WO2009084203A1 - 移動体駆動方法及び装置、露光方法及び装置、パターン形成方法及び装置、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

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measurement
exposure
pattern
driving
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PCT/JP2008/003960
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Yuichi Shibazaki
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Nikon Corporation
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    • G03F9/7088Alignment mark detection, e.g. TTR, TTL, off-axis detection, array detector, video detection

Definitions

  • the present invention relates to a moving body driving method and apparatus, an exposure method and apparatus, a pattern forming method and apparatus, and a device manufacturing method, and more specifically, a moving body driving method and a moving body for driving a moving body along a predetermined plane.
  • the present invention relates to a device manufacturing method using a forming method.
  • step-and-repeat reduction projection exposure apparatuses such as semiconductor elements (integrated circuits, etc.), liquid crystal display elements, etc.
  • steppers step-and-repeat reduction projection exposure apparatuses
  • step-and-repeats are mainly used.
  • a scanning type reduction projection exposure apparatus a so-called scanning stepper (also called a scanner) or the like is used.
  • a wafer stage that holds the wafer includes: For example, it is driven in a two-dimensional direction by a linear motor or the like.
  • the position of the wafer stage is generally measured by using a laser interferometer having high stability over a long period of time.
  • the inventors have developed an exposure apparatus that employs an encoder that has a measurement resolution comparable to or higher than that of a laser interferometer and is generally less susceptible to air fluctuations than an interferometer as a wafer stage position measurement apparatus.
  • Previously proposed see, for example, Patent Document 1).
  • the measurement beam continues to be irradiated from the encoder head to the scale on which the diffraction grating is formed for a certain period of time, the scale deforms slightly due to thermal expansion. It has recently been found that can cause measurement errors that cannot be ignored.
  • the present invention is a moving body driving method for driving a moving body in a predetermined plane, and a measuring beam is provided on a measurement surface installed on one of the moving body and the outside of the moving body.
  • the position of the movable body is measured using a position measurement system including a head installed on the other side of the movable body and the outside of the movable body, and the movable body is driven based on the measurement result And a step of adjusting an irradiation amount of the measurement beam onto the measurement surface.
  • the irradiation heat applied to the measurement surface can be adjusted by adjusting the irradiation amount of the measurement beam on the measurement surface, thereby suppressing the distortion of the measurement surface caused by the irradiation heat. Can do. Therefore, it is possible to always maintain high position measurement accuracy and ensure the driving accuracy of the moving body.
  • an exposure method for forming a pattern in a partitioned area on an object by irradiating an energy beam wherein the movable body of the present invention is used to form a pattern in the partitioned area.
  • the exposure method includes a step of driving a moving body that holds the object using a driving method.
  • the moving object holding the object is driven using the moving object driving method of the present invention. Therefore, it becomes possible to form a pattern in the partitioned area on the object with high accuracy.
  • a pattern forming method for forming a pattern on an object wherein the object is formed by using the moving body driving method of the present invention in order to form a pattern on the object. It is a pattern formation method including the process of driving the moving body to hold
  • the moving body holding the object is driven using the moving body driving method of the present invention. This makes it possible to form a pattern on the object with high accuracy.
  • a device manufacturing method including: a step of forming a pattern on an object using the pattern forming method of the present invention; and a step of processing the object on which the pattern is formed. Is the method.
  • an exposure method for exposing an object with an energy beam wherein a measurement surface is installed on one of a movable body that holds the object and can move within a predetermined plane, and the outside thereof.
  • the position information of the movable body is measured using a position measurement system in which the head is installed on the other side, and the movable body is driven based on the position information; and the measurement is performed by irradiation with the measurement beam. And preventing a physical quantity including at least one of thermal stress on the surface and deformation amount from exceeding a permissible value.
  • the physical quantity means a physical quantity related to deformation (including distortion caused by thermal stress) on the measurement surface caused by irradiation of the measurement beam.
  • the position information of the moving body is measured using the position measuring system, and the moving body is driven based on the position information. Further, the irradiation of the measurement beam prevents a physical quantity including at least one of thermal stress and deformation on the measurement surface of the position measurement system from exceeding an allowable value. Therefore, it is possible to suppress the distortion of the measurement surface due to the irradiation heat, and thereby it is possible to always maintain high position measurement accuracy and ensure the driving accuracy of the moving body.
  • the present invention is a device manufacturing method including exposing an object using the exposure method of the present invention; and developing the exposed object.
  • the present invention is a moving body drive device that drives a moving body in a predetermined plane, and a measurement beam is applied to a measurement surface installed on the moving body or on the outside of the moving body.
  • the irradiation amount on the measurement surface of the measurement beam is adjusted by driving the moving body using the drive device by the adjustment device. For this reason, the irradiation heat given to a measurement surface is adjusted, and distortion of the measurement surface resulting from the heat can be suppressed. Therefore, it is possible to always maintain high position measurement accuracy and ensure the driving accuracy of the moving body.
  • an exposure apparatus for forming a pattern in a partitioned area on an object by irradiating an energy beam, wherein the object is held to form the pattern in the partitioned area. It is an exposure apparatus provided with the moving body drive device of the present invention that drives a moving body within a predetermined plane.
  • the moving body holding the object is driven in a predetermined plane by the moving body driving device of the present invention. Therefore, it becomes possible to form a pattern in the partitioned area on the object with high accuracy.
  • a pattern forming apparatus for forming a pattern on an object, the movable body being movable while holding the object; a pattern generating apparatus for forming a pattern on the object; And a moving body driving device of the present invention that drives the moving body in a predetermined plane.
  • the moving body holding the object is driven in a predetermined plane by the moving body driving device of the present invention. This makes it possible to form a pattern on the object with high accuracy.
  • an exposure apparatus for exposing an object with an energy beam, the movable body holding the object and movable within a predetermined plane; the movable body and an exterior of the movable body A measurement beam disposed on one of the moving body and the outside of the moving body, and receiving the reflected light from the head to receive the reflected light.
  • a position measurement system that measures the position information of; a drive system that drives the movable body based on the position information; and a physical quantity including at least one of thermal stress and deformation on the measurement surface by the measurement beam.
  • An exposure apparatus comprising: a control device for preventing an allowable value from being exceeded.
  • the position information of the moving body is measured by the position measurement system, and the moving body is driven by the drive system based on the position information.
  • the control device prevents the physical quantity including at least one of the thermal stress and the deformation amount on the measurement surface of the position measurement system from exceeding the allowable value due to the irradiation of the measurement beam. Therefore, it is possible to suppress the distortion of the measurement surface due to the irradiation heat, and thereby it is possible to always maintain high position measurement accuracy and ensure the driving accuracy of the moving body.
  • the present invention is a third device manufacturing method including exposing an object using the exposure apparatus of the present invention; and developing the exposed object.
  • FIG. 1 shows schematically the structure of the exposure apparatus which concerns on one Embodiment.
  • FIG. 1 schematically shows a configuration of an exposure apparatus 100 according to an embodiment.
  • the exposure apparatus 100 is a step-and-scan projection exposure apparatus, a so-called scanner.
  • a projection optical system PL is provided.
  • a reticle and wafer are arranged in a direction perpendicular to the Z-axis direction parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL and in a plane perpendicular to the Z-axis direction.
  • the direction perpendicular to the Z axis and the Y axis are the X axis directions
  • the rotation (tilt) directions around the X axis, the Y axis, and the Z axis are ⁇ x, ⁇ y, and The description will be made with the ⁇ z direction.
  • the exposure apparatus 100 includes an illumination system 10, a reticle stage RST, a projection unit PU, a stage apparatus 50 having a wafer stage WST, a control system for these, and the like.
  • wafer W is mounted on wafer stage WST.
  • the illumination system 10 includes a light source, an illuminance uniformizing optical system including an optical integrator, a reticle blind, and the like (both not shown) as disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2003/0025890. And an illumination optical system.
  • the illumination system 10 illuminates the slit-shaped illumination area IAR on the reticle R defined by the reticle blind (masking system) with illumination light (exposure light) IL with substantially uniform illuminance.
  • illumination light IL ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used.
  • reticle stage RST On reticle stage RST, reticle R having a circuit pattern or the like formed on its pattern surface (lower surface in FIG. 1) is fixed, for example, by vacuum suction.
  • the reticle stage RST can be finely driven in the XY plane by a reticle stage drive system 11 (not shown in FIG. 1, refer to FIG. 7) including a linear motor, for example, and also in the scanning direction (left and right direction in FIG. 1). In the Y-axis direction) at a predetermined scanning speed.
  • Position information (including rotation information in the ⁇ z direction) of the reticle stage RST in the XY plane (moving surface) is transferred by a reticle laser interferometer (hereinafter referred to as “reticle interferometer”) 116 to a movable mirror 15 (in practice, Via a Y moving mirror (or a retroreflector) having a reflecting surface orthogonal to the Y-axis direction and an X moving mirror having a reflecting surface orthogonal to the X-axis direction), for example, about 0.25 nm Always detected with resolution.
  • the measurement value of reticle interferometer 116 is sent to main controller 20 (not shown in FIG. 1, refer to FIG. 7).
  • Projection unit PU is arranged below reticle stage RST in FIG. 1, and is supported by a main frame (not shown).
  • the projection unit PU includes a lens barrel 40 and a projection optical system PL held in the lens barrel 40.
  • the projection optical system PL for example, a refractive optical system including a plurality of optical elements (lens elements) arranged along an optical axis AX parallel to the Z-axis direction is used.
  • the projection optical system PL is, for example, both-side telecentric and has a predetermined projection magnification (for example, 1/4 times, 1/5 times, or 1/8 times).
  • the reticle R in which the first surface (object surface) of the projection optical system PL and the pattern surface are substantially coincided with each other is arranged.
  • the illumination light IL that has passed through the projection optical system PL (projection unit PU) a reduced image of the circuit pattern of the reticle R in the illumination area IAR (a reduced image of a part of the circuit pattern) is projected through the projection optical system PL (projection unit PU).
  • illumination area IAR illumination light IL
  • the pattern of the reticle R is generated on the wafer W by the illumination system 10 and the projection optical system PL, and the sensitive layer (resist layer) on the wafer W is exposed on the wafer W by the illumination light IL. A pattern is formed.
  • stage device 50 drives wafer stage WST disposed on base board 12, measurement system 200 (see FIG. 7) for measuring positional information of wafer stage WST, and wafer stage WST.
  • a stage drive system 124 (see FIG. 7) and the like are provided.
  • the measurement system 200 includes an interferometer system 118, an encoder system 150, a surface position measurement system 180, and the like.
  • the wafer stage WST is supported on the base board 12 by a non-contact bearing (not shown) such as an air bearing through a clearance of about several ⁇ m.
  • Wafer stage WST includes a stage main body 91 and a wafer table WTB mounted on stage main body 91.
  • Wafer table WTB and stage main body 91 are driven by a stage drive system 124 including, for example, a linear motor.
  • the wafer W can move on the base board 12 in directions of six degrees of freedom (X, Y, Z, ⁇ x, ⁇ y, ⁇ z).
  • a wafer holder (not shown) for holding the wafer W by vacuum suction or the like is provided at the center of the upper surface of the wafer table WTB.
  • the measurement plate 30 is arranged on the + Y side of the wafer holder on the upper surface of the wafer table WTB.
  • a reference mark FM is arranged at the center of the measurement plate 30, and a pair of aerial image measurement slit patterns (slit-shaped measurement patterns) SL are arranged on both sides of the reference mark FM in the X-axis direction. .
  • an optical system, a light receiving element, and the like are arranged inside wafer stage WST. That is, a pair of aerial image measuring devices 45A and 45B (see FIG. 7) including the aerial image measuring slit pattern SL are provided on wafer table WTB. Note that only a part of the optical system may be disposed inside wafer stage WST, and a light receiving element or the like serving as a heat source may be disposed outside wafer stage WST.
  • a scale used in an encoder system described later is formed on the upper surface of wafer table WTB. More specifically, Y scales 39Y 1 and 39Y 2 are formed in regions on one side and the other side of the upper surface of wafer table WTB in the X-axis direction (left and right direction in FIG. 2).
  • the Y scales 39Y 1 and 39Y 2 are, for example, reflective type gratings (for example, diffraction gratings) in which the Y axis direction is a periodic direction in which grid lines 38 having the X axis direction as the longitudinal direction are arranged at a predetermined pitch in the Y axis direction. ).
  • X scale 39X 1 , X scale 39X 1 , and Y scale 39Y 1 and 39Y 2 are sandwiched between one side and the other side in the Y-axis direction (up and down direction in the drawing in FIG. 2) of wafer table WTB. 39X 2 are formed respectively.
  • the X scales 39X 1 and 39X 2 are, for example, reflection type gratings (for example, diffraction gratings) in which the X-axis direction is a periodic direction in which grid lines 37 having a longitudinal direction in the Y-axis direction are arranged in the X-axis direction at a predetermined pitch ).
  • the pitch of the grid lines 37 and 38 is set to 1 ⁇ m, for example.
  • the pitch of the grating is shown larger than the actual pitch for convenience of illustration.
  • each scale it is also effective to cover each scale with a glass plate having a low coefficient of thermal expansion in order to protect each diffraction grating.
  • a glass plate having the same thickness as the wafer for example, a thickness of 1 mm can be used, and the wafer table so that the surface of the glass plate is the same height (level) as the wafer surface. Installed on top of WST (each scale).
  • a reflecting surface 17a and a reflecting surface 17b used in an interferometer system to be described later are formed on the ⁇ Y end surface and the ⁇ X end surface of the wafer table WTB.
