを接触状態を保ったまま( あるいは 300 z m程度の距離を保ったまま)一体的にさらに +Y方向に移動させる。 そして、この移動の途中で液浸領域 14が CDバー 46からウェハテーブル WTBに受 け渡される。

[0222] d. そして、図 14 (B)に示される位置にウェハステージ WSTが達すると、主制御装 置 20は、両ステージ WST, MSTを停止し、投影光学系 PLによって投影されたレチ クル R上の一対の計測マークの投影像 (空間像)を、計測プレート 30を含む前述した 空間像計測装置 45を用いて計測する。例えば、前述の特開 2002— 14005号公報 (対応する米国特許出願公開第 2002/0041377号明細書)などに開示される方法 と同様に、一対の空間像計測スリットパターン SLを用いたスリットスキャン方式の空間 像計測動作にて、一対の計測マークの空間像をそれぞれ計測し、その計測結果(ゥ ェハテーブル WTBの XY位置に応じた空間像強度)をメモリに記憶する。このレチク ル R上の一対の計測マークの空間像の計測処理を、以下では、便宜上 Pri-BCHKの 後半の処理と呼ぶものとする。この Pri_BCHKの後半の処理に際しては、ウェハテー ブル WTBの XY平面内の位置は、 Xスケール 39X , 39Xに対向する図 14 (B)中に

1 2

丸で囲んで示される 2つの Xヘッド 66 (エンコーダ 70B, 70D)と、 Yスケーノレ 39Y, 3

1

9Yに対向する図 14 (B)中に丸で囲んで示される 2つの Yヘッド 64 (エンコーダ 70A

2

, 70C)とに基づいて制御されている。

[0223] そして、主制御装置 20は、前述の Pri-BCHKの前半の処理の結果と Pri_BCHKの 後半の処理の結果とに基づいて、プライマリアライメント系 AL1のベースラインを算出 する。

[0224] なお、上述のようにして、このプライマリアライメント系 AL1のベースライン計測が終 了した時点(すなわち、 Pri-BCHKの後半の処理が終了した時点)では、計測ステー ジ MSTとウェハステージ WSTとは接触状態(あるいは 300 μ m程度の距離離れた 状態)にある。

[0225] 次に、主としてロットのウェハに対する処理を開始する直前(ロット先頭)に行われる 、セカンダリァライメント系 AL2 (n= l〜4)のベースライン計測動作について説明す n

る。ここで、セカンダリァライメント系 AL2のベースラインとは、プライマリアライメント系 n

AL1 (の検出中心)を基準とする各セカンダリァライメント系 AL2 (の検出中心)の相

n

対位置を意味する。なお、セカンダリァライメント系 AL2 (n= l〜4)は、例えばロット

n

内のウェハのショットマップデータに応じて、前述の回転駆動機構 60により駆動され n

て X軸方向の位置が設定されているものとする。

[0226] e. ロット先頭に行われるセカンダリァライメント系のベースライン計測(以下、適宜 Se c-BCHKとも呼ぶ)に際しては、主制御装置 20は、まず、図 15 (A)に示されるように、 ロット先頭のウェハ W (プロセスウエノ、)上の特定のァライメントマークをプライマリアラ ィメント系 AL1で検出し(図 15 (A)中の星マーク参照)、その検出結果とその検出時 のエンコーダ 70A〜70Dの計測値とを対応付けてメモリに格納する。この図 15 (A) の状態では、ウェハテーブル WTBの XY平面内の位置は、 Xスケール 39X , 39X

1 2 に対向する 2つの Xヘッド 66 (エンコーダ 70B, 70D)と、 Yスケール 39Y , 39Yに

1 2 対向する 2つの Yヘッド 64y, 64y (エンコーダ 70A, 70C)とに基づレ、て、主制御装

2 1

置 20によって制御されている。

[0227] f. 次に、主制御装置 20は、ウェハステージ WSTを— X方向に所定距離移動し、図

15 (B)で示されるように、上記の特定のァライメントマークを、セカンダリァライメント系 AL2で検出し(図 15 (B)中の星マーク参照)、その検出結果とその検出時のェンコ

1

ーダ 70A〜70Dの計測値とを対応付けてメモリに格納する。この図 15 (B)の状態で は、ウェハテーブル WTBの XY平面内の位置は、 Xスケール 39X, 39Xに対向す

1 2 る 2つの Xヘッド 66 (エンコーダ 70B, 70D)と、 Yスケール 39Y, 39Yに対向する 2

1 2

つの Yヘッド 64 (エンコーダ 70A, 70C)とに基づいて制御されている。

[0228] g. 同様にして、主制御装置 20は、ウェハステージ WSTを +X方向に順次移動し て上記の特定のァライメントマークを、残りのセカンダリァライメント系 AL2 , AL2 , A

2 3

L2で順次検出し、その検出結果と検出時のエンコーダ 70A〜70Dの計測値とを、

4

順次対応付けてメモリに格納する。

[0229] h. そして、主制御装置 20は、上記 e. の処理結果と上記 f.又は g. の処理結果とに 基づいて、各セカンダリァライメント系 AL2のベースラインをそれぞれ算出する。

n

[0230] このように、ロット先頭のウェハ W (プロセスウエノ、)を用いて、そのウェハ W上の同 2とで検出することで、各セカンダリァライメント系 AL2のベースラインを求めることか n n

ら、この処理により、結果的に、プロセスに起因するァライメント系間の検出オフセット の差も補正される。なお、ウェハのァライメントマークの代わりに、ウェハステージ WS T又は計測ステージ MST上の基準マークを用いて、セカンダリァライメント系 AL2の

11 ベースライン計測を行っても良い。この場合、プライマリアライメント系 AL1のベースラ イン計測で用レ、られる計測プレート 30の基準マーク FMを兼用する、すなわち基準 マーク FMをセカンダリァライメント系 AL2でそれぞれ検出しても良い。あるいは、例

11

えば、セカンダリァライメント系 AL2と同じ位置関係で n個の基準マークをウェハステ n ージ WST又は計測ステージ MSTに設け、セカンダリァライメント系 AL2による基準 n マークの検出をほぼ同時に実行可能としても良い。この基準マークとして、例えば C Dバー 46の基準マーク Mを用いても良レ、。さらに、プライマリアライメント系 AL1のべ ースライン計測用の基準マーク FMに対して所定の位置関係で、セカンダリァライメン ト系 AL2のベースライン計測用の基準マークをウェハステージ WSTに設け、プライ n

マリアライメント系 AL1による基準マーク FMの検出とほぼ同時に、セカンダリァライメ ント系 AL2による基準マークの検出を実行可能としても良い。この場合、セカンダリ n

ァライメント系 AL2のベースライン計測用の基準マークは 1つでも良レ、が、複数、例 えばセカンダリァライメント系 AL2と同数設けても良い。また、本実施形態ではプライ

、 Yマーク)を検出可能であるので、セカンダリァライメント系 AL2のベースライン計測 時に 2次元マークを用いることで、セカンダリァライメント系 AL2の X軸及び Y軸方向 n

のベースラインを同時に求めることができる。本実施形態では、基準マーク FM、 M及 びウェハのァライメントマークは、例えば X軸及び Y軸方向にそれぞれ複数本のライ ンマークが周期的に配列される 1次元の Xマーク及び Yマークを含む。

[0231] 次に、ロット内のウェハの処理中に、所定のタイミング、例えばウェハの露光終了か ら次のウェハのウェハテーブル WTB上へのロードが完了するまでの間、すなわちゥ ェハ交換中に行われる Sec-BCHKの動作にっレ、て説明する。この場合の Sec-BCHK は、ウェハ交換毎というインターバルで行われるので、以下では Sec-BCHK (インター バル)とも記述する。

[0232] この Sec-BCHK (インターバル)に際しては、主制御装置 20は、図 16に示されるよう に、プライマリアライメント系 AL1の検出中心が配置される上記直線 LVとセンターラ イン CLがほぼ一致し、かつ CDバー 46がプライマリアライメント系 AL1及びセカンダリ ァライメント系 AL2に対向するように計測ステージ MSTを移動する。そして、 CDバ 一 46上の一対の基準格子 52とそれぞれと対向する図 16中に丸で囲んで示される Y ヘッド 64v, 64v (Y軸リニアエンコーダ 70E

1 2 , 70F)の計測値に基づいて、 CDバー

46の Θ z回転を調整するとともに、計測テーブル MTBのセンターライン CL上又はそ の近傍に位置する基準マーク Mを検出する図 16中に丸で囲んで示されるプライマリ ァライメント系 AL1の計測値に基づいて、例えば干渉計の計測値を用いて CDバー 4 6の XY位置を調整する。

[0233] そして、この状態で、主制御装置 20は、 4つのセカンダリァライメント系 AL2〜AL2

1 を用いて、それぞれのセカンダリァライメント系の視野内にある CDバー 46上の基準

4

マーク Mを同時に計測することで、 4つのセカンダリァライメント系 AL2〜AL2のべ

1 4 ースラインをそれぞれ求める。そして、その後の処理に際しては、新たに計測したベ ースラインを用いることで、 4つのセカンダリァライメント系 AL2〜AL2のベースライ

1 4

ンのドリフトが補正される。

[0234] なお、上記の Sec-BCHK (インターノル)は、複数のセカンダリァライメント系による 異なる基準マークの同時計測によって行うものとした力 これに限らず、 CDバー 46 上の同一の基準マーク Mを、複数のセカンダリァライメント系で順次 (非同時に)計測 することで、 4つのセカンダリァライメント系 AL2〜AL2のベースラインをそれぞれ求

1 4

めることとしても良い。

[0235] 次に、図 17 (A)及び図 17 (B)に基づいて、セカンダリァライメント系 AL2の位置調

n

整の動作について簡単に説明する。

L2との位置関係力 図 17 (A)の位置関係であったものとする。

4

[0237] 主制御装置 20は、図 17 (B)に示されるように、プライマリアライメント系 AL1及び 4 つのセカンダリァライメント系 AL2〜AL2 、 CDバー 46の上方に位置するように、

1 4

計測ステージ MSTを移動させる。次に、上述した Sec-BCHK (インターバル)の際と 同様にして、 Y軸リニアエンコーダ 70E, 70F (Yヘッド 64y , 64y )の計測値に基づ

1 2

いて、 CDバー 46の Θ z回転を調整するとともに、計測テーブル MSTのセンターライ ン CL上又はその近傍に位置する基準マーク Mを検出するプライマリアライメント系 A L1の計測値に基づいて CDバー 46の XY位置を調整する。これと同時に、主制御装 置 20は、次の露光対象であるウェハ上のァライメントショット領域のサイズ及び配置( すなわちウェハ上のァライメントマークの配置)の情報を含むショットマップ情報に基 づいて、回転駆動機構 60〜60を駆動して各セカンダリァライメント系 AL2がその

1 4 n 先端に設けられたアーム 56を、それぞれの回転中心を中心として図 17 (B)中の矢 印で示されるようにそれぞれ回転させる。この場合、主制御装置 20は、各セカンダリ ァライメント系 AL2の検出結果をモニタしながら、 CDバー 46上の所望の基準マーク n

Mがそれぞれのセカンダリァライメント系 AL2の視野 (検出領域)に入る位置で各ァ n

ーム 56の回転を停止する。これにより、検出すべきァライメントシヨット領域に付された ァライメントマークの配置に合わせて、セカンダリァライメント系 AL2のベースラインが n

調整(変更)される。すなわち、セカンダリァライメント系 AL2の検出領域の X軸方向 n

の位置が変更される。これにより、ウェハ Wを Y軸方向にのみ移動するだけで、各セ カンダリァライメント系 AL2によってウェハ W上で X軸方向の位置がほぼ同一かつ Y

11

軸方向の位置が異なる複数のァライメントマークを順次検出できる。本実施形態では メント系 AL2によるウェハのァライメントマークの検出動作において、後述の如くゥェ

11

ハ Wを Y軸方向のみに 1次元移動するものとしている力 その動作の途中で少なくと も 1つのセカンダリァライメント系 AL2の検出領域とウェハ Wとを Y軸方向と異なる方 n

向(例えば X軸方向)に相対移動しても良い。この場合、セカンダリァライメント系 AL2 の移動によって検出領域の位置を調整しても良いが、調整時間やベースラインの変 n

化などを考慮すると、ウェハ Wのみを移動しても良い。

[0238] そして、このようにしてセカンダリァライメント系 AL2のベースラインを調整した後、 n

主制御装置 20は、各バキュームパッド 58を作動させて各アーム 56を不図示のメイ n n

ンフレームに吸着固定する。これにより、各アーム 56の回転角度調整後の状態が維 n

持される。

[0239] なお、上の説明では、 CDバー 46上の異なる位置に形成された基準マーク Mを 5つ のァライメント系 AL1, AL2〜AL2で同時にかつ個別に検出するものとした力 こ

1 4

れに限らず、例えばウェハ W (プロセスウェハ)上の異なる位置に形成されたァライメ ントマークを 5つのァライメント系 AL1, AL2〜AL2で同時にかつ個別に検出して、

1 4

各アーム 56の回転を調整することで、セカンダリァライメント系 AL2のベースライン n n

を調整することも可能である。また、本実施形態では、 CDバー 46の基準マーク Mな どを用いてセカンダリァライメント系 AL2のベースライン (検出領域の位置)を調整す

11

るものとした力 調整動作はこれに限られるものでなぐ例えばセカンダリァライメント 系 AL2を前述のセンサでその位置を計測しつつ目標位置まで移動するだけでも良 n

レ、。この場合、そのセンサによって計測されたセカンダリァライメント系 AL2の位置又 n は移動量に基づいて移動前に計測されたベースラインを補正する、あるいは、移動 後にベースライン計測を再度実行する、又は、少なくともセカンダリァライメント系 AL 2のベースライン計測をその移動後に行うシーケンスを採用すれば良い。

n

[0240] 次に、本実施形態の露光装置 100で行われるウェハ W表面の Z軸方向に関する位 置情報 (面位置情報)の検出(以下、フォーカスマッピングと呼ぶ)について説明する

[0241] このフォーカスマッピングに際しては、主制御装置 20は、図 18 (A)に示されるよう に、 Xスケール 39Xに対向する Xヘッド 66 (Xリニアエンコーダ 70D)と、 Yスケール 3

2

9Y, Yにそれぞれ対向する 2つの Yヘッド 64y, 64y (Yリニアエンコーダ 70A, 70

1 2 2 1

C)とに基づいてウェハテーブル WTBの XY平面内の位置を管理している。この図 1 8 (A)の状態では、前述の直線 LVに、ウェハテーブル WTBの中心(ウェハ Wの中 心にほぼ一致)を通る Y軸に平行な直線 (センターライン)がー致した状態となってい る。

[0242] そして、この状態で、主制御装置 20は、ウェハステージ WSTの +Y方向への走査

(スキャン)を開始し、この走査開始後、ウェハステージ WSTが +Y方向に移動して、 多点 AF系(90a, 90b)の検出ビームがウェハ W上に掛かり始めるまでの間に、 Zセ ンサ 72a〜72dと多点 AF系(90a, 90b)とを共に作動させる(ONにする)。

[0243] そして、この Zセンサ 72a〜72dと多点 AF系(90a, 90b)とが同時に作動している 状態で、図 18 (B)に示されるように、ウェハステージ WSTが +Y方向へ進行している 間に、所定のサンプリング間隔で、 Zセンサ 72a〜72dで計測されるウェハテーブル WTB表面(プレート 28の表面)の Z軸方向に関する位置情報(面位置情報)と、多点 AF系(90a, 90b)で検出される複数の検出点におけるウェハ W表面の Z軸方向に 関する位置情報 (面位置情報)とを、取り込み、その取り込んだ各面位置情報と各サ ンプリング時の Yリニアエンコーダ 70A, 70Cの計測値との三者を相互に対応付けて 不図示のメモリに逐次格納する。

[0244] そして、多点 AF系(90a, 90b)の検出ビームがウェハ Wに掛からなくなると、主制 御装置 20は、上記のサンプリングを終了し、多点 AF系(90a, 90b)の各検出点につ いての面位置情報を、同時に取り込んだ Zセンサ 72a〜72dによる面位置情報を基 準とするデータに換算する。

[0245] これをさらに詳述すると、 Zセンサ 72a, 72bの計測値の平均値に基づいて、プレー ト 28の—X側端部近傍の領域 (Yスケール 39Yが形成された領域)上の所定の点(

2

例えば、 Zセンサ 72a, 72bそれぞれの計測点の中点、すなわち多点 AF系(90a, 9 Ob)の複数の検出点の配列とほぼ同一の X軸上の点に相当:以下、この点を左計測 点と呼ぶ)における面位置情報を求める。また、 Zセンサ 72c, 72dの計測値の平均 値に基づいて、プレート 28の +X側端部近傍の領域 (Yスケール 39Yが形成された

1

領域)上の所定の点(例えば、 Zセンサ 72c, 72dそれぞれの計測点の中点、すなわ ち多点 AF系(90a, 90b)の複数の検出点の配列とほぼ同一の X軸上の点に相当: 以下、この点を右計測点と呼ぶ)における面位置情報を求める。そして、主制御装置 20は、図 18 (C)に示されるように、多点 AF系(90a, 90b)の各検出点における面位 置情報を、左計測点 P1の面位置と右計測点 P2の面位置とを結ぶ直線を基準とする 面位置データ zl〜zkに換算する。このような換算を、主制御装置 20は、全てのサン プリング時に取り込んだ情報について行う。

[0246] このようにして、予め上記の換算データを取得しておくことで、例えば、露光の際な どには、前述の Zセンサ 74 、74 及び 76 、76 でウェハテープ/レ WTB表面(Yス

l,j 2,1 l,q 2,q

ケール 39Yが形成された領域上の点、及び Yスケール 39Yが形成された領域上の

2 1

点)を計測して、ウェハテーブル WTBの Z位置と XY平面に対する傾斜(主として Θ y 回転)を算出する。この算出したウェハテーブル WTBの Z位置と XY平面に対する傾 斜と前述の面位置データ zl〜zkとを用いることで、ウェハ表面の面位置情報を実際 に取得することなぐウェハ W上面の面位置制御が可能になる。従って、多点 AF系 を投影光学系 PLから離れた位置に配置しても何ら支障がなレ、ので、ワーキングディ スタンスが狭い露光装置などであっても、本実施形態のフォーカスマッピングは好適 に適用できる。

