CN101405840B - 移动体驱动方法和移动体驱动系统、图案形成方法和装置、曝光方法和装置、以及组件制造方法 - Google Patents

移动体驱动方法和移动体驱动系统、图案形成方法和装置、曝光方法和装置、以及组件制造方法 Download PDF

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Abstract

在载台(WST)的驱动中,通过编码器系统的至少各一个X编码器与Y编码器的三个编码器(Enc1,Enc2及Enc3)测量载台(WST)在移动面内的位置信息,并通过控制装置,以在切换前后维持载台(WST)在移动面内的位置的方式,将用于测量载台(WST)在移动面内的位置的编码器,从编码器(Enc1,Enc2及Enc3)切换至编码器(Enc4,Enc2及Enc3)。因此,即使进行用于载台的位置控制的编码器的切换,也可以在切换前后维持载台在移动面内的位置,正确地进行连续衔接。

Description

移动体驱动方法和移动体驱动系统、图案形成方法和装置、曝光方法和装置、以及组件制造方法
技术领域
本发明涉及移动体驱动方法及移动体驱动系统、图案形成方法及图案形成装置、曝光方法及装置、以及组件制造方法,更详细地说,涉及在移动面内驱动移动体的移动体驱动方法及移动体驱动系统、利用该移动体驱动方法的图案形成方法及具备该移动体驱动系统的图案形成装置、利用该移动体驱动方法的曝光方法及具备该移动体驱动系统的曝光装置、以及利用该图案形成方法的组件制造方法。
现有技术
以往,在制造半导体组件、液晶显示组件等的微型组件(电子组件)的微影工序中,较常使用步进重复方式的缩小投影曝光装置(所谓步进器)、步进扫描方式的缩小投影曝光装置(所谓扫描步进器(也称为扫描仪))等。
此种曝光装置,为了将标线片(或掩膜)的图案转印于晶片上的多个照射区域,保持晶片的晶片载台通过例如线性马达等驱动于XY二维方向。特别是扫描步进器,不仅可驱动晶片载台,也可以将标线片载台通过线性马达等在既定行程驱动于扫描方向。标线片载台或晶片载台的测量,一般是使用长期测量值的稳定性良好、具高分析能力的激光干涉仪。
然而,因半导体组件的高积体化所伴随的图案的微细化,而越来越被要求必须有更高精度的载台位置控制,目前,因激光干涉仪的光束光路上的环境气氛的温度摇晃导致的测量值短期变动,占了重叠精度相当大的比重。
另一方面,作为使用于测量载台位置的激光干涉仪以外的测量装置虽然有编码器,但由于编码器使用标尺,因此该标尺欠缺机械性长期稳定性(格子间距的偏移、固定位置偏移、热膨胀等),与激光干涉仪相比,有欠缺测量值的线性,长期稳定性差的缺点。
有鉴于上述激光干涉仪与编码器的缺点,已有提出各种并用激光干涉仪与编码器(使用衍射格子的位置检测传感器),来测量载台位置的装置(参照专利文献1,2等)。
另外,公知的编码器的测量分析能力,虽然与干涉仪相比较差,但最近出现了测量分析能力与激光干涉仪相同程度以上的编码器(参照例如专利文献3等),将上述激光干涉仪与编码器组合的技术日渐受到瞩目。
因此,例如使用编码器测量保持晶片二维移动的曝光装置的晶片载台在移动面内的位置时,为了避免该晶片载台过度的大型化,必须使用多个编码器,以在晶片载台的移动中切换用于控制的编码器,即必须在多个编码器间进行连续衔接。然而,如果考虑到例如于晶片载台配置有光栅的情形,即可容易地想象到,欲在在晶片载台的移动中、特别是使晶片载台沿特定路径正确地二维移动,并在多个编码器间进行连续衔接,并非易事。
另外,因反复连续衔接动作而在连续衔接时产生的误差的累积,会随时间的经过使晶片载台的位置误差扩大,其结果还有导致曝光精度(重叠精度)恶化的可能。
另一方面可考虑到一点,即并不一定需要使用编码器系统在晶片载台可移动的范围全区,测量晶片载台的位置。
此外,编码器的读头的检测信号、即受光组件的光电转换信号等的电气信号在电线中的传播速度是有限的,供编码器的检测信号传播的电线的长度,一般是数m至10m,很少超过10m。如果考虑到以光速在此种长度的电线中进行信号传播,则随着此传播导致的延迟时间的影响则是无法忽视的等级。
〔专利文献1〕日本特开2002-151405号公报
〔专利文献2〕日本特开2004-101362号公报