  • the + Y end surface of wafer table WTB is similar to the CD bar disclosed in International Publication No. 2007/097379 (corresponding to US Patent Application Publication No. 2008/0088843).
  • a fiducial bar (hereinafter abbreviated as “FD bar”) 46 extends in the X-axis direction.
  • reference gratings (for example, diffraction gratings) 52 that are symmetrically arranged with respect to the center line LL of the wafer table WTB and that have the Y-axis direction as a periodic direction, respectively. Is formed.
  • a plurality of reference marks M are formed on the upper surface of the FD bar 46.
  • each reference mark M a two-dimensional mark having a size detectable by an alignment system described later is used.
  • the surface of the cover glass plate of each scale, the upper surface of the wafer table WTB, the surface of the measurement plate 30, the surface of an FD bar 46 described later, and the surface of the wafer are flush with each other. Further, at least a part of these surfaces may have liquid repellency.
  • a primary alignment system AL1 having a detection center at a predetermined distance is provided on the lower surface of the main frame described above.
  • AL2 3 and AL2 4 are provided.
  • the secondary alignment systems AL2 1 to AL2 4 are fixed to the lower surface of the main frame (not shown) through movable support members, and are driven in the X-axis direction by drive mechanisms 60 1 to 60 4 (see FIG. 7). The relative positions of these detection areas can be adjusted.
  • each of the alignment systems AL1, AL2 1 to AL2 4 for example, an image processing type FIA (Field Image Alignment) system is used. Imaging signals from the alignment systems AL1, AL2 1 to AL2 4 are supplied to the main controller 20 through a signal processing system (not shown).
  • FIA Field Image Alignment
  • position information (including rotation information in the ⁇ z direction) of wafer stage WST (wafer table WTB) in the XY plane is mainly measured using encoder system 150 described later.
  • Interferometer system 118 is used when wafer stage WST is located outside the measurement area of encoder system 150 (for example, near unloading position UP (see FIG. 8) and loading position LP (see FIG. 9)). Further, it is used as an auxiliary when correcting (calibrating) long-term fluctuations in the measurement results of the encoder system 150 (for example, due to deformation of the scale over time). Therefore, interferometer system 118 does not necessarily have to be provided for measuring position information of wafer stage WST (wafer table WTB) in the XY plane. On the other hand, interferometer system 118 and encoder system 150 may be used in combination to measure position information of wafer stage WST (wafer table WTB).
  • a plurality of encoder systems 150 are configured to measure the position (X, Y, ⁇ z) in the XY plane of the wafer stage WST independently of the interferometer system 118.
  • a head unit is provided.
  • head units 62A, 62B, 62C, and 62D are arranged on the + X side, + Y side, -X side of the projection unit PU, and -Y side of the primary alignment system AL1, respectively.
  • head units 62E and 62F are respectively arranged on both outer sides in the X-axis direction of the alignment systems AL1, AL2 1 to AL2 4 .
  • These head units 62A to 62F are fixed to the main frame in a suspended state via support members.
  • each of the head units 62A and 62C includes a plurality of (here, five) Y heads 65 1 to 65 5 and Y heads 64 1 to 64 5 .
  • the Y heads 65 2 to 65 5 and the Y heads 64 1 to 64 4 are arranged on the reference axis LH with an interval WD.
  • Y heads 65 1 and Y head 64 5 are disposed on the -Y side position of a predetermined distance apart projection unit PU in the -Y direction from the reference axis LH.
  • the distance in the X-axis direction between the Y heads 65 1 and 65 2 and between the Y heads 64 4 and 64 5 is also set to WD.
  • the Y heads 65 1 to 65 5 and the Y heads 64 5 to 64 1 are disposed symmetrically with respect to the reference axis LV.
  • the Y heads 65 1 to 65 5 and the Y heads 64 1 to 64 5 are also referred to as the Y head 65 and the Y head 64, respectively, as necessary.
  • the head unit 62A uses a Y scale 39Y 1 to measure a Y-axis position (Y position) of the wafer stage WST (wafer table WTB) in the Y-axis direction (Y-lens here) Y linear encoder 70A (FIG. 7). To configure).
  • the head unit 62C constitutes a multi-lens (here, 5 eyes) Y linear encoder 70C (see FIG. 7) that measures the Y position of the wafer stage WST (wafer table WTB) using the Y scale 39Y 2 .
  • the Y linear encoder is abbreviated as “Y encoder” or “encoder” as appropriate.
  • the interval WD in the X-axis direction of the five Y heads 65 and 64 (more precisely, irradiation points on the scale of the measurement beam emitted by the Y heads 65 and 64) provided in the head units 62A and 62C is Y
  • the scales 39Y 1 and 39Y 2 are set slightly narrower than the width in the X-axis direction (more precisely, the length of the lattice line 38). Therefore, at the time of exposure, for example, at least one of the five Y heads 65 and 64 always faces the corresponding Y scales 39Y 1 and 39Y 2 (irradiates the measurement beam).
  • the head unit 62B includes a plurality of (here, four) X heads 66 5 to 66 8 arranged on the reference axis LV at intervals WD.
  • the head unit 62D includes a plurality (four in this case) of X heads 66 1 to 66 4 arranged on the reference axis LV at intervals WD.
  • the X heads 66 5 to 66 8 and the X heads 66 1 to 66 4 are also referred to as the X head 66 as necessary.
  • the head unit 62B uses the X scale 39X 1 to measure the position (X position) of the wafer stage WST (wafer table WTB) in the X-axis direction (here, four eyes) X linear encoder 70B (FIG. 7). Further, head unit 62D uses the X scale 39X 2, multiview that measures the X-position of wafer stage WST (wafer table WTB) (here 4 eyes) constituting the X linear encoder 70D (refer to FIG. 7) . In the following, the X linear encoder is abbreviated as “encoder” as appropriate.
  • the interval WD in the Y-axis direction between adjacent X heads 66 (more precisely, irradiation points on the scale of the measurement beam emitted by the X head 66) included in the head units 62B and 62D is X scale 39X 1 , (more precisely, the length of the grating lines 37) 39X 2 in the Y-axis direction of the width is set narrower than. Therefore, at the time of exposure or alignment, for example, at least one of the total eight X heads 66 included in the head units 62B and 62D always faces the corresponding X scale 39X 1 and 39X 2 (measurement beam). ).
  • the distance between the most + Y side X heads 66 4 of the most -Y side of the X heads 66 5 and the head unit 62D of the head unit 62B is the movement of the Y-axis direction of wafer stage WST, between the two X heads
  • the width of the wafer table WTB is set to be narrower than the width in the Y-axis direction so that it can be switched (connected).
  • the head unit 62E includes a plurality of (here, four) Y heads 67 1 to 67 4 .
  • the three Y heads 67 1 to 67 3 are arranged on the reference axis LA at substantially the same interval as the interval WD on the ⁇ X side of the secondary alignment system AL2 1 .
  • Y head 67 4, from the reference axis LA in the + Y direction are disposed on the + Y side of secondary alignment system AL2 1 a predetermined distance away.
  • the distance in the X-axis direction between the Y heads 67 3 and 67 4 is also set to WD.
  • the head unit 62F includes a plurality (here, four) of Y heads 68 1 to 68 4 .
  • These Y heads 68 1 to 68 4 are arranged at positions symmetrical to the Y heads 67 4 to 67 1 with respect to the reference axis LV. That is, the three Y heads 68 2 to 68 4 are arranged on the reference axis LA on the + X side of the secondary alignment system AL2 4 at substantially the same interval as the interval WD.
  • the Y head 68 1 is disposed on the + Y side of the secondary alignment system AL2 4 that is a predetermined distance away from the reference axis LA in the + Y direction.
  • the distance between the Y heads 68 1 and 68 2 in the X-axis direction is also set to WD.
  • the Y heads 67 4 to 67 1 and the Y heads 68 1 to 68 4 are also referred to as a Y head 67 and a Y head 68, respectively, as necessary.
  • the Y position (and ⁇ z rotation) of wafer stage WST is measured by Y heads 67 and 68 (that is, Y linear encoders 70E and 70F constituted by Y heads 67 and 68).
  • Y head 67 3 adjacent in the X-axis direction of secondary alignment systems AL2 1, AL2 4, 68 2 are a pair of reference gratings of FD bar 46
  • the Y position of the FD bar 46 is measured at the position of each reference grating 52 by the Y heads 67 3 and 68 2 that face each other and the pair of reference gratings 52.
  • encoders configured by Y heads 67 3 and 68 2 respectively facing the pair of reference gratings 52 are referred to as Y linear encoders 70E 2 and 70F 2 (see FIG. 7).
  • Y encoders composed of Y heads 67 and 68 facing Y scales 39Y 2 and 39Y 1 are referred to as Y encoders 70E 1 and 70F 1 .
  • the measurement values of the linear encoders 70A to 70F described above are supplied to the main controller 20, and the main controller 20 includes three of the linear encoders 70A to 70D, or the linear encoders 70E 1 , 70F 1 , 70B and 70D. Based on the three measured values, the position of wafer stage WST in the XY plane is controlled, and based on the measured values of linear encoders 70E 2 and 70F 2 , the FD bar 46 (wafer stage WST) in the ⁇ z direction is controlled. Control the rotation.
  • each encoder head (Y head, X head), the interference type encoder head currently disclosed by the international publication 2007/097379 pamphlet can be used, for example.
  • this type of encoder head two measurement lights are irradiated onto the corresponding scales, the respective return lights are combined into one interference light, and the intensity of the interference light is measured using a photodetector. Based on the intensity change of the interference light, the displacement in the measurement direction of the scale (period direction of the diffraction grating) is measured.
  • Each encoder head (Y head, X head) is not limited to the diffraction interference method described above, and various methods such as a so-called pickup method can be used.
  • interferometer system 118 irradiates reflecting surface 17a or 17b with an interferometer beam (length measuring beam), receives the reflected light, and positions wafer stage WST in the XY plane.
  • a Y interferometer 16 that measures information and three X interferometers 126, 127, and 128 are provided. More specifically, the Y interferometer 16 reflects at least three length measuring beams parallel to the Y axis including a pair of length measuring beams B4 1 and B4 2 symmetric with respect to the reference axis LV, and a movable mirror 41 described later. Irradiate. Further, as shown in FIG.
  • the X interferometer 126 includes a pair of length measuring beams B5 1 and B5 that are symmetrical with respect to a straight line (reference axis LH) parallel to the X axis orthogonal to the optical axis AX and the reference axis LV.
  • the reflection surface 17b is irradiated with at least three measurement beams including 2 in parallel with the X axis.
  • the X interferometer 127 includes at least two Y axes including a length measuring beam B6 with a straight line (reference axis) LA parallel to the X axis orthogonal to the reference axis LV at the detection center of the alignment system AL1 as a length measuring axis. Is irradiated onto the reflecting surface 17b. Further, the X interferometer 128 irradiates the reflection surface 17b with a measurement beam B7 parallel to the Y axis.
  • the position information from each interferometer of the interferometer system 118 is supplied to the main controller 20.
  • main controller 20 adds rotation information (that is, pitching) in the ⁇ x direction in addition to the X and Y positions of wafer table WTB (wafer stage WST).
  • ⁇ y direction rotation information that is, rolling
  • ⁇ z direction rotation information that is, yawing
  • the interferometer system 118 further includes a pair of Z interferometers 43A and 43B, as shown in FIGS.
  • the Z interferometers 43A and 43B are arranged to face the movable mirror 41 having a concave reflecting surface fixed to the side surface on the ⁇ Y side of the stage body 91.
  • the movable mirror 41 is designed such that the length in the X-axis direction is longer than the reflecting surface 17a of the wafer table WTB.
  • the Z interferometers 43A and 43B irradiate the measuring mirrors B1 and B2 parallel to the two Y axes, respectively, onto the fixed mirrors 47A and 47B fixed to the main frame, for example, via the movable mirror 41, respectively.
  • the reflected light is received and the optical path lengths of the measurement beams B1 and B2 are measured.
  • main controller 20 calculates the position of wafer stage WST in the four degrees of freedom (Y, Z, ⁇ y, ⁇ z) direction.
  • a multipoint focal position detection system (hereinafter referred to as “multipoint AF system”) including an irradiation system 90a and a light receiving system 90b. ) Is provided.
  • the multipoint AF system an oblique incidence system having the same configuration as that disclosed in, for example, US Pat. No. 5,448,332 is adopted.
  • the irradiation system 90a is disposed on the + Y side of the ⁇ X end of the head unit 62E described above, and light is received on the + Y side of the + X end of the head unit 62F while facing this.
  • a system 90b is arranged.
  • the multipoint AF system (90a, 90b) is fixed to the lower surface of the main frame.
  • M is the total number of detection points
  • a plurality of detection points irradiated with the detection beam are not shown individually, but as elongated detection areas (beam areas) AF extending in the X-axis direction between the irradiation system 90a and the light receiving system 90b. It is shown.
  • the detection area AF is set to have a length in the X-axis direction that is approximately the same as the diameter of the wafer W, the wafer W is scanned almost in the Y-axis direction once in the Z-axis direction.
  • Position information (surface position information) can be measured.
  • each pair of pairs constituting a part of the surface position measurement system 180 is arranged in the vicinity of both ends of the detection area AF of the multipoint AF system (90a, 90b) in a symmetrical arrangement with respect to the reference axis LV.
  • Heads for Z position measurement (hereinafter abbreviated as “Z head”) 72a, 72b, 72c, 72d are provided. These Z heads 72a to 72d are fixed to the lower surface of the main frame described above.
  • the Z heads 72a to 72d are collectively referred to as the Z head 72.
  • Z heads 72a to 72d for example, an optical displacement sensor head similar to an optical pickup used in a CD drive device or the like is used.
