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JPWO1999027569A1 - Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method - Google Patents

Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method

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JPWO1999027569A1
JPWO1999027569A1 JP2000-522615A JP2000522615A JPWO1999027569A1 JP WO1999027569 A1 JPWO1999027569 A1 JP WO1999027569A1 JP 2000522615 A JP2000522615 A JP 2000522615A JP WO1999027569 A1 JPWO1999027569 A1 JP WO1999027569A1
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mask
substrate
stage
exposure
exposure apparatus
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JP2000-522615A
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成郎 村上
孝治 三浦
昭一 谷元
裕 市原
英夫 水谷
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Nikon Corp
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Nikon Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 照明光学系IOP1、IOP2からの照明光によりマスクステージRS1上のマスクとマスクステージRS2上のマスクとをそれぞれ照射した状態で、マスクステージRS1と基板ステージWS1とを同期移動するとともに、マスクステージRS2と基板ステージRS2とを同期移動する。マスクステージRS1とマスクステージRS2は互いに逆方向に移動することにより、ステージの移動によるベース盤18に対する反力をキャンセルして露光装置の振動を抑制することができる。これらの露光動作と並行して、基板ステージWS3、WS4上でアライメント動作を行うことでスループットを向上することができる。 (57) [Abstract] With illumination light from illumination optical systems IOP1 and IOP2 irradiating a mask on mask stage RS1 and a mask on mask stage RS2, respectively, mask stage RS1 and substrate stage WS1 are moved synchronously, and mask stage RS2 and substrate stage RS2 are also moved synchronously. By moving mask stage RS1 and mask stage RS2 in opposite directions, reaction forces against a base plate 18 caused by stage movement can be canceled, thereby suppressing vibration of the exposure apparatus. Throughput can be improved by performing alignment operations on substrate stages WS3 and WS4 in parallel with these exposure operations.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

技術分野 本発明は、露光装置及び露光方法並びにデバイスの製造方法に係り、更に詳し
くはマスクに形成されたパターンを投影光学系を介して基板上に転写する露光装
置及び露光方法、並びにこれらを用いてマイクロデバイスを製造する方法に関す
る。 背景技術 従来、半導体素子又は液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製造する場
合に、種々の露光装置が使用されているが、現在では、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表面に
フォトレジスト等の感光材が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板(以
下、適宜「感応基板」と称する)上に転写する投影露光装置が一般的に使用され
ている。近年では、この投影露光装置として、感応基板を2次元的に移動自在な
基板ステージ上に載置し、この基板ステージにより感応基板を歩進(ステッピン
グ)させて、レチクルのパターンを感応基板上の各ショット領域に順次転写する
露光動作を繰り返す、所謂ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置
(いわゆるステッパ)が主流となっている。 最近になって、このステッパ等の静止型露光装置に改良を加えた、ステップ・
アンド・スキャン方式の投影露光装置(例えば、特開平7−176468号公報
及びこれに対応する米国特許第5,646,413号に記載された走査型露光装
置)も比較的多く用いられるようになってきた。このステップ・アンド・スキャ
ン方式の投影露光装置は、ステッパに比べると大フィールドをより小さな光学
系で露光できるため、投影光学系の製造が容易であるとともに、大フィールド露
光によるショット数の減少により高スループットが期待出来る、投影光学系に
対してレチクル及びウエハを相対走査することで平均化効果があり、ディストー
ションや焦点深度の向上が期待出来る等のメリットがある。さらに、半導体素子
の集積度が16M(メガ)ビットから64MビットのDRAM、更に将来的には
256Mビット、1G(ギガ)ビットというように時代とともに高くなるのに伴
い、大フィールドが必須になるため、ステッパに代わってスキャン型投影露光装
置が主流になるであろうと言われている。 この種の投影露光装置は、主として半導体素子等の量産機として使用されるも
のであることから、一定時間内にどれだけの枚数のウエハを露光処理できるかと
いう処理能力、すなわちスループットを向上させることが必然的に要請される。 これに関し、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置の場合、大フィ
ールドを露光する場合には先に述べたように、ウエハ内に露光するショット数が
少なくなるのでスループットの向上が見込まれるが、露光はレチクルとウエハと
の同期走査による等速移動中に行なわれることから、その等速移動領域の前後に
加減速領域が必要となり、仮にステッパのショットサイズと同等の大きさのショ
ットを露光する場合には、却ってステッパよりスループットが落ちる可能性があ
る。 この種の投影露光装置における処理の流れは、大要次のようになっている。 まず、ウエハローダを使ってウエハをウエハテーブル上にロードするウエハ
ロード工程が行なわれる。 次に、サーチアライメント機構によりウエハの大まかな位置検出を行なうサ
ーチアライメント工程が行なわれる。このサーチアライメント工程は、具体的に
は、例えば、ウエハの外形を基準としたり、あるいは、ウエハ上のサーチアライ
メントマークを検出することにより行なわれる。 次に、ウエハ上の各ショット領域の位置を正確に求めるファインアライメン
ト工程が行なわれる。このファインアライメント工程は、一般にEGA(エンハ
ンスト・グローバル・アライメント)方式が用いられ、この方式は、ウエハ内の
複数のサンプルショットを選択しておき、当該サンプルショットに付設されたア
ライメントマーク(ウエハマーク)の位置を順次計測し、この計測結果とショッ
ト配列の設計値とに基づいて、いわゆる最小自乗法等による統計演算を行なって
、ウエハ上の全ショット配列データを求めるものであり(特開昭61−4442
9号公報及びこれに対応する米国特許第4,780,617号等参照)、高スル
ープットで各ショット領域の座標位置を比較的高精度に求めることができる。 次に、上述したEGA方式等により求めた各ショット領域の座標位置と予め
計測したベースライン量とに基づいて露光位置にウエハ上の各ショット領域を順
次位置決めしつつ、投影光学系を介してレチクルのパターンをウエハ上に転写す
る露光工程が行なわれる。 次に、露光処理されたウエハテーブル上のウエハをウエハアンローダを使っ
てアンロードさせるウエハアンロード工程が行なわれる。このウエハアンロード
工程は、上記のウエハロード工程と同時に行なわれる。すなわち、ととに
よってウエハ交換工程が構成される。 このように、従来の投影露光装置では、ウエハ交換→サーチアライメント→フ
ァインアライメント→露光→ウエハ交換……のように、大きく4つの動作が1つ
のウエハステージを用いて繰り返し行なわれている。 また、この種の投影露光装置のスループットTHOR[枚/時間]は、上述し
たウエハ交換時間をT1〔sec〕、サーチアライメント時間をT2〔sec〕
、ファインアライメント時間をT3〔sec〕、露光時間をT4〔sec〕とし
た場合に、次式(1)のように表すことができる。 THOR=3600/(T1+T2+T3+T4)………(1) 上記T1〜T4の動作は、T1→T2→T3→T4→T1……のように順次(
シーケンシャルに)繰り返し実行される。このため、T1〜T4までの個々の要
素を高速化すれば分母が小さくなって、スループットTHORを向上させること
ができる。しかし、上述したT1(ウエハ交換時間)とT2(サーチアライメン
ト時間)は、ウエハ1枚に対して一動作が行なわれるだけであるから改善の効果
は比較的小さい。また、T3(ファインアライメント時間)の場合は、上述した
EGA方式を用いる際にショットのサンプリング数を少なくしたり、ショット単
体の計測時間を短縮すればスループットを向上させることができるが、逆にアラ
イメント精度を劣化させることになるため、安易にT3を短縮することはできな
い。 また、T4(露光時間)は、ウエハ露光時間とショット間のステッピング時間
とを含んでいる。例えば、ステップ・アンド・スキャン方式のような走査型投影
露光装置の場合は、ウエハ露光時間を短縮させる分だけレチクルとウエハの相対
走査速度を上げる必要があるが、同期精度が劣化することから、安易に走査速度
を上げることができない。 また、この種の投影露光装置で上記スループット面の他に、重要な条件として
は、解像度、焦点深度(DOF:Depth of Focus)、線幅
制御精度が挙げられる。解像度Rは、露光波長をλとし、投影レンズの開口数を
N.A.(Numerical Aperture)とすると、λ/N.A.に
比例し、焦点深度DOFはλ/(N.A.)に比例する。 このため、解像度Rを向上させる(Rの値を小さくする)には、露光波長λを
短くするか、あるいは開口数N.A.を大きくする必要がある。特に、最近では
半導体素子等の高密度化が進んでおり、デバイスルールが0.2μmL/S(ラ
イン・アンド・スペース)以下となってきていることから、これらのパターンを
露光する為には照明光源としてKrFエキシマレーザを用いている。しかしなが
ら、前述したように半導体素子の集積度は、将来的に更に上がることは必至であ
り、KrFエキシマレーザより短波長な光源を備えた装置の開発が望まれる。こ
のようなより短波長な光源を備えた次世代の装置の候補として、ArFエキシマ
レーザを光源とした装置、電子線露光装置等が代表的に挙げられるが、電子線露
光装置の場合、光露光装置に比べてスループットが著しく低いという不都合があ
る。 解像度Rを上げる他の手法としては、開口数N.A.を大きくすることも考え
られるが、N.A.を大きくすると、投影光学系のDOFが小さくなるというデ
メリットがある。このDOFは、UDOF(Usable Depth of
Focus:ユーザ側で使用する部分:パターン段差やレジスト厚等)と、装置
自身の総合焦点差とに大別することができる。これまでは、UDOFの比率が大
きかったため、DOFを大きく取る方向が露光装置開発の主軸であり、このDO
Fを大きくとる技術として例えば変形照明等が実用化されている。 ところで、デバイスを製造するためには、L/S(ライン・アンド・スペース
)、孤立L(ライン)、孤立S(スペース)、及びCH(コンタクトホール)等
が組み合わさったパターンをウエハ上に形成する必要があるが、上記のL/S、
孤立ライン等のパターン形状毎に最適露光を行なうための露光パラメータが異な
っている。このため、従来は、ED−TREE(レチクルが異なるCHは除く)
という手法を用いて、解像線幅が目標値に対して所定の許容誤差内となり、かつ
所定のDOFが得られるような共通の露光パラメータ(コヒーレンスファクタσ
、N.A.、露光制御精度、レチクル描画精度等)を求めて、これを露光装置の
仕様とすることが行なわれている。しかしながら、今後は以下のような技術的な
流れがあると考えられている。 プロセス技術(ウエハ上平坦化)向上により、パターン低段差化、レジスト厚
減少が進み、UDOFが1μm台→0.4μm以下になる可能性がある。 露光波長が9線(436nm)→i(365nm)→KrFエキシマレーザ(
248nm)と短波長化している。しかし、今後はArFエキシマレーザ(19
3nm)、及びFレーザ(157nm)までの光源しか検討されておらず、そ
の技術的ハードルも高い。その後はEB露光に移行する。 ステップ・アンド・リピートのような静止露光に代わりステップ・アンド・ス
キャンのような走査露光が投影露光装置の主流になる事が予想されている。この
技術は、径の小さい投影光学系で大フィールド露光が可能であり(特にスキャン
方向)、その分高N.A.化を実現し易い。 上記のような技術動向を背景にして、限界解像度を向上させる方法として、二
重露光法が見直され、この二重露光法をArF露光装置に用い、0.1μmL/
Sまで露光しようという試みが検討されている。一般に二重露光法は以下の3つ
の方法に大別される。 (1)露光パラメータの異なるL/S、孤立線を別々のレチクルに形成し、各々
最適露光条件により同一ウエハ上に二重に露光を行なう。 (2)位相シフト法等を導入すると、孤立線よりL/Sの方が同一DOFにて限
界解像度が高い。これを利用することにより、1枚目のレチクルで全てのパター
ンをL/Sで形成し、2枚目のレチクルにてL/Sを間引きすることで孤立線を
形成する。 (3)一般に、L/Sより孤立線は、小さなN.A.にて高い解像度を得ること
ができる(但し、DOFは小さくなる)。そこで、全てのパターンを孤立線で形
成し、1枚目と2枚目のレチクルによってそれぞれ形成した孤立線の組み合わせ
により、L/Sを形成する。 上記の二重露光法は解像度向上、DOF向上の2つの効果がある。 しかし、二重露光法は、複数のレチクルを使って露光処理を複数回行なう必要
があるため、従来の装置に比べて露光時間(T4)が倍以上になり、スループッ
トが大幅に劣化するという不都合があったことから、現実には、二重露光法はあ
まり真剣に検討されておらず、これまで露光波長の短波長化、変形照明、位相シ
フトレチクル等により、解像度、焦点深度(DOF)の向上が行なわれてきた。 しかしながら、先に述べた二重露光法をArF露光装置に用いると0.1μm
L/Sまでの露光が実現することにより、256Mビット、1GビットのDRA
Mの量産を目的とする次世代機の開発の有力な選択肢であることは疑いなく、こ
のためのネックとなる二重露光法の課題であるスループットの向上のため新技術
の開発が待望されていた。 これに関し、前述した4つの動作、すなわちウエハ交換、サーチアライメント
、ファインアライメント、及び露光動作の内の複数動作同士を部分的にでも同時
並行的に処理できれば、これら4つの動作をシーケンシャルに行なう場合に比べ
て、スループットを向上させることができると考えられ、そのためには基板ステ
ージを複数設けることが前提となるが、このことは理論上は簡単に思えるが、現
実には基板ステージを複数設け、充分な効果を発揮させるためには、解決しなけ
ればならない多くの問題が山積している。例えば、一方の基板ステージ上の基板
に対して走査露光を行っている間に、他方の基板ステージ上の基板に対してアラ
イメントを行っている場合を考えると、一方の基板ステージ及びレチクルステー
ジの加減速に起因する反力が、他方のステージに対して外乱として働き、アライ
メント誤差の要因となる。また、高精度な重ね合ねせを実現するためには、同一
の基板ステージ上の基板に対し、アライメントを実行した後、そのアライメント
の結果を用いてマスクのパターンと感応基板の位置合わせを実行して露光を行な
う必要があるため、単に2つの基板ステージの内、一方を例えば露光専用、他方
をアライメント専用等とすることは、現実的な解決策とは成り得ない。 本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第1の目的は、スループッ
トの向上を図ることができる露光装置及び露光方法を提供することにある。 また、本発明の第2の目的は、スループットの向上を図ることができるととも
に、微細パターンの高精度な露光を実現することができる露光装置及び露光方法
を提供することにある。 さらに、本発明の第3の目的は、マイクロデバイスを低コストに製造すること
ができるデバイス製造方法を提供することにある。 発明の開示 本発明の第1の態様に従う露光装置は、マスクに形成されたパターンを基板上
に転写する露光装置であって、マスク(R1、R2)をそれぞれ保持して第1方
向に移動可能な第1、第2マスクステージ(RS1、RS2)と;前記各マスク
に照明光を照射する照明系(12A、12B、BMU1、BMU2、IOP1、
IOP2)と;前記各マスクから出射される照明光を基板(W1、W2)上に投
射する第1、第2投影光学系(PL1、PL2)と;前記第1、第2投影光学系
に対し前記第1、第2マスクステージ側に配置され、前記基板(W1、W2)を
それぞれ保持して移動可能な第1、第2基板ステージ(WS1、WS2)と;前
記第1マスクステージと前記第1基板ステージとを前記第1投影光学系の投影倍
率に応じた速度比で前記第1方向に同期移動させるとともに、前記第2マスクス
テージと前記第2基板ステージとを前記第2投影光学系の投影倍率に応じた速度
比で前記第1方向に同期移動させる駆動装置(22、40)とを備える。 これによれば、照明系からの照明光により第1マスクステージ上のマスクと第
2マスクステージ上のマスクとがそれぞれ照射し、この状態で、駆動装置により
第1マスクステージと第1基板ステージとが第1投影光学系の投影倍率に応じた
速度比で第1方向に同期移動されるとともに、第2マスクステージと第2基板ス
テージとが第2投影光学系の投影倍率に応じた速度比で第1方向に同期移動され
ると、第1マスクステージ上のマスクのパターンが第1投影光学系により第1基
板ステージ上の基板に逐次転写されると同時に第2マスクステージ上のマスクの
パターンが第2投影光学系により第2基板ステージ上の基板に逐次転写される。
すなわち、第1基板ステージ上の基板と第2基板ステージ上の基板との2枚の基
板に対するマスクパターンの転写が同時並行的に行われるので、スループットの
向上を図ることができる。 この場合において、2枚の基板に対する同時並行的処理という観点からは、同
期移動時の各ステージの移動方向は、特に問わないが、請求項2に記載の発明の
如く、前記同期移動時の前記第1マスクステージ(RS1)と第2マスクステー
ジ(RS2)の移動方向は、前記第1方向において互いに逆向きであり、前記同
期移動時の前記第1基板ステージ(WS1)と第2基板ステージ(WS2)の移
動方向は前記第1方向において互いに逆向きであっても良い。かかる場合には、
それぞれのマスクステージの同期移動時前後の加減速時に生じる反力同士がお互
いにある程度打ち消しあい、また、それぞれのマスクステージの同期移動時前後
の加減速時に生じる反力同士がお互いにある程度打ち消しあうので、各ステージ
の支持部材を含む露光装置のボディに与えられる第1方向の力を小さくすること
ができ、これにより上記各組のステージ間の同期誤差を低減することができる。
この場合、ボディには、ある程度の大きさの回転モーメントが作用するおそれは
あるが、ステージ移動面内で第1方向に直交する方向には、殆ど力が生じないの
で、例えばボディの6自由度方向の変動(又は振動)を防止する場合に比べてそ
れを抑制することが容易である。 上記露光装置において、前記各マスクステージ(RS1、RS2)と前記各基
板ステージ(WS1、WS2)とは、同一面上を移動することが望ましい。かか
る場合には、いわゆる2次元リニアアクチュエータ(平面モータ)等により前記
4つのステージの駆動系を構成することが可能になるとともに、各ステージの支
持部材を含むボディには、同一面内での回転モーメントしか作用しない(ピッチ
ング、ローリングが生じない)ので、振動等を簡単に抑制することが可能になる
。 上記露光装置において、前記第1、第2基板ステージ(WS1、WS2)と同
一面上を移動する第3基板ステージ(WS3)と;前記基板に形成された位置合
わせマークを検出する第1マーク検出系(28A)とを更に備えていても良い。
かかる場合には、第1、第2基板ステージ上の基板に対して前述の如くして走査
露光によりマスクのパターンが転写されている間に、第3基板ステージ上の基板
に形成された位置合わせマークを第1マーク検出系により検出することができる
。従って、2つの基板ステージ上の基板に対する露光動作と、1つの基板ステー
ジ上の基板に対するマーク位置検出動作(アライメント動作)とが同時並行的に
行われる。 この場合において、前記駆動装置(22、40)は、前記第1基板ステージ(
WS1)又は前記第2基板ステージ(WS2)に代えて、前記第3基板ステージ
(WS3)を前記第1マスクステージ(RS1)又は前記第2マスクステージ(
RS2)と同期移動させるようにしても良い。かかる場合には、マーク位置検出
が終了した第3基板ステージと第1基板ステージ又は第2基板ステージとを入れ
替えることにより、第1、第2基板ステージ上の基板に対する露光動作終了の直
後に、第3基板ステージ上の基板に対してマスクパターンの転写のための走査露
光が可能になる。この場合、第3基板ステージ上の基板に対するアライメント時
間は、第1、第2基板ステージ上の基板に対する露光時間に完全にオーバーラッ
プされるので、前記第1、第2基板ステージ上の基板に対してアライメント、露
光を順次繰り返し行う場合に比べて、一層スループットの向上が可能である。 上記露光装置において、前記基板を保持して前記第1、第2、第3基板ステー
ジ(WS1、WS2、WS3)と同一面上を移動する第4基板ステージ(WS4
)と;前記基板に形成された位置合わせマークを検出する第2マーク検出系(2
8B)とを更に備えていても良い。かかる場合には、第1、第2基板ステージ上
の基板に対して前述の如くして走査露光によりマスクのパターンが転写されてい
る間に、第3基板ステージ上の基板に形成された位置合わせマークを第1マーク
検出系により検出するとともに第4基板ステージ上の基板に形成された位置合わ
せマークを第1マーク検出系により検出することができる。従って、2つの基板
ステージ上の基板に対する露光動作と、2つの基板ステージ上の基板に対するマ
ーク位置検出動作(アライメント動作)とが同時並行的に行われる。 この場合において、前記駆動装置(22、40)は、前記第1基板ステージ(
WS1)、第2基板ステージ(WS2)に代えて、前記第3基板ステージ(WS
3)、第4基板ステージ(WS4)を前記第1マスクステージ(RS1)、前記
第2マスクステージ(RS2)とそれぞれ同期移動させるようにしても良い。か
かる場合には、マーク位置検出が終了した第3基板ステージと第1基板ステージ
とを入れ替え、マーク位置検出が終了した第4基板ステージと第2基板ステージ
とを入れ替えることにより、第1、第2基板ステージ上の基板に対する露光動作
終了の直後に、第3基板ステージ上の基板及び第4基板ステージ上の基板に対し
てマスクパターンの転写のための走査露光が可能になる。この場合、第3基板ス
テージ上の基板、第4基板ステージ上の基板に対するアライメント時間は、第1
、第2基板ステージ上の基板に対する露光時間に完全にオーバーラップされるの
で、前記第1、第2基板ステージ上の基板に対してアライメント、露光を順次繰
り返し行う場合に比べて、一層スループットの向上が可能である。 上記露光装置において、前記各マスクステージ(RS1、RS2)がほぼ同一
質量を有するとともに、前記各基板ステージ(WS1、WS2)がほぼ同一質量
を有することが望ましい。かかる場合には、第1マスクステージと第1基板ステ
ージの同期移動と、第2マスクステージと第2基板ステージの同期移動とを同時
にかつ同一目標走査速度で行う場合に、それぞれのステージの加減速時に生ずる
反力が、マスクステージ同士、基板ステージ同士についてそれぞれ相殺され、各
テージを支持する支持部材を含むボディには第1方向の力が全く作用しなくなる
からである。 また、上記露光装置において、前記各投影光学系(PL1、PL2)が同一の
投影倍率を有し、前記各マスクステージ(RS1、RS2)の質量が前記各基板
ステージ(WS1、WS2、WS3、WS4)の質量の前記投影倍率倍であるこ
とが望ましい。かかる場合には、駆動装置により第1マスクステージと第1基板
ステージ(又は第3基板ステージ)とが第1投影光学系の投影倍率に応じた速度
比で第1方向に同期移動されるとともに、第2マスクステージと第2基板ステー
ジ(又は第4基板ステージ)とが第2投影光学系の投影倍率に応じた速度比で第
1方向に同期移動された際に、各ステージが支持部材に対して非接触で移動する
(リニアモータ等で駆動される)ものとすると、相互に同期移動するマスクステ
ージと基板ステージとの間で運動量保存の法則が成立し、同期制御回路やアクテ
ィブ除振装置等の特別な装置を設けることなく、ほぼ同期誤差零で走査すること
が可能となるからである。 上記露光装置において、前記駆動装置は、前記第1、第2マスクステージ(R
S1、RS2)と前記第1、第2基板ステージ(WS1、WS2)とを同一直線
上で駆動することが望ましい。かかる場合には、前述の露光装置と同様に、マク
ステージ同士、基板ステージ同士についてステージ加減速時の反力がそれぞれ相
殺され、各テージを支持する支持部材を含むボディには第1方向の力が全く作用
しなくなることに加え、回転モーメントも作用しなくなるので、同期制御回路や
アクティブ除振装置等の特別な装置を設けることなく、ほぼ同期誤差零で走査す
ることが可能となるからである。 上記露光装置において、前記第1マスクステージ(RS1)上のマスクと前記
第2マスクステージ(RS2)上のマスクとを交換するマスク交換機構(20)
を更に備えていても良い。かかる場合には、例えば、第1マスクステージ上に第
1分解パターンが形成されたマスクを載置し、第2マスクステージ上に第2分解
パターンが形成されたマスクを載置した状態で、それぞれ走査露光により第1基
板ステージ上の基板、第2基板ステージ上の基板に対して第1分解パターン、第
2分解パターンをそれぞれ転写した後、マスク交換機構により第1マスクステー
ジ上のマスクと第2マスクステージ上のマスクとを交換し、それぞれ走査露光に
より第1基板ステージ上の基板、第2基板ステージ上の基板に対して第2分解パ
ターン、第1分解パターンをそれぞれ転写することにより、簡単に第1分解パタ
ーンと第2分解パターンとの合成パターンを第1基板ステージ上の基板、第2基
板ステージ上の基板に対して転写することができる。すなわち、2枚の基板に対
する二重露光を同時にかつ容易に実現することができる。従って、スループット
の向上を図ることができるとともに、解像力及び焦点深度の向上により微細パタ
ーンの高精度な露光を実現することができる。 また、前記各投影光学系は、反射屈折光学系であり、前記照明光の波長は20
0nm以下であっても良い。かかる場合には、投影光学系をそれほど大型化する
ことなく、サブミクロンオーダー以下の微細パターンの高精度な転写が可能にな
る。 本発明の第2の態様に従う露光方法は、マスクに形成されたパターンを基板上
に転写する露光方法であって、第1マスク(R1)と第1基板(W1)とを第1
投影光学系(PL1)の投影倍率に応じた速度比で第1方向に同期移動させつつ
、照明光(EL)により前記第1マスクを照射して該第1マスクに形成されたパ
ターンを前記第1投影光学系を介して前記第1基板上の第1区画領域に転写する
第1工程と;前記第1工程と同時に、第2マスク(R2)と第2基板(W2)と
を第2投影光学系(PL2)の投影倍率に応じた速度比で前記第1方向に同期移
動させつつ、照明光(EL)により前記第2マスクを照射し、該第2マスクに形
成されたパターンを前記第2投影光学系を介して前記第2基板上の第2区画領域
に転写する第2工程とを含む。 これによれば、第1工程の走査露光による第1基板上の第1区画領域に対する
第1マスクのパターンの転写と、第2工程の走査露光による第2基板上の第2区
画領域に対する第2マスクのパターンの転写とが同時に行われる。すなわち、第
1基板と第2基板との2枚の基板に対するマスクパターンの転写が同時並行的に
行われるので、スループットの向上を図ることができる。 この場合において、前記第1、第2工程と同時に、前記第1、第2基板と異な
る第3基板(WS3)、第4基板(WS4)にそれぞれ形成された位置合わせマ
ークの検出を行う第3工程を更に含んでいても良い。かかる場合には、2つの基
板に対する露光動作と、2つの基板に対するマーク位置検出動作(アライメント
動作)とが同時並行的に行われる。この場合、第3基板、第4基板に対するアラ
イメント時間は、第1、第2基板に対する露光時間に完全にオーバーラップされ
るので、一層スループットの向上が可能である。 また、上記露光方法において、前記第1、第2工程の処理の終了後に、前記第
2マスク(R2)と前記第1基板(W1)とを第1投影光学系(PL)の投影倍
率に応じた速度比で第1方向に同期移動させつつ、照明光(EL)により前記第
2マスクを照射して該第2マスクに形成されたパターンを前記第1投影光学系(
PL1)を介して前記第1基板(W)上の前記第1区画領域に重ねて転写する第
3工程と;前記第3工程と同時に、前記第1マスク(R1)と前記第2基板(W
2)とを第2投影光学系(PL2)の投影倍率に応じた速度比で前記第1方向に
同期移動させつつ、照明光により前記第1マスクを照射し、該第1マスクに形成
されたパターンを前記第2投影光学系を介して前記第2基板上の前記第2区画領
域に重ねて転写する第4工程とを更に含んでいても良い。 かかる場合には、例えば、予め第1マスクに第1分解パターンを形成し、第2
マスクに第2分解パターンを形成しておくことにより、第1、第2工程の走査露
光により第1基板の第1区画領域、第2基板の第2区画領域に対して第1分解パ
ターン、第2分解パターンをそれぞれ同時に転写した後、第3、第4工程の走査
露光により、第1基板上の第1区画領域に対して第2分解パターン、第2基板上
の第2区画領域に対して第1分解パターンをそれぞれ転写する。これにより、簡
単に第1分解パターンと第2分解パターンとの合成パターンを第1基板の第1区
画領域、第2基板の第2区画領域に対して転写することができる。すなわち、2
枚の基板に対する二重露光を同時にかつ容易に実現することができる。従って、
スループットの向上を図ることができるとともに、解像力及び焦点深度の向上に
より微細パターンの高精度露光が可能になる。 本発明の第3の態様に従う露光装置は、マイクロデバイスを製造するフォトリ
ソグラフィ工程で使用される露光装置であって、第1マスク(R1)を保持する
第1マスクステージ(RS1)と;少なくとも2つの反射光学素子(M1、M2
、M3)を有する第1投影光学系(PL1)と;前記第1投影光学系に対して前
記第1マスクステージ側で第1基板(W1)を保持する第1基板ステージ(WS
1)と;第2マスク(R2)を保持する第2マスクステージ(RS2)と;少な
くとも2つの反射光学素子(M1、M2、M3)を有する第2投影光学系(PL
2)と;前記第2投影光学系に対して前記第2マスクステージ側で第2基板(W
2)を保持する第2基板ステージ(RS2)と;前記第1及び第2基板をそれぞ
れ走査露光するとき、前記第1及び第2基板ステージを所定方向に沿って互いに
逆向きに駆動する駆動装置(22、40)とを備える。 これによれば、第1及び第2基板の走査露光に際し、照明光により第1マスク
ステージ上のマスクと第2マスクステージ上のマスクとがそれぞれ照射された状
態で、駆動装置により前記第1及び第2基板ステージが所定方向に沿って互いに
逆向きに駆動される。これにより、第1基板及び第2基板に対するマスクパター
ンの転写が同時並行的に行われるので、スループットの向上を図ることができる
。また、この場合、第1、第2基板ステージの支持部材を含む露光装置のボディ
に与えられる所定方向の力を小さくすることができ、これにより第1マスクステ
ージと第1基板ステージ、第2マスクステージと第2基板ステージ間の同期誤差
を低減することができる。 本発明の第4の態様に従う露光方法は、デバイスパターンを基板上に転写する
露光方法であって、第1投影光学系(PL1)に対して第1マスク(R1)側に
第1基板(W1)を配置し、前記第1マスクと前記第1基板とを同期移動して前
記第1マスクのパターンを前記第1基板上に転写する第1工程と;第2投影光学
系(PL2)に対して第2マスク(R2)側に第2基板(W2)を配置し、前記
第2マスクと前記第2基板とを同期移動して前記第2マスクのパターンを前記第
2基板上に転写する第2工程とを含み、前記第1及び第2工程はほぼ同時に実行
され、かつ前記第1及び第2基板は所定方向に沿って互いに逆向きに移動される
。 これによれば、第1、第2工程において、第1投影光学系により第1マスクの
パターンが第1基板に転写されるとほぼ同時に第2投影光学系により第2マスク
のパターンが第2基板に転写される。この場合、第1及び第2基板は所定方向に
沿って互いに逆向きに移動されるので、上記請求項16に記載の発明と同様の理
由により、第1マスクと第1基板、第2マスクと第2基板との同期誤差を低減す
ることができる。 上記露光方法において、スループット向上の観点からは第1、第2マスクの移
動方向は、特に問わない。従って、例えば、前記第1マスクは前記所定方向に沿
って前記第1基板とは逆向きに移動され、前記第2マスクは前記所定方向に沿っ
て前記第2基板とは逆向きに移動されるようにしても良く、かかる場合には、請
求項19に記載の発明の如く、前記第1及び第2マスクと前記第1及び第2基板
は同一直線上で移動されることが望ましい。 上記露光方法においては、前記第1マスク(R1)と前記第1基板(W1)と
の同期移動によって生じる反力と、前記第2マスク(R2)と前記第2基板(W
2)との同期移動によって生じる反力とが互いに打ち消し合うようにしても良い
。 また、上記露光方法においては、前記第1及び第2工程の後、前記第1基板と
前記第2基板とはそれぞれ前記所定方向と直交する方向に沿って互いに逆向きに
移動されるようにしても良い。かかる場合には、例えば、第1、第2工程におい
て、例えば第1基板、第2基板上のそれぞれの1ショット領域に第1マスクのパ
ターン、第2マスクのパターンをそれぞれ転写した後に、第1、第2基板をそれ
ぞれの次ショット領域の走査開始位置にステッピングさせる際に、このステッピ
ング時の第1基板の加減速による反力と第2基板の加減速による反力とがある程
度相殺されるようになる。 本発明の第5の態様に従うデバイス製造方法は、第1及び第3の態様に従う露
光装置を用いたリソグラフィ工程を含むことを特徴とする。かかる場合には、上
記各発明に係る露光装置によりスループットの向上が可能になるので、結果的に
マイクロデバイスを低コストで製造することが可能になる。 本発明の第6の態様に従うデバイス製造方法は、第2及び第4の態様に従う露
光方法を用いたことを特徴とする。 本発明の第7の態様に従えば、マスクに形成された露光パターンにエネルギー
線を照射して該パターンで被露光物体を露光するための露光装置であって、 マスクを各々保持して移動可能な複数のマスクステージと; 被露光物体を各々保持して移動可能な複数の物体ステージと; 複数のマスクステージ及び複数の物体ステージを移動可能に支持する共通のベ
ース盤と; 上記各マスクを出射したエネルギー線を、対応する被露光物体上に投影するた
めの複数の投影系と;を備え、 各投影系に対して各マスクステージとそれに対応する物体ステージとを同期移
動することによって、各マスクのパターンで被露光物体を露光することを特徴と
する露光装置が提供される。 本露光装置によれば、マスクステージ、物体ステージ及び投影系とから構成さ
れる露光装置のサブユニットを複数備え、それらのサブユニットを同時に作動し
て露光動作を開始することができる。例えば、第1のサブユニットの第1マスク
ステージと、第2のサブユニットの第2のマスクステージとはそれぞれの投影系
に対して同時に移動することができる。第1及び第2のマスクステージはいずれ
も共通のベース盤上に支持されているので、マスクステージの移動方向が互いに
逆向きになるように制御することにより個々のマスクステージの移動、特に移動
(走査)を開始及び終了するための加減速時に発生するベース盤に対する反力を
キャンセルすることができる。また、第1及び第2マスクステージの移動方向が
互いに逆向きになるように制御することにより、第1及び第2マスクステージに
対応する第1及び第2物体ステージ同士もまた互いに移動方向が逆向きとなり、
個々の物体ステージの移動、特に移動開始及び終了の際の加減速時に発生するベ
ース盤に対する反力をキャンセルすることができる。従って、本発明の露光装置
は、2つのサブユニットで発生するステージ移動による反力を装置内でキャンセ
ルして、装置本体の振動及びそれに起因するステージ間の同期誤差を低減するこ
とができる。さらに、複数の露光装置サブユニットで同時に露光動作を実行する
ことができるため、スループットを向上することができる。 なお、本明細書において、「共通のベース盤」とは、一つの平坦な表面を有す
る盤状部材のみならず、一のマスクステージと他のマスクステージをそれぞれ移
動可能に支持する複数の面を備え、各面の高さが互いに異なっているような盤状
部材も含み得る。すなわち、複数のマスクステージ及び複数の物体ステージがそ
れぞれ盤状部材の少なくとも一部分上で移動可能に支持されることが可能な盤状
部材であれば足り、その形状、構造及び材料は任意である。但し、前述のように
マスクステージ同士が逆方向に移動するときの反力をキャンセルして、露光装置
の振動を抑制するという目的を容易に達成すると言う点からすれば、一つの平坦
な表面を有し且つその表面上を複数のマスクステージ及び物体ステージが自在に
移動できる盤状部材が好ましい。 本発明の露光装置において、マスクステージ及び物体ステージは、ベース盤上
で浮上支持され得る。さらに、露光装置は、前記複数のマスクステージ及び複数
の物体ステージをベース盤上で非接触で支持し且つ移動させることができる駆動
装置、例えば、リニアアクチュエータを備え得る。さら、露光装置は、駆動装置
を制御するための制御器を備え、該制御器は、前述のように、少なくとも2つの
マスクステージが互いに逆向きに移動するようにマスクステージを制御し得る。 本発明の露光装置は、さらに支持台を備えてよく、前記ベース盤は該支持台に
固定され得る。あるいは、露光装置は、図15に示したように、さらに、定盤を
備え、前記ベース盤が該定盤上で移動可能に支持されており、マスクステージ及
び/または物体ステージが移動したときに、ステージの移動によりベース盤に及
ぼされた反力に応じてベース盤が定盤に対して移動するように構成してもよい。
このように構成すると、単一のマスクステージが移動した場合や、複数のマスク
ステージが移動した場合であってベース盤に対する反力がキャンセルしないとき
にも、ベース盤が残留する反力に応じて定盤に対して移動することができる。こ
の際、ベース盤の運動量はステージの運動量と等しくなり、ステージの平均重心
位置が変化して偏荷重が生じても、かかる偏荷重をベース盤の重心移動によりキ
ャンセルすることができる。それゆえ、露光装置全体の重心を所定位置に保持す
ることができ、ステージの移動、特に、複数のステージが複雑な軌跡で移動して
も、露光装置自体が振動することが防止される。前記ベース盤を定盤上で移動可
能に支持する場合、非接触で、例えば、リニアアクチュエータを用いて定盤上に
浮上させることができる。 また、露光装置は、照射系からのエネルギー線が、ベース盤の裏面から照射さ
れてベース盤の表面上に支持されたマスクステージのマスクを透過するように構
成し得る。露光装置は、さらに、エネルギー線を各投影系に照射するための複数
の照射系を備えてよく、複数の投影系はベース盤上で対称に配置され得る。 さらに、露光装置は、複数のマスクステージ及び複数の物体ステージのベース
盤上での位置を測定するための干渉計を備え得る。この場合、複数のマスクステ
ージ及び複数の物体ステージが、それぞれ、干渉計から送光されたビームを反射
するための反射部材を有し得る。さらに、前記ベース盤上の2次元位置が、前記
ベース盤上で所定の第1軸及びそれに直交する第2軸により規定される直交座標
系を用いて求められる場合、前記複数のマスクステージ及び複数の物体ステージ
の少なくとも一つのステージが第1軸及び第2軸と交差する第3軸方向に沿って
延びる反射面を備え得、前記干渉計が該反射面に向かってビームを照射してその
反射光を受光することにより前記一つのステージの第3軸方向の位置を計測し得
る。露光装置は、さらに、計測された第3軸方向の位置に基いて前記一つのステ
ージの第1軸及び第2軸で規定される直交座標系上の位置座標を演算する演算器
を備え得る。 例えば、最初に干渉計の測長ビームを反射面に照射したときに干渉計をリセッ
トして、このときのステージ位置を第1軸(Y軸)及び第2軸(X軸)で規定さ
れる直交座標系の原点位置(0,0)と定める。ステージが移動した後の位置(
X,Y)は、干渉計により計測された第3軸方向の移動距離と、反射面が第1軸
または第2軸と交差する角度とから算出することができる。すなわち、演算装置
により、第1の干渉計の計測値だけを用いてステージの第1軸及び第2軸で規定
される直交座標系上の位置座標を演算することが可能になる。ステージ上には、
上記直交座標系上の座標軸に交差する方向の反射面のみを設ければ足りるので、
直交座標系上の直交軸方向に沿って可動体上にそれぞれ反射鏡を設けしかも直交
軸方向の可動体の位置を複数の干渉計を用いてそれぞれ計測していた従来例の露
光装置に比べて、干渉計及び反射面の数を減らし、簡単な構成の露光装置を実現
することができる。また、感光性基板のような被露光物体の位置計測、ひいては
位置制御も単純にすることが可能になる。また、反射面の配置の自由度が向上し
、その結果としてステージ形状の設計の自由度が向上する。この結果、ステージ
として正方形又は長方形状等の矩形のステージを用いる必要がなくなり、例えば
、かかる矩形のステージ上に斜めに反射面を配置した場合には、その反射面より
外側の部分を取り除くことが可能になり、図16に示すような三角形状のステー
ジも可能となる。従って、マスクまたは物体を保持して2次元移動するマスクま
たは物体ステージを小型化及び軽量化することが可能になる。 前記露光装置は、デバイスを製造するためにリソグラフィー工程で使用される
投影露光装置、特に走査型投影露光装置が好適である。この場合、被露光物体は
、例えば、可視光、紫外線、X線のような任意の波長の光または電磁波、電子等
の粒子線であるエネルギー線で感応する感応性基板にし得る。 本発明の第8の態様に従えば、パターンを有する第1物体に照射されるエネル
ギー線で第2物体を露光する装置であって、 前記エネルギー線に対して前記第1物体を相対移動するために、第1定盤上に
配置される、前記第1物体を保持可能な複数の第1可動体と、 第2物体の走査露光時、第1物体の移動に同期して前記エネルギー線に対して
前記第2物体を相対移動するために、前記第1定盤上に配置される、前記第2物
体を保持可能な複数の策2可動体と、 各第1可動体に保持される前記第1物体に前記エネルギー線を照射するために
、前記第1定盤に関して前記第1物体と反対側に少なくとも1つの光学素子が配
置される照明系とを備えたことを特徴とする露光装置が提供される。 本発明の第9の態様に従えば、マスクに照射されるエネルギー線で基板を露光
する方法であって、 前記エネルギー線で第1及び第2基板をそれぞれ走査露光するために、第1マス
クとその第1基板とを同期移動するとともに、第2マスクとその第2基板とを同
期移動し、かつ前記第1及び第2マスク、又は前記第1及び第2基板を同一面上
で逆向きに移動することを特徴とする露光方法が提供される。前記第1マスクと
前記第1基板との同期移動と、前記第2マスクと前記第2基板との同朋移動とは
ほぼ同時に行われ得る。前記第1及び第2マスクと前記第1及び第2基板とは同
一面上に配置され得る。前記第1及び第2マスク、及び前記第1及び第2基板は
それぞれ逆向きに移動され得る。 本発明の第10の態様に従えば、マスクに形成されたパターンを基板上に転写
する露光装置を製造する方法であって、 マスクをそれぞれ保持して第1方向に移動可能な第1及び第2マスクステージ
をそれぞれ提供する工程と; 各マスクに照明光を照射する照明系を提供する工程と; 前記各マスクから出射される照明光を基板上に投射する第1及び第2投影光学
系をそれぞれ提供する工程と; 前記第1及び第2投影光学系に対し前記第1及び第2マスクステージと同じ側
に配置され、前記基板をそれぞれ保持して移動可能な第1及び第2基板ステージ
とをそれぞれ提供する工程と; 前記第1マスクステージと前記第1基板ステージとを前記第1投影光学系の投
影倍率に応じた速度比で前記第1方向に同期移動させるとともに、前記第2マス
クステージと前記第2基板ステージとを前記第2投影光学系の投影倍率に応じた
速度比で前記第1方向に同期移動させる駆動装置を提供する工程と;を含む露光
装置の製造方法が提供される。 本発明の第11の態様に従えば、マイクロデバイスを製造するためのフォトリ
ソグラフィ工程で使用される露光装置を製造する方法であって、 第1マスクを保持する第1マスクステージを提供する工程と; 少なくとも2つの反射光学素子を有する第1投影光学系を提供する工程と; 第1投影光学系に対して第1マスクステージ側で第1基板を保持する第1基板
ステージを提供する工程と; 第2マスクを保持する第2マスクステージを提供する工程と; 少なくとも2つの反射光学素子を有する第2投影光学系を提供する工程と; 第2投影光学系に対して第2マスクステージ側で第2基板を保持する第2基板
ステージを提供する工程と; 第1及び第2基板をそれぞれ走査露光するとき、第1及び第2基板ステージを
所定方向に沿って互いに逆向きに駆動する駆動装置を提供する工程と;を含む露
光装置の製造方法が提供される。 本発明の第12の態様に従えば、マスクに形成された露光パターンにエネルギ
ー線を照射して該パターンで被露光物体を露光する露光装置を製造するための方
法であって、 マスクを各々保持して移動可能な複数のマスクステージをそれぞれ提供する工
程と; 被露光物体を各々保持して移動可能な複数の物体ステージをそれぞれ提供する
工程と; 複数のマスクステージ及び複数の物体ステージを移動可能に支持する共通のベ
ース盤を提供する工程と; 上記各マスクを射出したエネルギー線を、対応する被露光物体上に投影するた
めの複数の投影系をそれぞれ提供する工程と;を備え、 該露光装置は、各投影系に対して各マスクステージとそれに対応する物体ステ
ージとを同期移動することによって、各マスクのパターンで被露光物体を露光す
ることを特徴とする露光装置の製造方法が提供される。 発明を実施するための最良の形態 以下、本発明の一実施形態を図1〜図14に基づいて説明する。 図1には、一実施形態に係る露光装置10の構成が概略的に示され、図2には
、この露光装置10の投影光学系を取り除いた露光装置本体の平面図が示されて
いる。 この露光装置10は、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式の走査露光型
の投影露光装置である。ステップアンドスキャン方式の投影露光方式として、エ
キシマレーザ光を照明光とし、円形の投影視野を有する縮小投影光学系の実効投
影領域を多角形(六角形)に制限し、その実効投影領域の非走査方向の両端を部
分的にオーバーラップさせる方法、所謂スキャン&スティッチング法を組合わせ
たものが、例えば特開平2−229423号公報及びそれに対応する米国特許第
4,924,257号に開示されている。また、そのような走査露光方式を採用
した投影露光装置は、例えば、特開平4−196513号公報及びこれに対応す
る米国特許第5,473,410号、特開平4−277612号公報及びこれに
対応する米国特許第5,194,893号、特開平4−307720号公報及び
これに対応する米国特許第5,506,684号等にも開示されている。これら
の露光方式は、本発明の露光装置及び露光方法においても適用可能であり、本国
際出願で指定した指定国または選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、
それらの公報及び米国特許援用して本文の記載の一部とする。 この露光装置10は、一対のエキシマレーザ光源12A、12Bと、これらの
エキシマレーザ光源12A、12BがビームマッチングユニットBMU1、BM
U2をそれぞれ介して接続された露光装置本体14とを備えている。 図1では、エキシマレーザ光源12A、12Bと露光装置本体14とが便宜上
近接して図示されているが、実際には、露光装置本体14は、超クリーンルーム
内に設置され、内部空間が高度に防塵されるとともに、高精度な温度制御がなさ
れたエンバイロメンタル・チャンバ(図示省略)に収納され、エキシマレーザ光
源12A、12Bは、超クリーンルームから隔離された別の部屋(クリーン度の
低いサービスルーム)に設置されている。 露光装置本体14は、複数(ここでは4つ)の除振パッド16によって水平に
支持されたベース盤18、このベース盤18上を基板(第1、第2基板)として
のウエハW1、W2をそれぞれ保持して独立してXY2次元面内を移動する第1
、第2基板ステージとしての第1、第2ウエハステージWS1、WS2、ベース
盤18上を第1、第2マスクとしての第1、第2レチクルR1、R2をそれぞれ
保持して主として所定の走査方向、ここではY軸方向(図1における紙面内左右
方向)に移動する第1、第2マスクステージとしての第1、第2レチクルステー
ジRS1、RS2、ステージWS1、RS1の上方、及びステージWS2、RS
2の上方にそれぞれ配置された第1、第2投影光学系PL1、PL2、ベース盤
18の下方に配置され、レチクルR1、R2を下方から照明する第1、第2照明
光学系IOP1、IOP2、及び制御系等を備えている。 ベース盤18上には、図2に示されるように、さらに2つの基板ステージ、す
なわち、第3、第4基板ステージとしての第3、第4ウエハステージWS3、W
S4も配置されている。また、ベース盤18上には、マスク交換機構としてのレ
チクル交換機構20も配置されている。 前記エキシマレーザ光源12A、12Bは、露光光源として用いられるもので
、ここでは、波長193nmのArFエキシマレーザ光をパルス発光する。ここ
で、エキシマレーザ光源12A、12Bからの紫外域のパルスレーザ光を露光用
照明光として用いるのは、256M(メガ)bit〜4G(ギガ)bitクラス
以上の半導体メモリ素子(D−RAM)相当の集積度と微細度とを持つマイクロ
回路デバイスの量産製造に必要とされる最小線幅0.25〜0.10μm程度の
パターン解像力を得るためである。なお、露光用照明光としては、ArFエキシ
マレーザ光に限らず、例えば波長248nmのKrFエキシマレーザ光や波長1
57nmのFエキシマレーザ光、あるいは、銅蒸気レーザやYAGレーザの高
調波、あるいは超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線(g線、i線等)等の他、
波長5〜15nmの軟X線領域の光(EUV光)を用いても良い。但し、最小線
幅0.10μmを実現するためには、Fエキシマレーザ光やEUV光等を用い
ることが望ましい。 上記ArFエキシマレーザ光(パルスレーザ光)の波長幅は、露光装置の照明
系や投影光学系PL1、PL2を構成する各種の屈折光学素子に起因した色収差
が許容範囲内になるように狭帯化されている。狭帯化すべき中心波長の絶対値や
狭帯化幅(0.2pm〜300pmの間)の値は、不図示の操作パネル上に表示
されるとともに、必要に応じて操作パネルから微調整できるようになっている。
また操作パネルからはパルス発光のモード(代表的には自励発振、外部トリガー
発振、メンテナンス用発振の3つのモード)が設定できる。 このように、エキシマレーザを光源とする露光装置の一例は、特開昭57−1
98631号公報(対応する米国特許第4,458,994号)、特開平1−2
59533号公報(対応する米国特許第5,307,207号)、特開平2−1
35723号公報(対応する米国特許第5,191,374号)、特開平2−2
94013号公報(対応する米国特許第5,383,217号)等に開示され、
エキシマレーザ光源をステップ・アンド・スキャン露光に利用した露光装置の一
例は、前述の特開平2−229423号公報(対応する米国特許第4,924,
257号)、特開平6−132195号公報(対応する米国特許第5,477,
304号)、特開平7−142354号公報(対応する米国特許第5,534,
970号)等に開示されている。従って図1の露光装置10においても、上記の
各特許公報に開示された基礎技術をそのまま、或いは部分的に変更して適用する
ことが可能である。本国際出願で指定した指定国または選択した選択国の国内法
令が認める限りにおいて、上記公報及び米国特許を援用して本文の記載の一部と
する。 エキシマレーザ光源12A、12Bからのレーザ光は、BMU1、BMU2を
それぞれ介して第1、第2照明光学系IPO1、IPO2にそれぞれ入射する。 第1、第2照明光学系IPO1、IPO2は、ともに、ビームエキスパンダ、
透過率が異なる複数のNDフィルタをその一つが照明光路内に配置されるように
保持するターレット板、(ダブル)フライアイレンズ系及び振動ミラーを含む照
度均一化光学系、リレーレンズ系、固定ブラインド、可動ブラインド等(いずれ
も図示せず)から構成されている。ダブルフライアイレンズ系と振動ミラーとを
組み合わせた構成については、例えば、特開平1−235289号公報及びそれ
に対応する米国特許第5,307,207号並びに、特開平7−142354号
公報及びそれに対応する米国特許第5,534,970号に詳細に開示されてお
り、指定国の国内法令の許す限りにおいてそれらの開示を援用して本文の記載の
一部とする。 ここで、照明光学系IPO1、IPO2の作用を簡単に説明すると、エキシマ
レーザ光源12A、12Bから射出されたレーザ光は、照明光学系内に入射し、
ビームエキスパンダにより適当なビーム径に整形され、照度均一化光学系に入射
し、ここでスペックルの低減化、照度の均一化が行われて、レンズ系によりレチ
クルR(レチクルR1、R2)と共役な位置に設置された可動ブラインドを通過
し、レチクルRの共役面から僅かにデフォーカスした位置に配置された固定ブラ
インドに達し、ここで所定形状にその断面形状が規定された後、リレーレンズ系
及び折り曲げミラーMOを経て均一な照明光(露光光)ELとして、レチクルR
上の上記固定ブラインドによって規定された所定形状、ここでは矩形スリット状
の照明領域IAR(図6参照)を照明する。そして、この照明領域IARを透過
した露光光ELが後述する第1、第2投影光学系PL1、PL2に入射するよう
になっている。本実施形態では、これらの照明光学系IPO1、IPO2、ビー
ムマッチングユニットBMU1、BMU2、及びレーザ光源12A、12Bによ
って照明系が構成されている。ベース盤18には、折り曲げミラーMOで折り曲
げられた照明光ELを通過させるための開口18a及び18bがそれぞれ形成さ
れており、照明光ELは開口18a及び18bを通過してレチクルステージRS
1及びRS2に保持されたレチクルR1及びR2に到達する。なお、ベース盤1
8を光透過性材料から構成して、開口18a及び18bを省略することもできる
。 前記除振パッド16としては、空気式ダンパが使用され、設置床からの振動を
マイクロGレベルで絶縁できるようになっている。 前記4つのウエハステージWS1、WS2、WS3、WS4は、正方形の平面
形状を有し、それらの質量(より厳密には、各ウエハステージWSとウエハWと
の質量の総和)m1、m2、m3、m4はともにほぼ等しくなっている。すなわ
ち、m1、m2、m3、m4=mが成立するように、各ウエハステージの質量が
設定されている。これら4つのウエハステージWS1、WS2、WS3、WS4
は、ベース盤18上に設けられた磁気浮上型2次元リニアアクチュエータ22(
図1では図示せず、図5参照)によって数ミクロンの間隔を保った状態でベース
盤18上に浮上支持されるとともに、XY面内で独立して2次元的に駆動される
ようになっている。 これをさらに詳述すると、ウエハステージWS1、WS2、WS3、WS4の
底面には不図示のマグネットが設けられ、ベース盤18の内部には、一部を除き
コイル(X回路、Y回路、Z回路を構成する)がほぼ全面にわたって所定間隔で
埋め込まれており、このコイルと前記ウエハステージWS1、WS2、WS3、
WS4の底面にそれぞれ設けられたマグネットとにより2次元リニアアクチュエ
ータ22(図5参照)の一部が構成されている。この場合、ウエハステージWS
1、WS2、WS3、WS4はその底面に設けられたマグネットの磁力と前記Z
回路を構成するコイルに流れる電流によって生じるZ方向の磁力の作用によって
ベース盤18上に浮上支持されている。そして、後述する主制御装置40(図1
では図示せず、図5参照)により前記コイルに流す電流を制御することにより、
ウエハステージWS1、WS2、WS3、WS4が、独立してXY2次元面内で
自在に駆動されるとともに、Z軸方向及びXY面に対する傾斜方向にも微少駆動
されるようになっており、これによりウエハステージWS1、WS2、WS3、
WS4の6自由度方向の位置・姿勢制御が可能な構成となっている。 前記ウエハステージWS1、WS2、WS3、WS4上には、不図示のウエハ
ホルダを介して第1、第2、第3、第4ウエハW1、W2、W3、W4が真空吸
着等により固定されている。また、ウエハステージWS1、WS2、WS3、W
S4の上面には、種々の基準マーク(例えば、後述する第1基準マーク及び一対
の第2基準マーク等)が形成された基準マーク板FM1、FM2、FM3、FM
4がウエハW1、W2、W3、W4とそれぞれほぼ同じ高さになるように設置さ
れている。これらの基準マーク板FM1、FM2、FM3、FM4は、例えば各
ウエハステージの基準位置を検出する際や、レチクルアライメントの際等に用い
られる。 また、ウエハステージWS1、WS2、WS3、WS4のX軸方向両側、Y軸
方向両側の面(すなわち4方の面)は、鏡面仕上げがなされた反射面となってい
る。これらの反射面に、後述する干渉計システムを構成する各測長軸の干渉計ビ
ームが投射され、その反射光を各干渉計で受光することにより、各反射面の基準
位置(一般には投影光学系側面や、アライメント光学系の側面に固定ミラーを配
置し、そこを基準面とする)からの変位を計測し、これにより、ウエハステージ
WS1、WS2、WS3、WS4の2次元位置がそれぞれ計測されるようになっ
ている。なお、干渉計システムの測長軸の構成については、後に詳述する。 前記第1、第2レチクルステージRS1、RS2は、正方形の平面形状を有し
、ベース盤18上に設けられた磁気浮上型2次元リニアアクチュエータによって
数ミクロンの間隔を保った状態でベース盤18上に浮上支持されるとともに、Y
軸方向(図1における紙面左右方向)、X軸方向に独立して駆動されるようにな
っている。また、これらのレチクルステージRS1、RS2は、磁気浮上型2次
元リニアアクチュエータによってX軸方向及びθ方向にも微少駆動されるように
なっている。 これをさらに詳述すると、レチクルステージRS1、RS2の底面には不図示
のマグネットが設けられ、ベース盤18の内部に埋め込まれたコイル(X回路、
Y回路、Z回路を構成する)と前記レチクルステージRS1、RS2の底面にそ
れぞれ設けられたマグネットにより2次元リニアアクチュエータ22の一部が構