〔专利文献3〕日本特开2005-308592号公报
发明内容
本发明就是鉴于上述情形而完成,从第1观点观之,为一种第1移动体驱动方法,用于在包含彼此正交的第1轴及第2轴的移动面内驱动移动体,其包含:测量步骤,使用包含多个编码器的编码器系统的至少两个编码器,测量该移动体在该移动面内的位置信息,该编码器具有对光栅照射检测光并接收来自该光栅的检测光的读头;以及切换步骤,以在切换前后维持该移动体在该移动面内的位置的方式,将用于该移动体的位置控制的编码器的至少一个切换至另一编码器。
由此,在移动体的驱动中,使用编码器系统的至少两个编码器测量移动体在移动面内的位置信息,并以在切换前后维持移动体在该移动面内的位置的方式,将用于移动体的位置控制的编码器,从该至少两个编码器中的任一编码器切换至另一编码器。因此,即使进行用于移动体的位置控制的编码器的切换,也可以在切换前后维持移动体在移动面内的位置,正确地进行连续衔接。由此,可一边在多个编码器间进行连续衔接,一边正确地使移动体沿既定路径二维移动。
本发明从第2观点观之,为一种第2移动体驱动方法,在移动面内驱动移动体,其包含:取得步骤,在将该移动体驱动于该移动面内的既定方向时,以既定控制取样间隔取得与包含多个读头的编码器系统的至少一个读头的检测信号对应的测量数据,该多个读头用于测量该移动体在该移动面内的位置信息;驱动步骤,根据包含最后取得的最新测量数据与至少一个数据前的数据的过去测量数据的多个数据、以及因该检测信号于传播路径中的传播所导致的延迟时间的信息来驱动该移动体,以修正因该检测信号的传播所导致的测量延迟而造成的该读头的测量误差。
由此,在将该移动体驱动于移动面内的既定方向时,以既定控制取样间隔取得与用于测量移动体在移动面内的位置信息的编码器系统的至少一个读头的检测信号对应的测量数据,并根据包含最后取得的最新测量数据与至少一个数据前(一控制取样间隔前)的数据的过去测量数据的多个数据、以及因检测信号于传播路径中的传播所导致的延迟时间的信息来驱动移动体,以修正因检测信号的传播所导致的测量延迟而造成的该读头的测量误差。因此,不会受到因编码器读头的检测信号于传播路径中的传播所导致的测量延迟的影响,将移动体以高精度驱动于希望方向。
本发明从第3观点观之,为一种图案形成方法,其包含:将物体装载于可在移动面内移动的移动体上的步骤;以及为了于该物体形成图案而通过本发明的第1、第2移动体驱动方法来驱动该移动体的步骤。
由此,能将图案形成于使用本发明的第1、第2移动体驱动方法中的任一方法驱动的移动体上所装载的物体,以于物体上形成希望图案。
本发明从第4观点观之,为一种包含图案形成步骤的第1组件制造方法,其中:在该图案形成步骤中,使用本发明的图案形成方法来于基板上形成图案。
本发明从第5观点观之,为一种第1曝光方法,通过能量束的照射将图案形成于物体,其中:使用本发明的第1、第2移动体驱动方法中的任一方法驱动装载该物体的移动体,以使该能量束与该物体相对移动。
由此,能使用本发明的第1、第2移动体驱动方法中的任一方法以良好精度驱动装载该物体的移动体,以使照射于物体的能量束与该物体相对移动,如此,可通过扫描曝光将希望图案形成于物体上。
本发明从第6观点观之,为一种第2曝光方法,依序更换在移动面内移动的移动体上的物体,依序对更换后的物体进行曝光以于各物体上分别形成图案,其中:每次在该移动体上更换物体时,使用在包含曝光位置的既定有效区域内测量该移动体在该移动面内的位置信息的编码器系统的至少三个编码器,再次开始该移动体在该移动面内的位置控制。
由此,每次在该移动体上更换物体时,使用在有效区域内测量移动体在移动面内的位置信息的编码器系统的至少三个编码器,再次开始移动体在该移动面内的位置控制。如此,在每此更换物体时,移动体的位置误差即被消除,即不会随着时间的经过使移动体的位置误差扩大。因此,能在包含曝光位置的既定有效区域内,通过编码器系统以良好精度长期测量移动体在移动面内的位置信息,由此能长期维持曝光精度。
本发明从第7观点观之,为一种第3移动体驱动方法,在移动面内驱动移动体,其包含:随时取得包含多个编码器的编码器系统的各编码器的输出,且将从用于该移动体的位置控制的编码器切换至用于该移动体的位置控制的另一编码器的动作,与该移动体的位置控制时点同步执行的步骤,多个编码器,分别具有对光栅照射检测光并接收来自该光栅的检测光的读头,用于测量该移动体在该移动面内的位置信息。