  • Z heads 72a to 72d irradiate wafer table WTB with a measurement beam from above, receive the reflected light, and measure the surface position of wafer table WTB at the irradiation point.
  • a configuration is adopted in which the measurement beam of the Z head is reflected by the reflection type diffraction grating constituting the Y scales 39Y 1 and 39Y 2 described above.
  • the three outer Z heads 76 3 to 76 5 and 74 1 to 74 3 belonging to the head units 62A and 62C are arranged in parallel to the reference axis LH at a predetermined distance in the + Y direction from the reference axis LH. Has been.
  • Z heads 76 1 and 74 5 innermost belonging to the respective head units 62A and 62C to + Y side of projection unit PU, the remaining Z head 76 2 and 74 4 each Y heads 65 2 and 64 4 - Arranged on the Y side.
  • the five Z heads 76 and 74 belonging to the head units 62A and 62C are arranged symmetrically with respect to the reference axis LV.
  • a head of an optical displacement sensor similar to the Z heads 72a to 72d described above is employed.
  • the head unit 62A, 62C are the same X positions as the five Y heads 65 j, 64 i, each comprise, since with five Z heads 76 j, 74 i, respectively, such as during exposure Similarly to the Y heads 65 and 64, at least one of the five Z heads 76 and 74 always faces the corresponding Y scale 39Y 1 and 39Y 2 .
  • the Z heads 72a to 72d, 74 1 to 74 5 , and 76 1 to 76 5 described above are connected to the main controller 20 via the signal processing / selecting device 170 as shown in FIG.
  • the device 20 selects an arbitrary Z head from among the Z heads 72a to 72d, 74 1 to 74 5 , and 76 1 to 76 5 via the signal processing / selection device 170, and sets the operating state. Surface position information detected by the Z head is received via the signal processing / selection device 170.
  • FIG. 7 shows the main configuration of the control system of the exposure apparatus 100.
  • This control system is mainly configured of a main control device 20 composed of a microcomputer (or a workstation) for overall control of the entire apparatus.
  • processing using wafer stage WST is performed according to a procedure similar to the procedure disclosed in the embodiment of International Publication No. 2007/097379. It is executed by the main controller 20.
  • wafer stage WST when wafer stage WST is at unloading position UP shown in FIG. 8, when wafer W is unloaded and moved to loading position LP shown in FIG. 9, a new wafer W is placed on wafer table WTB. To be loaded. In the vicinity of the unloading position UP and loading position LP, the position of wafer stage WST with six degrees of freedom is controlled based on the measurement value of interferometer system 118. Further, in the unloading position UP, the loading position LP, and the movement path between them, all the encoder heads and the Z head do not face any of the scales 39Y 1 , 39Y 2 , 39X 1 , 39X 2 . That is, in the unloading position UP, loading position LP, and the area of the movement path between them, the measurement beam irradiation points of all encoder heads and Z heads are located outside the scale.
  • a sequence in which the measurement beam of the encoder head and the Z head is not irradiated on the same point of the scale for a predetermined time or longer (that is, the thermal stress does not exceed the allowable value) is adopted.
  • a method of retracting wafer stage WST to the “standby position” is employed. Therefore, when it is necessary to stop wafer stage WST for a predetermined time or longer, unloading position UP, loading position LP, etc. are suitable positions as standby positions.
  • the first stage of baseline check of the primary alignment system AL1 is performed in which the wafer stage WST is moved and the reference mark FM of the measurement plate 30 is detected by the primary alignment system AL1.
  • the origin of the encoder system and interferometer system is reset (reset).
  • the alignment marks of a plurality of sample shot areas on the wafer W are measured using the alignment systems AL1, AL2 1 to AL2 4 while measuring the position of the wafer stage WST in the direction of 6 degrees of freedom using the encoder system and the Z head.
  • the multipoint AF system (90a, 90b) is used to perform focus mapping (the surface position (Z position) of the wafer W with reference to the measured values of the Z heads 72a to 72d).
  • Information measurement is performed.
  • the measurement plate 30 reaches directly below the projection optical system PL during the movement of the wafer stage WST for alignment measurement and focus mapping in the + Y direction
  • the reticle R is used by using the aerial image measuring devices 45A and 45B.
  • the latter half of the baseline check of the primary alignment system AL1 is performed to measure the upper pair of alignment marks by the slit scan method.
  • the wafer W is obtained in a step-and-scan manner based on the position information of each shot area on the wafer obtained from the alignment measurement result and the latest alignment system baseline. A plurality of upper shot areas are exposed, and a reticle pattern is transferred. During the exposure operation, focus leveling control of the wafer W is performed based on information obtained by focus mapping. The Z and ⁇ y of the wafer being exposed are controlled based on the measured values of the Z heads 74 and 76, while ⁇ x is controlled based on the measured values of the Y interferometer 16.
  • the baseline measurement of the secondary alignment systems AL2 1 to AL2 4 is performed at an appropriate timing to the measurement values of the encoders 70E 2 and 70F 2 described above, as in the method disclosed in the pamphlet of International Publication No. 2007/097379.
  • the four secondary alignment systems AL2 1 to AL2 4 are used and the reference on the FD bar 46 in the field of view of each secondary alignment system. This is done by measuring the mark M simultaneously.
  • a series of processes using wafer stage WST is performed. For some reason, a series of processes using wafer stage WST is temporarily stopped, and wafer stage WST is in a standby state (idle state). ) May have to happen.
  • the main controller 20 sets the wafer stage WST to the standby state described above. It is possible to stop at a loading position LP, which is one of the positions, and wait.
  • main controller 20 causes wafer stage WST to be moved.
  • main controller 20 may move wafer stage WST to the standby position instead of continuing to move it.
  • main controller 20 controls the irradiation amount of the measurement beam to each scale by continuing to move wafer stage WST or retracting it to the standby position as described above. This avoids the distortion (deformation) of the scale due to the irradiation heat of the measurement beam and the accompanying measurement errors of the encoder head and Z head.
  • main controller 20 may move wafer stage WST in steps, not limited to continuous movement. In this specification, the term “keep moving” is used as a concept including such step movement.
  • main controller 20 reciprocates wafer stage WST within a predetermined range, as indicated by a white double arrow in FIG.
  • main controller 20 distorts the scale of wafer stage WST in terms of the driving range (reciprocating movement distance) and driving speed according to the amount of heat generated and the amount of diffusion generated by the measurement beam irradiation.
  • the amount of irradiation of the measurement beam is determined so as not to accumulate as much thermal stress as possible.
  • FIG. 10 illustrates the case where the reciprocating drive direction of wafer stage WST is the X-axis direction, the reciprocating drive direction of wafer stage WST can be arbitrarily set.
  • main controller 20 may reciprocate wafer stage WST along a zigzag orbit within a predetermined range, for example, as indicated by a white double arrow in FIG. As shown by a white arrow in FIG. 12, it is good also as turning around a stop position within a predetermined range, and it is good also as a predetermined range as shown by a white arrow in FIG. It is good also as driving around.
  • the main controller 20 may combine these driving methods. In these cases as well, main controller 20 can only distort the scale of wafer stage WST in accordance with the amount of heat generated and the amount of diffusion generated by the irradiation of the measurement beam.
  • the driving range, driving path, and driving speed of wafer stage WST may be arbitrarily set as long as heat sufficient to distort the scale at a level that cannot be ignored is not accumulated.
  • the operator may be able to set the drive range, drive path, and drive speed of wafer stage WST described above.
  • the method of continuing to move wafer stage WST is a means for suppressing the irradiation amount of the measurement beam to the same position on the scale. Therefore, it is applied only when the exposure apparatus 100 is idle for a short time, and is used for a long time. It is desirable to retract wafer stage WST to the aforementioned standby position.
  • the encoder head and the Z head that face the corresponding scale described above there are several heads that face the upper surface of wafer table WTB (wafer W or its peripheral portion). There is.
  • main controller 20 may stop the irradiation of the measurement beam from the head that does not face the corresponding scale, or perform the intermittent irradiation by using a method for controlling the irradiation of the measurement beam.
  • the measurement beam may be irradiated with the intensity reduced from the head.
  • the measurement accuracy of the encoder system 150 (and the surface position sensor system 180) is guaranteed.
  • the exposure apparatus 100 of the present embodiment is provided with the encoder heads 64 to 68 and the Z heads 72, 74, and 76 for measuring the position of the wafer stage WST. Measurement beams emitted from these heads are applied to scales 39X 1 , 39X 2 , 39Y 1 , 39Y 2 provided on the upper surface of wafer stage WST. Therefore, main controller 20 drives wafer stage WST using stage drive system 124 to thereby measure scales 39X 1 , 39X 2 , 39X 2 of measurement beams emitted from encoder heads 64-68 and Z heads 72, 74, 76. The irradiation amount on 39Y 1 and 39Y 2 is adjusted.
  • the main controller 20 continues to move the wafer stage WST as described above, or the measurement beam does not hit the scales 39X 1 , 39X 2 , 39Y 1 , 39Y 2. Further, the wafer stage WST is retracted to avoid continuous irradiation of the measurement beam on the scales 39X 1 , 39X 2 , 39Y 1 , 39Y 2 . Therefore, the heat of irradiation applied to the scale is adjusted, and distortion of the scale due to stress (thermal stress) and / or thermal expansion generated by the heat can be suppressed. Therefore, it is possible to always maintain the high position measurement accuracy of the encoder heads 64 to 68 (and the Z heads 72, 74, 76) and to ensure the driving accuracy of the wafer stage WST.
  • a. B In this embodiment, in order to adjust the irradiation amount of the measurement beam irradiated to the scale from the encoder head (and Z head), the following a. B. Such a method may be adopted.
  • Main controller 20 determines the minimum speed of continuous movement of wafer stage WST so that the above thermal stress, scale deformation (and distortion), etc. do not exceed allowable values based on the intensity of the measurement beam of the encoder head. Alternatively, the longest stay time and / or step distance in step movement may be determined. Of course, main controller 20 may simply move wafer stage WST without considering the strength.
  • main controller 20 may start the above-described sequence (stage movement, retraction to the standby position, etc.) by time management using a timer.
  • main controller 20 does not perform time management, and may automatically start the sequence when it is known in advance in the exposure sequence, or only starts the sequence when an error occurs. But it ’s okay.
  • c in this embodiment, in order to adjust the irradiation amount of the measurement beam irradiated to the scale from the encoder head (and Z head), the following c1. , C2 to reduce the intensity of the measurement beam, or block the measurement beam, or And b. You may perform in combination with at least one of these. c1.
  • the light source of the encoder may be controlled, or a neutral density filter may be inserted in the light transmission system. c2.
  • a shutter may be disposed in the vicinity of the light transmission system or the emission part of the head, or wafer stage WST may be moved to a predetermined position where a cover ( ⁇ ⁇ ) covering the scale is installed.
  • the predetermined position may be a position where at least one measurement beam is irradiated on the scale.
  • the cover may not cover the entire scale surface, and may only block the measurement beam for the head facing the scale.
  • the measurement beams emitted mainly from the encoder head and the Z head are taken up as measurement beams that can distort the scale.
  • the measurement beams of the alignment systems AL1, AL2 1 to AL2 4 and the multipoint AF system (90a, 90b) can also distort the scale. Therefore, in the above-described embodiment, it is desirable that the main controller 20 also adjusts the irradiation amount for the scale of these measurement beams, and suppresses distortion of the scale due to the stress generated by the heat. Also in this case, the a. B. Or c.
  • the irradiation adjustment method (c1. And c2.) Is applicable.
  • main controller 20 is configured to retract wafer stage WST to the standby position when an error occurs (ie, when a new wafer is not sent).
  • the wafer stage WST may be evacuated or moved during a normal exposure sequence (for example, when an operation not using the wafer stage WST is performed or during that period) as well as during an error or the like. good.
  • each measuring apparatus such as the encoder system described in the above embodiment is merely an example, and the present invention is not limited to this.
  • one position of the wafer stage WST in the X-axis and Y-axis directions is measured by each head of the encoder system.
  • a head that can measure one position in the direction and a position in the Z-axis direction may be used.
  • the arrangement of the encoder head and the Z head described in the above embodiment is an example, and the arrangement of the head is not limited to this.
  • the stage apparatus 50 includes the encoder system 150 (encoder head) and the surface position measurement system 180 (Z head), but may include only one of them.
  • an encoder having a configuration in which a lattice portion (Y scale, X scale) is provided on a wafer table (wafer stage), and an X head and a Y head are arranged outside the wafer stage so as to be opposed to this.
  • a lattice portion Y scale, X scale
  • a wafer stage wafer table
  • an X head and a Y head are arranged outside the wafer stage so as to be opposed to this.
  • the Z head may also be provided on the wafer stage, and the surface of the lattice portion may be a reflective surface to which the measurement beam of the Z head is irradiated.
  • the encoder head may be a head capable of measuring one position in the X-axis and Y-axis directions and a position in the Z-axis direction.
  • the wafer stage may be stopped at a position where at least one head faces a lattice part (ceiling scale) outside the wafer stage. Even if the wafer stage is moved within the moving range of the exposure sequence, the measurement beam from the head is not irradiated even if the wafer stage is moved. Is determined. Further, a part of the ceiling scale is an area used in the exposure sequence, and it is preferable that the ceiling scale is separated from the use area to such an extent that thermal stress and deformation do not affect the use area of the ceiling scale.
  • the present invention is not limited to this, and the present invention is applied to a stationary exposure apparatus such as a stepper. May be. Even in the case of a stepper or the like, the same effect can be obtained because the position of the stage on which the object to be exposed is mounted can be measured using the encoder as in the above embodiment.