成されている。この場合、レチクルステージRS1、RS2の底面に設けられた
マグネットの磁力と前記Z回路を構成するコイルに流れる電流によって生じるZ
方向の磁力の作用によってベース盤18上に浮上支持されている。そして、主制
御装置40(図5参照)により前記コイルに流す電流を制御することにより、レ
チクルステージRS1、RS2が、独立してY方向に所定ストロークで駆動され
るとともに、X方向及びZ軸回りの回転方向面にも微少駆動されるようになって
おり、これによりレチクルステージRS1、RS2のXY面内の位置制御が可能
な構成となっている。 前記レチクルステージRS1、RS2上には、レチクルR1、R2が真空吸着
等により固定されている。本実施形態では、レチクルステージRS1の質量(よ
り厳密には、レチクルステージRS1とレチクルR1の質量の総和)M1とレチ
クルステージRS2の質量(より厳密には、レチクルステージRS2とレチクル
R2の質量の総和)M2とは、ほぼ等しくなっている。すなわち、M1=M2=
Mが成立するように各レチクルステージの質量が設定されている。また、本実施
形態では、後述する投影光学系P1、P2の投影倍率をβとして、レチクルステ
ージの質量Mはウエハステージの質量mの投影倍率β倍とされている。すなわち
、M=βmの関係が成立するように、レチクルステージの質量M、ウエハステー
ジの質量mがそれぞれ定められている。 レチクルステージRS1のY方向一側(図1における左側)の側面及びX方向
一側(図1における紙面手前側)の側面は、鏡面仕上げがなされた反射面となっ
ている。同様に、レチクルステージRS2のY方向他側(図1における右側)の
側面及びX方向一側(図1における紙面手前側)の側面は、鏡面仕上げがなされ
た反射面となっている。これらの反射面に、後述する干渉計システムを構成する
各測長軸の干渉計ビームが投射され、その反射光を各干渉計で受光することによ
り、各反射面の基準位置(一般には投影光学系側面に固定ミラーを配置し、そこ
を基準面とする)からの変位を計測し、これにより、レチクルステージRS1、
RS2の2次元位置がそれぞれ計測されるようになっている。なお、干渉計シス
テムの測長軸の構成については、後に詳述する。 前記第1、第2投影光学系PL1、PL2は、それぞれの鏡筒PPが一体化さ
れ、ベース盤18上に設けられた本体コラム24に保持されている。投影光学系
PL1、PL2は、ともに、レチクル対向面部とウエハ対向面部とが開口した鏡
筒PPと、全体的には縮小光学系(投影倍率β(βは例えば1/4))を構成す
る4つのレンズ群GL1〜GL4と3つの反射光学素子(凹面鏡と平面鏡)M1
〜M3とを備えている。 図3には、第1投影光学系PL1を構成する光学系の具体的構成例が示されて
いる。この図3に示されるように、第1レンズ群GL1は、レチクルR1の上方
に光軸AXをZ軸方向として配置された凸レンズ(又は共通のZ軸方向の光軸A
Xを有する複数のレンズ)によって構成されている。また、第2レンズ群GL2
は、第1レンズ群GL1の上方にZ軸方向に沿って配置された共通のZ軸方向の
光軸AXを有する複数の凹レンズ、凸レンズによって構成されている。また、第
4レンズ群GL4は、ウエハW1の上方にZ軸方向に沿って配置された共通のZ
軸方向の光軸を有する複数の凹レンズ、凸レンズによって構成されている。 そして、上述した第2レンズ群GL2の上方には、凹面鏡M1が配置され、ま
た、第2レンズ群GL2の下方で当該投影光学系PL1の瞳面の位置には、ミラ
ーM2(の反射面)が斜設されている。また、第4レンズ群GL4の上方には、
比較的大型の平面鏡M3が斜設され、ミラーM2と平面鏡M3との間には、Z軸
と直交する方向に光軸を有する複数のレンズから成る第3レンズ群GL3が配置
されている。なお、図3においては、レチクルR1と第1レンズ群GL1との間
に、非回転対称な収差、例えばディストーションを補正するための収差補正板2
6が配置されている。投影光学系PL1及びPL2としては、例えば、特開平3
−282527号公報及び対応する米国特許第5,220,454号に開示され
ているような屈折光学素子と反射光学素子(凹面鏡やビームスプリッタ等)とを
組み合わせた系(カタディオプトリック系)を用いることもでき、また、特開平
8−304705号公報及び対応する米国特許第5691802号に開示された
光学系を改良して用いることもでき、指定国の国内法令の許す限りにおいてそれ
らの公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。 上記投影光学系PL1によれば、図1に示されるように、レチクルRを下方か
ら上方に透過した露光光ELは、投影光学系PL1内の第1レンズ群GL1、第
2レンズ群GL2の右半部を順次透過して凹面鏡M1に至り、ここで入射方向と
光軸AXに関して対称な方向に反射され、第2レンズ群GL2の左半部を透過し
てミラーM2に至る。次に、この露光光ELは、ミラーM2で反射されて第3レ
ンズ群GL3の上半部を透過して平面鏡M3に至る。そして、この露光光は、平
面鏡M3で反射されて、第4レンズ群GL4の右半部を透過してウエハW1に至
る。 このように、投影光学系PL1は、全体として両側テレセントリックな縮小倍
率(投影倍率)β(βは例えば1/4)の縮小光学系を構成している。第2投影
光学系PL2もこの投影光学系PL1と全く同様に(但し、各光学素子の配置は
左右対称である)構成され、全体として両側テレセントリックな縮小倍率(投影
倍率)β(βは例えば1/4)の縮小光学系を構成している。このため、後述す
る走査露光時におけるウエハステージWS1、WS2(又はウエハステージWS
3、WS4)の走査方向の移動速度は、レチクルステージRS1、RS2の移動
速度の1/4となる。 投影光学系PL1、PL2のX軸方向の他側(図1における紙面奥側)には、
図1では図示が省略されているが、実際には、図2の平面図に示されるように、
第1、第2マーク検出系としての同じ機能を持ったオフアクシス(off−ax
is)方式のアライメント系28A、28Bが、第1、第2投影光学系PL1、
PL2の境界を通るX軸を基準として同一距離だけY方向に離れた左右対称の位
置に設置されている(図4参照)。これらのアライメント系28A、28Bは、
LSA(Laser Step Alignment)系、FIA(Filed
Image Alignment)系、LIA(Laser Interfe
rometric Alignment)系の3種類のアライメントセンサを有
しており、基準マーク板上の基準マーク及びウエハ上の位置合わせマークとして
のアライメントマークのX、Y2次元方向の位置計測を行なうことが可能である
。アライメント系28A、28Bとしては、例えば、特開平7−321030号
公報及び対応する米国特許第5721605号に開示されているように、FIA
系とLIA系とをその光学系の一部を共用させて組み合わせたオフアクシス方式
のアライメントセンサを用いることもでき、本国際出願で指定した指定国又は選
択した選択国の国内法令の許す限りにおいてこの公報及び米国特許の開示を援用
して本文の記載の一部とする。 ここで、LSA系は、レーザ光をマークに照射して、回折・散乱された光を利
用してマーク位置を計測する最も汎用性のあるセンサであり、従来から幅広いプ
ロセスウエハに使用される。FIA系は、ハロゲンランプ等から発生するブロー
ドバンド(広帯域)光でマークを照明し、このマーク像を画像処理することによ
ってマーク位置を計測するセンサであり、アルミ層やウエハ表面の非対称マーク
に有効に使用される。また、LIA系は、回折格子状のマークに周波数をわずか
に変えたレーザ光を2方向から照射し、発生した2つの回折光を干渉させて、そ
の位相からマークの位置情報を検出するセンサであり、低段差や表面荒れウエハ
に有効に使用される。 本実施形態では、これら3種類のアライメントセンサを、適宜目的に応じて使
い分け、ウエハ上の3点の一次元マークの位置を検出してウエハの概略位置計測
を行なういわゆるサーチアライメントや、ウエハ上の各ショット領域の正確な位
置計測を行なうファインアライメント等を行なうようになっている。 この場合、アライメント系28Aは、ウエハステージWS3(又WS1)上に
保持されたウエハW3(又はW1)上のアライメントマーク及び基準マーク板F
M3(又はFM1)上に形成された基準マークの位置計測等に用いられる。また
、アライメント系28Bは、ウエハステージWS4(又はWS2)上に保持され
たウエハW4(又はW2)上のアライメントマーク及び基準マーク板FM4(又
はFM2)上に形成された基準マークの位置計測等に用いられる。 これらのアライメント系28A、28Bを構成する各アライメントセンサから
の情報は、アライメント制御装置30(図5参照)に送られる。このアライメン
ト制御装置30では上記各アライメントセンサからの情報をA/D変換して、そ
のデジタル化された波形信号を演算処理してマーク位置を検出する。このマーク
位置の検出結果が主制御装置40に送られ、主制御装置40によりその結果に応
じて磁気浮上型2次元リニアアクチュエータ22が制御され露光時の同期位置補
正等が行われるようになっている。 また、図1では図示が省略されているが、第1投影光学系PL1のウエハ対向
面側端部近傍には、鏡筒PPを基準とするウエハW1のZ方向位置を検出する斜
入射光式のフォーカスセンサ32A(図5参照)が設けられている。このフォー
カスセンサ32Aは、図4に示されるように、鏡筒PPに不図示の保持部材を介
して固定され、ウエハW1表面に対し斜め方向から検出ビームFBを照射する送
光系34aと、同じく不図示の保持部材を介して鏡筒PPに固定され、ウエハW
1表面で反射された検出ビームFBを受光する受光系34bとから構成される。
第2投影光学系PL2のウエハ対向面側端部近傍にもフォーカスセンサ32Aと
全く同一の構成のフォーカスセンサ32B(図5参照)が設けられている。これ
らのフォーカスセンサ32A、32Bの計測値は、主制御装置40に供給されて
いる。フォーカスセンサ32A、32Bにより、主制御装置40ではウエハ表面
のZ方向位置のみでなく、その傾斜をも検出(算出)することができる。また、
これらのフォーカスセンサ32A、32Bとしては、例えば特開平6−2834
03号公報及び対応する米国特許第5448332号等に開示される多点焦点位
置検出系や特開平7−201699号公報及び対応する米国特許第547342
4号等に開示されるフォーカス・レベリング系が用いられている。本国際出願で
指定した指定国または選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、これらの
公報及び米国特許を援用して本文の記載の一部とする。 なお、フォーカスセンサ32A、32Bと同様の斜入射光式のフォーカスセン
サをアライメント系28A、28Bにも設けても良い。このようにすると、アラ
イメント系28A、28Bによるアライメントマークの計測時に、露光時と同様
のフォーカス・レベリング計測、制御によるオートフォーカス/オートレベリン
グを実行することにより、高精度なアライメント計測が可能になる。換言すれば
、露光時とアライメント時との間で、ウエハステージの姿勢によるオフセット(
誤差)が発生しなくなる。また、斜入射光式のフォーカスセンサの代わりに、例
えば、特開平7−321030号公報及び対応する米国特許第5721605号
に開示されているように、オフアクシス方式のアライメント系の対物光学系を通
してウエハのZ方向の位置を検出するT丁L方式のフォーカスセンサを用いるこ
ともでき、本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令の許す限
りにおいてこの公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。 さらに、本実施形態の露光装置10では、第1、第2照明光学系IOP1、
IOP2の内部に、投影光学系PL1、PL2をそれぞれ介してレチクル上のレ
チクルマーク(図示省略)と基準マーク板FM1〜FM4上のマークとを同時に
観察するための露光波長を用いたTTR(Through The Retic
le)アライメント光学系から成る一対のレチクルアライメント顕微鏡36A、
36B(図1では図示省略、図5参照)が設けられている。これらのレチクルア
ライメント顕微鏡36A、36Bとしては、例えば、特開平7−176468号
公報及び対応する米国特許第5,646,413号等に開示されるものと同様の
構成のものが用いられており、これらの検出信号は、アライメント制御装置30
に供給され、基準マーク板上の基準マークとレチクルマークとの相対位置関係が
算出され、この算出結果が主制御装置40に供給されるようになっている。本国
際出願で指定した指定国または選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、
この公報及び米国特許を援用して本文の記載の一部とする。 次に、ウエハステージWS1、WS2、WS3、WS4及びレチクルステージ
RS1、RS2の位置を管理する干渉計システム38(図5参照)について、図
2に基づいて説明する。ここで、図2においては、干渉計システム38を構成す
る各レーザ干渉計の測長軸を用いて該当するレーザ干渉計を代表的に示している
。 この図2に示されるように、干渉計システム38は、レチクルステージRS1
、RS2のXY面内の位置を計測する合計10個のレーザ干渉計RIY1〜RI
Y6、RIX1〜RIX4と、ウエハステージWS1〜WS4のXY面内の位置
を計測する合計20個のレーザ干渉計WIY1〜WIY10、WIX1〜WIX
10とを含んで構成されている。 図2では、Y−Z平面内で干渉計RIY1の測長ビームと平行な測長ビームを
レチクルステージRS1の反射面に照射する干渉計RIY5が設けられ、この2
つの干渉計RIY1、RIY5の計測値の差をそのZ方向の干渉計軸間隔で除算
することで、レチクルステージRS1のX軸回りの回転角を検出できるようにな
っている。同様に、レチクルステージRS2についても干渉計RIY3の測長ビ
ームと平行な測長ビームを用いる干渉計RIY6が設けられ、X軸回りの回転角
を検出できるようになっている。 また、X−Z平面内で干渉計RIX1の測長ビームと平行な測長ビームをレチ
クルステージRS1の反射面に照射する干渉計RIX3も設けられ、この2つの
干渉計RIX1、RIX3の計測値の差をそのZ方向の干渉計軸間隔で除算する
ことで、レチクルステージRS1のY軸回りの回転角を検出できるようになって
いる。同様に、レチクルステージRS2についても干渉計RIX3の測長ビーム
と平行な測長ビームを用いる干渉計RIY4が設けられ、Y軸回りの回転角を検
出できるようになっている。 干渉計RIY1は、レチクルステージRS1の反射面にY方向の測長ビームを
投射してその反射光を受光することにより、その測長ビームの投射位置でのレチ
クルステージRS1のY方向の位置を計測する。同様に、干渉計RIY2は、レ
チクルステージRS1の反射面にY方向の測長ビームを投射してその反射光を受
光することにより、その測長ビームの投射位置でのレチクルステージRS1のY
方向の位置を計測する。上記2つの干渉計RIY1、RIY2の測長ビームの照
射位置の中心が照明領域IAR(図6参照)の中心(レチクルR1のX方向の中
心)と一致するようになっている。従って、これら2つの干渉計の計測値の平均
値がレチクルステージRS1のY方向位置を、両計測値の差をX方向の干渉計軸
間隔で割ったものがレチクルステージRS1のZ軸回りの回転角を与える。これ
らの干渉計RIY1、RIY2の計測値は、主制御装置40に供給されており、
主制御装置40では上記平均値、回転角及び速度情報を算出する。 干渉計RIX1は、レチクルステージRS1の反射面にX方向の測長ビームを
投射してその反射光を受光することにより、レチクルステージRS1のX方向の
位置を計測する。この干渉計RIX1の計測値は、主制御装置40に供給されて
いる。 干渉計RIY3は、レチクルステージRS2の反射面にY方向の測長ビームを
投射してその反射光を受光することにより、その測長ビームの投射位置でのレチ
クルステージRS2のY方向の位置を計測する。同様に、干渉計RIY4は、レ
チクルステージRS2の反射面にY方向の測長ビームを投射してその反射光を受
光することにより、その測長ビームの投射位置でのレチクルステージRS2のY
方向の位置を計測する。上記2つの干渉計RIY3、RIY4の測長ビームの照
射位置の中心が照明領域IAR(図6参照)の中心(レチクルR2のX方向の中
心)と一致するようになっている。従って、これら2つの干渉計の計測値の平均
値がレチクルステージRS2のY方向位置を、両計測値の差をX方向の干渉計軸
間隔で割ったものがレチクルステージRS2のZ軸回りの回転角を与える。これ
らの干渉計RIY3、RIY4の計測値は、主制御装置40に供給されており、
主制御装置40では上記平均値、回転角及び速度情報を算出する。 干渉計RIX2は、レチクルステージRS2の反射面にX方向の測長ビームを
投射してその反射光を受光することにより、レチクルステージRS2のX方向の
位置を計測する。この干渉計RIX2の計測値は、主制御装置40に供給されて
いる。 図2では、Y−Z平面内で干渉計WIY1の測長ビームと平行な測長ビームを
ウエハステージWS1(又はWS3)の反射面に照射する干渉計WIY9が設け
られ、この2つの干渉計WIY1、WIY9の計測値の差をそのZ方向の干渉計
軸間隔で除算することで、ウエハステージWS1(又はWS3)のX軸回りの回
転角を検出できるようになっている。また、X−Z平面内で干渉計WIX1の測
長ビームと平行な測長ビームをウエハステージWS1(又はWS3)の反射面に
照射する干渉計WIX9も設けられ、この2つの干渉計WIX1、WIX9の計
測値の差をそのZ方向の干渉計軸間隔で除算することで、ウエハステージWS1
(又はWS3)のY軸回りの回転角を検出できるようになっている。 干渉計WIY1、WIY9、WIX1、WIX2及びWIX9は、主として、
露光位置にあるウエハステージWS1(又はWS3)の位置を管理するためのも
ので、干渉計WIY1は、露光位置にあるウエハステージWS1(又はWS3)
の反射面にY方向の測長ビームを投射してその反射光を受光することにより、ウ
エハステージWS1(又はWS3)のY方向の位置を計測する。この干渉計WI
Y1の測長ビームの照射位置は、照明領域IRAに対応するウエハ上の露光領域
IA(図6参照)のX方向の中心と一致するようになっている。 干渉計WIX1は、露光位置にあるウエハステージWS1(又はWS3)の反
射面にX方向の測長ビームを投射してその反射光を受光することにより、その測
長ビームの投射位置でのウエハステージWS1(又はWS3)のX方向の位置を
計測する。この干渉計WIX1の測長ビームの光軸は照明領域IRAに対応する
ウエハ上の露光領域IA(図6参照)のX方向の中心と一致するようになってい
る。また、干渉計WIX2は、ウエハステージWS1(又はWS3)の反射面に
X方向の測長ビームを投射してその反射光を受光することにより、その測長ビー
ムの投射位置でのウエハステージWS1(又はWS3)のX方向の位置を計測す
る。これら2つの干渉計WIX1、WIX2の計測値は、主制御装置40に供給
されており、主制御装置40では干渉計WIX1の計測値に基づいて露光時のウ
エハステージWS1(又はWS3)のX方向位置を管理する。また、主制御装置
40では干渉計WIX1、WIX2の計測値の差をY方向の干渉計軸間隔で除し
てウエハステージWS1(又はWS3)のZ軸回りの回転角を求める。 図2では、Y−Z平面内で干渉計WIY2の測長ビームと平行な測長ビームを
ウエハステージWS2(又はWS4)の反射面に照射する干渉計WIY10が設
けられ、この2つの干渉計WIY2、WIY10の計測値の差をそのZ方向の干
渉計軸間隔で除算することで、ウエハステージWS2(又はWS4)のX軸回り
の回転角を検出できるようになっている。また、X−Z平面内で干渉計WIX3
の測長ビームと平行な測長ビームをウエハステージWS2(又はWS4)の反射
面に照射する干渉計WIX10も設けられ、この2つの干渉計WIX3、WIX
10の計測値の差をそのZ方向の干渉計軸間隔で除算することで、ウエハステー
ジWS2(又はWS4)のY軸回りの回転角を検出できるようになっている。 同様に、干渉計WIY2、WIY3、WIY10、WIX4及びWIX10は
、主として、露光位置にあるウエハステージWS2(又はWS4)の位置を管理
するためのもので、干渉計WIY2は、露光位置にあるウエハステージWS2(
又はWS4)の反射面にY方向の測長ビームを投射してその反射光を受光するこ
とにより、ウエハステージWS2(又はWS4)のY方向の位置を計測する。こ
の干渉計WIY2の測長ビームの照射位置は、照明領域IRAに対応するウエハ
上の露光領域IA(図6参照)のX方向の中心と一致するようになっている。 干渉計WIX3は、露光位置にあるウエハステージWS2(又はWS4)の反
射面にX方向の測長ビームを投射してその反射光を受光することにより、その測
長ビームの投射位置でのウエハステージWS2(又はWS4)のX方向の位置を
計測する。この干渉計WIX3の測長ビームの光軸は照明領域IRAに対応する
ウエハ上の露光領域IA(図6参照)のY方向の中心と一致するようになってい
る。また、干渉計WIX4は、ウエハステージWS2(又はWS4)の反射面に
X方向の測長ビームを投射してその反射光を受光することにより、その測長ビー
ムの投射位置でのウエハステージWS2(又はWS4)のX方向の位置を計測す
る。これら2つの干渉計WIX3、WIX4の計測値は、主制御装置40に供給
されており、主制御装置40では干渉計WIX3の計測値に基づいて露光時のウ
エハステージWS2(又はWS4)のX方向位置を管理する。また、主制御装置
40では干渉計WIX3、WIX4の計測値の差をY方向の干渉計軸間隔で除し
てウエハステージWS2(又はWS4)のZ軸回りの回転角を求める。 干渉計WIY4、WIX6は、アライメント位置にあるウエハステージWS3
(又はWS1)の位置を管理するためのもので、干渉計WIY4は、アライメン
ト位置にあるウエハステージWS3(又はWS1)にY方向の測長ビームを投射
してその反射光を受光することにより、その測長ビームの投射位置でのウエハス
テージWS3(又はWS1)のY方向の位置を計測する。この干渉計WIY4と
しては、図2では簡略化のため測長軸が1本しか示されていないが、実際には、
測長軸が2軸の2軸干渉計が用いられており、2本の測長ビームの光軸の中心軸
はアライメント系28Aの検出中心を通る。この干渉計WIY4からの各測長軸
の計測値がアライメント制御装置30及び主制御装置40に供給されており、主
制御装置40では干渉計WIY4の計測値に基づいてアライメント時(ウエハ上
のアライメントマークの検出時)のウエハステージWS3(又はWS1)のY方
向位置及びX−Y面内でのθ回転を管理する。 干渉計WIX6は、アライメント位置にあろウエハステージWS3(又はWS
1)にX方向の測長ビームを投射してその反射光を受光することにより、その測
長ビームの投射位置でのウエハステージWS3(又はWS1)のX方向の位置を
計測する。この干渉計WIX6の測長ビームの光軸はアライメント系28Aの検
出中心を通る。この干渉計WIX6の計測値は、アライメント制御装置30及び
主制御装置40に供給されている。 干渉計WIY7、WIX8は、アライメント位置にあるウエハステージWS3
(又はWS1)の位置を管理するためのもので、干渉計WIY7は、アライメン
ト位置にあるウエハステージWS4(又はWS2)にY方向の測長ビームを投射
してその反射光を受光することにより、その測長ビームの投射位置でのウエハス
テージWS4(又はWS2)のY方向の位置を計測する。この干渉計WIY7と
しては、図2では簡略化のため測長軸が1本しか示されていないが、実際には、
測長軸が2軸の2軸干渉計が用いられており、2本の測長ビームの光軸の中心軸
はアライメント系28Bの検出中心を通る。この干渉計WIY7からの各測長軸
の計測値がアライメント制御装置30及び主制御装置40に供給されており、主
制御装置40では干渉計WIY7の計測値に基づいてアライメント時(ウエハ上
のアライメントマークの検出時)のウエハステージWS4(又はWS2)のY方
向位置及びX−Y面内でのθ回転を管理する。 干渉計WIX8は、アライメント位置にあろウエハステージWS4(又はWS
2)にX方向の測長ビームを投射してその反射光を受光することにより、その測
長ビームの投射位置でのウエハステージWS4(又はWS2)のX方向の位置を
計測する。この干渉計WIX8の測長ビームの光軸はアライメント系28Bの検
出中心を通る。この干渉計WIX8の計測値は、アライメント制御装置30及び
主制御装置40に供給されている。 なお、ウエハステージWS3(又はWS1)の位置制御に用いられる干渉計W
IY4は2軸干渉計としたが、Y−Z平面内でその2本の測長軸の一方と平行な
測長軸を更に有する3軸干渉計としてX軸回り(Y−Z平面内で)の回転角を検
出するようにしてもよい。さらに干渉計WIX6を、X−Z平面内で平行な2本
の測長軸を有する2軸干渉計とし、ウエハステージWS3(又はWS1)のY軸
回り(X−Z平面内)の回転角を検出するようにしてもよい。同様に、ウエハス
テージWS4(WS2)の位置制御に用いられる干渉計WIY7、WIX8につ
いても1本ずつ測長軸を追加して、ウエハステージWS4(WS2)のX軸及び
Y軸回り(Y−Z平面及びX−Z平面内で)の各回転角を検出するようにしても
よい。 以上より、明らかなように、本実施形態では、干渉計システム38によって露
光時、アライメント時のいずれのときにおいても、主制御装置40により、いわ
ゆるアッベの誤差なく、各ウエハステージのXY2次元位置が管理されるように
なっている。特に、露光時では、6自由度で移動可能となっているレチクルステ
ージ及びウエハステージでそれぞれX方向とY方向の位置とX軸、Y軸及びZ軸
回りの回転角を検出することができるようになっている。 干渉計WIY5、WIX5は、主として、ウエハ交換位置(ローディングポジ
ション)にあるウエハステージWS1(図7参照)(又はWS3)の位置を管理
するためのもので、干渉計WIY5はウエハステージWS1(又はWS3)にY
方向の測長ビームを投射してその反射光を受光することにより、ウエハステージ
WS1(又はWS3)のY方向の位置を計測する。また、干渉計WIX5はウエ
ハステージWS1(又はWS3)にX方向の測長ビームを投射してその反射光を
受光することにより、ウエハステージWS1(又はWS3)のX方向の位置を計
測する。これらの干渉計WIY5、WIX5の計測値は、主制御装置40に供給
されている。 同様に、干渉計WIY8、WIX7は、主として、ウエハ交換位置(ローディ
ングポジション)にあるウエハステージWS2(図7参照)(又はWS4)の位
置を管理するためのもので、干渉計WIY8はウエハステージWS2(又はWS
4)にY方向の測長ビームを投射してその反射光を受光することにより、ウエハ
ステージWS2(又はWS4)のY方向の位置を計測する。また、干渉計WIX
7はウエハステージWS2(又はWS4)にX方向の測長ビームを投射してその
反射光を受光することにより、ウエハステージWS2(又はWS4)のX方向の
位置を計測する。これらの干渉計WIY8、WIX7の計測値は、主制御装置4
0に供給されている。なお、本例ではローディングポジションでのウエハステー
ジの位置制御に干渉計WIX5、WIY5あるいはWIX7、WIY8を用いる
ものとしたが、干渉計の代わりに、例えばエンコーダを用いてウエハステージの
位置制御を行うようにしてもよい。 残りの干渉計WIY3は、ウエハステージWS1とWS3の交換の際のこれら
のステージの位置管理を目的として設けられ、干渉計WIY6はウエハステージ
WS2とWS4の交換の際のこれらのステージの位置管理を目的として設けられ
ている。なお、これらの干渉計の使用方法を含むウエハステージの移動管理方法
については、後述する。 レチクルステージRS1、RS2の位置を計測する前記干渉計RIY1〜RI
Y6は、ウエハステージWS1、WS2(又はWS3、WS4)の上面より高い
位置に計測用ビーム(測長ビーム)があり、ウエハステージWS1、WS2(又
はWS3、WS4)の動きによってビームが遮られないようになっている。 なお、レチクルステージRS1、RS2の走査方向(スキャン方向)であるY
方向の位置を管理する干渉計RIY1、RIY2、RIY5あるいはRIY3、
RIY4、RIY6として、それぞれ一対のダブルパス干渉計を用いても良い。
すなわち、例えば、レチクルステージRS1のY方向一側(図1における左側)
に、一対のコーナーキューブミラーを設置し、これらのコーナーキューブミラー
に測長ビームを照射する一対のダブルパス干渉計によりレチクルステージRS1
のY方向位置を管理しても良い。このようにすれば、各ダブルパス干渉計がレチ
クルステージの回転(ヨーイング)の影響を受けなくなるので、より正確なレチ
クルステージの位置管理が可能になる。 次に、レチクル交換機構20について説明する。このレチクル交換機構20は
、レチクルロード・アンロード用の2本の有間接型のロボットアーム20b、2
0cと、これらのロボットアームの駆動装置21とを備えている。このレチクル
交換機構20は、レチクル搬送系の一部を成すもので、ロボットアーム20b、
20cにより、不図示のレチクルローダとレチクルステージRS1、RS2との
間で、レチクルの受け渡しを行うとともに、レチクルステージRS1、RS2相
互間でのレチクル交換をも行う。このレチクルステージRS1、RS2相互間の
レチクル交換は、主として二重露光の際に行われる。 この他、本実施形態の露光装置10では、不図示のウエハ交換機構が、2つ設
けられており、各ウエハ交換機構は、ローディングポジションにあるウエハステ
ージWS1(又はWS3)と、ウエハステージWS2(又はWS4)との間で、
ウエハの交換を行うようになっている。 次に、露光装置10の制御系について図5に基づいて説明する。この制御系は
、装置全体を統括的に制御するワークステーション(又はマイクロコンピュータ
)から成る主制御装置40を中心に構成されている。 図5に示されるように、主制御装置40には、干渉計システム38、フォーカ
スセンサ32A、32B、アライメント制御装置30等が接続されている。また
、この主制御装置40には、前記磁気浮上型2次元リニアアクチュエータ22及
び露光量制御装置42が接続されている。この露光量制御装置42には、シャッ
タ駆動装置44等が接続されている。 ここで、制御系の上記構成各部の動作を中心に本実施形態に係る露光装置10
の露光時の動作について説明する。 露光量制御装置42は、レチクルR1、R2とウエハW1、W2(又はW3、
W4)との同期走査が開始されるのに先立って、シャッタ駆動装置44に指示を
与えて光源12A、12Bの射出端に設けられる不図示のシャッタを開ける。さ
らにシャッタ駆動装置44は、レチクルR1、レチクルR2の走査位置に応じて
照明光学系IOP1、IOP2内にそれぞれ配置される可動ブラインドを駆動す
る。これにより、走査露光開始直前及び終了直前に、レチクルのパターン領域の
外側を通る照明光が、走査露光すべきウエハ上のショット領域以外を不要に感光
させるのを防止することができる。 この後、主制御装置40により2次元リニアアクチュエータ22を介してレチ
クルR1とウエハW1、レチクルR2とウエハW2、すなわちレチクルステージ
RS1とウエハステージWS1、レチクルステージRS2とウエハステージWS
2の同期走査(スキャン制御)が開始される。この同期走査は、前述した干渉計
システム38を構成する干渉計RIY1、RIY2、RIX1、RIX5、WI
Y1、WIY9、WIX1、WIX2、WIX9及び干渉計RIY3、RIY4
、RIY6、RIX2、WIY2、WIY10、WIX3、WIX4、WIX1
0の計測値をモニタしつつ、主制御装置40によって2次元リニアアクチュエー
タ22を制御することにより行なわれる。すなわち、本実施形態では、主制御装
置40及びこれによって制御される2次元リニアアクチュエータ22によって駆
動装置が構成されている。 そして、レチクルステージRS1とウエハステージWS1、及びレチクルステ
ージRS2とウエハステージWS2が所定の許容誤差以内に等速度制御された時
点で、露光量制御装置42では、エキシマレーザ光源12A、12B内に設けら
れたレーザ制御装置46に指示してパルス発光を開始させる。これにより、照明
光学系IOP1、IOP2からの照明光(露光光)ELにより、パターンがクロ
ム蒸着されたレチクルR1、R2上で、固定ブラインドによって規定される矩形
の照明領域IARが照明され、その照明領域内のパターンの像が投影光学系PL
1、PL2により1/4倍に縮小され、その表面にフォトレジストが塗布された
ウエハW1、W2上に投影される。 図6には、この走査露光の原理説明図が示されている。すなわち、本実施形態
の露光装置10においては、この図6に示されるように、レチクルR(R1又は
R2)の走査方向(Y方向)に対して垂直な方向に長手方向を有する長方形(ス
リット状)の照明領域IARでレチクルRが照明され、レチクルRは露光時に−
Y方向に速度VRで走査(スキャン)される。照明領域IAR(中心は光軸AX
とほぼ一致)は投影光学系PL(PL1又はPL2)を介してウエハW(W1又
はW2)上に投影され、スリット状の露光領域(投影領域)IAが形成される。
ウエハWはレチクルRとは倒立結像関係にあるため、ウエハWは速度VRの方向
とは逆向きに(+Y方向に)レチクルRと同一直線上をレチクルRに同期して速
度VWで走査され、ウエハW上のショット領域(区画領域)SAの全面が露光可
能となっている。走査速度の比VW/VRは正確に投影光学系PLの縮小倍率に
応じたものになっており、レチクルRのパターン領域PAのパターンがウエハW
上のショット領域SA上に正確に縮小転写される。なお、ウエハWの伸縮などに
起因してショット領域SAの走査方向の大きさが変化しているときは、その速度
比を縮小倍率から積極的に変化させて、ショット領域SAと転写像との倍率誤差
を補正することもできる。照明領域IARの長手方向の幅は、レチクルR上のパ
ターン領域PAよりも広く、遮光領域STを含めた最大幅よりも狭くなるように
設定され、走査(スキャン)することによりパターン領域PA全面が照明される
ようになっている。 ここで、図2からも明らかなように、本実施形態では、走査露光時には、第1
、第2レチクルステージRS1、RS2が相互に逆向きにY方向に沿って同一直
線上を移動し、これらのレチクルステージRS1、RS2にそれぞれ同期してウ
エハステージWS1(又はWS3)、WS2(又はWS4)が、相互に逆向きに
Y方向に沿って同一直線上を移動するように、主制御装置40による各ステージ
の位置制御が行われる。 先の動作説明に戻り、前述したパルス発光の開始と同時に、露光量制御装置4
2は、照明光学系IOP1、IOP2を構成する不図示の照度均一化光学系内の
振動ミラーの駆動を制御し、レチクルR上のパターン領域が完全に照明領域IA
R(図6参照)を通過するまで、すなわちパターンの全面の像がウエハ上のショ
ット領域に形成されるまで、連続してこの制御を行なうことで照度均一化光学系
内のフライアイレンズ等に起因して発生する干渉縞のムラ低減を行なう。 ところで、上述したレーザ制御装置46によるパルス発光は、ウエハW1、W
2上の任意の点が照明フィールド幅(w)を通過する間にn回(nは正の整数)
発光する必要があるため、発振周波数をfとし、ウエハスキャン速度をVとする
と、次式(2)を満たす必要がある。 f/n=V/w ………………(2) また、ウエハ上に照射される1パルスの照射エネルギーをPとし、レジスト感
度をEとすると、次式(3)を満たす必要がある。 nP=E ………………(3) このように、露光量制御装置42は、照射エネルギーPや発振周波数fの可変
量について全て演算を行ない、レーザ制御装置46に対して指令を出してレーザ
光源12A、12Bに対する印加電圧(または充電電圧)及びトリガパルスの発
振間隔を調整することによって照射エネルギーPや発振周波数fを可変させたり
、シャッタ駆動装置44やミラー駆動装置を制御するように構成されている。ウ
エハW上のフォトレジストの感度が大きく変わる場合には、複数のNDフィルタ
を保持するターレットを回転させて照明光路内のNDフィルタを交換する。すな
わち、透過率を変化させることでレチクル(ウエハ)上でのパルス光の強度を調
整する。さらに露光量制御装置42は、ウエハW上のフォトレジストの感度が大
きく変わる場合、光源に与える印可電圧の制御だけでなく、更に照明光学系に設
けられる、複数のNDフィルタを保持するターレット板を回転させて、照明光路
内に配置されるNDフィルタを交換する、即ち透過率を変化させることで、レチ
クル(又はウエハ)上での照明光(パルス光)の強度を調整する。 さらに、主制御装置40では、例えば、スキャン露光時に同期走査を行なうレ
チクルステージとウエハステージの移動開始位置(同期位置)を補正する場合、
各ステージを駆動する2次元リニアアクチュエータ22を介して補正量に応じて
ステージ位置を補正する。 次に、図2及び図7〜図10に基づいて、本実施形態の特徴である4つのウエ
ハステージWS1〜WS4による並行処理について説明する。但し、ここでは、
ウエハステージWS1とWS2、ウエハステージWS3とWS4とは、同様の動
作を同時並行的に行うので、以下では、特に必要がない限り、図2のベース盤1
8の左半分側で動作するウエハステージWS1、WS3の動作についてのみ説明
する。 最初に、それぞれのウエハステージ上のウエハに対して通常の露光が行われる
場合について説明する。以下の説明においては、ウエハ交換時間をTc、アライ
メント時間(サーチアライメント及びファインアライメントを含む)をTa、露
光時間をTeとする。そして、レチクルR1として9インチレチクル、ウエハW
1、W3として14インチウエハを用いるものとして説明する。 この場合、ウエハ1枚の露光時間Teと、ウエハ交換時間Tcとアライメント
時間Taとの合計時間(Tc+Ta)との関係はTe>(Tc+Ta)となる。
従って、一方のウエハステージ、例えば、ウエハステージWS1上のウエハに対
して露光が行われている間に、他方のウエハステージ、例えば、ウエハステージ
WS3には当然待ち時間が生じることになる。従って、この待ち時間をTwとす
る。 図10には、この場合のウエハステージWS1とWS3との処理の流れが示さ
れている。 図10のステップ101においてウエハステージWS1上でウエハ交換が行わ
れる。すなわち、図7に示されるローディングポジションにあるウエハステージ
WS1上の露光済みのウエハW1と未露光の新たなウエハ(以下、このウエハも
便宜上「ウエハW1」と呼ぶ)とが不図示のウエハ交換装置により交換される。
このローディングポジションにおけるウエハステージWS1の位置は、干渉計W
IY5とWIX5の計測値に基づいて主制御装置40によって管理される。 続いて、ステップ102においてウエハステージWS1上でアライメント動作
が行われるが、これに先立ってウエハステージWS1が図7のローディングポジ
ションから図8に示されるアライメント位置の近傍のアライメント系28Aの直
下に基準マーク板FM1が位置する位置まで移動される。この移動の際には、ウ
エハステージWS1の位置は、当初干渉計WIY5とWIX5の計測値に基づい
て管理されるが、途中でこれらの干渉計からの測長ビームがウエハステージWS
1に当たらなくなるので、主制御装置40は干渉計WIY5、WIX5、及び干
渉計WIY4、WIX6の各測長ビームが同時にウエハステージWS1の反射面
に照射されている状態で、干渉計WIY5及び干渉計WIY4の各測定値の対応
付けと、干渉計WIX5及び干渉計WIX6の各測定値の対応付けとを行う。例
えば、アライメント系28によって基準マーク板FM1を検出してその位置ずれ
量が所定値(例えば零)となる位置にウエハステージWS1を位置決めした状態
で、干渉計WIY4の測定値が干渉計WIY5の測定値と等しくなり、かつ干渉
計WIX6の測定値が干渉計WIX5の測定値と等しくなるように干渉計WIY
4、WIX6の各測定値をプリセットする。なお、干渉計WIY4、WIX6の
各測定値をプリセットする代わりに、その測定値をリセットするだけでもよい。
また、干渉計WIY5、WIY4の各計測値を対応付けるとき、干渉計WIY3
の測長ビームもウエハステージWS1の反射面に照射されるようにし、干渉計W
IY4の測定値と共に干渉計WIY3の測定値もプリセットしておくことが好ま
しい。これにより、例えばアライメント系28Aの検出中心を原点とする干渉計
WIY4とWIX6とで規定される(X6、Y4)座標系上でウエハステージW
S1の位置が管理される。 ステップ102のアライメント動作として、まず始めに、主制御装置40では
座標系(X6、Y4)上の原点の位置にウエハステージWS1を移動させ、アラ
イメント系28A(その内部の指標マーク)により基準マーク板FM1上の第1
基準マークとアライメント系28Aとの相対位置関係の計測を行う。これにより
、例えばアライメント系28Aを構成するFIA系のセンサで第1基準マークの
画像が取り込まれ、アライメント制御装置30により指標中心を基準とする第1
基準マークの位置が座標系(X6、Y4)上で計測され、この計測結果が主制御
装置40に供給される。 次に、ウエハステージWS1上のウエハW1のサーチアライメントが行なわれ
る。このサーチアライメントとは、ウエハW1の搬送中になされるプリアライメ
ントだけでは位置誤差が大きいため、ウエハステージWS1上で再度行なわれる
プリアライメントのことである。具体的には、ステージWS1上に載置されたウ
エハW1上に形成された3つのサーチアライメントマーク(図示せず)の位置を
アライメント系28AのLSA系等を用いて計測し、その計測結果に基づいてウ
エハW1のX、Y、θ方向の位置合わせを行なう。このサーチアライメントの際
の各部の動作は、主制御装置40により制御される。 このサーチアライメントの終了後、ウエハW1上の各ショット領域の配列をこ
こではEGA方式を使って求めるファインアライメントが行なわれる。具体的に
は、座標系(X6、Y4)上でウエハステージWS1の位置を管理しつつ、設計
上のショット配列データ(アライメントマーク位置データ)をもとに、ウエハス
テージWS1を順次移動させつつ、ウエハW1上の複数のショット領域SAから
選択される少なくとも3つのショット領域SAをサンプルショットとしてそのア
ライメントマーク位置をアライメント系28AのFIA系等で計測し、この計測
結果とショット配列の設計座標データに基づいて最小自乗法による統計演算によ
り、全てのショット配列データを演算する。これにより、上記の座標系(X6、
Y4)上で各ショット領域SAの座標位置が算出される。なお、このEGAの際
の各部の動作は主制御装置40により制御され、上記の演算は主制御装置40に
より行なわれる。EGA計測は、例えば、特開昭61−44429号公報及びこ
れに対応する米国特許第4,780,617号に開示されている。指定国の国内
法令が許す限りにおいてそれらの開示を援用して本文の記載の一部とする。 そして、主制御装置40では、各ショットの座標位置から前述した第1基準マ
ークの座標位置を減算することで、第1基準マークに対する各ショットの相対位
置関係を算出する。 ウエハステージWS1側で、上記のウエハ交換、アライメント動作が行なわれ
ている間に、図10のステップ111に示されるように、ウエハステージWS3
側では、連続してステップ・アンド・スキャン方式により露光が行なわれる(図
7、図8参照)。 具体的には、前述したウエハW1側と同様にして事前に基準マーク板FM3上
の第1基準マークに対する各ショットの相対位置関係の算出が行われており、こ
の結果と、レチクルアライメント顕微鏡36A、36Bによる基準アーク板FM
3上の一対の第2基準マークとそれに対応するレチクル上マークのウエハ面上投
影像の相対位置検出(これについては後に詳述する)の結果とに基づいて、ウエ
ハW3上のショット領域を投影光学系PL1の光軸下方に順次位置決めしつつ、
各ショット領域の露光(レチクルR1のパターンの転写)の都度、レチクルステ
ージRS1とウエハステージWS3とを走査方向(Y方向)に同期走査させるこ
とにより、スキャン露光が行なわれる。この場合、ウエハW3上の1つのショッ
ト領域へのレチクルR1のパターンの転写が終了すると、次のショット領域の露
光のため、ウエハステージWS3は次ショットの走査開始位置まで少なくともX
方向に移動(ステッピング)される。この露光の際に、主制御装置40では干渉
計RIY1、RIY2及びRIX1の計測値に基づいてレチクルステージRS1
の位置及び速度を管理し、また、干渉計WIY1、WIX1、WIX2の計測値
に基づいてウエハステージWS1の位置及び速度を管理しつつ、両ステージRS
1、WS1を制御する。 さらに主制御装置40は、干渉計RIY1、RIY2から得られるレチクルス
テージRS1の回転量(ヨーイング量)と、干渉計WIX1、WIX2から得ら
れるウエハステージWS3の回転量(ヨーイング量)とに基づいて、レチクルR
1とウエハW1との相対回転誤差を相殺するように、リニアアクチュエータ22
によってX−Y平面内でレチクルステージRS1とウエハステージWS3との少
なくとも一方を回転させる。ここで、レチクルステージRS1を回転させるとき
は、投影光学系PL1の光軸と一致する照明領域IARの中心を回転中心とし、
ウエハステージWS3を回転させるときは、投影光学系PL1の光軸と一致する
露光領域IAの中心を回転中心とすることが望ましい。 また、主制御装置40は走査露光中、露光領域IA内でウエハW1の表面が投
影光学系PL1の焦点深度内に設定されるように、フォーカスセンサ32Aの検
出結果、及び干渉計RIY1、RIY5と干渉計RIX1、RIX3とからそれ
ぞれ得られるステージWS3のX軸及びY軸回りの回転量に基づいて、リニアア
クチュエータ22によってウエハステージWS3のZ方向の付置及び傾斜角を制
御する。このとき、干渉計RIT1、RIY5と干渉計RIX1、RIX3とか
らそれぞれ得られるレチクルステージRS1のX軸及びY軸回りの回転量を更に
ウエハステージWS3の位置制御、即ちウエハW1のフォーカス・レベリング制
御に用いるようにしてもよい。また、レチクルステージRS1のX軸及びY軸回
りの回転量に基づいて、この回転に起因して生じ得る投影光学系PL1の結像特
性(例えばディストーションなどの収差)の変化を補償するように、投影光学系
PL1の少なくとも1つの光学素子を移動するようにしてもよい。 さらに、例えばフォーカスセンサ32Aと同一構成のフォーカスセンサをレチ
クルステージRS1側に設け、このフォーカスセンサによって走査露光中、又は
走査露光前に予め検出されるレチクルR1のZ方向の位置、及び傾斜角に基づい
て、その位置変化及び傾斜を相殺するように、リニアアクチュエータ22によっ
てレチクルステージRS1の移動を制御するようにしてもよい。または、フォー
カスセンサ32Aの検出結果と共に、レチクルステージRS1側のフォーカスセ
ンサの検出結果を用いて、リニアアクチュエータ22によってウエハステージW
S3の移動を制御して、ウエハW1のフォーカス・レベリング制御を行うように
してもよい。 ところで、本実施形態では露光時間Teがウエハ交換時間とアライメント時間
の合計時間よりも長いので、ウエハステージWS1側は、ウエハステージWS3
側の露光動作が終了するまで待っている(図10ステップ103参照)。 そして、ウエハステージWS3側の露光動作が終了すると、ウエハステージW
S3が、図9に示されるように、ローディングポジションまで移動する。この移
動は、干渉計WIX1、WIX2の計測値に基づいてY座標をほぼ固定した状態
で、主制御装置40によって行われる。 そして、ウエハステージWS3がローディングポジションまで移動すると、ア
ライメントが既に終了しているウエハステージWS1が図2に示される露光位置
まで移動される。この移動の際には、ウエハステージWS1の位置は、当初干渉
計WIY4(及びWIY3)とWIX6の計測値に基づいて管理されているが、
この移動の途中で干渉計WIY4とWIX6からの測長ビームがウエハステージ
WS1に当たらなくなる。しかし、その前に干渉計WIY3からの測長ビームが
ウエハステージWS1に当たっている状態で、干渉計WIX1、WIX2からの
測長ビームがウエハステージWS1に当たるようになるので、主制御装置40で
はその時点で干渉計WIX1、WIX2をリセットし、以後、3つの干渉計WI
Y3、干渉計WIX1、WIX2の計測値に基づいてウエハステージWS1のX
Y面内の位置を管理しつつ露光位置に向かって移動させる。その移動の途中、干
渉計WIY3からの測長ビームがウエハステージWS1に当たらなくなる前に、
干渉計WIY1、WIY9からの測長ビームがそれぞれウエハステージWS1に
当たるようになるので、主制御装置40では、測長ビームがウエハステージWS
1に当たった時点で干渉計WIY1、WIY9をリセットすることにより、ウエ
ハステージWS1の位置を干渉計WIY1(WIY9)、WIX1、WIX2で
規定される座標系(Xe、Ye)上で管理することができるようになる。なお、
本例では干渉計WIX1、WIX2と干渉計WIY1、WIY9とを時系列にリ
セットするものとしたが、6つの干渉計WIX1、WIX2、WIX6、WIY
1、WIY3、WIY9の各測長ビームがウエハステージWS1に照射されてい
る状態で、干渉計WIX1、WIX2と干渉計WIY1、WIY9とをほぼ同時
にリセットするようにしてもよい。即ち、6つの干渉計WIX1、WIX2、W
IX6、WIY1、WIY3、WIY9の各測長ビームがウエハステージWS1
に照射されている状態で、例えばレチクルアライメント顕微鏡36A、36Bに
よって基準マーク板FM1上の一対の第2基準マークとそれに対応するレチクル
R1上の一対のマークとを検出する。そして、レチクルアライメント顕微鏡36
A、36Bでそれぞれ検出される第2基準マークとレチクル上のマークとの位置
ずれ量が所定値(例えば零)となる位置にウエハステージWS1を位置決めした
状態で、干渉計WIX1、WIX2、及び干渉計WIY1、WIY9の各計測値
を同時にリセットする。この場合、干渉計WIX1、WIX2、及び干渉計WI
Y1、WIY9のリセット時におけるレチクルステージRS1の位置情報を、干
渉計RIX1、RIY1、RIY2によって検出し、この位置情報を主制御装置
40の内部メモリに記憶しておく。これにより、干渉計WIX1、WIX2、W
IY1で規定されるウエハ側の直交座標系(Xe、Ye)と、干渉計RIX1、
RIY1、RIY2で規定されるレチクル側の直交座標系とが対応付けられるこ
とになり、後述する本例でのしチクルアライメントが不要となる。そして、主制
御装置40は走査露光時、この記憶した位置情報と、干渉計RIX1、RIX3
、RIY1、RIY2の各計測値とに基づいてレチクルステージRS1の移動を
制御する。 また、干渉計WIX1、WIX2、及び干渉計WIY1、WIY9の各計測値
をリセットする代わりに、干渉計WIX1、WIX2の各計測値が干渉計WIX
6の計測値と等しくなり、かつ干渉計WIY1、WIY9の各計測値が干渉計W
IY3の計測値と等しくなるように、干渉計WIX1、WIX2、及び干渉計W
IY1、WIY9の各計測値をプリセットするようにしてよい。この場合、前述
したEGA方式で決定されるウエハW1上の各ショット領域の座標系(X6、Y
4)上での座標位置を、干渉計WIX1、WIX2、WIY1で規定される座標
系(Xe、Ye)上での座標位置としてそのまま使用することができる。従って
、前述したようにEGA方式で決定されるウエハ上の各ショット領域の座標位置
から基準マーク板FM1上の第1基準マークの座標位置を差し引くことにより、
その第1基準マークに対するウエハ上の各ショット領域の相対位置関係を求める
必要がなくなる。 このようにして、ウエハステージWS1の露光位置への移動が完了すると、図
10のステップ104に示されるウエハステージWS1上のウエハW1の露光が
上記と同様にして行われるが、この露光に先立って、次のようにしてレチクルア
ライメント顕微鏡36A、36Bによる基準マーク板FM1上の一対の第2基準
マークとそれに対応するレチクル上マークのウエハ面上投影像の相対位置検出(
レチクルアライメント)が行われる。 すなわち、主制御装置40では、座標系(Xe、Ye)座標系上の原点位置に
ウエハステージWS1を移動させ、レチクルアライメント顕微鏡36A、36B
により露光光を用いて基準マーク板FM1上の一対の第2基準マークとそれに対
応するレチクル上マークのウエハ面上投影像の相対位置検出を行なう。 これにより、座標系(Xe、Ye)における基準マーク板FM1上の一対の第
2基準マークの座標位置と、レチクルR上マークRMKのウエハ面上投影像座標
位置が検出されることとなり、両者の差により露光位置(投影光学系PL1の投
影中心)と基準マーク板FM1上の一対の第2基準マークの座標位置の相対位置
関係が求められる。 そして、主制御装置40では、先に求めた基準マーク板FM1上の第1基準マ
ークに対する各ショットの相対位置関係と、露光位置と基準マーク板FM1上の
一対の第2基準マークの座標位置の相対関係より、最終的に露光位置と各ショッ
トの相対位置関係を算出する。その結果に応じて、ウエハW1上の各ショットの
露光が行なわれることとなる。 上述のように、干渉計のリセット動作を行なっても高精度アライメントが可能
な理由は、アライメント系28Aにより基準マーク板FM1上の第1基準マーク
を計測した後、ウエハW1上の各ショット領域のアライメントマークを計測する
ことにより、第1基準マークと、ウエハマークの計測により算出された仮想位置
との間隔を同一のセンサにより算出しているためである。この時点で第1基準マ
ークと露光すべき位置の相対位置関係(相対距離)が求められていることから、
露光前にレチクルアライメント顕微鏡36A、36Bにより露光位置と第2基準
マーク位置(第1基準マークとの位置関係は既知である)との対応がとれていれ
ば、その値に前記相対距離を加えることにより、干渉計のビームがウエハステー
ジの移動中に切れて再度リセットを行なったとしても高精度な露光動作を行なう
ことができるからである。 なお、第1基準マーク及び一対の第2基準マークは常に同じ基準マーク板上に
あるので、描画誤差を予め求めておけばオフセット管理のみで変動要因は無い。
また、一対の第2基準マークもレチクル描画誤差によるオフセットを持つ可能性
があるが、例えば、特開平7−176468号公報及び対応する米国特許第5,
646,413号に開示されるように、レチクルアライメント時に複数マークを
用いて描画誤差の軽減を行なうか、レチクルマーク描画誤差を予め計測しておけ
ば、同様にオフセット管理のみで対応できる。本国際出願で指定した指定国また
は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、この公報及び米国特許を援用
して本文の記載の一部とする。 なお、本出願人は、2つのウエハステージを用いて、一方のウエハステージで
は露光動作を行いつつ、他方のウエハステージではウエハの交換及びアライメン
トを行う露光方法及び露光装置について国際公開WO98/24115で開示し
ている。この国際公開には、2つウエハステージをアライメントする際に、干渉
計の一つの測長ビームで追従できない範囲に渡ってウエハステージが移動する場
合に、干渉計をリセットする方法並びにステージ上に形成された基準マークを用
いてウエハステージの位置を追跡する方法が開示されており、この方法を本発明
の方法に適用することもできる。本国際出願で指定した指定国または選択した選
択国の国内法令が許す限りにおいて、国際公開WO98/24115を援用して
本文の記載の一部とする。 このようにして、レチクルアライメントが行われ、ウエハステージWS1上で
露光が行われている間に、これと並行してウエハステージWS3側では、先に説
明したウエハステージWS1側におけると同様のウエハ交換、アライメント、待
ち(ステップ112〜114)の動作が行われている。 そして、ステップ104の露光が終了すると、以後、上記と同様の並行処理が
繰り返される。 本実施形態の露光装置10では、このようなウエハステージWS1、WS3の
並行動作と同時に、残りのウエハステージWS2、WS4側でも同様の並行動作
が、ウエハステージWS1とWS2、WS3とWS4の動きが全く左右対称とな
るようにして行われる。 発明者等が、簡単なシミュレーションにより試算した結果、この露光装置10
が採用する基本的構成であるダブルレチクルステージ+ダブルウエハステージの
構成により、上述した通常露光により、露光時間Teがウエハ交換時間とアライ
メント時間の総和(Tc+Ta)の2倍かかる場合には、従来の露光装置と比べ
てスループットが約3倍に向上し、露光時間Teが時間(Tc+Ta)と同等で
ある場合にはスループットが約4倍に向上するとの結論が得られた。 次に、前述した第1レチクルR1と第2レチクルR2とを用いて、二重露光を
行う場合について説明する。この場合、第1レチクルR1には転写すべきパター
ンの第1分解パターン(Aパターンとする)が形成され、第2レチクルR2には
転写すべきパターンの第2分解パターン(Bパターンとする)が形成されている
ものとする。 図11には、この場合のウエハステージWS1とWS3との処理の流れが示さ
れている。 図11のステップ121〜ステップ122において、前述した通常露光の場合
と同様にしてウエハステージWS1上でウエハ交換、アライメントの動作が行わ
れる。このとき、ウエハステージWS3側では、前述と同様にしてステップ・ア
ンド・スキャン方式の露光が行われ、第1レチクルR1のパターンがウエハW3
上の各ショット領域に順次転写される(ステップ131)。 このステップ131における露光の途中で、ウエハステージWS1は待ち状態
に入っているが、この場合には、ステップ131の露光が終了してもウエハステ
ージWS3側では、直ぐにウエハ交換は行われないので、ウエハステージWS1
は待ち状態を継続する。 ところで、ステップ131における露光動作が行われている間、ウエハステー
ジWS4側では、これと同時に、ウエハステージWS3と同様にしてステップ・
アンド・スキャン方式の露光が行われ、第2レチクルR2のパターンがウエハW
3上の各ショット領域に順次転写され、ステップ131における露光動作の終了
とほぼ同時に、このウエハステージWS4側の露光動作も終了する。 そして、これらの露光動作が終了すると、レチクル交換機構20によりレチク
ルステージRS1上のレチクルR1とレチクルステージRS2上のレチクルR2
とが交換される(図11のステップ132)。このレチクル交換は、駆動装置2
1によりロボットアーム20b、20cを用いて行われる。このレチクル交換が
終了すると、ウエハステージWS3側では、前述と同様にしてレチクルアライメ
ントが行われ、それに続いてステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われ、
第2レチクルR2のパターンがウエハW3上の各ショット領域に順次転写される
(ステップ131)。これにより、上記ステップS131で第1レチクルR1に
描画された第1分解パターンが転写されていろウエハW3上の各ショット領域に
は、第2レチクルR2に描画された第2分解パターンが重ねて転写されることと
なる。このようなステップ132、133の動作と並行してウエハステージWS
4側ではレチクルアライメント及びステップ・アンド・スキャン方式の露光が行
われ、上記ステップS131と同時期に第2レチクルR2上の第2分解パターン
が転写されているウエハW4上の各ショット領域に、第1レチクルR1上の第1
分解パターンが重ねて転写されることとなる。 上記のステップ133における露光動作が行われている間も、ウエハステージ
WS1側では、図11のステップ123に示されるように待ち状態を継続してい
る。 この場合のウエハW3上の具体的な二重露光の露光順序としては、図12(A
)に示されるように、ウエハW3の各ショット領域をレチクルR1(Aパターン
)を使ってA1〜A12まで順次スキャン露光を行なった後、図12(B)に示
されるB1〜B12の順序でレチクルR2(Bパターン)を使って順次スキャン
露光を行なう。 そして、ウエハステージWS3側の上記の二重露光動作が終了すると、ウエハ
ステージWS3が、ローディングポジションまで移動する。この移動は、上記通
常露光の場合と同様にして行われる。 そして、ウエハステージWS3がローディングポジションまで移動すると、ア
ライメントが既に終了しているウエハステージWS1が露光位置まで前述した通
常露光の場合と同様にして移動される。 このようにして、ウエハステージWS1の露光位置への移動が完了すると、ウ
エハステージWS1上でウエハW1に対するレチクルR2のパターン転写(ステ
ップ124)、レチクル交換(ステップ125)、ウエハW1に対するレチクル
R1のパターン転写(ステップ126)が、上記と同様にして行われる。 このようにして、ウエハステージWS1上で二重露光が行われている間に、こ