由此,在移动体的驱动中,随时取得编码器系统的各编码器的输出,且将从用于移动体的位置控制的编码器切换至用于该移动体的位置控制的另一编码器的动作,与移动体的位置控制时点同步执行。如此,不需要以高速进行编码器的切换,也不需要用于进行该切换的高精度硬件,可谋求成本的减低。
本发明从第8观点观之,为一种第4移动体驱动方法,用于在包含彼此正交的第1轴及第2轴的移动面内驱动移动体,其包含:测量步骤,使用包含多个编码器的编码器系统的至少一个编码器,测量该移动体在该移动面内的位置信息,该多个编码器,分别具有对光栅照射检测光并接收来自该光栅的检测光的读头;调度步骤,根据该移动体的移动路径对用于该移动体的位置控制的编码器从任意编码器切换至另一编码器、作为该切换对象的编码器的组合及切换时点进行调度;以及切换步骤,根据该调度的内容,从该任意编码器切换至另一编码器。
由此,可根据移动体的移动路径对用于该移动体的位置控制的编码器从任意编码器切换至另一编码器、作为该切换对象的编码器的组合及切换时点进行调度。接着,在移动体的移动中,使用编码器系统的至少一个编码器测量移动体在移动面内的位置信息,并根据上述调度的内容,从任意编码器切换至另一编码器。由此,可对应移动体的目标轨道、进行合适的编码器的切换。
本发明从第9观点观之,为一种第1移动体驱动系统,用于在包含彼此正交的第1轴及第2轴的移动面内驱动移动体,其具备:编码器系统,具有多个编码器,该多个编码器,分别具有向光栅照射检测光并接收来自该光栅的检测光的读头,且包含用于测量该移动体在平行于该第1轴的方向的位置信息的第1编码器;以及控制装置,使用该编码器系统的至少一个编码器测量该移动体在该移动面内的位置信息,且以在切换前后维持该移动体在该移动面内的位置的方式,将用于测量该移动体在该移动面内的位置信息的编码器的至少一个切换至另一编码器。
由此,在移动体的驱动中,使用至少包含各一个编码器系统的第1编码器与该第2编码器的至少两个编码器测量移动体在移动面内的位置信息,并通过控制装置,以在切换前后维持移动体在移动面内的位置的方式,将用于测量移动体在移动面内的位置信息的编码器,从该至少两个编码器中的任一编码器切换至另一编码器。因此,即使进行用于移动体的位置控制的编码器的切换,也可以在切换前后维持移动体在移动面内的位置,正确地进行连续衔接。由此,可一边在多个编码器间进行连续衔接,一边正确地使移动体沿既定路径二维移动。
本发明从第10观点观之,为一种第2移动体驱动系统,在移动面内驱动移动体,其具备:编码器系统,包含用于测量该移动体在该移动面内的位置信息的多个读头;以及控制装置,在将该移动体驱动于该移动面内的既定方向时,以既定控制取样间隔取得与该编码器系统的至少一个读头的检测信号对应的测量数据,且根据包含最后取得的最新测量数据与至少一个数据前的数据的过去测量数据的多个数据、以及因该检测信号于传播路径中的传播所导致的延迟时间的信息来驱动该移动体,以修正因该检测信号的传播所导致的测量延迟而造成的该读头的测量误差。
由此,在通过控制装置将移动体驱动于移动面内的既定方向时,以既定控制取样间隔取得与编码器系统的至少一个读头的检测信号对应的测量数据,并根据包含最后取得的最新测量数据与至少一个数据前的数据的过去测量数据的多个数据、以及因检测信号于传播路径中的传播所导致的延迟时间的信息来驱动移动体,以修正因检测信号的传播所导致的测量延迟而造成的该读头的测量误差。因此,不会受到因编码器读头的检测信号于传播路径中的传播所导致的测量延迟的影响,将移动体以高精度驱动于希望方向。
本发明从第11观点观之,为一种第3移动体驱动系统,用于在移动面内驱动移动体,其具备:编码器系统,包含用于测量该移动体在该移动面内的位置信息的多个读头;干涉仪系统,用于测量该移动体在该移动面内的位置信息;处理装置,将该移动体驱动于既定方向,且在该驱动中以既定取样时点对该编码器系统的多个读头同时取得各读头的检测信号与该干涉仪系统的检测信号,并执行延迟时间取得处理,以根据两检测信号,以该干涉仪系统的检测信号为基准取得该多个读头各自的检测信号于传播路径中的传播所导致的延迟时间的信息;以及控制装置,根据与该编码器系统的该多个读头各自的检测信号对应的测量数据、以及该多个读头各自的该延迟时间的信息,驱动该移动体。