  • the present invention can also be applied to a step-and-stitch reduction projection exposure apparatus, a proximity exposure apparatus, or a mirror projection aligner that synthesizes a shot area and a shot area. Further, as disclosed in, for example, US Pat. No. 6,590,634, US Pat. No. 5,969,441, US Pat. No. 6,208,407, etc.
  • the present invention can also be applied to a multi-stage type exposure apparatus provided with a stage.
  • the exposure station includes the above embodiment and its variations. It can be applied at the measurement station as well.
  • the said implementation A form and its modification are applicable.
  • an alignment system and an AF system are arranged, and are effective as countermeasures as described above.
  • measurement members for example, fiducial marks, and / or The present invention can also be applied to an exposure apparatus having a measurement stage including a sensor). Even when the scale or head of the encoder system is provided on the measurement stage, it is preferable to perform various controls including irradiation adjustment similar to those in the above-described embodiment and its modifications.
  • the projection optical system in the exposure apparatus of the above embodiment may be not only a reduction system but also an equal magnification and an enlargement system
  • the projection optical system PL may be not only a refraction system but also a reflection system or a catadioptric system.
  • the projected image may be either an inverted image or an erect image.
  • the illumination area and the exposure area described above are rectangular in shape, but the shape is not limited to this, and may be, for example, an arc, a trapezoid, or a parallelogram.
  • the light source of the exposure apparatus of the above embodiment is not limited to the ArF excimer laser, but is a KrF excimer laser (output wavelength 248 nm), F 2 laser (output wavelength 157 nm), Ar 2 laser (output wavelength 126 nm), Kr 2 laser ( It is also possible to use a pulse laser light source with an output wavelength of 146 nm, an ultrahigh pressure mercury lamp that emits a bright line such as g-line (wavelength 436 nm), i-line (wavelength 365 nm), and the like. A harmonic generator of a YAG laser or the like can also be used. In addition, as disclosed in, for example, US Pat. No.
  • a single wavelength laser beam in an infrared region or a visible region oscillated from a DFB semiconductor laser or a fiber laser is used as vacuum ultraviolet light.
  • a harmonic that is amplified by a fiber amplifier doped with erbium (or both erbium and ytterbium) and wavelength-converted into ultraviolet light using a nonlinear optical crystal may be used.
  • the illumination light IL of the exposure apparatus is not limited to light having a wavelength of 100 nm or more, and light having a wavelength of less than 100 nm may be used.
  • EUV Extreme Ultraviolet
  • a soft X-ray region for example, a wavelength region of 5 to 15 nm
  • the exposure wavelength Development of an EUV exposure apparatus using an all-reflection reduction optical system designed under (for example, 13.5 nm) and a reflective mask is underway.
  • the present invention can also be suitably applied to such an apparatus.
  • the present invention can be applied to an exposure apparatus using a charged particle beam such as an electron beam or an ion beam.
  • a light transmission type mask in which a predetermined light shielding pattern (or phase pattern / dimming pattern) is formed on a light transmission substrate is used.
  • a predetermined light shielding pattern or phase pattern / dimming pattern
  • an electronic mask variable shaping mask, which forms a transmission pattern, a reflection pattern, or a light emission pattern based on electronic data of a pattern to be exposed, as disclosed in US Pat. No. 6,778,257.
  • an active mask or an image generator for example, a DMD (Digital Micro-mirror Device) which is a kind of non-light emitting image display element (spatial light modulator) may be used.
  • DMD Digital Micro-mirror Device
  • the present invention can also be applied to an exposure apparatus (lithography system) that forms line and space patterns on a wafer by forming interference fringes on the wafer, for example.
  • an exposure apparatus lithography system
  • two reticle patterns are synthesized on a wafer via a projection optical system, and one scan exposure is performed on one wafer.
  • the present invention can also be applied to an exposure apparatus that performs double exposure of shot areas almost simultaneously.
  • the apparatus for forming a pattern on an object is not limited to the exposure apparatus (lithography system) described above, and the present invention can be applied to an apparatus for forming a pattern on an object by, for example, an ink jet method.
  • the object on which the pattern is to be formed in the above embodiment is not limited to the wafer, but other objects such as a glass plate, a ceramic substrate, a film member, or a mask blank. But it ’s okay.
  • the use of the exposure apparatus is not limited to the exposure apparatus for semiconductor manufacturing.
  • an exposure apparatus for liquid crystal that transfers a liquid crystal display element pattern onto a square glass plate, an organic EL, a thin film magnetic head, an image sensor ( CCDs, etc.), micromachines, DNA chips and the like can also be widely applied to exposure apparatuses.
  • CCDs, etc. image sensor
  • micromachines DNA chips and the like
  • the present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern.
  • An electronic device such as a semiconductor element includes a step of designing a function / performance of the device, a step of manufacturing a reticle based on the design step, a step of manufacturing a wafer from a silicon material, and the exposure apparatus (pattern forming apparatus) of the above-described embodiment. ),
  • a lithography step for transferring the reticle pattern to the wafer, a development step for developing the exposed wafer, an etching step for removing the exposed member other than the portion where the resist remains by etching, and etching is unnecessary. It is manufactured through a resist removal step for removing the resist, a device assembly step (including a dicing process, a bonding process, and a packaging process), an inspection step, and the like.
  • the exposure method described above is executed using the exposure apparatus of the above embodiment, and a device pattern is formed on the wafer. Therefore, a highly integrated device can be manufactured with high productivity.
  • the moving body driving method and the moving body driving apparatus of the present invention are suitable for driving a moving body.
  • the exposure method and exposure apparatus of the present invention are suitable for forming a pattern on an object by irradiating an energy beam.
  • the pattern forming method and pattern forming apparatus of the present invention are suitable for forming a pattern on an object.
  • the device manufacturing method of the present invention is suitable for manufacturing an electronic device such as a semiconductor element or a liquid crystal display element.

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Abstract

 所定平面内を移動するステージ(WST)の位置を計測するために、エンコーダヘッド(64,65,66等)及びZヘッド(74,76等)が設置されている。これらのヘッドから発せられる計測ビームが、ステージ(WST)の上面に設けられているスケール(39X1,39X2,39Y1,39Y2)に照射される。アイドル中には、ステージ(WST)を、例えば停止位置を中心に旋回駆動して、動かし続ける、あるいは計測ビームが当たらない領域に退避させる。

Description

移動体駆動方法及び装置、露光方法及び装置、パターン形成方法及び装置、並びにデバイス製造方法
 本発明は、移動体駆動方法及び装置、露光方法及び装置、パターン形成方法及び装置、並びにデバイス製造方法に係り、さらに詳しくは、移動体を所定平面に沿って駆動する移動体駆動方法及び移動体駆動装置、前記移動体駆動方法を利用する露光方法及び前記移動体駆動装置を備える露光装置、前記移動体駆動方法を利用するパターン形成方法及び前記移動体駆動装置を備えるパターン形成装置、並びに前記パターン形成方法を利用するデバイス製造方法に関する。