[0247] なお、上記の説明では、左計測点 P1の面位置と右計測点 P2の面位置とを Zセンサ 72a, 72bの計測値の平均値、 Zセンサ 72c, 72dの平均値にそれぞれ基づいて算 出するものとした力 これに限らず、多点 AF系(90a, 90b)の各検出点における面位 置情報を、例えば Zセンサ 72a、 72cによって計測される面位置を結ぶ直線を基準と する面位置データに換算しても良レ、。この場合、各サンプリングタイミングで取得した Zセンサ 72aの計測値と Zセンサ 72bの計測値との差、及び Zセンサ 72cの計測値と Z センサ 72dの計測値との差をそれぞれ求めておく。そして、露光時などに面位置制 御を行う際に、 Zセンサ 74 、 74 及び 76 、 76 でウェハテーブル WTB表面を計

l,j 2,j l,q 2,q

測してウェハテーブル WTBの Z位置と XY平面に対する傾斜( Θ y回転のみならず Θ X回転も)を算出することで、その算出したウェハテーブル WTBの Z位置と XY平面に 対する傾斜と前述の面位置データ zl〜zk及び前記差とを用いることで、ウェハ表面 の面位置情報を実際に取得することなぐウェハ Wの面位置制御が可能になる。

[0248] 以上の説明は、ウェハテーブル WTB表面に凹凸が存在しないことを前提にしてい る。し力し、実際には、図 18 (C)に示されるように、ウェハテーブル WTBの表面、す なわち Yスケール 39Yが形成された第 1部分領域 28bの表面及び Yスケール 39Y

2 1 1 が形成された第 2部分領域 28bの表面などには、凹凸がある。し力 ながら、このよう

2

にウェハテーブル WTBの表面に凹凸が存在する場合であっても、ウェハ Wの子午 線 (ウェハ中心を通る γ軸に平行な直線)上の点では、極めて高精度な面位置制御 が可能である。

[0249] 以下、これについて説明する。

[0250] フォーカスマッピングを行う際、マッピングの際の基準となる Zセンサ 72a〜72dは、 ウェハテーブル WTB表面上のある位置 (XY座標位置)の面位置情報を検出してレヽ る。そして、フォーカスマッピングは上述の説明から明らかなように、ウェハステージ W STの X位置を固定し、 +Y方向に一直線でウェハステージ WSTを移動させながら 行われる。すなわち、フォーカスマッピングを行う際に Zセンサ 72a〜72dがその面位 置情報を検出するライン (第 2撥水板 28b表面上)も Y軸に平行な直線になる。

[0251] そのフォーカスマッピングをしてレ、る際(ウェハステージ WSTが + Y方向に移動し ている際)に、ウェハの子午線上に位置するショット領域は、ウェハステージ WSTを X 軸方向に移動させることなぐ露光位置 (投影光学系 PLの下)に配置されることにな る。子午線上のショット領域が露光位置に達したときに、 Zセンサ 72a, 72bと同一の Y軸に平行な直線上にあり、かつ一対の Zサンサ 74 , 74 、 Zセンサ 72c, 72dと同

1,4 2,4

一の Y軸に平行な直線上にある、一対の Zセンサ 76 、 76 は、フォーカスマツピン

1,3 2,3

グ時に Zセンサ 72a, 72b及び Zセンサ 72c, 72dがそれぞれ面位置情報を検出して いたウェハテーブル WTB上の点と同じ点における面位置情報を検出することとなる 。すなわち、多点 AF系(90a, 90b)による面位置情報の検出の基準となる、 Zセンサ が計測する基準面が、フォーカスマッピング時と露光時とで同じになる。このため、ゥ ェハテーブル WTBの表面に凹凸又はうねりなどが生じていたとしても、子午線上の ショット領域を露光する際には、その凹凸及びうねりなどを考慮することなぐフォー力 スマッピング時に得られた Z位置をそのまま Z位置として用いて、露光の際のウェハの フォーカス制御を行うことができるので、高精度なフォーカス制御が可能となる。

[0252] 子午線上以外のショット領域を露光する際、ウェハテーブル WTBの表面に凹凸及 びうねりなどがない場合には、上記子午線上のショット領域と同程度のフォーカス制 御精度を確保できる力 ウェハテーブル WTBの表面に凹凸又はうねりなどがある場 合には、フォーカス制御精度は、後述するトラバース Z走り補正の精度に依存する。 また、主制御装置 20は、子午線上以外のショット領域を露光するため、ウェハステー ジ WSTを例えば X軸方向に移動させる際などには、そのウェハステージ WSTの移 動に伴って、複数の Zセンサ間において計測値の引き継ぎを行う。

[0253] 次に、フォーカスキャリブレーションについて説明する。フォーカスキヤリブレーショ ンとは、ある基準状態におけるウェハテーブル WTBの X軸方向の一側と他側の端部 における面位置情報と、多点 AF系(90a, 90b)の計測プレート 30表面の代表的な 検出点における検出結果(面位置情報)との関係を求める処理 (フォーカスキヤリブレ ーシヨンの前半の処理)と、上記の基準状態と同様の状態において、空間像計測装 置 45を用いて検出した投影光学系 PLのべストフォーカス位置に対応する、ウェハテ 一ブル WTBの X軸方向の一側と他側の端部における面位置情報を求める処理(フ オーカスキャリブレーションの後半の処理)とを行レ、、これらの処理結果に基づいて、 多点 AF系(90a, 90b)の代表的な検出点におけるオフセット、すなわち投影光学系 PLのべストフォーカス位置と多点 AF系の検出原点との偏差を求めるなどの処理を 意味する。 [0254] このフォーカスキャリブレーションに際して、主制御装置 20は、図 19 (A)に示される ように、 Xスケール 39X , 39Xにそれぞれ対向する 2つの Xヘッド 66 (Xリニアェンコ

1 2

ーダ 70B, 70D)と、 Yスケール 39Y , 39Yにそれぞれ対向する 2つの Yヘッド 64y

1 2 2

, 64y (Yリニアエンコーダ 70A, 70C)とに基づレ、て、ウェハテーブル WTBの XY平

1

面内の位置を管理している。この図 19 (A)の状態では、前述の直線 LVにウェハテ 一ブル WTBのセンターラインが一致した状態となっている。また、この図 19 (A)の状 態では、ウェハテーブル WTBは、 Y軸方向に関しては、前述した計測プレート 30に 多点 AF系(90a, 90b)力もの検出ビームが照射される位置にある。また、ここでは、 図示が省略されている力 ウェハテーブル WTB (ウェハステージ WST)の + Y側に 計測ステージ MSTがあり、前述した CDバー 46及びウェハテーブル WTBと投影光 学系 PLの先端レンズ 191との間に水が保持されている(図 31参照)。

[0255] (a) この状態で、主制御装置 20は、次のようなフォーカスキャリブレーションの前半 の処理を行う。すなわち、主制御装置 20は、多点 AF系(90a, 90b)の検出領域の 両端部に位置する検出点それぞれの近傍の前述した Zセンサ 72a, 72b, 72c, 72d によって検出されるウェハテーブル WTBの X軸方向の一側と他側の端部における面 位置情報を検出しつつ、その面位置情報を基準として、多点 AF系(90a, 90b)を用 いて前述の計測プレート 30 (図 3参照)表面の面位置情報を検出する。これにより、 前述の直線 LVにウェハテーブル WTBのセンターラインが一致した状態における Z センサ 72a, 72b、 72c, 72dの計測値(ウェハテーブル WTBの X軸方向の一側と他 側の端部における面位置情報)と、多点 AF系(90a, 90b)の計測プレート 30表面の 検出点 (複数の検出点のうち中央又はその近傍に位置する検出点)における検出結 果 (面位置情報)との関係が求まる。

[0256] (b) 次に、主制御装置 20は、ウェハステージ WSTを + Y方向に所定距離移動させ 、計測プレート 30が投影光学系 PLの直下に配置される位置でウェハステージ WST を停止させる。そして、主制御装置 20は、次のようなフォーカスキャリブレーションの 後半の処理を行う。すなわち、主制御装置 20は、図 19 (B)に示されるように、ウェハ テーブル WTBの X軸方向の一側と他側の端部における面位置情報を計測する各一 対の Zセンサ 74 ,74 、76 、76 によって計測される面位置情報を基準として、 計測プレート 30 (ウェハテーブル WTB)の投影光学系 PLの光軸方向に関する位置 (Z位置)を制御しつつ、空間像計測装置 45を用いて、レチクル R、又はレチクルステ ージ RST上の不図示のマーク板に形成された計測マークの空間像をスリットスキャン 方式で計測し、その計測結果に基づいて投影光学系 PLのべストフォーカス位置を 測定する。この場合、図 19 (B)に示されるように、液浸領域 14が投影光学系 PLと計 測プレート 30 (ウェハテーブル WTB)との間に形成されているので、上記の空間像 の計測は、投影光学系 PL及び水を介して行われる。また、図 19 (B)では図示が省 略されている力 空間像計測装置 45の計測プレート 30などはウェハステージ WST ( ウェハテーブル WTB)に搭載され、受光素子などは計測ステージ MSTに搭載され ているので、上記の空間像の計測は、ウェハステージ WSTと計測ステージ MSTとが 、接触状態(又は近接状態)を保ったままで行われる(図 33参照)。上記の測定により 、前述の直線 LVに、ウェハテーブル WTBのセンターラインが一致した状態における Zセンサ 74 , 74 、 76 、 76 の計測値(すなわち、ウェハテーブル WTBの X軸方

1,4 2,4 1,3 2,3

向の一側と他側の端部における面位置情報)が求まる。この計測値は、投影光学系

PLのべストフォーカス位置に対応してレ、る。

(c) これにより、主制御装置 20は、上記(a)のフォーカスキャリブレーション前半の 処理で求めた Zセンサ 72a, 72b、 72c, 72dの計測値(ウェハテーブル WTBの X軸 方向の一側と他側の端部における面位置情報)と、多点 AF系(90a, 90b)による計 測プレート 30表面の検出結果(面位置情報)との関係と、上記 (b)のフォーカスキヤリ ブレーシヨン後半の処理で求めた投影光学系 PLのべストフォーカス位置に対応する Zセンサ 74 , 74 、 76 、 76 の計測値(すなわち、ウェハテーブル WTBの X軸方

1,4 2,4 1,3 2,3

向の一側と他側の端部における面位置情報)とに基づいて、多点 AF系(90a, 90b) の代表的な検出点におけるオフセット、すなわち投影光学系 PLのべストフォーカス 位置と多点 AF系の検出原点との偏差を求めることが可能になる。本実施形態では、 この代表的な検出点は、例えば複数の検出点の中央又はその近傍の検出点である が、その数及び/又は位置などは任意で良い。この場合において、主制御装置 20 は、その代表的な検出点におけるオフセットが零になるように多点 AF系の検出原点 の調整を行う。この調整は、例えば、受光系 90b内部の不図示の平行平面板の角度 調整によって光学的に行っても良いし、あるいは電気的に検出オフセットを調整して も良い。又は、検出原点の調整を行わず、そのオフセットを記憶しておいても良い。こ こでは、上記の光学的手法により、その検出原点の調整が行われるものとする。これ により、多点 AF系(90a, 90b)のフォーカスキャリブレーションが終了する。なお、光 学的な検出原点の調整では、代表的な検出点以外の残りの検出点全てでそのオフ セットを零にすることは難しいので、残りの検出点では光学的な調整後のオフセットを 記憶しておくことが好ましい。

[0258] 次に、多点 AF系(90a, 90b)の複数の検出点に個別に対応する複数の受光素子

(センサ)間の検出値のオフセット補正(以下、 AFセンサ間オフセット補正と呼ぶ)に ついて説明する。

[0259] この AFセンサ間オフセット補正に際しては、主制御装置 20は、図 20 (A)に示され るように、所定の基準平面を備えた前述の CDバー 46に対して多点 AF系(90a, 90 b)の照射系 90aから検出ビームを照射させ、 CDバー 46表面(基準平面)からの反射 光を受光した多点 AF系(90a, 90b)の受光系 90bからの出力信号を取り込む。

[0260] この場合におレ、て、 CDバー 46表面力 XY平面に平行に設定されてレ、るのであれ ば、主制御装置 20は、上述の如くして取り込んだ出力信号に基づいて、複数の検出 点に個別に対応する複数のセンサの検出値 (計測値)の関係を求め、その関係をメ モリに記憶する、あるいは、全てのセンサの検出値が、例えば、前述のフォーカスキヤ リブレーシヨンの際の代表的な検出点に対応するセンサの検出値と同一値となるよう に、各センサの検出オフセットを電気的に調整することで、 AFセンサ間オフセット補 正を行うことができる。

[0261] しかるに、本実施形態では、多点 AF系(90a, 90b)の受光系 90bからの出力信号 の取り込みの際に、主制御装置 20は、図 20 (A)に示されるように、 Zセンサ 72a, 72 b, 72c, 72dを用いて CDバー 46表面の傾きを検出しているので、必ずしも CDバー 46表面を XY平面に平行に設定する必要はなレ、。すなわち、図 20 (B)に模式的に 示されるように、各検出点における検出値が、それぞれ同図中の矢印で示されるよう な値になつており、検出値の上端を結ぶ線が同図中の点線で示されるような凹凸が あるものとすれば、その検出値の上端を結ぶ線が同図中の実線で示されるようになる ように、各検出値を調整すれば良い。

[0262] 次に、ウェハテーブル WTB表面、より正確には第 2撥水板 28b表面の X軸方向に 関する凹凸の影響を補正するための情報を求めるトラバース Z走り補正について説 明する。ここで、トラバース Z走り補正は、ウェハテーブル WTBを X軸方向に移動しな がら、所定のサンプリング間隔で、ウェハテーブル WTBの第 2撥水板 28b表面の左 右領域の面位置情報を検出する Zセンサの計測値と、多点 AF系によるウェハの面 位置情報の検出値とを同時に取り込むことで行われる。

[0263] このトラバース Z走り補正に際しては、主制御装置 20は、前述のフォーカスマツピン グ時と同様に、図 21 (A)に示されるように、 Xスケール 39X, 39Xにそれぞれ対向

1 2

する 2つの Xヘッド 66 (Xリニアエンコーダ 70B, 70D)と、 Yスケール 39Y, 39Yに

1 2 それぞれ対向する 2つの Yヘッド 64y , 64y (Yリニアエンコーダ 70A, 70C)とに基

2 1

づいて、ウェハテーブル WTBの ΧΥ平面内の位置を管理している。この図 21 (A)の 状態では、ウェハテーブル WTBのセンターラインは、前述の直線 LVよりも +Χ側に あり、主制御装置 20は、ウェハテーブル WTBの第 2撥水板 28b表面の左右領域の —X側端部近傍の点の面位置情報を、 Zセンサ 72a, 72b、及び Zセンサ 72c, 72d を用いて計測すると同時に、多点 AF系(90a, 90b)を用いてウェハの面位置情報を 検出している。

[0264] 次いで、主制御装置 20は、図 21 (A)中に白抜き矢印で示されるように、ウェハステ ージ WSTを X方向へ所定速度で移動させる。この移動中に、主制御装置 20は、 上述の Zセンサ 72a, 72b、及び Zセンサ 72c, 72dの計測値と、多点 AF系(90a, 90 b)の検出値との同時取り込みを、所定のサンプリング間隔で繰り返し実行する。そし て、図 21 (B)に示されるように、ウェハテーブル WTBの第 2撥水板 28b表面の左右 領域の + X側端部近傍の点に Zセンサ 72a, 72b,及び Zセンサ 72c, 72dが対向し た状態での、上記の同時取り込みが完了した時点で、作業を終了する。

[0265] そして、主制御装置 20は、多点 AF系(90a, 90b)の各検出点についての面位置 情報と、同時に取り込んだ Zセンサ 72a〜72dによる面位置情報との関係を求める。 そして、異なるサンプリング時について求めた複数の関係から、第 2撥水板 28b表面 の X軸方向に関する凹凸を算出する。すなわち、この場合、多点 AF系(90a, 90b) は、センサ間オフセットが調整されているので、第 2撥水板 28b表面の同じ点であれ ば、どの検出点に対応するセンサの検出値も同じ値になるはずである。従って、異な る検出点に対応するセンサで第 2撥水板 28b表面の同じ点を検出した際の検出値の 差は、第 2撥水板 28b表面の凹凸及びその移動の際のウェハテーブルの Z軸方向の 位置変動をそのまま反映したものである。そこで、この関係を利用することで、異なる サンプリング時について求めた複数の関係から、第 2撥水板 28b表面の X軸方向に 関する凹凸を算出するのである。

[0266] このように、主制御装置 20は、ウェハテーブル WTB (ウェハステージ WST)を、 X 軸方向に移動させつつ、多点 AF系(90a, 90b)を用いて順次検出した結果に基づ いて、ウェハテーブル WTB (ウェハステージ WST)が X軸方向に移動する(異なる X 位置にある)際に生じる、ウェハテーブル WTB表面の Z軸方向における位置変動に 関する情報を求めている。主制御装置 20は、露光時にこの情報を補正量としてカロ味 しながら、ウェハ Wのフォーカス制御を行う。

[0267] 次に、本実施形態の露光装置 100における、ウェハステージ WSTと計測ステージ MSTとを用いた並行処理動作について、図 22〜図 36に基づいて説明する。なお、 以下の動作中、主制御装置 20によって、局所液浸装置 8の液体供給装置 5及び液 体回収装置 6の各バルブの開閉制御が前述したようにして行われ、投影光学系 PL の先端レンズ 191の射出面側には常時水が満たされている。しかし、以下では、説明 を分かり易くするため、液体供給装置 5及び液体回収装置 6の制御に関する説明は 省略する。また、以後の動作説明は、多数の図面を用いて行うが、図面毎に同一の 部材に符号が付されていたり、付されていなかったりしている。すなわち、図面毎に、 記載している符号が異なっているが、それら図面は符号の有無に関わらず、同一構 成である。これまでに説明に用いた、各図面についても同様である。

[0268] 図 22には、ウェハステージ WST上のウェハ W (ここでは、一例として、あるロット(1 ロットは 25枚又は 50枚)の中間のウェハとする)に対するステップ.アンド'スキャン方 式の露光が行われている状態が示されている。このとき、計測ステージ MSTは、ゥェ ハステージ WSTと所定の距離を保って追従して移動している。このため、露光終了 後に、ウェハステージ WSTとの前述の接触状態 (又は近接状態)に移行する際の、 計測ステージ MSTの移動距離は、上記の所定の距離と同一の距離で足りることにな る。

[0269] この露光中、主制御装置 20により、 Xスケール 39X , 39Xにそれぞれ対向する図

1 2

22中に丸で囲んで示されている 2つの Xヘッド 66 (Xエンコーダ 70B, 70D)と、 Yス ケール 39Y, 39Yにそれぞれ対向する図 22中に丸で囲んで示されている 2つの Y

1 2

ヘッド 64 (Yエンコーダ 70A, 70C)の計測値に基づいて、ウェハテーブル WTB (ゥ ェハステージ WST)の XY平面内の位置( Θ z回転を含む)が制御されている。また、 主制御装置 20により、ウェハテーブル WTBの Z軸方向の位置と 0 y回転(ローリング )及び θ X回転(ピッチング)とは、ウェハテーブル WTB表面の X軸方向一側と他側 の端部にそれぞれ対向する各一対の Zセンサ 74 , 74 , 76 , 76 の計測値に基

l,j 2,j l,q 2,q

づいて制御されている。なお、ウェハテーブル WTBの Z軸方向の位置と 回転(口 一リング)とを Ζセンサ 74 , 74 , 76

l,j 2,j l,q,76 の計測値に基づいて制御し、 θ χ回転(

2,q

ピッチング)は Y軸干渉計 16の計測値に基づいて制御しても良レ、。いずれにしても、 この露光中のウェハテーブル WTBの Ζ軸方向の位置, Θ y回転及び θ X回転の制御 (ウェハ Wのフォーカス'レべリング制御)は、事前に行われた前述のフォーカスマツピ ングの結果に基づいて行われる。