れと並行してウエハステージWS3側では、先に説明したウエハステージWS1
側におけると同様のウエハ交換、アライメント、待ち(ステップ134〜136
)の動作が行われている。 そして、ステップ126の露光が終了すると、以後、上記と同様の並行処理が
繰り返される。 上記の二重露光時の各部の動作も主制御装置40によって制御される。 本実施形態の露光装置10では、このようなウエハステージWS1、WS3の
並行動作と同時に、残りのウエハステージWS2、WS4側でも同様の並行動作
が、ウエハステージWS1とWS2、WS3とWS4の動きが全く左右対称とな
るようにして行われる。 発明者等が、簡単なシミュレーションにより試算した結果、この露光装置10
が採用する基本的構成であるダブルレチクルステージ+ダブルウエハステージの
構成により、上述した二重露光により、ウエハ1枚に対する1回の露光時間Te
がウエハ交換時間とアライメント時間の総和(Tc+Ta)の2倍とし且つレチ
クル交換時間を露光時間Teの約半分とすると、従来の露光装置と比べてスルー
プットが約2.4倍に向上するとの結論が得られた。 このように、本実施形態の露光装置10によれば、従来の二重露光にとって最
大の課題であったスループットを飛躍的に向上させることができるので、先に説
明した種々の二重露光法を用いることにより、高解像度とDOFの向上効果によ
り0.1μmL/Sまでの露光を実現するが可能になり、高スループットで25
6Mビット、1GビットのDRAMの量産を実現することができる。 ところで、上記の説明では、図10のステップ103、ステップ114、図1
1のステップ123、136等の待ち時間が存在することを前提に説明したが、
この待ち時間は、デバイスの生産に何ら寄与しないので、この待ち時間を有効に
使うための手法として、EGAのサンプルショット、及び/又は1つのサンプル
ショットで検出するアライメントマークの数を増やすことが考えられる。このよ
うにすれば、アライメント精度が向上し、結果的に無駄な待ち時間が少なくなる
。例えば、先に説明した通常露光の場合には、サンプルショットを、待ち時間が
殆どなくなる程度に増やしても良い。 また、本実施形態の露光装置10によると、上記スループット向上の効果に加
え、以下のような数々の効果も得られる。 例えば、単にウエハステージを2つ用いて、露光動作と他の動作、例えばアラ
イメント動作を並行処理する場合には、一方のウエハステージ側のスキャン露光
時にレチクルステージ又はウエハステージの加減速時に生じる反力がベース盤1
8を含むボディを加振し、この振動により他方のウエハステージ側のアライメン
ト精度が劣化する等の不都合が考えられるが、本実施形態では、次のような理由
により、このような不都合が生じないようになっている。 すなわち、第1、第2レチクルステージRS1、RS2がほぼ同一質量Mを有
するとともに、前記第1、第2、第3、第4ウエハステージWS1、WS2、W
S3、WS4がほぼ同一質量mを有し、しかも第1レチクルステージRS1と第
2レチクルステージRS2とが互いに逆向きに、従ってウエハステージWS1と
WS2も互いに逆向きに同一方向に移動しながら同一の走査速度で走査露光が行
われるので、レチクルステージRS1とレチクルステージRS2の加減速時にベ
ース盤18に生ずる反力が相互に打ち消され、また、ウエハステージWS1とW
S2の加減速時にベース盤18に生ずる反力が互いに打ち消される。また、この
場合、レチクルステージRS1、RS2、ウエハステージWS1、WS2が同一
面上を同一直線上に沿って移動するので、ベース盤18には、θ回転、ローリン
グ、ピッチングも殆ど生じない。 従って、ウエハステージWS1、WS2の走査露光動作とウエハステージWS
3、WS4のアライメント動作とが同時並行的に行われるにもかかわらず、ボデ
ィの振動によりアライメント精度が悪化する等の不都合が生じるのを確実に防止
することができる。また、ウエハステージWS3、WS4のアライメント動作も
これらのステージを同時にかつベース盤18を含むボディの重心移動が殆ど生じ
ないような順序及び経路で移動しながら行うことにより、除振パッド16として
パッシブなエアパッド等を用いて設置床からの振動をマイクロGレベルで絶縁す
るのみで、ボディには殆ど振動が生じない。従って、同期制御回路やアクティブ
除振装置等の特別な装置を設けることなく、アライメント及び露光精度ともに向
上させることができ、ほぼ同期誤差零でレチクルステージRS1、RS2と2つ
のウエハステージとを走査することが可能となる。 また、本実施形態では、第1、第2投影光学系PL1、PL2が同一の投影倍
率βを有し、レチクルステージRS1、RS2の質量Mが各ウエハステージ(W
S1、WS2、WS3、WS4)の質量mの前記投影倍率β倍であることから、
仮に、レチクルステージRS1、RS2の走査速度が異なっていても、主制御装
置40により2次元リニアアクチュエータ22を介して、レチクルステージRS
1、RS2の少なくとも一方、及びウエハステージWS1(又はWS3)、WS
2(又はWS4)の少なくとも一方でそれぞれ加速距離(減速距離)とを調整し
て、レチクルステージRS1とRS2とでその加速度(減速度)、及びウエハス
テージWS1(又はWS3)とWS2(又はWS4)とでその加速度(減速度)
がほぼ等しくなるようにその移動を制御することで、レチクルステージRS1と
ウエハステージWS1(又はWS3)とを第1投影光学系PL1の投影倍率βに
応じた速度比で第1方向に同期移動するとともに、レチクルステージRS1とウ
エハステージWS2(又はWS4)とを第2投影光学系PL2の投影倍率βに応
じた速度比で第1方向に同期移動することにより、相互に同期移動するレチクル
ステージとウエハステージとの間で運動量保存の法則が成立し、同期制御回路や
アクティブ除振装置等の特別な装置を設けることなく、ほぼ同期誤差零で走査す
ることが可能となる。 また、本実施形態では、投影光学系PL1、PL2がミラーを3つ含む反射屈
折光学系であることから、波長200nm以下の照明光を用いて、投影光学系を
それほど大型化することなく、サブミクロンオーダー以下の微細パターンの高精
度な転写が可能になる。さらに、本実施形態によると、上述したような高スルー
プットが得られるため、オフアクシスのアライメント系を投影光学系PLより大
きく離して設置したとしてもスループットの劣化の影響が殆ど無くなる。このた
め、直筒型の高N.A.(開口数)であって且つ収差の小さい光学系を設計して
設置することが可能となる。しかしながら、本発明に係る露光装置及び露光方法
が上記実施形態に限定されないことは勿論である。 例えば、第1レチクルステージRS1とウエハステージWS(又はWS3)と
の質量比は第1投影光学系PL1の投影倍率と等しくなっていなくても良く、同
様にレチクルステージRS2とウエハステージWS2(又はWS4)との質量比
も第2投影光学系PL2の倍率に等しくなっていなくても良い。この場合、第1
レチクルステージRS1と第1ウエハステージWS1とを逆向きに移動してもそ
の加減速時に相殺されずに残存する反力と、第2レチクルステージRS2と第2
ウエハステージWS2とを逆向きに移動してもその加減速時に相殺されずに残存
する反力とが、互いに打ち消し合うようにしておく。具体的には、第1及び第2
レチクルステージRS1、RS2の質量と、第1及び第2ウエハステージWS1
、WS2の質量との少なくとも一方が異なっている場合には、第1レチクルステ
ージRS1及び第1ウエハステージWS1と、第2レチクルステージRS2及び
第2ウエハステージWS2とで加減速度を異ならせ、その加減速時に生じる反力
をほぼ等しくして打ち消し合わせればよい。このとき、第1レチクルステージR
S1及び第1ウエハステージWS1と、第2レチクルステージRS2及び第2ウ
エハステージWS2とで、その各加減速度に応じて走査露光前後の助走距離や加
速開始位置などを調整する。 また、第1及び第2レチクルステージRS1、RS2の質量同士、第1及び第
2ウエハステージWS1、WS2の質量同士をそれぞれ等しくしなくても良い。
この場合、第1及び第2レチクルステージRS1、RS2を逆向きに移動しても
その加減速時に相殺されずに残存する反力と、第1及び第2ウエハステージWS
1、WS2を逆向きに移動してもその加減速時に相殺されずに残存する反力とが
、互いに打ち消し合うようにしておく。例えば、第1レチクルステージRS1と
第1ウエハステージWS1との質量比を第1投影光学系PL1の倍率にほぼ等し
くし、かつ第2レチクルステージRS2と第2ウエハステージWS2との質量比
を第2投影光学系PL2の倍率にほぼ等しくしておけば良い。 あるいは、第1レチクルステージRS1と第1ウエハステージWS1との質量
比と第1投影光学系PL1の倍率と、第2レチクルステージRS2と第2ウエハ
ステージWS2との質量比と第2投影光学系PL2の倍率との少なくとも一方が
異なっている場合には、第1レチクルステージRS1及び第1ウエハステージW
S1の加減速度と、第2レチクルステージRS2及び第2ウエハステージWS2
の加減速度とを異ならせ、その加減速時に生じる反力をほぼ等しくして打ち消し
合わせてもよい。このとき、第1レチクルステージRS1及び第1ウエハステー
ジWS1と、第2レチクルステージRS2及び第2ウエハステージWS2とで、
その各加減速度に応じて走査露光前後の助走距離や加速開始位置などを調整する
。 さらに、第1ウエハW1と第2ウエハW2とでフォトレジストの感度特性が異
なることがある。この場合でも、第1ウエハW1と第2ウエハW2とで走査露光
中の移動速度を異ならせることなく同一として、第1及び第2ウエハステージW
S1、WS2を同一条件で駆動する。これにより、第1及び第2ウエハステージ
WS1、WS2の走査露光前の助走期間中の加速度を同一とし、かつ加速開始時
刻も同一とすることができる。また、第1ウエハW1と第2ウエハW2とでその
走査露光終了時刻が同一となり、減速開始時刻を一致させることができ、かつ減
速度も同一にすることができる。さらにスループットを考慮すると、第1及び第
2ウエハW1、W2の走査速度をウエハステージの最高移動速度に設定すること
が望ましい。但し、フォトレジストの感度特性が異なる第1及び第2ウエハW1
、W2の走査速度を同一にするときは、第1及び第2ウエハW1、W2にそれぞ
れフォトレジストの感度特性に応じた適正露光ドーズを与えるために、そのフォ
トレジストの感度特性と走査速度とに基づいて、第1及び第2ウエハW1、W2
の少なくとも一方の走査露光条件も変更する。ここで、露光用照明光が連続光で
ある場合は、ウエハ上での照明光の強度と、ウエハ上での照明光の走査方向の幅
との少なくとも一方を調整すればよく、露光用照明光がパルス光である場合は、
ウエハ上での照明光の強度と、ウエハ上での照明光の走査方向の幅と、パルス光
源の発振周波数との少なくとも1つを調整すればよい。 なお、第1及び第2レチクルステージRS1、RS2の質量同士と、第1及び
第2ウエハステージWS1、WS2の質量同士との少なくとも一方が異なる場合
には、前述したように第1ウエハW1と第2ウエハW2とでそのプリスキャン中
に発生する反力がほぼ等しくなるようにその加速度を異ならせるようにすればよ
く、さらに第1ウエハW1と第2ウエハW2とで走査露光開始時刻を同一とし、
かつその反力の発生の時間差を極力小さくするように、第1及び第2ウエハの少
なくとも一方の助走距離や加速開始位置などを調整することが望ましい。 また、第1ウエハW1と第2ウエハW2とでその走査速度が異なるときは、第
1ウエハW1と第2ウエハW2とで1ショット当たりの走査露光時間、即ち走査
露光終了時刻も異なり得る。そこで、例えば第1ウエハW1の走査露光終了時刻
が第2ウエハW2の走査露光終了時刻よりも早い場合には、走査露光終了後も第
1ウエハW1を、走査露光中の移動速度で移動し続け、第2ウエハW2の走査露
光終了後の減速開始とほぼ同時に、第1ウエハW1の減速を開始する。このとき
、第1及び第2レチクルステージRS1、RS2や第1及び第2ウエハステージ
WS1、WS2の各質量に応じて、走査露光後の第1及び第2ウエハの減速度を
それぞれ決定する。これにより、減速期間中に発生する反力をほぼ相殺すること
ができる。 なお、第1ウエハW1と第2ウエハW2とでフォトレジストの感度特性が同じ
であっても、ショット領域の走査方向の幅が異なる場合には、第1ウエハW1と
第2ウエハW2とで1ショット当たりの走査露光時間が異なる。このような場合
には、前述と同様に第1及び第2ウエハW1、W2の少なくとも一方の走査速度
を調整してその走査露光時間を一致させることが望ましい。このとき、第1及び
第2ウエハにそれぞれ適正露光ドーズを与えるために、その調整された走査速度
とフォトレジストの感度とに基づいて、走査速度が調整される第1及び第2ウエ
ハの少なくとも一方の走査露光条件も変更する。 なお、上記実施形態では、第1、第2投影光学系PL1、PL2が共にレチク
ルパターンの部分倒立像をウエハ上に投影する場合について説明したが、例えば
、第1投影光学系PL1が第1レチクルR1のパターンの部分正立像を第1ウエ
ハW1上に投影するような場合も考えられる。かかる場合には、第1投影光学系
PL1の倍率に応じた速度比で、第1レチクルR1と第1ウエハW1とをY方向
に沿って同じ向きに移動することになる。この場合には、第2投影光学系PL2
も第2レチクルパターンの部分正立像を第2ウエハW2上に投影するものとし、
かつ第2レチクルR2と第2ウエハW2とをY方向に沿って同じ向きに移動する
とともに、その移動方向を第1レチクルR1及び第1ウエハW1の移動方向と逆
向きに定めるようにする。これにより、第1レチクルR1と第1ウエハW1との
同期移動によって生じる反力と、第2レチクルR2と第2ウエハW2との同期移
動によって生じる反力とがほぼ相殺されることになる。 ところで、第1ウエハW1上の複数の区画領域(ショット領域)に順次第1レ
チクルR1のパターンを転写し、かつ第2ウエハW2上の複数の区画領域(ショ
ット領域)に順次第2レチクルR2のパターンを転写するとき、第1及び第2ウ
エハステージWS1、WS2はそれぞれ1つの区画領域の走査露光が終了するた
びに走査方向(Y方向)と直交する方向(X方向)に移動される。このとき、第
1及び第2ウエハステージWS1、WS2をそれぞれX方向に沿って互いに逆向
きにステッピングさせることが望ましい。これにより、X方向に生じる反力がほ
ぼ相殺されることになる。但し、この場合、第1及び第2ウエハステージWS1
、WS2は同一直線上でステッピングされないので、ベース盤18には回転モー
メントが発生して振動が生じるが、第1及び第2ウエハステージWS1、WS2
が配置されるベース盤18を載置する除振パッド16とは別に、その除振パッド
16が設置される床(又はベースプレート)上にフレームを設け、かつベース盤
18とフレームとの間に例えばボイスコイルモータを配置し、前述の回転モーメ
ントを相殺する力をそのベース盤18に与えるようにしても良い。 また、上記実施形態では、第1ウエハW1と第2ウエハW2とのショット領域
の数が同一であることを前提に、第1ウエハステージWS1と第2ウエハステー
ジWS2が常に同様の動作をする場合について説明したが、例えば、第1ウエハ
W1と第2ウエハW2とでパターンを転写すべきショット領域(区画領域)の数
が異なる場合もある。例えば、第1ウエハW1の区画領域の数が第2ウエハW2
の区画領域の数よりも多いときには、第2ウエハW2上の全ての区画領域に対す
る第2レチクルR2のパターンの転写が終了した後も、第1ウエハW1上の全て
の区画領域に対する第1レチクルR1のパターンの転写が終了するまで、第1レ
チクルステージRS1と第1ウエハステージWS1との同期移動と並行して、第
2レチクルステージRS2と第2ウエハステージWS2とを駆動(空移動)して
その反力を相殺することが望ましい。 また、本発明の露光装置を、図15に示した変形例のように構築することもで
きる。図1に示した露光装置10では、ベース盤18が4つの防振パッド16に
より支持されていたが、図15に示した露光装置200では、4つの防振パッド
16により水平に支持された定盤190を設けると共に、ベース盤180を定盤
190上で浮上可能に支持するように構成する。すなわち、図1に示した露光装
置では、ウエハステージWS1〜WS4及びレチクルステージRS1、RS2は
、2次元リニアアクチュエータ(第1のリニアアクチュエータ22)によりベー
ス盤(18)上に浮上支持されていたが、この変形例では、ベース盤180もま
た定盤190上に第2のリニアアクチュエータ(図示しない)により浮上支持さ
れている。第2のリニアアクチュエータは、第1のリニアアクチュエータと同様
に、ベース盤180の底面に埋め込まれた複数のマグネットと、定盤190の全
面に渡って埋め込まれたコイルとにより構成することができる。なお、ベース盤
180及び定盤190には、照明光ELが通過する部分にはそれぞれ開口部18
0a、b及び190a、bが形成されている。 図15に示した露光装置200において、ウエハステージWS1〜WS4及び
レチクルステージRS1、RS2のいずれかが移動すると、ステージの移動によ
りベース盤180に反力が及ぼされる。この反力に応じてベース盤180が定盤
190に対して移動する。この際、ベース盤は、ベース盤及びステージを含む系
の運動量がステージの運動量と等しくなるように移動し、それらのステージの平
均重心位置が変化してベース盤180に偏荷重が生じても、かかる偏荷重をベー
ス盤180の重心移動によりキャンセルすることができる。それゆえ、露光装置
200全体の重心を所定位置に保持することができ、ステージの移動により露光
装置自体が振動することが防止される。 特に、この変形例では、一方のレチクルステージが移動する場合や、2つのあ
るいは複数のレチクルステージが移動した場合であって、レチクルステージのベ
ース盤に対する反力がキャンセルしないとき、例えば、互いに逆方向にレチクル
ステージが移動しないときや、レチクルステージ同士の重量が異なるときにも、
ベース盤180に生じる反力に応じて定盤190に対してベース盤180が移動
することができ、それにより露光装置200の振動を防止することができる。従
って、このタイプの露光装置200は、複数のレチクルステージ及びウエハステ
ージを移動する場合に、前述のように複数のステージが生じる反力を互いにキャ
ンセルするためにステージの移動路や速度をステージ間で調整する必要がなく、
複数の露光装置のサブユニットで露光を行う場合のシーケンスの制御を緩和する
ことができる。それゆえ、この変形例の露光装置200は、ステージの数が多く
なるほどまたステージの移動経路が複雑であるほど有効となり得る。 また、ウエハ上の1つの区画領域に形成されたパターンが不良であるときは、
通常その区画領域には次層以降のパターンを転写しない。しかしながら、上記実
施形態の露光装置10では反力を相殺するために、不良パターンが形成された区
画領域であっても、レチクルとウエハとを同期移動してレチクルパターンをその
区画領域に転写する、もしくはレチクルステージとウエハステージとを空移動さ
せることが望ましい。 また、上記実施形態の露光装置10において、ウエハ上の例えば1つの区画領
域と別の区画領域とに順次レチクルパターンを転写するとき、前記1つの区画領
域の走査露光と前記別の区画領域の走査露光との間でウエハステージを停止させ
ることなく移動させることが望ましい。さらに、その走査露光間でのウエハの移
動軌跡が放物線状(又はU次状)となるように移動することが望ましい。かかる
場合には、ウエハステージはレチクルステージの減速中にステッピング方向への
加速が開始され、かつレチクルステージの次ショットの露光のための加速中に減
速されることになるが、このとき、第1ウエハステージWS1と第2ウエハステ
ージWS2とでそのステッピング方向を逆向きにするとともに、その加減速のタ
イミングを一致させることが望ましい。 なお、上記実施形態では、同一面上を移動するウエハステージが4つ設けられ
た場合について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば第1
、第2ウエハステージWS1、WS2と同一面上を移動する第3ウエハステージ
WS3とが設けられ、アライメントマークを検出するアライメント系も1つだけ
設けられていても良い。かかる場合であっても、第1、第2ウエハステージWS
1、WS2上のウエハW1、W2に対して前述の如くして走査露光によりレチク
ルパターンが転写されている間に、第3ウエハステージ上のウエハW3に形成さ
れた位置合わせマークをアライメント系により検出することができるので、2つ
のウエハステージ上のウエハに対する露光動作と、1つのウエハステージ上のウ
エハに対するマーク位置検出動作(アライメント動作)とが同時並行的に行われ
るからである。かかる場合、駆動装置(22、40)は、上記2つのウエハステ
ージ上のウエハに対する露光動作の終了後に、マーク位置検出が終了した第3ウ
エハステージWS3と第1ウエハステージWS1又は第2ウエハステージWS2
とを入れ替え、第3ウエハステージWS3を第1レチクルステージRS1又は第
2レチクルステージRS2と同期移動させるようにすれば良い。これにより、第
1、第2ウエハW1、W2に対する露光動作終了の直後に、第3ウエハステージ
WS3上のウエハW3に対してレチクルパターンを転写するための走査露光が可
能になる。この場合、第3ウエハW3に対するアライメント時間は、第1、第2
ウエハに対する露光時間に完全にオーバーラップされるので、従来に比べスルー
プットの向上が可能である。 なお、上記実施形態ではウエハステージWS1〜WS4として、正方形状のウ
エハステージを用いる場合について例示したが、本発明がこれに限定されること
はなく、例えば、三角形状のウエハステージを用いても良い。かかる場合には、
XY軸に対して所定角度傾斜した方向の測長軸を有する干渉計を用いてウエハス
テージの位置を管理することができるので、アライメント終了位置から露光位置
へ移動する際のウエハステージの位置管理が容易になると考えられる。 三角形状のステージの一例を図16に示す。図16は、三角形状のステージ用
の位置計測システムを構成する第1、第2、及び第3干渉計76X1、76Y、
76X2及びそれら3つの干渉計からのビームRIX1、RIY、RIX2を、
三角形状ウエハステージTWSTとともに示す平面図である。三角形状ウエハス
テージTWSTは、平面視で正三角形状に形成され、その3つの側面にはそれぞ
れ鏡面加工がなされて第1、第2、及び第3の反射面60a、60b、60cが
形成されている。第2の干渉計76Yは、走査露光時にウエハステージTWST
が移動されるY軸方向(第1軸方向)の干渉計ビームRIYを第2反射面60b
に垂直に照射し、その反射光を受光することにより、ウエハステージTWSTの
Y軸方向位置を計測する。また、第1の干渉計76X1は、Y軸方向に対して所
定角度θ1傾斜した方向の干渉計ビームRIX1を第1反射面60aに垂直に照
射し、その反射光を受光することにより干渉計ビームRIX1の方向である第3
軸方向の位置(或いは速度)を計測するようになっている。同様に、第3の干渉
計76X2は、Y軸方向に対して所定角度θ2傾斜した方向の干渉計ビームRI
X2を第3反射面60cに垂直に照射し、その反射光を受光することにより干渉
計ビームRIX2の方向である第4軸方向の位置を計測する。こうして得られた
第3軸方向及び/または第4軸方向のステージ位置と角度θ1及び/またはθ2
の値を用いて、Y軸と直交するX軸方向(第2軸方向)のステージ位置を計算に
より求めることができる。あるいは、第3軸方向のステージ位置及び角度θ1の
みを用いてステージのX軸及びY軸方向位置を計算で求めることができる。この
ような三角形状のステージを使用すれば、X軸及びY軸方向に沿って設けられた
反射鏡を備える従来のステージに比べてステージを小型軽量化することができ、
本発明の露光装置のように複数のマスクステージ及び複数の基板ステージを共通
のベース盤上で支持する露光装置とって極めて有効となる。 また、上記実施形態では、説明の便宜上、干渉計システムを構成する殆どの干
渉計として1軸の干渉計を用いる場合について説明したが、ヨーイング計測等が
可能な多軸の干渉計を用いても勿論良い。 また、露光用照明光は波長が200nm程度以下であるArFエキシマレーザ
やFレーザなどの真空紫外光(VUV光)に限られるものではなく、波長が2
00nm程度以上の紫外光(KrFエキシマレーザ、i線、g線など)であって
もよいし、あるいは波長が5〜15nm、例えば13.4nm、又は11.5n
mである軟X線領域のEUV光(XUV光)であってもよい。さらに、超高圧水
銀灯、エキシマレーザ、又はFレーザなどの代わりに、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を、例
えばエルビウム(又はエルビウムとイットリビウムの両方)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
用いてもよい。 例えば、単一波長レーザの発振波長を1.51〜1.59μmの範囲内とする
と、発生波長が189〜199nmの範囲内である8倍高調波、又は発生波長が
151〜159nmの範囲内である10倍高調波が出力される。特に発振波長を
1.544〜1.553μmの範囲内とすると、193〜194nmの範囲内の
8倍高調波、即ちArFエキシマレーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られ、
発振波長を1.57〜1.58μmの範囲内とすると、157〜158nmの範
囲内の10倍高調波、即ちFレーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られる。 また、発振波長を1.03〜1.12μmの範囲内とすると、発生波長が14
7〜160nmの範囲内である7倍高調波が出力され、特に発振波長を1.09
9〜1.106μmの範囲内とすると、発生波長が157〜158μmの範囲内
の7倍高調波、即ちFレーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られる。なお、
単一波長発振レーザとしてはイットリビウム・ドープ・ファイバーレーザを用い
る。 さらに本発明は、半導体素子の製造に用いられる露光装置だけでなく、液晶表
示素子などを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラス
プレート上に転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられる、デバイス
パターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、及び撮像素子(CCDなど
)の製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。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。ここで、DUV(遠紫外)光やVUV(真空紫外)光など
を用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板として
は石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、
又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のX線露光装置、又は電
子線露光装置などでは透過型マスク(ステンシルマスク、メンブレンマスク)が
用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハなどが用いられる。また、透過型
レチクルはそのパターン面が下向きとなる(図1では照明系と対向する)ように
レチクルステージに保持されるが、例えばペリクルなどでパターン面への異物の
付着が防止されるようになっていれば、そのパターン面が上向きとなる(投影光
学系と対向する)ようにレチクルステージに保持してもよい。なお、露光用照明
光として真空紫外光、又は波長が200nm程度以上の紫外光(KrFエキシマ
レーザ、i線、g線など)を用いる場合、例えばレチクルを反射型とし、かつレ
チクルと投影光学系との間にビームスプリッタを配置し、そのビームスプリッタ
を介して露光用照明光がレチクルに照射されるようにして、照明光学系をレチク
ルに対して投影光学系と同一側に配置するように構成してもよい。 前述の実施形態では二重露光を行う場合を例に挙げて説明したが、第1レチク
ルのパターンと第2レチクルのパターンとを同一ウエハ上の異なるショット領域
にそれぞれ転写するようにしてもよいし、あるいは一回の走査露光範囲よりも大
きなデバイスを得るために、複数のレチクルパターンを同一ウエハ上の互いに隣
接するショット領域に転写する、いわゆるスティッチング露光を行うようにして
もよい。この場合、前述の多重露光と同様に、第1走査露光動作による第1レチ
クルパターンの転写後にウェハの現像処理を行うことなく、その第1走査露光動
作に続けて第2走査露光動作を行い、第1レチクルパターンの転写像が形成され
たウェハ上のフォトレジストに第2レチクルパターンの転写像を形成することに
なる。 前述の実施形態では、照明光学系IOP1、IOP2をそれぞれベース18に
固定するものとしたが、ベース18または定盤190を支持する架台16が配置
される床上に防振機構を介して配置してもよいし、あるいは露光装置本体が配置
されるクリーンルームとは別の部屋(床下のユーティリティスペースなど)に、
露光用光源12A、12Bと共に配置してもよい。また、投影光学系PL1、P
L2は架台24を介してベース18または定盤190上に支持されるものとした
が、そのベース18または定盤190を支持する架台16とは別の架台で投影光
学系PL1、PL2を保持するようにしてもよい。 前述の実施形態で説明した露光装置において、露光用照明光として波長が20
0nm程度以下の真空紫外光を用いる場合には、レーザ光源、BMUを含む送光
系、照明光学系、及び投影光学系内をそれぞれ窒素又はヘリウムなとの不活性ガ
スで置換しておくことができる。また、露光用照明光として波長が5〜15nm
のEUV光(XUV光)を用いる場合、SOR又はレーザプラズマ光源からウエ
ハまでの光路をほぼ真空にしておくのがよい。 また、露光用照明光として波長が5〜15nmのEUV光(XUV光)を用い
る場合、前述のようにレチクルは反射型のレチクルが採用されるので、照明光学
系はレチクルに対して投影光学系と同一側に配置され、かつEUV光はその主光
線がレチクルと直交する方向に対して傾けられてレチクルに入射するように構成
することができる。なお、投影光学系は複数の反射光学素子のみから構成され、
かつレチクル側が非テレセントリックな光学系にし得る。 また、第1レチクルを用いる第1走査露光と、第2レチクルを用いる走査露光
とで、第1及び第2レチクルにそれぞれ形成されるパターンに応じてその走査露
光条件を互いに異ならせるようにしてもよい。この走査露光条件の1つとしては
、照明光学系内のレチクルのパターン面とフーリエ変換の関係となる面(瞳面に
相当)上での照明光の強度分布がある。例えば、第1レチクルに密集パターン(
ラインアンドスペースパターンなど)が形成され、第2レチクルにコンタクトホ
ールパターンが形成されているときは、第1照明光学系IOP1ではそのフーリ
エ変換面(瞳面)上での照明光の強度分布が中心部よりもその外側で高くなる変
形照明法を採用し、第2照明光学系IOP2ではその強度分布が光軸を中心とす
るほぼ円形(又は矩形)の領域内でほぼ一定となる通常の照明法を採用し得る。
なお、変形照明法としては、前述の強度分布を照明光学系の光軸をほぼ中心とす
る輸帯領域内でその内側よりも高くする輪帯照明法、及び照明光学系の光軸から
ほば等距離だけ離れた4つの局所領域を規定する十字状領域よりもその4つの局
所領域内でそれぞれ高くするSHRINC法などがある。また、第1及び第2照
明光学系で共に通常照明法を採用し、瞳面上での照明光の大きさ(断面積)、即
ちレチクルに入射する照明光の開口数と投影光学系のレチクル側の開口数との比
である、いわゆるコヒーレントファクター(σ値)を異ならせるだけでもよいし
、あるいは第1及び第2照明光学系の一方で輪帯照明法を使用し、他方でSHR
INC法を使用するようにしてもよい。 さらに、走査露光条件には投影光学系の関口数を含み、第1及び第2投影光学
系PL1、PL2でその開口数を異ならせるようにしてもよい。また、本例では
走査露光条件として、投影光学系内のレチクルのパターン面とフーリエ変換の関
係となる面(瞳面に相当)に配置される瞳フィルターの有無、及び走査露光時に
ショット領域上の1点が照明光を横切る間に、投影光学系の像面とウエハとをそ
の光軸方向に相対移動する、いわゆる累進焦点法(FLEX法など)の有無やそ
の条件(振り幅なと)も含むものとする。なお、瞳フィルターとしては投影光学
系の光軸を中心とする円形領域内に分布する光束を遮光する中心遮光型、あるい
は投影光学系の光軸を中心とする円形領域を通る光束と、その円形領域の外側を
通る光束とでその可干渉性を低減する瞳フィルターなどがある。また、第1レチ
クルとして従来のクロムパターンを有するレチクルを用い、第2レチクルとして
位相シフターを有する位相シフトレチクル(ハーフトーン型、空間周波数変調型
、エッジ強調型なと)を用いるようにしてもよい。 前述の実施形態では、第1及び第2照明光学系IOP1、IOP2は共に同一
波長の照明光(ArFエキシマレーザ、又はFレーザ)をレチクルに照射して
いた。即ち、露光用光源12A及び12Bとして同一の光源を使用したが、第1
照明光学系と第2照明光学系は互いに波長が異なる照明光源を用いても良い。例
えば、策1照明光学系でArFエキシマレーザを用いて130nmのライン・ア
ンド・スペース・パターンをウエハ上に転写し、第2照明光学系でFレーザ、
又はEUV(XUV)光を用いて100nmのライン・アンド・スペース・パタ
ーンをウエハ上に転写するようにしてもよい。また、第1及び第2投影光学系P
L1、PL2は、その構造または解像力が同一であってもよいし、あるいは異な
っていてもよい。さらに、第1及び第2照明光学系はその構成が同一であっても
よいし、あるいはその一部が異なっていてもよい。 《デバイス製造方法》 次に、上述した露光装置及び露光方法をリソグラフィ工程で使用したデバイス
の製造方法の実施形態について説明する。 図13には、デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネル、CCD
、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等)の製造例のフローチャートが示されてい
る。図13に示されるように、まず、ステップ201(設計ステップ)において
、デバイスの機能・性能設計(例えば、半導体デバイスの回路設計等)を行い、
その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップ202(マ
スク製作ステップ)において、設計した回路パターンを形成したマスクを製作す
る。一方、ステップ203(ウエハ製造ステップ)において、シリコン等の材料
を用いてウエハを製造する。 次に、ステップ204(ウエハ処理ステップ)において、ステップ201〜ス
テップ203で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラ
フィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ20
5(デバイス組立ステップ)において、ステップ204で処理されたウエハを用
いてデバイス組立を行う。このステップ205には、ダイシング工程、ボンディ
ング工程、及びパッケージング工程(チップ封入)等の工程が必要に応じて含ま
れる。最後に、ステップ206(検査ステップ)において、ステップY5で作製
されたデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程
を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。 図14には、半導体デバイスの場合における、上記ステップ204の詳細なフ
ロー例が示されている。図14において、ステップ211(酸化ステップ)にお
いてはウエハの表面を酸化させる。ステップ212(CVDステップ)において
はウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ213(電極形成ステップ)におい
てはウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ214(イオン打込みス
テップ)においてはウエハにイオンを打ち込む。以上のステップ211〜ステッ
プ214それぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階
において必要な処理に応じて選択されて実行される。 ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のよ
うにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ215
(レジスト形成ステップ)において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ス
テップ216(露光ステップ)において、上記説明した露光装置及び露光方法に
よってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップ217(現像
ステップ)においては露光されたウエハを現像し、ステップ218(エッチング
ステップ)において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッ
チングにより取り去る。そして、ステップ219(レジスト除去ステップ)にお
いて、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工
程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターン
が形成される。 以上説明した本実施形態のデバイス製造方法を用いれば、露光工程(ステップ
216)において上記の露光装置100が用いられるので、スループットの向上
によるコストの低減が可能になり、特に二重露光を行う場合には、解像力の向上
とDOFの向上により従来は製造が難しかった高集積度のデバイスを低コストに
製造することが可能になる。また、以上説明してきた本発明の各態様に従う露光
装置は、本発明の露光装置の製造方法に従って各構成要素を組み付けることによ
って製造することができる。 産業上の利用可能性 以上説明したように、本発明に係る露光装置(本発明の製造方法によって製造
された)露光装置及び露光方法によれば、スループットの向上を図ることができ
る。また、一定の専有床面積当たりの生産性を向上させることができる。 特に、本発明の露光装置及び露光方法によれば、スループットの向上を図るこ
とができるとともに、微細パターンの高精度な露光を実現することができる。さ
らに、本発明に係るデバイス製造方法によれば、マイクロデバイスを高スループ
ット、かつ低コストに製造することができるという優れた効果がある。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an exposure apparatus, an exposure method, and a device manufacturing method, and more particularly
or an exposure apparatus that transfers a pattern formed on a mask onto a substrate via a projection optical system.
and a method for manufacturing a microdevice using the same.
BACKGROUND ART Conventionally, when semiconductor elements or liquid crystal display elements are manufactured by a photolithography process,
Various exposure tools are used for this purpose, but currently, photomasks or reticles are used.
The pattern of the reticle (hereafter referred to as "reticle") is projected onto the surface through a projection optical system.
A substrate such as a wafer or glass plate coated with a photosensitive material such as photoresist (hereinafter referred to as
Generally, a projection exposure apparatus is used to transfer the pattern onto a photosensitive substrate (hereinafter referred to as a "sensitive substrate").
In recent years, the projection exposure equipment has become a type that can move the sensitive substrate two-dimensionally.
The substrate is placed on a substrate stage, and the substrate is moved stepwise (stepping) by this substrate stage.
The reticle pattern is transferred sequentially to each shot area on the photosensitive substrate.
A step-and-repeat type reduction projection exposure apparatus that repeats exposure operations.
Recently, the stepper has been improved to become a static exposure device.
and scan type projection exposure apparatus (for example, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 7-176468)
and the corresponding scanning exposure apparatus described in U.S. Pat. No. 5,646,413.
This step-and-scan method has become relatively popular.
Compared to steppers, projection exposure equipment using the holographic method uses a large field with smaller optical
This makes it easy to manufacture the projection optical system and allows for large-field exposure.
High throughput can be expected due to the reduction in the number of light shots.
On the other hand, scanning the reticle and wafer relative to each other has an averaging effect, and distortion is reduced.
It has the advantage of being able to improve the depth of focus and the image quality.
The integration density of DRAM will increase from 16M (mega) bits to 64M bits, and in the future
As the speed increases over time, to 256Mbit, 1G (gigabit),
Since a large field is required, scanning projection exposure equipment is used instead of steppers.
This type of projection exposure apparatus is primarily used as a mass production machine for semiconductor devices, etc.
Therefore, it is important to consider how many wafers can be exposed in a given time.
In this regard, in the case of a step-and-scan projection exposure apparatus, the large field
As mentioned above, when exposing a field, the number of shots to be exposed in a wafer is
This reduces the number of steps required, so throughput is expected to improve. However, exposure requires a reticle and a wafer.
Since this is done during uniform speed movement by synchronous scanning,
An acceleration/deceleration area is required, and if the shot size is the same as that of a stepper,
When exposing a dot, the throughput may be lower than that of a stepper.
The process flow in this type of projection exposure apparatus is roughly as follows: First, a wafer is loaded onto the wafer table using a wafer loader.
Next, a search and alignment mechanism is used to roughly detect the wafer position.
This search alignment process is specifically
For example, the outer shape of the wafer is used as a reference, or the search area on the wafer is used as a reference.
Next, fine alignment is performed to accurately determine the position of each shot area on the wafer.
This fine alignment process is generally called EGA (Enhanced Alignment).
This method uses a method called "Stand-Alignment" (Stand-Alignment Global Alignment) for the alignment of the wafer.
A plurality of sample shots are selected, and the associated
The positions of the alignment marks (wafer marks) are measured sequentially, and the measurement results are compared with the shot
Based on the design values of the matrix, statistical calculations are performed using the least squares method, etc.
, which obtains data on the arrangement of all shots on a wafer (Japanese Patent Laid-Open Publication No. 61-4442
(See U.S. Pat. No. 4,780,617 and its corresponding U.S. Pat. No. 4,780,617, etc.)
Next, the coordinate position of each shot area obtained by the EGA method or the like can be calculated with a relatively high degree of accuracy.
Based on the measured baseline amount, each shot area on the wafer is sequentially set to the exposure position.
Next, while positioning the wafer, the reticle pattern is transferred onto the wafer via the projection optical system.
Next, the exposed wafer on the wafer table is unloaded using a wafer unloader.
The wafer unloading step is then performed.
This step is carried out simultaneously with the wafer loading step described above.
Thus, the wafer exchange process is completed. In this way, in the conventional projection exposure apparatus, the wafer exchange process is completed in the following order: wafer exchange → search alignment → front
Fine alignment → exposure → wafer exchange... four major operations are combined into one
The throughput THOR [sheets/hour] of this type of projection exposure apparatus is
The wafer exchange time is T1 [sec], and the search alignment time is T2 [sec].
The fine alignment time is T3 [sec], and the exposure time is T4 [sec].
In this case, it can be expressed as the following formula (1): THOR=3600/(T1+T2+T3+T4) (1) The operations of T1 to T4 are performed in the order of T1 → T2 → T3 → T4 → T1... (
Therefore, the individual elements T1 to T4 are repeatedly executed.
By speeding up the element, the denominator becomes smaller, and the throughput THOR can be improved.
However, the above-mentioned T1 (wafer exchange time) and T2 (search alignment time)
The effect of improvement is small because only one operation is performed for one wafer.
is relatively small. In addition, in the case of T3 (fine alignment time),
When using the EGA method, it is possible to reduce the number of shots sampled or to
Reducing the measurement time can improve throughput, but on the other hand,
T3 cannot be easily shortened because it will degrade the accuracy of the experiment.
T4 (exposure time) is the wafer exposure time and the stepping time between shots.
For example, scanning projection such as step-and-scan
In the case of an exposure tool, the relative position of the reticle and wafer is adjusted to shorten the wafer exposure time.
It is necessary to increase the scanning speed, but the synchronization accuracy will deteriorate, so it is not recommended to increase the scanning speed too quickly.
In addition to the throughput mentioned above, other important requirements for this type of projection exposure apparatus are
are the resolution, depth of focus (DOF), and line width.
The resolution R is determined by the exposure wavelength λ and the numerical aperture of the projection lens.
If N.A. (Numerical Aperture), then λ/N.A.
The depth of focus (DOF) is proportional to λ/(N.A.) 2 Therefore, in order to improve the resolution R (reduce the value of R), the exposure wavelength λ is
It is necessary to shorten the lens or increase the numerical aperture (N.A.).
The density of semiconductor devices is increasing, and the device rule is 0.2 μmL/S (laser
In and space) and below, these patterns
For exposure, a KrF excimer laser is used as the illumination light source.
Therefore, as mentioned above, it is inevitable that the integration density of semiconductor elements will increase further in the future.
Therefore, it is desirable to develop a device equipped with a light source with a shorter wavelength than the KrF excimer laser.
As a candidate for next-generation devices with shorter wavelength light sources such as ArF excimer lasers,
Typical examples include devices that use a laser as a light source and electron beam exposure devices.
In the case of an optical device, the throughput is significantly lower than that of an optical exposure device.
Another method to increase the resolution R is to increase the numerical aperture N.A.
However, increasing the N.A. reduces the DOF of the projection optical system.
This DOF is called UDOF (Usable Depth of Field).
Focus: The part used by the user (pattern step, resist thickness, etc.) and the equipment
Up until now, the ratio of UDOF has been large.
Therefore, the main focus of development of exposure equipment was to increase the DOF.
As a technique for increasing F, for example, modified illumination has been put to practical use. In order to manufacture devices, L/S (line and space)
), isolated L (line), isolated S (space), and CH (contact hole), etc.
It is necessary to form a pattern on the wafer that combines the above L/S,
The exposure parameters for optimal exposure differ for each pattern shape, such as an isolated line.
For this reason, conventionally, ED-TREE (excluding CHs with different reticles)
Using this method, the resolution line width is within a predetermined tolerance for the target value, and
Common exposure parameters (coherence factor σ) that provide a predetermined DOF are
, N.A., exposure control accuracy, reticle drawing accuracy, etc.) are calculated and used as the
However, in the future, the following technical