由此,通过处理装置,将移动体驱动于既定方向,且在该驱动中以既定取样时点对编码器系统的多个读头同时取得各读头的检测信号与干涉仪系统的检测信号,并执行延迟时间取得处理,以根据两检测信号,以干涉仪系统的检测信号为基准取得该多个读头各自的检测信号于传播路径中的传播所导致的延迟时间的信息。由此,处理装置本身,能以干涉仪系统的检测信号为基准取得多个读头各自的延迟时间的信息。接着,通过控制装置,根据与编码器系统的多个读头各自的检测信号对应的测量数据、以及所取得的多个读头各自的该延迟时间的信息,驱动该移动体。由此,即使于各读头的该延迟时间不同,也不会受到该多个读头间的延迟时间不同的影响,能使用编码器系统的各编码器以良好精度驱动移动体。
本发明从第12观点观之,为一种第1图案形成装置,其具备:移动体,用于装载物体且可保持该物体在移动面内移动;以及本发明的第1至第3移动体驱动系统中的任一个,驱动该移动体以于该物体形成图案。
由此,可通过图案化装置,将图案形成于通过本发明的第1至第3移动体驱动系统中的任一系统驱动的移动体上的物体,而于物体上以良好精度形成希望图案。
本发明从第13观点观之,为一种第1曝光装置,通过能量束的照射将图案形成于物体,其具备:图案化装置,对该物体照射该能量束;以及本发明的第1至第3移动体驱动系统的任一项;以该移动体驱动系统驱动装载该物体的移动体,以使该能量束与该物体相对移动。
由此,能使用本发明的第1至第3移动体驱动系统中的任一个驱动装载该物体的移动体,以使从图案化装置照射于物体的能量束与该物体相对移动,如此,可通过扫描曝光将希望图案形成于物体上。
本发明从第14观点观之,为一种第2曝光装置,依序更换在移动面内移动的移动体上的物体,依序对更换后的物体进行曝光以分别于各物体上形成图案,其具备:编码器系统,包含至少三个编码器,其可在包含曝光位置的既定有效区域内测量该移动体在该移动面内的位置信息;以及控制装置,每次在该移动体上更换物体时,使用该编码器系统的至少三个编码器,再次开始该移动体在该移动面内的位置控制。
由此,通过控制装置每次在该移动体上更换物体时,使用在有效区域内测量移动体在移动面内的位置信息的编码器系统的至少三个编码器,再次开始移动体在该移动面内的位置控制。如此,在每此更换物体时,移动体的位置误差即被消除,即不会随着时间的经过使移动体的位置误差扩大。因此,能在包含曝光位置的既定有效区域内,通过编码器系统以良好精度长期测量移动体在移动面内的位置信息,由此能长期维持曝光精度。
本发明从第15观点观之,为一种第4移动体驱动系统,在移动面内驱动移动体,其具备:编码器系统,具有多个编码器,该多个编码器,分别具有向光栅照射检测光并接收来自该光栅的检测光的读头,用于测量该移动体在该移动面内的位置信息;以及控制装置,随时取得该编码器系统的各编码器的输出,且将从用于该移动体的位置控制的编码器切换至用于该移动体的位置控制的另一编码器的动作,与该移动体的位置控制时点同步执行。
由此,在移动体的驱动中,通过控制装置随时取得编码器系统的各编码器的输出,且将从用于移动体的位置控制的编码器切换至用于移动体的位置控制的另一编码器的动作,与移动体的位置控制时点同步执行。如此,不需要以高速进行编码器的切换,也不需要用于进行该切换的高精度硬件,可谋求成本的减低。
本发明从第16观点观之,为一种第5移动体驱动系统,用于在包含彼此正交的第1轴及第2轴的移动面内驱动移动体,其包含:编码器系统,包含多个编码器,该多个编码器分别具有向光栅照射检测光并接收来自该光栅的检测光的读头,用于测量该移动体在该移动面内的位置信息;以及控制装置,根据该移动体的移动路径,对用于该移动体的位置控制的编码器从该编码器系统的任意编码器切换至另一编码器、作为切换对象的编码器的组合及切换时点进行调度。
由此,可通过控制装置,根据移动体的移动路径对用于移动体的位置控制的编码器从编码器系统的任意编码器切换至另一编码器、作为切换对象的编码器的组合及切换时点进行调度。接着,在移动体的移动中,使用编码器系统的至少一个编码器测量移动体在移动面内的位置信息,并根据上述调度的内容,从任意编码器切换至另一编码器。由此,可对应移动体的目标轨道、进行合适的编码器的切换。