 従来、半導体素子(集積回路等)、液晶表示素子等の電子デバイス(マイクロデバイス)を製造するリソグラフィ工程では、主として、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置(いわゆるステッパ)、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影露光装置(いわゆるスキャニング・ステッパ(スキャナとも呼ばれる))などが用いられている。
 この種の露光装置では、ウエハ又はガラスプレート等の基板(以下、ウエハと総称する)上の複数のショット領域にレチクル(又はマスク)のパターンを転写するために、ウエハを保持するウエハステージが、例えばリニアモータ等により2次元方向に駆動される。ウエハステージの位置は、一般的に、長期に渡って高い安定性を有するレーザ干渉計を用いて、計測されていた。
 しかし、近年、半導体素子の高集積化に伴うパターンの微細化に伴い、重ね合わせ精度の要求が厳しくなり、レーザ干渉計のビーム路上の雰囲気の温度変化や温度勾配の影響で発生する空気揺らぎに起因する計測値の短期的な変動がオーバレイバジェット中の大きなウエイトを占めるようになった。
 そこで、レーザ干渉計と同程度以上の計測分解能を有し、一般的に干渉計に比べて空気揺らぎの影響を受けにくいエンコーダを、ウエハステージの位置計測装置として採用する露光装置を、発明者は先に提案した(例えば、特許文献1参照)。発明者らが、種々の実験等を行った結果、エンコーダのヘッドから、回折格子が形成されたスケールに一定時間以上計測ビームを照射し続けると、スケールが熱膨張により微小変形し、この微小変形が無視できない程度の計測誤差の要因となり得ることが、最近になって判明した。
国際公開第2007/097379号パンフレット
 本発明は、第1の観点からすると、所定平面内で移動体を駆動する移動体駆動方法であって、前記移動体と該移動体の外部との一方に設置された計測面に、計測ビームを照射する前記移動体と該移動体の外部との他方に設置されたヘッドを備える位置計測系を用いて、前記移動体の位置を計測し、その計測結果に基づいて前記移動体を駆動する工程と;前記計測ビームの前記計測面上への照射量を調整する工程と;を含む移動体駆動方法である。
 これによれば、計測ビームの計測面上への照射量を調整することにより、計測面に与えられる照射熱を調整することができ、これにより、照射熱に起因する計測面の歪みを抑えることができる。従って、常に、高い位置計測精度を維持し、移動体の駆動精度を保障することが可能になる。
 本発明は、第2の観点からすると、エネルギビームを照射することによって物体上の区画領域にパターンを形成する露光方法であって、前記区画領域にパターンを形成するために、本発明の移動体駆動方法を用いて、前記物体を保持する移動体を駆動する工程を含む露光方法である。
 これによれば、物体上の区画領域にパターンを形成するために、本発明の移動体駆動方法を用いて、物体を保持する移動体が駆動される。これにより、精度良く、物体上の区画領域にパターンを形成することが可能になる。
 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方法であって、前記物体上にパターンを形成するために、本発明の移動体駆動方法を用いて、前記物体を保持する移動体を駆動する工程を含むパターン形成方法である。
 これによれば、物体上にパターンを形成するために、本発明の移動体駆動方法を用いて、物体を保持する移動体が駆動される。これにより、精度良く、物体上にパターンを形成することが可能になる。
 本発明は、第4の観点からすると、本発明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;前記パターンが形成された前記物体に処理を施す工程と;を含むデバイス製造方法である。
 本発明は、第5の観点からすると、エネルギビームで物体を露光する露光方法であって、前記物体を保持して所定平面内で移動可能な移動体とその外部との一方に計測面が設置されかつ他方にヘッドが設置される位置計測系を用いて、前記移動体の位置情報を計測し、その位置情報に基づいて前記移動体を駆動することと;前記計測ビームの照射によって、前記計測面での熱応力、変形量の少なくとも1つを含む物理量が許容値を越えるのを阻止することと;を含む露光方法である。
 ここで、物理量は、計測ビームの照射によって生じる計測面での変形(熱応力に起因する歪みを含む)に関連する物理量を意味する。
 これによれば、位置計測系を用いて、移動体の位置情報が計測され、その位置情報に基づいて移動体が駆動される。また、計測ビームの照射によって、位置計測系の計測面での熱応力、変形量の少なくとも1つを含む物理量が許容値を越えるのが阻止される。従って、照射熱に起因する計測面の歪みを抑えることができ、これにより、常に、高い位置計測精度を維持し、移動体の駆動精度を保障することが可能になる。
 本発明は、第6の観点からすると、本発明の露光方法を用いて物体を露光することと;露光された前記物体を現像することと;を含むデバイス製造方法である。
 本発明は、第7の観点からすると、所定平面内で移動体を駆動する移動体駆動装置であって、前記移動体上と該移動体外部の一方に設置された計測面に、計測ビームを照射する前記移動体上と該移動体外部の他方に設置されたヘッドを用いて、前記移動体の位置を計測する位置計測系と;前記移動体を、前記位置計測系の計測結果に基づいて、前記所定平面内で駆動する駆動装置と;前記駆動装置を用いて前記移動体を駆動することによって、前記計測ビームの前記計測面上への照射量を調整する調整装置と;を備える移動体駆動装置である。
 これによれば、調整装置により、駆動装置を用いて移動体を駆動することによって、計測ビームの計測面上への照射量が調整される。このため、計測面に与えられる照射熱が調整され、その熱に起因する計測面の歪みを抑えることができる。従って、常に、高い位置計測精度を維持し、移動体の駆動精度を保障することが可能になる。
 本発明は、第8の観点からすると、エネルギビームを照射することによって物体上の区画領域にパターンを形成する露光装置であって、前記区画領域にパターンを形成するために、前記物体を保持する移動体を所定平面内で駆動する、本発明の移動体駆動装置を備える露光装置である。
 これによれば、物体上の区画領域にパターンを形成するために、本発明の移動体駆動装置により、物体を保持する移動体が所定平面内で駆動される。これにより、精度良く、物体上の区画領域にパターンを形成することが可能になる。
 本発明は、第9の観点からすると、物体にパターンを形成するパターン形成装置であって、前記物体を保持して移動可能な移動体と;前記物体上にパターンを形成するパターン生成装置と;前記移動体を所定平面内で駆動する、本発明の移動体駆動装置と;を備えるパターン形成装置である。
 これによれば、パターン生成装置により、物体上にパターンが形成される際、本発明の移動体駆動装置により、物体を保持する移動体が所定平面内で駆動される。これにより、精度良く、物体上にパターンを形成することが可能になる。
 本発明は、第10の観点からすると、エネルギビームで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平面内で移動可能な移動体と;前記移動体及び該移動体の外部との他方に設置されたヘッドを有し、該ヘッドから前記移動体及び該移動体の外部との一方に設置された計測面に計測ビームを照射し、その反射光を受光して前記移動体の位置情報を計測する位置計測系と;前記位置情報に基づいて前記移動体を駆動する駆動系と;前記計測ビームによって、前記計測面での熱応力、変形量の少なくとも1つを含む物理量が許容値を越えるのを阻止する制御装置と;を備える露光装置である。
 これによれば、位置計測系により移動体の位置情報が計測され、その位置情報に基づいて駆動系により移動体が駆動される。また、制御装置により、計測ビームの照射によって、位置計測系の計測面での熱応力、変形量の少なくとも1つを含む物理量が許容値を越えるのが阻止される。従って、照射熱に起因する計測面の歪みを抑えることができ、これにより、常に、高い位置計測精度を維持し、移動体の駆動精度を保障することが可能になる。
 本発明は、第11の観点からすると、本発明の露光装置を用いて物体を露光することと;露光された前記物体を現像することと;を含む第3のデバイス製造方法である。
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。 ウエハステージを示す平面図である。 図1の露光装置が備えるステージ装置及び干渉計の配置を示す平面図である。 図1の露光装置が備えるステージ装置及びセンサユニットの配置を示す平面図である。 エンコーダヘッド(Xヘッド、Yヘッド)とアライメント系の配置を示す平面図である。 Zヘッドと多点AF系の配置を示す平面図である。 一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。 ウエハステージの第1待機位置(アンローディングポジション)を示す図である。 ウエハステージの第2待機位置(ローディングポジション)を示す図である。 スケール上の同一箇所へのエンコーダヘッド及びZヘッドからの計測ビームの連続照射を避けるためのステージ駆動方法の一例を説明するための図である。 スケール上の同一箇所へのエンコーダヘッド及びZヘッドからの計測ビームの連続照射を避けるためのステージ駆動方法の他の一例を説明するための図である。 スケール上の同一箇所へのエンコーダヘッド及びZヘッドからの計測ビームの連続照射を避けるためのステージ駆動方法の他の一例を説明するための図である。 スケール上の同一箇所へのエンコーダヘッド及びZヘッドからの計測ビームの連続照射を避けるためのステージ駆動方法の他の一例を説明するための図である。
 以下、本発明の一実施形態について、図1~図13に基づいて説明する。
 図1には、一実施形態の露光装置100の構成が概略的に示されている。露光装置100は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。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、投影光学系PLの光軸AXと平行な方向をZ軸方向、これに直交する面内でレチクルとウエハとが相対走査される方向をY軸方向、Z軸及びY軸に直交する方向をX軸方向とし、X軸、Y軸、及びZ軸回りの回転(傾斜)方向をそれぞれθx、θy、及びθz方向として説明を行う。
 露光装置100は、照明系10、レチクルステージRST、投影ユニットPU、ウエハステージWST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。図1では、ウエハステージWST上にウエハWが載置されている。
 照明系10は、例えば米国特許出願公開第2003/0025890号明細書などに開示されるように、光源と、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、及びレチクルブラインド等(いずれも不図示)を有する照明光学系と、を含む。照明系10は、レチクルブラインド(マスキングシステム)で規定されたレチクルR上のスリット状の照明領域IARを、照明光(露光光)ILによりほぼ均一な照度で照明する。照明光ILとして、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。
 レチクルステージRST上には、そのパターン面(図1における下面)に回路パターンなどが形成されたレチクルRが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージRSTは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系11(図1では不図示、図7参照)によって、XY平面内で微小駆動可能であるとともに、走査方向(図1における紙面内左右方向であるY軸方向)に所定の走査速度で駆動可能となっている。
 レチクルステージRSTのXY平面(移動面)内の位置情報(θz方向の回転情報を含む)は、レチクルレーザ干渉計(以下、「レチクル干渉計」という)116によって、移動鏡15(実際には、Y軸方向に直交する反射面を有するY移動鏡(あるいは、レトロリフレクタ)とX軸方向に直交する反射面を有するX移動鏡とが設けられている)を介して、例えば0.25nm程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計116の計測値は、主制御装置20(図1では不図示、図7参照)に送られる。
 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、不図示のメインフレームに支持されている。投影ユニットPUは、鏡筒40と、鏡筒40内に保持された投影光学系PLと、を含む。投影光学系PLとしては、例えば、Z軸方向と平行な光軸AXに沿って配列される複数の光学素子(レンズエレメント)から成る屈折光学系が用いられている。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1/8倍など)を有する。このため、照明系10からの照明光ILによってレチクルR上の照明領域IARが照明されると、投影光学系PLの第1面(物体面)とパターン面がほぼ一致して配置されるレチクルRを通過した照明光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、投影光学系PLの第2面(像面)側に配置される、表面にレジスト(感応剤)が塗布されたウエハW上の前記照明領域IARに共役な領域(以下、露光領域とも呼ぶ)IAに形成される。そして、レチクルステージRSTとウエハステージWSTとの同期駆動によって、照明領域IAR(照明光IL)に対してレチクルRを走査方向(Y軸方向)に相対移動させるとともに、露光領域(照明光IL)に対してウエハWを走査方向(Y軸方向)に相対移動させることで、ウエハW上の1つのショット領域(区画領域)の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルRのパターンが転写される。すなわち、本実施形態では照明系10、及び投影光学系PLによってウエハW上にレチクルRのパターンが生成され、照明光ILによるウエハW上の感応層(レジスト層)の露光によってウエハW上にそのパターンが形成される。
 ステージ装置50は、図1に示されるように、ベース盤12上に配置されたウエハステージWST、ウエハステージWSTの位置情報を計測する計測システム200(図7参照)、及びウエハステージWSTを駆動するステージ駆動系124(図7参照)等を備えている。計測システム200は、図7に示されるように、干渉計システム118、エンコーダシステム150及び面位置計測システム180などを含む。
 ウエハステージWSTは、不図示の非接触軸受、例えばエアベアリングなどにより、数μm程度のクリアランスを介して、ベース盤12上に支持されている。ウエハステージWSTは、ステージ本体91と、該ステージ本体91に搭載されたウエハテーブルWTBとを含む。ウエハテーブルWTB及びステージ本体91は、例えばリニアモータ等を含むステージ駆動系124によって駆動される。これにより、ウエハWはベース盤12上で6自由度方向(X,Y,Z,θx,θy,θz)に移動可能となっている。
 ウエハテーブルWTBの上面の中央には、ウエハWを真空吸着等によって保持するウエハホルダ(不図示)が設けられている。
 ウエハテーブルWTB上面のウエハホルダの+Y側には、計測プレート30が配置されている。計測プレート30には、その中央に基準マークFMが配置され、基準マークFMのX軸方向の両側には、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、配置されている。そして、各空間像計測スリットパターンSLに対応して、ウエハステージWSTの内部には、光学系及び受光素子などが配置されている。すなわち、ウエハテーブルWTB上には、空間像計測スリットパターンSLを含む一対の空間像計測器45A,45B(図7参照)が設けられている。なお、ウエハステージWSTの内部には光学系の一部のみが配置され、熱源となる受光素子などはウエハステージWSTの外部に配置されていても良い。
 また、ウエハテーブルWTB上面には、後述するエンコーダシステムで用いられるスケールが形成されている。詳述すると、ウエハテーブルWTB上面のX軸方向(図2における紙面内左右方向)の一側と他側の領域には、それぞれYスケール39Y1,39Y2が形成されている。Yスケール39Y1,39Y2は、例えば、X軸方向を長手方向とする格子線38が所定ピッチでY軸方向に配列された、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。
 同様に、ウエハテーブルWTB上面のY軸方向(図2における紙面内上下方向)の一側と他側の領域には、Yスケール39Y1及び39Y2に挟まれた状態で、Xスケール39X1,39X2がそれぞれ形成されている。Xスケール39X1,39X2は、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軸方向に配列された、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。
 なお、格子線37,38のピッチは、例えば1μmと設定される。図2及びその他の図においては、図示の便宜上から、格子のピッチは実際のピッチよりも大きく図示されている。
 また、各回折格子を保護するために、各スケールを低熱膨張率のガラス板でカバーすることも有効である。ここで、ガラス板としては、厚さがウエハと同程度、例えば厚さ1mmのものを用いることができ、そのガラス板の表面がウエハ面と同じ高さ(面一)になるよう、ウエハテーブルWST(各スケール)の上面に設置される。
 また、ウエハテーブルWTBの-Y端面,-X端面には、図2に示されるように、後述する干渉計システムで用いられる反射面17a,反射面17bが形成されている。