It is believed that there is a trend. Improvements in process technology (planarization on wafers) have led to lower pattern steps and thinner resists.
The decrease will continue, and there is a possibility that UDOF will decrease from the 1 μm range to 0.4 μm or less. The exposure wavelength will change from 9 lines (436 nm) to i (365 nm) to KrF excimer laser (
However, in the future, the wavelength will be shortened to 248 nm.
3 nm), and F 2 Only light sources up to laser (157 nm) have been considered.
The technical hurdles are also high. After that, we will move to EB exposure. Instead of static exposure such as step and repeat,
Scanning exposure like this is expected to become the mainstream of projection exposure equipment.
The technology allows large-field exposure with a small diameter projection optical system (especially for scanning
With the above technological trends as a background, two-dimensional imaging is being developed as a method to improve the limiting resolution.
The double exposure method was reviewed, and this double exposure method was used in an ArF exposure device, and 0.1 μmL/
Attempts to expose up to S are being considered. Generally, there are three types of double exposure methods:
(1) L/S and isolated lines with different exposure parameters are formed on separate reticles, and
Double exposure is performed on the same wafer under optimal exposure conditions. (2) When a phase shift method is introduced, L/S is more limited than isolated lines at the same DOF.
By utilizing this, all patterns can be measured with one reticle.
The isolated line is formed by L/S and the L/S is thinned out by the second reticle.
(3) Generally, isolated lines can obtain higher resolution with smaller N.A. than L/S.
(However, the DOF becomes smaller.) Therefore, all patterns are formed with isolated lines.
The combination of isolated lines formed by the first and second reticles.
The double exposure method described above has two effects: improving resolution and DOF. However, the double exposure method requires multiple exposure processes using multiple reticles.
Therefore, the exposure time (T4) is more than double that of conventional devices, and the throughput is
In reality, the double exposure method is no longer used because of the inconvenience of significant deterioration of the image.
Until now, the use of shorter exposure wavelengths, modified illumination, and phase shift
However, when the double exposure method described above is used in an ArF exposure apparatus, the resolution and depth of focus (DOF) can be improved to 0.1 μm.
By realizing exposure up to L/S, 256Mbit and 1Gbit DRA
There is no doubt that this is a promising option for the development of the next generation of mass-produced M.
A new technology to improve throughput, which is a bottleneck in the double exposure method,
In this regard, the four operations mentioned above, namely wafer exchange, search alignment,
, fine alignment, and exposure operations can be performed simultaneously, even if only partially.
If these four operations can be performed in parallel, it will be faster than if they were performed sequentially.
It is thought that the throughput can be improved by using this method.
This is based on the premise that multiple pages must be set up, which seems simple in theory, but in reality
In fact, in order to provide sufficient effect by using multiple substrate stages,
For example, the substrate on one of the substrate stages
While scanning exposure is being performed on one substrate, alignment exposure is being performed on the other substrate stage.
When the substrate stage and the reticle stage are
The reaction force caused by the acceleration and deceleration of one stage acts as a disturbance on the other stage,
In order to achieve high-precision overlay,
After performing alignment on the substrate on the substrate stage,
The results are used to align the mask pattern with the sensitive substrate and perform exposure.
Therefore, it is necessary to simply use one of the two substrate stages for exposure, for example, and the other for other purposes.
The present invention was made under such circumstances, and its first object is to improve throughput.
A second object of the present invention is to provide an exposure apparatus and an exposure method that can improve throughput and
An exposure apparatus and an exposure method that can realize highly accurate exposure of fine patterns
A third object of the present invention is to provide a method for manufacturing a microdevice at low cost.
Disclosure of the Invention An exposure apparatus according to a first aspect of the present invention transfers a pattern formed on a mask onto a substrate.
An exposure apparatus for transferring a pattern onto a first surface,
a first mask stage (RS1) and a second mask stage (RS2) movable in the direction of the mask;
An illumination system (12A, 12B, BMU1, BMU2, IOP1,
IOP2); and a mask for projecting illumination light emitted from each of the masks onto a substrate (W1, W2).
a first projection optical system (PL1) and a second projection optical system (PL2) that project light therethrough;
are arranged on the first and second mask stage sides, and the substrates (W1, W2) are
a first and a second substrate stage (WS1, WS2) that can hold and move the substrate;
The first mask stage and the first substrate stage are projected at a magnification of the first projection optical system.
and moving the second mask in the first direction at a speed ratio corresponding to the speed of the first mask.
and the second substrate stage at a speed according to the projection magnification of the second projection optical system.
The illumination system includes a driving device (22, 40) for synchronously moving the mask on the first mask stage and the second mask stage in the first direction at a ratio of 1/2 to 1/4.
The masks on the two mask stages are irradiated, and in this state, the driving device
The first mask stage and the first substrate stage are adjusted in accordance with the projection magnification of the first projection optical system.
The second mask stage and the second substrate stage are moved synchronously in the first direction at a speed ratio.
The stage is moved synchronously in the first direction at a speed ratio according to the projection magnification of the second projection optical system.
Then, the pattern of the mask on the first mask stage is projected onto the first substrate by the first projection optical system.
The patterns are transferred sequentially onto the substrate on the plate stage, and at the same time, the patterns are transferred onto the mask on the second mask stage.
The patterns are sequentially transferred onto a substrate on a second substrate stage by a second projection optical system.
That is, two substrates, one on the first substrate stage and one on the second substrate stage, are
The mask pattern is transferred to the plate in parallel, which reduces throughput.
In this case, from the viewpoint of simultaneous parallel processing of two substrates,
The direction of movement of each stage during the phase movement is not particularly limited.
As shown, the first mask stage (RS1) and the second mask stage (RS2) during the synchronous movement
The movement directions of the two sensors (RS2) are opposite to each other in the first direction.
The movement of the first substrate stage (WS1) and the second substrate stage (WS2) during the period of movement
The moving directions may be opposite to each other in the first direction.
The reaction forces generated when accelerating and decelerating before and after the synchronized movement of each mask stage are mutually
The mask stages are moved synchronously, and the
Since the reaction forces generated during acceleration and deceleration cancel each other out to some extent,
and reducing the force in the first direction applied to the body of the exposure device including the support member.
This makes it possible to reduce synchronization errors between the stages of each set.
In this case, there is a risk that a certain amount of rotational moment will act on the body.
However, almost no force is generated in the direction perpendicular to the first direction within the stage movement plane.
For example, compared to preventing six degrees of freedom of movement (or vibration) of the body,
In the exposure apparatus, the mask stages (RS1, RS2) and the substrates (RS1, RS2) are
It is desirable that the plate stages (WS1, WS2) move on the same plane.
In this case, the above-mentioned motion is performed by a so-called two-dimensional linear actuator (planar motor) or the like.
It is possible to configure a drive system for four stages, and the support for each stage is
Only rotational moments in the same plane act on the body including the support member (pitch
Since no bending or rolling occurs, vibrations can be easily suppressed.
In the above exposure apparatus, the first and second substrate stages (WS1, WS2) are the same
a third substrate stage (WS3) that moves on one surface; and a positioning member formed on the substrate.
The apparatus may further include a first mark detection system (28A) for detecting the alignment mark.
In such a case, the substrates on the first and second substrate stages are scanned as described above.
While the mask pattern is being transferred by exposure, the substrate on the third substrate stage
The alignment marks formed on the substrate can be detected by the first mark detection system.
Therefore, the exposure operation for the substrates on the two substrate stages and the exposure operation for the substrates on one substrate stage are performed.
The mark position detection operation (alignment operation) for the substrate on the
In this case, the driving device (22, 40) drives the first substrate stage (
WS1) or the second substrate stage (WS2), instead of the third substrate stage
(WS3) to the first mask stage (RS1) or the second mask stage (
In such a case, the mark position detection
The third substrate stage on which the above has been completed is inserted into the first substrate stage or the second substrate stage.
By switching the stage, the exposure operation for the substrate on the first and second substrate stages is completed.
After that, a scanning exposure for transferring a mask pattern to the substrate on the third substrate stage is performed.
In this case, the alignment of the substrate on the third substrate stage is performed by
The exposure time for the substrates on the first and second substrate stages completely overlaps.
Since the substrate is mounted on the first and second substrate stages, alignment and exposure are performed.
In the exposure apparatus, the first, second and third substrate stages are arranged to hold the substrate, and the throughput can be further improved compared to when the light is sequentially and repeatedly applied.
The fourth substrate stage (WS4) moves on the same plane as the other substrates (WS1, WS2, WS3).
a second mark detection system (2) for detecting an alignment mark formed on the substrate;
8B). In this case, the first and second substrate stages
The mask pattern is transferred onto the substrate by scanning exposure as described above.
While the alignment mark formed on the substrate on the third substrate stage is being aligned with the first mark,
The detection system detects the alignment marks formed on the substrate on the fourth substrate stage.
The first mark detection system can detect the alignment marks on the two substrates.
The exposure operation for the substrate on the stage and the master operation for the substrate on the two substrate stages
In this case, the driving device (22, 40) drives the first substrate stage (
WS1), the second substrate stage (WS2), instead of the third substrate stage (WS
3), the fourth substrate stage (WS4) is connected to the first mask stage (RS1),
It may be possible to move them in synchronization with the second mask stage (RS2).
In this case, the third substrate stage and the first substrate stage after the mark position detection are completed.
After the mark position detection is completed, the fourth substrate stage and the second substrate stage are swapped.
By switching the positions, the exposure operation for the substrates on the first and second substrate stages can be performed.
Immediately after the completion of the process, the substrate on the third substrate stage and the substrate on the fourth substrate stage are
This allows scanning exposure for transferring the mask pattern.
The alignment time for the substrate on the first substrate stage and the substrate on the fourth substrate stage is
, which completely overlaps with the exposure time for the substrate on the second substrate stage.
Then, alignment and exposure are sequentially repeated for the substrates on the first and second substrate stages.
In the above exposure apparatus, the mask stages (RS1, RS2) are arranged at approximately the same time.
and each of the substrate stages (WS1, WS2) has approximately the same mass.
In such a case, it is desirable to have a first mask stage and a first substrate stage.
The synchronous movement of the first mask stage and the second substrate stage is performed simultaneously.
When scanning at the same target speed, the acceleration and deceleration of each stage
The reaction forces are canceled out between the mask stages and between the substrate stages,
No force in the first direction acts on the body including the support member that supports the stage.
In the above exposure apparatus, the projection optical systems (PL1, PL2) are the same.
a projection magnification, and the mass of each mask stage (RS1, RS2) is equal to or larger than the mass of each substrate
The mass of the stage (WS1, WS2, WS3, WS4) is multiplied by the projection magnification.
In this case, it is desirable to move the first mask stage and the first substrate by the driving device.
stage (or the third substrate stage) moves at a speed according to the projection magnification of the first projection optical system.
The second mask stage and the second substrate stage are moved synchronously in the first direction.
the second projection optical system (or the fourth substrate stage) at a speed ratio according to the projection magnification of the second projection optical system.
When moved synchronously in one direction, each stage moves without contact with the support member.
(Driven by a linear motor, etc.)
The law of conservation of momentum holds between the image sensor and the substrate stage, and the synchronization control circuit and the actuator
Scanning can be performed with almost zero synchronization error without the need for special equipment such as an anti-vibration device.
In the above exposure apparatus, the drive device drives the first and second mask stages (R
The first and second substrate stages (WS1, WS2) are aligned in the same straight line.
In such a case, it is desirable to drive the exposure device in the same way as the exposure device described above.
The reaction forces during stage acceleration and deceleration are mutually proportional between stages and substrate stages.
The force in the first direction is not applied to the body including the support members that support each stage.
In addition, the rotation moment will no longer be applied, so the synchronous control circuit and
Scanning with almost zero synchronization error is possible without installing special equipment such as an active vibration isolation device.
In the exposure apparatus, the mask on the first mask stage (RS1) and the
A mask exchange mechanism (20) for exchanging the mask with the mask on the second mask stage (RS2)
In such a case, for example, the first mask stage may further include a
A mask on which a first resolution pattern is formed is placed, and a second resolution pattern is formed on a second mask stage.
With a mask on which a pattern is formed placed, the first group is exposed by scanning exposure.
The substrate on the plate stage, the first decomposition pattern, and the second decomposition pattern are
After transferring the two-part pattern, the first mask stage is replaced by the mask exchange mechanism.
The mask on the first mask stage is replaced with the mask on the second mask stage, and each is used for scanning exposure.
The second separation plate is then moved relative to the substrate on the first substrate stage and the substrate on the second substrate stage.
By transferring the first decomposition pattern and the second decomposition pattern,
A composite pattern of the first decomposed pattern and the second decomposed pattern is then transferred to the substrate on the first substrate stage,
It is possible to transfer onto a substrate on a plate stage.
Therefore, the double exposure can be easily realized simultaneously.
In addition, the improvement of resolution and depth of focus allows for the production of fine patterns.
Each projection optical system is a catadioptric optical system, and the wavelength of the illumination light is 20
In such a case, it is not necessary to increase the size of the projection optical system.
This enables highly accurate transfer of fine patterns on the submicron order or less without any need for a
The exposure method according to the second aspect of the present invention includes: exposing a pattern formed on a mask to a substrate;
The exposure method for transferring a first mask (R1) and a first substrate (W1) is
While moving synchronously in the first direction at a speed ratio according to the projection magnification of the projection optical system (PL1),
The first mask is irradiated with illumination light (EL) to form a pattern on the first mask.
The pattern is transferred onto a first divided area on the first substrate via the first projection optical system.
A first step; and simultaneously with the first step, a second mask (R2) and a second substrate (W2)
is synchronously moved in the first direction at a speed ratio according to the projection magnification of the second projection optical system (PL2).
While moving the mask, the second mask is irradiated with illumination light (EL), and a pattern is formed on the second mask.
The formed pattern is projected onto a second divided area on the second substrate via the second projection optical system.
and a second step of transferring the first divided area on the first substrate by the scanning exposure in the first step.
The pattern of the first mask is transferred to the second area on the second substrate by scanning exposure in the second process.
The pattern of the second mask is transferred to the image area at the same time.
The mask pattern is transferred simultaneously to two substrates, the first substrate and the second substrate.
In this case, the first and second substrates are formed on the substrates different from the first and second substrates at the same time as the first and second steps.
The alignment marks formed on the third substrate (WS3) and the fourth substrate (WS4) are
The method may further include a third step of detecting the peak.
Exposure operation for the plate and mark position detection operation for the two substrates (alignment
In this case, the alarm for the third and fourth boards is
The exposure time for the first and second substrates was completely overlapped.
In the above exposure method, after the first and second steps are completed,
The second mask (R2) and the first substrate (W1) are projected by the first projection optical system (PL).
While moving the object in the first direction synchronously at a speed ratio according to the speed ratio, the object is illuminated by an illumination light (EL).
The second mask is irradiated with light and the pattern formed on the second mask is projected onto the first projection optical system (
PL1) to be transferred onto the first partitioned region on the first substrate (W).
and a third step, wherein the first mask (R1) and the second substrate (W
2) in the first direction at a speed ratio according to the projection magnification of the second projection optical system (PL2).
While moving the first mask synchronously, the first mask is irradiated with illumination light, and a pattern is formed on the first mask.
The pattern thus formed is projected onto the second divided area of the second substrate via the second projection optical system.
In this case, for example, a first decomposed pattern is formed on a first mask in advance, and a second decomposed pattern is transferred onto the second mask.
By forming the second decomposition pattern on the mask, the scanning exposure in the first and second steps can be performed.
The first decomposition plate is formed by the light in the first divided area of the first substrate and the second divided area of the second substrate.
After the first and second decomposition patterns are transferred simultaneously, the third and fourth scanning steps are performed.
By exposure, a second resolved pattern is formed in the first divided area on the first substrate, and a second resolved pattern is formed in the second substrate.
The first decomposed pattern is transferred to each of the second divided areas.
The composite pattern of the first decomposition pattern and the second decomposition pattern is simply formed on the first section of the first substrate.
The image area can be transferred to the second divided area of the second substrate.
Double exposure of two substrates can be easily achieved simultaneously.
It is possible to improve throughput and also improve resolution and depth of focus.
The exposure apparatus according to the third aspect of the present invention is a photolithography apparatus for manufacturing microdevices.
An exposure apparatus used in a lithography process, which holds a first mask (R1).
a first mask stage (RS1); and at least two reflective optical elements (M1, M2
, M3), and a first projection optical system (PL1) having a front surface in front of the first projection optical system;
A first substrate stage (WS) for holding the first substrate (W1) on the first mask stage side
1); a second mask stage (RS2) that holds a second mask (R2); and
a second projection optical system (PL) having at least two reflective optical elements (M1, M2, M3);
2) and a second substrate (W) on the second mask stage side with respect to the second projection optical system.
a second substrate stage (RS2) for holding the first and second substrates;
When scanning and exposing, the first and second substrate stages are moved relative to each other along a predetermined direction.
and a driving device (22, 40) for driving the first mask in the opposite direction. According to this, when the first and second substrates are subjected to scanning exposure, the first mask is exposed by the illumination light.
The mask on the stage and the mask on the second mask stage are illuminated.
In this state, the first and second substrate stages are moved relative to each other along a predetermined direction by a driving device.
This allows the mask patterns on the first and second substrates to be
Since the transfer of the patterns is performed simultaneously in parallel, throughput can be improved.
In this case, the body of the exposure apparatus includes the support members for the first and second substrate stages.
The force applied to the first mask stage in a predetermined direction can be reduced.
Synchronization error between the first mask stage and the first substrate stage, and between the second mask stage and the second substrate stage
The exposure method according to the fourth aspect of the present invention is a method for transferring a device pattern onto a substrate.
In the exposure method, a first mask (R1) is positioned on the first projection optical system (PL1).
The first substrate (W1) is placed, and the first mask and the first substrate are moved synchronously.
a first step of transferring a pattern of the first mask onto the first substrate; and a second projection optical system.
A second substrate (W2) is placed on the second mask (R2) side with respect to the system (PL2),
The second mask and the second substrate are moved synchronously to transfer the pattern of the second mask to the
and a second step of transferring the patterned image onto a second substrate, the first and second steps being carried out substantially simultaneously.
and the first and second substrates are moved in opposite directions along a predetermined direction.
According to this, in the first and second steps, the first mask is projected by the first projection optical system.
At approximately the same time that the pattern is transferred onto the first substrate, a second mask is projected onto the first substrate by the second projection optical system.
In this case, the first and second substrates are aligned in a predetermined direction.
Since the two are moved in opposite directions along the same axis, the same principle as in the invention described in claim 16 is applied.
Therefore, the synchronization error between the first mask and the first substrate, and the synchronization error between the second mask and the second substrate can be reduced.
In the above exposure method, from the viewpoint of improving throughput, the movement of the first and second masks can be improved.
Therefore, for example, the first mask may be moved along the predetermined direction.
The second mask is moved in the opposite direction to the first substrate along the predetermined direction.
The first substrate may be moved in the opposite direction to the second substrate.
According to the invention of claim 19, the first and second masks and the first and second substrates
In the above exposure method, it is desirable that the first mask (R1) and the first substrate (W1) are moved on the same straight line.
and the reaction force generated by the synchronous movement of the second mask (R2) and the second substrate (W
2) and the reaction force generated by the synchronized movement may be made to cancel each other out.
In the above exposure method, after the first and second steps, the first substrate and
The second substrate and the second substrate are arranged in opposite directions along a direction perpendicular to the predetermined direction.
In such a case, for example, in the first and second steps,
For example, the pattern of the first mask is applied to one shot area on each of the first and second substrates.
After transferring the patterns of the first and second masks, the first and second substrates are
When stepping to the scanning start position of each next shot area,
There is a reaction force due to the acceleration/deceleration of the first substrate and a reaction force due to the acceleration/deceleration of the second substrate during rotation.