本发明从第17观点观之,为一种第2图案形成装置,其具备:移动体,可装载物体,并保持该物体在移动面内移动;以及本发明的第4、第5移动体驱动系统中的任一个,驱动该物体以于该物体形成图案。
由此,可通过图案化装置,将图案形成于通过本发明的第4、第5移动体驱动系统中的任一系统驱动的移动体上的物体,而于物体上以良好精度形成希望图案。
本发明从第18观点观之,为一种第3曝光装置,通过能量束的照射将图案形成于物体,其具备:图案化装置,对该物体照射该能量束;以及本发明的第4、第5移动体驱动系统中的任一个;以该移动体驱动系统驱动装载该物体的移动体,以使该能量束与该物体相对移动。
由此,能使用本发明的第4、第5移动体驱动系统中的任一个以良好精度驱动装载该物体的移动体,以使从图案化装置照射于物体的能量束与该物体相对移动,如此,可通过扫描曝光将希望图案形成于物体上。
本发明从第19观点观之,为一种第4曝光装置,以能量束使物体曝光,其具备:移动体,保持该物体,至少可移动于在既定平面内正交的第1及第2方向;编码器系统,于保持该物体的该移动体的一面设有格子部和读头单元的其中一方,另一方则与该移动体的一面对向设置,通过该读头单元的多个读头中与该格子部对向的读头,测量该移动体在该既定平面内的位置信息;以及控制装置,随着该移动体的移动而切换用于该测量的读头时,根据以该切换前的读头测量的位置信息、以及该移动体在不同于该第1及第2方向的方向的位置信息,决定待以该切换后的读头测量的位置信息。
由此,可在随着移动体的移动而用于测量移动体位置的读头的切换前后维持移动体的位置,顺利地进行读头的切换。由此,能一边在多个读头间进行切换,一边在至少既定平面内正确地使移动体二维移动,进而以良好精度使移动体上的物体曝光。
本发明从第20观点观之,为一种第5曝光装置,以能量束使物体曝光,其具备:移动体,保持该物体,至少可移动于在既定平面内正交的第1及第2方向;编码器系统,于保持该物体的该移动体的一面设有格子部和读头单元的其中一方,另一方则与该移动体的一面对向设置,通过该读头单元的多个读头中与该格子部对向的读头,测量该移动体在该既定平面内的位置信息;以及控制装置,在该移动体的移动中将用于该测量的读头切换至另一读头,持续该测量,且根据以该另一读头测量的该编码器系统的测量信息、以及该移动体在不同于该切换时的该第1及第2方向的方向的位置信息,控制该移动体在该既定平面内的位置。
由此,能一边在多个读头间进行切换,一边在至少既定平面内正确地使移动体二维移动,进而以良好精度使移动体上的物体曝光。
本发明从第21观点观之,为一种第6曝光装置,以能量束使物体曝光,其具备:移动体,保持该物体,至少可移动于在既定平面内正交的第1及第2方向;编码器系统,于保持该物体的该移动体的一面设有格子部和读头单元的其中一方,另一方则与该移动体的一面对向设置,通过该读头单元的多个读头中与该格子部对向的至少三个读头,测量该移动体在该第1方向、该第2方向、以及该既定平面内的旋转方向的位置信息;以及控制装置,在该移动体的移动中,将用于该测量的三个读头切换成至少一个不同的三个读头,持续该测量,且在该切换时,根据以该切换前的三个读头测量的位置信息,决定待以与该切换前的三个读头不同的该切换后的三个读头的至少一个读头测量的位置信息。
由此,可在随着移动体的移动而用于测量移动体位置的读头的切换前后维持移动体在既定面内的位置(包含既定面内的旋转),顺利地进行读头的切换。由此,能一边在多个读头间进行切换,一边在至少既定平面内正确地使移动体二维移动,进而以良好精度使移动体上的物体曝光。
本发明从第22观点观之,为一种第7曝光装置,以能量束使物体曝光,其具备:移动体,保持该物体,至少可移动于在既定平面内正交的第1及第2方向;编码器系统,于保持该物体的该移动体的一面设有格子部和读头单元的其中一方,另一方则与该移动体的一面对向设置,通过该读头单元的多个读头中与该格子部对向的读头,测量该移动体在该既定平面内的位置信息;以及控制装置,根据用于测量该位置信息的读头在与该既定平面平行的面内的位置信息、以及该编码器系统的测量信息,控制该移动体在该既定平面内的位置。