[0270] また、この露光中は、ウェハステージ WSTと計測ステージ MSTとが所定距離よりも 接近するのを防止するため、シャツタ 49A、 49B力 S開口 51A, 51Bを閉塞した状態に 設定されている。

[0271] 上記の露光動作は、主制御装置 20により、事前に行われた前述のウェハァライメン ト(EGA)の結果及びァライメント系 AL1 , AL2

1〜AL2の最新のベースライン等に

4

基づいて、ウェハ W上の各ショット領域の露光のための走查開始位置 (加速開始位 置)へウェハステージ WSTが移動されるショット間移動動作と、レチクル Rに形成され たパターンを走查露光方式で各ショット領域に転写する走查露光動作とを繰り返すこ とにより、行われる。なお、上記の露光動作は、先端レンズ 191とウェハ Wとの間に水 を保持した状態で行われる。また、図 22における— Y側に位置するショット領域から + Y側に位置するショット領域の順で行われる。

[0272] また、主制御装置 20は、露光中に、エンコーダ 70A〜70Dの計測値と干渉計 16, 126の計測値とを蓄積し、必要に応じて前述した補正マップを更新することとしても 良い。

[0273] そして、図 23に示されるように、ウェハ Wに対する露光が終了する前、例えばゥェ ハ W上の異なるショット領域が順次露光される際に、最終のショット領域が露光される 前に、主制御装置 20は、駆動機構 34A, 34Bを介してシャツタ 49A, 49Bの下降駆 動を開始し、開口 51A, 51Bを開状態に設定する。主制御装置 20は、開閉センサ 1 01を介して、シャツタ 49A, 49Bが全開状態になったことを確認した後に、 X軸干渉 計 130の計測値を一定値に維持しつつ Y軸干渉計 18の計測値に基づいてステージ 駆動系 124を制御して、計測ステージ MST (計測テーブル MTB)を図 24に示される 位置まで移動させる。このとき、 CDバー 46 (計測テーブル MTB)の—Y側の端面と ウェハテーブル WTBの +Y側の端面とは接触している。なお、例えば各テーブルの Y軸方向の位置を計測する干渉計又はエンコーダの計測値をモニタして計測テープ ル MTBとウェハテーブル WTBとを Y軸方向に 300 μ m程度離間させて、非接触の 状態 (近接状態)を保っても良レ、。

[0274] 次いで、図 25に示されるように、主制御装置 20は、ウェハテーブル WTBと計測テ 一ブル MTBとの Y軸方向の位置関係を保ちつつ、計測ステージ MSTを Y方向に 駆動する動作を開始するとともに、ウェハステージ WSTをアンローデイングポジション UPに向けて駆動する動作を開始する。この動作が開始されると、本実施形態では計 測ステージ MSTがー Y方向のみに移動され、ウェハステージ WSTがー Y方向及び X方向に移動される。

[0275] このようにして、主制御装置 20により、ウェハステージ WST、計測ステージ MSTが 同時に駆動されると、投影ユニット PUの先端レンズ 191とウェハ Wとの間に保持され ていた水(液浸領域 14の水) 、ウェハステージ WST及び計測ステージ MSTの— Y側への移動に伴って、ウェハ W→プレート 28→CDバー 46→計測テーブル MTB の順に移動する。なお、上記の移動中、ウェハテーブル WTB、計測テーブル MTB は前述の接触状態(又は近接状態)を保っている。なお、図 25には、液浸領域 14の 水がプレート 28から CDバー 46に渡される直前の状態が示されている。

[0276] 図 25の状態から、更にウェハステージ WST,計測ステージ MSTが _ Y方向へ同 時に僅かに駆動されると、 Yエンコーダ 70A, 70Cによるウェハステージ WST (ゥェ ハテーブル WTB)の位置計測ができなくなるので、この直前に、主制御装置 20は、 ウェハステージ WST (ウェハテーブル WTB)の Y位置及び Θ z回転の制御を、 Yェン コーダ 70A, 70Cの計測値に基づく制御から、 Y軸干渉計 16の計測値に基づく制御 に切り換える。そして、所定時間後、図 26に示されるように、計測ステージ MSTが、 前述した Sec-BCHK (インターバル)を行う位置に到達するので、主制御装置 20は、 その位置で計測ステージ MSTを停止するとともに、 Xスケール 39Xに対向する図 26

1

中に丸で囲んで示される Xヘッド 66 (Xリニアエンコーダ 70B)によりウェハステージ WSTの X位置を計測しかつ Y位置及び Θ z回転等は Y軸干渉計 16により計測しつ つ、ウェハステージ WSTをさらにアンローデイングポジション UPに向かって駆動し、 アンローデイングポジション UPで停止させる。なお、図 26の状態では、計測テープ ル MTBと先端レンズ 191との間に水が保持されてレ、る。

[0277] 次いで、主制御装置 20は、図 26及び図 27に示されるように、計測ステージ MST の CDバー 46を用いて、前述した手順でプライマリアライメント系 AL1に対する 4つの セカンダリァライメント系の相対位置を計測する Sec-BCHK (インターバル)を行う。こ の Sec-BCHK (インターバル)と並行して、主制御装置 20は、アンロードポジション UP に停止しているウェハステージ WST上のウェハ Wを、不図示のアンロードアームの 駆動系に指令を与えてアンロードさせるとともに、そのアンロードの際に上昇駆動した 上下動ピン CT (図 26では不図示、図 27参照)を所定量上昇させたまま、ウェハステ ージ WSTを + X方向に駆動してローデイングポジション LPに移動させる。ここで、ゥ ェハのアンロードは、上下動ピン CTがウェハ Wを下方から支持して持ち上げ、その ウェハ Wの下方にアンロードアームが進入し、上下動ピン CTが僅かに下がるあるい はアンロードアームが僅かに上昇するなどして、上下動ピン CTからアンロードアーム にウェハを受け渡すことで行われる。

[0278] 次に、主制御装置 20は、図 28に示されるように、計測ステージ MSTを、ウェハステ ージ WSTから離れた状態からウェハステージ WSTとの前述の接触状態(又は近接 状態)に移行させるための最適な待機位置 (以下、「最適スクラム待機位置」と呼ぶ) へ移動させ、前述した手順でシャツタ 49A, 49Bを閉じる。これと並行して、主制御装 置 20は、不図示のロードアームの駆動系に指令を与えて、ウェハテーブル WTB上 に新たなウェハ Wをロードさせる。このウェハ Wのロードは、ロードアームに保持され たウェハ Wがロードアームから所定量上昇した状態を維持している上下動ピン CTに 渡され、ロードアームが退避した後、上下動ピン CTが下降することで、ウェハ Wがゥ ェハホルダ上に載置され、不図示のバキュームチャックにより吸着されるという手順で 行われる。この場合、上下動ピン CTが所定量上昇した状態を維持しているので、上 下動ピン CTが下降駆動されてウェハホルダの内部に収納されている場合に比べて ウェハロードを短時間で行うことができる。なお、図 28には、ウェハ Wがウェハテープ ノレ WTB上にロードされた状態が示されている。

[0279] 本実施形態において、上述の計測ステージ MSTの最適スクラム待機位置は、ゥェ ハ上のァライメントシヨット領域に付設されたァライメントマークの Y座標に応じて適切 に設定される。これにより、上記の接触状態 (又は近接状態)への移行の際に、計測 ステージ MSTをその最適スクラム待機位置に移動させる動作が不要になるので、最 適スクラム待機位置から離れた位置に待機させる場合に比べて、計測ステージ MST の移動回数を 1回削減できる。また、本実施形態では、上記の最適スクラム待機位置 としては、ウェハステージ WSTが前述のウェハァライメントのために停止する位置で 、上記の接触状態(又は近接状態)に移行できるように、最適スクラム待機位置が定 められる。

[0280] 次に、主制御装置 20は、図 29に示されるように、ウェハステージ WSTをローデイン グポジション LPから、計測プレート 30上の基準マーク FMがプライマリアライメント系 AL1の視野(検出領域)内に位置決めされる位置(すなわち、前述した Pri-BCHKの 前半の処理を行う位置)へ移動させる。この移動の途中で、主制御装置 20は、ゥェ ハテーブル WTBの XY平面内の位置の制御を、 X軸方向についてはエンコーダ 70 Bの計測値, Y軸方向及び Θ z回転については Y軸干渉計 16の計測値に基づく制御 力、ら、 Xスケール 39X, 39Xに対向する図 29中に丸で囲んで示される 2つの Xへッ

1 2

ド 66 (エンコーダ 70B, 70D)と、 Yスケール 39Y , 39Yに対向する図 29中に丸で

1 2

囲んで示される 2つの Yヘッド 64y , 64y (エンコーダ 70A, 70C)との計測値に基づ

2 1

く制御に切り換える。 [0281] そして、主制御装置 20は、基準マーク FMをプライマリアライメント系 AL1を用いて 検出する、前述の Pri-BCHKの前半の処理を行う。このとき、計測ステージ MSTは、 前述の最適スクラム待機位置で待機中である。

[0282] 次に、主制御装置 20は、上述の 4つのエンコーダの計測値に基づいて、ウェハス テージ WSTの位置を管理しつつ、前述した 3つのファーストアライメントシヨット領域 A S (図 12 (C)参照)に付設されたァライメントマークを検出する位置へ向けてのウェハ ステージ WSTの + Y方向への移動を開始する。このウェハステージ WSTの +Y方 向への移動開始後、主制御装置 20は、前述した手順で、シャツタ 49A, 49Bを開放 し、ウェハステージ WSTと計測ステージ MSTとの更なる接近を許可する。また、主制 御装置 20は、シャツタ 49A, 49Bの開放を開閉センサ 101の検出結果に基づいて確 認する。

[0283] そして、ウェハステージ WSTが図 30に示される位置に到達すると、主制御装置 20 は、衝突検知センサ 43B, 43Cの出力に基づいて、ウェハステージ WSTと計測ステ ージ MSTとが接触する(又は 300 β m程度の距離に近接する)のを検知し、直ちに ウェハステージ WSTを停止する。これに先立って、主制御装置 20は、 Zセンサ 72a 〜72dの全部又は一部がウェハテーブル WTBと対向した時点又はその前の時点で 、それら Zセンサ 72a〜72dを作動させ(オンにし)、ウェハテーブル WTBの Z位置及 び傾斜( Θ y回転及び θ X回転)の計測を開始する。

[0284] ウェハステージ WSTの停止後、主制御装置 20は、プライマリアライメント系 AL1, セカンダリァライメント系 AL2 , AL2を用いて、 3つのファーストアライメントシヨット領

2 3

域 ASに付設されたァライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出し(図 30中の星 マーク参照)、上記 3つのァライメント系 AL1 , AL2 , AL2の検出結果とその検出時

2 3

の上記 4つのエンコーダの計測値とを関連付けて不図示のメモリに格納する。なお、 この場合の 3つのファーストアライメントシヨット領域 ASに付設されたァライメントマーク の同時検出は、前述した如ぐウェハテーブル WTBの Z位置を変化させることで、複 数のァライメント系 AL1, AL2〜AL2とウェハテーブル WTBに載置されているゥェ

1 4

ハ Wとの間の、 Z軸方向(フォーカス方向)における相対位置関係を変更しつつ行わ れている。 [0285] 上述のように本実施形態では、ファーストアライメントシヨット領域 ASのァライメントマ ークの検出を行う位置で、計測ステージ MSTとウェハステージ WSTとの接触状態( 又は近接状態)への移行が完了し、その位置から、主制御装置 20によって、その接 触状態(又は近接状態)での両ステージ WST, MSTの +Y方向への移動(前述した 5つのセカンドァライメントショット領域 ASに付設されたァライメントマークを検出する 位置に向かってのステップ移動)が開始される。この両ステージ WST, MSTの +Y 方向への移動開始に先立って、主制御装置 20は、図 30に示されるように、多点 AF 系(90a, 90b)の検出ビームのウェハテーブル WTBへの照射を開始する。これによ り、ウェハテーブル WTB上に多点 AF系の検出領域が形成される。

[0286] そして、上記の両ステージ WST, MSTの +Y方向への移動中に、図 31に示される 位置に両ステージ WST, MSTが到達すると、主制御装置 20は、前述したフォー力 スキャリブレーション前半の処理を行レ、、前述の直線 LVにウェハテープノレ WTBのセ ンターラインが一致した状態における Zセンサ 72a, 72b, 72c, 72dの計測値(ゥェ ハテーブル WTBの X軸方向の一側と他側の端部における面位置情報)と、多点 AF 系(90a, 90b)による計測プレート 30表面の検出結果(面位置情報)との関係を求め る。このとき、液浸領域 14は、 CDバー 46とウェハテーブル WTBとの境界付近に形 成されている。すなわち、液浸領域 14の水が CDバー 46からウェハテーブル WTB に渡される直前の状態となってレ、る。

[0287] そして、両ステージ WST, MSTが接触状態(又は近接状態)を保ったまま +Y方向 へ更に移動し、図 32に示される位置に到達すると、 5つのァライメント系 AL1 , AL2

1

〜AL2を用いて、 5つのセカンドァライメントショット領域 ASに付設されたァライメント

4

マークをほぼ同時にかつ個別に検出し(図 32中の星マーク参照)、上記 5つのァライ メント系 AL1 , AL2〜AL2の検出結果とその検出時の上記 4つのエンコーダの計

1 4

測値とを関連付けて不図示のメモリに格納する。なお、この場合の 5つのセカンドァラ ィメントシヨット領域 ASに付設されたァライメントマークの同時検出も、前述した如ぐ ウェハテーブル WTBの Z位置を変化させながら行われる。

[0288] また、このとき、 Xスケール 39Xに対向し、かつ上記直線 LV上に位置する Xヘッド

1

が存在しないので、主制御装置 20は、 Xスケール 39Xに対向する Xヘッド 66 (Xリニ ァエンコーダ 70D)及び Yリニアエンコーダ 70A, 70Cの計測値に基づいて、ウェハ テーブル WTBの ΧΥ平面内の位置を制御している。

[0289] 上述したように、本実施形態では、セカンドァライメントショット領域 ASのァライメント マークの検出が終了した時点で、合計 8個のァライメントマークの位置情報(2次元位 置情報)が検出できる。そこで、この段階で、主制御装置 20は、これらの位置情報を 用いて例えば前述の EGA方式にて統計演算を行って、ウェハ Wのスケーリング(ショ ット倍率)を求め、その算出したショット倍率に基づいて、投影光学系 PLの光学特性 、例えば投影倍率を調整しても良い。本実施形態では、投影光学系 PLを構成する 特定の可動レンズを駆動する、あるいは投影光学系 PLを構成する特定レンズ間に 形成された気密室内部の気体の圧力を変更するなどして、投影光学系 PLの光学特 性を調整する調整装置 68 (図 8参照)を制御して投影光学系 PLの光学特性を調整 する。すなわち、主制御装置 20は、ァライメント系 AL1, AL2〜AL2がウェハ W上

1 4

の所定数 (ここでは 8個)のマークを検出し終えた段階で、それらの検出結果に基づ いて、投影光学系 PLの光学特性を調整させるように調整装置 68を制御することとし ても良い。なお、マークの個数は 8個、あるいは検出対象のマークの総数の半分など に限られるものでなぐ例えばウェハのスケーリングなどの算出に必要な個数以上で あれば良い。

[0290] また、主制御装置 20は、上記の 5つのセカンドァライメントショット領域 ASに付設さ れたァライメントマークの同時検出の終了後、接触状態(又は近接状態)での両ステ ージ WST, MSTの +Y方向への移動を再び開始すると同時に、図 32に示されるよ うに、 Zセンサ 72a〜72dと多点 AF系(90a, 90b)とを用いた前述のフォーカスマツピ ングを開始する。

[0291] そして、両ステージ WST, MSTが、図 33に示される計測プレート 30が投影光学系 PLの直下に配置される位置に到達すると、主制御装置 20は、前述した Pri_BCHK後 半の処理及び前述したフォーカスキャリブレーション後半の処理を行う。

[0292] そして、主制御装置 20は、前述の Pri-BCHKの前半の処理の結果と Pri_BCHKの 後半の処理の結果とに基づいて、プライマリアライメント系 AL1のベースラインを算出 する。これとともに、主制御装置 20は、前述のフォーカスキャリブレーション前半の処 理で得られた Zセンサ 72a, 72b, 72c, 72dの計測値(ウェハテーブル WTBの X軸 方向の一側と他側の端部における面位置情報)と、多点 AF系(90a, 90b)による計 測プレート 30表面の検出結果(面位置情報)との関係と、前述のフォーカスキヤリブレ ーシヨン後半の処理で得られた投影光学系 PLのべストフォーカス位置に対応する Z センサ 74 , 74 、 76 、76 の計測値(すなわち、ウェハテーブル WTBの X軸方

1,4 2,4 1,3 2,3

向の一側と他側の端部における面位置情報)とに基づいて、多点 AF系(90a, 90b) の代表的な検出点におけるオフセットを求め、そのオフセットが零になるように前述の 光学的手法により多点 AF系の検出原点を調整する。

[0293] この場合において、スループットの観点から、上述の Pri-BCHKの後半の処理及び フォーカスキャリブレーション後半の処理の一方のみを行っても良いし、両方の処理 を行うことなく、次の処理に移行しても良レ、。勿論、 Pri-BCHKの後半の処理を行わな い場合には、前述の Pri_BCHKの前半の処理を行う必要もなぐこの場合には、主制 御装置 20は、前述のローデイングポジション LPからファーストアライメントシヨット領域 ASに付設されたァライメントマークを検出する位置に、ウェハステージ WSTを移動さ せれば良い。

[0294] なお、この図 33の状態では、前述のフォーカスマッピングは続行されている。

[0295] 上記の接触状態(又は近接状態)での両ステージ WST, MSTの + Y方向への移 動により、ウェハステージ WST力 図 34に示される位置に達すると、主制御装置 20 は、ウェハステージ WSTをその位置で停止させるとともに、計測ステージ MSTにつ いては、そのまま +Y方向への移動を続行させる。そして、主制御装置 20は、 5つの ァライメント系 AL1 , AL2〜AL2を用いて、 5つのサードァライメントショット領域 AS

1 4

に付設されたァライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出し(図 34中の星マーク 参照)、上記 5つのァライメント系 AL1, AL2〜AL2の検出結果とその検出時の上

