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JP5565613B2 - Measuring method, exposure method, exposure apparatus, and device manufacturing method - Google Patents

Measuring method, exposure method, exposure apparatus, and device manufacturing method Download PDF

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JP5565613B2 JP2010010593A JP2010010593A JP5565613B2 JP 5565613 B2 JP5565613 B2 JP 5565613B2 JP 2010010593 A JP2010010593 A JP 2010010593A JP 2010010593 A JP2010010593 A JP 2010010593A JP 5565613 B2 JP5565613 B2 JP 5565613B2
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

本発明は、計測方法、露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法に係り、さらに詳しくは、周期パターンの位置情報を計測する計測方法、該方法を利用する露光方法及び該露光方法を実施する露光装置、並びに前記露光方法を用いるデバイス製造方法に関する。   The present invention relates to a measurement method, an exposure method and an exposure apparatus, and a device manufacturing method, and more specifically, a measurement method for measuring position information of a periodic pattern, an exposure method using the method, and an exposure for performing the exposure method. The present invention relates to an apparatus and a device manufacturing method using the exposure method.

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、フォトマスク又はレチクル(以下、「レチクル」と総称する)のパターンを、投影光学系を介して、フォトレジスト等の感光剤が塗布されたウエハ、ガラスプレート等の被露光物体(以下、「ウエハ」と総称する)上に転写する例えば、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置(いわゆるステッパ)、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置(いわゆるスキャナ)等の投影露光装置が、主として用いられている。   In a lithography process for manufacturing an electronic device (microdevice) such as a semiconductor element (such as an integrated circuit) or a liquid crystal display element, a pattern of a photomask or a reticle (hereinafter collectively referred to as “reticle”) is passed through a projection optical system. For example, a step-and-repeat type projection exposure apparatus (so-called stepper) that transfers onto an object to be exposed (hereinafter referred to as "wafer") such as a wafer coated with a photosensitive agent such as a photoresist or a glass plate. Alternatively, a projection exposure apparatus such as a step-and-scan projection exposure apparatus (so-called scanner) is mainly used.

半導体素子等は、デバイスパターンを十数層以上重ね合わせて形成されるため、投影露光装置では、レチクルに形成されたパターンとウエハ上に既に形成されたパターンとを正確に位置合わせすることが要求される。このため、レチクルのパターンの投影位置とウエハ上のマークを検出するマーク検出系の検出中心との距離(ベースライン)を計測するベースライン計測(該計測動作の一部にレチクルのパターンの投影位置を計測するレチクルアライメントが含まれる)が行われる。このレチクルアライメントの方法として、レチクル上の計測マークの空間像をウエハステージ上に少なくとも一部(計測用スリットを含む)が設けられた空間像計測器を用いて計測する方法が、最近の露光装置では、採用されていることがある(例えば、特許文献1参照)。   Since semiconductor elements and the like are formed by overlaying more than a dozen device patterns, the projection exposure apparatus requires accurate alignment between the pattern formed on the reticle and the pattern already formed on the wafer. Is done. Therefore, baseline measurement for measuring the distance (baseline) between the projection position of the reticle pattern and the detection center of the mark detection system for detecting the mark on the wafer (the projection position of the reticle pattern as part of the measurement operation) Is included). As a method for this reticle alignment, a method of measuring an aerial image of a measurement mark on a reticle using an aerial image measuring instrument provided with at least a part (including a slit for measurement) on a wafer stage is a recent exposure apparatus. Then, it may be adopted (for example, refer to Patent Document 1).

しかるに、空間像計測器を用いて計測マークの空間像を計測する場合、空間像計測器の計測用スリットが設けられたウエハステージを移動させながら計測する必要があるが、このウエハステージの位置は、エンコーダ(又は干渉計)などの計測器を用いて計測される。デバイスルールの微細化に伴い、最近になって、計測器の計測誤差、特に周期的な計測誤差(周期誤差)が、空間像計測において無視できない程度のマーク像の結像位置の計測誤差の要因となることが判明した。空間像計測に限らず、移動体を移動させながら、周期マークの位置を計測する場合には、同様の問題が生じ得る。   However, when measuring the aerial image of the measurement mark using the aerial image measuring instrument, it is necessary to measure while moving the wafer stage provided with the measurement slit of the aerial image measuring instrument. It is measured using a measuring instrument such as an encoder (or interferometer). Along with the miniaturization of device rules, recently, measurement errors of measuring instruments, especially periodic measurement errors (periodic errors) are factors that cause measurement errors of mark image formation positions that cannot be ignored in aerial image measurement. Turned out to be. The same problem can occur when measuring the position of the periodic mark while moving the moving body, not limited to the aerial image measurement.

米国特許出願公開第2008/0088843号明細書US Patent Application Publication No. 2008/0088843

本発明の第1の態様によれば、周期パターンの位置情報を計測する計測方法であって、移動体と該移動体の外部との一方に配置された周期パターンの周期方向に関する位置情報を、前記移動体を前記周期パターンの周期方向に駆動しつつ、前記周期方向に関する前記移動体の位置を計測する位置計測系の出力と、前記移動体と該移動体の外部との他方に少なくともその一部が設けられ、前記周期パターンを検出する検出系の出力とに基づいて計測する工程を含み、前記計測する工程では、前記計測中、前記周期パターンのピッチが、前記位置計測系の周期誤差が前記周期パターンの位置の計測誤差の要因とならない前記位置計測系の計測周期に対する所定の関係を満たし、前記所定の関係は、前記周期パターンのピッチが、前記計測周期の自然数m倍とはならない関係である計測方法が、提供される。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a measurement method for measuring position information of a periodic pattern, wherein the position information related to the periodic direction of the periodic pattern arranged on one of the moving body and the outside of the moving body is While driving the moving body in the periodic direction of the periodic pattern, at least one of the output of a position measurement system that measures the position of the moving body in the periodic direction and the other of the moving body and the outside of the moving body. And a step of measuring based on an output of a detection system that detects the periodic pattern, and in the measuring step, during the measurement, the pitch of the periodic pattern is equal to the periodic error of the position measuring system. It satisfies a predetermined relationship with respect to the measurement period of the position measurement system which is not a factor in the measurement error in the position of the periodic pattern, the predetermined relationship, the pitch of the periodic pattern, the self of the measurement cycle The number m times the measurement method is a relationship which should not is provided.

ここで、位置計測系の周期誤差が、前記周期パターンの位置の計測誤差の要因とならない所定の関係を満たすように、予め、周期パターンのピッチ及び位置計測系の計測周期の一方を他方に基づいて設定しても良いし、あるいは計測中に移動体と移動体の外部との少なくとも一方の駆動速度を調整しても良い。   Here, one of the pitch of the periodic pattern and the measurement period of the position measurement system is previously based on the other so that the periodic error of the position measurement system satisfies a predetermined relationship that does not cause the measurement error of the position of the periodic pattern. Alternatively, the driving speed of at least one of the moving body and the outside of the moving body may be adjusted during measurement.

本発明の計測方法によれば、周期的な計測誤差(周期誤差)を発生する位置計測系(例えばエンコーダなど)を用いて移動体の位置計測を行っても、周期パターンの位置計測を精度良く行うことが可能となる。   According to the measurement method of the present invention, even if the position of a moving body is measured using a position measurement system (for example, an encoder) that generates a periodic measurement error (period error), the position measurement of the periodic pattern can be performed with high accuracy. Can be done.

本発明の第2の態様によれば、エネルギビームにより物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光方法であって、本発明の計測方法により前記周期パターンの位置情報を計測することと;前記周期パターンの位置情報の計測結果に基づいて前記物体を保持する移動体を駆動し、前記エネルギビームにより前記物体を露光することと;を含む露光方法が、提供される。   According to a second aspect of the present invention, there is provided an exposure method in which an object is exposed with an energy beam to form a pattern on the object, wherein the positional information of the periodic pattern is measured by the measurement method of the present invention. An exposure method including: driving a moving body that holds the object based on a measurement result of position information of the periodic pattern, and exposing the object with the energy beam is provided.

これによれば、本発明の計測方法により高精度な周期パターンの位置計測を精度良く行うことができるので、その位置情報の計測結果に基づいて物体を保持する移動体を駆動し、エネルギビームにより前記物体を露光することで、高精度な露光が可能となる。   According to this, since the position measurement of the highly accurate periodic pattern can be performed with high accuracy by the measurement method of the present invention, the moving body that holds the object is driven based on the measurement result of the position information, and the energy beam is used. By exposing the object, highly accurate exposure can be performed.

本発明の第3の態様によれば、本発明の露光方法により物体を露光することと;
露光された前記物体を露光することと;を含むデバイス製造方法が、提供される。
According to a third aspect of the present invention, exposing an object by the exposure method of the present invention;
Exposing the exposed object. A device manufacturing method is provided.

本発明の第4の態様によれば、エネルギビームにより物体を露光して前記物体上にデバイスパターンを形成する露光装置であって、前記物体を保持して移動する移動体と;前記移動体の位置を計測する位置計測系と;前記移動体と該移動体の外部との一方に少なくともその一部が設けられ、パターン又はパターン像を検出する検出系と;前記移動体と該移動体の外部との他方に配置された周期パターンの周期方向に前記移動体を駆動しつつ、前記位置計測系で計測される前記移動体の位置の計測情報と、前記周期パターン又はその像を検出する前記検出系の出力とに基づいて、前記周期パターンの周期方向に関する位置情報を計測する制御装置と;を備え、前記計測中、前記周期パターンのピッチが、前記位置計測系の周期誤差が前記周期パターンの位置の計測誤差の要因とならない前記位置計測系の計測周期に対する所定の関係を満たし、前記所定の関係は、前記周期パターンのピッチが、前記計測周期の自然数m倍とはならない関係である露光装置が、提供される。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus for exposing an object with an energy beam to form a device pattern on the object, the moving body holding and moving the object; A position measurement system for measuring a position; a detection system for detecting a pattern or a pattern image, at least a part of which is provided on one of the movable body and the exterior of the movable body; and the movable body and the exterior of the movable body The detection for detecting the measurement information of the position of the moving body measured by the position measurement system and the periodic pattern or an image thereof while driving the moving body in the periodic direction of the periodic pattern arranged on the other side based on the output of the system, and a control device which measures positional information about the periodic direction of the periodic pattern; equipped with, in the measurement, the pitch of the periodic pattern is periodic error of the position measurement system is the periodic Pas Satisfies a predetermined relationship with respect to the measurement period of the position measurement system which is not a factor in the measurement error in the position of over emissions, the predetermined relationship, the pitch of the periodic pattern, in relation to not be a natural number m times the measurement cycle An exposure apparatus is provided.

ここで、位置計測系の周期誤差が、前記周期パターンの位置の計測誤差の要因とならない所定の関係を満たすように、予め、周期パターンのピッチ及び位置計測系の計測周期の一方を他方に基づいて設定しても良いし、あるいは計測中に移動体と移動体の外部との少なくとも一方の駆動速度を調整しても良い。   Here, one of the pitch of the periodic pattern and the measurement period of the position measurement system is previously based on the other so that the periodic error of the position measurement system satisfies a predetermined relationship that does not cause the measurement error of the position of the periodic pattern. Alternatively, the driving speed of at least one of the moving body and the outside of the moving body may be adjusted during measurement.

本発明の露光装置によれば、周期的な計測誤差(周期誤差)を発生する位置計測系(例えばエンコーダなど)を用いて移動体の位置計測を行っても、周期パターンの位置計測を精度良く行うことが可能となる。   According to the exposure apparatus of the present invention, even if the position of a moving object is measured using a position measurement system (for example, an encoder) that generates a periodic measurement error (period error), the position measurement of the periodic pattern can be performed with high accuracy. Can be done.

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。It is a figure which shows schematically the structure of the exposure apparatus which concerns on one Embodiment. ウエハステージを示す平面図である。It is a top view which shows a wafer stage. 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。It is a top view which shows arrangement | positioning of the stage apparatus and interferometer with which the exposure apparatus of FIG. 1 is provided. 図1の露光装置が備える干渉計システム以外の計測装置をウエハステージとともに示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a measurement apparatus other than the interferometer system provided in the exposure apparatus of FIG. 1 together with a wafer stage. 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。It is a top view which shows arrangement | positioning of an encoder head (X head, Y head) and an alignment system. 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。It is a block diagram which shows the main structures of the control system of the exposure apparatus which concerns on one Embodiment. エンコーダの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of an encoder. 図8(A)及び図8(B)は、エンコーダの計測結果の解析方法を説明するための図である。FIG. 8A and FIG. 8B are diagrams for explaining an analysis method of an encoder measurement result. 図9(A)はウエハテーブル上に設けられた空間像計測用スリット板を示す図、図9(B)はレチクルステージ上に設けられた計測マークを示す図、図9(C)及び図9(D)は計測マークの投影像(空間像)に対する空間像計測用スリットの走査を説明するための図である。FIG. 9A is a diagram showing the aerial image measurement slit plate provided on the wafer table, FIG. 9B is a diagram showing the measurement mark provided on the reticle stage, FIG. 9C and FIG. (D) is a figure for demonstrating the scanning of the slit for aerial image measurement with respect to the projection image (aerial image) of a measurement mark. 図10(A)は計測マークの空間像の検出結果(その1)を示す図、図10(B)は検出結果(その1)を0.25μm単位でプロットした図、図10(C)は計測マークの空間像の検出結果(その2)を0.25μm単位でプロットした図である。FIG. 10A shows a detection result (part 1) of the aerial image of the measurement mark, FIG. 10B shows a plot of the detection result (part 1) in units of 0.25 μm, and FIG. It is the figure which plotted the detection result (the 2) of the aerial image of a measurement mark by a 0.25 micrometer unit.