由此,即不会受到编码器系统的测量误差(因用于测量位置信息的读头在与既定平面平行的面内的位置的偏移(例如从设计上的位置的偏移)所导致)的影响,可至少既定平面内正确地使移动体二维移动,进而以良好精度使移动体上的物体曝光。
本发明从第23观点观之,为一种第8曝光装置,以能量束使物体曝光,其具备:移动体,保持该物体,至少可移动于在既定平面内正交的第1及第2方向;编码器系统,于保持该物体的该移动体的一面设有格子部和读头单元的其中一方,另一方则与该移动体的一面对向设置,通过该读头单元的多个读头中与该格子部对向的读头,测量该移动体在该既定平面内的位置信息;以及控制装置,测量该读头单元的多个读头在与该既定平面平行的面内的位置信息,并根据所测量的位置信息、以及该编码器系统的测量信息,控制该移动体在该既定平面内的位置。
由此,可至少既定平面内正确地使移动体二维移动,进而以良好精度使移动体上的物体曝光。
本发明从第24观点观之,为一种第3曝光方法,以能量束使物体曝光,其中:将该物体装载于至少可移动于在既定平面内正交的第1及第2方向的移动体;使用编码器系统测量该移动体的位置信息,该编码器系统,于装载该物体的该移动体的一面设有格子部和读头单元的其中一方,另一方则与该移动体的一面对向设置,通过该读头单元的多个读头中与该格子部对向的读头,测量该移动体在该既定平面内的位置信息;随着该移动体的移动而切换用于该测量的读头时,根据以该切换前的读头测量的位置信息、以及该移动体在不同于该第1及第2方向的方向的位置信息,决定待以该切换后的读头测量的位置信息。
由此,可在随着移动体的移动而用于测量移动体位置的读头的切换前后维持移动体的位置,顺利地进行读头的切换。由此,能一边在多个读头间进行切换,一边在至少既定平面内正确地使移动体二维移动,进而以良好精度使移动体上的物体曝光。
本发明从第25观点观之,为一种第4曝光方法,以能量束使物体曝光,其中:将该物体装载于至少可移动于在既定平面内正交的第1及第2方向的移动体;使用编码器系统测量该移动体的位置信息,该编码器系统,于装载该物体的该移动体的一面设有格子部和读头单元的其中一方,另一方则与该移动体的一面对向设置,通过该读头单元的多个读头中与该格子部对向的读头,测量该移动体在该既定平面内的位置信息;在该移动体的移动中将用于该测量的读头切换至另一读头,持续该测量,且根据以该另一读头测量的该编码器系统的测量信息、以及该移动体在不同于该切换时的该第1及第2方向的方向的位置信息,控制该移动体在该既定平面内的位置。
由此,能一边在多个读头间进行切换,一边在至少既定平面内正确地使移动体二维移动,进而以良好精度使移动体上的物体曝光。
本发明从第26观点观之,为一种第5曝光方法,以能量束使物体曝光,其中:将该物体装载于至少可移动于在既定平面内正交的第1及第2方向的移动体;使用编码器系统测量该移动体的位置信息,该编码器系统,于装载该物体的该移动体的一面设有格子部和读头单元的其中一方,另一方则与该移动体的一面对向设置,通过该读头单元的多个读头中与该格子部对向的至少三个读头,测量该移动体在该第1方向、该第2方向、以及该既定平面内的旋转方向的位置信息;在该移动体的移动中,将用于该测量的三个读头切换成至少一个不同的三个读头,持续该测量,且在该切换时,根据以该切换前的三个读头测量的位置信息,决定待以与该切换前的三个读头不同的该切换后的三个读头的至少一个读头测量的位置信息。
由此,可在随着移动体的移动而用于测量移动体位置的读头的切换前后维持移动体在既定面内的位置(包含既定面内的旋转),顺利地进行读头的切换。由此,能一边在多个读头间进行切换,一边在至少既定平面内正确地使移动体二维移动,进而以良好精度使移动体上的物体曝光。
本发明从第27观点观之,为一种第6曝光方法,以能量束使物体曝光,其中:将该物体装载于至少可移动于在既定平面内正交的第1及第2方向的移动体;根据编码器系统的测量信息、以及用于测量该位置信息的读头在与该既定平面平行的面内的位置信息,控制该移动体在该既定平面内的位置,该编码器系统,于保持该物体的该移动体的一面设有格子部和读头单元的其中一方,另一方则与该移动体的一面对向设置,通过该读头单元的多个读头中与该格子部对向的读头,测量该移动体在该既定平面内的位置信息。