1 4

記 4つのエンコーダの計測値とを関連付けて不図示のメモリに格納する。なお、この 場合の 5つのサードァライメントショット領域 ASに付設されたァライメントマークの同時 検出も、前述した如ぐウェハテーブル WTBの Z位置を変化させながら行われる。ま た、この時点でも、フォーカスマッピングは続行されている。

[0296] 一方、上記のウェハステージ WSTの停止から所定時間後に、前述したショックアブ ソーバ 47A, 47Bが X軸固定子 80に形成された開口 51A, 51Bから離脱し、計測ス テージ MSTとウェハステージ WSTとは、接触(又は近接状態)から離間状態に移行 する。この離間状態への移行後、主制御装置 20は、シャツタ 49A, 49Bを、駆動機 構 34A, 34Bを介して上昇駆動することで、開口 51A, 51Bを閉塞した状態に設定 するとともに、計測ステージ MSTが、露光開始まで待機する露光開始待機位置に達 すると、その位置で停止させる。

[0297] 次に、主制御装置 20は、前述した 3つのフォースァライメントシヨット領域 ASに付設 されたァライメントマークを検出する位置へ向けてのウェハステージ WSTの +Y方向 への移動を開始する。このとき、フォーカスマッピングは続行されている。一方、計測 ステージ MSTは、上記露光開始待機位置で待機している。

[0298] そして、ウェハステージ WSTが図 35に示される位置に到達すると、主制御装置 20 は、直ちにウェハステージ WSTを停止させ、プライマリアライメント系 AL1 ,セカンダ リアライメント系 AL2 , AL2を用いて、ウェハ W上の 3つのフォースァライメントショッ ト領域 ASに付設されたァライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出し(図 35中 の星マーク参照)、上記 3つのァライメント系 AL1, AL2 , AL2の検出結果とその検 出時の上記 4つのエンコーダの計測値とを関連付けて不図示のメモリに格納する。な お、この場合の 3つのフォースァライメントショット領域 ASに付設されたァライメントマ ークの同時検出も、前述した如ぐウェハテーブル WTBの Z位置を変化させながら行 われる。この時点でも、フォーカスマッピングは続行され、計測ステージ MSTは、上 記露光開始待機位置で待機したままである。そして、主制御装置 20は、このようにし て得た合計 16個のァライメントマークの検出結果と対応する 4つのエンコーダの計測 値とを用いて、例えば前述の EGA方式にて統計演算を行って、上記 4つのェンコ一 ダの計測軸で規定される XY座標系上におけるウェハ W上の全てのショット領域の配 歹 IJ情報 (座標値)を算出する。

[0299] 次に、主制御装置 20は、ウェハステージ WSTを再度 + Y方向へ移動させながら、 フォーカスマッピングを続行する。そして、多点 AF系(90a, 90b)力、らの検出ビーム 力 Sウェハ w表面から外れると、図 36に示されるように、フォーカスマッピングを終了す る。その後、主制御装置 20は、前述のウェハァライメント (EGA)の結果及び最新の 5 つのァライメント系 AL1 , AL2〜AL2のベースラインの計測結果等に基づいて、ス

1 4

テツプ 'アンド'スキャン方式の露光を、液浸露光にて行い、ウェハ W上の複数のショ ット領域にレチクルパターンを順次転写する。以降、ロット内の残りのウェハに対して 同様の動作が繰り返し行われる。

[0300] 以上詳細に説明したように、本実施形態によると、ウェハステージ WSTが Y軸方向 に直線的に移動する間に、複数の検出点が X軸方向に所定間隔で設定される多点 AF系(90a, 90b)によってウェハ W表面の面位置情報が検出されるとともに、 X軸方 向に沿って一列に検出領域が配列される複数のァライメント系 AL1 , AL2〜AL2

1 4 によってウェハ W上で互いに位置が異なるァライメントマークが検出される。すなわち 、ウェハステージ WST (ウェハ W)が、多点 AF系(90a, 90b)の複数の検出点(検出 領域 AF)と、複数のァライメント系 AL1 , AL2〜AL2の検出領域とを、直線的に通

1 4

過するだけで、ウェハ Wのほぼ全面の面位置情報の検出と、ウェハ W上で検出すベ き全てのァライメントマーク(例えば、 EGAにおけるァライメントショット領域のァライメ ントマーク)の検出とが終了するので、ァライメントマークの検出動作と面位置情報(フ オーカス情報)の検出動作とを無関係に (別々に)行う場合に比べてスループットを向 上させることができる。

[0301] 本実施形態では、前述のウェハステージ WSTと計測ステージ MSTとを用いた並 行処理動作の説明から明らかなように、主制御装置 20は、ローデイングポジションか ら露光位置(露光領域 IA)に向けたウェハステージ WSTの移動の途中で(すなわち 、ウェハステージ WSTの Y軸方向への移動中に)、ウェハ W上で X軸方向の位置が 異なる複数のマーク(ァライメントシヨット領域のァライメントマーク)を、複数のァラィメ ント系 AL1, AL2〜AL2で同時に検出させるとともに、ウェハステージ WSTの Y軸

1 4

方向への移動に伴い複数のァライメント系の検出領域を通過したウェハ Wの面位置 情報を、多点 AF系(90a, 90b)で検出させる。このため、ァライメントマークの検出動 作と面位置情報 (フォーカス情報)の検出動作とを無関係に行う場合に比べてスルー プットを向上させることができる。なお、本実施形態では X軸方向に関してローデイン グポジションと露光位置とが異なるものとした力 Χ軸方向の位置をほぼ同一としても 良レ、。この場合、ローデイングポジションからァライメント系(及び多点 AF系)の検出 領域までウェハステージ WSTをほぼ一直線に移動することができる。また、ローディ ングポジションとアンローデイングポジションとを同一位置としても良い。

[0302] また、本実施形態によると、一対の Yスケール 39Y , 39Yにそれぞれ対向する一

1 2

対の Yヘッド 64v , 64v (一対の Y軸リニアエンコーダ 70A, 70C)の計測値に基づ

2 1

いて、ウェハテーブル WTB (ウェハステージ WST)の Y軸方向の位置と Θ z回転(ョ 一イング)とを計測しつつ、ウェハテーブル WTB (ウェハステージ WST)を Y軸方向 へ移動させることができる。また、この場合、ウェハ W上に形成されるショット領域の配 列(サイズなど)に合わせてプライマリアライメント系 AL1に対するセカンダリァライメン ト系 AL2〜AL2の X軸方向の相対的な位置を調整した状態で、ウェハテーブル W

1 4

TB (ウェハステージ WST)の Y軸方向への移動を実現できるので、ウェハ W上で Y 軸方向の位置が同一かつ X軸方向の位置が異なる複数のショット領域 (例えばァライ メントシヨット領域)のァライメントマークを、複数のァライメント系 AL1、 AL2〜AL2

1 4 で同時に計測することが可能になる。

[0303] また、本実施形態によると、主制御装置 20により、エンコーダシステム (Yリニアェン コーダ 70A, 70C、 Xリニアエンコーダ 70B, 70D)による計測値に基づいてウェハテ 一ブル WTB (ウェハステージ WST)の位置を制御しつつ、ウェハ W上のァライメント マークがァライメント系 AL1、 AL2〜AL2を用いて検出される。すなわち、 Yスケー

1 4

ノレ 39Y , 39Yにそれぞれ対向する Yヘッド 64 (Yリニアエンコーダ 70A, 70C)と、 X

1 2

スケール 39X , 39Xにそれぞれ対向する Xヘッド 66 (Xリニアエンコーダ 70B, 70D

1 2

)との計測値に基づいて、ウェハテーブル WTB (ウェハステージ WST)の位置を高 精度に制御しつつ、ウェハ W上のァライメントマークをァライメント系 AL1、 AL2〜A

1

L2を用いて検出することが可能になる。

4

[0304] また、本実施形態によると、ウェハテーブル WTB (ウェハステージ WST)の XY平 面内での位置によって、ァライメント系 AL1、 AL2〜AL2により同時検出されるゥェ

1 4

ハ W上のァライメントマークの検出点数(計測点数)が異なるので、例えば前述のゥェ ハァライメント時などに、ウェハテーブル WTB (ウェハステージ WST)を X軸に交差 する方向、例えば Y軸方向に移動する際に、ウェハ W上で互いに位置が異なるァラ ィメントマークを、ウェハテーブル WTB (ウェハステージ WST)の Y軸方向の位置に 応じて、換言すればウェハ w上のショット領域の配置(レイアウト)に応じて、必要な数 のァライメント系を用いて同時に検出することが可能になる。

[0305] また、本実施形態によると、主制御装置 20により、ウェハ W上にァライメント系で検 出すべきァライメントマークが残存してレ、る段階 (例えば、前述のセカンドァライメント ショット領域 ASに付設されたァライメントマークの検出が終了した時点)で、それまで にァライメント系で検出されたウェハ W上の複数(例えば 8個)のァライメントマークの 検出結果に基づいて、投影光学系 PLの光学特性を調整させるよう調整装置 68が制 御される場合がある。力かる場合には、この投影光学系 PLの光学特性の調整後に、 例えば投影光学系 PLによる所定の計測マーク(又はパターン)の像の検出などを行 う場合に、上記の調整に伴って計測マークの像がシフトしても、そのシフト後の計測 マークの像を計測するので、結果的に投影光学系 PLの光学特性の調整に伴う計測 マークの像のシフトが計測誤差要因となることがなレ、。また、検出すべきァライメントマ ークを全て検出し終える前に、それまでに検出されたァライメントマークの検出結果 に基づいて上記調整を開始するので、上記調整を残りのァライメントマークの検出動 作と並行して行うことができる。すなわち、本実施形態では、上記調整に要する時間 を、サードァライメントショット領域 ASのァライメントマークの検出を開始してからフォ ースァライメントシヨット領域 ASのァライメントマークの検出が終了するまでの時間に オーバーラップさせることができる。これにより、全てのマークを検出し終えてから上記 調整を開始していた従来技術と比べてスループットの向上が可能である。

[0306] また、本実施形態によると、主制御装置 20により、投影光学系 PLによるパターン( 例えばレチクル Rのパターン)の像の投影位置とァライメント系 AL1の検出中心との 位置関係(ァライメント系 AL1のベースライン)を計測する動作 (例えば、前述の Pri-B CHKの前半の処理)を開始してから該動作を完了するまでの間(例えば、前述の Pri_ BCHKの後半の処理を終了するまでの間)に、ァライメント系 AL1、 AL2〜AL2によ

1 4 るウェハ W上のァライメントマーク(例えば、前述の 3つのファーストアライメントシヨット 領域及び 5つのセカンドァライメントショット領域のァライメントマーク)の検出動作が行 われる。すなわち、ァライメント系によるマークの検出動作の少なくとも一部を、上記 位置関係の計測動作と並行して行うことができる。従って、上記位置関係の計測動作 が完了した時点では、ウェハ W上で検出すべき複数のァライメントマークのァライメン ト系による検出動作の少なくとも一部を終了させることができる。これによつて、上記位 置関係の計測動作の前又は後で上記複数のァライメントマークのァライメント系によ る検出動作を行う場合に比べて、スループットの向上が可能である。

[0307] また、本実施形態によると、主制御装置 20により、ウェハ W上で検出すべき複数の ァライメントマークのァライメント系 AL1、 AL2〜AL2による検出動作(例えば、前述

1 4

のウェハァライメント動作、すなわちファーストアライメントシヨット領域 AS力、らフォース ァライメントショット領域 ASにそれぞれ付設された合計 16個のァライメントマークの検 出動作)を開始してから該動作を完了する前までに、投影光学系 PLによるレチクル R のパターンの像の投影位置とァライメント系 AL1の検出中心との位置関係(ァライメン ト系 AL1のベースライン)の計測動作が行われる。すなわち、ァライメント系によるマ ークの検出動作の一部と並行して、上記位置関係の計測動作を行うことができる。従 つて、ウェハ W上で検出すべき複数のァライメントマークのァライメント系 AL1、 AL2

1

〜AL2による検出動作が行われる間に、上記位置関係の計測動作を終了させるこ

4

とができる。これによつて、ウェハ W上で検出すべき複数のァライメントマークのァライ メント系による検出動作の前又は後で上記位置関係の計測動作を行う場合に比べて 、スループットの向上が可能である。

[0308] また、本実施形態によると、主制御装置 20により、ウェハ W上で検出すべき複数の マークの検出動作 (例えば、前述のウェハァライメント動作、すなわち 16個のァライメ ントマークの検出動作)が開始されてから該検出動作が完了する前までに、ウェハテ 一ブル WTBと計測テーブル MTBとの接触状態(又は例えば 300 β m以下に近接さ せる近接状態)と、該両テーブルを離間させる離間状態との切り換え動作が行われる 。換言すれば、本実施形態によると、前記接触状態(又は近接状態)においてウェハ W上で検出すべき複数のマークのァライメント系による検出動作が開始され、複数の マークの全ての検出動作を完了する前に、前記接触状態 (又は近接状態)から前記 離間状態への切り換えが行われるように該両テーブルが制御される。従って、ウェハ W上で検出すべき複数のマークの検出動作が行われる間に、上記状態の切り換え 動作を終了させることができる。これによつて、ウェハ W上で検出すべき複数のマーク の検出動作の前又は後で上記状態の切り換え動作を行う場合に比べて、スループッ トの向上が可能である。

[0309] また、本実施形態によると、主制御装置 20は、ァライメント系 AL1のベースラインの 計測動作を、前記離間状態において開始し、かつ前記接触状態 (又は近接状態)に おいて終了する。

[0310] また、本実施形態によると、主制御装置 20により、複数のァライメント系とウェハ Wと の Z軸方向(フォーカス方向)の相対位置関係を不図示の Ζ·レべリング機構で変更し つつ、ウェハ W上で互いに位置が異なるァライメントマークを、対応する複数のァライ メント系によって同時に検出させるように、ステージ駆動系 124 (Ζ·レべリング機構)と ァライメント系 AL1 , AL2〜AL2と、が制御される。換言すれば、複数のァライメント

1 4

系とウェハ wとのフォーカス方向の相対位置関係を、複数のァライメント系で同時に 変更しつつ、ウェハ W上で互レ、に位置が異なるマーク力 対応する複数のァライメン ト系によって同時に計測される。これにより、各ァライメント系について、例えば最も良 好なフォーカス状態でマーク検出を行うことができ、その検出結果を優先して用いる ことなどによって、ウェハ W表面の凹凸、及び複数のァライメント系でのベストフォー カス差の影響を受けることなぐウェハ W上で互いに位置が異なるマークを精度良く 検出すること力 Sできる。なお、本実施形態では、ァライメント系 AL1 , AL2〜AL2が

1 4

X軸方向にほぼ沿って配置されるものとした力、複数のァライメント系とウェハ Wとの フォーカス方向の相対位置関係を、複数のァライメント系で同時に変更しつつ、ゥェ ハ W上で互いに位置が異なるマークを、対応する複数のァライメント系によって同時 に計測する手法は、ァライメント系が上述の配置と異なる配置であっても有効である。 要は、複数のァライメント系で、ウェハ W上の互いに異なる位置に形成されたマーク をほぼ同時に検出できれば良い。

[0311] また、本実施形態によると、計測値の短期安定性が良好なエンコーダ 70A〜70D 等を含むエンコーダシステムによってウェハテーブル WTBの XY平面内の位置情報 、空気揺らぎなどの影響を受けることなぐ高精度に計測されるとともに、 Zセンサ 7 2a〜72d、 74 〜74 、及び 76 〜76 等を含む面位置計測システムによってゥェ

1,1 2,6 1,1 2,6

ハテーブル WTBの XY平面に直交する Z軸方向における位置情報力 空気揺らぎな どの影響を受けることなぐ高精度に計測される。この場合、上記エンコーダシステム 及び上記面位置計測システムの両者とも、ウェハテーブル WTB上面を直接的に計 測しているので、シンプノレでかつ直接的なウェハテープノレ WTB、ひいてはウェハ W の位置制御が可能になる。

[0312] また、本実施形態によると、前述したフォーカスマッピングの際に、主制御装置 20 により、上記面位置計測システムと多点 AF系(90a, 90b)とが同時に作動され、多 点 AF系(90a, 90b)の検出結果が、面位置計測システムの計測結果を基準とした データに換算される。従って、予めこの換算データを取得しておくことで、その後に、 面位置計測システムによってウェハテーブル WTBの Z軸方向の位置情報、及び XY 平面に対する傾斜方向の位置情報を計測するのみで、ウェハ Wの面位置情報を取 得することなぐウェハ Wの面位置制御が可能になる。従って、本実施形態では、先 端レンズ 191とウェハ W表面との間のワーキングディスタンスが狭レ、が、特に支障なく 、露光の際のウェハ Wのフォーカス'レべリング制御を精度良く実行することができる

[0313] 本実施形態では、前述のウェハステージ WSTと計測ステージ MSTとを用いた並 行処理動作の説明力も明らかなように、ウェハステージ WSTへのウェハ Wの搬入が 行われる位置(ローデイングポジション LP)から、ウェハ Wに対して所定の処理、例え ば露光(パターン形成)が行われる位置までウェハ Wが移動する過程にぉレ、て、主 制御装置 20は、面位置計測システムと多点 AF系(90a, 90b)との同時作動及び上 述のデータの換算処理(フォーカスマッピング)を行ってレ、る。

[0314] また、本実施形態では、ァライメント系 AL1, AL2

1〜AL2による検出すべき複数 4

のマークの検出動作 (例えば、前述のウェハァライメント動作)を開始してから、該複 数のマークの検出動作を完了するまでの過程において、主制御装置 20は、上記面 位置計測システムと多点 AF系(90a, 90b)との同時作動を開始させるとともに上記 データの換算処理を開始してレ、る。

[0315] また、本実施形態によると、上述の如ぐウェハテーブル WTB、ひいてはウェハ W の面位置を高精度に制御できるので、面位置制御誤差に起因する露光不良の殆ど ない高精度な露光が可能になり、これによりパターンの像を、像ぼけを伴うことなぐゥ ェハ w上に形成することが可能になる。

[0316] また、本実施形態によると、主制御装置 20により、例えば露光に先立って、ウェハ テーブル WTBの X軸方向の一側と他側の端部における面位置情報を基準として、 多点 AF系(90a, 90b)の検出値(計測値)を用いてウェハ Wの面位置情報が計測さ れ、露光の際にも、ウェハテーブル WTBの X軸方向の一側と他側の端部における面 位置情報を基準として、投影光学系 PLの光軸 AXに平行な方向及び光軸 AXに直 交する面に対する傾斜方向に関するウェハ Wの位置調整が行われる。従って、露光 に先立って、ウェハ Wの面位置情報を計測しているにもかかわらず、実際の露光の 際には、ウェハ Wの面位置制御を高精度に行うことが可能になる。