 また、ウエハテーブルWTBの+Y端面には、図2に示されるように、国際公開第2007/097379号パンフレット(対応米国特許出願公開第2008/0088843号明細書)に開示されるCDバーと同様の、フィデューシャルバー(以下、「FDバー」と略述する)46がX軸方向に延設されている。FDバー46の長手方向の一側と他側の端部近傍には、ウエハテーブルWTBのセンターラインLLに関して対称な配置で、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。また、FDバー46の上面には、複数の基準マークMが形成されている。各基準マークMとしては、後述する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。本実施形態では、各スケールのカバーガラス板の表面、ウエハテーブルWTBの上面、計測プレート30の表面、後述のFDバー46の表面、及びウエハの表面が面一になっている。また、これら面の少なくとも一部は、撥液性を有していても良い。
 本実施形態の露光装置100では、図4及び図5に示されるように、投影光学系PLの光軸AXを通るY軸に平行な直線(基準軸)LV上で光軸AXから-Y側に所定距離隔てた位置に検出中心を有するプライマリアライメント系AL1が設けられている。プライマリアライメント系AL1は、前述のメインフレームの下面に固定されている。図5に示されるように、プライマリアライメント系AL1を挟んで、X軸方向の一側と他側には、基準軸LVに関してほぼ対称に検出中心が配置されるセカンダリアライメント系AL21,AL22と、AL23,AL24とがそれぞれ設けられている。セカンダリアライメント系AL21~AL24は、可動式の支持部材を介してメインフレーム(不図示)の下面に固定されており、駆動機構601~604(図7参照)により、X軸方向に関してそれらの検出領域の相対位置が調整可能となっている。
 本実施形態では、アライメント系AL1,AL21~AL24のそれぞれとして、例えば画像処理方式のFIA(Field Image Alignment)系が用いられている。アライメント系AL1,AL21~AL24のそれぞれからの撮像信号は、不図示の信号処理系を介して主制御装置20に供給される。
 本実施形態では、ウエハステージWST(ウエハテーブルWTB)のXY平面内の位置情報(θz方向の回転情報を含む)は、主として、後述するエンコーダシステム150を用いて計測される。干渉計システム118は、ウエハステージWSTがエンコーダシステム150の計測領域外(例えば、アンローディングポジションUP(図8参照)及びローディングポジションLP(図9参照)付近)に位置する際に、使用される。また、エンコーダシステム150の計測結果の長期的変動(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使用される。従って、ウエハステージWST(ウエハテーブルWTB)のXY平面内の位置情報の計測のためには、干渉計システム118は、必ずしも設けなくても良い。この一方、干渉計システム118とエンコーダシステム150とを併用して、ウエハステージWST(ウエハテーブルWTB)の位置情報を計測することとしても良い。
 本実施形態の露光装置100には、干渉計システム118とは独立に、ウエハステージWSTのXY平面内での位置(X,Y,θz)を計測するために、エンコーダシステム150を構成する複数のヘッドユニットが設けられている。
 図4に示されるように、投影ユニットPUの+X側、+Y側、-X側、及びプライマリアライメント系AL1の-Y側に、4つのヘッドユニット62A、62B、62C、及び62Dが、それぞれ配置されている。また、アライメント系AL1、AL21~AL24のX軸方向の両外側にヘッドユニット62E、62Fが、それぞれ配置されている。これらのヘッドユニット62A~62Fは、支持部材を介して、前述のメインフレームに吊り下げ状態で固定されている。
 ヘッドユニット62A及び62Cは、図5に示されるように、それぞれ複数(ここでは5つ)のYヘッド651~655及びYヘッド641~645を備えている。ここで、Yヘッド652~655及びYヘッド641~644は、基準軸LH上に間隔WDで配置されている。Yヘッド651及びYヘッド645は、基準軸LHから-Y方向に所定距離離れた投影ユニットPUの-Y側の位置に配置されている。Yヘッド651,652間、及びYヘッド644,645間のX軸方向の間隔もWDに設定されている。なお、Yヘッド651~655とYヘッド645~641は、基準軸LVに関して対称に配置されている。以下では、必要に応じて、Yヘッド651~655及びYヘッド641~645を、それぞれ、Yヘッド65及びYヘッド64とも記述する。
 ヘッドユニット62Aは、Yスケール39Y1を用いて、ウエハステージWST(ウエハテーブルWTB)のY軸方向の位置(Y位置)を計測する多眼(ここでは5眼)のYリニアエンコーダ70A(図7参照)を構成する。同様に、ヘッドユニット62Cは、Yスケール39Y2を用いて、ウエハステージWST(ウエハテーブルWTB)のY位置を計測する多眼(ここでは5眼)のYリニアエンコーダ70C(図7参照)を構成する。なお、以下では、Yリニアエンコーダを、適宜、「Yエンコーダ」又は「エンコーダ」と略述する。
 ここで、ヘッドユニット62A,62Cがそれぞれ備える5つのYヘッド65,64(より正確には、Yヘッド65,64が発する計測ビームのスケール上の照射点)のX軸方向の間隔WDは、Yスケール39Y1,39Y2のX軸方向の幅(より正確には、格子線38の長さ)より僅かに狭く設定されている。従って、例えば露光時などには、それぞれ5つのYヘッド65,64のうち、少なくとも1つのヘッドが、常に、対応するYスケール39Y1,39Y2に対向する(計測ビームを照射する)。
 ヘッドユニット62Bは、図5に示されるように、基準軸LV上に間隔WDで配置された複数(ここでは4つ)のXヘッド665~668を備えている。また、ヘッドユニット62Dは、基準軸LV上に間隔WDで配置された複数(ここでは4つ)のXヘッド661~664を備えている。以下では、必要に応じて、Xヘッド665~668及びXヘッド661~664をXヘッド66とも記述する。
 ヘッドユニット62Bは、Xスケール39X1を用いて、ウエハステージWST(ウエハテーブルWTB)のX軸方向の位置(X位置)を計測する、多眼(ここでは4眼)のXリニアエンコーダ70B(図7参照)を構成する。また、ヘッドユニット62Dは、Xスケール39X2を用いて、ウエハステージWST(ウエハテーブルWTB)のX位置を計測する多眼(ここでは4眼)のXリニアエンコーダ70D(図7参照)を構成する。なお、以下では、Xリニアエンコーダを、適宜、「エンコーダ」と略述する。
 ここで、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(より正確には、Xヘッド66が発する計測ビームのスケール上の照射点)のY軸方向の間隔WDは、Xスケール39X1,39X2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ている。従って、例えば露光時又はアライメント時などには、ヘッドユニット62B,62Dが備える合計8つのXヘッド66のうち少なくとも1つのヘッドが、常に、対応するXスケール39X1,39X2に対向する(計測ビームを照射する)。
 なお、ヘッドユニット62Bの最も-Y側のXヘッド665とヘッドユニット62Dの最も+Y側のXヘッド664との間隔は、ウエハステージWSTのY軸方向の移動により、その2つのXヘッド間で切り換え(つなぎ)が可能となるように、ウエハテーブルWTBのY軸方向の幅よりも狭く設定されている。
 ヘッドユニット62Eは、図5に示されるように、複数(ここでは4つ)のYヘッド671~674を備えている。ここで、3つのYヘッド671~673は、セカンダリアライメント系AL21の-X側に、基準軸LA上に間隔WDとほぼ同一間隔で配置されている。Yヘッド674は、基準軸LAから+Y方向に所定距離離れたセカンダリアライメント系AL21の+Y側に配置されている。なお、Yヘッド673,674間のX軸方向の間隔もWDと設定されている。
 ヘッドユニット62Fは、複数(ここでは4つ)のYヘッド681~684を備えている。これらのYヘッド681~684は、基準軸LVに関して、Yヘッド674~671と対称な位置に配置されている。すなわち、3つのYヘッド682~684は、セカンダリアライメント系AL24の+X側に、基準軸LA上に間隔WDとほぼ同一間隔で配置されている。Yヘッド681は、基準軸LAから+Y方向に所定距離離れたセカンダリアライメント系AL24の+Y側に配置されている。なお、Yヘッド681,682間のX軸方向の間隔もWDと設定されている。以下では、必要に応じて、Yヘッド674~671及びYヘッド681~684を、それぞれYヘッド67及びYヘッド68とも記述する。
 アライメント計測の際には、少なくとも各1つのYヘッド67,68が、それぞれYスケール39Y2,39Y1に対向する。このYヘッド67,68(すなわち、これらYヘッド67,68によって構成されるYリニアエンコーダ70E,70F)によってウエハステージWSTのY位置(及びθz回転)が計測される。
 また、本実施形態では、セカンダリアライメント系のベースライン計測時などに、セカンダリアライメント系AL21,AL24にX軸方向で隣接するYヘッド673,682が、FDバー46の一対の基準格子52とそれぞれ対向し、その一対の基準格子52と対向するYヘッド673,682によって、FDバー46のY位置が、それぞれの基準格子52の位置で計測される。以下では、一対の基準格子52にそれぞれ対向するYヘッド673,682によって構成されるエンコーダをYリニアエンコーダ70E2,70F2(図7参照)と呼ぶ。また、識別のため、Yスケール39Y2,39Y1に対向するYヘッド67,68によって構成されるYエンコーダを、Yエンコーダ70E1、70F1と呼ぶ。
 上述したリニアエンコーダ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のうちの3つ、又はリニアエンコーダ70E1,70F1,70B及び70Dのうちの3つの計測値に基づいて、ウエハステージWSTのXY平面内の位置を制御するとともに、リニアエンコーダ70E2,70F2の計測値に基づいて、FDバー46(ウエハステージWST)のθz方向の回転を制御する。
 なお、各エンコーダヘッド(Yヘッド、Xヘッド)として、例えば、国際公開第2007/097379号パンフレットに開示されている干渉型のエンコーダヘッドを用いることができる。この種のエンコーダヘッドでは、2つの計測光を対応するスケールに照射し、それぞれの戻り光を1つの干渉光に合成して受光し、その干渉光の強度を光検出器を用いて計測する。その干渉光の強度変化より、スケールの計測方向(回折格子の周期方向)への変位を計測する。なお、各エンコーダヘッド(Yヘッド、Xヘッド)としては、上述した回折干渉方式に限らず、例えばいわゆるピックアップ方式など、種々の方式を用いることができる。
 干渉計システム118は、図3に示されるように、反射面17a又は17bにそれぞれ干渉計ビーム(測長ビーム)を照射し、その反射光を受光して、ウエハステージWSTのXY平面内の位置情報を計測するY干渉計16及び3つのX干渉計126,127,128を備えている。詳述すると、Y干渉計16は、基準軸LVに関して対称な一対の測長ビームB41,B42を含む少なくとも3つのY軸に平行な測長ビームを反射面17a、及び後述する移動鏡41に照射する。また、X干渉計126は、図3に示されるように、光軸AXと基準軸LVとに直交するX軸に平行な直線(基準軸LH)に関して対称な一対の測長ビームB51,B52を含む少なくとも3つのX軸に平行な測長ビームを反射面17bに照射する。また、X干渉計127は、アライメント系AL1の検出中心にて基準軸LVと直交するX軸に平行な直線(基準軸)LAを測長軸とする測長ビームB6を含む少なくとも2つのY軸に平行な測長ビームを反射面17bに照射する。また、X干渉計128は、Y軸に平行な測長ビームB7を反射面17bに照射する。
 干渉計システム118の上記各干渉計からの位置情報は、主制御装置20に供給される。主制御装置20は、例えばY干渉計16及びX干渉計126又は127の計測結果に基づいて、ウエハテーブルWTB(ウエハステージWST)のX,Y位置に加え、θx方向の回転情報(すなわちピッチング)、θy方向の回転情報(すなわちローリング)、及びθz方向の回転情報(すなわちヨーイング)も算出することができる。
 干渉計システム118は、図1及び図3に示されるように、一対のZ干渉計43A,43Bをもさらに備えている。Z干渉計43A,43Bは、ステージ本体91の-Y側の側面に固定された凹形状の反射面を有する移動鏡41に対向して配置されている。ここで、移動鏡41は、図2からわかるように、X軸方向の長さがウエハテーブルWTBの反射面17aよりも、長く設計されている。
 Z干渉計43A,43Bは、移動鏡41を介して、例えば前述のメインフレームに固定された固定鏡47A,47Bにそれぞれ2つのY軸に平行な測長ビームB1,B2を照射し、それぞれの反射光を受光して、測長ビームB1,B2の光路長を計測する。その計測結果に基づいて、主制御装置20は、ウエハステージWSTの4自由度(Y,Z,θy,θz)方向の位置を算出する。
 さらに、本実施形態の露光装置100では、図4及び図6に示されるように、照射系90a及び受光系90bから成る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。多点AF系としては、例えば米国特許第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を採用している。本実施形態では、一例として、前述のヘッドユニット62E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62Fの+X端部の+Y側に受光系90bが配置されている。なお、多点AF系(90a,90b)は、前述のメインフレームの下面に固定されている。
 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=M/2)のマトリックス状に配置される。図4及び図6では、それぞれ検出ビームが照射される複数の検出点が、個別に図示されず、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(ビーム領域)AFとして示されている。検出領域AFは、X軸方向の長さがウエハWの直径と同程度に設定されているので、ウエハWをY軸方向に1回スキャンするだけで、ウエハ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。
 図6に示されるように、多点AF系(90a,90b)の検出領域AFの両端部近傍に、基準軸LVに関して対称な配置で、面位置計測システム180の一部を構成する各一対のZ位置計測用のヘッド(以下、「Zヘッド」と略述する)72a,72b、及び72c,72dが設けられている。これらのZヘッド72a~72dは、前述のメインフレームの下面に固定されている。なお、以下では、Zヘッド72a~72dをまとめて、Zヘッド72とも記述する。
 Zヘッド72a~72dとしては、例えば、CDドライブ装置などで用いられる光ピックアップと同様の光学式変位センサのヘッドが用いられている。Zヘッド72a~72dは、ウエハテーブルWTBに対し上方から計測ビームを照射し、その反射光を受光して、照射点におけるウエハテーブルWTBの面位置を計測する。なお、本実施形態では、Zヘッドの計測ビームは、前述のYスケール39Y1,39Y2を構成する反射型回折格子によって反射される構成を採用している。
 さらに、前述のヘッドユニット62A,62Cは、図6に示されるように、それぞれが備える5つのYヘッド65j,64i(i,j=1~5)と同じX位置に、ただしY位置をずらして、それぞれ5つのZヘッド76j,74i(i,j=1~5)を備えている。ここで、ヘッドユニット62A,62Cのそれぞれに属する外側の3つのZヘッド763~765,741~743は、基準軸LHから+Y方向に所定距離隔てて、基準軸LHと平行に配置されている。また、ヘッドユニット62Aと62Cのそれぞれに属する最も内側のZヘッド761と745は投影ユニットPUの+Y側に、残りのZヘッド762と744はそれぞれYヘッド652と644の-Y側に、配置されている。そして、ヘッドユニット62A,62Cのそれぞれに属する5つのZヘッド76,74は、互いに基準軸LVに関して対称に配置されている。なお、各Zヘッド76,74としては、前述のZヘッド72a~72dと同様の光学式変位センサのヘッドが採用されている。
 前述の如く、ヘッドユニット62A,62Cは、それぞれが備える5つのYヘッド65j,64iと同じX位置に、それぞれ5つのZヘッド76j,74i備えているので、例えば露光時などには、Yヘッド65,64と同様に、それぞれ5つのZヘッド76,74のうち、少なくとも1つのヘッドが、常に、対応するYスケール39Y1,39Y2に対向する。
 上述したZヘッド72a~72d,741~745,761~765は、図7に示されるように、信号処理・選択装置170を介して主制御装置20に接続されており、主制御装置20は、信号処理・選択装置170を介してZヘッド72a~72d,741~745,761~765の中から任意のZヘッドを選択して作動状態とし、その作動状態としたZヘッドで検出した面位置情報を信号処理・選択装置170を介して受け取る。本実施形態では、Zヘッド72a~72d,741~745,761~765と、信号処理・選択装置170とを含んでウエハステージWSTのZ軸方向及びXY平面に対する傾斜方向(主としてθy方向)の位置情報を計測する面位置計測システム180が構成されている。