A device manufacturing method according to a fifth aspect of the present invention includes the steps of:
The method is characterized by including a lithography process using an optical device.
The exposure apparatus according to the above inventions makes it possible to improve throughput, and as a result,
The device manufacturing method according to the sixth aspect of the present invention is a method for manufacturing a device using the exposure method according to the second and fourth aspects.
According to a seventh aspect of the present invention, an exposure method is used.
An exposure apparatus for irradiating a line and exposing an object to the pattern, comprising: a plurality of mask stages each capable of holding a mask and being movable; a plurality of object stages each capable of holding an object to be exposed and being movable; and a common base for movably supporting the plurality of mask stages and the plurality of object stages.
a base plate for projecting the energy beam emitted from each of the masks onto the corresponding object to be exposed;
and a plurality of projection systems for synchronously moving each mask stage and its corresponding object stage with respect to each projection system.
The object is exposed to the pattern of each mask by moving the mask.
According to this exposure apparatus, a mask stage, an object stage, and a projection system are provided.
The exposure device has multiple subunits that are operated simultaneously.
For example, the first mask of the first sub-unit can be exposed.
the stage and the second mask stage of the second sub-unit are connected to respective projection systems.
The first and second mask stages can be moved simultaneously relative to each other.
Since both are supported on a common base plate, the movement directions of the mask stages are the same.
By controlling the mask stages so that they are in the opposite direction, the movement of each mask stage, especially the movement
The reaction force against the base plate that occurs when accelerating and decelerating to start and finish (scanning)
In addition, the movement directions of the first and second mask stages can be canceled.
By controlling the first and second mask stages to be in opposite directions,
The corresponding first and second object stages also move in opposite directions,
The velocity generated during the movement of each object stage, especially during acceleration and deceleration at the start and end of the movement,
Therefore, the reaction force against the base plate can be canceled.
The reaction force generated by the stage movement in the two subunits is canceled within the device.
This reduces the vibration of the device body and the synchronization error between stages that results from it.
Furthermore, it is possible to perform exposure operations simultaneously in a plurality of exposure apparatus subunits.
In this specification, the term "common base plate" refers to a base plate having a single flat surface.
Not only the plate-like member that moves one mask stage to the other, but also the
A plate-like structure having multiple movably supported surfaces, each surface having a different height.
That is, multiple mask stages and multiple object stages may be included.
Each of the disk-shaped members is movably supported on at least a portion of the disk-shaped member.
Any component may be used, and its shape, structure and material may be selected.
The reaction force when the mask stages move in opposite directions is cancelled out,
In terms of easily achieving the purpose of suppressing vibrations,
The mask stage and the object stage have a flexible surface on which the mask stage and the object stage can move freely.
In the exposure apparatus of the present invention, the mask stage and the object stage are mounted on a base plate.
Furthermore, the exposure apparatus can be supported by the plurality of mask stages and the plurality of
A drive that can support and move the object stage on the base plate without contact.
The exposure apparatus may further comprise a drive device, for example a linear actuator.
and a controller for controlling the at least two
The mask stages can be controlled so that they move in opposite directions. The exposure apparatus of the present invention may further include a support table, and the base plate can be attached to the support table.
Alternatively, the exposure apparatus may further include a surface plate as shown in FIG.
The base plate is supported movably on the surface plate, and a mask stage and
When the object stage moves, the stage movement may affect the base plate.
The base plate may be configured to move relative to the surface plate in response to the applied reaction force.
This configuration allows for the movement of a single mask stage or multiple masks.
When the stage moves and the reaction force against the base plate does not cancel out
Even if the base plate is moved, it can move relative to the surface plate in response to the residual reaction force.
At this time, the momentum of the base plate is equal to the momentum of the stage, and the average center of gravity of the stage
Even if the position changes and an unbalanced load occurs, the unbalanced load is balanced by shifting the center of gravity of the base plate.
Therefore, the center of gravity of the entire exposure apparatus can be maintained at a predetermined position.
This allows for the movement of stages, especially when multiple stages are moving along complex trajectories.
Even if the exposure device is moved, the exposure device itself is prevented from vibrating.
When supporting the workpiece, it is possible to do so without contact, for example by using a linear actuator on a surface plate.
In addition, the exposure device irradiates the backside of the base plate with energy rays from the irradiation system.
The mask stage is supported on the surface of the base plate and is configured to transmit light through the mask.
The exposure apparatus may further include a plurality of projection systems for irradiating the energy beam onto each projection system.
The exposure apparatus may further include a base plate for the plurality of mask stages and the plurality of object stages, and the plurality of projection systems may be symmetrically arranged on the base plate.
In this case, the mask stage may be provided with an interferometer for measuring the position on the stage.
A plurality of object stages each reflect the beams transmitted from the interferometer.
Furthermore, the two-dimensional position on the base board may be
Cartesian coordinates defined by a predetermined first axis and a second axis perpendicular to the first axis on the base plate
the plurality of mask stages and the plurality of object stages when the plurality of mask stages and the plurality of object stages are determined using a system
At least one stage of the first axis and the second axis is aligned along a third axis direction intersecting the third axis direction.
The interferometer may include a reflecting surface extending therefrom, the interferometer irradiating the beam onto the reflecting surface to measure the beam intensity.
By receiving the reflected light, the position of the one stage in the third axis direction can be measured.
The exposure apparatus further determines whether the one stage is located on the basis of the measured position in the third axis direction.
A calculator that calculates position coordinates on a Cartesian coordinate system defined by the first and second axes of the page.
For example, the interferometer may be reset when the measurement beam of the interferometer is first irradiated onto the reflecting surface.
The stage position at this time is defined by the first axis (Y axis) and the second axis (X axis).
The position after the stage has moved (
X, Y) are the distance traveled in the third axis direction measured by the interferometer and the distance traveled when the reflecting surface is moved in the first axis direction.
Alternatively, it can be calculated from the angle at which it intersects with the second axis.
By using only the measurement value of the first interferometer, the first axis and the second axis of the stage are defined.
It is possible to calculate the position coordinates on the Cartesian coordinate system.
It is sufficient to provide only a reflecting surface in a direction intersecting the coordinate axes of the above-mentioned Cartesian coordinate system, so
A reflector is provided on each movable body along the orthogonal axis of the orthogonal coordinate system, and the orthogonal axis is
In the conventional method, the position of the movable body in the axial direction was measured using multiple interferometers.
Compared to optical devices, the number of interferometers and reflecting surfaces is reduced, resulting in a simpler exposure device.
It is also possible to measure the position of an object to be exposed, such as a photosensitive substrate, and
Position control can also be simplified. In addition, the degree of freedom in arranging the reflecting surface is improved.
As a result, the degree of freedom in designing the stage shape is improved.
It is no longer necessary to use a rectangular stage such as a square or rectangular stage.
When a reflecting surface is placed obliquely on such a rectangular stage,
The outer section can be removed to create a triangular stay as shown in Figure 16.
Therefore, it is possible to hold a mask or an object and move it two-dimensionally.
The exposure apparatus is used in a lithography process for manufacturing a device.
A projection exposure apparatus, particularly a scanning projection exposure apparatus, is preferred. In this case, the object to be exposed is
For example, light or electromagnetic waves of any wavelength such as visible light, ultraviolet light, or X-rays, electrons, etc.
According to an eighth aspect of the present invention, the first object having a pattern is irradiated with an energy beam of a particle beam.
1. An apparatus for exposing a second object to energy rays, comprising: a first base plate on which a first object is mounted for moving the first object relative to the energy rays;
a plurality of first movable bodies capable of holding the first object, and a plurality of first movable bodies that move in synchronization with the movement of the first object relative to the energy beam during scanning exposure of the second object;
The second object is placed on the first base plate so as to move the second object relatively.
a plurality of first movable bodies capable of holding a first object; and a first movable body for irradiating the first object held by each of the first movable bodies with the energy beam.
At least one optical element is disposed on the opposite side of the first object with respect to the first base plate.
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus comprising: an illumination system for exposing a substrate to an energy beam irradiated onto a mask;
a first mask for scanningly exposing a first substrate and a second substrate to the energy beam, respectively;
The mask and the first substrate are moved synchronously, and the second mask and the second substrate are moved synchronously.
and the first and second masks or the first and second substrates are moved to the same plane.
and the first mask and the second mask are moved in opposite directions.
The synchronous movement with the first substrate and the simultaneous movement of the second mask and the second substrate are
The first and second masks and the first and second substrates may be formed substantially simultaneously.
The first and second masks and the first and second substrates may be disposed on one surface.
According to a tenth aspect of the present invention, a pattern formed on a mask is transferred onto a substrate.
a first mask stage and a second mask stage each of which holds a mask and is movable in a first direction;
providing an illumination system for irradiating each mask with illumination light; and providing first and second projection optics for projecting the illumination light emitted from each mask onto a substrate.
providing a first and second projection optical system on the same side as the first and second mask stages, respectively;
and a first and a second substrate stage, each of which is capable of holding and moving the substrate.
and providing the first mask stage and the first substrate stage in a projection system of the first projection optical system.
The second mass is moved synchronously in the first direction at a speed ratio corresponding to the shadow magnification.
the projection stage and the second substrate stage in accordance with the projection magnification of the second projection optical system.
providing a drive for synchronously moving the exposure device in the first direction at a speed ratio;
According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a photolithography device.
A method for manufacturing an exposure apparatus used in a lithography process, comprising the steps of: providing a first mask stage that holds a first mask; providing a first projection optical system having at least two reflective optical elements; and providing a first substrate stage that holds a first substrate on the first mask stage side relative to the first projection optical system.
providing a stage; providing a second mask stage that holds a second mask; providing a second projection optical system having at least two reflective optical elements; and providing a second substrate stage that holds a second substrate on the second mask stage side relative to the second projection optical system.
providing a stage; and moving the first and second substrate stages when scanning and exposing the first and second substrates, respectively.
providing drive devices that drive in opposite directions along a predetermined direction;
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an optical device, comprising: applying energy to an exposure pattern formed on a mask;
A method for manufacturing an exposure apparatus for irradiating a .lambda.-ray and exposing an object to be exposed with the pattern.
The method includes providing a plurality of movable mask stages each holding a mask.
and providing a plurality of movable object stages each holding an object to be exposed.
a common base that movably supports a plurality of mask stages and a plurality of object stages;
a step of providing a base plate; and a step of projecting the energy beams emitted from each of the masks onto a corresponding object to be exposed.
and providing a plurality of projection systems for each of the projection systems, respectively; wherein the exposure apparatus provides a mask stage and a corresponding object stage for each of the projection systems.
By synchronously moving the mask and the image, the object is exposed to the pattern of each mask.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will now be described with reference to Figures 1 to 14. Figure 1 shows a schematic configuration of an exposure apparatus 10 according to one embodiment, and Figure 2 shows a schematic configuration of an exposure apparatus 10 according to one embodiment.
1 shows a plan view of the exposure apparatus 10 with the projection optical system removed.
The exposure apparatus 10 is a scanning exposure type of the so-called step-and-scan method.
It is a projection exposure system that uses the step-and-scan projection exposure method.
The effective projection of a reduced projection optical system with a circular projection field using a laser beam as illumination light is
The shadow area is limited to a polygon (hexagon), and both ends of the effective projection area in the non-scanning direction are
A method of partially overlapping the images, known as scan and stitching, is used.
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-229423 and the corresponding U.S. Pat.
In addition, the scanning exposure method is disclosed in US Pat. No. 4,924,257.
Such a projection exposure apparatus is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-196513 and its corresponding publications.
U.S. Pat. No. 5,473,410, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-277612, and
Corresponding U.S. Pat. No. 5,194,893, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-307720, and
The corresponding patents are also disclosed in U.S. Pat. No. 5,506,684 and the like.
The exposure method can also be applied to the exposure apparatus and exposure method of the present invention.
Insofar as the national laws of the designated or elected States in the international application permit,
The exposure apparatus 10 includes a pair of excimer laser light sources 12A and 12B and a
The excimer laser light sources 12A and 12B are beam matching units BMU1 and BMU2.
1, the excimer laser light sources 12A and 12B and the exposure device main body 14 are shown as
Although the exposure apparatus main body 14 is shown in close proximity, in reality, it is installed in an ultra-clean room.
The interior space is highly dustproof and has highly accurate temperature control.
The excimer laser beam is housed in an environmental chamber (not shown).
The sources 12A and 12B are located in a separate room (with a high degree of cleanliness) isolated from the ultra-clean room.
The exposure apparatus main body 14 is installed in a horizontal position by a plurality of (four in this example) vibration isolation pads 16.
The supported base plate 18 is used as a substrate (first and second substrates).
The first wafer W1 and the second wafer W2 are held and moved independently in the XY two-dimensional plane.
, first and second wafer stages WS1 and WS2 as second substrate stages, and a base
On the board 18, first and second reticles R1 and R2 are placed as first and second masks, respectively.
The scanning direction is mainly the Y-axis direction (the left and right directions in the plane of the drawing in FIG. 1).
a first reticle stage and a second reticle stage as a first mask stage and a second mask stage, respectively, which move in a direction
Stages RS1 and RS2, above stage WS1 and RS1, and stage WS2 and RS
2, the first and second projection optical systems PL1 and PL2, and the base plate
18, and illuminate the reticles R1 and R2 from below.
The base board 18 is equipped with optical systems IOP1 and IOP2, a control system, etc. As shown in FIG.
That is, the third and fourth wafer stages WS3 and WS4 serve as the third and fourth substrate stages.
Also, on the base board 18, a lever as a mask exchange mechanism is provided.
A tickle exchange mechanism 20 is also provided. The excimer laser light sources 12A and 12B are used as exposure light sources.
Here, pulsed ArF excimer laser light with a wavelength of 193 nm is emitted.
The excimer laser light sources 12A and 12B emit pulsed ultraviolet laser light for exposure.
The lighting used is 256M (mega) bit to 4G (giga) bit class.
A microcomputer with the integration level and fineness equivalent to that of semiconductor memory elements (D-RAM)
The minimum line width required for mass production of circuit devices is approximately 0.25 to 0.10 μm.
This is to obtain pattern resolution. The exposure illumination light is ArF excimer laser.
The present invention is not limited to KrF excimer laser light, but may also be applied to other lasers, such as KrF excimer laser light with a wavelength of 248 nm or KrF excimer laser light with a wavelength of 1
F of 57 nm 2 Excimer laser light, or high-energy lasers such as copper vapor lasers and YAG lasers
Harmonics, ultraviolet emission lines from ultra-high pressure mercury lamps (g-line, i-line, etc.),
Light in the soft X-ray region (EUV light) with a wavelength of 5 to 15 nm may also be used.
To achieve a width of 0.10 μm, F 2 Using excimer laser light, EUV light, etc.
It is desirable that the wavelength width of the ArF excimer laser light (pulse laser light) is
chromatic aberration caused by the various refractive optical elements that make up the projection optical systems PL1 and PL2
The absolute value of the center wavelength to be narrowed and
The value of the narrowing width (between 0.2 pm and 300 pm) is displayed on the operation panel (not shown).
The settings can be adjusted as needed and fine-tuned from the operation panel.
The operation panel also allows you to select pulse emission mode (typically self-oscillation, external trigger)
An example of an exposure apparatus using an excimer laser as a light source is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-1982.
No. 98631 (corresponding to U.S. Pat. No. 4,458,994), JP-A-1-2
No. 59533 (corresponding to U.S. Pat. No. 5,307,207), JP-A-2-1
No. 35723 (corresponding to U.S. Pat. No. 5,191,374), JP-A-2-2
94013 (corresponding U.S. Pat. No. 5,383,217), etc.
An exposure device that uses an excimer laser light source for step-and-scan exposure.
Examples include the aforementioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-229423 (corresponding U.S. Pat. No. 4,924,
257), JP-A-6-132195 (corresponding U.S. Pat. No. 5,477,
304), JP-A-7-142354 (corresponding U.S. Pat. No. 5,534,
Therefore, in the exposure apparatus 10 of FIG.
Apply the basic technology disclosed in each patent publication as is or with partial modifications.
It is possible to apply the national laws of the designated States or elected States designated in this international application.
To the extent permitted by law, the above publications and U.S. patents are incorporated herein by reference.
The laser light from the excimer laser light sources 12A and 12B passes through BMU1 and BMU2.
The first and second illumination optical systems IPO1 and IPO2 are each provided with a beam expander,
A plurality of ND filters with different transmittances are placed in such a way that one of them is positioned in the illumination light path.
a turret plate for holding the light source, a (double) fly-eye lens system, and an oscillating mirror.
Uniform power optical system, relay lens system, fixed blinds, movable blinds, etc.
The double fly-eye lens system and the oscillating mirror are
The combined configuration is described, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 1-235289 and
U.S. Pat. No. 5,307,207 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-142354 correspond to the above.
and its corresponding U.S. Pat. No. 5,534,970.
and, to the extent permitted by the domestic laws of the designated countries, incorporates the disclosures contained in the main text.
Here, the operation of the illumination optical systems IPO1 and IPO2 will be briefly explained.
The laser light emitted from the laser light sources 12A and 12B enters the illumination optical system,
The beam is shaped to an appropriate diameter by a beam expander and enters an optical system for uniforming illumination.
Here, speckle is reduced and illumination is made uniform, and the lens system
Passing through a movable blind installed at a position conjugate with the reticle R (reticle R1, R2)
A fixed blank is placed at a position slightly defocused from the conjugate plane of the reticle R.
It reaches India, where its cross-sectional shape is determined to a predetermined shape, and then it is used as a relay lens system.
and passes through a bending mirror MO to form uniform illumination light (exposure light) EL, which is then incident on a reticle R
The predetermined shape defined by the fixed blinds, here a rectangular slit shape
The illumination area IAR (see FIG. 6) is illuminated.
The exposure light EL is incident on the first and second projection optical systems PL1 and PL2, which will be described later.
In this embodiment, these illumination optical systems IPO1, IPO2, and beam
The beam matching units BMU1 and BMU2 and the laser light sources 12A and 12B
The base plate 18 is provided with a bending mirror MO.
Apertures 18a and 18b are formed in the respective holes 18a and 18b to allow the emitted illumination light EL to pass therethrough.
The illumination light EL passes through the openings 18a and 18b and reaches the reticle stage RS.
The reticles R1 and R2 held on the base plate 1 and the base plate 2 are reached.
8 may be made of a light-transmitting material, and the openings 18a and 18b may be omitted.
The vibration isolation pad 16 is an air damper, which absorbs vibrations from the installation floor.
The four wafer stages WS1, WS2, WS3, and WS4 are square flat surfaces.
and their mass (more precisely, each wafer stage WS and wafer W)
The sum of the masses m1, m2, m3, and m4 are all almost equal.
The mass of each wafer stage is determined so that m1, m2, m3, m4 = m.
These four wafer stages WS1, WS2, WS3, and WS4 are set
is a magnetically levitated two-dimensional linear actuator 22 (
1, see FIG. 5) to maintain a gap of several microns between the bases.
It is supported by floating on the board 18 and driven two-dimensionally independently within the XY plane.
To explain this in more detail, the wafer stages WS1, WS2, WS3, and WS4 are
A magnet (not shown) is provided on the bottom surface, and the inside of the base board 18 is
The coils (which make up the X, Y, and Z circuits) are arranged at regular intervals over almost the entire surface.
The coil and the wafer stages WS1, WS2, WS3,
The magnets on the bottom of the WS4 act as a two-dimensional linear actuator.
In this case, the wafer stage WS
WS1, WS2, WS3, and WS4 are magnetically coupled to the magnets on their bottom surfaces and the Z
The magnetic force in the Z direction is generated by the current flowing through the coil that makes up the circuit.
The base plate 18 is supported in a floating state.
By controlling the current flowing through the coil using a control circuit (not shown in FIG. 5),
Wafer stages WS1, WS2, WS3, and WS4 can be independently moved within the XY two-dimensional plane.
It can be freely driven and can also be finely driven in the Z-axis direction and in the tilt direction relative to the XY plane.
This allows the wafer stages WS1, WS2, WS3,
The wafer stages WS1, WS2, WS3, and WS4 are configured to be capable of controlling the position and attitude of the wafer in six degrees of freedom.
The first, second, third and fourth wafers W1, W2, W3 and W4 are vacuum-sucked through the holder.
The wafer stages WS1, WS2, WS3, and W
On the upper surface of S4, various reference marks (for example, a first reference mark and a pair of reference marks described later) are provided.
1, FM2, FM3, FM4, FM5, FM6, FM7, FM8, FM9, FM10, FM11, FM12, FM13, FM14, FM15, FM16, FM17, FM18, FM19, FM20, FM21, FM22, FM23, FM24, FM25, FM26, FM27, FM
4 is set at approximately the same height as the wafers W1, W2, W3, and W4.
These fiducial mark plates FM1, FM2, FM3, and FM4 are, for example,
Used to detect the reference position of the wafer stage, during reticle alignment, etc.
In addition, both sides of the X axis direction and the Y axis direction of the wafer stages WS1, WS2, WS3, and WS4 are
The surfaces on both sides (i.e., the four sides) are mirror-finished reflective surfaces.
These reflecting surfaces are used for the interferometer beams of each measurement axis that make up the interferometer system described later.
The reflected light is received by each interferometer, and the reference
Position (generally, a fixed mirror is placed on the side of the projection optical system or the alignment optical system)
The displacement from the reference plane is measured, and the wafer stage
The two-dimensional positions of WS1, WS2, WS3, and WS4 can now be measured.
The structure of the measurement axis of the interferometer system will be described in detail later. The first and second reticle stages RS1 and RS2 have a square planar shape.
, by a magnetic levitation type two-dimensional linear actuator provided on the base board 18
The substrate is supported by floating on the base plate 18 with a gap of several microns maintained.
The motor is driven independently in the axial direction (left and right directions on the paper in Figure 1) and the X-axis direction.
In addition, these reticle stages RS1 and RS2 are magnetically levitated secondary stages.
The original linear actuator allows for fine movement in the X-axis and θ-axis directions.
To explain this in more detail, the bottom surfaces of the reticle stages RS1 and RS2 are provided with a non-illustrated
A magnet is provided, and a coil (X circuit,
Y circuit and Z circuit) and on the bottom of the reticle stages RS1 and RS2
Each of the magnets constitutes a part of the two-dimensional linear actuator 22.
In this case, the reticle stages RS1 and RS2 are provided on the bottom surfaces thereof.
Z generated by the magnetic force of the magnet and the current flowing through the coil that makes up the Z circuit
The magnetic field acts in the direction of the axis of the magnet, and the magnet is supported on the base plate 18.
The current flowing through the coil is controlled by a control device 40 (see FIG. 5).
The tickle stages RS1 and RS2 are independently driven in the Y direction at a predetermined stroke.
At the same time, it is also minutely driven in the X direction and in the rotational direction around the Z axis.
This allows for position control of the reticle stages RS1 and RS2 in the XY plane.
The reticle stages RS1 and RS2 are vacuum-attached to the reticle stages R1 and R2.
In this embodiment, the mass of the reticle stage RS1 (e.g.
More precisely, the total mass of the reticle stage RS1 and the reticle R1 (M1) and the reticle
The mass of the reticle stage RS2 (more precisely, the mass of the reticle stage RS2 and the reticle
The mass of the element R1 is approximately equal to the mass of the element M2. That is, M1 = M2 =
The mass of each reticle stage is set so that M holds.
In this embodiment, the projection magnification of the projection optical systems P1 and P2 described later is β, and the reticle stage
The mass M of the wafer stage is set to the projection magnification β times the mass m of the wafer stage.
, M=βm, the mass of the reticle stage M and the mass of the wafer stage M are set.
The mass m of each of the reticle stage RS1 and the reticle stage RS2 is determined.
One side (the side facing the paper in Figure 1) is a reflective surface with a mirror finish.
Similarly, on the other side of the reticle stage RS2 in the Y direction (the right side in FIG. 1),
The side surface and the side surface on one side in the X direction (the front side of the paper in FIG. 1) are mirror-finished.
These reflecting surfaces are used to form the interferometer system described later.
The interferometer beams of each measuring axis are projected, and the reflected light is received by each interferometer.
The reference position of each reflecting surface (generally, a fixed mirror is placed on the side of the projection optical system, and the
is the reference plane), and the displacement of the reticle stage RS1,
The two-dimensional position of RS2 is measured.
The first and second projection optical systems PL1 and PL2 are integrated with their respective lens barrels PP.
The projection optical system is supported by a main body column 24 provided on the base plate 18.
PL1 and PL2 are both mirrors with openings at the reticle-facing surface and the wafer-facing surface.
The tube PP and the entire optical system constitute a reduction optical system (projection magnification β (β is, for example, 1/4)).
Four lens groups GL1 to GL4 and three reflective optical elements (concave mirror and plane mirror) M1
3 shows a specific example of the configuration of the optical system that constitutes the first projection optical system PL1.
As shown in FIG. 3, the first lens group GL1 is located above the reticle R1.
A convex lens (or a common optical axis A in the Z-axis direction) is arranged in the
The second lens group GL2 is made up of a plurality of lenses each having a first lens element and a second lens element.
is a common Z-axis direction lens arranged above the first lens group GL1 along the Z-axis direction.
It is composed of a plurality of concave and convex lenses having an optical axis AX.
The four-lens group GL4 is a common Z lens group arranged along the Z axis above the wafer W1.
The second lens group GL2 is composed of a plurality of concave and convex lenses having an optical axis in the axial direction. A concave mirror M1 is disposed above the second lens group GL2.
In addition, a mirror is positioned below the second lens group GL2 at the pupil plane of the projection optical system PL1.
The reflecting surface of the fourth lens group GL4 is obliquely disposed above the fourth lens group GL4.
A relatively large plane mirror M3 is installed at an angle, and a Z axis is provided between the mirror M2 and the plane mirror M3.
a third lens group GL3 consisting of a plurality of lenses having an optical axis in a direction perpendicular to the
In FIG. 3, the distance between the reticle R1 and the first lens group GL1 is
aberration correction plate 2 for correcting non-rotationally symmetric aberrations, such as distortion;
The projection optical systems PL1 and PL2 are, for example, those disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-200544.
No. 5,220,454 and corresponding U.S. Pat. No. 5,220,454.
The refractive optical elements and reflective optical elements (concave mirrors, beam splitters, etc.)
A combined system (catadioptric system) can also be used.
No. 8-304705 and corresponding U.S. Pat. No. 5,691,802.
Optical systems may be improved and used to the extent permitted by the domestic laws of the designated countries.
The disclosures of the publications and U.S. patents by the same authors are incorporated herein by reference. According to the projection optical system PL1, as shown in FIG.
The exposure light EL transmitted upward from the projection optical system PL1 passes through the first lens group GL1, the second lens group GL2, and the third lens group GL3 in the projection optical system PL1.
The light passes through the right half of the second lens group GL2 and reaches the concave mirror M1, where it is
The light is reflected in a direction symmetrical with respect to the optical axis AX and passes through the left half of the second lens group GL2.
Then, the exposure light EL is reflected by the mirror M2 and reaches the third mirror M3.
The exposure light passes through the upper half of the lens group GL3 and reaches the plane mirror M3.
The light is reflected by the mirror M3, passes through the right half of the fourth lens group GL4, and reaches the wafer W1.
In this way, the projection optical system PL1 is a double-telecentric reduction magnification optical system as a whole.
The second projection optical system has a reduction ratio (projection magnification) β (β is, for example, 1/4).
The optical system PL2 is also identical to the projection optical system PL1 (however, the arrangement of each optical element is
The lens is bilaterally symmetrical, and as a whole, it has a bilaterally telecentric reduction magnification (projection
The optical system is configured with a reduction magnification of β (β is, for example, 1/4).
During scanning exposure, the wafer stages WS1 and WS2 (or wafer stage WS
The movement speed of the reticle stages RS1 and RS2 in the scanning direction is
On the other side of the projection optical systems PL1 and PL2 in the X-axis direction (the far side of the paper in FIG. 1),
Although not shown in FIG. 1, in reality, as shown in the plan view of FIG.
Off-axis (off-axis) with the same function as the first and second mark detection systems
is) type alignment systems 28A and 28B are arranged to align the first and second projection optical systems PL1,
The left and right symmetrical positions are separated by the same distance in the Y direction based on the X axis passing through the boundary of PL2.
These alignment systems 28A and 28B are installed at the same position (see FIG. 4).
LSA (Laser Step Alignment) system, FIA (Filed
Image Alignment) system, LIA (Laser Interfe)
Three types of alignment sensors are available:
These are used as reference marks on the reference mark plate and as alignment marks on the wafer.
It is possible to measure the position of the alignment mark in two dimensions (X and Y).
The alignment systems 28A and 28B are, for example, those described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-321030.
As disclosed in the FIA publication and corresponding U.S. Pat. No. 5,721,605,
An off-axis system that combines the LIA system and the LIA system by sharing part of the optical system.
The above alignment sensors may also be used, and the designated or elected States designated in this international application
The disclosures in this publication and the U.S. patent are incorporated by reference to the extent permitted by the domestic laws of the selected countries.
Here, the LSA system irradiates a mark with laser light and utilizes the diffracted and scattered light.
It is the most versatile sensor that measures the mark position using a
The FIA system is used for process wafers.
By illuminating the mark with broadband light and processing the image of this mark,
This is a sensor that measures the mark position, and it can measure asymmetric marks on the aluminum layer or wafer surface.
In addition, the LIA system can be used to slightly change the frequency of a diffraction grating mark.
The laser beams are irradiated from two directions, and the two diffracted beams are made to interfere with each other.
This is a sensor that detects the position information of the mark from the phase of the
In this embodiment, these three types of alignment sensors are used appropriately according to the purpose.
The wafer's approximate position is measured by detecting the positions of three one-dimensional marks on the wafer.
and so-called search alignment, which performs accurate positioning of each shot area on the wafer.
In this case, the alignment system 28A is mounted on the wafer stage WS3 (or WS1).
Alignment marks and fiducial mark plate F on the held wafer W3 (or W1)
It is used to measure the position of a reference mark formed on M3 (or FM1).
The alignment system 28B is held on the wafer stage WS4 (or WS2).
The alignment marks and fiducial mark plate FM4 (or W2) on the wafer W4 (or W2)
are used to measure the position of a reference mark formed on the FM2.
The information is sent to the alignment control device 30 (see FIG. 5).
The control unit 30 converts the information from each of the alignment sensors into digital data.
The digitized waveform signal is processed to detect the mark position.
The position detection result is sent to the main controller 40, which then responds to the result.
The magnetically levitated two-dimensional linear actuator 22 is controlled by the
Although not shown in FIG. 1, the wafer-facing side of the first projection optical system PL1
Near the end of the wafer W1, there is an inclined lens for detecting the Z-direction position of the wafer W1 with the lens barrel PP as the reference.
An incident light type focus sensor 32A (see FIG. 5) is provided.
As shown in FIG. 4, the gas sensor 32A is attached to the lens barrel PP via a holding member (not shown).
The wafer W1 is fixed in place, and a detection beam FB is irradiated obliquely onto the surface of the wafer W1.
The optical system 34a is fixed to the lens barrel PP via a holding member (not shown), and the wafer W
and a light receiving system 34b that receives the detection beam FB reflected by the surface 1.
A focus sensor 32A is also provided in the vicinity of the end of the second projection optical system PL2 on the wafer-opposing surface side.
A focus sensor 32B (see FIG. 5) having the same configuration is provided.
The measurement values of these focus sensors 32A and 32B are supplied to the main control device 40.
The focus sensors 32A and 32B allow the main controller 40 to
It is possible to detect (calculate) not only the Z-direction position but also the inclination.
These focus sensors 32A and 32B are described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-2834.
The multi-point focal positioning system disclosed in U.S. Pat. No. 5,448,332 and the corresponding U.S. Pat. No. 5,448,332 is also disclosed.
The position detection system and the corresponding U.S. Pat. No. 5,473,422
The focus leveling system disclosed in the International Application No. 2004/0024449 and other publications is used.
To the extent permitted by the national laws of the designated or elected States,
The publications and U.S. patents are incorporated herein by reference.
The alignment sensors may also be provided in the alignment systems 28A and 28B.
When measuring the alignment marks using the alignment systems 28A and 28B, the same process is performed as during exposure.
Focus and leveling measurement and control for autofocus/autoleveling
By performing this measurement, highly accurate alignment measurement becomes possible.
, the offset due to the attitude of the wafer stage between exposure and alignment (
Also, instead of a focus sensor with oblique incidence light, e.g.
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-321030 and the corresponding U.S. Patent No. 5,721,605
As disclosed in the above, the objective optical system of the off-axis alignment system
A TTL type focus sensor is used to detect the position of the wafer in the Z direction.
to the extent permitted by the national laws of the designated States or elected States designated in this international application.
The disclosures of these publications and U.S. patents are incorporated herein by reference. Furthermore, in the exposure apparatus 10 of this embodiment, the first and second illumination optical systems IOP1,
Inside the IOP2, the projection optical systems PL1 and PL2 project the light on the reticle.
The tickle mark (not shown) and the marks on the fiducial mark plates FM1 to FM4 are simultaneously
Through the Reticle (TTR) using the exposure wavelength for observation
le) a pair of reticle alignment microscopes 36A consisting of alignment optics;
36B (not shown in FIG. 1, see FIG. 5).
The alignment microscopes 36A and 36B are, for example, those disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-176468.
and corresponding U.S. Pat. No. 5,646,413.
These detection signals are sent to the alignment control device 30.
The relative positional relationship between the fiducial mark on the fiducial mark plate and the reticle mark is
The calculation result is supplied to the main control device 40.
Insofar as the national laws of the designated or elected States in the international application permit,
The wafer stages WS1, WS2, WS3, and WS4 and the reticle stage WS1, WS2, WS3, and WS4 are as follows:
Regarding the interferometer system 38 (see FIG. 5) that manages the positions of RS1 and RS2,
2. Here, in FIG. 2, the components constituting the interferometer system 38 are
The measurement axis of each laser interferometer is used to represent the corresponding laser interferometer.
As shown in FIG. 2, the interferometer system 38 is
, RS2 in the XY plane.
Y6, RIX1 to RIX4, and the positions of wafer stages WS1 to WS4 in the XY plane
A total of 20 laser interferometers WIY1 to WIY10, WIX1 to WIX
In FIG. 2, a measurement beam parallel to the measurement beam of the interferometer RIY1 is projected in the Y-Z plane.
An interferometer RIY5 is provided to irradiate the reflecting surface of the reticle stage RS1.
Divide the difference between the measurement values of the two interferometers RIY1 and RIY5 by the interferometer axis spacing in the Z direction.
This makes it possible to detect the rotation angle of the reticle stage RS1 around the X axis.
Similarly, for the reticle stage RS2, the length measurement beam of the interferometer RIY3 is
An interferometer RIY6 is provided, which uses a measurement beam parallel to the X axis.
In addition, a measurement beam parallel to the measurement beam of the interferometer RIX1 in the X-Z plane is detected.
An interferometer RIX3 is also installed to illuminate the reflecting surface of the cruise stage RS1.
The difference between the measurement values of the interferometers RIX1 and RIX3 is divided by the interferometer axis spacing in the Z direction.
This makes it possible to detect the rotation angle around the Y axis of the reticle stage RS1.
Similarly, for the reticle stage RS2, the measurement beam of the interferometer RIX3
An interferometer RIY4 is provided that uses a measurement beam parallel to the Y axis to detect the rotation angle around the Y axis.
The interferometer RIY1 emits a measurement beam in the Y direction onto the reflecting surface of the reticle stage RS1.
By projecting the beam and receiving the reflected light, the reticle at the projection position of the measurement beam is measured.
Similarly, the interferometer RIY2 measures the position of the lens stage RS1 in the Y direction.
The Y-direction measurement beam is projected onto the reflecting surface of the tickle stage RS1, and the reflected light is received.
By illuminating the reticle, the Y axis of the reticle stage RS1 at the projection position of the measurement beam is
The position in the direction is measured by the measurement beams of the two interferometers RIY1 and RIY2.
The center of the illumination position is the center of the illumination area IAR (see FIG. 6) (the center of the reticle R1 in the X direction).
Therefore, the average of the measurements from these two interferometers is
The value is the Y-direction position of the reticle stage RS1, and the difference between the two measurement values is the X-direction interferometer axis.
Dividing this by the distance gives the rotation angle of the reticle stage RS1 around the Z axis.
The measurement values of these interferometers RIY1 and RIY2 are supplied to the main controller 40.
The main controller 40 calculates the average value, the rotation angle, and the velocity information. The interferometer RIX1 projects a measurement beam in the X direction onto the reflecting surface of the reticle stage RS1.
By projecting and receiving the reflected light, the X direction of the reticle stage RS1
The measurement value of this interferometer RIX1 is supplied to the main control device 40.
The interferometer RIY3 projects a measurement beam in the Y direction onto the reflecting surface of the reticle stage RS2.
By projecting the beam and receiving the reflected light, the reticle at the projection position of the measurement beam is measured.
Similarly, the interferometer RIY4 measures the position of the lens stage RS2 in the Y direction.
The Y-direction measurement beam is projected onto the reflecting surface of the tickle stage RS2, and the reflected light is received.
By illuminating the reticle, the Y axis of the reticle stage RS2 at the projection position of the measurement beam is
The position in the direction is measured by the measurement beams of the two interferometers RIY3 and RIY4.
The center of the illumination position is the center of the illumination area IAR (see FIG. 6) (the center of the reticle R2 in the X direction).
Therefore, the average of the measurements from these two interferometers is
The value is the Y-direction position of the reticle stage RS2, and the difference between the two measurement values is the X-direction interferometer axis.
Dividing this by the distance gives the rotation angle of the reticle stage RS2 around the Z axis.
The measurement values of these interferometers RIY3 and RIY4 are supplied to the main controller 40.
The main controller 40 calculates the average value, the rotation angle, and the velocity information. The interferometer RIX2 projects a measurement beam in the X direction onto the reflecting surface of the reticle stage RS2.
By projecting and receiving the reflected light, the X direction of the reticle stage RS2
The measurement value of this interferometer RIX2 is supplied to the main control device 40.
In FIG. 2, the measurement beam of the interferometer WIY1 is parallel to the measurement beam of the interferometer WIY2 in the Y-Z plane.
An interferometer WIY9 is provided to irradiate the reflecting surface of the wafer stage WS1 (or WS3).
The difference between the measurement values of these two interferometers WIY1 and WIY9 is the interferometer in the Z direction.
By dividing by the axis spacing, the rotation of wafer stage WS1 (or WS3) around the X axis is calculated.
The rotation angle can be detected.
The measurement beam parallel to the long beam is reflected by the reflecting surface of the wafer stage WS1 (or WS3).
An interferometer WIX9 is also provided to irradiate the beam.
The difference between the measured values is divided by the distance between the interferometer axes in the Z direction to obtain the wafer stage WS1
(or WS3) around the Y axis.
This is for managing the position of the wafer stage WS1 (or WS3) at the exposure position.
Therefore, the interferometer WIY1 is located at the wafer stage WS1 (or WS3) at the exposure position.
By projecting a measurement beam in the Y direction onto the reflecting surface of the
The position of the wafer stage WS1 (or WS3) in the Y direction is measured.
The irradiation position of the measurement beam Y1 is the exposure area on the wafer corresponding to the illumination area IRA.
The interferometer WIX1 is positioned opposite the wafer stage WS1 (or WS3) at the exposure position.
By projecting a measurement beam in the X direction onto the projection surface and receiving the reflected light, the measurement
The position of the wafer stage WS1 (or WS3) in the X direction at the projection position of the long beam is
The optical axis of the measurement beam of this interferometer WIX1 corresponds to the illumination area IRA.
It is arranged to coincide with the center of the exposure area IA (see FIG. 6) on the wafer in the X direction.
The interferometer WIX2 is also mounted on the reflecting surface of the wafer stage WS1 (or WS3).
By projecting a measurement beam in the X direction and receiving the reflected light, the measurement beam
The position of the wafer stage WS1 (or WS3) in the X direction at the projection position of the system is measured.
The measurement values of these two interferometers WIX1 and WIX2 are supplied to the main controller 40.
The main controller 40 determines the wattage at the time of exposure based on the measurement value of the interferometer WIX1.
Manages the X-direction position of the stage WS1 (or WS3). Also, the main control device
In 40, the difference between the measurement values of the interferometers WIX1 and WIX2 is divided by the interferometer axis interval in the Y direction.
In FIG. 2, the measurement beam of the interferometer WIY2 is parallel to the measurement beam of the wafer stage WS1 (or WS3) in the Y-Z plane.
An interferometer WIY10 is provided to irradiate the reflecting surface of the wafer stage WS2 (or WS4).
The difference between the measurement values of the two interferometers WIY2 and WIY10 is used as the interference in the Z direction.
By dividing by the interferometer axis interval, the X-axis rotation of wafer stage WS2 (or WS4)
The rotation angle of the interferometer WIX3 can be detected in the X-Z plane.
The measurement beam parallel to the measurement beam is reflected by the wafer stage WS2 (or WS4).
An interferometer WIX10 is also provided to illuminate the surface, and these two interferometers WIX3 and WIX
The difference between the ten measurements is divided by the spacing between the interferometer axes in the Z direction to calculate the wafer stage.
Similarly, the interferometers WIY2, WIY3, WIY10, WIX4, and WIX10 are configured to detect the rotation angle of the interferometer WS2 (or WS4) around the Y axis.
, mainly to manage the position of wafer stage WS2 (or WS4) at the exposure position.
The interferometer WIY2 is used to measure the wafer stage WS2 (
Alternatively, a measurement beam in the Y direction is projected onto the reflecting surface of WS4) and the reflected light is received.
In this way, the position of wafer stage WS2 (or WS4) in the Y direction is measured.
The irradiation position of the measurement beam of the interferometer WIY2 is the wafer corresponding to the illumination area IRA.
The interferometer WIX3 is positioned opposite the wafer stage WS2 (or WS4) at the exposure position.
By projecting a measurement beam in the X direction onto the projection surface and receiving the reflected light, the measurement
The position of the wafer stage WS2 (or WS4) in the X direction at the projection position of the long beam is
The optical axis of the measurement beam of this interferometer WIX3 corresponds to the illumination area IRA.
It is arranged to coincide with the center of the exposure area IA (see FIG. 6) on the wafer in the Y direction.
The interferometer WIX4 is also mounted on the reflecting surface of the wafer stage WS2 (or WS4).
By projecting a measurement beam in the X direction and receiving the reflected light, the measurement beam
The position of the wafer stage WS2 (or WS4) in the X direction at the projection position of the system is measured.
The measurement values of these two interferometers WIX3 and WIX4 are supplied to the main controller 40.
The main control device 40 controls the WX3 at the time of exposure based on the measurement value of the interferometer WIX3.
Manages the X-direction position of the stage WS2 (or WS4). Also, the main control device
In 40, the difference between the measurement values of the interferometers WIX3 and WIX4 is divided by the interferometer axis interval in the Y direction.
The interferometers WIY4 and WIX6 measure the rotation angle of the wafer stage WS3 (or WS4) around the Z axis.
(or WS1), and the interferometer WIY4 is used to manage the position of the alignment
The measurement beam in the Y direction is projected onto the wafer stage WS3 (or WS1) at the target position.
By receiving the reflected light, the wafer size at the projection position of the measurement beam can be measured.
The position of the stage WS3 (or WS1) in the Y direction is measured.
For simplicity, only one measuring axis is shown in Figure 2, but in reality,
A two-axis interferometer with two measurement axes is used, and the central axis of the optical axis of the two measurement beams
passes through the detection center of the alignment system 28A. Each measurement axis from this interferometer WIY4
The measurement values are supplied to the alignment control device 30 and the main control device 40.
The control device 40 controls the alignment (on the wafer) based on the measurement value of the interferometer WIY4.
When detecting the alignment mark, the Y direction of the wafer stage WS3 (or WS1)
The interferometer WIX6 controls the orientation position and the θ rotation in the X-Y plane.
1) by projecting a measurement beam in the X direction onto the object and receiving the reflected light.
The position of the wafer stage WS3 (or WS1) in the X direction at the projection position of the long beam is
The optical axis of the measurement beam of the interferometer WIX6 is aligned with the detection axis of the alignment system 28A.
The measurement value of this interferometer WIX6 is
The interferometers WIY7 and WIX8 are connected to the wafer stage WS3 at the alignment position.
(or WS1), and the interferometer WIY7 is used to manage the position of the alignment
The Y-direction measurement beam is projected onto the wafer stage WS4 (or WS2) at the target position.
By receiving the reflected light, the wafer size at the projection position of the measurement beam can be measured.
The position of the stage WS4 (or WS2) in the Y direction is measured.
For simplicity, only one measuring axis is shown in Figure 2, but in reality,
A two-axis interferometer with two measurement axes is used, and the central axis of the optical axis of the two measurement beams
passes through the detection center of the alignment system 28B. Each measurement axis from this interferometer WIY7
The measurement values are supplied to the alignment control device 30 and the main control device 40.