[0317] また、本実施形態によると、空間像計測装置 45は、その一部がウェハテーブル WT B (ウェハステージ WST)に設けられ、且つ残りの一部が計測ステージ MSTに設けら れており、投影光学系 PLにより形成される計測マークの空間像を計測する。このため 、例えば前述したフォーカスキャリブレーション時において、その空間像計測装置 45 により、投影光学系 PLのべストフォーカス位置を計測する際に、空間像計測装置 45 の一部が設けられたウェハテーブル WTB (ウェハステージ WST)の投影光学系 PL の光軸に平行な方向に関する位置をそのべストフォーカス位置の基準として計測を 行うことが可能となる。従って、照明光 ILでウェハを露光する際に、このベストフォー カス位置の計測結果に基づレ、て、ウェハテーブル WTB (ウェハステージ WST)の投 影光学系 PLの光軸に平行な方向に関する位置が高精度に調整される。また、ゥェ ハテーブル WTB (ウェハステージ WST)には、空間像計測装置 45の一部が設けら れるのみなので、そのウェハテーブル WTB (ウェハステージ WST)が大型化すること がなぐその位置制御性を良好に確保することができる。なお、空間像計測装置 45 の残りの一部を全て計測ステージ MSTに設けなレ、で、計測ステージ MST及びその 外部にそれぞれ設けても良い。

[0318] また、本実施形態によると、 Y軸干渉計 18及び X軸干渉計 130により計測ステージ MSTの位置情報が計測され、 4つのリニアエンコーダ 70A〜70Dによってウェハテ 一ブル WTB (ウェハステージ WST)の位置情報が計測される。ここで、リニアェンコ ーダ 70A〜70Dは、ウェハテーブル WTB上に配置され且つ Y軸、 X軸にそれぞれ 平行な方向を周期方向とする格子を有する複数のグレーティング (すなわち Yスケー ノレ 39Υ , 39Υ又は Xスケール 39Χ , 39Χ )と、スケール 39Υ , 39Υ , 39Χ , 39Χ

1 2 1 2 1 2 1 2 が対向して配置される複数のヘッド(Υヘッド 64又は Xヘッド 66)とを含む反射型のェ ンコーダである。このため、リニアエンコーダ 70A〜70Dは、各ヘッドから対向するス ケール(グレーティング)に照射されるビームの光路長が Y軸干渉計 18及び X軸干渉 計 130に比べて格段短いので、空気揺らぎの影響を受け難ぐ Y軸干渉計 18及び X 軸干渉計 130に比べて計測値の短期安定性が優れている。従って、ウェハを保持す るウェハテーブル WTB (ウェハステージ WST)を安定して位置制御することが可能と なる。

[0319] また、本実施形態によると、 Y軸方向を計測方向とする複数の Yヘッド 64の X軸方 向の配置間隔は、 Yスケール 39Y, 39Yの X軸方向の幅より狭ぐ X軸方向を計測

1 2

方向とする複数の Xヘッド 66の Y軸方向の配置間隔は、 Xスケール 39X, 39Xの Y

1 2 軸方向の幅より狭い。このため、ウェハテープノレ WTB (ウェハステージ WST)を移動 させる際に、複数の Yヘッド 64を順次切り換えながら、 Yスケール 39Y又は 39Yに

1 2 検出光(ビーム)を照射する Yリニアエンコーダ 70A又は 70Cの計測値に基づいて、 ウェハテーブル WTB (ウェハステージ WST)の Y位置を計測することができ、これと 並行して複数の Xヘッド 66を順次切り換えながら、 Xスケール 39X又は 39Xに検出

1 2 光(ビーム)を照射する Xリニアエンコーダ 70B又は 70Dの計測値に基づいて、ゥェ ハテーブル WTB (ウェハステージ WST)の X位置を計測することができる。

[0320] また、本実施形態によると、前述のスケールの格子ピッチの補正情報の取得のため のウェハテーブル WTB (ウェハステージ WST)の Y軸方向への移動の際に、主制御 装置 20により、 Xスケール 39X, 39Xを構成する各格子線 37の曲がりを補正するた

1 2

めの補正情報 (格子曲がりの補正情報)が前述の手順で求められる。そして、主制御 装置 20により、ヘッドユニット 62B, 62D力 得られる計測値を、ウェハテーブル WT B (ウェハステージ WST)の Y位置情報及び Xスケール 39X, 39Xの格子曲がりの

1 2

補正情報、(並びに格子ピッチの補正情報)に基づいて補正しながら、ウェハテープ ノレ WTB (ウェハステージ WST)の X軸方向への駆動力、 Xスケール 39X , 39Xとへ

1 2 ッドユニット 62B, 62Dとを用いて行われる。従って、 Xスケール 39X, 39Xを構成 する各格子の曲力 Sりの影響を受けることなぐ Xスケール 39X , 39Xを用いるヘッド

1 2

ユニット 62B, 62D (エンコーダ 70B, 70D)を用レ、て、ウェハテーブル WTB (ウェハ ステージ WST)の X軸方向の駆動を精度良く行なうことが可能となる。また、上記と同 様のことを、 Y軸方向についても行うことにより、ウェハテーブル WTB (ウェハステー ジ WST)の Y軸方向の駆動も精度良く行なうことができる。

[0321] なお、上記実施形態では、 Y軸方向位置の計測に用いられる一対の Yスケール 39

Y, 39Yと、 X軸方向位置の計測に用いられる一対の Xスケール 39X, 39Xとが、

1 2 1 2 ウェハテーブル WTB上に設けられ、これに対応して、一対のヘッドユニット 62A, 62 Cが投影光学系 PLを挟んで X軸方向の一側と他側に配置され、 2つのヘッドユニット 62B、 62Dが投影光学系 PLを挟んで Y軸方向の一側と他側に配置される場合につ いて例示した。し力、しながら、これに限らず、 Y軸方向位置の計測用の Yスケール 39

Y, 39Y及び X軸方向位置の計測用の Xスケール 39X , 39Xのうち、少なくとも一

1 2 1 2

方が一対でなく 1つのみ、ウェハテーブル WTB上に設けられていても良いし、あるい は、一対のヘッドユニット 62A, 62C及び 2つのヘッドユニット 62B、 62Dのうち、少な くとも一方が、 1つのみ設けられていても良レ、。また、スケールの延設方向及びヘッド ユニットの延設方向は、上記実施形態の X軸方向、 Y軸方向のような直交方向に限 定されるものではなぐ相互に交差する方向であれば良い。

[0322] なお、上記の説明では、ウェハステージ WSTでウェハ交換を行っている間に、計 測ステージ MSTの CDバー 46を用いて、 Sec-BCHK (インターノくル)を行う場合につ いて説明したが、これに限らず、計測ステージ MSTの計測用部材を用いて、照度む ら計測 (及び照度計測)、空間像計測、波面収差計測などの少なくとも一つを行い、 その計測結果をその後に行われるウェハの露光に反映させることとしても良い。具体 的には、例えば、計測結果に基づいて調整装置 68により投影光学系 PLの調整を行 うこととすることができる。

[0323] なお、上記実施形態では、スケールの格子ピッチの補正情報を取得するキヤリブレ ーシヨンに際し、ウェハテーブル WTBを干渉計の計測値の短期変動が無視できる程 度の低速 (極低速)で移動させる場合について説明したが、これに限らず、極低速で はない速度で移動させることも可能である。この場合、例えば Yスケール 39Y、 39Y の格子ピッチの補正情報などを取得する場合には、ウェハテーブルを X軸方向に関 して異なる位置に設定し、それぞれの位置で上記実施形態と同様にウェハテーブル を Y軸方向に移動させつつ、その移動中にエンコーダ 70A、 70C計測値と Y干渉計 16の計測値ヘッドユニット 62A、 62Cの計測値とを同時に取り込み、 2回の同時取り 込みの動作で得られたサンプリング値を用いて連立方程式を立て、この連立方程式 を解くことで、 Yスケールの格子ピッチの補正情報 (例えば補正マップ)を、それぞれ 独立に求めることとしても良い。

[0324] また、上記実施形態では、図 10 (A)に示されるように、ビームスプリッタなどの光学 素子で光源からの光を分岐し、分岐後の光を反射する 2枚の反射ミラーを備えた回 折干渉方式のエンコーダをエンコーダ 70A〜70Fとして用いるものとした力 これに 限らず、 3格子の回折干渉式のエンコーダ、あるいは、例えば、特開 2005— 11440 6号公報などに開示されるような、光反射ブロックを備えたエンコーダなどを用いても 良レ、。また、上記実施形態では、ヘッドユニット 62A〜62Dは、所定間隔で配置され た複数のヘッドを有するものとした力 これに限らず、 Yスケール又は Xスケールのピ ツチ方向に細長く延びる領域に光ビームを射出する光源と、光ビームの Yスケール又 は Xスケール(回折格子)からの反射光(回折光)を受光する、 Yスケール又は Xスケ ールのピッチ方向に光ビームを受光する、隙間無く配列された多数の受光素子とを 備えた単一のヘッドを採用しても良い。

[0325] また、上記実施形態では、ヘッドユニット 62A〜62Dからの検出光が透過可能な保 護部材 (例えば、薄膜又はガラス板など)で反射型の回折格子を覆い、回折格子の 損傷などを防止しても良い。また、上記実施形態では XY平面とほぼ平行なウェハス テージ WSTの上面に反射型の回折格子を設けるものとした力 例えばウェハステー ジ WSTの下面に反射型の回折格子を設けても良レ、。この場合、ヘッドユニット 62A 〜62Dはウェハステージ WSTの下面が対向する、例えばベースプレートに配置され る。さらに、上記実施形態ではウェハステージ WSTを水平面内で移動させるものとし たが、水平面と交差する平面(例えば、 ZX平面など)内で移動させても良い。また、レ チクルステージ RSTが 2次元移動する場合、前述のエンコーダシステムと同様の構 成のエンコーダシステムを設けてレチクルステージ RSTの位置情報を計測しても良 レ、。

[0326] なお、上記実施形態では干渉計システム 118が 5自由度の方向(X軸、 Y軸、 θ x、

Θ y及び Θ z方向)に関してウェハステージ WSTの位置情報を計測可能であるものと したが、 Z軸方向の位置情報をも計測可能として良い。この場合、少なくとも露光動作 時に、前述のエンコーダシステムの計測値と干渉計システム 118の計測値 (少なくと も Z軸方向の位置情報を含む)とを用いてウェハステージ WSTの位置制御を行って も良い。この干渉計システム 118は、例えば特開 2000— 323404号公報(対応米国 特許第 7,116,401号明細書)、特表 2001— 513267号公報 (対応米国特許第 6, 2 08,407号明細書)などに開示されているように、 XY平面に対して所定角度(例えば 45度)傾斜した反射面をウェハステージ WSTの側面に設け、この反射面を介して測 定ビームを、例えば前述の鏡筒定盤あるいは計測フレームなどに設けられる反射面 に照射することで、ウェハステージ WSTの Z軸方向の位置情報を計測する。この干 渉計システム 118では、複数の測定ビームを用いることで、 Z軸方向に加えて θ X方 向及び/又は Θ y方向の位置情報も計測可能となる。この場合、ウェハステージ WS Tの移動鏡に照射される θ X方向及び/又は Θ y方向の位置情報を計測するための 測定ビームは用いなくても良レ、。

[0327] なお、上記実施形態では、複数の Zセンサ 74 ,76 がヘッドユニット 62C,62Aに 設けられるものとした力 s、これに限らず、 Zセンサと同様の面位置センサを例えば計測 フレームなどに設けても良い。また、エンコーダヘッド及び Zセンサはそれぞれ、ゥェ ハステージの上面との間隔が投影光学系 PLの先端光学素子 191と同程度以下、例 えば狭いことが好ましい。これにより計測精度の向上を図れる。この場合、 AFセンサ を設けることが困難だからこそ、簡易な Zセンサは有効となる。

[0328] なお、上記実施形態ではノズルユニット 32の下面と投影光学系 PLの先端光学素 子の下端面とがほぼ面一であるものとした力 これに限らず、例えばノズノレユニット 32 の下面を、先端光学素子の射出面よりも投影光学系 PLの像面 (すなわちウェハ)の 近くに配置しても良レ、。すなわち、局所液浸装置 8は上述の構造に限られず、例えば 、欧州特許出願公開第 1420298号明細書、国際公開第 2004/055803号パンフ レット、国際公開第 2004/057590号パンフレット、国際公開第 2005Z029559号 パンフレット (対応米国特許出願公開第 2006/0231206号明細書)、国際公開第 2 004/086468号パンフレット(対応米国特許出願公開第 2005/0280791号明細 書)、特開 2004— 289126号公報(対応米国特許第 6, 952,253号明細書)などに 記載されているものを用いることができる。また、例えば国際公開第 2004/019128 号パンフレット(対応米国特許出願公開第 2005/0248856号明細書)に開示され ているように、先端光学素子の像面側の光路に加えて、先端光学素子の物体面側の 光路も液体で満たすようにしても良い。さらに、先端光学素子の表面の一部(少なくと も液体との接触面を含む)又は全部に、親液性及び/又は溶解防止機能を有する薄 膜を形成しても良い。なお、石英は液体との親和性が高ぐかつ溶解防止膜も不要 であるが、蛍石は少なくとも溶解防止膜を形成することが好ましい。

なお、上記実施形態では、液体として純水(水)を用いるものとしたが、本発明がこ れに限定されないことは勿論である。液体としては、化学的に安定で、照明光 ILの透 過率が高く安全な液体、例えばフッ素系不活性液体を使用しても良い。このフッ素系 不活性液体としては、例えばフロリナート(米国スリーェム社の商品名)が使用できる 。このフッ素系不活性液体は冷却効果の点でも優れている。また、液体として、照明 光 ILに対する屈折率が、純水(屈折率は 1. 44程度)よりも高レ、、例えば 1. 5以上の 液体を用いても良レ、。この液体としては、例えば、屈折率が約 1. 50のイソプロパノー ノレ、屈折率が約 1 · 61のグリセロール(グリセリン)といった C— H結合あるいは〇一H 結合を持つ所定液体、へキサン、ヘプタン、デカン等の所定液体 (有機溶剤)、ある レ、は屈折率が約 1 · 60のデカリン (Decalin: Decahydronaphthalene)などが挙げられる 。あるいは、これら液体のうち任意の 2種類以上の液体が混合されたものであっても 良いし、純水にこれら液体の少なくとも 1つが添加(混合)されたものであっても良い。 あるいは、液体としては、純水に、 H+、 Cs+、 K+、 Cl—、 SO 2—、 PO 2 等の塩基又

4 4

は酸を添加(混合)したものであっても良い。更には、純水に A1酸化物等の微粒子を 添カロ(混合)したものであっても良レ、。これら液体は、 ArFエキシマレーザ光を透過可 能である。また、液体としては、光の吸収係数が小さぐ温度依存性が少なぐ投影光 学系(先端の光学部材)、及び Z又はウェハの表面に塗布されてレ、る感光材 (又は 保護膜(トップコート膜)あるいは反射防止膜など)に対して安定なものであることが好 ましレ、。また、 Fレーザを光源とする場合は、フォンブリンオイルを選択すれば良い。

2

さらに、液体としては、純水よりも照明光 ILに対する屈折率が高い液体、例えば屈折 率が 1. 6〜: 1. 8程度のものを使用しても良レ、。液体として、超臨界流体を用いること も可能である。また、投影光学系 PLの先端光学素子を、例えば石英 (シリカ)、あるい は、フッ化カルシウム(蛍石)、フッ化バリウム、フッ化ストロンチウム、フッ化リチウム、 及びフッ化ナトリウム等のフッ化ィ匕合物の単結晶材料で形成しても良いし、石英や蛍 石よりも屈折率が高レ、(例えば 1. 6以上)材料で形成しても良い。屈折率が 1. 6以上 の材料としては、例えば、国際公開第 2005Z059617号パンフレットに開示される、 サファイア、二酸化ゲルマニウム等、あるいは、国際公開第 2005/059618号パン フレットに開示される、塩化カリウム(屈折率は約 1. 75)等を用いることができる。

[0330] また、上記実施形態で、回収された液体を再利用するようにしても良ぐこの場合は 回収された液体から不純物を除去するフィルタを液体回収装置、又は回収管等に設 けておくことが望ましい。

[0331] なお、上記実施形態では、露光装置が液浸型の露光装置である場合について説 明したが、これに限られるものではなぐ液体 (水)を介さずにウェハ Wの露光を行うド ライタイプの露光装置にも採用することができる。

[0332] なお、上記実施形態では、ウェハステージ WST (移動体)、計測ステージ MST (別 の移動体)、ァライメント系(AL1、 AL2〜AL2 )、多点 AF系(90a, 90b)、 Zセンサ

1 4

、干渉計システム 118、及びエンコーダシステム(70A〜70F)などの全てを備えた露 光装置に本発明が適用された場合について説明したが、本発明がこれに限定されな るものでない。例えば、計測ステージ MSTなどが設けられていない露光装置にも、 本発明は適用が可能である。本発明は、上記各構成部分のうち、ウェハステージ (移 動体)とこれ以外の一部の構成部分とを備えていれば適用が可能である。一例を挙 げれば、例えばマーク検出系をポイントする発明は、少なくともウェハステージ WST とァライメント系とを備えた装置であれば適用が可能である。また、干渉計システムと エンコーダシステムとは、必ずしも両方設ける必要はないことは勿論である。

[0333] また、上記実施形態では、空間像計測装置 45が、異なるステージ、具体的にはゥ ェハステージ WSTと計測ステージ WSTとに分離して配置された場合について説明 したが、分離して配置されるセンサは空間像計測装置に限られるものではなぐ例え ば、波面収差計測器などであっても良い。また、異なるステージは、基板ステージと 計測ステージとの組み合わせに限られるものではない。

[0334] 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查型露光装置に本 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、ステツパなどの静止型露 光装置に本発明を適用しても良い。ステツパなどであっても、露光対象の物体が搭載 されたステージの位置をエンコーダで計測することにより、同様に、空気揺らぎに起 因する位置計測誤差の発生を殆ど零にすることができる。この場合、エンコーダの計 測値の短期変動を干渉計の計測値を用いて補正する補正情報とエンコーダの計測 値とに基づいて、ステージを高精度に位置決めすることが可能になり、結果的に高精 度なレチクルパターンの物体上への転写が可能になる。また、ショット領域とショット領 域とを合成するステップ 'アンド 'スティツチ方式の縮小投影露光装置、プロキシミティ 一方式の露光装置、又はミラープロジヱクシヨン 'ァライナーなどにも本発明は適用す ること力 Sできる。さらに、例えば特開平 10— 163099号公報及び特開平 10— 21478 3号公報(対応米国特許第 6, 590, 634号明細書)、特表 2000— 505958号公報( 対応米国特許第 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、複数のウェ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。