 図7には、露光装置100の制御系の主要な構成が示されている。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。
 上述のようにして構成された本実施形態の露光装置では、例えば国際公開第2007/097379号パンフレットの実施形態中に開示されている手順と同様の手順に従って、ウエハステージWSTを用いた処理が、主制御装置20によって実行される。
 すなわち、図8に示されるアンローディングポジションUPにウエハステージWSTがあるときに、ウエハWがアンロードされ、図9に示されるローディングポジションLPに移動したときに、新たなウエハWがウエハテーブルWTB上にロードされる。アンローディングポジションUP、ローディングポジションLP近傍では、ウエハステージWSTの6自由度の位置は、干渉計システム118の計測値に基づいて制御されている。また、アンローディングポジションUP、ローディングポジションLP及び両者間の移動経路では、全てのエンコーダヘッド及びZヘッドが、スケール39Y1,39Y2,39X1,39X2のいずれにも対向することがない。すなわち、アンローディングポジションUP、ローディングポジションLP及び両者間の移動経路の領域は、すべてのエンコーダヘッド及びZヘッドの計測ビームの照射点がスケール外に位置する。
 ところで、本実施形態の露光装置100では、所定時間以上、エンコーダヘッド及びZヘッドの計測ビームがスケールの同一点に照射されないような(すなわち、熱応力が許容値を越えないような)シーケンスが採用されており、その1つとして、ウエハステージWSTを「待機位置」に退避させる方法が採用されている。従って、ウエハステージWSTを所定時間以上停止させる必要がある場合には、アンローディングポジションUP、ローディングポジションLPなどは、その待機位置として好適な位置となっている。なお、例えばローディングポジションLPにおいて、露光前のウエハWの周辺の一部にXヘッド661~664の一部が対向することがあるが、ヘッドからの計測ビームは、ウエハW表面のレジストを感光させるおそれはないので特に支障はない。
 ローディング終了後、ウエハステージWSTを移動して、計測プレート30の基準マークFMをプライマリアライメント系AL1で検出するプライマリアライメント系AL1のベースラインチェック前半の処理が行われる。これと前後して、エンコーダシステム及び干渉計システムの原点の再設定(リセット)が行われる。
 その後、エンコーダシステム及びZヘッドを用いてウエハステージWSTの6自由度方向の位置を計測しつつ、アライメント系AL1,AL21~AL24を用いて、ウエハW上の複数のサンプルショット領域のアライメントマークを検出するアライメント計測が実行され、これと並行して多点AF系(90a、90b)を用いてフォーカスマッピング(Zヘッド72a~72dの計測値を基準とする、ウエハWの面位置(Z位置)情報の計測)が行われる。そして、これらアライメント計測及びフォーカスマッピングのためのウエハステージWSTの+Y方向への移動中に、計測プレート30が投影光学系PLの直下に達したとき、空間像計測器45A,45Bを用いてレチクルR上の一対のアライメントマークをスリットスキャン方式で計測する、プライマリアライメント系AL1のベースラインチェック後半の処理が行われる。
 その後、アライメント計測及びフォーカスマッピングが続行される。
 そして、アライメント計測及びフォーカスマッピングが終了すると、アライメント計測の結果から得られるウエハ上の各ショット領域の位置情報と、最新のアライメント系のベースラインとに基づいて、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハW上の複数のショット領域が露光され、レチクルのパターンが転写される。露光動作中、フォーカスマッピングにより得られた情報に基づいて、ウエハWのフォーカスレベリング制御が行われる。なお、露光中のウエハのZ、θyは、Zヘッド74,76の計測値に基づいて制御されるが、θxは、Y干渉計16の計測値に基づいて制御される。
 なお、セカンダリアライメント系AL21~AL24のベースライン計測は、適宜なタイミングで、国際公開第2007/097379号パンフレットに開示される方法と同様に、前述のエンコーダ70E2,70F2の計測値に基づいて、FDバー46(ウエハステージWST)のθz回転を調整した状態で、4つのセカンダリアライメント系AL21~AL24を用いて、それぞれのセカンダリアライメント系の視野内にあるFDバー46上の基準マークMを同時に計測することで行われる。
 上述のようにして、ウエハステージWSTを用いた一連の処理が行われるが、何らかの原因により、ウエハステージWSTを用いた一連の処理を一時的に停止して、ウエハステージWSTを待機状態(アイドル状態)にしなければならない事態が生じることがある。
 例えば、ウエハ交換時に、新たなウエハが、露光装置100に例えばインラインにて接続されたコータ・デベロッパから送られてこないような場合であれば、主制御装置20は、ウエハステージWSTを前述した待機位置の1つであるローディングポジションLPに停止させて待機させることができる。
 一方、アンローディングポジションUP及びローディングポジションLPなどから離れた位置にウエハステージWSTがあるときにウエハステージWSTを短時間待機させる必要が生じた場合などには、主制御装置20は、ウエハステージWSTを所定範囲内で動かし続けることで、ウエハステージWST上の各スケールの同一箇所に、エンコーダのヘッド及びZヘッドからの計測ビームが照射され続ける事態が発生するのを防止する。この場合において、近くにアンローディングポジションUP及びローディングポジションLP以外の待機位置があれば、主制御装置20は、ウエハステージWSTを、動かし続ける代わりに、その待機位置に移動させても良い。
 この場合おいて、エンコーダのヘッド及びZヘッドからの計測ビームの射出を停止する、すなわちこれらのヘッドをOFFにすることも考えられなくもないが、これらのヘッドをOFFにすると、再度ONにしたときの計測ビームの射出状態が安定化するまでに長時間を要するので、好ましくない。
 かかる点に鑑みて、本実施形態では、主制御装置20は、上述のように、ウエハステージWSTを動かし続ける、あるいは待機位置に退避させることで、各スケールに対する計測ビームの照射量を制御し、これによって計測ビームの照射熱によるスケールの歪み(変形)及びそれに伴うエンコーダヘッド及びZヘッドの計測誤差の発生を回避する。主制御装置20は、ウエハステージWSTを動かし続ける場合、ウエハステージWSTを、連続移動に限らず、ステップ移動させても良い。本明細書では、かかるステップ移動をも含む概念として、「動かし続ける」なる用語を用いている。
 例えば、主制御装置20は、図10中に白抜き両矢印で示されるように、ウエハステージWSTを、所定の範囲内で往復駆動する。この場合において、主制御装置20は、ウエハステージWSTの駆動範囲(往復の移動距離)と駆動速度を、計測ビームの照射に伴って発生する熱の発生量と拡散量に応じて、スケールを歪ませ得るだけの熱応力が蓄積されない程度に、計測ビームの照射量を抑えるように定める。なお、図10では、ウエハステージWSTの往復駆動の方向がX軸方向である場合が例示されているが、ウエハステージWSTの往復駆動の方向は任意に設定することができる。
 あるいは、主制御装置20は、例えば、図11に中に白抜き両矢印で示されるように、ウエハステージWSTを、所定の範囲内で、ジグザグな軌道に沿って往復駆動することとしても良いし、図12中に白抜き矢印で示されるように、所定の範囲内で、停止位置を中心に旋回駆動することとしても良いし、図13中に白抜き矢印で示されるように、所定の範囲内で、周回駆動することとしても良い。また、主制御装置20は、これらの駆動方法を組み合わせても良い。これらの場合にも、主制御装置20は、ウエハステージWSTの駆動範囲と駆動速度は、計測ビームの照射に伴って発生する熱の発生量と拡散量に応じて、スケールを歪ませ得るだけの熱応力が蓄積されない程度に、計測ビームの照射量を抑えるように定める。要は、スケールを無視できないレベルで歪ませ得るだけの熱が蓄積されなければ、ウエハステージWSTの駆動範囲、駆動経路、駆動速度は、任意に設定して構わない。なお、オペレータが、上述のウエハステージWSTの駆動範囲、駆動経路、駆動速度の設定を行うことができるようにしても良い。
 なお、ウエハステージWSTを動かし続ける方法は、スケール上の同じ位置への計測ビームの照射量を抑えるための手段なので、短時間の露光装置100のアイドル中にのみ適用することとし、長時間のアイドル中にはウエハステージWSTを前述の待機位置へ退避させることが望ましい。また、図10~図13の例では、上述の対応するスケールに対向しているエンコーダヘッド及びZヘッドの他に、ウエハテーブルWTB上面(ウエハW又はその周囲部分)に対向しているヘッドが幾つかある。そこで、主制御装置20は、計測ビームの照射を制御する方法を併用して、対応するスケールに対向していないヘッドからの計測ビームの照射を停止し、あるいは間欠照射しても良い。あるいは、そのヘッドから強度を落として計測ビームを照射しても良い。
 上述の方法に従ってスケールの熱変形を回避することにより、エンコーダシステム150(及び面位置センサシステム180)の計測精度が保障される。
 以上、詳細に説明したように、本実施形態の露光装置100には、ウエハステージWSTの位置を計測するために、エンコーダヘッド64~68及びZヘッド72,74,76が設置されている。これらのヘッドから発せられる計測ビームが、ウエハステージWSTの上面に設けられているスケール39X1,39X2,39Y1,39Y2に照射される。そこで、主制御装置20は、ステージ駆動系124を用いてウエハステージWSTを駆動することによって、エンコーダヘッド64~68及びZヘッド72,74,76から発せられる計測ビームのスケール39X1,39X2,39Y1,39Y2上への照射量を調整する。例えば、露光装置100のアイドル中には、主制御装置20は、前述のように、ウエハステージWSTを動かし続ける、あるいは計測ビームがスケール39X1,39X2,39Y1,39Y2上に当たらない領域に、ウエハステージWSTを退避させて、計測ビームのスケール39X1,39X2,39Y1,39Y2上への連続照射を回避する。そのため、スケールに与えられる照射熱が調整され、その熱によって発生する応力(熱応力)及び/又は熱膨張等によるスケールの歪みを抑えることができる。従って、常に、エンコーダヘッド64~68(及びZヘッド72,74,76)の高い位置計測精度を維持し、ウエハステージWSTの駆動精度を保障することが可能になる。
 なお、本実施形態において、エンコーダヘッド(及びZヘッド)からスケールに照射される計測ビームの照射量を調整するため、次のa.、b.のような手法を採用しても良い。
a.主制御装置20は、エンコーダヘッドの計測ビームの強度から、上記の熱応力、スケールの変形量(及び歪み)などが許容値を越えないように、ウエハステージWSTの、連続移動での最低速度など、又はステップ移動での最長滞在時間及び/又はステップ距離を決定しても良い。勿論、主制御装置20は、強度を考慮することなく、単純にウエハステージWSTを移動させることとしても良い。
b.また、主制御装置20は、タイマーによる時間管理で上記シーケンス(ステージ移動、待機位置への退避など)を開始しても良い。あるいは、主制御装置20は、時間管理を行わず、露光シーケンス上、予め分かっている場合には上記シーケンスを自動的に開始しても良いし、エラーが発生した場合に上記シーケンスを開始するだけでも良い。
c.また、本実施形態において、エンコーダヘッド(及びZヘッド)からスケールに照射される計測ビームの照射量を調整するため、以下のc1.、c2のような手法により、計測ビームの強度を落とす、あるいは計測ビームを遮る、あるいはこれらを上記a.及びb.の少なくとも一方と組み合わせて実行しても良い。
c1. 計測ビームの強度を落とすため、例えば、エンコーダの光源を制御しても良いし、送光系に減光フィルタを挿入しても良い。
c2. また、計測ビームを遮るため、送光系あるいはヘッドの射出部近傍にシャッタを配置しても良いし、スケールを覆うカバー(庇)が設置された所定位置にウエハステージWSTを移動させても良い。後者では、その所定位置が、少なくとも1つの計測ビームがスケールに照射される位置でも良い。また、カバーは、スケール全面を覆わなくても良く、スケールと対向するヘッドのみに対してその計測ビームを遮るだけでも良い。
 なお、上記実施形態では、スケールを歪ませ得る計測ビームとして、主として、エンコーダヘッドとZヘッドから発せられる計測ビームを取り上げた。しかし、同様に、アライメント系AL1,AL21~AL24と多点AF系(90a,90b)の計測ビームも、スケールを歪ませ得る。そこで、上記実施形態において、これらの計測ビームのスケールに対する照射量の調整をも、主制御装置20が、行い、その熱によって発生する応力によるスケールの歪みを抑えることが望ましい。この場合においても、上記a.、b.又はc.(c1.及びc2.)の照射調整手法は適用可能である。
 なお、上記実施形態では、主制御装置20は、一例として、新たなウエハが送られてこないなどのエラー発生時(異常時)に、ウエハステージWSTを待機位置に退避させるものとした。しかし、エラーなどの異常時だけでなく、通常の露光シーケンス中(例えば、ウエハステージWSTを使わない動作が行われるとき、あるいはその期間中など)にウエハステージWSTの退避、あるいは移動を行っても良い。
 なお、上記実施形態で説明したエンコーダシステムなどの各計測装置の構成は一例に過ぎず、本発明がこれに限定されないことは勿論である。例えば、上記実施形態では、エンコーダシステムの各ヘッドにより、ウエハステージWSTのX軸及びY軸方向の一方の位置を計測するものとしたが、これに限らず、エンコーダヘッドを、X軸及びY軸方向の一方の位置とZ軸方向の位置とを計測可能なヘッドとしても良い。
 また、上記実施形態で説明したエンコーダヘッド、Zヘッドの配置は、一例であり、ヘッドの配置は、これに限定されるものではない。また、上記実施形態では、ステージ装置50が、エンコーダシステム150(エンコーダヘッド)と面位置計測システム180(Zヘッド)とを備えるものとしたが、どちらか一方のみを備えていても良い。
 また、例えば、上記実施形態では、ウエハテーブル(ウエハステージ)上に格子部(Yスケール、Xスケール)を設け、これに対向してXヘッド、Yヘッドをウエハステージの外部に配置する構成のエンコーダシステムを採用した場合について例示したが、これに限らず、例えば米国特許出願公開第2006/0227309号明細書などに開示されているように、ウエハステージにエンコーダヘッドを設け、これに対向してウエハステージの外部に格子部(例えば2次元格子又は2次元に配置された1次元の格子部)を配置する構成(以下、便宜上、テーブルヘッド方式と呼ぶ)のエンコーダシステムを採用しても良い。この場合において、Zヘッドもウエハステージに設け、その格子部の面を、Zヘッドの計測ビームが照射される反射面としても良い。
 また、テーブルヘッド方式のエンコーダシステムを採用する場合にも、エンコーダヘッドを、X軸及びY軸方向の一方の位置とZ軸方向の位置とを計測可能なヘッドとしても良い。
 また、テーブルヘッド方式のエンコーダシステムを採用する場合にも、前述したa.、b.又はc.(c1.及びc2.)の照射調整手法を含み、上記実施形態及びその変形例を適用することができる。また、テーブルヘッド方式のエンコーダシステムを採用する場合には、少なくとも1つのヘッドがウエハステージの外部の格子部(天井スケール)と対向する位置にウエハステージを停止させても良く、この場合は、例えば、露光シーケンスの移動範囲内でウエハステージが移動されてもヘッドからの計測ビームが照射されない天井スケールの一部に、待機状態のウエハステージ上のヘッドからの計測ビームが照射されるようにその位置が決定される。また、その天井スケールの一部は、露光シーケンスで使用される領域であり、熱応力、変形が天井スケールの使用領域に影響を及ぼさない程度にその使用領域から離れていることが好ましい。
 また、上述の実施形態では、本発明が、液体(水)を介さずにウエハWの露光を行うドライタイプの露光装置に適用された場合について説明したが、これに限らず、例えば例えば国際公開第99/49504号パンフレット、欧州特許出願公開第1,420,298号明細書、国際公開第2004/055803号パンフレット、特開2004-289126号公報(対応米国特許第6,952,253号明細書)などに開示されているように、投影光学系とプレートとの間に照明光の光路を含む液浸空間を形成し、投影光学系及び液浸空間の液体を介して照明光でプレートを露光する露光装置にも本発明を適用することができる。例えば、上記実施形態の露光装置を、液浸型の露光装置とする場合、例えばノズル洗浄などの際にも、ウエハステージを前述した待機位置に退避させても良い。
 また、上記実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に本発明を適用しても良い。ステッパなどであっても、露光対象の物体が搭載されたステージの位置を上記実施形態と同様に、エンコーダを用いて計測することができるので、同様の効果を得ることができる。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置、プロキシミティー方式の露光装置、又はミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明は適用することができる。さらに、例えば米国特許第6,590,634号明細書、米国特許第5,969,441号明細書、米国特許第6,208,407号明細書などに開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも本発明を適用できる。