The control device 40 controls the alignment (on the wafer) based on the measurement value of the interferometer WIY7.
When detecting the alignment mark, the Y direction of the wafer stage WS4 (or WS2)
The interferometer WIX8 controls the orientation position and the θ rotation in the X-Y plane.
2) by projecting a measurement beam in the X direction onto the object and receiving the reflected light.
The position of the wafer stage WS4 (or WS2) in the X direction at the projection position of the long beam is
The optical axis of the measurement beam of the interferometer WIX8 is aligned with the detection axis of the alignment system 28B.
The measurement value of this interferometer WIX8 is
The signal is supplied to the main controller 40. The interferometer W used for position control of the wafer stage WS3 (or WS1)
IY4 is a two-axis interferometer, but in the Y-Z plane, one of the two measurement axes is parallel to the
It is a three-axis interferometer that also has a length measurement axis and detects the rotation angle around the X axis (in the Y-Z plane).
Furthermore, the interferometer WIX6 may be arranged in two parallel directions in the X-Z plane.
The Y axis of the wafer stage WS3 (or WS1) is
The rotation angle (in the X-Z plane) may be detected.
Regarding the interferometers WIY7 and WIX8 used for position control of the stage WS4 (WS2)
Even if there are two measuring axes, one is added to each, and the X axis and
Even if the rotation angle around the Y axis (in the Y-Z plane and the X-Z plane) is detected,
As is clear from the above, in this embodiment, the exposure is performed by the interferometer system 38.
During both the light and alignment, the main control device 40
The XY two-dimensional position of each wafer stage is managed without any Abbe error.
In particular, during exposure, the reticle stage, which is movable with six degrees of freedom,
The position of the X-axis, Y-axis and Z-axis of the wafer stage and the position of the X-axis, Y-axis and Z-axis of the wafer stage are measured.
The interferometers WIY5 and WIX5 are mainly used to detect the wafer exchange position (loading position).
7) (or WS3) in the wafer stage WS1 (see FIG. 7)
The interferometer WIY5 is used to measure the wafer stage WS1 (or WS3).
By projecting a measurement beam in the direction and receiving the reflected light, the wafer stage
The position of WS1 (or WS3) in the Y direction is measured.
The measurement beam in the X direction is projected onto the stage WS1 (or WS3) and the reflected light is
By receiving the light, the position of the wafer stage WS1 (or WS3) in the X direction is measured.
The measurement values of these interferometers WIY5 and WIX5 are supplied to the main controller 40.
Similarly, the interferometers WIY8 and WIX7 are mainly used at the wafer exchange position (loading position).
The position of wafer stage WS2 (see FIG. 7) (or WS4) in the
The interferometer WIY8 is used to control the wafer stage WS2 (or WS
4) by projecting a length measurement beam in the Y direction onto the wafer and receiving the reflected light.
The position of the stage WS2 (or WS4) in the Y direction is measured.
7 projects a length measurement beam in the X direction onto the wafer stage WS2 (or WS4) and
By receiving the reflected light, the X direction of the wafer stage WS2 (or WS4)
The measurement values of these interferometers WIY8 and WIX7 are transmitted to the main control device 4.
In this example, the wafer is supplied to the loading position.
Interferometers WIX5, WIY5 or WIX7, WIY8 are used for position control.
Instead of the interferometer, an encoder is used to measure the position of the wafer stage.
The remaining interferometer WIY3 may be configured to perform position control when the wafer stages WS1 and WS3 are exchanged.
The interferometer WIY6 is installed for the purpose of controlling the position of the wafer stage.
It is provided for the purpose of managing the positions of these stages when exchanging WS2 and WS4.
The wafer stage movement control method, including the use of these interferometers, is also
The interferometers RIY1 to RIY2 measure the positions of the reticle stages RS1 and RS2.
Y6 is higher than the upper surface of the wafer stages WS1 and WS2 (or WS3 and WS4).
There is a measurement beam (length measurement beam) at the wafer stage WS1, WS2 (or
The beam is not blocked by the movement of the reticle stages RS1 and RS2.
Interferometers RIY1, RIY2, RIY5 or RIY3 for controlling the position of the direction,
A pair of double-pass interferometers may be used as RIY4 and RIY6, respectively.
That is, for example, one side in the Y direction of the reticle stage RS1 (the left side in FIG. 1)
A pair of corner cube mirrors are installed in the
A pair of double-pass interferometers irradiates the reticle stage RS1 with a measurement beam.
In this way, each double-pass interferometer can be used to control the reticle position in the Y direction.
It is no longer affected by the rotation (yawing) of the cruise stage, so it allows for more accurate reticle.
Next, the reticle exchange mechanism 20 will be described.
, two articulated robot arms 20b, 2 for reticle loading and unloading
0c and a driving device 21 for these robot arms.
The exchange mechanism 20 is a part of the reticle transport system and includes a robot arm 20b,
20c connects a reticle loader (not shown) to the reticle stages RS1 and RS2.
The reticle is handed over between the reticle stages RS1 and RS2.
The reticle is also exchanged between the reticle stages RS1 and RS2.
Reticle exchange is mainly performed during double exposure. In addition, the exposure apparatus 10 of this embodiment is provided with two wafer exchange mechanisms (not shown).
Each wafer exchange mechanism is attached to the wafer stage in the loading position.
Between wafer stage WS1 (or WS3) and wafer stage WS2 (or WS4),
Next, the control system of the exposure apparatus 10 will be described with reference to FIG.
a workstation (or microcomputer) that controls the entire device;
As shown in FIG. 5, the main controller 40 includes an interferometer system 38, a focus
The sensors 32A and 32B, the alignment control device 30, etc. are connected.
The main control unit 40 includes the magnetic levitation type two-dimensional linear actuator 22 and
The exposure amount control device 42 is connected to the shutter.
Here, the exposure apparatus 10 according to this embodiment will be described with reference to the operation of each of the above-mentioned components of the control system.
The exposure amount control device 42 controls the reticles R1 and R2 and the wafers W1 and W2 (or W3,
Before the synchronous scanning with W4 is started, an instruction is sent to the shutter driving device 44.
This opens shutters (not shown) provided at the emission ends of the light sources 12A and 12B.
Furthermore, the shutter driver 44 adjusts the scanning positions of the reticles R1 and R2.
The movable blinds arranged in the illumination optical systems IOP1 and IOP2 are driven.
This allows the pattern area of the reticle to be scanned immediately before the start and end of scanning exposure.
The illumination light passing through the outside does not unnecessarily expose areas other than the shot area on the wafer to be scanned and exposed.
After this, the main control device 40 controls the reticle via the two-dimensional linear actuator 22.
Reticle R1 and wafer W1, reticle R2 and wafer W2, i.e., reticle stage
RS1 and wafer stage WS1, reticle stage RS2 and wafer stage WS
The synchronous scanning (scan control) of the interferometer 2 is started.
Interferometers RIY1, RIY2, RIX1, RIX5, and WI constitute the system 38.
Y1, WIY9, WIX1, WIX2, WIX9 and interferometers RIY3, RIY4
, RIY6, RIX2, WIY2, WIY10, WIX3, WIX4, WIX1
While monitoring the measured value of 0, the main control device 40 controls the two-dimensional linear actuator.
That is, in this embodiment, the main control unit
and a two-dimensional linear actuator 22 controlled by the same.
The reticle stage RS1, the wafer stage WS1, and the reticle stage
When wafer stage RS2 and wafer stage WS2 are controlled to move at a constant speed within a predetermined tolerance,
In this regard, the exposure amount control device 42 controls the amount of light emitted from the excimer laser light sources 12A and 12B.
The laser control device 46 is instructed to start pulse emission.
The pattern is cross-sectionally illuminated by illumination light (exposure light) EL from the optical systems IOP1 and IOP2.
On the reticles R1 and R2, which are coated with aluminum, a rectangle defined by fixed blinds is formed.
The illumination area IAR is illuminated, and an image of the pattern in the illumination area is projected onto the projection optical system PL.
1. It was reduced to 1/4 by PL2 and photoresist was applied to its surface.
The scanning exposure is performed by projecting the light onto the wafers W1 and W2. FIG. 6 shows an explanatory diagram of the principle of this scanning exposure.
In the exposure apparatus 10, as shown in FIG. 6, a reticle R (R1 or
R2) is a rectangle (strip) whose longitudinal direction is perpendicular to the scanning direction (Y direction).
The reticle R is illuminated by an illumination area IAR (like a slit), and the reticle R is exposed.
The illumination area IAR (centered on the optical axis AX) is scanned at a speed VR in the Y direction.
The wafer W (W1 or W2) is projected onto the wafer W (W3 or W4) via the projection optical system PL (PL1 or PL2).
is projected onto W2) to form a slit-shaped exposure area (projection area) IA.
Since the wafer W has an inverted image relationship with the reticle R, the wafer W moves in the direction of the velocity VR.
In the opposite direction (+Y direction), the laser beam moves in synchronism with the reticle R on the same straight line as the reticle R.
The entire surface of the shot area (divided area) SA on the wafer W can be exposed.
The ratio of the scanning speeds VW/VR is precisely proportional to the reduction magnification of the projection optical system PL.
The pattern in the pattern area PA of the reticle R is formed on the wafer W.
The image is accurately reduced and transferred onto the upper shot area SA.
When the size of the shot area SA in the scanning direction changes due to the
The ratio is actively changed from the reduction magnification to reduce the magnification error between the shot area SA and the transferred image.
The longitudinal width of the illumination area IAR can be adjusted by adjusting the pattern on the reticle R.
It is wider than the turn area PA and narrower than the maximum width including the light-shielding area ST.
By scanning, the entire surface of the pattern area PA is illuminated.
As is clear from FIG. 2, in this embodiment, the first
The second reticle stages RS1 and RS2 are aligned in the same direction in the Y direction in opposite directions.
The reticle stages RS1 and RS2 move in synchronization with each other.
The rear stage WS1 (or WS3) and WS2 (or WS4) are facing in opposite directions.
The main controller 40 controls each stage so that it moves in the same straight line along the Y direction.
Returning to the previous explanation of the operation, the exposure amount control device 4
Reference numeral 2 denotes an illuminance uniforming optical system (not shown) that constitutes the illumination optical systems IOP1 and IOP2.
The driving of the vibrating mirror is controlled so that the pattern area on the reticle R is completely illuminated in the illumination area IA.
R (see FIG. 6), that is, until the image of the entire surface of the pattern reaches the wafer surface.
This control is continued until the light is formed in the dot area.
The pulsed light emitted by the laser control device 46 is incident on the wafers W1 and W2.
Any point on the image plane passes through the illumination field width (w) n times (n is a positive integer).
Since light emission is required, the oscillation frequency is set to f and the wafer scanning speed is set to V.
The following equation (2) must be satisfied: f/n=V/w (2) Furthermore, the irradiation energy of one pulse irradiated onto the wafer is P, and the resist sensitivity is
Assuming that the irradiation energy P and the oscillation frequency f are variable, the following equation (3) must be satisfied: nP=E (3) In this way, the exposure amount control device 42 controls the irradiation energy P and the oscillation frequency f.
The laser control unit 46 is then given a command to operate the laser.
The applied voltage (or charging voltage) to the light sources 12A and 12B and the generation of the trigger pulse
By adjusting the oscillation interval, the irradiation energy P and oscillation frequency f can be changed.
, and is configured to control the shutter driver 44 and the mirror driver.
If the sensitivity of the photoresist on the wafer varies greatly, multiple ND filters may be used.
The ND filter in the illumination light path is replaced by rotating the turret that holds the
In other words, the intensity of the pulsed light on the reticle (wafer) can be adjusted by changing the transmittance.
Furthermore, the exposure amount control device 42 adjusts the exposure amount depending on the sensitivity of the photoresist on the wafer W.
In this case, not only the voltage applied to the light source but also the settings in the illumination optical system must be adjusted.
The turret plate holding multiple ND filters is rotated to place them in the illumination light path.
By changing the ND filter placed inside the lens, i.e., by changing the transmittance, the reticle
The main controller 40 also controls the intensity of the illumination light (pulsed light) on the wafer (or the wafer).
When correcting the movement start position (synchronization position) of the tickle stage and wafer stage,
The two-dimensional linear actuator 22 drives each stage according to the correction amount.
Next, the stage position is corrected. Next, referring to FIGS. 2 and 7 to 10, the four wafers which are the feature of this embodiment will be described.
The parallel processing by stages WS1 to WS4 will be explained.
The wafer stages WS1 and WS2, and the wafer stages WS3 and WS4 have the same movement.
Since the work is done simultaneously in parallel, in the following, unless otherwise necessary, we will refer to the base board 1 in Figure 2.
Only the operation of wafer stages WS1 and WS3, which operate on the left half side of 8, will be explained.
First, normal exposure is performed on each wafer on the wafer stage.
In the following description, the wafer exchange time is Tc, and the alignment time is Td.
The alignment time (including search alignment and fine alignment) is Ta,
The light time is Te. The reticle R1 is a 9-inch reticle, and the wafer W
The following description will be given assuming that a 14-inch wafer is used as W3. In this case, the exposure time Te for one wafer, the wafer exchange time Tc, and the alignment time are
The relationship between the time Ta and the total time (Tc+Ta) is Te>(Tc+Ta).
Therefore, for the wafer on one wafer stage, for example, wafer stage WS1,
While exposure is being performed on the other wafer stage, e.g.
Naturally, there will be a waiting time for WS3. Therefore, let this waiting time be Tw.
FIG. 10 shows the flow of processing for wafer stages WS1 and WS3 in this case.
In step 101 of FIG. 10, wafer exchange is performed on wafer stage WS1.
That is, the wafer stage is in the loading position shown in FIG.
The exposed wafer W1 on WS1 and the new unexposed wafer (hereinafter, this wafer
For convenience, the wafer W1 is replaced with the wafer W2 by a wafer replacement device (not shown).
The position of the wafer stage WS1 at this loading position is
The main controller 40 manages the alignment based on the measured values of IY5 and WIX5. Then, in step 102, the alignment operation is performed on the wafer stage WS1.
Before this, the wafer stage WS1 is moved to the loading position shown in FIG.
8. The alignment system 28A is positioned in the vicinity of the alignment position shown in FIG.
The reference mark plate FM1 is moved to a position below the reference mark plate FM1.
The position of the wafer stage WS1 was initially determined based on the measurements of the interferometers WIY5 and WIX5.
The measurement beams from these interferometers are then transferred to the wafer stage WS.
Since the beam no longer hits the target 1, the main control device 40 controls the interferometers WIY5, WIX5, and
The measurement beams of the interferometers WIY4 and WIX6 are simultaneously reflected by the reflecting surface of the wafer stage WS1.
When the interferometer WIY5 is irradiated with the light, the correspondence between the measured values of the interferometer WIY4 and the interferometer WIY5 is
The measurement values of the interferometers WIX5 and WIX6 are then correlated.
For example, the alignment system 28 detects the fiducial mark plate FM1 and calculates its positional deviation.
The wafer stage WS1 is positioned at a position where the amount becomes a predetermined value (for example, zero).
Then, the measurement value of the interferometer WIY4 becomes equal to the measurement value of the interferometer WIY5, and the interferometer
The measurement value of the interferometer WIX6 is set to be equal to the measurement value of the interferometer WIX5.
Preset the measurement values of WIX4 and WIX6.
Instead of presetting each measurement, it is also possible to simply reset the measurement.
Furthermore, when associating the measurement values of the interferometers WIY5 and WIY4, the interferometer WIY3
The measurement beam of the wafer stage WS1 is also irradiated onto the reflecting surface of the wafer stage WS2.
It is preferable to preset the measurement values of the interferometer WIY3 together with the measurement values of the interferometer WIY4.
This allows, for example, an interferometer having the detection center of the alignment system 28A as the origin to
The wafer stage W is located on the (X6, Y4) coordinate system defined by WIY4 and WIX6.
As the alignment operation in step 102, first, the main control unit 40
The wafer stage WS1 is moved to the origin position on the coordinate system (X6, Y4), and the alignment is performed.
The first index mark on the fiducial mark plate FM1 is detected by the alignment system 28A (the index mark therein).
The relative positional relationship between the reference mark and the alignment system 28A is measured.
For example, the first reference mark is detected by a sensor of the FIA system that constitutes the alignment system 28A.
The image is captured, and the alignment control device 30 performs a first alignment with the index center as a reference.
The position of the reference mark is measured on the coordinate system (X6, Y4), and this measurement result is used as the main control
Next, search alignment is performed on wafer W1 on wafer stage WS1.
This search alignment is a pre-alignment performed during the transfer of the wafer W1.
Since the position error is large when only the first step is performed, the second step is performed on the wafer stage WS1.
Specifically, the wafer placed on the stage WS1 is pre-aligned.
The positions of three search alignment marks (not shown) formed on the wafer W1 are
Measurement is performed using the LSA system of the alignment system 28A, and the U is determined based on the measurement results.
The wafer W1 is aligned in the X, Y, and θ directions.
The operation of each part is controlled by the main controller 40. After this search alignment is completed, the arrangement of each shot area on the wafer W1 is
Here, the EGA method is used to perform the desired fine alignment.
is designed while managing the position of the wafer stage WS1 on the coordinate system (X6, Y4).
Based on the shot arrangement data (alignment mark position data) above,
While the stage WS1 is moved in sequence, the wafer W1 is
At least three selected shot areas SA are used as sample shots.
The alignment mark position is measured by the FIA system of the alignment system 28A.
Based on the results and the design coordinate data of the shot arrangement, statistical calculations were performed using the least squares method.
This calculates all shot arrangement data.
Y4), the coordinate position of each shot area SA is calculated.
The operation of each part is controlled by the main control unit 40, and the above calculations are
The EGA measurement is carried out by, for example, the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-44429 and
The corresponding patent is disclosed in U.S. Patent No. 4,780,617.
The disclosures of these documents are incorporated herein by reference to the fullest extent permitted by law. The main control device 40 then calculates the coordinate position of each shot based on the first reference mark.
By subtracting the coordinate position of the first reference mark, the relative position of each shot with respect to the first reference mark is calculated.
The wafer exchange and alignment operations are performed on the wafer stage WS1 side.
While this is happening, as shown in step 111 of FIG. 10, wafer stage WS3
On the other hand, exposure is carried out continuously by the step-and-scan method (see Figure 1).
7 and 8). Specifically, in the same manner as the wafer W1 side described above, the reference mark plate FM3 is
The relative positional relationship of each shot with respect to the first reference mark is calculated.
The results of the above and the reference arc plate FM by the reticle alignment microscopes 36A and 36B
The projection of the pair of second reference marks on the reticle 3 and the corresponding marks on the reticle on the wafer surface.
Based on the results of the relative position detection of the image (which will be described in detail later),
While sequentially positioning the shot areas on W3 below the optical axis of the projection optical system PL1,
Each time each shot area is exposed (the pattern of the reticle R1 is transferred), the reticle stage
By synchronously scanning the wafer stage RS1 and the wafer stage WS3 in the scanning direction (Y direction),
In this case, scanning exposure is performed for one shot on wafer W3.
When the transfer of the pattern of the reticle R1 to the shot area is completed, the exposure of the next shot area is started.
Because of the light, the wafer stage WS3 must be at least X
During this exposure, the main controller 40
Based on the measured values of RIY1, RIY2 and RIX1, the reticle stage RS1
and manages the position and speed of the interferometers WIY1, WIX1, and WIX2.
While managing the position and speed of the wafer stage WS1 based on
Furthermore, the main controller 40 controls the reticle signals obtained from the interferometers RIY1 and RIY2.
The rotation amount (yawing amount) of stage RS1 and the interferometers WIX1 and WIX2 are obtained.
Based on the amount of rotation (yawing amount) of the wafer stage WS3, the reticle R
The linear actuator 22 is arranged to offset the relative rotation error between the wafer W1 and the wafer W1.
This allows for a small gap between the reticle stage RS1 and the wafer stage WS3 in the XY plane.
At least one of the reticle stages is rotated.
is set to the center of the illumination area IAR, which coincides with the optical axis of the projection optical system PL1, as the center of rotation,
When the wafer stage WS3 is rotated, it is aligned with the optical axis of the projection optical system PL1.
It is desirable to set the center of the exposure area IA as the center of rotation. Furthermore, during scanning exposure, the main controller 40 determines whether the surface of the wafer W1 is projected within the exposure area IA.
The detection of the focus sensor 32A is set within the focal depth of the shadow optical system PL1.
The results are shown in Table 1. The results are obtained from the interferometers RIY1 and RIY5 and the interferometers RIX1 and RIX3.
Based on the rotation amounts of the stage WS3 around the X and Y axes obtained, the linear alignment is calculated.
The actuator 22 controls the Z-direction position and tilt angle of the wafer stage WS3.
At this time, the interferometers RIT1 and RIY5 and the interferometers RIX1 and RIX3 are
The rotation amounts of the reticle stage RS1 around the X-axis and Y-axis obtained from
Position control of wafer stage WS3, i.e., focus and leveling control of wafer W1
Also, the X-axis and Y-axis rotation of the reticle stage RS1 can be used to control the
Based on the amount of rotation, the imaging characteristics of the projection optical system PL1 that may occur due to this rotation are calculated.
the projection optical system to compensate for changes in properties (e.g., aberrations such as distortion).
At least one optical element of the PL1 may be moved.
This focus sensor is installed on the cruise stage RS1 side and is used to measure the scanning exposure or
Based on the Z-direction position and tilt angle of the reticle R1 detected before scanning exposure,
The linear actuator 22 is operated to offset the position change and tilt.
The movement of the reticle stage RS1 may be controlled by the
The focus sensor on the reticle stage RS1 detects the focus of the reticle stage RS1.
Using the detection results of the sensor, the linear actuator 22 moves the wafer stage W
The movement of S3 is controlled to perform focus and leveling control of the wafer W1.
In this embodiment, the exposure time Te is the wafer exchange time and the alignment time.
Since the total time is longer than the total time of wafer stage WS3,
Then, when the exposure operation on the wafer stage WS3 side is completed, the wafer stage W
S3 moves to the loading position as shown in FIG.
The movement is performed while the Y coordinate is almost fixed based on the measurement values of the interferometers WIX1 and WIX2.
This is performed by the main controller 40. Then, when the wafer stage WS3 moves to the loading position,
The wafer stage WS1, which has already been aligned, is at the exposure position shown in FIG.
During this movement, the wafer stage WS1 is initially moved to the position where the interference
It is managed based on the total WIY4 (and WIY3) and WIY6 measurements,
During this movement, the measurement beams from the interferometers WIY4 and WIX6 are incident on the wafer stage.
However, before that, the measurement beam from interferometer WIY3
When the wafer is in contact with the wafer stage WS1, the signals from the interferometers WIX1 and WIX2 are
Since the measurement beam hits the wafer stage WS1, the main controller 40
At that point, the interferometers WIX1 and WIX2 are reset, and thereafter, the three interferometers WIX
Y3, and the X of wafer stage WS1 based on the measurement values of interferometers WIX1 and WIX2.
The position in the Y plane is controlled and the object is moved toward the exposure position.
Before the measurement beam from the interferometer WIY3 does not hit the wafer stage WS1,
The measurement beams from the interferometers WIY1 and WIY9 are directed to the wafer stage WS1.
Therefore, the main controller 40 controls the length measurement beam to
By resetting the interferometers WIY1 and WIY9 when they hit the wafer 1,
The position of the first stage WS1 is measured using interferometers WIY1 (WIY9), WIX1, and WIX2.
It becomes possible to manage the coordinate system (Xe, Ye) that is specified.
In this example, the interferometers WIX1 and WIX2 and the interferometers WIY1 and WIY9 are linked in time series.
It was supposed to be set up with six interferometers: WIX1, WIX2, WIX6, and WIXY.
The measurement beams WIY1, WIY3, and WIY9 are irradiated onto the wafer stage WS1.
In this state, the interferometers WIX1 and WIX2 and the interferometers WIY1 and WIY9 are rotated almost simultaneously.
That is, the six interferometers WIX1, WIX2, W
Each measurement beam of IX6, WIY1, WIY3, and WIY9 is on wafer stage WS1.
In the state where the light is irradiated to the reticle alignment microscopes 36A and 36B,
Therefore, a pair of second fiducial marks on the fiducial mark plate FM1 and a corresponding reticle
The pair of marks on the reticle alignment microscope 36 are then detected.
The positions of the second reference mark and the mark on the reticle detected by 36A and 36B, respectively
The wafer stage WS1 is positioned at a position where the amount of deviation is a predetermined value (for example, zero).
In this state, the measurement values of the interferometers WIX1, WIX2, and the interferometers WIY1, WIY9 are
In this case, the interferometers WIX1, WIX2, and WI are reset simultaneously.
The position information of the reticle stage RS1 when Y1 and WIY9 are reset is
The position information is detected by interferometers RIX1, RIY1, and RIY2, and the main control unit
The data is stored in the internal memory of the interferometers WIX1, WIX2, and WIX40.
a wafer-side orthogonal coordinate system (Xe, Ye) defined by IY1, an interferometer RIX1,
The coordinate system is related to the reticle-side orthogonal coordinate system defined by RIY1 and RIY2.
This means that tickle alignment is not required in this example, which will be described later.
During scanning exposure, the control device 40 uses this stored position information and the interferometers RIX1 and RIX3.
, RIY1, and RIY2, the reticle stage RS1 is moved.
In addition, the measurement values of the interferometers WIX1, WIX2, and the interferometers WIY1, WIY9 are
Instead of resetting the interferometers WIX1 and WIX2, the measurement values of the interferometers WIX
The measurement values of the interferometers WIY1 and WIY9 are equal to the measurement values of the interferometers W
Interferometers WIX1, WIX2, and WIX3 are set to the same value as the measurement value of IY3.
The measured values of IY1 and WIY9 may be preset.
The coordinate system (X6, Y
4) The coordinate position on the coordinate system is determined by the interferometers WIX1, WIX2, and WIY1.
It can be used as a coordinate position on the system (Xe, Ye) as it is.
, the coordinate position of each shot area on the wafer determined by the EGA method as described above.
By subtracting the coordinate position of the first fiducial mark on fiducial mark plate FM1 from
The relative positional relationship of each shot area on the wafer with respect to the first reference mark is obtained.
In this way, when the movement of the wafer stage WS1 to the exposure position is completed,
The exposure of wafer W1 on wafer stage WS1 shown in step 104 of FIG.
The exposure is carried out in the same manner as above, but prior to this exposure, the reticle alignment is carried out as follows.
A pair of second fiducials on the fiducial mark plate FM1 by the alignment microscopes 36A and 36B
Detecting the relative position of the mark and the corresponding projected image of the reticle mark on the wafer surface (
That is, main controller 40 sets the coordinate system (Xe, Ye) at the origin position on the coordinate system.
The wafer stage WS1 is moved to position the reticle alignment microscopes 36A and 36B.
The pair of second reference marks on the reference mark plate FM1 are exposed to the exposure light.
The relative positions of the projected images of the corresponding reticle marks on the wafer surface are detected.
2. Coordinate positions of the reference marks and coordinates of the projected image of the mark RMK on the reticle R on the wafer surface
The difference between these two positions determines the exposure position (the projection position of the projection optical system PL1).
The relative coordinate positions of the pair of second fiducial marks on the fiducial mark plate FM1 and the center of the shadow
Then, the main control device 40 calculates the first reference mark on the reference mark plate FM1.
The relative positional relationship of each shot to the work, the exposure position and the position on the fiducial mark plate FM1
The relative coordinate position of the pair of second reference marks determines the exposure position and the position of each shot.
Based on the result, the relative positional relationship of each shot on wafer W1 is calculated.
As mentioned above, high-precision alignment is possible even if the interferometer is reset.
The reason is that the first fiducial mark on the fiducial mark plate FM1 is aligned by the alignment system 28A.
After measuring the alignment marks of each shot area on wafer W1,
By this, the virtual position calculated by measuring the first reference mark and the wafer mark is
This is because the distance between the first reference mark and the second reference mark is calculated using the same sensor.
Since the relative positional relationship (relative distance) between the work and the position to be exposed is required,
Before exposure, the exposure position and the second reference are determined by the reticle alignment microscopes 36A and 36B.
The positional relationship with the first reference mark is known.
For example, by adding the relative distance to that value, the beam of the interferometer is
Even if the power is cut off during the movement of the page and reset again, high-precision exposure operation is performed.
The first fiducial mark and the pair of second fiducial marks are always on the same fiducial mark plate.
Therefore, if the drawing error is calculated in advance, there is no fluctuation factor as long as only the offset is managed.
In addition, the pair of second fiducial marks may also have an offset due to a reticle drawing error.
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-176468 and the corresponding U.S. Pat. No. 5,629,995 are known.
As disclosed in US Pat. No. 646,413, multiple marks are used during reticle alignment.
Either use a laser to reduce the drawing error, or measure the reticle mark drawing error in advance.
If the designated country or countries designated in this international application are not included, offset management alone can be used.
incorporates by reference this publication and the U.S. patent to the extent permitted by the domestic laws of the selected elected countries.
The applicant has used two wafer stages and
While the other wafer stage performs the exposure operation, the other wafer stage performs the wafer exchange and alignment.
An exposure method and an exposure apparatus for performing this exposure are disclosed in International Publication W98/24115.
This international publication also describes the interference that occurs when aligning two wafer stages.
If the wafer stage moves over a range that cannot be tracked by a single measurement beam,
In this case, a method for resetting the interferometer and a method for using a reference mark formed on the stage are also provided.
A method for tracking the position of a wafer stage using a laser is disclosed, and this method is incorporated into the present invention.
The method may also be applied to the designated States designated in the present international application or the selected States.
To the extent permitted by the domestic laws of the selected countries, International Publication WO 98/24115 is incorporated by reference.
In this way, reticle alignment is performed, and the reticle is aligned on the wafer stage WS1.
While the exposure is being performed, the wafer stage WS3 is simultaneously
The wafer exchange, alignment, and waiting are the same as those on the wafer stage WS1 side.
After the exposure in step 104 is completed, the same parallel processing as above is performed.
In the exposure apparatus 10 of this embodiment, the wafer stages WS1 and WS3 are
Simultaneously with this parallel operation, the remaining wafer stages WS2 and WS4 also perform similar parallel operations.
However, the movements of wafer stages WS1 and WS2, and WS3 and WS4 are completely symmetrical.
As a result of calculations by the inventors using a simple simulation, this exposure apparatus 10
The basic configuration adopted by the company is a double reticle stage + double wafer stage.
By this configuration, the exposure time Te is equal to the wafer exchange time and the alignment time by the normal exposure described above.
When the total processing time (Tc + Ta) is doubled, the
The throughput is improved by about three times, and the exposure time Te is equivalent to the time (Tc + Ta).
It was concluded that in some cases the throughput could be improved by about four times. Next, double exposure was performed using the first reticle R1 and the second reticle R2 described above.
In this case, the first reticle R1 has a pattern to be transferred.
A first decomposition pattern (referred to as pattern A) is formed on the second reticle R2.
A second decomposition pattern (referred to as pattern B) of the pattern to be transferred is formed.
FIG. 11 shows the flow of processing for wafer stages WS1 and WS3 in this case.
In steps 121 and 122 of FIG. 11, in the case of the normal exposure described above,
Similarly, wafer exchange and alignment operations are performed on wafer stage WS1.
At this time, on the wafer stage WS3 side, the step-up is performed in the same manner as described above.
The pattern of the first reticle R1 is transferred onto the wafer W3
The pattern is transferred to each shot area in sequence (step 131). During the exposure in step 131, the wafer stage WS1 is in a waiting state.
In this case, even after the exposure in step 131 is completed, the wafer stage
On wafer stage WS3, wafer exchange is not performed immediately, so
While the exposure operation in step 131 is being performed, the wafer stage
At the same time, on wafer stage WS4 side, the step
The pattern of the second reticle R2 is then transferred onto the wafer W.
3, and the exposure operation is completed in step 131.
At approximately the same time, the exposure operation on the wafer stage WS4 side is also completed. Then, when these exposure operations are completed, the reticle is replaced by the reticle replacement mechanism 20.
Reticle R1 on reticle stage RS1 and reticle R2 on reticle stage RS2
The reticle is exchanged (step 132 in FIG. 11).
This reticle exchange is performed by the robot arms 20b and 20c.
When this is completed, the reticle alignment is performed on the wafer stage WS3 side in the same manner as described above.
A step-and-scan exposure is then performed,
The pattern of the second reticle R2 is transferred sequentially to each shot area on the wafer W3.
(Step S131). As a result, in step S131,
The drawn first resolved pattern is transferred to each shot area on wafer W3.
The second resolved pattern drawn on the second reticle R2 is transferred in an overlapping manner.
In parallel with the operations of steps 132 and 133, the wafer stage WS
On side 4, reticle alignment and step-and-scan exposure are performed.
At the same time as step S131, the second resolved pattern on the second reticle R2 is
The first reticle R1 is transferred to each shot area on the wafer W4.
The decomposed patterns are transferred in an overlapping manner.
On the WS1 side, the waiting state continues as shown in step 123 of FIG.
In this case, the specific exposure sequence for double exposure on wafer W3 is as shown in FIG.
), each shot area of the wafer W3 is projected onto the reticle R1 (pattern A).
) to perform scanning exposure from A1 to A12 in order, and then, as shown in FIG.
Sequential scanning is performed using reticle R2 (B pattern) in the order of B1 to B12.
When the double exposure operation on the wafer stage WS3 side is completed, the wafer
The stage WS3 moves to the loading position.
The same process is carried out as in the case of normal exposure. Then, when the wafer stage WS3 moves to the loading position,
The wafer stage WS1, which has already been aligned, moves to the exposure position as described above.
In this way, when the movement of the wafer stage WS1 to the exposure position is completed,
The pattern of the reticle R2 is transferred onto the wafer W1 on the wafer stage WS1 (step
(step 124), reticle exchange (step 125), reticle for wafer W1
The pattern transfer of R1 (step 126) is carried out in the same manner as described above. In this way, while double exposure is being carried out on the wafer stage WS1,
In parallel with this, on the wafer stage WS3 side, the wafer stage WS1 described above
The wafer exchange, alignment, and waiting are performed in the same manner as on the other side (steps 134 to 136).
) operation is performed. After the exposure in step 126 is completed, the same parallel processing as above is performed.
The operations of the various parts during the double exposure are also controlled by the main controller 40. In the exposure apparatus 10 of this embodiment, the wafer stages WS1 and WS3 are
Simultaneously with this parallel operation, the remaining wafer stages WS2 and WS4 also perform similar parallel operations.
However, the movements of wafer stages WS1 and WS2, and WS3 and WS4 are completely symmetrical.
As a result of calculations by the inventors using a simple simulation, this exposure apparatus 10
The basic configuration adopted by the company is a double reticle stage + double wafer stage.
By the above-mentioned double exposure, the exposure time Te for one wafer is
is set to twice the sum of the wafer exchange time and alignment time (Tc+Ta) and
If the lens exchange time is set to about half of the exposure time Te, the throughput is
It was concluded that the output was improved by approximately 2.4 times. Thus, the exposure apparatus 10 of this embodiment is the best in comparison with the conventional double exposure.
This will dramatically improve the throughput, which has been a major issue, as explained earlier.
By using the various double exposure methods described above, the high resolution and DOF can be improved.
It is now possible to achieve exposure of up to 0.1 μmL/s, and achieve a high throughput of 25
In the above description, steps 103 and 114 in FIG.
The explanation was given on the assumption that there are waiting times such as steps 123 and 136 in step 1.
This waiting time does not contribute to the production of the device, so it is important to make effective use of this waiting time.
The method to use is to use a sample shot of EGA and/or a single sample.
One possible solution is to increase the number of alignment marks detected in a shot.
This will improve alignment accuracy and result in less wasted waiting time.
For example, in the case of normal exposure as explained above, the sample shot is taken when the waiting time is
Furthermore, according to the exposure apparatus 10 of this embodiment, in addition to the effect of improving the throughput,
In addition, the following various effects can be obtained. For example, by simply using two wafer stages, it is possible to perform exposure operations and other operations, such as alignment.
When processing the image in parallel, the scanning exposure on one wafer stage side
The reaction force generated when the reticle stage or wafer stage is accelerated or decelerated is applied to the base plate 1.
The body including the wafer stage 8 is vibrated, and the vibration causes the alignment of the other wafer stage.
However, in this embodiment, the following reasons are considered:
In other words, the first and second reticle stages RS1 and RS2 have approximately the same mass M.
At the same time, the first, second, third, and fourth wafer stages WS1, WS2, W
S3 and WS4 have almost the same mass m, and the first reticle stage RS1 and the second
2 reticle stage RS2 are facing in opposite directions, and therefore wafer stage WS1 and
WS2 also moves in the same direction in the opposite direction and performs scanning exposure at the same scanning speed.
Therefore, when accelerating and decelerating the reticle stage RS1 and the reticle stage RS2,
The reaction forces generated on the wafer stage WS1 and the wafer stage WS2 cancel each other out.
The reaction forces generated on the base board 18 during acceleration and deceleration of S2 cancel each other out.
In this case, the reticle stages RS1 and RS2 and the wafer stages WS1 and WS2 are the same.
Since the base plate 18 moves along the same straight line on the surface, it is possible to rotate θ and
Therefore, the scanning exposure operation of wafer stages WS1 and WS2 and the wafer stage WS
3. Although the alignment operation of WS4 is performed simultaneously, the body
This ensures that problems such as poor alignment accuracy caused by vibrations in the
In addition, the alignment operation of the wafer stages WS3 and WS4 can also be performed.
The center of gravity of the body including the base plate 18 moves almost simultaneously with these stages.
By moving in a sequence and along a path that avoids vibration, the vibration-isolating pad 16
Passive air pads are used to isolate the vibrations from the installation floor at the micro-G level.
Therefore, there is no need for a synchronous control circuit or active
Both alignment and exposure accuracy are improved without the need for special equipment such as vibration isolation devices.
The two reticle stages RS1 and RS2 can be moved up and down with almost zero synchronization error.
In this embodiment, the first and second projection optical systems PL1 and PL2 have the same projection magnification.
The mass M of the reticle stages RS1 and RS2 is equal to the mass M of each wafer stage (W
Since the projection magnification is β times the mass m of each of the elements (WS1, WS2, WS3, WS4),
Even if the scanning speeds of the reticle stages RS1 and RS2 are different, the main control unit
The reticle stage RS is moved by the two-dimensional linear actuator 22.
At least one of the wafer stages RS1 and RS2, and the wafer stages WS1 (or WS3), WS
2 (or WS4) and adjust the acceleration distance (deceleration distance)
The acceleration (deceleration) of the reticle stages RS1 and RS2 and the wafer stage
The acceleration (deceleration) of stages WS1 (or WS3) and WS2 (or WS4)
By controlling the movement so that the reticle stages RS1 and RS2 are approximately equal,
The wafer stage WS1 (or WS3) is set to the projection magnification β of the first projection optical system PL1.
The reticle stage RS1 and the reticle stage RS2 move synchronously in the first direction at a speed ratio according to the reticle stage RS1.
The projection stage WS2 (or WS4) is adjusted in accordance with the projection magnification β of the second projection optical system PL2.
The reticles are moved synchronously with each other by moving synchronously in the first direction at a speed ratio that matches the speed ratio.
The law of conservation of momentum holds between the stage and the wafer stage, and a synchronous control circuit and
Scanning with almost zero synchronization error is possible without installing special equipment such as an active vibration isolation device.
In this embodiment, the projection optical systems PL1 and PL2 are catadioptric systems including three mirrors.
Because it is a folding optical system, the projection optical system can be controlled using illumination light with a wavelength of 200 nm or less.
High precision of fine patterns on the submicron order or less without increasing the size too much
Furthermore, according to this embodiment, the high through-put transfer as described above is possible.
Since a larger put can be obtained, the off-axis alignment system can be made larger than the projection optical system PL.
Even if they are installed far apart, the impact of the degradation of throughput is almost eliminated.
Therefore, we designed a cylindrical optical system with high N.A. (numerical aperture) and small aberrations.
However, the exposure apparatus and exposure method according to the present invention
Of course, this is not limited to the above embodiment. For example, the first reticle stage RS1 and the wafer stage WS (or WS3)
The mass ratio does not have to be equal to the projection magnification of the first projection optical system PL1.
Similarly, the mass ratio between the reticle stage RS2 and the wafer stage WS2 (or WS4) is
The magnification of the first projection optical system PL1 does not have to be equal to that of the second projection optical system PL2.
Even if the reticle stage RS1 and the first wafer stage WS1 are moved in opposite directions,
and the reaction force remaining without being cancelled out during acceleration and deceleration of the second reticle stage RS2 and the second reticle stage RS3.
Even if the wafer stage WS2 is moved in the opposite direction, the acceleration and deceleration are not canceled out and remain.
Specifically, the first and second forces are set to cancel each other out.
The mass of the reticle stages RS1 and RS2 and the mass of the first and second wafer stages WS1
, WS2 and at least one of the masses is different, the first reticle stem
The first wafer stage RS1 and the second reticle stage WS1, and the second reticle stage RS2 and
The acceleration and deceleration speeds are made different between the second wafer stage WS1 and the second wafer stage WS2, and the reaction force generated during the acceleration and deceleration
At this time, the first reticle stage R
S1 and first wafer stage WS1, and second reticle stage RS2 and second
The acceleration and deceleration speeds of the WS2 and WS3 are adjusted to suit the run-up distance and acceleration before and after scanning exposure.
The masses of the first and second reticle stages RS1 and RS2 are adjusted, and the masses of the first and second reticle stages RS1 and RS2 are adjusted.
The masses of the two wafer stages WS1 and WS2 do not have to be equal to each other.
In this case, even if the first and second reticle stages RS1 and RS2 are moved in opposite directions,
The reaction force that remains uncounted during acceleration and deceleration, and the first and second wafer stages WS
1. Even if WS2 is moved in the opposite direction, the reaction force remains without being canceled out during acceleration and deceleration.
For example, the first reticle stage RS1 and the second reticle stage RS2 are
The mass ratio of the first wafer stage WS1 to the first projection optical system PL1 is set to be approximately equal to the magnification of the first projection optical system PL1.
Comb and mass ratio between second reticle stage RS2 and second wafer stage WS2
is set to be approximately equal to the magnification of the second projection optical system PL2. Alternatively, the mass of the first reticle stage RS1 and the first wafer stage WS1 may be set to
Ratio, magnification of the first projection optical system PL1, second reticle stage RS2 and second wafer
At least one of the mass ratio of the stage WS2 and the magnification of the second projection optical system PL2 is
If they are different, the first reticle stage RS1 and the first wafer stage W
The acceleration/deceleration of S1, the second reticle stage RS2, and the second wafer stage WS2
The reaction force generated during acceleration and deceleration is made approximately equal to cancel it out.
At this time, the first reticle stage RS1 and the first wafer stage
The first reticle stage RS1, the second reticle stage RS2, and the second wafer stage WS2 are
The run-up distance before and after scanning exposure and the acceleration start position are adjusted according to the acceleration and deceleration speeds.
Furthermore, the sensitivity characteristics of the photoresist differ between the first wafer W1 and the second wafer W2.
Even in this case, scanning exposure is performed on the first wafer W1 and the second wafer W2.
The moving speeds of the first and second wafer stages W are kept the same without being different.
The first and second wafer stages S1 and S2 are driven under the same conditions.
The acceleration during the run-up period before scanning exposure of WS1 and WS2 is the same, and at the start of acceleration
The time can also be the same for the first wafer W1 and the second wafer W2.
The scanning exposure end time is the same, and the deceleration start time can be matched.
Furthermore, when the throughput is taken into consideration, the first and second
2. Set the scanning speed of wafers W1 and W2 to the maximum moving speed of the wafer stage.
However, the first and second wafers W1 have different photoresist sensitivity characteristics.
When the scanning speeds of the first and second wafers W1 and W2 are set to be the same,
In order to give an appropriate exposure dose according to the sensitivity characteristics of the photoresist,
Based on the sensitivity characteristics of the resist and the scanning speed, the first and second wafers W1 and W2
At least one of the scanning exposure conditions is also changed.
In some cases, the intensity of the illumination light on the wafer and the width of the illumination light on the wafer in the scanning direction
If the exposure illumination light is pulsed light, then it is sufficient to adjust at least one of the following:
The intensity of the illumination light on the wafer, the width of the illumination light on the wafer in the scanning direction, and the pulsed light
It is only necessary to adjust at least one of the masses of the first and second reticle stages RS1 and RS2 and the oscillation frequency of the first and second reticle stages RS1 and RS2.
When at least one of the masses of the second wafer stages WS1 and WS2 is different
As described above, during the pre-scanning of the first wafer W1 and the second wafer W2,
The reaction force generated by the two objects should be approximately equal if the acceleration is changed.