由此,即不会受到编码器系统的测量误差(因用于测量位置信息的读头在与既定平面平行的面内的位置的偏移(例如从设计上的位置的偏移)所导致)的影响,可至少既定平面内正确地使移动体二维移动,进而以良好精度使移动体上的物体曝光。
本发明从第28观点观之,为一种第7曝光方法,以能量束使物体曝光,其中:将该物体装载于至少可移动于在既定平面内正交的第1及第2方向的移动体;测量编码器系统的读头单元的多个读头在与该既定平面平行的面内的位置信息,该编码器系统,于装载该物体的该移动体的一面设有格子部和读头单元的其中一方,另一方则与该移动体的一面对向设置,通过该读头单元的多个读头中与该格子部对向的读头,测量该移动体在该既定平面内的位置信息;根据所测量的位置信息与该编码器系统的测量信息,控制该移动体在该既定平面内的位置。
由此,可至少既定平面内正确地使移动体二维移动,进而以良好精度使移动体上的物体曝光。
本发明从第29观点观之,为一种第2组件制造方法,包含微影步骤,其中:该微影步骤中,使用本发明第3至7曝光方法中任一曝光方法,使装载于该移动体上的感应物体曝光,以将图案形成于该感应物体上。
图1是表示一实施例的曝光装置的概略构成图。
图2是表示图1的载台装置的俯视图。
图3是表示图1的曝光装置所具备的各种测量装置(编码器、对准系统、多点AF系统、Z传感器等)配置的俯视图。
图4(A)是表示晶片载台的俯视图,图4(B)是表示晶片载台的一部分截面的概略侧视图。
图5(A)是表示测量载台的俯视图,图5(B)是表示测量载台的一部分截面的概略侧视图。
图6是表示一实施例的曝光装置的控制系统主要构成的框图。
图7(A)是表示编码器构成例的图,图7(B)是表示使用伸长延伸于格子RG周期方向的截面形状的激光束LB来作为检测光。
图8(A)是表示因移动面而散射的光所承受的多普勒效应的图,图8(B)是用于说明编码器读头内的光束相对反射型衍射格子的入射光、衍射光的关系。
图9(A)是表示即使于编码器的读头与标尺之间产生在非测量方向的相对运动时计数值也不会变化的情形的图,图9(B)是表示于编码器的读头与标尺之间产生在非测量方向的相对运动时测量值变化的情形一例的图。
图10(A)~图10(D)是用于说明于读头与标尺之间产生在非测量方向的相对运动时,编码器的测量值变化的情形与测量值不变化的情形的图。
图11(A)及图11(B)是说明用于取得修正信息的动作的图,该修正信息是用于修正因往非测量方向的读头与标尺的相对运动而产生的编码器(第1编号的编码器)的测量误差。
图12是表示纵摇量θx=a时编码器相对Z位置变化的测量误差的图表。
图13是说明用于取得修正信息的动作的图,该修正信息是用于修正因往非测量方向的读头与标尺的相对运动而产生的编码器(第2编号的编码器)的测量误差。
图14是用于说明读头位置的校正处理的图。
图15是用于说明用于求出阿贝偏差量的校正处理的图。
图16是用于说明以多个读头测量同一标尺上的多个测量点时产生的不良情形的图。
图17是用于说明测量标尺凹凸的方法的图(其1)。
图18(A)~(D)是用于说明测量标尺凹凸的方法的图(其2)。
图19是用于说明标尺的格子间距修正信息及格子变形的修正信息的取得动作的图。
图20是说明用于求出随着各Y读头的检测信号在电线中的传播导致的延迟时间的方法。
图21是说明因各读头的检测信号在电线中的传播所导致的测量延迟而造成的编码器测量误差的修正方法一例。
图22(A)及图22(B)是说明将修正完毕的编码器的测量值转换成晶片载台WST的位置的具体方法。
图23(A)及图23(B)是说明分别包含配置成数组状的多个读头的编码器对晶片台在XY平面内的位置测量及读头间的测量值连续衔接。
图24(A)~图24(E)是说明编码器切换的步骤的图。
图25是说明用于控制晶片载台WST在XY平面内的位置的编码器的切换处理的图。
图26概念式地表示晶片载台的位置控制、编码器的计数值的取得、以及编码器切换的时点。
图27是表示对晶片载台上的晶片进行步进扫描方式的曝光的状态下晶片载台及测量载台的状态。
图28是表示曝光结束后,从晶片载台与测量载台分离的状态移行至两载台彼此接触的状态后一刻的两载台的状态。
图29是表示一边保持晶片台与测量台在Y轴方向的位置关系、一边使测量载台往-Y方向移动且使晶片载台往卸载位置移动时两载台的状态。