以下、本発明の一実施形態を、図1〜図10(C)に基づいて説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

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が設けられている。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RとウエハWとが相対走査される走査方向を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。   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. As will be described later, in the present embodiment, a projection optical system PL is provided. In the following, the direction parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL is the Z-axis direction, and the scanning direction in which the reticle R and the wafer W are relatively scanned in a plane perpendicular to the Z-axis direction is the Y-axis direction. The direction orthogonal to the axis is defined as the X-axis direction, and the rotation (tilt) directions around the X-axis, Y-axis, and Z-axis are described as the θx, θy, and θz directions, respectively.

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。   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. In FIG. 1, wafer W is mounted on wafer stage WST.

照明系10は、レチクルブラインド(マスキングシステムとも呼ばれる)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。照明系10の構成は、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ている。ここで、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。   The illumination system 10 illuminates a slit-like illumination area IAR on the reticle R defined by a reticle blind (also called a masking system) with illumination light (exposure light) IL with a substantially uniform illuminance. The configuration of the illumination system 10 is disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2003/0025890. Here, as an example of the illumination light IL, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used.

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6参照)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。   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. 6) including, for example, a linear motor and the like, and also in the scanning direction (left and right direction in FIG. 1). In the Y-axis direction) at a predetermined scanning speed.

レチクルステージRSTのXY平面内の位置情報(θz方向の回転情報を含む)は、レチクルレーザ干渉計(以下、「レチクル干渉計」という)116によって、移動鏡15(又はレチクルステージRSTの端面に形成された反射面)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6参照)に送られる。   Position information (including rotation information in the θz direction) of reticle stage RST in the XY plane is formed on movable mirror 15 (or on the end face of reticle stage RST) by reticle laser interferometer (hereinafter referred to as “reticle interferometer”) 116. For example, with a resolution of about 0.25 nm. The measurement value of reticle interferometer 116 is sent to main controller 20 (not shown in FIG. 1, refer to FIG. 6).

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、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、その第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IA(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、レチクルR及び投影光学系PLによってウエハW上に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。   Projection unit PU is arranged below reticle stage RST in FIG. The projection unit PU includes a lens barrel 40 and a projection optical system PL held in the lens barrel 40. As projection optical system PL, for example, a refractive optical system including a plurality of optical elements (lens elements) arranged along 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). For this reason, when the illumination area IAR on the reticle R is illuminated by the illumination system 10, the illumination light that has passed through the reticle R arranged so that the first surface (object surface) and the pattern surface of the projection optical system PL substantially coincide with each other. The 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 passed through the projection optical system PL (projection unit PU) by the IL on the second surface (image surface) side. Is formed in a region (hereinafter also referred to as an exposure region) IA that is conjugate to the illumination region IAR on the wafer W having a resist (sensitive agent) coated on the surface thereof. Then, by synchronous driving of reticle stage RST and wafer stage WST, reticle R is moved relative to illumination area IAR (illumination light IL) in the scanning direction (Y-axis direction) and exposure area IA (illumination light IL). By moving the wafer W relative to the scanning direction (Y-axis direction), scanning exposure of one shot area (partition area) on the wafer W is performed, and the pattern of the reticle R is transferred to the shot area. The That is, in this embodiment, a pattern is generated on the wafer W by the illumination system 10, the reticle R, and the projection optical system PL, and the pattern is formed on the wafer W by exposure of the sensitive layer (resist layer) on the wafer W by the illumination light IL. Is formed.

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6参照)、及びウエハステージWSTを駆動するステージ駆動系124(図6参照)等を備えている。計測システム200は、図6に示されるように、干渉計システム118及びエンコーダシステム150などを含む。   As shown in FIG. 1, stage device 50 drives wafer stage WST disposed on base board 12, measurement system 200 (see FIG. 6) for measuring positional information of wafer stage WST, and wafer stage WST. A stage drive system 124 (see FIG. 6) is provided. As shown in FIG. 6, the measurement system 200 includes an interferometer system 118, an encoder system 150, and the like.

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の上方に支持されている。また、ウエハステージWSTは、リニアモータ等を含むステージ駆動系124(図6参照)によって、X軸方向及びY軸方向に所定ストロークで駆動可能である。   Wafer stage WST is supported above base board 12 by a non-contact bearing (not shown) such as an air bearing with a clearance of about several μm. Wafer stage WST can be driven with a predetermined stroke in the X-axis direction and Y-axis direction by stage drive system 124 (see FIG. 6) including a linear motor and the like.

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上に搭載されたウエハテーブルWTBとを含む。このウエハテーブルWTB及びステージ本体91は、リニアモータ及びZ・レベリング機構(ボイスコイルモータなどを含む)を含む駆動系によって、ベース盤12に対し、6自由度方向(X,Y,Z,θx,θy,θz)に駆動可能に構成されている。   Wafer stage WST includes a stage main body 91 and a wafer table WTB mounted on stage main body 91. The wafer table WTB and the stage main body 91 are directed to the base board 12 in directions of six degrees of freedom (X, Y, Z, θx, etc.) by a drive system including a linear motor and a Z / leveling mechanism (including a voice coil motor). It can be driven to θy, θz).

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。図2に示されるように、ウエハテーブルWTB上面のウエハホルダ(ウエハW)の+Y側には、計測プレート30が設けられている。この計測プレート30には、中央に基準マークFMが設けられ、基準マークFMのX軸方向の両側に一対の空間像計測用スリット板SLが、設けられている。各空間像計測用スリット板SLには、図9(A)に示されるように、Y軸方向を長手方向とする所定幅(例えば、0.2μm)のライン状の開口パターン(Xスリット)SLXと、X軸方向を長手方向とする所定幅(例えば、0.2μm)のライン状の開口パターン(Yスリット)SLYと、が形成されている。   At the center of the upper surface of wafer table WTB, a wafer holder (not shown) for holding wafer W by vacuum suction or the like is provided. As shown in FIG. 2, a measurement plate 30 is provided on the + Y side of the wafer holder (wafer W) on the upper surface of wafer table WTB. The measurement plate 30 is provided with a reference mark FM at the center, and a pair of aerial image measurement slit plates SL on both sides of the reference mark FM in the X-axis direction. As shown in FIG. 9A, each aerial image measurement slit plate SL has a linear opening pattern (X slit) SLX having a predetermined width (for example, 0.2 μm) whose longitudinal direction is the Y-axis direction. And a line-shaped opening pattern (Y slit) SLY having a predetermined width (for example, 0.2 μm) with the X-axis direction as a longitudinal direction is formed.

そして、各空間像計測用スリット板SLに対応して、ウエハテーブルWTBの内部には、レンズ等を含む光学系及び光電子増倍管(フォト・マルチプライヤ・チューブ(PMT))等の受光素子が配置され、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一対の空間像計測装置45A,45B(図6参照)が設けられている。空間像計測装置45A,45Bの計測結果(受光素子の出力信号)は、信号処理装置(不図示)により所定の信号処理が施されて、主制御装置20に送られる(図6参照)。   Corresponding to each aerial image measurement slit plate SL, inside the wafer table WTB is an optical system including a lens and a light receiving element such as a photomultiplier tube (photomultiplier tube (PMT)). A pair of aerial image measuring devices 45A and 45B (see FIG. 6) which are arranged and similar to those disclosed in US Patent Application Publication No. 2002/0041377 and the like are provided. The measurement results (output signals of the light receiving elements) of the aerial image measurement devices 45A and 45B are subjected to predetermined signal processing by a signal processing device (not shown) and sent to the main control device 20 (see FIG. 6).

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150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。 In addition, a scale used in an encoder system 150 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. ).

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。 Similarly, 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. ).

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。   The pitch of the grid lines 37 and 38 is set to 1 μm, for example. In FIG. 2 and other figures, the pitch of the grating is shown larger than the actual pitch for convenience of illustration.

また、回折格子を保護するために、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の表面と同じ高さ(同一面)になるよう、ウエハテーブルWTB上面に設置される。   It is also effective to cover the diffraction grating with a glass plate having a low coefficient of thermal expansion. Here, as the glass plate, a glass plate having the same thickness as that of the wafer, for example, a thickness of 1 mm can be used, and the surface of the glass plate is the same height (same surface) as the wafer surface. Installed on top of table WTB.

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。   Further, as shown in FIG. 2, 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.

また、ウエハテーブルWTBの+Y側の面には、図2に示されるように、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、X軸方向に延びるフィデューシャルバー(以下、「FDバー」と略述する)46が取り付けられている。FDバー46の長手方向の一側と他側の端部近傍には、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。   Further, on the surface on the + Y side of wafer table WTB, as shown in FIG. 2, a fiducial extending in the X-axis direction is the same as the CD bar disclosed in US Patent Application Publication No. 2008/0088843. A bar (hereinafter abbreviated as “FD bar”) 46 is attached. Reference gratings (for example, diffraction gratings) 52 having a periodic direction in the Y-axis direction are formed in the vicinity of one end and the other end in the longitudinal direction of the FD bar 46 in a symmetrical arrangement with respect to the center line LL. . A plurality of reference marks M are formed on the upper surface of the FD bar 46. As each reference mark M, a two-dimensional mark having a size detectable by an alignment system described later is used.

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(以下、基準軸と呼ぶ)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が配置されている。プライマリアライメント系AL1は、不図示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6参照)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。 In the exposure apparatus 100 of the present embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, the optical axis on a straight line (hereinafter referred to as a reference axis) LV parallel to the Y axis passing through the optical axis AX of the projection optical system PL. A primary alignment system AL1 having a detection center is arranged at a position a predetermined distance from AX on the -Y side. Primary alignment system AL1 is fixed to the lower surface of the main frame (not shown). As shown in FIG. 5, secondary alignment systems AL2 1 and AL2 2 in which detection centers are arranged almost symmetrically with respect to the reference axis LV on one side and the other side in the X-axis direction across the primary alignment system AL1. , 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) via a movable support member, and the drive mechanisms 60 1 to 60 4 (see FIG. 6) are used in the X-axis direction. The relative positions of these detection areas can be adjusted.

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。 In the present embodiment, for example, an image processing type FIA (Field Image Alignment) system is used as each of the alignment systems AL1, AL2 1 to AL2 4 . Imaging signals from each of the alignment systems AL1, AL2 1 to AL2 4 are supplied to the main controller 20 via a signal processing system (not shown).

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平面内の位置を計測するY干渉計16と、3つのX干渉計126〜128と、一対のZ干渉計43A,43Bとを備えている。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(以下、基準軸と呼ぶ)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(以下、基準軸と呼ぶ)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128は、X軸に平行な測長ビームB7を反射面17bに照射する。 As shown in FIG. 3, 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. Y interferometer 16, three X interferometers 126 to 128, and a pair of Z interferometers 43A and 43B. 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. 3, the X interferometer 126 includes a pair of length measuring beams symmetrical with respect to a straight line (hereinafter referred to as a reference axis) LH parallel to the X axis orthogonal to the optical axis AX and the reference axis LV. B5 1, B5 parallel measurement beam into at least three X-axis including 2 irradiates the reflecting surface 17b. Further, the X interferometer 127 includes at least a length measuring beam B6 having a length measuring axis as a straight line LA (hereinafter referred to as a reference axis) LA parallel to the X axis orthogonal to the reference axis LV at the detection center of the alignment system AL1. The length measurement beam parallel to the two X axes is irradiated onto the reflecting surface 17b. In addition, the X interferometer 128 irradiates the reflection surface 17b with a measurement beam B7 parallel to the X axis.

干渉計システム118の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、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(すなわちピッチング)、θy方向の回転(すなわちローリング)、及びθz方向の回転(すなわちヨーイング)も算出することができる。   Position information from each interferometer of the interferometer system 118 is supplied to the main controller 20. Based on the measurement results of Y interferometer 16 and X interferometer 126 or 127, main controller 20 rotates in the θx direction (ie, pitching), θy in addition to the X and Y positions of wafer table WTB (wafer stage WST). Directional rotation (ie rolling) and θz direction rotation (ie yawing) can also be calculated.

また、図1に示されるように、ステージ本体91の−Y側の側面に、凹形状の反射面を有する移動鏡41が取り付けられている。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。   As shown in FIG. 1, a movable mirror 41 having a concave reflecting surface is attached to the side surface on the −Y side of the stage main body 91. As can be seen from FIG. 2, the movable mirror 41 is designed to have a length in the X-axis direction that is longer than the reflecting surface 17a of the wafer table WTB.

移動鏡41に対向して、干渉計システム118(図6参照)の一部を構成する一対のZ干渉計43A,43Bが設けられている(図1及び図3参照)。Z干渉計43A,43Bは、それぞれ2つのY軸に平行な測長ビームB1,B2を移動鏡41に照射し、該移動鏡41を介して測長ビームB1,B2のそれぞれを、例えば投影ユニットPUを支持するフレーム(不図示)に固定された固定鏡47A,47Bに照射する。そして、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。その結果より、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。   A pair of Z interferometers 43A and 43B constituting a part of the interferometer system 118 (see FIG. 6) are provided facing the movable mirror 41 (see FIGS. 1 and 3). The Z interferometers 43A and 43B respectively irradiate the movable mirror 41 with two measurement beams B1 and B2 parallel to the Y axis, and each of the measurement beams B1 and B2 through the movable mirror 41, for example, a projection unit The fixed mirrors 47A and 47B fixed to a frame (not shown) that supports the PU are irradiated. And each reflected light is received and the optical path length of length measuring beam B1, B2 is measured. Based on the result, main controller 20 calculates the position of wafer stage WST in the four degrees of freedom (Y, Z, θy, θz) direction.