[0335] 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 レ、。さらに、投影光学系 PLを介して照明光 ILが照射される露光領域 IAは、投影光学 系 PLの視野内で光軸 AXを含むオンァクシス領域である力 S、例えば国際公開第 200 4/107011号パンフレットに開示されるように、複数の反射面を有しかつ中間像を 少なくとも 1回形成する光学系(反射系又は反屈系)がその一部に設けられ、かつ単 一の光軸を有する、いわゆるインライン型の反射屈折系と同様に、その露光領域は 光軸 AXを含まないオファクシス領域でも良い。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。

[0336] 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ェ キシマレーザ(出力波長 248nm)、 Fレーザ(出力波長 157nm)、 Arレーザ(出力 波長 126nm)、 Krレーザ(出力波長 146nm)などのパルスレーザ光源、あるいは 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、例えば国際公開第 1999Z46835号パンフレット(対応米国特許 7,02 3,610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力 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ァ 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。

[0337] また、上記実施形態では、露光装置の照明光 ILとしては波長 lOOnm以上の光に 限らず、波長 lOOnm未満の光を用いても良いことはいうまでもなレ、。例えば、近年、 70nm以下のパターンを露光するために、 SOR又はプラズマレーザを光源として、軟 X線領域(例えば 5〜: 15nmの波長域)の EUV (Extreme Ultraviolet)光を発生させる とともに、その露光波長(例えば 13. 5nm)の下で設計されたオール反射縮小光学 系、及び反射型マスクを用いた EUV露光装置の開発が行われている。この装置に おいては、円弧照明を用いてマスクとウェハを同期走査してスキャン露光する構成が 考えられるので、力かる装置にも本発明を好適に適用することができる。この他、電子 線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置にも、本発明は適用できる

[0338] 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

[0339] また、例えば国際公開第 2001/035168号パンフレットに開示されているように、 干渉縞をウェハ上に形成することによって、ウェハ上にライン'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。

[0340] さらに、例えば特表 2004— 519850号公報(対応米国特許第 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ェハ 上で合成し、 1回のスキャン露光によってウェハ上の 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。

[0341] 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。

[0342] 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)はウェハに限られるものではなぐガラスプレート、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。

[0343] 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ぐ例えば、 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 スだけでなぐ光露光装置、 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ェハ 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。

[0344] なお、本発明のマーク検出装置は、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、基板検查装置その他)、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。

[0345] また、上記実施形態の露光装置 (パターン形成装置)は、本願請求の範囲に挙げら れた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学 的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するため に、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するため の調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系に ついては電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光 装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配 線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置へ の組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでも なレ、。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。

[0346] なお、上記実施形態で引用した露光装置などに関する全ての公報、国際公開パン フレット、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。

[0347] 次に上述した露光装置 (パターン形成装置)をリソグラフイエ程で使用するデバイス の製造方法の実施形態について説明する。

[0348] 図 37には、デバイス(ICあるいは LSI等の半導体チップ、液晶パネル、 CCD、薄膜 磁気ヘッド、マイクロマシン等)の製造例のフローチャートが示されている。図 37に示 されるように、まず、ステップ 201 (設計ステップ)において、デバイスの機能'性能設 計 (例えば、半導体デバイスの回路設計等)を行い、その機能を実現するためのパタ ーン設計を行う。引き続き、ステップ 202 (マスク製作ステップ)において、設計した回 路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ 203 (ウェハ製造ステップ) において、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。

[0349] 次に、ステップ 204 (ウェハ処理ステップ)において、ステップ 201〜ステップ 203で 用意したマスクとウェハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってゥェ ハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ 205 (デバイス組立てステップ)に おいて、ステップ 204で処理されたウェハを用いてデバイス組立てを行う。このステツ プ 205には、ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージング工程(チップ封 入)等の工程が必要に応じて含まれる。 [0350] 最後に、ステップ 206 (検査ステップ)において、ステップ 205で作成されたデバイス の動作確認テスト、耐久テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完 成し、これが出荷される。

[0351] 図 38には、半導体デバイスにおける、上記ステップ 204の詳細なフロー例が示され ている。図 38において、ステップ 211 (酸化ステップ)においてはウェハの表面を酸 化させる。ステップ 212 (CVDステップ)においてはウェハ表面に絶縁膜を形成する 。ステップ 213 (電極形成ステップ)においてはウェハ上に電極を蒸着によって形成 する。ステップ 214 (イオン打ち込みステップ)においてはウェハにイオンを打ち込む 。以上のステップ 211〜ステップ 214それぞれは、ウェハ処理の各段階の前処理工 程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。

[0352] ウェハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のように して後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ 215 (レジスト形 成ステップ)において、ウェハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップ 216 (露光ス テツプ)において、上で説明した露光装置 (パターン形成装置)及びその露光方法( パターン形成方法)によってマスクの回路パターンをウェハに転写する。次に、ステツ プ 217 (現像ステップ)においては露光されたウェハを現像し、ステップ 218 (エツチン グステップ)において、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。そして、ステップ 219 (レジスト除去ステップ)において、エツチン グが済んで不要となったレジストを取り除く。

[0353] これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重に 回路パターンが形成される。

[0354] 以上説明した本実施形態のデバイス製造方法を用いれば、露光工程 (ステップ 21 6)におレ、て上記実施形態の露光装置 (パターン形成装置)及びその露光方法 (バタ ーン形成方法)が用いられるので、重ね合せ精度を高く維持しつつ、高スループット な露光を行うことができる。従って、微細パターンが形成された高集積度のマイクロデ バイスの生産性を向上することができる。

産業上の利用可能性

[0355] 以上説明したように、本発明のパターン形成装置、露光装置、及びパターン形成方 法、露光方法、並びにデバイス製造方法は、半導体素子及び液晶表示素子などの 電子デバイスなどを製造するのに適している。また、本発明のマーク検出装置は、露 光装置などのステージ上に載置された物体上のマークを検出するのに適している。