Furthermore, the scanning exposure start time is set to be the same for the first wafer W1 and the second wafer W2,
In addition, the first and second wafers are spaced apart so as to minimize the time difference between the generation of the reaction force.
It is desirable to adjust the run-up distance or acceleration start position of at least one of the wafers.
The scanning exposure time per shot between the first wafer W1 and the second wafer W2, i.e., the scanning exposure time
The exposure end time may also be different. For example, the scanning exposure end time of the first wafer W1 is
If the scanning exposure of the second wafer W1 ends earlier than the scanning exposure of the second wafer W2, the first wafer W1 will continue to be scanned even after the scanning exposure is completed.
The first wafer W1 continues to move at the same speed as during scanning exposure, and the second wafer W2 is scanned and exposed.
At approximately the same time as the start of deceleration after the end of the light, the first wafer W1 starts to decelerate.
, the first and second reticle stages RS1 and RS2, and the first and second wafer stages
The deceleration of the first and second wafers after scanning exposure is determined according to the masses of WS1 and WS2.
This allows the reaction forces generated during the deceleration period to be almost cancelled out.
The sensitivity characteristics of the photoresist are the same for the first wafer W1 and the second wafer W2.
However, if the width of the shot area in the scanning direction is different,
The scanning exposure time per shot differs between the first wafer W1 and the second wafer W2.
Similarly to the above, the scanning speed of at least one of the first and second wafers W1 and W2 is
It is desirable to adjust the scanning exposure time to match the first and second scanning exposure times.
The scanning speed is adjusted to provide the second wafer with the correct exposure dose.
The scanning speed is adjusted based on the sensitivity of the photoresist and the first and second wafers.
In the above embodiment, the first and second projection optical systems PL1 and PL2 are both reticles.
The case where a partial inverted image of a lens pattern is projected onto a wafer has been described.
The first projection optical system PL1 projects a partial erect image of the pattern of the first reticle R1 onto the first wafer.
It is also possible to project onto W1. In such a case, the first projection optical system
The first reticle R1 and the first wafer W1 are moved in the Y direction at a speed ratio according to the magnification of PL1.
In this case, the second projection optical system PL2 moves in the same direction along the
A partial erect image of the second reticle pattern is also projected onto the second wafer W2,
The second reticle R2 and the second wafer W2 are moved in the same direction along the Y direction.
At the same time, the moving direction is opposite to the moving direction of the first reticle R1 and the first wafer W1.
This allows the first reticle R1 and the first wafer W1 to be aligned in the same direction.
The reaction force generated by the synchronous movement and the synchronous movement of the second reticle R2 and the second wafer W2
By the way, when the first wafer W1 is sequentially applied to a plurality of divided areas (shot areas) on the first wafer W1, the reaction force generated by the movement of the first wafer W1 is almost cancelled out.
The pattern of the tickle R1 is transferred to a plurality of divided areas (short
When the pattern of the second reticle R2 is transferred to the first and second reticle R1 in succession,
The exposure stages WS1 and WS2 each complete scanning exposure of one divided area.
The laser beam is moved in the direction (X direction) perpendicular to the scanning direction (Y direction).
The first and second wafer stages WS1 and WS2 are rotated in opposite directions along the X direction.
This makes it possible to minimize the reaction force generated in the X direction.
However, in this case, the first and second wafer stages WS1
, WS2 are not stepped on the same straight line, so the base plate 18 has a rotary motor.
This generates vibrations, but the first and second wafer stages WS1 and WS2
In addition to the vibration isolation pad 16 on which the base board 18 on which the vibration isolation pad 16 is placed is placed,
A frame is provided on the floor (or base plate) on which the 16 is installed, and the base plate
For example, a voice coil motor is disposed between the rotor 18 and the frame, and the rotation moment is
In the above embodiment, the shot area of the first wafer W1 and the second wafer W2 is
On the assumption that the number of wafers is the same, the first wafer stage WS1 and the second wafer stage WS2 are
In the above description, the first wafer WS2 always operates in the same manner.
The number of shot areas (divided areas) to which patterns are to be transferred on the first wafer W1 and the second wafer W2
For example, if the number of divided regions on the first wafer W1 is different from the number of divided regions on the second wafer W2,
When the number of divided areas on the second wafer W2 is greater than the number of divided areas on the first wafer W1,
Even after the transfer of the pattern of the second reticle R2 is completed, all of the patterns on the first wafer W1 remain.
The first reticle R1 is not transferred until the transfer of the pattern of the first reticle R1 to the divided area is completed.
In parallel with the synchronous movement of the first wafer stage WS1 and the second stage RS1,
2. Drive the reticle stage RS2 and the second wafer stage WS2 (idle movement)
It is desirable to cancel out this reaction force. The exposure apparatus of the present invention can also be constructed as shown in the modified example in FIG.
In the exposure apparatus 10 shown in FIG. 1, the base plate 18 is supported by four vibration isolation pads 16.
However, in the exposure apparatus 200 shown in FIG. 15, four vibration isolation pads
16 is provided with a surface plate 190 supported horizontally by the base plate 180.
190. That is, the exposure apparatus shown in FIG.
In this position, the wafer stages WS1 to WS4 and the reticle stages RS1 and RS2 are
The base is moved by a two-dimensional linear actuator (first linear actuator 22).
In the past, the base plate (18) was supported by floating, but in this modified example, the base plate 180 is also supported by floating.
The surface plate 190 is supported by a second linear actuator (not shown).
The second linear actuator is similar to the first linear actuator.
In addition, a plurality of magnets embedded in the bottom surface of the base plate 180 and the entire surface plate 190
The base plate can be made of a coil embedded across the entire surface.
180 and the surface plate 190 have openings 18 at the portions through which the illumination light EL passes.
In the exposure apparatus 200 shown in FIG.
When either the reticle stage RS1 or RS2 moves, the stage movement
In response to this reaction force, the base plate 180 moves to the surface plate.
At this time, the base plate moves relative to the system including the base plate and the stage.
The momentum of the stage moves so that it is equal to the momentum of the stage, and the average of the stages
Even if the center of gravity position changes and an unbalanced load occurs on the base plate 180, the unbalanced load is absorbed by the base plate 180.
This can be canceled by moving the center of gravity of the platen 180.
The center of gravity of the entire 200 can be kept at a predetermined position, and exposure can be performed by moving the stage.
This prevents the device itself from vibrating. In particular, in this modified example, when one of the reticle stages moves, or when two
Or, when multiple reticle stages are moved, the base of the reticle stage
When the reaction forces against the base plate do not cancel, for example, the reticle moves in opposite directions.
Even when the stage does not move or when the weights of the reticle stages are different,
The base plate 180 moves relative to the surface plate 190 in response to the reaction force generated on the base plate 180.
This makes it possible to prevent vibration of the exposure apparatus 200.
Therefore, this type of exposure apparatus 200 has multiple reticle stages and wafer stages.
When moving the stage, the reaction forces generated by multiple stages are carried by each other.
There is no need to adjust the stage movement path or speed between stages to cancel the
Relaxing sequence control when performing exposure using multiple subunits of an exposure device
Therefore, the exposure apparatus 200 of this modified example can accommodate a large number of stages.
Indeed, the more complex the stage movement path, the more effective this becomes. Also, when a pattern formed in one divided area on the wafer is defective,
Normally, the patterns of the next layer and subsequent layers are not transferred to the partitioned area.
In the exposure apparatus 10 of the embodiment, in order to cancel out the reaction force, the area where the defective pattern is formed is
Even in the image area, the reticle and wafer are moved synchronously to transfer the reticle pattern to the wafer.
Transfer to the divided area, or move the reticle stage and wafer stage by idle movement.
In the exposure apparatus 10 of the above embodiment, for example, one divided area on the wafer
When a reticle pattern is transferred to one divided area and another divided area in sequence,
the wafer stage is stopped between the scanning exposure of the divided area and the scanning exposure of the other divided area.
Furthermore, it is desirable to move the wafer between the scanning exposures without moving it.
It is desirable for the movement locus to be parabolic (or U-shaped).
In this case, the wafer stage moves in the stepping direction during deceleration of the reticle stage.
Acceleration begins and decreases during acceleration for the next shot of the reticle stage.
At this time, the first wafer stage WS1 and the second wafer stage WS2 are
The stepping direction is reversed with WS2, and the acceleration/deceleration timing is
In the above embodiment, four wafer stages are provided that move on the same plane.
However, the present invention is not limited to this case. For example,
A third wafer stage that moves on the same plane as the second wafer stages WS1 and WS2.
WS3 is provided, and there is only one alignment system to detect the alignment mark.
Even in such a case, the first and second wafer stages WS
1. As described above, the reticle is exposed by scanning exposure to the wafers W1 and W2 on WS2.
While the pattern is being transferred, the pattern formed on the wafer W3 on the third wafer stage
The alignment marks can be detected by the alignment system.
The exposure operation for the wafer on one wafer stage and the exposure operation for the wafer on the other wafer stage
The mark position detection operation (alignment operation) for the wafer is performed simultaneously in parallel.
In this case, the driving device (22, 40) drives the two wafer stages.
After the exposure operation for the wafer on the page is completed, the third wafer for which the mark position detection is completed is
Wafer stage WS3 and first wafer stage WS1 or second wafer stage WS2
and the third wafer stage WS3 is replaced with the first reticle stage RS1 or the third reticle stage RS2.
The second reticle stage RS1 can be moved in synchronization with the second reticle stage RS2.
1. Immediately after the exposure operation for the second wafers W1 and W2 is completed, the third wafer stage
Scanning exposure for transferring a reticle pattern onto wafer W3 on WS3 is possible.
In this case, the alignment time for the third wafer W3 is 1/2 times the time for the first and second wafers W1 and W2.
The exposure time for the wafer is completely overlapped, so the throughput is much faster than with conventional methods.
In the above embodiment, the wafer stages WS1 to WS4 are square wafer stages.
Although the case where an EH stage is used has been exemplified, the present invention is not limited to this.
Instead, for example, a triangular wafer stage may be used.
The wafer is scanned using an interferometer with a length measurement axis tilted at a predetermined angle relative to the X and Y axes.
Since the stage position can be managed, the alignment end position can be easily changed to the exposure position.
It is thought that this will make it easier to manage the position of the wafer stage when moving to a new position. An example of a triangular stage is shown in FIG. 16. FIG. 16 shows a triangular stage.
The first, second, and third interferometers 76X1, 76Y constitute the position measurement system.
76X2 and the beams RIX1, RIY, and RIX2 from the three interferometers,
FIG. 1 is a plan view showing the triangular wafer stage TWST.
The stage TWST is formed in the shape of an equilateral triangle in plan view, and each of its three sides has a
The first, second and third reflecting surfaces 60a, 60b and 60c are mirror-finished.
The second interferometer 76Y is formed by detecting the position of the wafer stage TWST during scanning exposure.
The interferometer beam RIY in the Y-axis direction (first axis direction) is reflected by the second reflecting surface 60b.
The reflected light is received by irradiating the wafer stage TWST perpendicularly.
The first interferometer 76X1 measures the position in the Y-axis direction.
The interferometer beam RIX1 inclined at a fixed angle θ1 is irradiated perpendicularly onto the first reflecting surface 60a.
The reflected light is received, and the third interferometer beam RIX1 is reflected by the
The position (or velocity) in the axial direction is measured.
The total 76X2 is the interferometer beam RI in the direction inclined at a predetermined angle θ2 with respect to the Y-axis direction.
X2 is irradiated perpendicularly to the third reflecting surface 60c, and the reflected light is received to obtain interference.
The position in the fourth axis direction, which is the direction of the measurement beam RIX2, is measured.
Stage position in the third axis direction and/or fourth axis direction and angle θ1 and/or θ2
Using this value, the stage position in the X-axis direction (second axis direction) perpendicular to the Y-axis is calculated.
Alternatively, the stage position in the third axis direction and the angle θ1 can be calculated as follows:
Using this, the X-axis and Y-axis positions of the stage can be calculated.
By using such a triangular stage, the X-axis and Y-axis
The stage can be made smaller and lighter than conventional stages equipped with reflecting mirrors,
As in the exposure apparatus of the present invention, a plurality of mask stages and a plurality of substrate stages are shared.
In the above embodiment, for the sake of convenience, most of the components constituting the interferometer system are
Although we have explained the case where a single-axis interferometer is used as an interferometer, it is also possible to measure yawing, etc.
Of course, a multi-axis interferometer may be used. The exposure illumination light is an ArF excimer laser with a wavelength of about 200 nm or less.
Or F 2 It is not limited to vacuum ultraviolet light (VUV light) such as laser, but also includes light with a wavelength of 2
Ultraviolet light of about 1000 nm or more (KrF excimer laser, i-line, g-line, etc.)
Alternatively, the wavelength may be 5 to 15 nm, for example 13.4 nm or 11.5 nm.
The light may be EUV light (XUV light) in the soft X-ray region, which is 1000 nm.
Silver lamp, excimer laser, or F 2 Instead of a laser, a DFB semiconductor laser or
refers to a single wavelength laser in the infrared or visible range emitted from a fiber laser, e.g.
For example, erbium (or both erbium and ytterbium) doped fiber
The harmonic wave is amplified by a fiber amplifier, and converted to ultraviolet light using a nonlinear optical crystal.
For example, the oscillation wavelength of the single wavelength laser may be set to a range of 1.51 to 1.59 μm.
and an eighth harmonic having a wavelength in the range of 189 to 199 nm, or an eighth harmonic having a wavelength in the range of
The 10th harmonic wave in the range of 151 to 159 nm is output.
If the range is 1.544 to 1.553 μm, then the range is 193 to 194 nm.
The eighth harmonic, that is, ultraviolet light with almost the same wavelength as the ArF excimer laser, is obtained.
If the oscillation wavelength is within the range of 1.57 to 1.58 μm, the range of 157 to 158 nm
The tenth harmonic within the range, i.e., F 2 In addition, if the oscillation wavelength is set within the range of 1.03 to 1.12 μm, the generated wavelength will be 14
The seventh harmonic wave in the range of 7 to 160 nm is output, and in particular, the oscillation wavelength is set to 1.09
If the wavelength is within the range of 157 to 158 μm,
The seventh harmonic of F 2 Ultraviolet light with almost the same wavelength as the laser is obtained.
A ytterbium-doped fiber laser is used as the single wavelength oscillation laser.
Furthermore, the present invention is applicable not only to exposure devices used in the manufacture of semiconductor devices, but also to liquid crystal displays.
Used in the manufacture of displays including display elements, etc., device patterns are printed on glass.
Exposure equipment for transferring patterns onto plates, devices used in the manufacture of thin-film magnetic heads
An exposure device that transfers a pattern onto a ceramic wafer, and an image sensor (such as a CCD)
The present invention can also be applied to exposure equipment used in the manufacture of semiconductor devices.
Not only microdevices such as electron beams, but also optical exposure equipment, EUV exposure equipment, X-ray exposure equipment
To manufacture reticles or masks used in equipment, electron beam exposure equipment, etc.
Also, it is used in exposure equipment that transfers circuit patterns onto glass substrates or silicon wafers.
The present invention can be applied to the above-mentioned light sources.
In exposure devices using a transmissive reticle, a transmissive reticle is generally used.
are silica glass, fluorine-doped silica glass, fluorite, magnesium fluoride,
Also, proximity type X-ray exposure equipment or electric
In sagittal beam exposure equipment, a transmission mask (stencil mask, membrane mask) is used.
A silicon wafer is used as the mask substrate.
The reticle is placed so that its pattern surface faces downward (facing the illumination system in Figure 1).
The reticle is held on the stage, but the pellicle, for example, prevents foreign particles from getting on the pattern surface.
If adhesion is prevented, the pattern surface faces upward (projection light
The reticle may be held on the reticle stage so that it faces the optical system.
The light is vacuum ultraviolet light or ultraviolet light with a wavelength of about 200 nm or more (KrF excimer
When using a laser, i-line, g-line, etc., the reticle is a reflective type, and
A beam splitter is disposed between the chip and the projection optical system.
The illumination optical system is configured so that the exposure illumination light is irradiated onto the reticle through the
In the above embodiment, the case where double exposure is performed has been described as an example.
The pattern of the first reticle and the pattern of the second reticle are placed in different shot areas on the same wafer.
Alternatively, the area may be larger than the range of one scanning exposure.
To obtain larger devices, multiple reticle patterns are placed next to each other on the same wafer.
The image is transferred to adjacent shot areas, so-called stitching exposure is performed.
In this case, similarly to the above-mentioned multiple exposure, the first reticle is exposed by the first scanning exposure operation.
After transferring the circle pattern, the wafer is not subjected to development processing, and the first scanning exposure operation is performed.
Following this, a second scanning exposure operation is performed, and a transfer image of the first reticle pattern is formed.
A transfer image of the second reticle pattern is formed on the photoresist on the wafer.
In the above-described embodiment, the illumination optical systems IOP1 and IOP2 are mounted on the base 18.
Although it is assumed that the base 18 or the base plate 190 is fixed, the base 16 supporting the base 18 or the base plate 190 is disposed.
Alternatively, the exposure apparatus may be placed on a floor on which the exposure apparatus itself is placed.
In a room separate from the clean room where the equipment is installed (such as the utility space under the floor),
The exposure light sources 12A and 12B may be arranged together with the projection optical systems PL1 and PL2.
L2 is supported on the base 18 or the surface plate 190 via the frame 24.
However, the projection light is projected on a stand other than the stand 16 that supports the base 18 or the surface plate 190.
In the exposure apparatus described in the above embodiment, the wavelength of the exposure illumination light is 20.
When using vacuum ultraviolet light of about 0 nm or less, a laser light source, a light transmitter including a BMU,
The inside of the optical system, illumination optical system, and projection optical system are filled with inert gas such as nitrogen or helium.
In addition, the wavelength of the exposure illumination light is 5 to 15 nm.
When EUV light (XUV light) is used, the wafer is heated from an SOR or laser plasma light source.
It is preferable to keep the optical path up to C in a nearly vacuum state. In addition, EUV light (XUV light) with a wavelength of 5 to 15 nm is used as the exposure illumination light.
In this case, as mentioned above, a reflective reticle is used, so the illumination optics
The system is arranged on the same side of the reticle as the projection optical system, and the EUV light is the main light.
The line is configured to be incident on the reticle at an angle relative to a direction perpendicular to the reticle.
The projection optical system is composed of only a plurality of reflective optical elements.
In addition, the reticle side can be made into a non-telecentric optical system. Also, the first scanning exposure using the first reticle and the second scanning exposure using the second reticle can be performed.
The scanning exposure is adjusted in accordance with the patterns formed on the first and second reticles.
The light conditions may be different from each other.
, the plane that has a Fourier transform relationship with the pattern plane of the reticle in the illumination optical system (pupil plane)
For example, if the first reticle has a dense pattern (
A line and space pattern is formed on the second reticle, and contact holes are formed on the second reticle.
When a rule pattern is formed, the first illumination optical system IOP1
The intensity distribution of the illumination light on the pupil plane is higher outside than in the center.
The second illumination optical system IOP2 employs a holographic illumination method, and the intensity distribution of the holographic illumination is centered on the optical axis.
A conventional illumination method can be employed, which is generally constant within a generally circular (or rectangular) area.
In addition, as a modified illumination method, the intensity distribution described above is set approximately at the center of the optical axis of the illumination optical system.
The annular illumination method, in which the light source is higher than the inside of the band area, and the optical axis of the illumination optical system
The four local regions are separated by approximately equal distances from each other.
There are also methods such as the SHRINC method, which increases the temperature within a given area.
Both the bright optical system and the normal illumination method are used, and the size (cross-sectional area) of the illumination light on the pupil plane, i.e.
That is, the ratio of the numerical aperture of the illumination light incident on the reticle to the numerical aperture of the projection optical system on the reticle side.
It is also possible to change the so-called coherence factor (σ value).
Alternatively, an annular illumination method is used in one of the first and second illumination optical systems, and SHR is used in the other.
The INC method may be used. Furthermore, the scanning exposure conditions include the aperture number of the projection optical system, and the first and second projection optical systems
The numerical apertures of the systems PL1 and PL2 may be different.
As a scanning exposure condition, the relationship between the pattern surface of the reticle in the projection optical system and the Fourier transform is
The presence or absence of a pupil filter placed on the relevant plane (corresponding to the pupil plane), and the presence or absence of a pupil filter placed on the relevant plane (corresponding to the pupil plane) during scanning exposure
While a point on the shot area crosses the illumination light, the image plane of the projection optical system and the wafer are
The presence or absence of so-called progressive focus methods (such as the FLEX method) that move relative to the optical axis of the
The pupil filter is also used for projection optics.
A central blocking type that blocks the light beam distributed within a circular area centered on the optical axis of the system, or
is the light beam that passes through a circular area centered on the optical axis of the projection optical system, and the light beam that passes outside the circular area.
There are pupil filters that reduce the coherence of the light beam passing through.
A reticle having a conventional chrome pattern was used as the first reticle, and a
Phase shift reticle with phase shifter (halftone type, spatial frequency modulation type)
In the above-described embodiment, the first and second illumination optical systems IOP1 and IOP2 are the same.
Illumination light of wavelength (ArF excimer laser, or F 2 laser) onto the reticle.
That is, the same light source was used as the exposure light sources 12A and 12B, but the first
The illumination optical system and the second illumination optical system may use illumination light sources with different wavelengths.
For example, in the illumination optical system, an ArF excimer laser is used to produce a 130 nm line array.
The land-space pattern is transferred onto the wafer, and the second illumination optical system is used to illuminate the F 2 laser,
Or, 100 nm line and space patterns can be created using EUV (XUV) light.
The first and second projection optical systems P
L1 and PL2 may be the same in structure or resolution, or may be different.
Furthermore, the first and second illumination optical systems may have the same configuration.
<Device Manufacturing Method> Next, a device manufacturing method using the above-described exposure apparatus and exposure method in a lithography process will be described.
13 shows an embodiment of a manufacturing method for a device (semiconductor chip such as IC or LSI, liquid crystal panel, CCD
The flowchart shows an example of manufacturing a semiconductor device (e.g., a thin film magnetic head, a micromachine, etc.).
As shown in FIG. 13, first, in step 201 (design step),
, device function and performance design (e.g., circuit design of semiconductor devices),
A pattern is designed to realize the function.
In the mask fabrication step, a mask is fabricated on which the designed circuit pattern is formed.
On the other hand, in step 203 (wafer manufacturing step), a material such as silicon
Next, in step 204 (wafer processing step), the wafer is manufactured by using the
The mask and wafer prepared in step 203 are used to perform lithography, as will be described later.
Next, in step 20, actual circuits and the like are formed on the wafer by a printing technique or the like.
In step 5 (device assembly step), the wafer processed in step 204 is used.
This step 205 includes a dicing process, a bonding process, and a semiconductor device assembly process.
The process may include processes such as chip sealing and packaging (chip encapsulation) as required.
Finally, in step 206 (inspection step), the
The devices are then inspected for functionality and durability.
After going through these steps, the device is completed and shipped. Figure 14 shows a detailed flow of step 204 in the case of a semiconductor device.
In FIG. 14, in step 211 (oxidation step),
In step 212 (CVD step), the surface of the wafer is oxidized.
In step 213 (electrode formation step), an insulating film is formed on the wafer surface.
In step 214 (ion implantation step), electrodes are formed on the wafer by evaporation.
In step 211, ions are implanted into the wafer.
Each of the steps 214 constitutes a pre-processing step for each stage of wafer processing.
At each stage of the wafer process, once the above pre-processing steps are completed, the following steps are performed:
In this manner, the post-processing step is carried out. In this post-processing step, first, step 215
In the resist formation step, a photosensitive agent is applied to the wafer.
In step 216 (exposure step), the exposure apparatus and exposure method described above are used.
In this way, the circuit pattern of the mask is transferred onto the wafer.
In step 218 (etching), the exposed wafer is developed.
In step (3), the exposed member in the portion other than the portion where the resist remains is etched.
Then, in step 219 (resist removal step),
After etching, the unnecessary resist is removed.
By repeating the process and post-processing, multiple circuit patterns are formed on the wafer.
By using the device manufacturing method of this embodiment described above,
216), the exposure apparatus 100 is used, thereby improving throughput.
This allows for cost reductions and improved resolution, especially when double exposure is used.
The improved DOF allows highly integrated devices that were previously difficult to manufacture to be manufactured at low cost.
In addition, the exposure according to each aspect of the present invention described above can be performed.
The exposure apparatus is manufactured by assembling each component according to the method for manufacturing an exposure apparatus of the present invention.
INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the exposure apparatus according to the present invention (manufactured by the manufacturing method of the present invention) can be manufactured by the above method.
According to the exposure apparatus and exposure method, throughput can be improved.
In addition, it is possible to improve productivity per a certain amount of occupied floor space. In particular, the exposure apparatus and exposure method of the present invention can improve throughput.
This makes it possible to realize highly accurate exposure of fine patterns.
Furthermore, the device manufacturing method according to the present invention allows microdevices to be manufactured at high throughput.
This has the excellent effect of enabling quick and low-cost production.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawings]

図1は、本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。 図2は、図1の露光装置を構成する投影光学系を取り除いた露光装置本体の平
面図である。 図3は、図1の投影光学系の具体的な構成例を示す図である。 図4は、図1の装置の第1ウエハステージ近傍を拡大して示す図である。 図5は、図1の装置の制御系の概略構成を示す図である。 図6は、図1の装置における走査露光の原理説明図である。 図7は、4つのウエハステージWS1〜WS4による並行処理について説明す
るための図であって、走査露光とウエハ交換とが同時に行われれている状態を示
す図である。 図8は、4つのウエハステージWS1〜WS4による並行処理について説明す
るための図であって、走査露光とアライメントとが同時に行われれている状態を
示す図である。 図9は、4つのウエハステージWS1〜WS4による並行処理について説明す
るための図であって、ウエハ交換とアライメントとが同時に行われれている状態
を示す図である。 図10は、通常露光が行われる場合のウエハステージWS1とWS3との並行
処理の流れを示す図である。 図11は、二重露光が行われる場合のウエハステージWS1とWS3との並行
処理の流れを示す図である。 図12は、ウエハW3上の二重露光の様子を示す図である((A)、(B))
。 図13は、本発明に係るデバイス製造方法の実施形態を説明するためのフロー
チャートである。 図14は、図13のステップ204における処理を示すフローチャートである
。 図15は、図1に示した本発明の露光装置の変形例であり、防振パッドにより
支持された定盤を設けると共に、ベース盤を定盤上で浮上可能に支持した露光装
置の概略構成を示す。 図16は、本発明の露光装置に使用可能な三角形状のステージ及びその位置計
測システムを示す概略平面図である。
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating the configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view of the main body of the exposure apparatus from which the projection optical system constituting the exposure apparatus of FIG. 1 has been removed. FIG. 3 is a diagram illustrating a specific configuration example of the projection optical system of FIG. 1. FIG. 4 is an enlarged view of the vicinity of the first wafer stage of the apparatus of FIG. 1. FIG. 5 is a diagram illustrating the schematic configuration of a control system of the apparatus of FIG. 1. FIG. 6 is a diagram illustrating the principle of scanning exposure in the apparatus of FIG. 1. FIG. 7 is a diagram illustrating parallel processing using four wafer stages WS1 to WS4, illustrating a state in which scanning exposure and wafer exchange are performed simultaneously. FIG. 8 is a diagram illustrating parallel processing using four wafer stages WS1 to WS4, illustrating a state in which scanning exposure and alignment are performed simultaneously. FIG. 9 is a diagram illustrating parallel processing using four wafer stages WS1 to WS4, illustrating a state in which wafer exchange and alignment are performed simultaneously. FIG. 10 is a diagram illustrating the flow of parallel processing using wafer stages WS1 and WS3 when normal exposure is performed. 11 shows the flow of parallel processing on wafer stages WS1 and WS3 when double exposure is performed. FIG. 12 shows the state of double exposure on wafer W3 ((A) and (B)).
Fig. 13 is a flowchart for explaining an embodiment of a device manufacturing method according to the present invention. Fig. 14 is a flowchart showing the processing in step 204 of Fig. 13. Fig. 15 is a modified example of the exposure apparatus of the present invention shown in Fig. 1, and shows the schematic configuration of an exposure apparatus in which a surface plate supported by vibration isolation pads is provided and a base plate is supported so that it can float above the surface plate. Fig. 16 is a schematic plan view showing a triangular stage and its position measurement system that can be used in the exposure apparatus of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),UA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AU,BA,BB,BG,BR,CA,CN, CU,CZ,EE,GD,GE,HR,HU,ID,I L,IS,JP,KR,LC,LK,LR,LT,LV ,MG,MK,MN,MX,NO,NZ,PL,RO, SG,SI,SK,SL,TR,TT,UA,US,U Z,VN,YU (72)発明者 市原 裕 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 (72)発明者 水谷 英夫 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 (注)この公表は、国際事務局(WIPO)により国際公開された公報を基に作 成したものである。 なおこの公表に係る日本語特許出願(日本語実用新案登録出願)の国際公開の 効果は、特許法第184条の10第1項(実用新案法第48条の13第2項)に より生ずるものであり、本掲載とは関係ありません。──────────────────────────────────────────────────── Continuation of front page (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I T, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ , CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP(GH, GM, K E, LS, MW, SD, SZ, UG, ZW), UA (AM ,AZ,BY,KG,K Z, MD, RU, TJ, TM) ,AL,AU,BA,BB,BG,BR,CA,CN, CU, CZ, EE, GD, GE, HR, HU, ID, I L, IS, JP, KR, LC, LK, LR, LT, LV , MG, MK, MN, MX, NO, NZ, PL, RO, SG, SI, SK, SL, TR, TT, UA, US, U Z, VN, YU (72) Inventor Yutaka Ichihara Nikon Corporation, 3-2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo (72) Inventor Hideo Mizutani Nikon Corporation, 3-2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo (Note) This publication is based on the publication published internationally by the International Bureau of Patents (WIPO). The effect of the international publication of the Japanese patent application (Japanese utility model registration application) related to this publication arises pursuant to Article 184-10, Paragraph 1 of the Patent Act (Article 48-13, Paragraph 2 of the Utility Model Act) and is unrelated to this publication.

Claims (97)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】マスクに形成されたパターンを基板上に転写する露光装置であって
、 マスクをそれぞれ保持して第1方向に移動可能な第1、第2マスクステージと
; 前記各マスクに照明光を照射する照明系と; 前記各マスクから出射される照明光を基板上に投射する第1、第2投影光学系
と; 前記第1、第2投影光学系に対し前記第1、第2マスクステージ側に配置され
、前記基板をそれぞれ保持して移動可能な第1、第2基板ステージと; 前記第1マスクステージと前記第1基板ステージとを前記第1投影光学系の投
影倍率に応じた速度比で前記第1方向に同期移動させるとともに、前記第2マス
クステージと前記第2基板ステージとを前記第2投影光学系の投影倍率に応じた
速度比で前記第1方向に同期移動させる駆動装置とを備える露光装置。
[Claim 1] An exposure apparatus that transfers a pattern formed on a mask onto a substrate, comprising: first and second mask stages that can move in a first direction while holding a mask; an illumination system that irradiates each of the masks with illumination light; first and second projection optical systems that project the illumination light emitted from each of the masks onto the substrate; first and second substrate stages that are arranged on the first and second mask stage sides of the first and second projection optical systems and can move while holding the substrate, respectively; and a drive device that moves the first mask stage and the first substrate stage synchronously in the first direction at a speed ratio corresponding to the projection magnification of the first projection optical system, and moves the second mask stage and the second substrate stage synchronously in the first direction at a speed ratio corresponding to the projection magnification of the second projection optical system.
【請求項2】前記同期移動時の前記第1マスクステージと第2マスクステージの
移動方向は、前記第1方向において互いに逆向きであり、前記同期移動時の前記
第1基板ステージと第2基板ステージの移動方向は前記第1方向において互いに
逆向きであることを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
[Claim 2] An exposure apparatus as described in claim 1, characterized in that the movement directions of the first mask stage and the second mask stage during the synchronous movement are opposite to each other in the first direction, and the movement directions of the first substrate stage and the second substrate stage during the synchronous movement are opposite to each other in the first direction.
【請求項3】前記各マスクステージと前記各基板ステージとは、同一面上を移動
することを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
3. An exposure apparatus according to claim 1, wherein each of said mask stages and each of said substrate stages move on the same plane.
【請求項4】さらに、第1及び第2マスクステージ並びに第1及び第2基板ステ
ージがその上で移動可能に支持される共通のベース盤を備えることを特徴とする
請求項1または2に記載の露光装置。
4. An exposure apparatus according to claim 1, further comprising a common base plate on which the first and second mask stages and the first and second substrate stages are movably supported.
【請求項5】前記駆動装置は、前記共通のベース盤が第1及び第2マスクステー
ジ並びに第1及び第2基板ステージを該共通のベース盤上で浮上させて移動する
リニアアクチュエータであることを特徴とする請求項4に記載の露光装置。
5. An exposure apparatus according to claim 4, wherein the drive device is a linear actuator that levitates and moves the first and second mask stages and the first and second substrate stages on the common base plate.
【請求項6】さらに、定盤を備え、前記ベース盤が定盤上に移動可能に支持され
ており、第1、第2マスクステージ及び第1、第2基板ステージの少なくとも一
つのステージの移動により生じる反力に応じてベース盤が移動することができる
ことを特徴とする請求項1または2に記載の露光装置。
[Claim 6] An exposure apparatus as described in claim 1 or 2, further comprising a base plate which is movably supported on the base plate, and which can move in response to a reaction force generated by movement of at least one of the first and second mask stages and the first and second substrate stages.
【請求項7】さらに、前記ベース盤を前記定盤上で非接触で支持するためのリニ
アアクチュエータを備えることを特徴とする請求項6に記載の露光装置。
7. An exposure apparatus according to claim 6, further comprising a linear actuator for supporting said base plate on said surface plate in a non-contact manner.
【請求項8】前記第1、第2基板ステージと同一面上を移動する第3基板ステー
ジと; 前記基板に形成された位置合わせマークを検出する第1マーク検出系とを更に
備える請求項1〜3のいずれか一項に記載の露光装置。
[Claim 8] An exposure apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising: a third substrate stage that moves on the same plane as the first and second substrate stages; and a first mark detection system that detects an alignment mark formed on the substrate.
【請求項9】前記駆動装置は、前記第1基板ステージ又は前記第2基板ステージ
に代えて、前記第3基板ステージを前記第1マスクステージ又は前記第2マスク
ステージと同期移動させることを特徴とする請求項4に記載の露光装置。
9. An exposure apparatus according to claim 4, wherein the driving device moves the third substrate stage synchronously with the first mask stage or the second mask stage, instead of the first substrate stage or the second substrate stage.
【請求項10】前記基板を保持して前記第1、第2、第3基板ステージと同一面
上を移動する第4基板ステージと; 前記基板に形成された位置合わせマークを検出する第2マーク検出系とを更に
備える請求項8に記載の露光装置。
[Claim 10] An exposure apparatus as described in claim 8, further comprising: a fourth substrate stage that holds the substrate and moves on the same plane as the first, second, and third substrate stages; and a second mark detection system that detects alignment marks formed on the substrate.
【請求項11】前記駆動装置は、前記第1基板ステージ、第2基板ステージに代
えて、前記第3基板ステージ、第4基板ステージを前記第1マスクステージ、前
記第2マスクステージとそれぞれ同期移動させることを特徴とする請求項1に記
載の露光装置。
[Claim 11] An exposure apparatus as described in claim 1, characterized in that the driving device moves the third substrate stage and the fourth substrate stage synchronously with the first mask stage and the second mask stage, respectively, instead of the first substrate stage and the second substrate stage.
【請求項12】前記各マスクステージがほぼ同一質量を有するとともに、前記各
基板ステージがほぼ同一質量を有することを特徴とする請求項1に記載の露光装
置。
12. The exposure apparatus according to claim 1, wherein each of said mask stages has approximately the same mass, and each of said substrate stages has approximately the same mass.
【請求項13】前記各投影光学系が同一の投影倍率を有し、前記各マスクステー
ジの質量が前記各基板ステージの質量の前記投影倍率倍であることを特徴とする
請求項2、9、11及び12のいずれか一項に記載の露光装置。
13. An exposure apparatus according to claim 2, 9, 11 or 12, wherein each of the projection optical systems has the same projection magnification, and the mass of each of the mask stages is the projection magnification times the mass of each of the substrate stages.
【請求項14】前記駆動装置は、前記第1、第2マスクステージと前記第1、第
2基板ステージとを同一直線上で駆動することを特徴とする請求項12に記載の
露光装置。
14. An exposure apparatus according to claim 12, wherein said drive device drives said first and second mask stages and said first and second substrate stages on the same straight line.
【請求項15】前記第1マスクステージ上のマスクと前記第2マスクステージ上
のマスクとを交換するマスク交換機構を更に備えることを特徴とする請求項1に
記載の露光装置。
15. An exposure apparatus according to claim 1, further comprising a mask exchange mechanism that exchanges the mask on said first mask stage with the mask on said second mask stage.
【請求項16】前記各投影光学系は、反射屈折光学系であり、前記照明光の波長
は200nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
16. An exposure apparatus according to claim 1, wherein each of said projection optical systems is a catadioptric system, and the wavelength of said illumination light is 200 nm or less.
【請求項17】マスクに形成されたパターンを基板上に転写する露光方法であっ
て、 第1マスクと第1基板とを第1投影光学系の投影倍率に応じた速度比で第1方
向に同期移動させつつ、照明光により前記第1マスクを照射して該第1マスクに
形成されたパターンを前記第1投影光学系を介して前記第1基板上の第1区画領
域に転写する第1工程と; 前記第1工程と同時に、第2マスクと第2基板とを第2投影光学系の投影倍率
に応じた速度比で前記第1方向に同期移動させつつ、照明光により前記第2マス
クを照射し、該第2マスクに形成されたパターンを前記第2投影光学系を介して
前記第2基板上の第2区画領域に転写する第2工程とを含む露光方法。
[Claim 17] An exposure method for transferring a pattern formed on a mask onto a substrate, comprising: a first step of irradiating the first mask with illumination light while synchronously moving a first mask and a first substrate in a first direction at a speed ratio corresponding to the projection magnification of a first projection optical system, and transferring the pattern formed on the first mask to a first divided area on the first substrate via the first projection optical system; and a second step of irradiating the second mask with illumination light while synchronously moving a second mask and a second substrate in the first direction at a speed ratio corresponding to the projection magnification of a second projection optical system, simultaneously with the first step, and transferring the pattern formed on the second mask to a second divided area on the second substrate via the second projection optical system.
【請求項18】前記第1、第2工程と同時に、前記第1、第2基板と異なる第3
基板、第4基板にそれぞれ形成された位置合わせマークの検出を行う第3工程を
更に含むことを特徴とする請求項17に記載の露光方法。
18. The method of claim 17, wherein a third substrate different from the first and second substrates is formed simultaneously with the first and second steps.
18. The exposure method according to claim 17, further comprising a third step of detecting alignment marks formed on the first substrate and the fourth substrate, respectively.
【請求項19】前記第1、第2工程の処理の終了後に、前記第2マスクと前記第
1基板とを第1投影光学系の投影倍率に応じた速度比で第1方向に同期移動させ
つつ、照明光により前記第2マスクを照射して該第2マスクに形成されたパター
ンを前記第1投影光学系を介して前記第1基板上の前記第1区画領域に重ねて転
写する第3工程と; 前記第3工程と同時に、前記第1マスクと前記第2基板とを第2投影光学系の
投影倍率に応じた速度比で前記第1方向に同期移動させつつ、照明光により前記
第1マスクを照射し、該第1マスクに形成されたパターンを前記第2投影光学系
を介して前記第2基板上の前記第2区画領域に重ねて転写する第4工程とを更に
含むことを特徴とする請求項17に記載の露光方法。
[Claim 19] The exposure method described in claim 17 further includes a third step, after completion of the processing of the first and second steps, of irradiating the second mask with illumination light and transferring the pattern formed on the second mask onto the first divided area on the first substrate via the first projection optical system while synchronously moving the second mask and the first substrate in a first direction at a speed ratio corresponding to the projection magnification of the first projection optical system; and a fourth step, simultaneously with the third step, of irradiating the first mask with illumination light and transferring the pattern formed on the first mask onto the second divided area on the second substrate via the second projection optical system while synchronously moving the first mask and the second substrate in the first direction at a speed ratio corresponding to the projection magnification of the second projection optical system.
【請求項20】第1基板及び第2基板は、それぞれ、基準マークが形成された第
1基板ステージ及び第2基板ステージを用いて移動され、第1基板及び第2基板
内に画定される露光領域は該基準マークに基いて求められることを特徴とする請
求項17〜19のいずれか一項に記載の露光方法。
[Claim 20] An exposure method described in any one of claims 17 to 19, characterized in that the first substrate and the second substrate are moved using a first substrate stage and a second substrate stage, respectively, on which reference marks are formed, and the exposure areas defined in the first substrate and the second substrate are determined based on the reference marks.
【請求項21】マイクロデバイスを製造するフォトリソグラフィ工程で使用され
る露光装置であって、 第1マスクを保持する第1マスクステージと; 少なくとも2つの反射光学素子を有する第1投影光学系と; 前記第1投影光学系に対して前記第1マスクステージ側で第1基板を保持する
第1基板ステージと; 第2マスクを保持する第2マスクステージと; 少なくとも2つの反射光学素子を有する第2投影光学系と; 前記第2投影光学系に対して前記第2マスクステージ側で第2基板を保持する
第2基板ステージと; 前記第1及び第2基板をそれぞれ走査露光するとき、前記第1及び第2基板ス
テージを所定方向に沿って互いに逆向きに駆動する駆動装置とを備える露光装置
[Claim 21] An exposure apparatus used in a photolithography process for manufacturing microdevices, comprising: a first mask stage that holds a first mask; a first projection optical system having at least two reflective optical elements; a first substrate stage that holds a first substrate on the first mask stage side relative to the first projection optical system; a second mask stage that holds a second mask; a second projection optical system having at least two reflective optical elements; a second substrate stage that holds a second substrate on the second mask stage side relative to the second projection optical system; and a drive device that drives the first and second substrate stages in opposite directions along a predetermined direction when scanning and exposing the first and second substrates, respectively.
【請求項22】さらに、第1及び第2マスクステージ並びに第1及び第2基板ス
テージがその上で移動可能に支持される共通のベース盤を備えることを特徴とす
る請求項21に記載の露光装置。
22. The exposure apparatus of claim 21, further comprising a common base plate on which the first and second mask stages and the first and second substrate stages are movably supported.
【請求項23】前記駆動装置は、前記共通のベース盤が第1及び第2マスクステ
ージ並びに第1及び第2基板ステージを該共通のベース盤上で浮上させて移動す
るリニアアクチュエータであることを特徴とする請求項22に記載の露光装置。
23. An exposure apparatus according to claim 22, wherein the drive device is a linear actuator that moves the first and second mask stages and the first and second substrate stages by levitating the common base plate above the common base plate.
【請求項24】さらに、定盤を備え、前記ベース盤が定盤上に移動可能に支持さ
れており、第1、第2マスクステージ及び第1、第2基板ステージの少なくとも
一つのステージの移動により生じる反力に応じてベース盤が移動することができ
ることを特徴とする請求項21または22に記載の露光装置。
[Claim 24] An exposure apparatus as described in claim 21 or 22, further comprising a base plate which is movably supported on the base plate, and which can move in response to a reaction force generated by movement of at least one of the first and second mask stages and the first and second substrate stages.
【請求項25】さらに、前記ベース盤を前記定盤上で非接触で支持するためのリ
ニアアクチュエータを備えることを特徴とする請求項24に記載の露光装置。
25. An exposure apparatus according to claim 24, further comprising a linear actuator for supporting said base plate on said surface plate in a non-contact manner.
【請求項26】デバイスパターンを基板上に転写する露光方法であって、 第1投影光学系に対して第1マスク側に第1基板を配置し、前記第1マスクと
前記第1基板とを同期移動して前記第1マスクのパターンを前記第1基板上に転
写する第1工程と; 第2投影光学系に対して第2マスク側に第2基板を配置し、前記第2マスクと
前記第2基板とを同期移動して前記第2マスクのパターンを前記第2基板上に転
写する第2工程とを含み、 前記第1及び第2工程はほぼ同時に実行され、かつ前記第1及び第2基板は所
定方向に沿って互いに逆向きに移動されることを特徴とする露光方法。
[Claim 26] An exposure method for transferring a device pattern onto a substrate, comprising: a first step of placing a first substrate on the first mask side relative to a first projection optical system, and moving the first mask and the first substrate synchronously to transfer the pattern of the first mask onto the first substrate; and a second step of placing a second substrate on the second mask side relative to a second projection optical system, and moving the second mask and the second substrate synchronously to transfer the pattern of the second mask onto the second substrate, wherein the first and second steps are performed almost simultaneously, and the first and second substrates are moved in opposite directions to each other along a predetermined direction.