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及び面位置計測システム180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及び面位置計測システム180の計測領域外(例えば、アンローディングポジションとローディングポジション付近)に位置する際に、使用される。また、エンコーダシステム150及び面位置計測システム180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。勿論、干渉計システム118とエンコーダシステム150及び面位置計測システム180とを併用して、ウエハステージWST(ウエハテーブルWTB)の全位置情報を計測することとしても良い。   In the present embodiment, position information (including rotation information in the θz direction) in the XY plane of wafer stage WST (wafer table WTB) is mainly measured using encoder system 150 and surface position measurement system 180 described later. . Interferometer system 118 is used when wafer stage WST is located outside the measurement area of encoder system 150 and surface position measurement system 180 (for example, near the unloading position and loading position). Further, it is used as an auxiliary when correcting (calibrating) long-term fluctuations in the measurement results of the encoder system 150 and the surface position measurement system 180 (for example, due to deformation of the scale over time). Of course, the interferometer system 118, the encoder system 150, and the surface position measurement system 180 may be used in combination to measure all position information of the wafer stage WST (wafer table WTB).

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。   In the exposure apparatus 100 of the present embodiment, a plurality of encoder systems 150 are configured to measure the position (X, Y, θz) in the XY plane of the wafer stage WST independently of the interferometer system 118. A head unit is provided.

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、それぞれ設けられている。ヘッドユニット62A〜62Fは、支持部材を介して、投影ユニットPUを保持するメインフレーム(不図示)に吊り下げ状態で固定されている。なお、図4において、符号UPは、ウエハステージWST上にあるウエハのアンロードが行われるアンローディングポジションを示し、符号LPは、ウエハステージWST上への新たなウエハのロードが行われるローディングポジションを示す。 As shown in FIG. 4, four 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. ing. Head units 62E and 62F are provided on both outer sides in the X-axis direction of the alignment systems AL1, AL2 1 to AL2 4 , respectively. The head units 62A to 62F are fixed in a suspended state to a main frame (not shown) that holds the projection unit PU via support members. In FIG. 4, symbol UP indicates an unloading position at which a wafer on wafer stage WST is unloaded, and symbol LP indicates a loading position at which a new wafer is loaded on wafer stage WST. Show.

ヘッドユニット62A及び62Cは、図5に示されるように、前述の基準軸LH上に間隔WDで配置された複数(ここでは5個)のYヘッド651〜655、Yヘッド641〜645を、それぞれ備えている。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とも表記する。 As shown in FIG. 5, the head units 62 </ b> A and 62 </ b> C include a plurality (here, five) of Y heads 65 1 to 65 5 and Y heads 64 1 to 64 arranged on the reference axis LH with a spacing WD. 5 is provided. Hereinafter, Y heads 65 1 to 65 5 and Y heads 64 1 to 64 5 are also referred to as Y head 65 and Y head 64, respectively, as necessary.

ヘッドユニット62A,62Cは、Yスケール39Y1,39Y2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)を計測する多眼のYリニアエンコーダ70A,70C(図6参照)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」と略記する。 The head units 62A and 62C use the Y scales 39Y 1 and 39Y 2 to measure the position (Y position) of the wafer stage WST (wafer table WTB) in the Y-axis direction (multi-lens Y linear encoders 70A and 70C). 6). In the following, the Y linear encoder is abbreviated as “Y encoder” or “encoder” as appropriate.

ヘッドユニット62Bは、図5に示されるように、投影ユニットPUの+Y側に配置され、基準軸LV上に間隔WDで配置された複数(ここでは4個)のXヘッド665〜668を備えている。また、ヘッドユニット62Dは、プライマリアライメント系AL1の−Y側に配置され、基準軸LV上に間隔WDで配置された複数(ここでは4個)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とも表記する。 As shown in FIG. 5, the head unit 62B is arranged on the + Y side of the projection unit PU, and includes a plurality of (here, four) X heads 66 5 to 66 8 arranged on the reference axis LV at intervals WD. I have. Further, head unit 62D is arranged on the -Y side of primary alignment system AL1, a plurality which are arranged at a distance WD on reference axis LV (four in this case) and a X heads 66 1 to 66 4. Hereinafter, 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.

ヘッドユニット62B,62Dは、Xスケール39X1,39X2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)を計測する多眼のXリニアエンコーダ70B,70D(図6参照)を構成する。なお、以下では、Xリニアエンコーダを、適宜、「Xエンコーダ」又は「エンコーダ」と略記する。 The head units 62B and 62D use X scales 39X 1 and 39X 2 to measure the position (X position) of the wafer stage WST (wafer table WTB) in the X-axis direction (X position). 6). In the following, the X linear encoder is abbreviated as “X encoder” or “encoder” as appropriate.

ここで、ヘッドユニット62A,62Cがそれぞれ備える5個の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、露光の際などに、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)ように定められている。同様に、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、露光の際などに、少なくとも1つのヘッドが、常に、対応するXスケール39X1又は39X2に対向する(計測ビームを照射する)ように定められている。 Here, the interval WD in the X-axis direction of the five Y heads 65 and 64 (more precisely, the 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, respectively. At the time of exposure or the like, it is determined that at least one head always faces the corresponding Y scales 39Y 1 and 39Y 2 (irradiates the measurement beam). Similarly, the interval WD in the Y-axis direction between adjacent X heads 66 (more precisely, the irradiation points on the scale of the measurement beam emitted by the X head 66) provided in the head units 62B and 62D is determined during exposure. , It is determined that at least one head always faces the corresponding X scale 39X 1 or 39X 2 (irradiates the measurement beam).

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。 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).

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個)のYヘッド671〜674を備えている。 Head unit 62E, as shown in FIG. 5, a Y heads 67i to 674 4 of the plurality of (four in this case).

ヘッドユニット62Fは、複数(ここでは4個)のYヘッド681〜684を備えている。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。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とも表記する。 Head unit 62F is equipped with a Y heads 68 1 to 68 4 of a plurality (four in this case). Y heads 68 1 to 68 4, with respect to the reference axis LV, is disposed on the Y head 67 4-67 1 and symmetrical position. In the following, optionally, the Y head 67 4-67 1 and Y heads 68 1 to 68 4, denoted respectively both Y heads 67 and Y heads 68.

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エンコーダ70E,70F(図6参照))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。 At the time of alignment measurement, at least one Y head 67 and 68 faces the Y scales 39Y 2 and 39Y 1 , respectively. The Y position (and θz rotation) of wafer stage WST is measured by Y heads 67 and 68 (that is, Y encoders 70E and 70F (see FIG. 6) constituted by Y heads 67 and 68).

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軸方向でそれぞれ隣接する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。 In this embodiment, the Y heads 67 3 and 68 2 that are adjacent to the secondary alignment systems AL2 1 and AL2 4 in the X-axis direction at the time of measuring the baseline of the secondary alignment system, etc. The Y positions of the FD bar 46 are measured at the positions of the respective reference gratings 52 by the Y heads 67 3 and 68 2 facing the gratings 52 and facing the pair of reference gratings 52, respectively. Hereinafter, 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 . For identification purposes, 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 .

エンコーダシステム150(図6参照)を構成するエンコーダ70A〜70Fのヘッド(641〜645,651〜655,661〜668,671〜67,681〜684)として、例えば、米国特許7,238,931号明細書、米国特許出願公開第2008/0088843号明細書などに開示されている干渉型のエンコーダヘッドが用いられている。回折干渉型のエンコーダヘッドについては、後に詳述する。 As encoder system 150 of the heads of encoder 70A~70F constituting the (see FIG. 6) (64 1 to 64 5, 65 1 to 65 5, 66 1 to 66 8, 67 1 to 67 4, 68 1 to 68 4), For example, an interference type encoder head disclosed in US Pat. No. 7,238,931 and US Patent Application Publication No. 2008/0088843 is used. The diffraction interference type encoder head will be described in detail later.

上述したエンコーダ70A〜70Fの計測値は、主制御装置20に供給される。主制御装置20は、エンコーダ70A〜70Dのうちの3つ、又はエンコーダ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平面内での位置(X,Y,θz)を算出する。 The measured values of the encoders 70A to 70F described above are supplied to the main controller 20. Main controller 20 determines position (X) of wafer stage WST in the XY plane based on the measurement values of three of encoders 70A to 70D or three of encoders 70E 1 , 70F 1 , 70B and 70D. , Y, θz).

また、主制御装置20は、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。 Main controller 20 controls the rotation of FD bar 46 (wafer stage WST) in the θz direction based on the measurement values of linear encoders 70E 2 and 70F 2 .

この他、本実施形態の露光装置100では、投影ユニットPUの近傍に、ウエハW表面のZ位置を多数の検出点で検出するための照射系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の多点AF系が採用されている。なお、多点AF系の照射系90a及び受光系90bを、例えば米国特許出願公開第2008/0088843号明細書などに開示されるように、ヘッドユニット62A,62Bの近傍に配置し、ウエハアライメント時にウエハ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)を計測する(フォーカスマッピングを行う)ようにしても良い。この場合、ウエハテーブルWTBのZ位置を、そのフォーカスマッピング中に計測する面位置計測系を設けることが望ましい。   In addition, in the exposure apparatus 100 of this embodiment, a multipoint focal position detection system including an irradiation system 90a and a light receiving system 90b for detecting the Z position on the surface of the wafer W at a large number of detection points in the vicinity of the projection unit PU. (Hereinafter abbreviated as “multi-point AF system”). As the multipoint AF system, an oblique incidence type multipoint AF system having the same configuration as that disclosed in, for example, US Pat. No. 5,448,332 is adopted. The multi-point AF irradiation system 90a and the light receiving system 90b are arranged in the vicinity of the head units 62A and 62B as disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2008/0088843, and the wafer alignment is performed. The position information (surface position information) in the Z-axis direction may be measured (focus mapping is performed) on almost the entire surface of the wafer W only by scanning the wafer W once in the Y-axis direction. In this case, it is desirable to provide a surface position measurement system that measures the Z position of wafer table WTB during its focus mapping.

図6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。   FIG. 6 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.

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、例えば米国特許出願公開第2008/0088843号明細書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、アンローディングポジションUP(図4参照)でのウエハWのアンロード、ローディングポジションLP(図4参照)での新たなウエハWのウエハテーブルWTB上へのロード、計測プレート30の基準マークFMとプライマリアライメント系AL1とを用いた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、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)、アライメント系AL1,AL21〜AL24を用いたウエハWのアライメント計測、空間像計測装置45A,45Bを用いた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、並びにアライメント計測の結果求め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く、ステップ・アンド・スキャン方式でのウエハW上の複数のショット領域の露光などの、ウエハステージWSTを用いた一連の処理が、主制御装置20によって実行される。なお、詳細説明については省略する。 In the exposure apparatus 100 of the present embodiment configured as described above, the unloading position UP (in accordance with a procedure similar to the procedure disclosed in the embodiment of US Patent Application Publication No. 2008/0088843, for example. The unloading of the wafer W at the loading position LP (see FIG. 4), the loading of the new wafer W onto the wafer table WTB at the loading position LP (see FIG. 4), the reference mark FM of the measurement plate 30 and the primary alignment system AL1 are used. Processing of the first half of the baseline check of the primary alignment system AL1, resetting (resetting) the origin of the encoder system and interferometer system, alignment measurement of the wafer W using the alignment systems AL1, AL2 1 to AL2 4 and an aerial image measurement device Primary alignment system using 45A and 45B On the wafer W in the step-and-scan method based on the position information of each shot area on the wafer obtained as a result of the L1 baseline check and alignment measurement and the latest alignment system baseline A series of processing using wafer stage WST, such as exposure of a plurality of shot areas, is executed by main controller 20. Detailed description is omitted.

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、米国特許出願公開第2008/0088843号明細書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、アライメント系AL1、AL21〜AL24を用いて、それぞれの視野内にある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。 The baseline measurement of the secondary alignment systems AL2 1 to AL2 4 is performed at an appropriate timing by the encoders 70E 2 and 70F 2 described above in the same manner as the method disclosed in US Patent Application Publication No. 2008/0088843. Based on the measured value, the reference mark M on the FD bar 46 in each field of view is adjusted using the alignment systems AL1, AL2 1 to AL2 4 with the θz rotation of the FD bar 46 (wafer stage WST) adjusted. It is done by measuring simultaneously.

本実施形態では、主制御装置20は、エンコーダシステム150(図6参照)を用いることにより、ウエハステージWSTの有効ストローク領域、すなわちアライメント及び露光動作のためにウエハステージWSTが移動する領域において、その3自由度(X,Y,θz)方向の位置を計測することができる。   In the present embodiment, main controller 20 uses encoder system 150 (see FIG. 6), and in the effective stroke area of wafer stage WST, that is, in the area where wafer stage WST moves for alignment and exposure operations, A position in the direction of three degrees of freedom (X, Y, θz) can be measured.