Claims

請求の範囲
[1] 物体上にパターンを形成するパターン形成装置であって、
互いに異なる複数の位置にそれぞれマークが形成されている物体を保持して第 1 軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定の平面内で移動する移動体と;
前記第 2軸に平行な方向に関して検出領域が離れて配置され、前記物体上の異な るマークをそれぞれ検出する複数のマーク検出系と;
前記物体に検出ビームを照射し該検出ビームの反射光を受光して、前記第 2軸に 平行な方向に関して位置が異なる複数の検出点における前記物体の面位置情報を 検出する面位置検出装置と;を備えるパターン形成装置。
[2] 請求項 1に記載のパターン形成装置にぉレ、て、
前記複数のマーク検出系は、前記第 2軸に平行な方向に沿って前記検出領域が 設定可能であるパターン形成装置。
[3] 請求項 1又は 2に記載のパターン形成装置において、
前記複数のマーク検出系は、少なくとも前記第 2軸に平行な方向に関して前記検 出領域の相対位置が可変であるパターン形成装置。
[4] 請求項 1〜3のいずれか一項に記載のパターン形成装置において、
前記複数のマーク検出系は、前記検出領域が固定の第 1マーク検出系と、少なくと も前記第 2軸に平行な方向に関して前記検出領域の位置が調整可能な第 2マーク検 出系とを含むパターン形成装置。
[5] 請求項 4に記載のパターン形成装置にぉレ、て、
前記複数のマーク検出系は、前記第 1マーク検出系の検出中心に関して対称に検 出中心が設定可能な少なくとも 1対の前記第 2マーク検出系を含むパターン形成装 置。
[6] 請求項 1〜5のいずれか一項に記載のパターン形成装置において、
前記面位置検出装置の複数の検出点は、前記複数のマーク検出系の配置に応じ た配置で設定されてレ、るパターン形成装置。
[7] 請求項 1〜6のいずれか一項に記載のパターン形成装置において、
前記複数のマーク検出系の検出領域と前記面位置検出装置の複数の検出点とは 、前記第 1軸に平行な方向に関して位置が異なるパターン形成装置。
[8] 請求項 7に記載のパターン形成装置において、
前記面位置検出装置の複数の検出点は、前記第 1軸に平行な方向に関して、前記 物体に対するパターン形成が行われる位置と前記複数のマーク検出系の検出領域 との間に配置されるパターン形成装置。
[9] 請求項 7又は 8に記載のパターン形成装置において、
前記複数のマーク検出系及び前記面位置検出装置の検出動作時に前記移動体 を前記第 1軸に平行な方向に移動するとともに、前記検出動作の少なくとも一部を並 行して実行する制御装置をさらに備えるパターン形成装置。
[10] 請求項 1〜9のいずれか一項に記載のパターン形成装置において、
前記物体上で前記第 1軸に平行な方向に関して位置が異なる複数群のマークを、 前記移動体を前記第 1軸に平行な方向に移動して前記群毎に前記複数のマーク検 出系で検出する制御装置をさらに備え、前記複数群のマークのうち少なくとも 1群の マークは、前記第 2軸に平行な方向に関して位置が異なる複数のマークを含むパタ ーン形成装置。
[11] 請求項 1〜5のいずれか一項に記載のパターン形成装置において、
前記移動体を前記第 1軸方向に移動させる度に、前記物体上の複数のマークを、 前記複数のマーク検出系を用いてほぼ同時に検出するとともに、前記移動体の前記 第 1軸方向への移動に伴い前記複数のマーク検出系の検出領域を通過した前記物 体の面位置情報を、前記面位置検出装置を用いて検出する制御装置をさらに備え るパターン形成装置。
[12] 物体上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第 1軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定の平面内で移動 するとともに、その一面に前記第 1軸に平行な方向を周期方向とする格子を有する第 1グレーティングが一対設けられた移動体と;
前記第 2軸に平行な方向に関して検出領域の位置が異なる複数のマーク検出系と 前記第 2軸に平行な方向に関して前記複数の検出領域の両外側に 1つずつ配置 される一対の第 1ヘッドを含む複数の第 1ヘッドを有し、前記一対の第 1グレーティン グの少なくとも一方と対向する第 1ヘッドによって、前記移動体の前記第 1軸に平行 な方向の位置情報を計測する第 1軸エンコーダと;を備えるパターン形成装置。
[13] 請求項 12に記載のパターン形成装置において、
前記移動体の一面には、前記第 2軸に平行な方向を周期方向とする格子を有する 第 2グレーティングがさらに設けられ、
前記第 1軸に平行な方向に関して位置が異なる複数の第 2ヘッドを有し、前記第 2 グレーティングと対向する第 2ヘッドによって前記移動体の前記第 2軸に平行な方向 の位置情報を計測する第 2軸エンコーダをさらに備えるパターン形成装置。
[14] 請求項 13に記載のパターン形成装置において、
前記複数のマーク検出系は、前記検出領域が固定の第 1マーク検出系と、前記第 2軸に平行な方向に関して前記第 1マーク検出系の検出領域の両側にそれぞれ配 置される前記検出領域の位置が前記第 2軸に平行な方向に関して調整可能な少な くとも 1対の第 2マーク検出系とを含むパターン形成装置。
[15] 請求項 14に記載のパターン形成装置にぉレ、て、
前記複数の第 2ヘッドの一部は、前記第 1マーク検出系に取り付けられているパタ ーン形成装置。
[16] 請求項 12〜: 15のいずれか一項に記載のパターン形成装置において、
前記複数の第 1ヘッドは、前記第 1軸に平行な方向に関して前記一対の第 1ヘッド と位置が異なり、かつ前記第 2軸に平行な方向に関して位置が異なる第 1及び第 2群 の第 1ヘッドを含み、前記第 1群の第 1ヘッドはその少なくとも 1つが前記一対の第 1 格子部の一方と対向し、前記第 2群の第 1ヘッドはその少なくとも 1つが前記一対の 第 1格子部の他方と対向するパターン形成装置。
[17] 物体上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第 1軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定の平面内で移動 するとともに、前記第 1軸に平行な方向を周期方向とする格子を有する第 1グレーティ ングと、前記第 2軸に平行な方向を周期方向とする格子を有する第 2グレーティングと 力 Sその一面に設けられた移動体と; 前記物体上のマークを検出する少なくとも 1つのマーク検出系と;
前記第 2軸に平行な方向に関して位置が異なる複数の第 1ヘッドを有し、前記第 1 グレーティングと対向する第 1ヘッドによって前記移動体の前記第 1軸に平行な方向 の位置情報を計測する第 1軸エンコーダと、前記第 1軸に平行な方向に関して位置 が異なる複数の第 2ヘッドを有し、前記第 2グレーティングと対向する第 2ヘッドによつ て前記移動体の前記第 2軸に平行な方向の位置情報を計測する第 2軸エンコーダと 、を有する計測装置と;
前記計測装置による計測値に基づいて前記移動体の位置を制御しつつ、前記物 体上のマークを前記マーク検出系を用いて検出する制御装置と;を備えるパターン 形成装置。
[18] 請求項 17に記載のパターン形成装置において、
前記パターンの像を投影する光学系をさらに備え;
前記制御装置は、前記光学系による前記パターンの像の投影位置と前記マーク検 出系の検出中心との位置関係を、前記移動体上の基準マークを用いて計測するとき に、前記移動体の位置を、前記計測装置による計測値に基づいて制御するパターン 形成装置。
[19] 請求項 18に記載のパターン形成装置において、
前記制御装置は、前記位置関係の計測動作を完了する前に、前記物体上のマー クの検出動作を行うパターン形成装置。
[20] 請求項 18に記載のパターン形成装置において、
前記制御装置は、前記物体上で検出すべき複数のマークの検出動作を完了する 前に、前記位置関係の計測動作を行うパターン形成装置。
[21] 請求項 17〜20のいずれか一項に記載のパターン形成装置において、
前記マーク検出系は、固定されている第 1マーク検出系と、該第 1マーク検出系に 対して相対的に位置調整可能な複数の第 2マーク検出系とを含むパターン形成装置
[22] 請求項 4、 5、 14、 15、 21のいずれか一項に記載のパターン形成装置において、 前記物体上の複数のマークの配置に基づいて、前記第 2マーク検出系の位置を調 整する位置調整装置をさらに備えるパターン形成装置。
[23] 請求項 4、 5、 14、 15、 21、 22のいずれか一項に記載のパターン形成装置におい て、
前記第 2マーク検出系がその回動端部に取り付けられ、前記第 1軸及び第 2軸に直 交する第 3軸に平行な軸回りに回動するアーム部材を更に備えるパターン形成装置
[24] 請求項 4、 5、 14、 15、 2:!〜 23のいずれか一項に記載のパターン形成装置におい て、
前記第 2マーク検出系を、前記位置調整がなされた後で前記マークの検出動作を 開始する前までに、その位置調整された状態を維持したまま固定する保持装置をさ らに備えるパターン形成装置。
[25] 請求項 4、 5、 14、 15、 2:!〜 24のいずれか一項に記載のパターン形成装置におい て、
前記第 1マーク検出系に対する前記第 2マーク検出系の相対的な位置の計測動作 を、前記移動体上の物体に対する露光を完了してから該物体を前記移動体上から 搬出し、別の物体を搬入するまでの期間に行う計測制御装置をさらに備えるパターン 形成装置。
[26] 請求項 14、 15、 21のいずれか一項に記載のパターン形成装置において、
前記平面内で前記移動体とは独立に移動する別の移動体と;
該別の移動体に搭載され、前記第 2軸に平行な方向に離れて配置されかつ前記第 1軸に平行な方向を周期方向とする一対の基準格子と、該一対の基準格子の間の 領域に前記複数のマーク検出系によって同時に検出可能な複数の基準マークが形 成された基準部材とをさらに備えるパターン形成装置。
[27] 請求項 26に記載のパターン形成装置において、
前記基準部材は、前記別の移動体にキネマティックに支持されているパターン形成 装置。
[28] 請求項 26又は 27に記載のパターン形成装置において、
前記複数の基準マークを前記第 1、第 2マーク検出系で同時に検出することにより、 前記第 1マーク検出系に対する前記第 2マーク検出系の相対的な位置計測が行わ れるパターン形成装置。
[29] 請求項 26又は 27に記載のパターン形成装置において、
前記移動体と前記別の移動体は、両者が所定距離以下に近接した第 1状態と、両 者が離間した第 2状態とに切り換え可能であり、
前記パターンの像を投影する光学系と;
前記光学系による前記パターンの像の投影位置と前記第 1マーク検出系の検出中 心との位置関係の計測を、前記第 1状態で開始し、かつ前記第 2状態で終了する制 御装置と;をさらに備えるパターン形成装置。
[30] 請求項:!〜 15、 21〜29のいずれか一項に記載のパターン形成装置において、 前記複数のマーク検出系によるマークの同時計測は、前記物体上の複数のマーク に対するフォーカス状態を同時に変更しつつ複数回行われるパターン形成装置。
[31] 請求項 13〜21のいずれか一項に記載のパターン形成装置において、
前記移動体上には、前記第 1グレーティングが前記第 2軸に平行な方向に関して所 定間隔隔てて一対形成されるとともに、前記第 2グレーティングが前記第 1軸に平行 な方向に関して所定間隔隔てて一対形成され、
前記一対の第 1グレーティングにそれぞれ少なくとも 1つが対向しかつ前記第 2軸に 平行な方向に関して位置が異なる複数の第 1ヘッドを有する 2つの第 1軸エンコーダ と、前記一対の第 2グレーティングにそれぞれ少なくとも 1つが対向しかつ前記第 1軸 に平行な方向に関して位置が異なる複数の第 2ヘッドを有する 2つの第 2軸ェンコ一 ダとの計測値に基づいて、前記移動体の前記第 1及び第 2軸に平行な方向の位置 情報、及び前記平面内の回転情報を計測する計測装置をさらに備えるパターン形成 装置。
[32] 物体上にパターンを形成するパターン形成装置であって、
互いに異なる複数の位置にそれぞれマークが形成されている物体を保持して第 1 軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定の平面内で移動する移動体と;
前記第 2軸に平行な方向に関して検出領域が異なる位置に配置され、前記物体上 の互いに異なる位置のマークを同時に検出する複数のマーク検出系と;を備え、 前記移動体の前記平面内での位置によって、前記複数のマーク検出系により同時 検出される前記物体上のマークの個数が異なるパターン形成装置。
[33] 請求項 32に記載のパターン形成装置において、
前記複数のマーク検出系はそれぞれ、前記移動体が前記第 1軸に平行な方向に 移動する動作と連動して、該各マーク検出系の検出領域内に順次配置される、前記 第 1軸と平行な方向に沿って配列された複数のマークを検出するパターン形成装置
[34] 光学系を用いて物体上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第 1軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定の平面内で移動 する移動体と;
前記物体上に形成された複数のマークを検出するマーク検出系と;
前記光学系の光学特性を調整する調整装置と;
前記物体上に前記マーク検出系で検出すべきマークが残存している段階で、それ までに前記マーク検出系で検出された前記物体上の複数のマークの検出結果に基 づレ、て、前記光学特性を調整するよう前記調整装置を制御する制御装置と;を備え るパターン形成装置。
[35] 請求項 34に記載のパターン形成装置にぉレ、て、
前記制御装置は、前記マーク検出系が前記物体上の検出すべきマークの半数を 検出し終えた段階で、それらの検出結果に基づいて、前記光学特性を調整するよう に前記調整装置を制御するパターン形成装置。
[36] パターンを光学系を用いて物体上に投影するパターン形成装置であって、
前記物体を保持して第 1軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定の平面内で移動 する移動体と;
前記移動体上に載置された前記物体上のマークを検出するマーク検出系と; 前記光学系による前記パターンの投影位置と前記マーク検出系の検出中心との位 置関係を計測する動作を開始してから該動作を完了するまでの間に、前記物体上の マークの検出動作を行う制御装置と;を備えるパターン形成装置。
[37] パターンを光学系を用いて物体上に投影するパターン形成装置であって、 前記物体を保持して第 1軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定の平面内で移動 する移動体と;
前記移動体上に載置された前記物体上のマークを検出するマーク検出系と; 前記物体上に形成された検出すべき複数のマークの検出動作を開始してから該動 作を完了する前までに、前記光学系による前記パターンの投影位置と前記マーク検 出系の検出中心との位置関係の計測動作を行う制御装置と;を備えるパターン形成 装置。
[38] 物体上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第 1軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定の平面内で移動 する第 1移動体と;
前記平面内で前記第 1移動体とは独立に移動する第 2移動体と;
前記第 1移動体上に載置された前記物体上に形成されている検出すべき複数のマ ークを検出するマーク検出系と;
前記第 1移動体と前記第 2移動体とを所定距離以下に近接させる近接状態と、該 両移動体を離間させる離間状態との間で状態切り換えを行わせるように、前記両移 動体を制御する制御装置と;を備え、
前記制御装置は、前記物体上に形成された検出すべき複数のマークの検出動作 が開始されてから該検出動作が完了する前までに、前記状態の切り換え動作を行う パターン形成装置。
[39] 請求項 38に記載のパターン形成装置において、
前記両移動体が前記近接状態にあるときに、前記マーク検出系による前記物体上 の前記複数のマークの検出動作が開始され、
前記制御装置は、前記複数のマーク全ての検出動作が完了する前に、前記近接 状態から前記離間状態となるように前記両移動体を制御するパターン形成装置。
[40] 物体上にパターンを形成するパターン形成装置であって、
互いに異なる複数の位置にそれぞれマークが形成されている物体を保持して第 1 軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定の平面内で移動する移動体と;
前記物体上の互いに異なる位置のマークをそれぞれ検出する複数のマーク検出系 と;
前記複数のマーク検出系と前記移動体に載置されている前記物体との間の、前記 平面に垂直な前記複数のマーク検出系の光軸方向における相対位置関係を、該複 数のマーク検出系間で同時に変更するフォーカス位置変更装置と;
前記フォーカス位置変更装置で前記フォーカス方向の相対位置関係を変更しつつ 、前記物体上の互いに異なる位置に形成されたマークそれぞれを、各マークに対応 する複数のマーク検出系を用いて同時に検出する制御装置と;を備えるパターン形 成装置。
[41] 請求項 32〜40のレ、ずれか一項に記載のパターン形成装置にぉレ、て、
前記平面とほぼ平行な前記移動体の一面に、前記第 1軸及び前記第 2軸に平行な 方向に格子が周期的に配列される第 1及び第 2格子部が設けられ、
前記第 2軸に平行な方向に関して位置が異なる複数の第 1ヘッドを有し、前記第 1 格子部と対向する第 1ヘッドによって前記第 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ェンコーダと、前記第 1軸に平行な方向に関して位置が 異なる複数の第 2ヘッドを有し、前記第 2格子部と対向する第 2ヘッドによって前記第 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エンコーダとを含 む計測装置をさらに備えるパターン形成装置。
[42] 請求項 41に記載のパターン形成装置にぉレ、て、
前記第 1及び第 2格子部の少なくとも一方は、前記格子が周期的に配列される方向 と直交する方向に離れて一対設けられ、
前記計測装置は、前記少なくとも一方の格子部に対応する前記第 1及び第 2ェンコ ーダの少なくとも一方を一対含むパターン形成装置。
[43] 請求項:!〜 42のいずれか一項に記載のパターン形成装置において、
前記物体をエネルギビームで露光することで、前記パターンが前記物体上に形成 されるパターン形成装置。
[44] 物体をエネルギビームで露光する露光装置であって、
前記物体を保持して所定の平面内で第 1及び第 2方向に可動な移動体と; 前記第 2方向に関して位置が異なる複数の検出領域を有するマーク検出系と; 前記第 1方向に関して前記複数の検出領域と異なる位置に検出領域を有し、前記 第 2方向に関して位置が異なる複数の検出点における前記物体の前記第 1及び第 2 方向と直交する第 3方向の位置情報を検出する検出装置と;を備える露光装置。
[45] 請求項 44に記載の露光装置において、
前記検出装置はその検出領域が前記第 1方向に関して前記エネルギビームの照 射位置と前記マーク検出系の複数の検出領域との間に配置される露光装置。
[46] 請求項 44又は 45に記載の露光装置において、
前記マーク検出系と前記検出装置とで検出動作の少なくとも一部を並行して行うと ともに、前記各検出動作時に前記移動体を前記第 1方向に移動する制御装置をさら に備える露光装置。
[47] 請求項 44〜46のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記平面とほぼ平行な前記移動体の一面に、前記第 1及び第 2方向に格子が周期 的に配列される第 1及び第 2格子部が設けられ、
前記第 2方向に関して位置が異なる複数の第 1ヘッドを有し、前記第 1格子部と対 向する第 1ヘッドによって前記移動体の前記第 1方向の位置情報を計測する第 1ェン コーダと、前記第 1方向に関して位置が異なる複数の第 2ヘッドを有し、前記第 2格子 部と対向する第 2ヘッドによって前記移動体の前記第 2方向の位置情報を計測する 第 2エンコーダとを含む計測装置をさらに備える露光装置。
[48] 請求項 47に記載の露光装置において、
前記第 1及び第 2格子部の少なくとも一方は、前記格子が周期的に配列される方向 と直交する方向に離れて一対設けられ、
前記計測装置は、前記少なくとも一方の格子部に対応する前記第 1及び第 2ェンコ ーダの少なくとも一方を一対含む露光装置。
[49] 請求項 47又は 48に記載の露光装置において、
前記マーク検出系及び/又は前記検出装置による検出動作時に、前記計測装置 によって前記移動体の位置情報が計測される露光装置。
[50] 請求項 44〜49のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記平面とほぼ平行な前記移動体の一面に、それぞれ前記第 1方向に格子が周 期的に配列される一対の第 1格子部が設けられ、
前記第 2方向に関して前記複数の検出領域を挟んで配置される一対の第 1ヘッド を含む複数の第 1ヘッドを有し、前記一対の第 1格子部の少なくとも一方と対向する 第 1ヘッドによって前記移動体の前記第 1方向の位置情報を計測する第 1エンコーダ を含む計測装置をさらに備える露光装置。
[51] 請求項 50に記載の露光装置において、
前記移動体の一面に、前記第 2方向に格子が周期的に配列される第 2格子部が設 けられ、
前記計測装置は、前記第 1方向に関して位置が異なる複数の第 2ヘッドを有し、前 記第 2格子部と対向する第 2ヘッドによって前記移動体の前記第 2方向の位置情報 を計測する第 2エンコーダを含む露光装置。
[52] 物体をエネルギビームで露光する露光装置であって、
前記物体を保持して所定の平面内で第 1及び第 2方向に可動であり、かつ前記平 面とほぼ平行な一面にそれぞれ前記第 1方向に格子が周期的に配列される一対の 第 1格子部が設けられる移動体と;
前記第 2方向に関して位置が異なる複数の検出領域を有するマーク検出系と; 前記第 2方向に関して前記複数の検出領域を挟んで配置される一対の第 1ヘッド を含む複数の第 1ヘッドを有し、前記一対の第 1格子部の少なくとも一方と対向する 第 1ヘッドによって前記移動体の前記第 1方向の位置情報を計測する第 1エンコーダ を含む計測装置と;を備える露光装置。
[53] 請求項 52に記載の露光装置において、
前記移動体の一面に、前記第 2方向に格子が周期的に配列される第 2格子部が設 けられ、
前記計測装置は、前記第 1方向に関して位置が異なる複数の第 2ヘッドを有し、前 記第 2格子部と対向する第 2ヘッドによって前記移動体の前記第 2方向の位置情報 を計測する第 2エンコーダを含む露光装置。
[54] 請求項 52又は 53に記載の露光装置において、
前記マーク検出系による検出動作時に、前記計測装置によって前記移動体の位置 情報が計測される露光装置。
[55] 請求項 50〜54のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記複数の第 1ヘッドは、前記第 1方向に関して前記一対の第 1ヘッドと位置が異 なるとともに、それぞれ前記第 2方向に関して位置が異なる第 1及び第 2群の第 1へッ ドを含み、前記第 1群の第 1ヘッドはその少なくとも 1つが前記一対の第 1格子部の一 方と対向し、前記第 2群の第 1ヘッドはその少なくとも 1つが前記一対の第 1格子部の 他方と対向する露光装置。
[56] 請求項 55に記載の露光装置において、
前記第 1及び第 2群の第 1ヘッドは、前記第 2方向に関して前記エネルギビームの 照射位置を挟んで配置される露光装置。
[57] 請求項 50〜56のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記第 2方向に離れて配置される一対の基準格子と、前記一対の基準格子の間に 配置される複数の基準マークとを有する基準部材がー面に設けられる、前記移動体 とは別の移動体をさらに備え、
前記一対の第 1ヘッドによる前記一対の基準格子の検出、及び前記マーク検出系 による前記複数の基準マークの検出が同時に実行可能である露光装置。
[58] 請求項 47〜57のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記計測装置は、前記移動体の位置情報を計測する干渉計を含み、前記干渉計 による前記移動体の位置情報の計測方向は、前記エンコーダによる前記移動体の 位置情報の計測方向と異なる方向を含む露光装置。
[59] 請求項 58に記載の露光装置において、
前記干渉計は、前記平面内の方向と異なる方向に関して前記移動体の位置情報 を計測する露光装置。
[60] 請求項 58又は 59に記載の露光装置において、
前記干渉計は、前記エンコーダによる前記移動体の位置情報の少なくとも 1つの計 測方向に関して前記移動体の位置情報を計測する露光装置。
[61] 請求項 47〜60のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記計測装置は、前記移動体の位置情報を計測する干渉計を含み、 前記干渉計によって計測される位置情報を含む前記計測装置の計測情報に基づ レ、て前記移動体の移動を制御する制御装置をさらに備える露光装置。
[62] 請求項 61に記載の露光装置において、
前記計測情報は、前記エンコーダによる前記移動体の位置情報の計測方向と異な る方向に関する、前記干渉計による前記移動体の位置情報を含む露光装置。
[63] 請求項 44〜62のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記物体が対向して配置され、前記エネルギビームを射出する光学部材と、 前記移動体とは別の移動体と、
前記光学部材と前記物体の間を液体で満たして液浸領域を形成する液浸システム と、をさらに備え、
前記液浸領域は、前記移動体との交換で前記光学部材と対向して配置される前記 別の移動体の一面との間に維持される露光装置。
[64] 請求項 63に記載の露光装置において、
前記複数の検出領域と前記液浸領域とは前記第 1方向に離れて配置され、前記移 動体の一面と前記別の移動体の一面との間で液浸領域を移動する露光装置。
[65] 請求項 44〜64のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記エネルギビームによる前記物体の露光動作時に、前記計測装置によって前記 移動体の位置情報が計測される露光装置。
[66] 請求項 44〜65のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記マーク検出系は、少なくとも前記第 2方向に関して前記複数の検出領域の相 対位置が可変である露光装置。
[67] 請求項 66に記載の露光装置において、
前記マーク検出系は、前記検出領域を奇数個有し、前記奇数個の検出領域のうち 、前記第 2方向に関して中央に配置される検出領域を除く少なくとも 1つが前記第 2 方向に可動である露光装置。
[68] 請求項 66又は 67に記載の露光装置において、
前記マーク検出系の一部を移動して、前記複数の検出領域の少なくとも 1つの位置 を調整する位置調整装置をさらに備える露光装置。
[69] 請求項 44〜68のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記物体上で前記第 1方向に関して位置が異なる複数群のマークを、前記移動体 を前記第 1方向に移動して前記群毎に前記マーク検出系で検出する制御装置をさら に備え、前記複数群のマークのうち少なくとも 1群のマークは、前記第 2方向に関して 位置が異なる複数のマークを含む露光装置。