【請求項27】前記第1マスクは前記所定方向に沿って前記第1基板とは逆向き
に移動され、前記第2マスクは前記所定方向に沿って前記第2基板とは逆向きに
移動されることを特徴とする請求項26に記載の露光方法。
27. An exposure method according to claim 26, wherein the first mask is moved in a direction opposite to the first substrate along the predetermined direction, and the second mask is moved in a direction opposite to the second substrate along the predetermined direction.
【請求項28】前記第1及び第2マスクと前記第1及び第2基板は同一直線上で
移動されることを特徴とする請求項27に記載の露光方法。
28. The exposure method according to claim 27, wherein the first and second masks and the first and second substrates are moved on the same straight line.
【請求項29】前記第1マスクと前記第1基板との同期移動によって生じる反力
と、前記第2マスクと前記第2基板との同期移動によって生じる反力とが互いに
打ち消し合うことを特徴とする請求項26〜28のいずれか一項に記載の露光方
法。
[Claim 29] An exposure method described in any one of claims 26 to 28, characterized in that the reaction force generated by the synchronous movement of the first mask and the first substrate and the reaction force generated by the synchronous movement of the second mask and the second substrate cancel each other out.
【請求項30】前記第1及び第2工程の後、前記第1基板と前記第2基板とはそ
れぞれ前記所定方向と直交する方向に沿って互いに逆向きに移動されることを特
徴とする請求項29に記載の露光方法。
30. An exposure method according to claim 29, wherein after the first and second steps, the first substrate and the second substrate are moved in opposite directions along a direction perpendicular to the predetermined direction.
【請求項31】第1基板及び第2基板は、それぞれ、基準マークが形成された第
1基板ステージ及び第2基板ステージを用いて移動され、第1基板及び第2基板
内に画定される露光領域は該基準マークに基いて求められることを特徴とする請
求項26〜28のいずれか一項に記載の露光方法。
[Claim 31] An exposure method described in any one of claims 26 to 28, characterized in that the first substrate and the second substrate are moved using a first substrate stage and a second substrate stage, respectively, on which reference marks are formed, and the exposure areas defined in the first substrate and the second substrate are determined based on the reference marks.
【請求項32】請求項1、2及び21のいずれか一項に記載の露光装置を用いた
リソグラフィ工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
32. A device manufacturing method comprising a lithography process using the exposure apparatus according to claim 1, 2, or 21. Description:
【請求項33】請求項17〜19及び26のいずれか一項に記載の露光方法を用
いたことを特徴とするデバイス製造方法。
33. A device manufacturing method, comprising using the exposure method according to any one of claims 17 to 19 and 26. Description:
【請求項34】マスクに形成された露光パターンにエネルギー線を照射して該パ
ターンで被露光物体を露光するための露光装置であって、 マスクを各々保持して移動可能な複数のマスクステージと; 被露光物体を各々保持して移動可能な複数の物体ステージと; 複数のマスクステージ及び複数の物体ステージを移動可能に支持する共通のベ
ース盤と; 上記各マスクを出射したエネルギー線を、対応する被露光物体上に投影するた
めの複数の投影系と;を備え、 各投影系に対して各マスクステージとそれに対応する物体ステージとを同期移
動することによって、各マスクのパターンで被露光物体を露光することを特徴と
する露光装置。
[Claim 34] An exposure apparatus for irradiating an exposure pattern formed on a mask with an energy beam to expose an object to be exposed with the pattern, comprising: a plurality of mask stages each capable of moving and holding a mask; a plurality of object stages each capable of moving and holding an object to be exposed; a common base plate for movably supporting the plurality of mask stages and the plurality of object stages; and a plurality of projection systems for projecting the energy beam emitted from each of the masks onto a corresponding object to be exposed, wherein the exposure apparatus exposes the object to be exposed with the pattern of each mask by synchronously moving each mask stage and its corresponding object stage relative to each projection system.
【請求項35】さらに、マスクステージ及び物体ステージをベース盤上で浮上し
つつ移動するための駆動装置を備えることを特徴とする請求項34に記載の露光
装置。
35. An exposure apparatus according to claim 34, further comprising a drive device for moving the mask stage and the object stage while floating above the base board.
【請求項36】駆動装置がリニアアクチュエータであることを特徴とする請求項
35に記載の露光装置。
36. The exposure apparatus according to claim 35, wherein the drive device is a linear actuator.
【請求項37】さらに、前記駆動装置を制御するための制御器を備え、該制御器
は、少なくとも2つのマスクステージが互いに逆向きに移動するように駆動装置
を制御することを特徴とする請求項35に記載の露光装置。
37. An exposure apparatus according to claim 35, further comprising a controller for controlling the drive device, the controller controlling the drive device so that at least two mask stages move in directions opposite to each other.
【請求項38】さらに、支持台を備え、ベース盤が該支持台に固定されているこ
とを特徴とする請求項34に記載の露光装置。
38. An exposure apparatus according to claim 34, further comprising a support table, the base plate being fixed to the support table.
【請求項39】さらに、定盤を備え、前記ベース盤が定盤上に移動可能に支持さ
れており、マスクステージ及び物体ステージの少なくとも一つのステージの移動
により生じる反力に応じてベース盤が移動することができることを特徴とする請
求項35に記載の露光装置。
[Claim 39] An exposure apparatus as described in Claim 35, further comprising a base plate which is movably supported on the base plate, and which can move in response to a reaction force generated by movement of at least one of the mask stage and the object stage.
【請求項40】前記ベース盤が前記定盤上で非接触で支持されていることを特徴
とする請求項39に記載の露光装置。
40. An exposure apparatus according to claim 39, wherein the base plate is supported on the surface plate in a non-contact manner.
【請求項41】さらに、前記ベース盤を前記定盤上で非接触で支持するためのリ
ニアアクチュエータを備えることを特徴とする請求項40に記載の露光装置。
41. An exposure apparatus according to claim 40, further comprising a linear actuator for supporting said base plate on said surface plate in a non-contact manner.
【請求項42】照射系からのエネルギー線は、ベース盤の裏面から照射されてベ
ース盤の表面上に支持されたマスクステージのマスクを透過することを特徴とす
る請求項34〜41のいずれか一項に記載の露光装置。
42. An exposure apparatus according to claim 34, wherein the energy beam from the irradiation system is irradiated from the rear surface of the base plate and passes through a mask on a mask stage supported on the surface of the base plate.
【請求項43】さらに、エネルギー線を各投影系に照射するための複数の照射系
を備えることを特徴とする請求項34〜41のいずれか一項に記載の露光装置。
43. The exposure apparatus according to claim 34, further comprising a plurality of irradiation systems for irradiating the energy beam onto each projection system.
【請求項44】2つの投影系を備え、ベース盤上でそれらの投影系が対称に配置
されていることを特徴とする請求項43に記載の露光装置。
44. The exposure apparatus according to claim 43, further comprising two projection systems, the projection systems being arranged symmetrically on the base plate.
【請求項45】さらに、複数のマスクステージ及び複数の物体ステージのベース
盤上での位置を測定するための干渉計を備えることを特徴とする請求項34〜4
1のいずれか一項に記載の露光装置。
45. The method according to any one of claims 34 to 4, further comprising an interferometer for measuring the positions of the plurality of mask stages and the plurality of object stages on the base plate.
2. The exposure apparatus according to claim 1.
【請求項46】複数のマスクステージ及び複数の物体ステージが、それぞれ、干
渉計から送光されたビームを反射するための反射部材を有することを特徴とする
請求項45に記載の露光装置。
46. The exposure apparatus of claim 45, wherein the plurality of mask stages and the plurality of object stages each have a reflecting member for reflecting the beam transmitted from the interferometer.
【請求項47】複数のマスクステージ及び複数の物体ステージが、それぞれ、干
渉計から送光されたビームを反射するための反射部材を有することを特徴とする
請求項46に記載の露光装置。
47. The exposure apparatus of claim 46, wherein the plurality of mask stages and the plurality of object stages each have a reflecting member for reflecting the beam transmitted from the interferometer.
【請求項48】前記ベース盤上の2次元位置が、前記ベース盤上で所定の第1軸
及びそれに直交する第2軸により規定される直交座標系を用いて求められ、 前記複数のマスクステージ及び複数の物体ステージの少なくとも一つのステー
ジが第1軸及び第2軸と交差する第3軸方向に沿って延びる反射面を備え、 前記干渉計が該反射面に向かってビームを照射してその反射光を受光すること
により前記一つのステージの第3軸方向の位置を計測し、 さらに、計測された第3軸方向の位置に基いて前記一つのステージの第1軸及
び第2軸で規定される直交座標系上の位置座標を演算する演算器を備えることを
特徴とする請求項47に記載の露光装置。
[Claim 48] An exposure apparatus as described in claim 47, wherein the two-dimensional position on the base plate is determined using an orthogonal coordinate system defined by a predetermined first axis and a second axis perpendicular to the first axis on the base plate, at least one stage of the multiple mask stages and multiple object stages has a reflective surface extending along a third axis direction intersecting the first axis and the second axis, the interferometer measures the position of the one stage in the third axis direction by irradiating a beam toward the reflective surface and receiving the reflected light, and further comprises a calculator that calculates position coordinates on the orthogonal coordinate system defined by the first axis and the second axis of the one stage based on the measured position in the third axis direction.
【請求項49】前記被露光物体が感応性基板であり、前記露光装置がデバイスを
製造するためにリソグラフィー工程で使用される投影露光装置であることを特徴
とする請求項34〜41のいずれか一項に記載の露光装置。
49. The exposure apparatus according to claim 34, wherein the object to be exposed is a sensitive substrate, and the exposure apparatus is a projection exposure apparatus used in a lithography process for manufacturing a device.
【請求項50】各物体ステージには基準マークが形成され、被露光物体上に画定
される露光領域は該基準マークに基いて求められることを特徴とする請求項34
〜41のいずれか一項に記載の露光装置。
50. The method of claim 34, wherein a reference mark is formed on each object stage, and an exposure area defined on the object to be exposed is determined based on the reference mark.
42. An exposure apparatus according to any one of claims 1 to 41.
【請求項51】パターンを有する第1物体に照射されるエネルギー線で第2物体
を露光する装置であって、 前記エネルギー線に対して前記第1物体を相対移動するために、第1定盤上に
配置される、前記第1物体を保持可能な複数の第1可動体と、 第2物体の走査露光時、第1物体の移動に同期して前記エネルギー線に対して
前記第2物体を相対移動するために、前記第1定盤上に配置される、前記第2物
体を保持可能な複数の策2可動体と、 各第1可動体に保持される前記第1物体に前記エネルギー線を照射するために
、前記第1定盤に関して前記第1物体と反対側に少なくとも1つの光学素子が配
置される照明系とを備えたことを特徴とする露光装置。
[Claim 51] An apparatus for exposing a second object with an energy beam irradiated onto a first object having a pattern, comprising: a plurality of first movable bodies capable of holding the first object, arranged on a first base plate, for moving the first object relative to the energy beam; a plurality of second movable bodies capable of holding the second object, arranged on the first base plate, for moving the second object relative to the energy beam in synchronization with the movement of the first object during scanning exposure of the second object; and an illumination system in which at least one optical element is arranged on the opposite side of the first object with respect to the first base plate, for irradiating the energy beam onto the first object held by each first movable body.
【請求項52】前記複数の第1及び第2可動体の少なくとも1つの移動に応して
前記第1定盤が移動するように、前記第1定盤を支持する第2定盤を更に備える
ことを特徴とする請求項51に記載の露光装置。
52. An exposure apparatus according to claim 51, further comprising a second base plate that supports the first base plate so that the first base plate moves in response to movement of at least one of the plurality of first and second movable bodies.
【請求項53】前記第2定盤は、前記第1定盤を非接触で支持する第2リニアア
クチュエータが設けられることを特徴とする請求項52に記載の露光装置。
53. An exposure apparatus according to claim 52, wherein said second surface plate is provided with a second linear actuator that supports said first surface plate in a non-contact manner.
【請求項54】前記第1定盤は、前記複数の第1及び第2可動体をそれぞれ非接
触で支持する第1リニアアクチュエータが設けられることを特徴とする請求項5
1〜53のいずれか一項に記載の露光装置。
54. The first base plate is provided with a first linear actuator for supporting each of the first and second movable bodies in a non-contact manner.
54. The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 53.
【請求項55】前記第1リニアアクチュエータは、前記複数の第1及び第2可動
体をそれぞれ6自由度で駆動することを特徴とする請求項54に記載の露光装置
55. An exposure apparatus according to claim 54, wherein said first linear actuator drives said plurality of first and second movable bodies with six degrees of freedom, respectively.
【請求項56】前記第2物体の走査露光時、前記複数の第1可動体の2つを互い
に逆向きに移動するために、前記第1定盤に設けられるアクチュエータをさらに
備えることを特徴とする請求項51又は52に記載の露光装置。
[Claim 56] An exposure apparatus as described in Claim 51 or 52, further comprising an actuator provided on the first base plate to move two of the plurality of first movable bodies in opposite directions to each other during scanning exposure of the second object.
【請求項57】前記アクチュエータは、前記2つの第1可動体に対応する2つの
第2可動体を互いに逆向きに移動することを特徴とする請求項56に記載の露光
装置。
57. An exposure apparatus according to claim 56, wherein the actuator moves two second movable bodies corresponding to the two first movable bodies in directions opposite to each other.
【請求項58】前記アクチュエータは、前記2つの第1可動体の1つとこれに対
応する第2可動体とを互いに逆向きに移動することを特徹とする請求項57に記
載の露光装置。
58. An exposure apparatus according to claim 57, wherein said actuator is characterized by moving one of said two first movable bodies and the corresponding second movable body in mutually opposite directions.
【請求項59】前記アクチュエータは、前記2つの第1可動体と前記2つの第2
可動体とをほぼ同一直線上で移動することを特徴とする請求項57又は58に記
載の露光装置。
59. The actuator includes: two first movable bodies and two second movable bodies;
59. An exposure apparatus according to claim 57 or 58, characterized in that the movable body moves substantially in the same straight line.
【請求項60】前記複数の第1可動体の位置情報をそれぞれ検出する複数の第1
干渉計を更に備えることを特徴とする請求項51又は52に記載の露光装置。
60. A plurality of first movable bodies for respectively detecting position information of the plurality of first movable bodies.
53. The exposure apparatus of claim 51 or 52, further comprising an interferometer.
【請求項61】前記複数の第1干渉計はそれぞれ前記走査露光時に前記第1物体
が移動される第1軸方向とこれと直交する第2軸方向とに関する位置情報の検出
に用いられる複数の第1測長軸を有することを特徴とする請求項60に記載の露
光装置。
[Claim 61] An exposure apparatus as described in Claim 60, wherein each of the multiple first interferometers has multiple first measurement axes used to detect position information regarding a first axis direction in which the first object is moved during the scanning exposure and a second axis direction perpendicular to the first axis direction.
【請求項62】前記複数の策1測長軸は、前記第1及び第2軸と直交する第3軸
に関する、前記第1可動体の回転に関する情報の検出に用いられる測長軸を含む
ことを特徴とする請求項61に記載の露光装置。
[Claim 62] An exposure apparatus as described in Claim 61, characterized in that the multiple first measurement axes include a measurement axis used to detect information regarding the rotation of the first movable body relative to a third axis perpendicular to the first and second axes.
【請求項63】前記複数の第1測長軸は、前記第1及び第2軸の少なくとも1つ
に関する、前記第1可動体の回転に関する情報の検出に用いられる少なくとも1
つの測長軸を含むことを特徴とする請求項62に記載の露光装置。
63. The plurality of first measurement axes include at least one axis used to detect information relating to the rotation of the first movable body about at least one of the first and second axes.
63. The exposure apparatus of claim 62, comprising two measurement axes.
【請求項64】前記複数の第2可動体の位置情報をそれぞれ検出する複数の第2
干渉計を更に備えることを特徴とする請求項60に記載の露光装置。
64. A plurality of second movable bodies for respectively detecting position information of the plurality of second movable bodies.
61. The exposure apparatus of claim 60, further comprising an interferometer.
【請求項65】前記複数の第2干渉計はそれぞれ前記走査露光時に前記第2物体
が移動される第1軸方向とこれと直交する第2軸方向とに関する位置情報の検出
に用いられる複数の第2測長軸を有することを特徴とする請求項64に記載の露
光装置。
[Claim 65] An exposure apparatus as described in Claim 64, characterized in that each of the multiple second interferometers has multiple second measurement axes used to detect position information regarding a first axis direction in which the second object is moved during the scanning exposure and a second axis direction perpendicular to the first axis direction.
【請求項66】前記複数の第2測長軸は、前記第1及び第2軸と直交する第3軸
に関する、前記第2可動体の回転に関する情報の検出に用いられる測長軸を含む
ことを特徴とする請求項65に記載の露光装置。
[Claim 66] An exposure apparatus as described in Claim 65, characterized in that the multiple second measurement axes include a measurement axis used to detect information regarding the rotation of the second movable body relative to a third axis perpendicular to the first and second axes.
【請求項67】前記複数の第2測長軸は、前記第1及び第2軸の少なくとも1つ
に関する、前記第2可動体の回転に関する情報の検出に用いられる少なくとも1
つの測長軸を含むことを特徴とする請求項66に記載の露光装置。
67. The plurality of second measurement axes include at least one axis used to detect information relating to the rotation of the second movable body about at least one of the first and second axes.
67. The exposure apparatus of claim 66, comprising two measurement axes.
【請求項68】前記複数の第2可動体はその数が前記複数の第1可動体よりも少
なくとも1つ多いことを特徴とする請求項51〜53のいずれか一項に記載の露
光装置。
68. An exposure apparatus according to any one of claims 51 to 53, wherein the number of said plurality of second movable bodies is at least one more than the number of said plurality of first movable bodies.
【請求項69】前記複数の第1可動体とこれに対応する複数の第2可動体とをそ
れぞれ同期移動し、かつ前記同期移動とは無関係に前記少なくとも1つの第2可
動体を移動するために、前記第1定盤に設けられる第1リニアアクチュエータを
さらに備えることを特徴とする請求項68に記載の露光装置。
[Claim 69] An exposure apparatus as described in Claim 68, further comprising a first linear actuator provided on the first base for synchronously moving each of the plurality of first movable bodies and the corresponding plurality of second movable bodies, and for moving at least one of the second movable bodies independently of the synchronous movement.
【請求項70】前記同期移動される複数の第2可動体の位置情報をそれぞれ検出
するために、少なくとも前記エネルギー線の照射領域内で交差する2つの第2測
長軸を有する複数の第2干渉計と、前記少なくとも1つの第2可動体の位置情報
を検出するために、少なくとも前記照射領域外で交差する2つの第3測長軸を有
する第3干渉計とを更に備えることを特徴とする請求項69に記載の露光装置。
[Claim 70] An exposure apparatus as described in Claim 69, further comprising: a plurality of second interferometers having two second measurement axes that intersect at least within the irradiation area of the energy beam to detect the position information of each of the plurality of second movable bodies that are moved synchronously; and a third interferometer having two third measurement axes that intersect at least outside the irradiation area to detect the position information of at least one of the second movable bodies.
【請求項71】前記複数の第2干渉計の1つと前記第3干渉計とは、前記複数の
第2可動体の1つがその1つの第2干渉計の少なくとも1つの第2測長軸と、前
記第3干渉計の少なくとも1つの第3測長軸とで同時に検出されるように配置さ
れることを特徴とする請求項70に記載の露光装置。
[Claim 71] An exposure apparatus as described in Claim 70, wherein one of the plurality of second interferometers and the third interferometer are positioned so that one of the plurality of second movable bodies is simultaneously detected by at least one second measurement axis of that one second interferometer and at least one third measurement axis of the third interferometer.
【請求項72】前記少なくとも1つの第2可動体に保持される第2物体上のマー
クを検出するために、前記2つの第3測長軸の交点にほぼ検出中心を有するマー
ク検出系を更に備えることを特徴とする請求項70又は71に記載の露光装置。
[Claim 72] An exposure apparatus as described in Claim 70 or 71, further comprising a mark detection system having a detection center approximately at the intersection of the two third measurement axes for detecting a mark on a second object held by at least one second movable body.
【請求項73】前記第1リニアアクチュエータは、前記複数の第1可動体の1つ
と同期移動される1つの第2可動体と、前記同期移動と無関係に移動される第2
可動体とを、その1つの第2可動体に保持される第2物体の走査露光の終了後に
交換することを特徴とする請求項69に記載の露光装置。
73. The first linear actuator includes a second movable body that moves synchronously with one of the plurality of first movable bodies, and a second movable body that moves independently of the synchronous movement.
70. The exposure apparatus according to claim 69, wherein the movable bodies are exchanged after completion of scanning exposure of the second object held by the one second movable body.
【請求項74】マスクに照射されるエネルギー線で基板を露光する方法であって
、 前記エネルギー線で第1及び第2基板をそれぞれ走査露光するために、第1マ
スクとその第1基板とを同期移動するとともに、第2マスクとその第2基板とを
同期移動し、かつ前記第1及び第2マスク、又は前記第1及び第2基板を同一面
上で逆向きに移動することを特徴とする露光方法。
[Claim 74] A method for exposing a substrate with energy rays irradiated onto a mask, characterized in that in order to scan and expose a first and second substrate, respectively, with the energy rays, a first mask and the first substrate are moved synchronously, and a second mask and the second substrate are moved synchronously, and the first and second masks, or the first and second substrates, are moved in opposite directions on the same plane.
【請求項75】前記第1マスクと前記第1基板との同期移動と、前記第2マスク
と前記第2基板との同期移動とはほぼ同時に行われることを特徴とする請求項7
4に記載の露光方法。
75. The method of claim 7, wherein the synchronous movement of said first mask and said first substrate and the synchronous movement of said second mask and said second substrate are carried out substantially simultaneously.
5. The exposure method according to claim 4.
【請求項76】前記第1及び第2マスクと前記第1及び第2基板とは同一面上に
配置されることを特徴とする請求項74又は75に記載の露光方法。
76. An exposure method according to claim 74 or 75, wherein the first and second masks and the first and second substrates are arranged on the same plane.
【請求項77】前記第1及び第2マスク、及び前記第1及び第2基板はそれぞれ
逆向きに移動されることを特徴とする請求項74〜76のいずれか一項に記載の
露光方法。
77. An exposure method according to any one of claims 74 to 76, wherein the first and second masks, and the first and second substrates are moved in opposite directions, respectively.
【請求項78】前記第1マスクと前記弟1基板とは逆向きに移動されることを特
徴とする請求項77に記載の露光方法。
78. An exposure method according to claim 77, wherein the first mask and the first substrate are moved in opposite directions.
【請求項79】前記第1及び第2マスクと前記第1及び第2基板とはほぼ同一直
線上で移動されることを特徴とする請求項78に記載の露光方法。
79. An exposure method according to claim 78, wherein said first and second masks and said first and second substrates are moved substantially on the same straight line.
【請求項80】前記第1基板は、前記第1マスクを用いる第1走査露光に続けて
前記第2マスクを用いる第2走査露光が行われることを特徴とする請求項74〜
76のいずれか一項に記載の露光方法。
80. The first substrate is subjected to a first scanning exposure using the first mask followed by a second scanning exposure using the second mask.
76. The exposure method according to any one of items 76 to 78.
【請求項81】前記第2走査露光前に前記第1マスクが前記第2マスクと交換さ
れることを特徴とする請求項80に記載の露光方法。
81. The exposure method according to claim 80, wherein the first mask is exchanged for the second mask before the second scanning exposure.
【請求項82】前記第1基板は、前記第1及び第2走査露光によって多重露光さ
れることを特徴とする請求項80又は81に記載の霞光方法。
82. The method according to claim 80 or 81, wherein the first substrate is subjected to multiple exposure by the first and second scanning exposures.
【請求項83】前記第1基板は、前記第1及び第2走査露光によって、前記第1
マスクの第1パターンと前記第2マスクの弟2パターンとが異なる領域に転写さ
れることを特徴する請求項80又は81に記載の露光方法。
83. The first substrate is exposed to the first and second scanning exposures.
82. The exposure method according to claim 80 or 81, wherein the first pattern of the mask and the second pattern of the second mask are transferred to different regions.
【請求項84】前記第1基板の走査露光動作と並行して第3基板上のマークを検
出し、かつその第3基板の走査露光前に前記第1マスク上のマークを検出し、こ
れら検出結果を前記第3基板の走査露光に用いることを特徴とする請求項74〜
76のいずれか一項に記載の露光方法。
84. A method according to any one of claims 74 to 83, wherein marks on a third substrate are detected in parallel with the scanning exposure operation of the first substrate, and marks on the first mask are detected before the scanning exposure of the third substrate, and the detection results are used for the scanning exposure of the third substrate.
76. The exposure method according to any one of items 76 to 78.
【請求項85】前記第1マスク上のマークは、前記第3基板が保持される可動体
に設けられる基準マークと共に検出されることを特徴とする請求項84に記載の
露光方法。
85. An exposure method according to claim 84, wherein the marks on said first mask are detected together with a reference mark provided on a movable body that holds said third substrate.
【請求項86】前記第3基板上のマークの検出と、前記基準マークの検出とで互
いに異なる干渉計を用いることを特徴とする請求項85に記載の露光方法。
86. An exposure method according to claim 85, wherein different interferometers are used for detecting the mark on said third substrate and for detecting said reference mark.
【請求項87】前記第3基板上のマークの検出に用いられる干渉計の測長軸と、
前記基準マークの検出に用いられる干渉計の測長軸とによって前記可動体が同時
に検出されるとき、その2つの干渉計の各計測値を対応付けることを特徴とする
請求項86に記載の露光方法。
87. A length measurement axis of an interferometer used to detect marks on said third substrate; and
87. An exposure method according to claim 86, wherein when the movable body is simultaneously detected by the length measurement axes of the interferometers used to detect the reference marks, the measurement values of the two interferometers are correlated.
【請求項88】前記第1基板の走査露光条件と前記第2基板の走査露光条件とを
異ならせることを特徴とする請求項74〜76のいずれか一項に記載の露光方法
88. An exposure method according to any one of claims 74 to 76, characterized in that the scanning exposure conditions for the first substrate and the scanning exposure conditions for the second substrate are made different.
【請求項89】前記走査露光条件は、前記エネルギー線を射出する照明光学系の
瞳面上での前記エネルギー線の強度分布と、前記エネルギー線が通過する投影光
学系の開口数とを含むことを特徴とする請求項88に記載の露光方法。
[Claim 89] An exposure method according to Claim 88, characterized in that the scanning exposure conditions include the intensity distribution of the energy beam on the pupil plane of an illumination optical system that emits the energy beam and the numerical aperture of a projection optical system through which the energy beam passes.
【請求項90】前記第1及び第2マスクは透過型マスクであり、前記第1及び第
2マスクが配置されるベースに関してその反対側から前記第1及び第2マスクに
それぞれ前記エネルギー線を照射することを特徴とする請求項74〜76のいず
れか一項に記載の露光方法。
[Claim 90] An exposure method described in any one of claims 74 to 76, characterized in that the first and second masks are transmission masks, and the energy rays are irradiated onto the first and second masks, respectively, from opposite sides of a base on which the first and second masks are placed.
【請求項91】前記エネルギー線は、波長が200nm程度以下の真空紫外光で
あることを特徴とする請求項90に記載の露光方法。
91. An exposure method according to claim 90, wherein said energy rays are vacuum ultraviolet rays having a wavelength of about 200 nm or less.
【請求項92】前記第1及び第2マスクは反射型マスクであり、前記第1及び第
2マスクが配置されるベースに関して同一側から前記第1及び第2マスクにそれ
ぞれ前記エネルギー線を照射することを特徴とする請求項74〜76のいずれか
一項に記載の露光方法。
[Claim 92] An exposure method described in any one of claims 74 to 76, characterized in that the first and second masks are reflective masks, and the energy rays are irradiated onto the first and second masks respectively from the same side of a base on which the first and second masks are placed.
【請求項93】前記エネルギー線は波長が5〜15nmの範囲内であるEUV光
であり、前記第1及び第2マスクと直交する方向に対してその主光線が傾けられ
ることを特徴とする請求項92に記載の露光方法。
93. An exposure method according to claim 92, wherein said energy beam is EUV light having a wavelength within a range of 5 to 15 nm, and the chief ray thereof is tilted with respect to a direction perpendicular to said first and second masks.
【請求項94】請求項74〜76のいずれか一項に記載の露光方法を用いること
を特徴とするデバイス製造方法。
94. A device manufacturing method, comprising using the exposure method according to any one of claims 74 to 76. Description:
【請求項95】マスクに形成されたパターンを基板上に転写する露光装置を製造
する方法であって、 マスクをそれぞれ保持して第1方向に移動可能な第1及び第2マスクステージ
をそれぞれ提供する工程と; 各マスクに照明光を照射する照明系を提供する工程と; 前記各マスクから出射される照明光を基板上に投射する第1及び第2投影光学
系をそれぞれ提供する工程と; 前記第1及び第2投影光学系に対し前記第1及び第2マスクステージと同じ側
に配置され、前記基板をそれぞれ保持して移動可能な第1及び第2基板ステージ
とをそれぞれ提供する工程と; 前記第1マスクステージと前記第1基板ステージとを前記第1投影光学系の投
影倍率に応じた速度比で前記第1方向に同期移動させるとともに、前記第2マス
クステージと前記第2基板ステージとを前記第2投影光学系の投影倍率に応じた
速度比で前記第1方向に同期移動させる駆動装置を提供する工程と;を含む露光
装置の製造方法。
[Claim 95] A method for manufacturing an exposure apparatus that transfers a pattern formed on a mask onto a substrate, comprising the steps of: providing first and second mask stages, each capable of holding a mask and moving in a first direction; providing an illumination system that irradiates illumination light onto each mask; providing first and second projection optical systems that project the illumination light emitted from each mask onto a substrate; providing first and second substrate stages, each positioned on the same side of the first and second projection optical systems as the first and second mask stages, each capable of holding the substrate and moving; and providing a drive device that moves the first mask stage and the first substrate stage synchronously in the first direction at a speed ratio corresponding to the projection magnification of the first projection optical system, and moves the second mask stage and the second substrate stage synchronously in the first direction at a speed ratio corresponding to the projection magnification of the second projection optical system.
【請求項96】マイクロデバイスを製造するためのフォトリソグラフィ工程で使
用される露光装置を製造する方法であって、 第1マスクを保持する第1マスクステージを提供する工程と; 少なくとも2つの反射光学素子を有する第1投影光学系を提供する工程と; 第1投影光学系に対して第1マスクステージ側で第1基板を保持する第1基板
ステージを提供する工程と; 第2マスクを保持する第2マスクステージを提供する工程と; 少なくとも2つの反射光学素子を有する第2投影光学系を提供する工程と; 第2投影光学系に対して第2マスクステージ側で第2基板を保持する第2基板
ステージを提供する工程と; 第1及び第2基板をそれぞれ走査露光するとき、第1及び第2基板ステージを
所定方向に沿って互いに逆向きに駆動する駆動装置を提供する工程と;を含む露
光装置の製造方法。
[Claim 96] A method for manufacturing an exposure apparatus used in a photolithography process for manufacturing microdevices, comprising the steps of: providing a first mask stage that holds a first mask; providing a first projection optical system having at least two reflective optical elements; providing a first substrate stage that holds a first substrate on the first mask stage side relative to the first projection optical system; providing a second mask stage that holds a second mask; providing a second projection optical system having at least two reflective optical elements; providing a second substrate stage that holds a second substrate on the second mask stage side relative to the second projection optical system; and providing a drive device that drives the first and second substrate stages in opposite directions along a predetermined direction when scanning and exposing the first and second substrates, respectively.
【請求項97】マスクに形成された露光パターンにエネルギー線を照射して該パ
ターンで被露光物体を露光する露光装置を製造するための方法であって、 マスクを各々保持して移動可能な複数のマスクステージをそれぞれ提供する工
程と; 被露光物体を各々保持して移動可能な複数の物体ステージをそれぞれ提供する
工程と; 複数のマスクステージ及び複数の物体ステージを移動可能に支持する共通のベ
ース盤を提供する工程と; 上記各マスクを出射したエネルギー線を、対応する被露光物体上に投影するた
めの複数の投影系をそれぞれ提供する工程と;を備え、 該露光装置は、各投影系に対して各マスクステージとそれに対応する物体ステ
ージとを同期移動することによって、各マスクのパターンで被露光物体を露光す
ることを特徴とする露光装置の製造方法。
[Claim 97] A method for manufacturing an exposure apparatus that irradiates an exposure pattern formed on a mask with an energy beam to expose an object to be exposed with the pattern, comprising the steps of: providing a plurality of movable mask stages each holding a mask; providing a plurality of movable object stages each holding an object to be exposed; providing a common base plate that movably supports the plurality of mask stages and the plurality of object stages; and providing a plurality of projection systems for projecting the energy beam emitted from each of the masks onto a corresponding object to be exposed; wherein the exposure apparatus exposes the object to be exposed with the pattern of each mask by synchronously moving each mask stage and its corresponding object stage relative to each projection system.
JP2000522615A 1997-11-22 1998-11-24 Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method Expired - Fee Related JP4333033B2 (en)

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Families Citing this family (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000124122A (en) * 1998-10-19 2000-04-28 Canon Inc Semiconductor exposure apparatus and device manufacturing method using the same
JP2002134396A (en) * 2000-10-25 2002-05-10 Sony Corp Semiconductor device manufacturing method and semiconductor pattern automatic adjusting device
JP2002353099A (en) * 2001-05-22 2002-12-06 Canon Inc Position detecting method and apparatus, exposure apparatus and device manufacturing method
JP4803901B2 (en) * 2001-05-22 2011-10-26 キヤノン株式会社 Alignment method, exposure apparatus, and semiconductor device manufacturing method
JP4006217B2 (en) * 2001-10-30 2007-11-14 キヤノン株式会社 Exposure method, exposure apparatus, and device manufacturing method
DE10212344A1 (en) * 2002-03-15 2003-10-09 Kleo Halbleitertechnik Gmbh Device for exposing substrate materials
CN1332267C (en) * 2002-06-12 2007-08-15 Asml荷兰有限公司 Manufacturing method of photo etching apparatus and device
US6894762B1 (en) * 2002-09-17 2005-05-17 Lsi Logic Corporation Dual source lithography for direct write application
TWI246848B (en) * 2003-07-03 2006-01-01 Fuji Photo Film Co Ltd Image formation device
US7364952B2 (en) * 2003-09-16 2008-04-29 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for processing thin films
US7385671B2 (en) * 2004-05-28 2008-06-10 Azores Corporation High speed lithography machine and method
KR20060007211A (en) * 2004-07-19 2006-01-24 삼성전자주식회사 Exposure system
US20060092399A1 (en) * 2004-10-29 2006-05-04 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus, a control system for controlling a lithographic apparatus, and a device manufacturing method
DE102005042005A1 (en) * 2004-12-23 2006-07-06 Carl Zeiss Smt Ag Objective lens esp. as micro-lithography projection objective, has objective divided into first part-objective with single mirror and second part-objective with primary and secondary mirror
US7193683B2 (en) 2005-01-06 2007-03-20 Nikon Corporation Stage design for reflective optics
DE102005030839A1 (en) * 2005-07-01 2007-01-11 Carl Zeiss Smt Ag Projection exposure system with a plurality of projection lenses
EP1986222A4 (en) * 2006-02-16 2010-09-01 Nikon Corp Exposure apparatus, exposing method, and device manufacturing method
DE102006008080A1 (en) 2006-02-22 2007-08-30 Kleo Maschinenbau Ag Exposure system for substrate bodies, has exposure device with guiding cross member for one guiding carriage carrying optics unit, where guiding carriage is guided movably in one direction on guiding cross member
EP1993121A4 (en) * 2006-03-03 2011-12-07 Nikon Corp Exposure apparatus and device manufacturing method
DE102006039760A1 (en) * 2006-08-24 2008-03-13 Carl Zeiss Smt Ag Illumination system with a detector for recording a light intensity
DE102006060368B3 (en) * 2006-12-16 2008-07-31 Xtreme Technologies Gmbh Method and arrangement for stabilizing the mean emitted radiation power of a pulsed operated radiation source
JP4485550B2 (en) * 2007-07-30 2010-06-23 住友重機械工業株式会社 Reaction force processing device
DE102007051669A1 (en) * 2007-10-26 2009-04-30 Carl Zeiss Smt Ag Imaging optics, projection exposure apparatus for microlithography with such an imaging optical system and method for producing a microstructured component with such a projection exposure apparatus
US8264666B2 (en) * 2009-03-13 2012-09-11 Nikon Corporation Exposure apparatus, exposure method, and method of manufacturing device
US8792084B2 (en) * 2009-05-20 2014-07-29 Nikon Corporation Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method
JP4939583B2 (en) * 2009-09-09 2012-05-30 日東電工株式会社 Suspension board assembly sheet with circuit and manufacturing method thereof
NL2006285A (en) * 2010-03-31 2011-10-03 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus, device manufacturing method, and substrate exchanging method.
KR20150058455A (en) 2012-09-21 2015-05-28 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. Lithographic method and apparatus
JP2014220265A (en) * 2013-04-30 2014-11-20 キヤノン株式会社 Stage device, lithography device, and method of manufacturing article
WO2015157246A2 (en) * 2014-04-07 2015-10-15 Massachusetts Institute Of Technology Use of microparticle additives to simultaneously enable artifact-free image registration, auto-focusing, and chromatic aberration correction in microscopy
JP2015231036A (en) * 2014-06-06 2015-12-21 キヤノン株式会社 Lithographic apparatus and article manufacturing method
JP6555868B2 (en) * 2014-09-30 2019-08-07 キヤノン株式会社 Pattern forming method and article manufacturing method
CN105629669B (en) * 2014-11-03 2017-12-29 上海微电子装备(集团)股份有限公司 Lithographic equipment
US10031427B2 (en) * 2015-09-30 2018-07-24 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for vibration damping stage
US10477747B2 (en) * 2016-09-29 2019-11-12 Assembléon B.V. Component placement device and method of driving the same
WO2019012495A1 (en) 2017-07-14 2019-01-17 エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. Measurement apparatus
KR102675777B1 (en) * 2017-07-31 2024-06-18 삼성전자주식회사 Pellicle for photomask, reticle including the same and method for manufacturing the same
TWI742311B (en) 2017-09-29 2021-10-11 美商昂圖創新公司 Method and apparatus for reducing misalignment errors in exposing devices
CN112272966B (en) * 2018-06-20 2024-02-02 信越化学工业株式会社 Transfer devices, methods of use and adjustments
WO2021168359A1 (en) 2020-02-21 2021-08-26 Onto Innovation, Inc. System and method for correcting overlay errors in a lithographic process
WO2021248380A1 (en) 2020-06-10 2021-12-16 深圳华大生命科学研究院 Biological sample image collection device and gene sequencer
CN119511649B (en) * 2025-01-16 2025-05-20 安徽国芯光刻技术有限公司 Silicon wafer stage moving mechanism of photoetching machine

Family Cites Families (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5649138U (en) * 1979-09-21 1981-05-01
JPS5649138A (en) 1979-09-28 1981-05-02 Tokyo Shibaura Electric Co Ultrasonic probe
JPS57183031A (en) 1981-05-06 1982-11-11 Toshiba Corp Method for wafer exposure and device thereof
US4458994A (en) 1981-05-29 1984-07-10 International Business Machines Corporation High resolution optical lithography method and apparatus having excimer laser light source and stimulated Raman shifting
US4653903A (en) 1984-01-24 1987-03-31 Canon Kabushiki Kaisha Exposure apparatus
US4780617A (en) 1984-08-09 1988-10-25 Nippon Kogaku K.K. Method for successive alignment of chip patterns on a substrate
US4878086A (en) 1985-04-01 1989-10-31 Canon Kabushiki Kaisha Flat panel display device and manufacturing of the same
US4734746A (en) 1985-06-24 1988-03-29 Nippon Kogaku K. K. Exposure method and system for photolithography
US4769680A (en) 1987-10-22 1988-09-06 Mrs Technology, Inc. Apparatus and method for making large area electronic devices, such as flat panel displays and the like, using correlated, aligned dual optical systems
USRE33836E (en) 1987-10-22 1992-03-03 Mrs Technology, Inc. Apparatus and method for making large area electronic devices, such as flat panel displays and the like, using correlated, aligned dual optical systems
US5307207A (en) 1988-03-16 1994-04-26 Nikon Corporation Illuminating optical apparatus
US4924257A (en) 1988-10-05 1990-05-08 Kantilal Jain Scan and repeat high resolution projection lithography system
US5191374A (en) 1988-11-17 1993-03-02 Nikon Corporation Exposure control apparatus
US5383217A (en) 1989-05-09 1995-01-17 Nikon Corporation Exposure apparatus with laser source requiring new gas introduction
JPH02297919A (en) * 1989-05-11 1990-12-10 Toshiba Corp Exposure device
JPH02297920A (en) * 1989-05-11 1990-12-10 Toshiba Corp Exposure device
JPH02310912A (en) * 1989-05-26 1990-12-26 Hitachi Ltd Method and apparatus for exposure
JPH0349213A (en) * 1989-07-18 1991-03-04 Toshiba Corp Exposure device
US5220454A (en) 1990-03-30 1993-06-15 Nikon Corporation Cata-dioptric reduction projection optical system
US5473410A (en) 1990-11-28 1995-12-05 Nikon Corporation Projection exposure apparatus
JP2830492B2 (en) 1991-03-06 1998-12-02 株式会社ニコン Projection exposure apparatus and projection exposure method
US5506684A (en) 1991-04-04 1996-04-09 Nikon Corporation Projection scanning exposure apparatus with synchronous mask/wafer alignment system
US6023068A (en) 1991-05-30 2000-02-08 Canon Kabushiki Kaisha Semiconductor device manufacturing apparatus
EP0557100B1 (en) 1992-02-21 1999-01-13 Canon Kabushiki Kaisha Stage driving system
US5285236A (en) 1992-09-30 1994-02-08 Kanti Jain Large-area, high-throughput, high-resolution projection imaging system
US5477304A (en) 1992-10-22 1995-12-19 Nikon Corporation Projection exposure apparatus
KR100300618B1 (en) 1992-12-25 2001-11-22 오노 시게오 EXPOSURE METHOD, EXPOSURE DEVICE, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD USING THE DEVICE
JP3412704B2 (en) 1993-02-26 2003-06-03 株式会社ニコン Projection exposure method and apparatus, and exposure apparatus
JP3747951B2 (en) 1994-11-07 2006-02-22 株式会社ニコン Catadioptric optics
US5534970A (en) 1993-06-11 1996-07-09 Nikon Corporation Scanning exposure apparatus
US5581075A (en) 1993-10-06 1996-12-03 Nikon Corporation Multi-beam scanning projection exposure apparatus and method with beam monitoring and control for uniform exposure of large area
JP3401769B2 (en) 1993-12-28 2003-04-28 株式会社ニコン Exposure method, stage device, and exposure device
US5721605A (en) 1994-03-29 1998-02-24 Nikon Corporation Alignment device and method with focus detection system
US5715064A (en) 1994-06-17 1998-02-03 International Business Machines Corporation Step and repeat apparatus having enhanced accuracy and increased throughput
US5677758A (en) 1995-02-09 1997-10-14 Mrs Technology, Inc. Lithography System using dual substrate stages
JPH09106941A (en) * 1995-10-11 1997-04-22 Nikon Corp Scanning exposure apparatus and exposure method
JP3726270B2 (en) 1996-05-23 2005-12-14 株式会社ニコン Exposure apparatus and method
IL130137A (en) 1996-11-28 2003-07-06 Nikon Corp Exposure apparatus and an exposure method
DE69717975T2 (en) 1996-12-24 2003-05-28 Asml Netherlands B.V., Veldhoven POSITIONER BALANCED IN TWO DIRECTIONS, AND LITHOGRAPHIC DEVICE WITH SUCH A POSITIONER
DE69829614T2 (en) 1997-03-10 2006-03-09 Asml Netherlands B.V. LITHOGRAPHY DEVICE WITH A POSITIONING DEVICE WITH TWO OBJECTS
JP3890136B2 (en) * 1997-03-25 2007-03-07 キヤノン株式会社 Exposure apparatus, device manufacturing method using the same, and stage apparatus
US5933216A (en) 1997-10-16 1999-08-03 Anvik Corporation Double-sided patterning system using dual-wavelength output of an excimer laser

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