図7には、エンコーダ70A〜70Fを代表して、エンコーダ70Cの構成が示されている。以下では、このエンコーダ70C(ヘッドユニット62C)を取り上げて、エンコーダの構成及び計測原理等について説明する。なお、図7では、エンコーダ70Cを構成するヘッドユニット62Cの1つのYヘッド64からYスケール39Y2に対し計測ビームが照射されている。 FIG. 7 shows a configuration of an encoder 70C as a representative of the encoders 70A to 70F. The encoder 70C (head unit 62C) will be described below, and the configuration and measurement principle of the encoder will be described. In FIG. 7, the measurement beam is irradiated to the Y scale 39Y 2 from one Y head 64 of the head unit 62C constituting the encoder 70C.

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。照射系64aは、レーザビームLBを射出する光源、例えば半導体レーザLDと、レーザビームLBの光路上に配置されたレンズL1と、を含む。光学系64bは、偏光ビームスプリッタPBS、一対の反射ミラーR1a,R1b、レンズL2a,L2b、四分の一波長板(以下、λ/4板と記述する)WP1a,WP1b、及び反射ミラーR2a,R2b等を備えている。受光系64cは、偏光子(検光子)及び光検出器等を含む。 The Y head 64 is roughly divided into three parts: an irradiation system 64a, an optical system 64b, and a light receiving system 64c. Irradiation system 64a includes a light source for emitting a laser beam LB 0, for example, a semiconductor laser LD, a lens L1 placed on the optical path of the laser beam LB 0, the. The optical system 64b includes a polarization beam splitter PBS, a pair of reflection mirrors R1a and R1b, lenses L2a and L2b, quarter-wave plates (hereinafter referred to as λ / 4 plates) WP1a and WP1b, and reflection mirrors R2a and R2b. Etc. The light receiving system 64c includes a polarizer (analyzer), a photodetector, and the like.

半導体レーザLDか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、2つの計測ビームLB1,LB2に偏光分離される。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。偏光ビームスプリッタPBSを透過した計測ビームLB1は反射ミラーR1aを介してYスケール39Y1に形成された反射型回折格子RGに到達し、偏光ビームスプリッタPBSで反射された計測ビームLB2は反射ミラーR1bを介して反射型回折格子RGに到達する。 The laser beam LB 0 emitted from the semiconductor laser LD is incident on polarization beam splitter PBS via lens L1, is polarized separated into two measurement beams LB 1, LB 2. Here, “polarization separation” means that the incident beam is separated into a P-polarized component and an S-polarized component. The measurement beam LB 1 transmitted through the polarization beam splitter PBS reaches the reflection type diffraction grating RG formed on the Y scale 39Y 1 via the reflection mirror R1a, and the measurement beam LB 2 reflected by the polarization beam splitter PBS is reflected by the reflection mirror. It reaches the reflection type diffraction grating RG via R1b.

計測ビームLB1,LB2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、例えば1次回折ビームは、それぞれ、レンズL2b,L2aを介してλ/4板WP1b,WP1a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λ/4板WP1b,WP1aを通り、往路と同じ光路を逆方向に辿って偏光ビームスプリッタPBSに向かう。 A diffraction beam of a predetermined order generated from the diffraction grating RG by irradiation of the measurement beams LB 1 and LB 2 , for example, a first-order diffracted beam is converted into circularly polarized light by the λ / 4 plates WP1b and WP1a via the lenses L2b and L2a, respectively. After that, the light is reflected by the reflection mirrors R2b and R2a, passes through the λ / 4 plates WP1b and WP1a again, follows the same optical path as the forward path in the opposite direction, and travels toward the polarization beam splitter PBS.

偏光ビームスプリッタPBSに向かう2つの回折ビームの偏光方向は、元の偏光方向から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を透過した計測ビームLB1に由来する回折ビームは、偏光ビームスプリッタPBSで反射される。一方、先に偏光ビームスプリッタPBSで反射された計測ビームLB2に由来する回折ビームは、偏光ビームスプリッタPBSを透過して計測ビームLB1の1次回折ビームと同軸上に集光される。そして、これら2つの回折ビームが、出力ビームLBとして受光系64cに送光される。 The polarization directions of the two diffracted beams toward the polarization beam splitter PBS are rotated 90 degrees from the original polarization direction. Therefore, the diffracted beam derived from the measurement beam LB 1 that has passed through the polarization beam splitter PBS first is reflected by the polarization beam splitter PBS. On the other hand, the diffracted beam derived from the measurement beam LB 2 previously reflected by the polarization beam splitter PBS is transmitted through the polarization beam splitter PBS and condensed coaxially with the first-order diffraction beam of the measurement beam LB 1 . Then, these two diffracted beams, then is sent to the light receiving system 64c as the output beam LB 3.

受光系64cに送光された出力ビームLB中の2つの回折ビーム(正確には、計測ビームLB1,LB2にそれぞれ由来する出力ビームLBのS,P偏光成分)は、受光系64c内部の検光子(不図示)によって偏光方向が揃えられて干渉光となる。さらに、例えば米国特許出願公開第2003/0202189号明細書などに開示されているように、その干渉光は4つに分岐される。分岐された4つの光は、それぞれの位相が相対的に0,π/2,π,3π/2シフトされた後、光検出器(不図示)によって受光されて、それぞれの光強度(I,I,I,Iとする)に応じた電気信号に変換され、Yエンコーダ70Cの出力として、主制御装置20に送られる。 Two diffracted beams in the output beam LB 3 transmitted to the light receiving system 64c (more precisely, S and P polarization components of the output beam LB 3 derived from the measurement beams LB 1 and LB 2 ) are received by the light receiving system 64c. The polarization direction is aligned by an internal analyzer (not shown) and becomes interference light. Further, as disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2003/0202189, the interference light is branched into four. The four branched light beams are received by a photodetector (not shown) after their phases are relatively shifted by 0, π / 2, π, and 3π / 2, and each light intensity (I 1 , I 2 , I 3 , and I 4 ) and sent to the main controller 20 as an output of the Y encoder 70C.

主制御装置20は、Yエンコーダ70Cの出力から、Yヘッド64とスケール39Y1間の相対変位ΔYを求める。ここで、本実施形態における相対変位ΔYの算出方法について、その原理を含め、詳述する。簡単のため、計測ビームLB1,LB2の強度は互いに等しい状況を考える。この状況において、出力I〜Iは、次のように表される。 Main controller 20 obtains relative displacement ΔY between Y head 64 and scale 39Y 1 from the output of Y encoder 70C. Here, the calculation method of the relative displacement ΔY in this embodiment will be described in detail including its principle. For simplicity, let us consider a situation in which the intensities of the measurement beams LB 1 and LB 2 are equal to each other. In this situation, the outputs I 1 to I 4 are expressed as follows:

=A(1+cos(φ))∝I …(1a)
=A(1+cos(φ+π/2)) …(1b)
=A(1+cos(φ+π)) …(1c)
=A(1+cos(φ+3π/2)) …(1d)
ここで、φは、計測ビームLB1,LB2(それらに由来する出力ビームLBのS,P偏光成分)の間の位相差である。
I 1 = A (1 + cos (φ)) ∝I (1a)
I 2 = A (1 + cos (φ + π / 2)) (1b)
I 3 = A (1 + cos (φ + π)) (1c)
I 4 = A (1 + cos (φ + 3π / 2)) (1d)
Here, φ is a phase difference between the measurement beams LB 1 and LB 2 (the S and P polarization components of the output beam LB 3 derived therefrom).

主制御装置20は、出力I〜Iから、次式(2a)、(2b)で表される差I13,I42を求める。 Main controller 20 obtains differences I 13 and I 42 represented by the following expressions (2a) and (2b) from outputs I 1 to I 4 .

13=I−I=2Acos(φ) …(2a)
42=I−I=2Asin(φ) …(2b)
なお、差I13,I42は、光学回路(又は電気回路)を光検出器内に導入し、それを用いて光学的(又は電気的)に求めても良い。
I 13 = I 1 −I 3 = 2A cos (φ) (2a)
I 42 = I 4 −I 2 = 2Asin (φ) (2b)
The differences I 13 and I 42 may be obtained optically (or electrically) using an optical circuit (or electrical circuit) introduced into the photodetector.

ここで、Yエンコーダ70C(ヘッド64)の出力I〜Iの修正の原理を説明するため、図8(A)に示されるように、直交座標系上にプロットされた点ρ(I13,I42)の動きを考える。なお、図8(A)及び図8(B)では、点ρ(I13,I42)がベクトルρを用いて表され、点ρ(I13,I42)の位相がφと表記されている。ベクトルρの長さ、すなわち点ρ(I13,I42)の原点Oからの距離は2Aである。 Here, in order to explain the principle of correction of the outputs I 1 to I 4 of the Y encoder 70C (head 64), as shown in FIG. 8A, a point ρ (I 13 plotted on the orthogonal coordinate system is used. , I 42 ). 8A and 8B, the point ρ (I 13 , I 42 ) is represented using a vector ρ, and the phase of the point ρ (I 13 , I 42 ) is represented as φ. Yes. The length of the vector ρ, that is, the distance from the origin O of the point ρ (I 13 , I 42 ) is 2A.

理想状態では、干渉光LBの強度Iは常に一定である。従って、出力I,I,I,Iの振幅Aも常に一定である。そのため、図8(A)において、点ρ(I13,I42)は、干渉光LBの強度Iの変化(すなわち出力I〜Iの変化)とともに、原点からの距離(半径)が2Aの円周上を移動する。 In the ideal state, the intensity I of the interference light LB 3 is always constant. Accordingly, the amplitudes A of the outputs I 1 , I 2 , I 3 , and I 4 are always constant. Therefore, in FIG. 8A, a point ρ (I 13 , I 42 ) has a distance (radius) from the origin along with a change in the intensity I of the interference light LB 3 (that is, a change in the outputs I 1 to I 4 ). Move on 2A circumference.

また、理想状態では、干渉光LBの強度Iは、Yスケール39Y1(すなわちウエハステージWST)が計測方向(回折格子の周期方向、すなわちY軸方向)に変位することにより、正弦的に変化する。同様に、4つの分岐光の強度I,I,I,Iは、それぞれ式(1a),(1b),(1c),(1d)で表されるように、正弦的に変化する。この理想状態では、位相差φは、図8(A)における点ρ(I13,I42)の位相φと等価である。位相差φ(以下では、特に区別する必要が無い限り、位相と呼ぶ)は、相対変位ΔYに対し、次のように変化する。 In the ideal state, the intensity I of the interference light LB 3 changes sinusoidally when the Y scale 39Y 1 (ie, the wafer stage WST) is displaced in the measurement direction (the periodic direction of the diffraction grating, ie, the Y-axis direction). To do. Similarly, the intensities I 1 , I 2 , I 3 , and I 4 of the four branched lights change sinusoidally as represented by the equations (1a), (1b), (1c), and (1d), respectively. To do. In this ideal state, the phase difference φ is equivalent to the phase φ at the point ρ (I 13 , I 42 ) in FIG. The phase difference φ (hereinafter referred to as a phase unless otherwise distinguished) changes as follows with respect to the relative displacement ΔY.

φ(ΔY)=2πΔY/(p/4n)+φ …(3)
ここで、pはスケール39Y1が有する回折格子のピッチ、nは回折次数(例えばn=1)、φは境界条件(例えば変位ΔYの基準位置の定義など)より定まる定位相である。
φ (ΔY) = 2πΔY / (p / 4n) + φ 0 (3)
Here, p is the pitch of the diffraction grating of the scale 39Y 1 , n is the diffraction order (eg, n = 1), and φ 0 is a constant phase determined by boundary conditions (eg, definition of the reference position of the displacement ΔY).

式(3)より、位相φは、計測ビームLB1,LB2の波長に依存しないことがわかる。また、位相φは、変位ΔYが計測単位p/4n増加(減少)する毎に2π増加(減少)することがわかる。従って、干渉光LBの強度I及び出力I,I,I,Iは、変位ΔYが計測単位増加又は減少する毎に、振動することがわかる。 From Equation (3), it can be seen that the phase φ does not depend on the wavelengths of the measurement beams LB 1 and LB 2 . It can also be seen that the phase φ increases (decreases) by 2π every time the displacement ΔY increases (decreases) by the measurement unit p / 4n. Therefore, it can be seen that the intensity I and the outputs I 1 , I 2 , I 3 , and I 4 of the interference light LB 3 oscillate every time the displacement ΔY increases or decreases by the measurement unit.

式(3)によって表わされる位相φと変位ΔYとの関係及び式(1a)〜(1d)によって表される出力I〜Iと位相φとの関係(すなわち差I13,I42と変位ΔYとの関係)より、変位ΔYの増加に応じて、点ρ(I13,I42)は、半径2Aの円周上を、例えば図8(B)に示されるように点aから点bへと、左回りに回転する。逆に、変位ΔYの減少に応じて、点ρ(I13,I42)は、上記円周上を右回りに回転する。そして、点ρ(I13,I42)は、変位ΔYが計測単位増加(減少)する毎に、円周上を一周する。 The relationship between the phase φ represented by the equation (3) and the displacement ΔY and the relationship between the outputs I 1 to I 4 represented by the equations (1a) to (1d) and the phase φ (that is, the differences I 13 and I 42 and the displacement (Relationship with ΔY), the point ρ (I 13 , I 42 ) moves on the circumference of the radius 2A from the point a to the point b as shown in FIG. 8B, for example, as the displacement ΔY increases. Rotate counterclockwise. Conversely, the point ρ (I 13 , I 42 ) rotates clockwise on the circumference according to the decrease in the displacement ΔY. The point ρ (I 13 , I 42 ) goes around the circumference every time the displacement ΔY increases (decreases) in the measurement unit.