[70] 請求項 44〜69のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記移動体を前記第 1方向に移動して、前記物体上で前記第 1方向の位置が異な るマークを前記マーク検出系で検出するとともに、前記物体の前記第 1方向の位置 によって、前記マーク検出系で検出するマークの個数が異なる露光装置。
[71] 物体をエネルギビームで露光する露光装置であって、
前記物体を保持して所定の平面内で第 1及び第 2方向に可動な移動体と; 前記第 2方向に関して位置が異なる検出領域を有し、前記物体上の複数のマーク を同時に検出可能なマーク検出系と;を備え、
前記移動体を前記第 1方向に移動して、前記物体上で前記第 1方向の位置が異な るマークを前記マーク検出系で検出するとともに、前記物体の前記第 1方向の位置 によって、前記マーク検出系で検出するマークの個数が異なる露光装置。
[72] 請求項 70又は 71に記載の露光装置において、
前記マーク検出系は、前記第 1方向に移動される前記物体上で前記第 2方向の位 置がほぼ同一の複数のマークを、前記複数の検出領域の 1つで検出する露光装置。
[73] 請求項 70〜72のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記マーク検出系は、前記第 1方向に移動される前記物体上での前記マークの前 記第 2方向の位置に応じて、前記複数の検出領域の前記第 2方向の相対位置が調 整される露光装置。
[74] 物体をエネルギビームで露光する露光装置であって、
前記物体を保持して所定の平面内で第 1及び第 2方向に可動であるとともに、前記 平面とほぼ平行な一面に格子が周期的に配列される格子部が設けられる移動体と; 前記物体上のマークを検出するマーク検出系と;
前記格子の配列方向と交差する方向に関して位置が異なる複数のヘッドを有し、 前記マークの検出動作時に前記格子部と対向するヘッドによって前記配列方向に関 する前記移動体の位置情報を計測するエンコーダを有する計測装置と;を備える露 光装置。
[75] 請求項 74に記載の露光装置において、
前記格子部は、前記第 1及び第 2方向に前記格子が周期的に配置される第 1及び 第 2格子部を含み、前記エンコーダは、前記第 2方向に関して位置が異なる複数の 第 1ヘッドを有し、前記第 1格子部と対向する第 1ヘッドによって前記移動体の前記 第 1方向の位置情報を計測する第 1エンコーダと、前記第 1方向に関して位置が異な る複数の第 2ヘッドを有し、前記第 2格子部と対向する第 2ヘッドによって前記移動体 の前記第 2方向の位置情報を計測する第 2エンコーダとを含む露光装置。
[76] 請求項 75に記載の露光装置において、
前記第 1格子部及び第 2格子部の少なくとも一方に起因して生じる前記エンコーダ の計測誤差を補正する補正装置をさらに備える露光装置。
[77] 請求項 44〜76のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記エネルギビームで照明されるパターンを前記物体上に投影する光学系と、 前記光学系の光学特性を調整する調整装置と、
前記マーク検出系による前記物体上の複数のマークの検出動作の途中で、前記マ ーク検出系で検出された前記複数のマークの一部の検出結果に基づいて前記調整 装置を制御する制御装置と、をさらに備える露光装置。
[78] 光学系を介して物体をエネルギビームで露光する露光装置であって、
前記物体を保持して所定の平面内で第 1及び第 2方向に可動な移動体と; 前記物体上のマークを検出するマーク検出系と;
前記光学系の光学特性を調整する調整装置と;
前記マーク検出系による前記物体上の複数のマークの検出動作の途中で、前記マ ーク検出系で検出された前記複数のマークの一部の検出結果に基づいて前記調整 装置を制御する制御装置と;を備える露光装置。
[79] 請求項 44〜76のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記エネルギビームで照明されるパターンを前記物体上に投影する光学系と、 前記パターンの投影位置と前記マーク検出系の検出中心との位置関係の計測動 作、及び前記マーク検出系によるマークの検出動作の一方を、他方の動作の少なく とも一部と並行して行う制御装置と、をさらに備える露光装置。
[80] エネルギビームで照明されるパターンで光学系を介して物体を露光する露光装置 であって、
前記物体を保持して所定の平面内で第 1及び第 2方向に可動な移動体と; 前記物体上のマークを検出するマーク検出系と;
前記パターンの投影位置と前記マーク検出系の検出中心との位置関係の計測動 作、及び前記マーク検出系によるマークの検出動作の一方を、他方の動作の少なく とも一部と並行して行う制御装置と;を備える露光装置。
[81] 請求項 79又は 80に記載の露光装置において、
前記制御装置は、前記位置関係の計測動作中に前記マークの検出動作を行う露 光装置。
[82] 請求項 79又は 80に記載の露光装置において、
前記制御装置は、前記マークの検出動作中に前記位置関係の計測動作を行う露 光装置。
[83] 請求項 44〜82のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記移動体とは別の移動体をさらに備え、
前記移動体と前記別の移動体とを所定距離以下に近接させる第 1状態と、前記両 移動体を離間させる第 2状態とを設定可能であり、前記マーク検出系によるマークの 検出動作中に前記第 1及び第 2状態の切り換えを行う露光装置。
[84] 物体をエネルギビームで露光する露光装置であって、
前記物体を保持して所定の平面内で第 1及び第 2方向に可動な移動体と; 前記物体上のマークを検出するマーク検出系と;
前記移動体と該移動体とは異なる別の移動体とを所定距離以下に近接させる第 1 状態と、前記両移動体を離間させる第 2状態とを設定可能であり、前記マーク検出系 によるマークの検出動作中に前記第 1及び第 2状態の切り換えを行う制御装置と;を 備える露光装置。
[85] 請求項 83又は 84に記載の露光装置において、
前記マークの検出動作は、前記両移動体が前記第 1状態にあるときに開始され、前 記制御装置は、前記マークの検出動作中に前記第 1状態を前記第 2状態に切り換え る露光装置。
[86] 所定の平面内で第 1及び第 2方向に可動な移動体に保持された物体をエネルギビ ームで露光する露光装置であって、
前記第 2方向に関して位置が異なる複数の検出領域を有するマーク検出系と; 前記マーク検出系によって同時に検出可能な複数の基準マークが形成され、前記 エネルギビームの照射位置を挟んで、前記第 1方向に関して前記複数の検出領域と は反対側から、前記複数の検出領域の位置まで移動可能な基準部材と;を備える露 光装置。
[87] 請求項 86に記載の露光装置において、
前記基準部材は、前記移動体又は該基準部材とは独立して前記平面内で移動す る別の移動体に取付けられてレ、る露光装置。
[88] 請求項 44〜87のいずれか一項に記載の露光装置を用いて物体を露光することと 前記露光された物体を現像することと、を含むデバイス製造方法。
[89] 物体上のマークを検出するマーク検出装置であって、
第 1軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定の平面内で移動するとともに、前記第 1軸に平行な方向を周期方向とする格子を有する第 1グレーティングと、前記第 2軸 に平行な方向を周期方向とする格子を有する第 2グレーティングとがその一面に設け られた移動体上に載置された物体上のマークを検出するマーク検出系と;
前記第 2軸に平行な方向に関して位置が異なる複数の第 1ヘッドを有し、前記第 1 グレーティングと対向する第 1ヘッドによって前記移動体の前記第 1軸に平行な方向 の位置情報を計測する第 1軸エンコーダと、前記第 1軸に平行な方向に関して位置 が異なる複数の第 2ヘッドを有し、前記第 2グレーティングと対向する第 2ヘッドによつ て前記移動体の前記第 2軸に平行な方向の位置情報を計測する第 2軸エンコーダと 、を有する計測装置と; 前記計測装置による計測値に基づレ、て前記移動体の位置を制御しつつ、前記物 体上のマークを前記マーク検出系を用いて検出する制御装置と;を備えるマーク検 出装置。
[90] 物体上のマークを検出するマーク検出装置であって、
互いに異なる複数の位置にそれぞれマークが形成されている物体を保持して第 1 軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定の平面内で移動する移動体と;
前記第 2軸に平行な方向に関して位置が異なる検出領域を有し、前記物体上の互 いに異なる位置のマークを同時に検出可能な複数のマーク検出系と;を備え、 前記物体を載置した前記移動体の前記平面内での位置によって、前記複数のマ ーク検出系により同時検出される前記物体上のマークの個数が異なるマーク検出装 置。
[91] 物体上のマークを検出するマーク検出装置であって、
互いに異なる複数の位置にそれぞれマークが形成されている物体を保持して第 1 軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定の平面内で移動する移動体と;
前記物体上の互いに異なる位置のマークをそれぞれ検出する複数のマーク検出系 と;
前記複数のマーク検出系と前記移動体に載置されている前記物体との間の、前記 平面に垂直な前記複数のマーク検出系の光軸方向における相対位置関係を、該複 数のマーク検出系間で同時に変更するフォーカス位置変更装置と;
前記フォーカス位置変更装置で前記フォーカス方向の相対位置関係を変更しつつ 、前記物体上の互いに異なる位置に形成されたマークそれぞれを、各マークに対応 する複数のマーク検出系を用いて同時に検出する制御装置と;を備えるマーク検出 装置。
[92] 物体上にパターンを形成するパターン形成方法であって、
第 1軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定の平面内で移動するとともに、前記第 1軸に平行な方向を周期方向とする格子を有する第 1グレーティングと、前記第 2軸 に平行な方向を周期方向とする格子を有する第 2グレーティングとがその一面に設け られた移動体上に載置された物体上のマークを、マーク検出系を用いて検出する検 出工程を含み、
前記検出工程では、前記マークの検出に際して、前記第 2軸に平行な方向に関し て位置が異なる複数の第 1ヘッドを有し、前記第 1グレーティングと対向する第 1へッ ドによって前記移動体の前記第 1軸に平行な方向の位置情報を計測する第 1軸ェン コーダと、前記第 1軸に平行な方向に関して位置が異なる複数の第 2ヘッドを有し、 前記第 2グレーティングと対向する第 2ヘッドによって前記移動体の前記第 2軸に平 行な方向の位置情報を計測する第 2軸エンコーダと、を有する計測装置による計測 値に基づレ、て、前記移動体の位置を制御するパターン形成方法。
[93] 請求項 92に記載のパターン形成方法において、
前記パターンの光学系による投影位置と前記マーク検出系の検出中心との位置関 係を、前記移動体上に形成された基準マークを用いて計測する計測工程をさらに含 み、
前記計測工程では、前記位置関係を計測するときに、前記移動体の位置を、前記 計測装置による計測値に基づいて制御するパターン形成方法。
[94] 物体上にパターンを形成するパターン形成方法であって、
第 1軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定の平面内で移動する移動体上に、互 いに異なる複数の位置にそれぞれマークが形成されている前記物体を載置するェ 程と;
前記第 2軸に平行な方向に関して検出領域が異なる位置に配置された複数のマー ク検出系を用いて、前記物体上の互いに異なる位置のマークを同時に検出する工程 と;を含み、
前記移動体の前記平面内での位置によって、前記複数のマーク検出系により同時 検出される前記物体上のマークの個数が異なるパターン形成方法。
[95] 光学系を用いて物体上にパターンを形成するパターン形成方法であって、
第 1軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定の平面内で移動する移動体上に、前 記物体を載置する工程と;
前記物体上に形成された複数のマークを、マーク検出系を用いて検出する工程と; 前記物体上に前記マーク検出系で検出すべきマークが残存している段階で、それ までに前記マーク検出系で検出された前記物体上の複数のマークの検出結果に基 づレ、て、前記光学系の光学特性を調整する工程と;を含むパターン形成方法。
[96] パターンを光学系を用いて物体上に投影するパターン形成方法であって、
第 1軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定の平面内で移動する移動体上に、前 記物体を載置する工程と;
前記光学系による前記パターンの投影位置と前記マーク検出系の検出中心との位 置関係を計測する動作を開始してから該動作を完了するまでの間に、前記物体上の マークの検出動作を行う工程と;を含むパターン形成方法。
[97] パターンを光学系を用いて物体上に投影するパターン形成方法であって、
第 1軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定の平面内で移動する移動体上に、前 記物体を載置する工程と;
前記移動体上に載置された前記物体上に形成された検出すべき複数のマークを マーク検出系を用いて検出する動作を開始してから該動作を完了する前までに、前 記光学系による前記パターンの投影位置と前記マーク検出系の検出中心との位置 関係の計測動作を行う工程と;を含むパターン形成方法。
[98] 物体上にパターンを形成するパターン形成方法であって、
第 1軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定の平面内で移動する第 1移動体上に、 前記物体を載置する工程と;
前記第 1移動体と前記平面内で前記第 1移動体とは独立に移動する第 2移動体と が所定距離以下に近接する近接状態にあるときに、前記第 1移動体上に載置された 前記物体上に形成されている検出すべき複数のマークのマーク検出系による検出動 作を開始し、前記複数のマークの全ての検出動作を完了する前に、前記近接状態か ら前記両移動体が相互に離間する離間状態に状態切り換えが行われるように該両 移動体を制御する工程と;を含むパターン形成方法。
[99] 物体上にパターンを形成するパターン形成方法であって、
第 1軸及びこれと交差する第 2軸を含む所定の平面内で移動する移動体上に、互 いに異なる複数の位置にそれぞれマークが形成されている前記物体を載置するェ 程と; 複数のマーク検出系と前記移動体に載置されている前記物体との間の、前記平面 に垂直な前記複数のマーク検出系の光軸方向における相対位置関係を、該複数の マーク検出系間で同時に変更しつつ、前記物体上の互いに異なる位置に形成され たマークそれぞれを、各マークに対応する複数のマーク検出系を個別に用いて、同 時に計測する工程と;を含むパターン形成方法。
[100] 請求項 92〜99のいずれか一項に記載のパターン形成方法において、
前記物体をエネルギビームで露光して、前記パターンを前記物体上に形成するェ 程をさらに含むパターン形成方法。
[101] 請求項 92〜: 100のいずれか一項に記載のパターン形成方法を用いて、物体上に パターンを形成する工程と;
該パターンが形成された物体に処理を施す工程と;を含むデバイス製造方法。
[102] 物体をエネルギビームで露光する露光方法であって、
前記物体を所定の平面内で第 1及び第 2方向に可動な移動体上に載置する第 1ェ 程と;
前記第 2方向に関して位置が異なる複数の検出領域を有するマーク検出系を用い て前記物体上のマークを検出する第 2工程と;
前記第 1方向に関して前記複数の検出領域と異なる位置に検出領域を有し、前記 第 2方向に関して位置が異なる複数の検出点を有する検出装置を用いて、前記物体 の前記第 1及び第 2方向と直交する第 3方向の位置情報を検出する第 3工程と;を含 む露光方法。
[103] 請求項 102に記載の露光方法において、
前記検出装置はその検出領域が前記第 1方向に関して前記エネルギビームの照 射位置と前記マーク検出系の複数の検出領域との間に配置される露光方法。
[104] 請求項 102又は 103に記載の露光方法において、
前記第 2、第 3工程における検出処理は、少なくとも一部並行して行われ、前記各 検出動作時に前記移動体を前記第 1方向に移動する露光方法。
[105] 請求項 102〜104のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記平面とほぼ平行な前記移動体の一面に、前記第 1及び第 2方向に格子が周期 的に配列される第 1及び第 2格子部が設けられ、
前記第 2、第 3工程の少なくとも一方で、前記第 2方向に関して位置が異なる複数 の第 1ヘッドを有する第 1エンコーダと、前記第 1方向に関して位置が異なる複数の 第 2ヘッドを有する第 2エンコーダとを有する計測装置を用い、前記第 1格子部と対 向する第 1ヘッドによって前記移動体の前記第 1方向の位置情報を計測し、前記第 2 格子部と対向する第 2ヘッドによって前記移動体の前記第 2方向の位置情報を計測 する露光方法。
[106] 請求項 105に記載の露光方法において、
前記第 1及び第 2格子部の少なくとも一方は、前記格子が周期的に配列される方向 と直交する方向に離れて一対設けられ、
前記少なくとも一方の格子部に対応する前記第 1及び第 2エンコーダの少なくとも 一方は一対設けられてレ、る露光方法。
[107] 請求項 105又は 106に記載の露光方法において、
前記マーク検出系及び/又は前記検出装置による検出動作時に、前記計測装置 によって前記移動体の位置情報が計測される露光方法。
[108] 請求項 102〜107のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記平面とほぼ平行な前記移動体の一面に、それぞれ前記第 1方向に格子が周 期的に配列される一対の第 1格子部が設けられ、
前記第 2、第 3工程の少なくとも一方で、前記第 2方向に関して前記複数の検出領 域を挟んで配置される一対の第 1ヘッドを含む複数の第 1ヘッドを有する第 1ェンコ ーダを含む計測装置を用い、前記一対の第 1格子部の少なくとも一方と対向する第 1 ヘッドによって前記移動体の前記第 1方向の位置情報を計測する露光方法。
[109] 請求項 108に記載の露光方法において、
前記移動体の一面に、前記第 2方向に格子が周期的に配列される第 2格子部が設 けられ、
前記計測装置は、前記第 1方向に関して位置が異なる複数の第 2ヘッドを有する第 2エンコーダをさらに含み、
前記第 2、第 3工程の少なくとも一方で、前記第 2格子部と対向する第 2ヘッドによつ て前記移動体の前記第 2方向の位置情報を計測する露光方法。
[110] 物体をエネルギビームで露光する露光方法であって、
前記物体を所定の平面内で第 1及び第 2方向に可動な移動体上に載置する第 1ェ 程と;
前記第 2方向に関して位置が異なる複数の検出領域を有するマーク検出系を用い て前記物体上のマークを検出する際に、前記第 2方向に関して前記複数の検出領 域を挟んで配置される一対の第 1ヘッドを含む複数の第 1ヘッドを有する第 1ェンコ ーダを含む計測装置を用い、前記移動体の前記平面とほぼ平行な一面に設けられ 、それぞれ前記第 1方向に格子が周期的に配列される一対の第 1格子部の少なくと も一方と対向する前記第 1ヘッドによって前記移動体の前記第 1方向の位置情報を 計測する第 2工程と;を含む露光方法。
[111] 請求項 110に記載の露光方法において、
前記計測装置は、前記第 1方向に関して位置が異なる複数の第 2ヘッドを有する第 2エンコーダをさらに含み、
前記第 2工程では、前記移動体の一面に、前記第 2方向に格子が周期的に配列さ れる第 2格子部と対向する前記第 2ヘッドによって前記移動体の前記第 2方向の位 置情報を計測する露光方法。
[112] 請求項 108〜111のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記移動体とは別の移動体の一面に、前記第 2方向に離れて配置される一対の基 準格子と、前記一対の基準格子の間に配置される複数の基準マークとを有する基準 部材が設けられ、
前記一対の第 1ヘッドによる前記一対の基準格子の検出、及び前記マーク検出系 による前記複数の基準マークの検出を同時に実行する工程をさらに含む露光方法。
[113] 請求項 105〜112のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記エンコーダによる前記移動体の位置情報の計測方向と異なる方向を含む複数 の計測方向に関して、干渉計を用いて前記移動体の位置情報をさらに計測する露 光方法。
[114] 請求項 113に記載の露光方法にぉレ、て、 前記エンコーダによる前記移動体の位置情報の計測方向と異なる方向は、前記平 面内の方向と異なる方向を含む露光方法。
[115] 請求項 113又は 114に記載の露光方法において、
前記干渉計は、前記エンコーダによる前記移動体の位置情報の少なくとも 1つの計 測方向に関して前記移動体の位置情報を計測する露光方法。
[116] 請求項 102〜115のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記エネルギビームによる前記物体の露光動作時に、前記計測装置によって前記 移動体の位置情報が計測される露光方法。
[117] 請求項 102〜116のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記物体上で前記第 1方向に関して位置が異なる複数群のマークを、前記移動体 を前記第 1方向に移動して前記群毎に前記マーク検出系を用いて検出する露光方 法。
[118] 請求項 117に記載の露光方法にぉレ、て、
前記複数群のマークのうち少なくとも 1群のマークは、前記第 2方向に関して位置が 異なる複数のマークを含む露光方法。
[119] 請求項 102〜118のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記移動体を前記第 1方向に移動して、前記物体上で前記第 1方向の位置が異な るマークを前記マーク検出系で検出するとともに、前記物体の前記第 1方向の位置 によって、前記マーク検出系で検出するマークの個数が異なる露光方法。
[120] 物体をエネルギビームで露光する露光方法であって、
所定の平面内で第 1及び第 2方向に可動な移動体上に前記物体を載置する第 1ェ 程と;
前記移動体を前記第 1方向に移動して、前記物体上で前記第 1方向の位置が異な るマークを検出する際に、前記第 2方向に関して位置が異なる検出領域を有するマ ーク検出系を用いて、前記物体の前記第 1方向の位置によって、異なる個数のマー クを検出する第 2工程と;を含む露光方法。
[121] 請求項 119又は 120に記載の露光方法において、
前記マーク検出系は、前記第 1方向に移動される前記物体上で前記第 2方向の位 置がほぼ同一の複数のマークを、前記複数の検出領域の 1つで検出する露光方法。
[122] 請求項 119〜: 121のレ、ずれか一項に記載の露光方法にぉレ、て、
前記マーク検出系は、前記第 1方向に移動される前記物体上での前記マークの前 記第 2方向の位置に応じて、前記複数の検出領域の前記第 2方向の相対位置が調 整される露光方法。
[123] 物体をエネルギビームで露光する露光方法であって、
所定の平面内で第 1及び第 2方向に可動であるとともに、前記平面とほぼ平行な一 面に格子が周期的に配列される格子部が設けられる移動体上に前記物体を載置す る工程と;
前記物体上のマークを検出するマーク検出系による前記マークの検出動作時に、 前記格子の配列方向と交差する方向に関して位置が異なる複数のヘッドを有するェ ンコーダを含む計測装置を用い、前記格子部と対向するヘッドによって前記配列方 向に関する前記移動体の位置情報を計測する工程と;を含む露光方法。
[124] 請求項 123に記載の露光方法において、
前記格子部は、前記第 1及び第 2方向に前記格子が周期的に配置される第 1及び 第 2格子部を含み、
前記エンコーダは、前記第 2方向に関して位置が異なる複数の第 1ヘッドを有し、 前記第 1格子部と対向する第 1ヘッドによって前記移動体の前記第 1方向の位置情 報を計測する第 1エンコーダと、前記第 1方向に関して位置が異なる複数の第 2へッ ドを有し、前記第 2格子部と対向する第 2ヘッドによって前記移動体の前記第 2方向 の位置情報を計測する第 2エンコーダとを含む露光方法。
[125] 請求項 124に記載の露光方法において、
前記第 1格子部及び第 2格子部の少なくとも一方に起因して生じる前記エンコーダ の計測誤差を補正する工程をさらに含む露光方法。
[126] 請求項 102〜125のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記マーク検出系による前記物体上の複数のマークの検出動作の途中で、前記マ ーク検出系で検出された前記複数のマークの一部の検出結果に基づいて、前記ェ ネルギビームで照明されるパターンを前記物体上に投影する光学系の光学特性を 調整する工程を、さらに含む露光方法。
[127] 光学系を介して物体をエネルギビームで露光する露光方法であって、
所定の平面内で第 1及び第 2方向に可動な移動体上に前記物体を載置する工程と 前記物体上の複数のマークの検出動作の途中で、それまでに検出された前記複 数のマークの一部の検出結果に基づいて前記光学系の光学特性を調整する調整装 置を制御する工程と;を含む露光方法。
[128] エネルギビームで照明されるパターンで光学系を介して物体を露光する露光方法 であって、
所定の平面内で第 1及び第 2方向に可動な移動体上に前記物体を載置する第 1ェ 程と;
前記パターンの投影位置と前記物体上のマークを検出するマーク検出系の検出中 心との位置関係の計測動作、及び前記マーク検出系によるマークの検出動作の一 方を、他方の動作の少なくとも一部と並行して行う第 2工程と;を含む露光方法。
[129] 請求項 128に記載の露光方法において、
前記第 2工程では、前記位置関係の計測動作中に前記マークの検出動作を行う露 光方法。
[130] 請求項 128に記載の露光方法において、
前記第 2工程では、前記マークの検出動作中に前記位置関係の計測動作を行う露 光方法。
[131] 請求項 102〜130のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記移動体と該移動体とは別の移動体とを所定距離以下に近接させる第 1状態と 、前記両移動体を離間させる第 2状態とを設定可能であり、
前記マーク検出系によるマークの検出動作中に前記第 1及び第 2状態の切り換え を行う露光方法。
[132] 物体をエネルギビームで露光する露光方法であって、
所定の平面内で第 1及び第 2方向に可動な移動体上に前記物体を載置する工程と 前記移動体と該移動体とは別の移動体とを所定距離以下に近接させる第 1状態と 、前記両移動体を離間させる第 2状態とを設定可能であり、
前記物体上のマークを検出するマーク検出系によるマークの検出動作中に前記第 1及び第 2状態の切り換えを行う工程と;を含む露光方法。
[133] 請求項 131又は 132に記載の露光方法において、
前記マークの検出動作は、前記両移動体が前記第 1状態にあるときに開始され、前 記マークの検出動作中に前記第 1状態から前記第 2状態への切り換えが行われる露 光方法。
[134] 請求項 102〜133のいずれか一項に記載の露光方法を用いて物体を露光すること と、
前記露光された物体を現像することと、を含むデバイス製造方法。
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