 例えば、2つのウエハステージを備えたツインステージ型の露光装置では、ウエハの露光が行われる露光ステーションとウエハのアライメントなどが行われる計測ステーションとがあり、露光ステーションでは上記実施形態及びその変形例を適用できるとともに、計測ステーションでも同様に適用できる。この場合、計測ステーションでエンコーダシステム(上記実施形態のタイプ、テーブルヘッド方式のいずれでも良い)による位置計測を行う構成であっても、エンコーダシステム以外で位置計測を行う構成であっても、上記実施形態及びその変形例を適用できる。後者では、アライメント系やAF系が配置され、上述の如くその対策としても有効だからである。
 また、例えば国際公開第2005/074014号パンフレット(対応米国特許出願公開第2007/0127006号明細書)などに開示されているように、ウエハステージとは別に、計測部材(例えば、基準マーク、及び/又はセンサなど)を含む計測ステージを備える露光装置にも本発明は適用が可能である。計測ステージにエンコーダシステムのスケール、又はヘッドを設ける場合にも、上記実施形態及びその変形例と同様の照射調整を含む、各種制御を行うことが好ましい。
 また、上記実施形態の露光装置における投影光学系は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでも良いし、投影光学系PLは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。また、前述の照明領域及び露光領域はその形状が矩形であるものとしたが、これに限らず、例えば円弧、台形、あるいは平行四辺形などでも良い。
 なお、上記実施形態の露光装置の光源は、ArFエキシマレーザに限らず、KrFエキシマレーザ(出力波長248nm)、F2レーザ(出力波長157nm)、Ar2レーザ(出力波長126nm)、Kr2レーザ(出力波長146nm)などのパルスレーザ光源、g線(波長436nm)、i線(波長365nm)などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、YAGレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば米国特許第7,023,610号明細書に開示されているように、真空紫外光としてDFB半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(又はエルビウムとイッテルビウムの両方)がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。
 また、上記実施形態では、露光装置の照明光ILとしては波長100nm以上の光に限らず、波長100nm未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、近年、70nm以下のパターンを露光するために、SORや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エ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、か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。
 また、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン(又は位相パターン・減光パターン)を形成した光透過型マスク(レチクル)を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第6,778,257号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク(可変成形マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子(空間光変調器)の一種であるDMD(Digital Micro-mirror Device)などを含む)を用いても良い。
 また、例えば干渉縞をウエハ上に形成することによって、ウエハ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置(リソグラフィシステム)にも本発明を適用することができる。
 さらに、例えば米国特許第6,611,316号明細書に開示されているように、2つのレチクルパターンを投影光学系を介してウエハ上で合成し、1回のスキャン露光によってウエハ上の1つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも本発明を適用することができる。
 また、物体上にパターンを形成する装置は、前述の露光装置(リソグラフィシステム)に限られず、例えばインクジェット方式にて物体上にパターンを形成する装置にも本発明を適用することができる。
 なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体(エネルギビームが照射される露光対象の物体)はウエハに限られるものではなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。
 露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置、有機EL、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD等)、マイクロマシン及びDNAチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、EUV露光装置、X線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。
 なお、これまでの説明で引用した露光装置などに関する全ての公報、国際公開パンフレット、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。
 半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置(パターン形成装置)によりレチクルのパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。
 本発明の移動体駆動方法及び移動体駆動装置は、移動体を駆動するのに適している。また、本発明の露光方法及び露光装置は、エネルギビームを照射して物体上にパターンを形成するのに適している。また、本発明のパターン形成方法及びパターン形成装置は、物体上にパターンを形成するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、半導体素子又は液晶表示素子などの電子デバイスを製造するのに適している。

Claims (40)

  1.  所定平面内で移動体を駆動する移動体駆動方法であって、
     前記移動体と該移動体の外部との一方に設置された計測面に、計測ビームを照射する前記移動体と該移動体の外部との他方に設置されたヘッドを備える位置計測系を用いて、前記移動体の位置を計測し、その計測結果に基づいて前記移動体を駆動する工程と;
     前記計測ビームの前記計測面上への照射量を調整する工程と;
    を含む移動体駆動方法。
  2.  請求項1に記載の移動体駆動方法において、
     前記調整する工程では、前記移動体を駆動して、前記計測ビームの前記計測面上への照射量を調整する移動体駆動方法。
  3.  請求項2に記載の移動体駆動方法において、
     前記調整する工程では、前記移動体を、所定の範囲内で動かし続ける移動体駆動方法。
  4.  請求項2又は3に記載の移動体駆動方法において、
     前記調整する工程では、前記移動体を、前記計測面によって吸収される前記計測ビームの量が一定量を超えない速度で駆動する移動体駆動方法。
  5.  請求項4に記載の移動体駆動方法において、
     前記一定量は、前記計測ビームを吸収することによって発生する前記計測面での熱応力及び変形量の少なくとも一方から定められる移動体駆動方法。
  6.  請求項1~5のいずれか一項に記載の移動体駆動方法において、
     前記調整する工程では、前記移動体を、前記計測ビームの照射点が前記計測面外に位置する領域に退避させる移動体駆動方法。
  7.  請求項1~6のいずれか一項に記載の移動体駆動方法において、
     前記調整する工程では、前記計測面に対向するヘッドから前記計測ビームを間欠照射する移動体駆動方法。
  8.  請求項1~6のいずれか一項に記載の移動体駆動方法において、
     前記調整する工程では、前記計測面に対向するヘッドから強度を落として前記計測ビームを照射する移動体駆動方法。
  9.  エネルギビームを照射することによって物体上の区画領域にパターンを形成する露光方法であって、
     前記区画領域にパターンを形成するために、請求項1~8のいずれか一項に記載の移動体駆動方法を用いて、前記物体を保持する移動体を駆動する工程を含む露光方法。
  10.  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、
     前記物体上にパターンを形成するために、請求項1~8のいずれか一項に記載の移動体駆動方法を用いて、前記物体を保持する移動体を駆動する工程を含むパターン形成方法。
  11.  請求項10に記載のパターン形成方法において、
     前記物体は感応層を有し、
     前記感応層にエネルギビームを照射することによって、前記パターンを形成するパターン形成方法。
  12.  請求項10又は11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;
     前記パターンが形成された前記物体に処理を施す工程と;
    を含むデバイス製造方法。
  13.  エネルギビームで物体を露光する露光方法であって、
     前記物体を保持して所定平面内で移動可能な移動体とその外部との一方に計測面が設置されかつ他方にヘッドが設置される位置計測系を用いて、前記移動体の位置情報を計測し、その位置情報に基づいて前記移動体を駆動することと;
     前記計測ビームによって、前記計測面での熱応力、変形量の少なくとも1つを含む物理量が許容値を越えるのを阻止することと;を含む露光方法。
  14.  請求項13に記載の露光方法において、
     前記計測面は、前記所定平面と実質的に平行でかつ回折格子を有する露光方法。
  15.  請求項13又は14に記載の露光方法において、
     前記阻止のため、前記移動体を前記所定平面内で駆動する露光方法。
  16.  請求項13~15のいずれか一項に記載の露光方法において、
     前記阻止のため、前記計測面を前記計測ビームの照射位置から外す露光方法。
  17.  請求項13~16のいずれか一項に記載の露光方法において、
     前記阻止のため、前記計測ビームの光路に遮光部材を配置する、あるいは前記計測ビームの強度を低下させる露光方法。
  18.  請求項13~17のいずれか一項に記載の露光方法において、
     前記阻止は、前記物体の露光シーケンスの異常時、及び/又は前記移動体を使わない期間中に行われる露光方法。
  19.  請求項13~18のいずれか一項に記載の露光方法において、
     前記位置計測系とは別の計測装置によって前記物体の位置情報を計測することと;
     前記計測装置のビームによって前記物理量が許容値を越えるのを阻止することと;を含む露光方法。
  20.  請求項13~19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;
     露光された前記物体を現像することと;
    を含むデバイス製造方法。
  21.  所定平面内で移動体を駆動する移動体駆動装置であって、
     前記移動体上と該移動体外部の一方に設置された計測面に、計測ビームを照射する前記移動体上と該移動体外部の他方に設置されたヘッドを用いて、前記移動体の位置を計測する位置計測系と;
     前記移動体を、前記位置計測系の計測結果に基づいて、前記所定平面内で駆動する駆動装置と;
     前記駆動装置を用いて前記移動体を駆動することによって、前記計測ビームの前記計測面上への照射量を調整する調整装置と;
    を備える移動体駆動装置。
  22.  請求項21に記載の移動体駆動装置において、
     前記調整装置は、前記移動体を、所定の範囲内で動かし続ける移動体駆動装置。
  23.  請求項21又は22に記載の移動体駆動装置において、
     前記調整装置は、前記移動体を、前記計測面によって吸収される前記計測ビームの量が一定量を超えない速度で駆動する移動体駆動装置。
  24.  請求項23に記載の移動体駆動装置において、
     前記一定量は、前記計測ビームを吸収することによって発生する前記計測面での熱応力及び変形量の少なくとも一方からから定められる移動体駆動装置。
  25.  請求項21~24のいずれか一項に記載の移動体駆動装置において、
     前記調整装置は、前記移動体を、前記計測ビームの照射点が前記計測面外に位置する領域に退避させる移動体駆動装置。
  26.  請求項21~25のいずれか一項に記載の移動体駆動装置において、
     前記計測面には、前記所定平面内の第1軸と平行な方向を周期方向とする回折格子が形成され、
     前記位置計測系は、前記計測面と該計測面に計測ビームを照射する前記ヘッドとの前記第1軸に平行な方向に関する相対位置を計測するエンコーダシステムを含む移動体駆動装置。
  27.  請求項26に記載の移動体駆動装置において、
     前記計測面には、さらに、前記所定平面内で前記第1軸と直交する第2軸に平行な方向を周期方向とする別の回折格子が形成され、
     前記エンコーダシステムは、さらに、前記計測面と前記ヘッドとの前記第2軸に平行な方向に関する相対位置を計測する移動体駆動装置。
  28.  請求項21~27のいずれか一項に記載の移動体駆動装置において、
     前記位置計測系は、前記計測ビームの照射点における、前記所定平面と直交する方向に関する前記計測面の位置を計測する面位置計測システムを含む移動体駆動装置。
  29.  請求項21~28のいずれか一項に記載の移動体駆動装置において、
     前記位置計測系は、前記ヘッドを用いて前記計測面上のマークを検出するマーク検出系を含む移動体駆動装置。
  30.  エネルギビームを照射することによって物体上の区画領域にパターンを形成する露光装置であって、
     前記区画領域にパターンを形成するために、前記物体を保持する移動体を所定平面内で駆動する、請求項21~29のいずれか一項に記載の移動体駆動装置を備える露光装置。
  31.  物体にパターンを形成するパターン形成装置であって、
     前記物体を保持して移動可能な移動体と;
     前記物体上にパターンを形成するパターン生成装置と;
     前記移動体を所定平面内で駆動する、請求項21~29のいずれか一項に記載の移動体駆動装置と;
    を備えるパターン形成装置。
  32.  請求項31に記載のパターン形成装置において、
     前記物体は感応層を有し、
     前記パターン生成装置は、前記感応層にエネルギビームを照射することによって、前記パターンを形成するパターン形成装置。
  33.  エネルギビームで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平面内で移動可能な移動体と;
     前記移動体及び該移動体の外部との他方に設置されたヘッドを有し、該ヘッドから前記移動体及び該移動体の外部との一方に設置された計測面に計測ビームを照射し、その反射光を受光して前記移動体の位置情報を計測する位置計測系と;
     前記位置情報に基づいて前記移動体を駆動する駆動系と;
     前記計測ビームによって、前記計測面での熱応力、変形量の少なくとも1つを含む物理量が許容値を越えるのを阻止する制御装置と;を備える露光装置。
  34.  請求項33に記載の露光装置において、
     前記計測面は、前記所定平面と実質的に平行でかつ回折格子を有する露光装置。
  35.  請求項33又は34に記載の露光装置において、
     前記制御装置は、前記阻止のため、前記駆動系を介して前記移動体を前記所定平面内で駆動する露光装置。
  36.  請求項33~35のいずれか一項に記載の露光装置において、
     前記制御装置は、前記阻止のため、前記計測面を前記計測ビームの照射位置から外す露光装置。
  37.  請求項33~36のいずれか一項に記載の露光装置において、
     前記制御装置は、前記阻止のため、前記計測ビームの光路に遮光部材を配置する、あるいは前記計測ビームの強度を低下させる露光装置。
  38.  請求項33~37のいずれか一項に記載の露光装置において、
     前記制御装置は、前記阻止を、前記物体の露光シーケンスの異常時、及び/又は前記移動体を使わない期間中に行う露光装置。
  39.  請求項13~38のいずれか一項に記載の露光装置において、
     前記物体の位置情報を計測する前記位置計測系とは別の計測装置をさらに備え、
     前記制御装置は、前記計測装置のビームによって前記物理量が許容値を越えるのを阻止する露光装置。
  40.  請求項33~39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;
     露光された前記物体を現像することと;
    を含むデバイス製造方法。
     
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