そこで、主制御装置20は、予め定められた基準位相(例えば定位相φ)を基準にして、点ρ(I13,I42)の周回数を数える。この周回数は、干渉光LBの強度Iの振動回数に等しい。その計数値(カウント値)をcΔYと表記する。さらに、主制御装置20は、点ρ(I13,I42)の基準位相に対する位相の変位φ’=φ−φを求める。これらのカウント値cΔYと位相変位φ’から、変位ΔYの計測値CΔYが、次のように求められる。 Therefore, main controller 20 counts the number of rounds of point ρ (I 13 , I 42 ) with reference to a predetermined reference phase (for example, constant phase φ 0 ). This number of rotations is equal to the number of vibrations of the intensity I of the interference light LB 3 . The counted value (count value) is expressed as c ΔY . Further, main controller 20 obtains a phase displacement φ ′ = φ−φ 0 with respect to the reference phase of point ρ (I 13 , I 42 ). From the count value c ΔY and the phase displacement φ ′, a measured value C ΔY of the displacement ΔY is obtained as follows.

ΔY=(p/4n)×(cΔY+φ’/2π) …(4)
ここで、定位相φを位相オフセット(ただし、0≦φ<2πと定義する)とし、変位ΔYの基準位置での位相φ(ΔY=0)を保持することとする。
CΔY = (p / 4n) × ( cΔY + φ ′ / 2π) (4)
Here, the constant phase φ 0 is a phase offset (defined as 0 ≦ φ 0 <2π), and the phase φ (ΔY = 0) at the reference position of the displacement ΔY is held.

以上の説明より明らかなように、Yエンコーダ70Cは、計測単位λ=p/4nに等しい計測周期を有する。   As is apparent from the above description, the Y encoder 70C has a measurement period equal to the measurement unit λ = p / 4n.

なお、例えば迷光との干渉が生じる等により、位相φと変位ΔYとの比例関係が崩れることがある。その場合、見かけ上、上述のような理想的な出力I〜Iであっても、変位ΔYの計測値CΔYに対して、計測周期に等しい周期の誤差が発生し得る。また、出力I〜Iが理想的な出力からずれると、位相φの算出誤差が発生するため、計測周期に等しい周期の誤差が発生し得る。これらのような計測周期に等しい周期の誤差を、周期誤差と総称する。 Note that the proportional relationship between the phase φ and the displacement ΔY may be lost due to interference with stray light, for example. In that case, even with the ideal outputs I 1 to I 4 as described above, an error having a period equal to the measurement period may occur with respect to the measured value C ΔY of the displacement ΔY. Further, if the outputs I 1 to I 4 deviate from the ideal output, an error in calculating the phase φ occurs, and thus an error having a period equal to the measurement period may occur. Such errors having a period equal to the measurement period are collectively referred to as a period error.

ヘッドユニット62C内のその他のヘッド、ヘッドユニット62A,62B,62D,62E,62Fがそれぞれ備えるヘッド65,66,67,68も、ヘッド64(エンコーダ70C)と同様に構成されている。   The heads 65, 66, 67, and 68 included in the other heads in the head unit 62C and the head units 62A, 62B, 62D, 62E, and 62F are configured similarly to the head 64 (encoder 70C).

また、本実施形態では、前述のようなエンコーダヘッドの配置を採用したことにより、常時、Xスケール39X1又は39X2に少なくとも1つのXヘッド66が、Yスケール39Y1に少なくとも1つのYヘッド65(又は68)が、Yスケール39Y2に少なくとも1つのYヘッド64(又は67)が、それぞれ対向する。スケールに対向しているエンコーダヘッドからは、上述の分岐光の強度I,I,I,Iの測定結果が、主制御装置20に供給される。主制御装置20は、供給された測定結果I,I,I,Iから、それぞれのヘッドの計測方向についてのウエハステージWSTの変位(より正確には計測ビームが投射されるスケールの変位)を求める。求められた結果は、上述のエンコーダ70A、70C及び70B又は70D(又はエンコーダ70E1,70F1及び70B又は70D)の計測値として扱われる。 Further, in the present embodiment, by adopting the arrangement of the encoder head as described above, at least one X head 66 is always provided on the X scale 39X 1 or 39X 2 and at least one Y head 65 is provided on the Y scale 39Y 1. (or 68) is, Y at least one of Y heads 64 to the scale 39Y 2 (or 67) opposes respectively. From the encoder head facing the scale, the measurement results of the above-described branched light intensities I 1 , I 2 , I 3 , and I 4 are supplied to the main controller 20. Main controller 20 determines, based on the supplied measurement results I 1 , I 2 , I 3 , and I 4 , the displacement of wafer stage WST in the measurement direction of each head (more precisely, the scale on which the measurement beam is projected). Displacement). The obtained result is treated as a measurement value of the above-described encoder 70A, 70C and 70B or 70D (or encoder 70E 1 , 70F 1 and 70B or 70D).

本実施形態では、例えば前述した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(いわゆるレチクルアライメント)の際に、空間像計測装置45A,45Bを用いてレチクルR(又はレチクルステージRST上に設けられたレチクル基準板RFM)上の一対の計測マークPMの空間像(投影像)の計測が行われる。   In the present embodiment, for example, in the process of the latter half of the baseline check of the primary alignment system AL1 (so-called reticle alignment), the aerial image measurement devices 45A and 45B are used to provide the reticle R (or reticle stage RST). A spatial image (projected image) of the pair of measurement marks PM on the reticle reference plate RFM) is measured.

まず、主制御装置20は、ウエハステージWST(ウエハテーブルWTB)を駆動して、ウエハテーブルWTB上の計測プレート30を投影光学系PLの光軸AX上に移動する。同時に、主制御装置20は、レチクルステージRSTを駆動して、レチクルR(又はレチクル基準板RFM)を光軸AX上に位置決めする。   First, main controller 20 drives wafer stage WST (wafer table WTB) to move measurement plate 30 on wafer table WTB onto optical axis AX of projection optical system PL. At the same time, main controller 20 drives reticle stage RST to position reticle R (or reticle reference plate RFM) on optical axis AX.

レチクルR(又はレチクル基準板RFM)には、ウエハテーブルWTB上の一対の空間像計測用スリット板SLの配置に対応する配置で、一対の計測マークPMが形成されている。計測マークPMとして、図9(B)に示されるように、Y軸方向を長手方向とする所定幅(例えば1μm)のライン状の開口パターン(以下、ラインパターンと略記する)がX軸方向に複数配列されたX計測マークPMXと、X軸方向を長手方向とする所定幅(例えば1μm)のラインパターンがY軸方向に複数配列されたY計測マークPMYと、を含む二次元マークが用いられている。   On reticle R (or reticle reference plate RFM), a pair of measurement marks PM is formed in an arrangement corresponding to the arrangement of a pair of aerial image measurement slit plates SL on wafer table WTB. As the measurement mark PM, as shown in FIG. 9B, a line-shaped opening pattern (hereinafter abbreviated as a line pattern) having a predetermined width (for example, 1 μm) whose longitudinal direction is the Y-axis direction is the X-axis direction. A two-dimensional mark including a plurality of X measurement marks PMX arranged and a Y measurement mark PMY having a plurality of line patterns having a predetermined width (for example, 1 μm) with the X axis direction as a longitudinal direction arranged in the Y axis direction is used. ing.

次に、主制御装置20は、照明光ILでレチクルR(又はレチクル基準板RFM)の少なくとも一対の計測マークPMを含む領域を照明し、レチクルR(又はレチクル基準板RFM)を通過した照明光ILを投影光学系PLを介して計測プレート30上の一対の空間像計測用スリット板SLに投射する。これにより、例えば図9(C)及び図9(D)に示されるように、計測マークPM内のX計測マークPMXの像PMX’及びY計測マークPMYの像PMY’が、それぞれ、空間像計測用スリット板SLのXスリットSLXの−X側の近傍及びYスリットSLYの近傍に投影される。   Next, main controller 20 illuminates a region including at least a pair of measurement marks PM on reticle R (or reticle reference plate RFM) with illumination light IL, and the illumination light that has passed through reticle R (or reticle reference plate RFM). The IL is projected onto a pair of aerial image measurement slit plates SL on the measurement plate 30 via the projection optical system PL. Accordingly, for example, as shown in FIGS. 9C and 9D, the image PMX ′ of the X measurement mark PMX and the image PMY ′ of the Y measurement mark PMY in the measurement mark PM are respectively measured by the aerial image measurement. Projection is performed in the vicinity of the X slit SLX on the −X side and the vicinity of the Y slit SLY of the slit plate SL.

そして、X計測マークPMXの空間像を計測する場合、主制御装置20は、上述のように照明光ILで一対の計測マークPMを照明した状態で、図9(C)中に白抜き矢印で示されるように−X方向にウエハステージWSTを駆動する。これにより、一対の空間像計測用スリット板SLのXスリットSLXが対応するX計測マークPMXの投影像(空間像)PMX’に対してX軸方向に走査される。走査中、XスリットSLXが投影像(空間像)PMX’の一部のラインパターンの像に重なったとき、照明光ILは、スリットSLXを透過し、空間像計測装置45A,45Bにより検出される。   Then, when measuring the aerial image of the X measurement mark PMX, the main controller 20 illuminates the pair of measurement marks PM with the illumination light IL as described above, with a white arrow in FIG. 9C. As shown, wafer stage WST is driven in the -X direction. Accordingly, the X slit SLX of the pair of aerial image measurement slit plates SL is scanned in the X-axis direction with respect to the projection image (spatial image) PMX ′ of the corresponding X measurement mark PMX. During scanning, when the X slit SLX overlaps the image of a part of the line pattern of the projected image (aerial image) PMX ′, the illumination light IL passes through the slit SLX and is detected by the aerial image measuring devices 45A and 45B. .

また、Y計測マークPMYの空間像を計測する場合、主制御装置20は、上述のように照明光ILで一対の計測マークPMを照明した状態で、図9(D)中に白抜き矢印で示されるように+Y方向にウエハステージWSTを駆動する。これにより、一対の空間像計測用スリット板SLのYスリットSLYが対応するY計測マークPMYの投影像(空間像)PMY’に対してY軸方向に走査され、スリットSLYを透過した照明光ILが、空間像計測装置45A,45Bにより検出される。   Further, when measuring the aerial image of the Y measurement mark PMY, the main controller 20 illuminates the pair of measurement marks PM with the illumination light IL as described above, with a white arrow in FIG. 9D. As shown, wafer stage WST is driven in the + Y direction. Thereby, the Y slit SLY of the pair of aerial image measurement slit plates SL is scanned in the Y-axis direction with respect to the projection image (spatial image) PMY ′ of the corresponding Y measurement mark PMY, and the illumination light IL transmitted through the slit SLY. Is detected by the aerial image measuring devices 45A and 45B.

主制御装置20は、空間像計測装置45A,45Bからの光量信号を、エンコーダシステム150によって計測されるウエハステージWSTの位置計測情報とともに取り込む。これにより、主制御装置20は、X計測マークPMX(又はY計測マークPMY)の投影像(空間像)PMX’(又はPMY’)のプロファイル(空間像プロファイル)を得る。   Main controller 20 captures the light quantity signals from aerial image measurement devices 45A and 45B together with position measurement information of wafer stage WST measured by encoder system 150. Thus, main controller 20 obtains a profile (aerial image profile) of projected image (aerial image) PMX ′ (or PMY ′) of X measurement mark PMX (or Y measurement mark PMY).

図10(A)には、一例として、X計測マークPMXの空間像(空間像プロファイル)の計測結果が示されている。ここで、X計測マークPMXは、X軸方向に2μm/βのピッチPで配列された8つのラインパターンから成る(図9(B)参照)。ここで、βは投影光学系PLの投影倍率である。従って、2μm間隔で並ぶ8つのピークをもつ空間像プロファイルが得られる。   FIG. 10A shows a measurement result of the aerial image (aerial image profile) of the X measurement mark PMX as an example. Here, the X measurement mark PMX is composed of eight line patterns arranged at a pitch P of 2 μm / β in the X-axis direction (see FIG. 9B). Here, β is the projection magnification of the projection optical system PL. Accordingly, an aerial image profile having eight peaks arranged at intervals of 2 μm is obtained.

なお、説明の便宜のため、X計測マークPMX(Y計測マークPMY)の配列ピッチを、投影光学系PLを介してウエハステージWST(空間像計測用スリット板SL)上に投影されるX計測マークPMX(Y計測マークPMY)の像の配列ピッチを用いて表すこととする。すなわち、実際の配列ピッチと投影倍率βの積を配列ピッチPとする。   For convenience of explanation, the X measurement mark projected on the wafer stage WST (aerial image measurement slit plate SL) through the projection optical system PL with the arrangement pitch of the X measurement marks PMX (Y measurement mark PMY). It is expressed by using an arrangement pitch of images of PMX (Y measurement mark PMY). That is, the product of the actual arrangement pitch and the projection magnification β is the arrangement pitch P.

図10(B)には、横軸Xを0.25μm周期で描画した空間像プロファイルの例が示されている。ここで、本実施形態の露光装置100では、Xスケール39X1,39X2(及びYスケール39Y1,39Y2)は、1μmピッチ(p)で配列された回折格子より構成されている。また、1次(n=1)の回折光を利用するエンコーダヘッド64,65,66,67,68を採用している。従って、エンコーダ70A〜70D(エンコーダヘッド64,65,66,67,68)の計測単位λ(=p/4n)は0.25μmである。すなわち、周期の0.25μmは、エンコーダ70A〜70Dの計測単位と同じである。 FIG. 10B shows an example of an aerial image profile in which the horizontal axis X is drawn with a period of 0.25 μm. Here, in the exposure apparatus 100 of the present embodiment, the X scales 39X 1 and 39X 2 (and the Y scales 39Y 1 and 39Y 2 ) are composed of diffraction gratings arranged at a 1 μm pitch (p). In addition, encoder heads 64, 65, 66, 67, 68 using primary (n = 1) diffracted light are employed. Accordingly, the measurement unit λ (= p / 4n) of the encoders 70A to 70D (encoder heads 64, 65, 66, 67, 68) is 0.25 μm. That is, the cycle of 0.25 μm is the same as the measurement unit of the encoders 70A to 70D.

X計測マークPMXの配列ピッチP(=2μm)は周期(すなわち、計測単位0.25μm)の自然数倍であるため、図10(B)の空間像プロファイル(従来例における空間像プロファイル)では、X計測マークPMXの8つのラインパターンに由来する8つのピーク(図10(A)参照)は、計測誤差の範囲内で重なって、1つのピークとして現れている。従って、前述のようなエンコーダ70A〜70Dの周期誤差が発生すると、その周期誤差は8つのピークのそれぞれに対して同等に影響することになる。   Since the arrangement pitch P (= 2 μm) of the X measurement marks PMX is a natural number multiple of the period (that is, the measurement unit is 0.25 μm), in the aerial image profile (aerial image profile in the conventional example) of FIG. Eight peaks (see FIG. 10A) derived from the eight line patterns of the X measurement mark PMX are overlapped within a measurement error and appear as one peak. Therefore, when the cyclic error of the encoders 70A to 70D as described above occurs, the cyclic error equally affects each of the eight peaks.

投影光学系PLの空間像計測では、例えば米国特許出願公開第2002/0041377号明細書などに開示されているように、例えばX計測マークPMX内の周期パターンに由来する空間像プロファイル内の複数のピーク波形にスライス法その他の波形処理アルゴリズムを適用して、各ラインパターンのエッジ位置(X位置)を求める。そして、例えば各ラインパターンの一対のエッジ位置の平均をそのラインパターンの位置とし、また、設計上マーク中心に関して対称に位置する2つのラインパターンの位置の平均などに基づいて、X計測マークの位置を求めることが行われる。各ラインパターンの線幅も同様にして求められる。図10(B)の空間像プロファイルに対しては、上述の通り、エンコーダの周期誤差に由来する誤差が8つのピーク波形のそれぞれに同等に発生しているため、平均演算をしても誤差は低減されず、求められるラインパターンの位置、X計測マークの位置などに計測誤差が含まれることとなる。   In the aerial image measurement of the projection optical system PL, as disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2002/0041377, a plurality of aerial image profiles derived from a periodic pattern in the X measurement mark PMX, for example. A slice method or other waveform processing algorithm is applied to the peak waveform to determine the edge position (X position) of each line pattern. Then, for example, the average of a pair of edge positions of each line pattern is used as the position of the line pattern, and the position of the X measurement mark is based on the average of the positions of two line patterns positioned symmetrically with respect to the mark center by design. Is done. The line width of each line pattern is obtained in the same manner. With respect to the aerial image profile of FIG. 10B, as described above, errors derived from the encoder cyclic error are equally generated in each of the eight peak waveforms. Measurement errors are included in the position of the required line pattern, the position of the X measurement mark, etc. without being reduced.

そこで、本実施形態では、原則として、エンコーダ70A〜70Dの計測単位λの自然数(m)倍と異なる配列ピッチP(≠mλ)の周期パターンを、X計測マークPMX(Y計測マークPMY)として採用する。さらに、計測マークPMの空間像計測において、エンコーダ70A〜70Dの周期誤差に伴うマークの位置誤差(結像位置の計測誤差)の発生を効果的に抑えるために、周期パターンの配列ピッチPを、計測単位λの(m+1/n)倍、すなわち(m+1/n)λに定める。ここで、mは自然数であり、nは2以上の自然数である。   Therefore, in this embodiment, in principle, a periodic pattern having an arrangement pitch P (≠ mλ) that is different from a natural number (m) times the measurement unit λ of the encoders 70A to 70D is employed as the X measurement mark PMX (Y measurement mark PMY). To do. Further, in the aerial image measurement of the measurement mark PM, in order to effectively suppress the occurrence of mark position errors (imaging position measurement errors) accompanying the cyclic errors of the encoders 70A to 70D, the periodic pattern array pitch P is It is determined to be (m + 1 / n) times the measurement unit λ, that is, (m + 1 / n) λ. Here, m is a natural number, and n is a natural number of 2 or more.

図10(C)には、配列ピッチP=(m+1/n)λ=2.03125μmに対する、X計測マークPMXの空間像(空間像プロファイル)の計測結果が示されている。ただし、m=n=8と定めた。空間像プロファイルは、横軸Xを0.25μm周期で描画されている。   FIG. 10C shows the measurement result of the aerial image (spatial image profile) of the X measurement mark PMX with respect to the arrangement pitch P = (m + 1 / n) λ = 2.03125 μm. However, it was determined that m = n = 8. The aerial image profile is drawn on the horizontal axis X with a period of 0.25 μm.

図10(C)の空間像プロファイルでは、配列ピッチPが計測単位λの自然数倍(mλ)からλ/n(0.03125μm)ずれているため、8つのピークは異なる位置に現れている。そのため、8つのピーク波形にスライス法その他の波形処理アルゴリズムを適用して、各ラインパターンのエッジ位置(X位置)を求め、さらに各ラインパターンの一対のエッジ位置の平均をそのラインパターンの位置として求め、あるいは設計上マーク中心に関して対称に位置する2つのラインパターンの位置の平均に基づいて、X計測マークの位置を求める際などに、平均化効果によりエンコーダの周期誤差に由来する誤差がほぼ相殺される。この結果、マークの空間像計測において、エンコーダ70A〜70Dの周期誤差に伴う結像位置の計測誤差の発生が効果的に抑えられる。   In the aerial image profile of FIG. 10C, the array pitch P is shifted from the natural number multiple (mλ) of the measurement unit λ by λ / n (0.03125 μm), so that eight peaks appear at different positions. Therefore, the slice method or other waveform processing algorithm is applied to the eight peak waveforms to determine the edge position (X position) of each line pattern, and the average of a pair of edge positions of each line pattern is used as the position of the line pattern. When determining the position of the X measurement mark based on the average of the positions of two line patterns positioned symmetrically with respect to the mark center by design or by design, errors due to the periodic error of the encoder are almost canceled by the averaging effect Is done. As a result, in the measurement of the aerial image of the mark, the occurrence of the measurement error of the imaging position accompanying the periodic error of the encoders 70A to 70D can be effectively suppressed.

なお、上述の平均化効果を最大限引き出すために、自然数nをある程度大きな数、例えば4以上の数とするのが望ましい。また、X計測マークPMX(Y計測マークPMY)として、X軸方向(Y軸方向)にピッチPで配列された2以上の自然数nの倍数である数のラインパターンを採用することとする。   In order to maximize the above-described averaging effect, it is desirable that the natural number n is a certain large number, for example, a number of 4 or more. Further, as the X measurement mark PMX (Y measurement mark PMY), a line pattern having a number that is a multiple of two or more natural numbers n arranged at the pitch P in the X-axis direction (Y-axis direction) is adopted.

なお、これまでは、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(いわゆるレチクルアライメント)の際の計測マークの空間像計測について説明したが、上で説明したマークの結像位置の計測誤差の発生の防止のための手法は、レチクル基準板RFM(又は計測用レチクル)を用いた光学特性計測マークを用いた投影光学系PLの光学特性(例えば、ディストーション、コマ収差)などの計測(例えば前述の米国特許出願公開第2002/0041377号明細書などに詳細が開示されている)にも好適に適用することができる。   Up to now, the aerial image measurement of the measurement mark in the latter half of the baseline check of the primary alignment system AL1 (so-called reticle alignment) has been described. However, the measurement error of the image formation position of the mark described above has occurred. As a technique for preventing this, measurement of optical characteristics (for example, distortion, coma aberration) of the projection optical system PL using an optical characteristic measurement mark using a reticle reference plate RFM (or a reticle for measurement) (for example, the above-mentioned) (Details are disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2002/0041377), and the like.

以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置100では、例えば前述の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(いわゆるレチクルアライメント)の際に、主制御装置20が、ウエハステージWSTを計測対象の計測マークPMの周期方向に走査し、レチクルステージRST上の計測マークPMの投影光学系PLによる空間像の強度を、ウエハステージWSTに構成部分の一部(計測スリットSLX、SLYが設けられた空間像計測用スリット板SL)が配置された空間像計測装置45A,45Bを用いて検出し、その空間像計測装置45A,45Bの出力とエンコーダシステム150によって計測されるウエハステージWSTの位置の計測情報とに基づいて、計測マークPMの空間像の結像位置を計測する。計測中、計測マークPMに含まれる周期パターンである計測マークPMX、PMYのピッチとエンコーダシステム150の各エンコーダ70A,70C(70B,70D)の計測周期とが、各エンコーダ70A,70C(70B,70D)の周期誤差が、計測マークPMX、PMYの位置(より正確には、計測マークPMX、PMYの空間像の結像位置)の計測誤差の要因とならない所定の関係を満たしている。本実施形態では、この所定の関係を満たすため、例えばエンコーダシステム150の各エンコーダ70A,70C(70B,70D)の計測周期の自然数(m)倍と異なるピッチの周期パターンを計測マークPMX、PMYとして用いられている。より具体的には、エンコーダ70A〜70Dの計測単位λの、(m+1/n)倍の配列ピッチPの周期パターンが、X計測マークPMX(Y計測マークPMY)として採用されている。ここで、mは自然数、nは2以上の自然数である。従って、本実施形態によると、周期的な計測誤差(周期誤差)を発生するエンコーダシステム150を位置計測系として用いてウエハステージWSTの位置計測を行っても、X計測マークPMX(Y計測マークPMY)の位置計測(結像位置の計測)を精度良く行う、ひいては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を精度良く行うことが可能となる。   As described above in detail, in exposure apparatus 100 of the present embodiment, main controller 20 performs wafer stage WST in, for example, the latter half of the baseline check of primary alignment system AL1 (so-called reticle alignment). Scanning is performed in the periodic direction of the measurement mark PM to be measured, and the intensity of the aerial image of the measurement mark PM on the reticle stage RST by the projection optical system PL is set on the wafer stage WST with some of the components (measurement slits SLX and SLY are provided. The position of the wafer stage WST is detected by using the aerial image measuring devices 45A and 45B on which the aerial image measuring slit plate SL) is disposed and measured by the output of the aerial image measuring devices 45A and 45B and the encoder system 150. The measurement position of the aerial image of the measurement mark PM is measured based on the measurement information of . During measurement, the pitches of the measurement marks PMX and PMY, which are periodic patterns included in the measurement mark PM, and the measurement periods of the encoders 70A and 70C (70B and 70D) of the encoder system 150 are the encoders 70A and 70C (70B and 70D). ) Satisfies a predetermined relationship that does not cause a measurement error of the positions of the measurement marks PMX and PMY (more precisely, the imaging positions of the aerial images of the measurement marks PMX and PMY). In the present embodiment, in order to satisfy this predetermined relationship, for example, periodic patterns having a pitch different from a natural number (m) times the measurement period of each encoder 70A, 70C (70B, 70D) of the encoder system 150 are used as measurement marks PMX, PMY. It is used. More specifically, a periodic pattern having an arrangement pitch P that is (m + 1 / n) times the measurement unit λ of the encoders 70A to 70D is employed as the X measurement mark PMX (Y measurement mark PMY). Here, m is a natural number, and n is a natural number of 2 or more. Therefore, according to the present embodiment, even if the position measurement of wafer stage WST is performed using encoder system 150 that generates a periodic measurement error (period error) as a position measurement system, X measurement mark PMX (Y measurement mark PMY) ) Position measurement (imaging position measurement) can be performed with high accuracy, and as a result, the latter half of the baseline check of the primary alignment system AL1 can be performed with high accuracy.

また、本実施形態の露光装置100では、プライマリアライメント系AL1のベースラインを精度良く求めることができ、そのベースラインを用いてウエハステージWSTを、ステップ・アンド・スキャン方式で駆動して、ウエハ上の各ショット領域にレチクルRのパターンを転写する。このため、ウエハ上の各ショット領域に正確にレチクルRのパターンを転写することが可能となる。   Further, in the exposure apparatus 100 of the present embodiment, the base line of the primary alignment system AL1 can be obtained with high accuracy, and the wafer stage WST is driven by the step-and-scan method using the base line, so The pattern of the reticle R is transferred to each shot area. For this reason, the pattern of the reticle R can be accurately transferred to each shot area on the wafer.

なお、上記実施形態では、計測マークPMX,PMYとして、ライン・アンド・スペースパターンを用いたがこれに限らず、周期パターンであれば如何なる形状のパターンを用いても良い。   In the above embodiment, the line and space pattern is used as the measurement marks PMX and PMY. However, the present invention is not limited to this, and a pattern having any shape may be used as long as it is a periodic pattern.

また、上記実施形態では、投影光学系の像面側にウエハステージWSTを配置し、このウエハステージWSTに空間像計測装置45A,45Bの構成部分の一部(空間像計測用スリット板SL)を配置する場合を例示したが、これに限らず、例えば、ウエハを保持するウエハステージWSTに加えてウエハを保持しない別のステージを設け、この別のステージに空間像計測装置45A,45Bの少なくとも一部を配置する構成を採用しても良い。   In the above embodiment, the wafer stage WST is disposed on the image plane side of the projection optical system, and a part of the components of the aerial image measurement devices 45A and 45B (aerial image measurement slit plate SL) is provided on the wafer stage WST. However, the present invention is not limited to this. For example, another stage that does not hold the wafer is provided in addition to the wafer stage WST that holds the wafer, and at least one of the aerial image measurement devices 45A and 45B is provided on this other stage. You may employ | adopt the structure which arrange | positions a part.

また、上記実施形態では、計測マークPMが設けられたレチクルステージRSTを静止した状態で、ウエハステージWSTに少なくとも一部(空間像計測用スリット板SL)が配置された空間像計測装置(検出器)45A,45Bを用いて、ウエハステージWSTを駆動しつつ計測マークPMの空間像を検出する場合について説明した。しかし、これに限らず、計測マーク内の周期パターンのピッチとウエハステージWSTの位置計測系の計測周期との関係が、計測系の周期誤差が、計測マーク内の周期パターンの位置の計測誤差の要因とならない関係(以下、便宜上所定の関係と呼ぶ)であれば良い。従って、例えば計測マークPM(すなわちレチクルステージRST)と空間像計測装置(検出器)45A,45B(すなわちウエハステージWST)とを、計測マークの計測方向に相対駆動して、計測マーク内の周期パターンのピッチを計測周期の自然数(m)倍から実効的にずらすことも可能である。その場合、レチクルステージRSTの駆動速度vはウエハステージWSTの駆動速度Vの1/(1+mn)倍(nは2以上の自然数)と与えられる。ただし、簡単のため、投影光学系PLの投影倍率β=1とした。また、レチクルステージRSTの位置情報を考慮して、空間像の検出結果を処理することとする。例えば、ウエハステージWSTの位置情報に替えてレチクルステージRSTに対するウエハステージWSTの相対位置情報に対して、空間像の検出結果が処理される。   In the above embodiment, the aerial image measurement device (detector) in which at least a part (aerial image measurement slit plate SL) is arranged on wafer stage WST in a state where reticle stage RST provided with measurement mark PM is stationary. ) The case where the aerial image of the measurement mark PM is detected while driving the wafer stage WST using 45A and 45B has been described. However, the present invention is not limited to this, and the relationship between the pitch of the periodic pattern in the measurement mark and the measurement period of the position measurement system of wafer stage WST is that the measurement system cyclic error is the measurement error of the periodic pattern position in the measurement mark. Any relationship that does not cause a factor (hereinafter referred to as a predetermined relationship for convenience) may be used. Therefore, for example, the measurement mark PM (that is, the reticle stage RST) and the aerial image measurement devices (detectors) 45A and 45B (that is, the wafer stage WST) are relatively driven in the measurement direction of the measurement mark, and the periodic pattern in the measurement mark. Can be effectively shifted from a natural number (m) times the measurement period. In that case, the driving speed v of reticle stage RST is given as 1 / (1 + mn) times (n is a natural number of 2 or more) the driving speed V of wafer stage WST. However, for simplicity, the projection magnification β of the projection optical system PL is set to 1. Further, the detection result of the aerial image is processed in consideration of the position information of the reticle stage RST. For example, the detection result of the aerial image is processed with respect to the relative position information of wafer stage WST with respect to reticle stage RST instead of the position information of wafer stage WST.

また、計測マーク内の周期パターンのピッチとウエハステージWSTの位置計測系の計測周期との関係が、上記所定の関係であれば、例えば、ウエハステージWST上に計測マークPMを設け、ウエハステージWST外に固定された空間像計測装置45A,45Bを設け、可動式の計測マークPMを固定された空間像計測装置45A,45Bを用いて検出する構成を採用することも可能である。   If the relationship between the pitch of the periodic pattern in the measurement mark and the measurement cycle of the position measurement system of wafer stage WST is the predetermined relationship, for example, measurement mark PM is provided on wafer stage WST, and wafer stage WST is provided. It is also possible to employ a configuration in which aerial image measurement devices 45A and 45B fixed outside are provided and the movable measurement mark PM is detected using the fixed aerial image measurement devices 45A and 45B.

また、本実施形態では、位置計測系の計測周期λを基準にして計測マーク内の周期パターンのピッチPを定めたが、逆にピッチPを基準に位置計測系の計測周期λを調整することも可能である。例えば、エンコーダの場合、スケールに形成された回折格子のピッチpを変更すること、干渉計の場合、計測ビームの波長を変更することにより、ピッチP=(m+1/n)λを与えるように計測周期λを調整する。   In the present embodiment, the pitch P of the periodic pattern in the measurement mark is determined based on the measurement cycle λ of the position measurement system. Conversely, the measurement cycle λ of the position measurement system is adjusted based on the pitch P. Is also possible. For example, in the case of an encoder, the pitch p of the diffraction grating formed on the scale is changed, and in the case of an interferometer, the measurement beam wavelength is changed so as to give a pitch P = (m + 1 / n) λ. Adjust the period λ.

また、本実施形態では、空間像計測においてウエハステージWSTの位置を計測する位置計測系としてエンコーダシステム150を採用した場合に対して、本発明のパターン検出方法及びパターン検出システムを適用したが、これに限らず、干渉計システム118の他、計測周期を有するあらゆる計測器を位置計測系として採用する場合に対して適用することが可能である。   In the present embodiment, the pattern detection method and the pattern detection system of the present invention are applied to the case where the encoder system 150 is employed as a position measurement system for measuring the position of the wafer stage WST in the aerial image measurement. In addition to the interferometer system 118, any measuring instrument having a measurement cycle can be applied as a position measurement system.

また、本実施形態では、投影光学系PLの光学特性の計測を目的とした空間像計測を例にして、本発明のパターン検出方法及びパターン検出システムを説明したが、これらの用途は空間像計測に限らず、検出器と周期パターンとの一方を動かしつつ検出器を用いて周期パターンを検出するあらゆるパターン検出に対して適用することができる。   In the present embodiment, the pattern detection method and the pattern detection system of the present invention have been described by taking the aerial image measurement for the purpose of measuring the optical characteristics of the projection optical system PL as an example. The present invention can be applied to any pattern detection that detects a periodic pattern using a detector while moving one of the detector and the periodic pattern.

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、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、面位置センサのヘッド(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。   Note that the configuration of each measuring apparatus such as the encoder system described in the above embodiment is merely an example, and the present invention is of course not limited thereto. For example, in the above-described embodiment, an encoder system having a configuration in which a lattice unit (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 face the lattice unit. Although the case where it is adopted is exemplified, the present invention is not limited to this. For example, as disclosed in US Patent Application Publication No. 2006/0227309, an encoder head is provided on the wafer stage, and the wafer stage is opposed to the encoder head. You may employ | adopt the encoder system of the structure which arrange | positions a grating | lattice part (For example, the two-dimensional grating | lattice or the two-dimensionally arranged one-dimensional grating | lattice part) outside. In this case, a head (Z head) of the surface position sensor may also be provided on the wafer stage, and the surface of the grating portion may be a reflective surface to which the measurement beam of the Z head is irradiated.

また、上記実施形態において、例えば米国特許出願公開第2008/0088843号明細書などに開示されるように、ヘッドユニット62A,62Cの内部にエンコーダヘッドとZヘッドとを、別々に設けても良いし、エンコーダヘッドとZヘッドとの機能を備えた単一のヘッドを、エンコーダヘッドとZヘッドの組に代え設けても良い。   In the above embodiment, as disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2008/0088843, an encoder head and a Z head may be separately provided in the head units 62A and 62C. A single head having the functions of the encoder head and the Z head may be provided in place of the set of the encoder head and the Z head.

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、例えば欧州特許出願公開第1420298号明細書、国際公開第2004/055803号、米国特許第6,952,253号明細書などに開示されているように、投影光学系とウエハとの間に照明光の光路を含む液浸空間を形成し、投影光学系及び液浸空間の液体を介して照明光でウエハを露光する露光装置にも本発明を適用することができる。また、例えば米国特許出願公開第2008/0088843号明細書に開示される、液浸露光装置などにも、本発明を適用することができる。   In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a dry type exposure apparatus that exposes the wafer W without using liquid (water) has been described. As disclosed in Publication No. 1420298, International Publication No. WO 2004/055803, U.S. Pat. No. 6,952,253, etc., an optical path of illumination light is included between the projection optical system and the wafer. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that forms an immersion space and exposes the wafer with illumination light through the projection optical system and the liquid in the immersion space. The present invention can also be applied to an immersion exposure apparatus disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2008/0088843.

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。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置、プロキシミティー方式の露光装置、又はミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明は適用することができる。さらに、例えば米国特許第6,590,634号明細書、米国特許第5,969,441号明細書、米国特許第6,208,407号明細書などに開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも本発明を適用できる。また、例えば米国特許第7,589,822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。   In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a scanning exposure apparatus such as a step-and-scan method has been described. However, 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. 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. Further, as disclosed in, for example, US Pat. No. 7,589,822, an exposure including a measurement stage including a measurement member (for example, a reference mark and / or a sensor) separately from the wafer stage. The present invention can also be applied to an apparatus.

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及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。   Further, the projection optical system in the exposure apparatus of the above embodiment may be not only a reduction system but also any of the same magnification and enlargement systems, and the projection optical system PL may be any of a reflection system and a catadioptric system as well as a refraction system. The projected image may be either an inverted image or an erect image. In addition, 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.

なお、上記実施形態の露光装置の光源は、ArFエキシマレーザに限らず、KrFエキシマレーザ(出力波長248nm)、F2レーザ(出力波長157nm)、Ar2レーザ(出力波長126nm)、Kr2レーザ(出力波長146nm)などのパルスレーザ光源、g線(波長436nm)、i線(波長365nm)などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、YAGレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば米国特許7,023,610号明細書に開示されているように、真空紫外光としてDFB半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(又はエルビウムとイッテルビウムの両方)がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。 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, U.S. Pat. No. 7,023,610, a single wavelength laser beam in an infrared region or a visible region oscillated from a DFB semiconductor laser or a fiber laser as vacuum ultraviolet light, For example, a harmonic which 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.

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言うまでもない。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。   In the above embodiment, it is needless to say that 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. For example, in recent years, in order to expose a pattern of 70 nm or less, EUV (Extreme Ultraviolet) light in a soft X-ray region (for example, a wavelength region of 5 to 15 nm) is generated using an SOR or a plasma laser as a light source, and its 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. In this apparatus, since a configuration in which scanning exposure is performed by synchronously scanning the mask and the wafer using arc illumination is conceivable, the present invention can also be suitably applied to such an apparatus. In addition, the present invention can be applied to an exposure apparatus using a charged particle beam such as an electron beam or an ion beam.

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。   In the above-described embodiment, a light transmission mask (reticle) in which a predetermined light-shielding pattern (or phase pattern / dimming pattern) is formed on a light-transmitting substrate is used. Instead of this reticle, For example, as disclosed in US Pat. No. 6,778,257, 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. For example, a non-light emitting image display element (spatial light modulator) including a DMD (Digital Micro-mirror Device) may be used.

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。   Further, for example, the present invention can be applied to an exposure apparatus (lithography system) that forms line and space patterns on a wafer by forming interference fringes on the wafer.

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。   Further, as disclosed in, for example, US Pat. No. 6,611,316, 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.

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。   Note that the object on which the pattern is to be formed in the above embodiment (the object to be exposed to the energy beam) 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.

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。   The use of the exposure apparatus is not limited to the exposure apparatus for semiconductor manufacturing. For example, 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. Further, in order to manufacture reticles or masks used in not only microdevices such as semiconductor elements but also light exposure apparatuses, EUV exposure apparatuses, X-ray exposure apparatuses, electron beam exposure apparatuses, etc., glass substrates or silicon wafers, etc. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern.

半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置(パターン形成装置)によりマスク(レチクル)のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。   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 a mask (reticle) pattern onto a wafer, a development step for developing the exposed wafer, an etching step for removing exposed members other than the portion where the resist remains by etching, and etching is completed. It is manufactured through a resist removal step for removing unnecessary resist, a device assembly step (including a dicing process, a bonding process, and a package process), an inspection step, and the like. In this case, in the lithography step, 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.

本発明の計測方法は、周期パターンの位置情報を計測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、物体上にパターンを転写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。   The measurement method of the present invention is suitable for measuring position information of a periodic pattern. The exposure method and exposure apparatus of the present invention are suitable for transferring a pattern onto 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.

10…照明系、20…主制御装置、39X1,39X2…Xスケール、39Y1,39Y2…Yスケール、45A,45B…空間像計測装置、50…ステージ装置、62A〜62F…ヘッドユニット、64,65…Yヘッド、66…Xヘッド、67,68…Yヘッド、70A,70C…Yエンコーダ、70B,70D…Xエンコーダ、100…露光装置、124…ステージ駆動系、150…エンコーダシステム、PL…投影光学系、PM(PMX,PMY)…計測マーク(X計測マーク、Y計測マーク)、PU…投影ユニット,RST…レチクルステージ、R…レチクル、W…ウエハ、WST…ウエハステージ、WTB…ウエハテーブル。 10 ... illumination system 20 ... main control unit, 39X 1, 39X 2 ... X scales, 39Y 1, 39Y 2 ... Y scales, 45A, 45B ... aerial image measuring unit, 50 ... stage device, 62a to 62f ... a head unit, 64, 65 ... Y head, 66 ... X head, 67, 68 ... Y head, 70A, 70C ... Y encoder, 70B, 70D ... X encoder, 100 ... Exposure apparatus, 124 ... Stage drive system, 150 ... Encoder system, PL Projection optical system, PM (PMX, PMY) ... Measurement mark (X measurement mark, Y measurement mark), PU ... Projection unit, RST ... Reticle stage, R ... Reticle, W ... Wafer, WST ... Wafer stage, WTB ... Wafer table.

Claims (25)

周期パターンの位置情報を計測する計測方法であって、
移動体と該移動体の外部との一方に配置された周期パターンの周期方向に関する位置情報を、前記移動体を前記周期パターンの周期方向に駆動しつつ、前記周期方向に関する前記移動体の位置を計測する位置計測系の出力と、前記移動体と該移動体の外部との他方に少なくともその一部が設けられ、前記周期パターンを検出する検出系の出力とに基づいて計測する工程を含み、
前記計測する工程では、前記計測中、前記周期パターンのピッチが、前記位置計測系の周期誤差が前記周期パターンの位置の計測誤差の要因とならない前記位置計測系の計測周期に対する所定の関係を満たし、
前記所定の関係は、前記周期パターンのピッチが、前記計測周期の自然数m倍とはならない関係である計測方法。
A measurement method for measuring position information of a periodic pattern,
Position information regarding the periodic direction of the periodic pattern arranged on one of the moving body and the outside of the moving body is used to determine the position of the moving body with respect to the periodic direction while driving the moving body in the periodic direction of the periodic pattern. A step of measuring based on an output of a position measurement system to be measured, and an output of a detection system in which at least a part thereof is provided on the other of the moving body and the outside of the moving body, and detecting the periodic pattern,
In the measuring step, during the measurement, the pitch of the periodic pattern satisfies a predetermined relationship with the measurement cycle of the position measurement system in which the periodic error of the position measurement system does not cause a measurement error of the position of the periodic pattern. ,
The measurement method in which the predetermined relationship is a relationship in which a pitch of the periodic pattern is not a natural number m times the measurement period .
前記所定の関係は、nを2以上の自然数として、前記周期パターンのピッチが、前記計測周期の(m+1/n)倍に等しくなる関係である請求項に記載の計測方法。 2. The measurement method according to claim 1 , wherein the predetermined relationship is a relationship in which n is a natural number of 2 or more and a pitch of the periodic pattern is equal to (m + 1 / n) times the measurement cycle. 前記計測する工程では、前記移動体の外部に配置された前記周期パターンを照明光で照明し、前記周期パターン及び光学系を介した前記照明光を前記移動体に少なくともその一部が設けられた前記検出系で受光する請求項1又は2に記載の計測方法。 In the measuring step, the periodic pattern arranged outside the movable body is illuminated with illumination light, and at least a part of the illumination light via the periodic pattern and the optical system is provided on the movable body. measurement method according to claim 1 or 2 is received by the detection system. 前記計測する工程では、前記周期パターンのピッチと前記位置計測系の計測周期とが、前記所定の関係を満たすように、前記移動体とともに、前記周期パターンを前記周期方向に駆動する請求項に記載の計測方法。 In the step of the measurement, and the pitch measurement cycle of the position measurement system of the periodic pattern, so as to satisfy the predetermined relationship, together with the movable body, to claim 3 which drives the periodic pattern in the periodic direction The measurement method described. 前記計測する工程では、mを自然数、nを2以上の自然数として、前記移動体の駆動速度の1/(1+mn)倍の速度で前記周期パターンを駆動する請求項に記載の計測方法。 5. The measurement method according to claim 4 , wherein in the measuring step, the periodic pattern is driven at a speed 1 / (1 + mn) times the driving speed of the moving body, where m is a natural number and n is a natural number of 2 or more. 前記計測する工程では、前記周期方向に関する前記周期パターンの位置を計測する別の位置計測系の出力にさらに基づいて、前記周期パターンの周期方向に関する位置情報を計測する請求項4又は5に記載の計測方法。 In the step of the measurement, further based on the output of another position measurement system for measuring the position of the periodic pattern about the periodic direction, according to claim 4 or 5 measures positional information about the periodic direction of the periodic pattern Measurement method. 前記nは、4の倍数である請求項2、5、6のいずれか一項に記載の計測方法。 The measurement method according to claim 2 , wherein the n is a multiple of four. 前記周期パターンは、前記周期方向に配列された前記nの倍数である数のパターンを含む請求項2、5〜7のいずれか一項に記載の計測方法。 The periodic pattern, the measurement method according to any one of claims 2,5~7 containing the number of patterns is a multiple of the n arranged in the periodic direction. 前記計測する工程では、前記移動体と該移動体の外部との一方に設けられ、他方に設けられた計測面に計測光を照射し、前記計測面からの光を受光するヘッドを有し、該ヘッドの出力に基づいて前記移動体の位置情報を計測する位置計測系が用いられる請求項1〜8のいずれか一項に記載の計測方法。 In the measurement step, the head is provided on one of the moving body and the outside of the moving body, irradiates measurement light on the measurement surface provided on the other, and receives light from the measurement surface, The measurement method according to claim 1 , wherein a position measurement system that measures position information of the moving body based on an output of the head is used. 前記計測面には、少なくとも前記周期パターンの周期方向を周期方向とするグレーティングが配置され、
前記計測周期は、前記グレーティングのピッチより定まる請求項に記載の計測方法。
On the measurement surface, a grating having at least a periodic direction of the periodic pattern as a periodic direction is disposed,
The measurement method according to claim 9 , wherein the measurement cycle is determined by a pitch of the grating.
前記計測周期は、前記計測光の波長より定まる請求項に記載の計測方法。 The measurement method according to claim 9 , wherein the measurement cycle is determined by a wavelength of the measurement light. エネルギビームにより物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光方法であって、
請求項1〜11のいずれか一項に記載の計測方法により前記周期パターンの位置情報を計測することと;
前記周期パターンの位置情報の計測結果に基づいて前記物体を保持する移動体を駆動し、前記エネルギビームにより前記物体を露光することと;
を含む露光方法。
An exposure method for exposing an object with an energy beam to form a pattern on the object,
The measuring method according to any one of claims 1 to 11 and that measures positional information of the periodic pattern;
Driving a moving body holding the object based on a measurement result of position information of the periodic pattern and exposing the object with the energy beam;
An exposure method comprising:
請求項12に記載の露光方法により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。
Exposing an object by the exposure method according to claim 12 ;
Developing the exposed object;
A device manufacturing method including:
エネルギビームにより物体を露光して前記物体上にデバイスパターンを形成する露光装置であって、
前記物体を保持して移動する移動体と;
前記移動体の位置を計測する位置計測系と;
前記移動体と該移動体の外部との一方に少なくともその一部が設けられ、パターン又はパターン像を検出する検出系と;
前記移動体と該移動体の外部との他方に配置された周期パターンの周期方向に前記移動体を駆動しつつ、前記位置計測系で計測される前記移動体の位置の計測情報と、前記周期パターン又はその像を検出する前記検出系の出力とに基づいて、前記周期パターンの周期方向に関する位置情報を計測する制御装置と;を備え、
前記計測中、前記周期パターンのピッチが、前記位置計測系の周期誤差が前記周期パターンの位置の計測誤差の要因とならない前記位置計測系の計測周期に対する所定の関係を満たし、
前記所定の関係は、前記周期パターンのピッチが、前記計測周期の自然数m倍とはならない関係である露光装置。
An exposure apparatus that exposes an object with an energy beam to form a device pattern on the object,
A moving body that holds and moves the object;
A position measurement system for measuring the position of the moving body;
A detection system in which at least a part thereof is provided on one of the moving body and the outside of the moving body to detect a pattern or a pattern image;
Measurement information of the position of the moving body measured by the position measuring system while driving the moving body in a periodic direction of a periodic pattern arranged on the other of the moving body and the outside of the moving body, and the cycle A control device that measures position information related to a periodic direction of the periodic pattern based on an output of the detection system that detects a pattern or an image thereof, and
During the measurement, the pitch of the periodic pattern satisfies a predetermined relationship with respect to the measurement cycle of the position measurement system, in which the periodic error of the position measurement system does not cause the measurement error of the position of the periodic pattern ,
The exposure apparatus is an exposure apparatus in which the pitch of the periodic pattern is not a natural number m times the measurement period .
前記所定の関係は、nを2以上の自然数として、前記周期パターンのピッチが、前記計測周期の(m+1/n)倍に等しくなる関係である請求項14に記載の露光装置。 The exposure apparatus according to claim 14 , wherein the predetermined relationship is a relationship in which n is a natural number of 2 or more and a pitch of the periodic pattern is equal to (m + 1 / n) times the measurement period. 前記デバイスパターンが形成されたマスクが載置されるマスク保持部材と;
前記マスク保持部材上に存在するパターンを介した前記エネルギビームを前記移動体に向けて射出する光学系と;をさらに備え、
前記検出系は、前記移動体に少なくともその一部が設けられ、
前記制御装置は、前記周期パターンの周期方向に関する位置情報の計測に際し、前記マスク保持部材上に存在する前記周期パターン及び前記光学系を介して前記検出系で受光する請求項14又は15に記載の露光装置。
A mask holding member on which the mask on which the device pattern is formed is placed;
An optical system that emits the energy beam through the pattern existing on the mask holding member toward the moving body;
The detection system includes at least a part of the moving body,
Wherein the controller, upon measurement of the positional information about the periodic direction of the periodic pattern, according to claim 14 or 15, received by the periodic pattern and the detection system through the optics present in the mask holding member on Exposure device.
前記マスク保持部材は、少なくとも前記周期方向に移動可能であり、
前記制御装置は、前記周期パターンのピッチと前記位置計測系の計測周期とが、前記所定の関係を満たすように、前記移動体とともに、前記マスク保持部材を前記周期方向に駆動する請求項16に記載の露光装置。
The mask holding member is movable at least in the periodic direction;
The control device includes a pitch measurement cycle of the position measurement system of the periodic pattern, so as to satisfy the predetermined relationship, together with the movable body, to claim 16 which drives the mask holding member in the periodic direction The exposure apparatus described.
前記制御装置は、mを自然数、nを2以上の自然数として、前記移動体の駆動速度の1/(1+mn)倍の速度で前記マスク保持部材を駆動する請求項17に記載の露光装置。 18. The exposure apparatus according to claim 17 , wherein the control device drives the mask holding member at a speed 1 / (1 + mn) times the driving speed of the moving body, where m is a natural number and n is a natural number of 2 or more. 前記マスク保持部材の位置を計測する別の位置計測系をさらに備え、
前記制御装置は、前記別の位置計測系で計測される前記マスク保持部材の位置の計測情報にさらに基づいて、前記周期パターンの周期方向に関する位置情報を計測する請求項17又は18に記載の露光装置。
Further comprising another position measurement system for measuring the position of the mask holding member,
The exposure according to claim 17 or 18 , wherein the control device further measures position information related to a periodic direction of the periodic pattern based on measurement information of the position of the mask holding member measured by the another position measurement system. apparatus.
前記nは、4の倍数である請求項15、18、19のいずれか一項に記載の露光装置。 The exposure apparatus according to claim 15 , wherein the n is a multiple of four. 前記周期パターンは、前記周期方向に配列された前記nの倍数である数のパターンを含む請求項15、18〜20のいずれか一項に記載の露光装置。 The exposure apparatus according to any one of claims 15 and 18 to 20 , wherein the periodic pattern includes a number of patterns that are multiples of the n arranged in the periodic direction. 前記位置計測系は、前記移動体と該移動体の外部との一方に設けられ、他方に設けられた計測面に計測光を照射し、前記計測面からの光を受光するヘッドを有し、該ヘッドの出力に基づいて前記移動体の位置情報を計測する請求項14〜21のいずれか一項に記載の露光装置。 The position measurement system includes a head that is provided on one of the moving body and the outside of the moving body, irradiates measurement light on the measurement surface provided on the other, and receives light from the measurement surface; The exposure apparatus according to any one of claims 14 to 21 , wherein position information of the moving body is measured based on an output of the head. 前記計測面には、少なくとも前記周期パターンの周期方向を周期方向とするグレーティングが配置され、
前記計測周期は、前記グレーティングのピッチより定まる請求項22に記載の露光装置。
On the measurement surface, a grating having at least a periodic direction of the periodic pattern as a periodic direction is disposed,
The exposure apparatus according to claim 22 , wherein the measurement cycle is determined by a pitch of the grating.
前記計測周期は、前記計測光の波長より定まる請求項22に記載の露光装置。 The exposure apparatus according to claim 22 , wherein the measurement cycle is determined by a wavelength of the measurement light. 前記制御装置は、前記周期パターンの位置情報の計測結果に基づいて前記物体を保持する移動体を駆動し、前記エネルギビームにより前記物体を露光する請求項14〜24のいずれか一項に記載の露光装置。 Wherein the control device, based on the measurement result of the position information of the periodic pattern by driving the movable body that holds the object by the energy beam according to any one of claims 14 to 24 for exposing the object Exposure device.
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