图30是表示测量载台在到达将进行Sec—BCHK(时距)的位置时晶片载台与测量载台的状态。
图31是与进行Sec—BCHK(时距)同时将晶片载台从卸载位置移动至装载位置时晶片载台与测量载台的状态。
图32是表示测量载台往最佳急停待机位置移动、晶片装载于晶片台上时晶片载台与测量载台的状态。
图33是表示测量载台在最佳急停待机位置待机中、晶片载台往进行Pri-BCHK前半的处理的位置移动时两载台的状态。
图34是使用对准系统AL1,AL22,AL23,来同时检测附设于三个第一对准照射区域的对准标记时晶片载台与测量载台的状态。
图35是表示进行聚焦校正前半的处理时晶片载台与测量载台的状态。
图36是使用对准系统AL1,AL21~AL24,来同时检测附设于五个第二对准照射区域的对准标记时晶片载台与测量载台的状态。
图37是在进行Pri-BCHK后半的处理及聚焦校正后半的处理的至少一者时晶片载台与测量载台的状态。
图38是使用对准系统AL1,AL21~AL24,来同时检测附设于五个第三对准照射区域的对准标记时晶片载台与测量载台的状态。
图39是使用对准系统AL1,AL22,AL23,来同时检测附设于五个第二对准照射区域的对准标记时晶片载台与测量载台的状态。
图40是表示对焦匹配结束时晶片载台与测量载台的状态。
图41是用于说明组件制造方法的实施例的流程图。
图42是用于表示图41的步骤204的具体例的流程图。
具体实施方式
以下,根据图1~图40说明本发明的一实施例。
图1是概略表示一实施例的曝光装置100的构成。此曝光装置100是步进扫描方式的扫描型曝光装置、即所谓扫描机。如后述那样,在本实施例中是设有投影光学系统PL,以下,将与此投影光学系统PL的光轴AX平行的方向设为Z轴方向、将在与该Z轴方向正交的面内标线片与晶片相对扫描的方向设为Y轴方向、将与Z轴及Y轴正交的方向设为X轴方向,且将绕X轴、Y轴、及Z轴的旋转(倾斜)方向分别设为θx、θy、及θz方向。
曝光装置100包含:照明系统10;标线片载台RST,是保持该照明系统10的曝光用照明用光(以下称为「照明光」或「曝光用光」)IL所照明的标线片R;投影单元PU,包含用于使从标线片R射出的照明光IL投射于晶片W上的投影光学系统PL;载台装置50具有晶片载台WST及测量载台MST;以及上述装置的控制系统等。在晶片载台WST上装载有晶片W。
照明系统10例如如特开2001-313250号公号(对应美国专利申请公开第2003/0025890号说明书)等所揭示,其包含光源、具有包含光学积分器等的照度均一化光学系统、标线片遮帘等(均未图标)的照明光学系统。该照明系统10通过照明光(曝光用光)IL,以大致均一的照度来照明被标线片遮帘(屏蔽系统)规定的标线片R上的狭缝状照明区域。此处,作为一例,使用ArF准分子激光光(波长193nm)来作为照明光IL。另外,作为光学积分器,可以使用例如复眼透镜、棒状积分器(内面反射型积分器)或衍射光学组件等。
在标线片载台RST上例如通过真空吸附固定有标线片R,该标线片R在其图案面(图1的下面)形成有电路图案等。标线片载台RST,能通过包含例如线性马达等的标线片载台驱动系统11(在图1未图示、参照图6)而在XY平面内微幅驱动,且能以指定的扫描速度驱动于既定扫描方向(指图1的图面内左右方向的Y轴方向)。
标线片载台RST在移动面内的位置信息(包含θz方向的旋转信息),通过标线片激光干涉仪(以下称为「标线片干涉仪」)116,经由移动镜15(实际上,设有具有与Y轴方向正交的反射面的Y移动镜、以及具有与X轴方向正交的反射面的X移动镜)例如以0.5~1nm左右的分析能力随时检测。标线片干涉仪116的测量值被传送至主控制装置20(于图1未图示,参照图6),主控制装置20根据标线片干涉仪116的测量值算出标线片载台RST在X轴方向、Y轴方向及θz方向的位置,且通过根据该计算结果控制标线片载台驱动系统11,来控制标线片载台RST的位置(及速度)。此外,也可以对标线片载台RST的端面进行镜面加工来形成反射面(相当于移动镜15的反射面),以代替移动镜15。另外,标线片干涉仪116也可以测量标线片载台RST在Z轴、θx及θy方向的至少一个方向的位置信息。
投影单元PU配置于标线片载台RST的图1下方。投影单元PU包含:镜筒40;以及投影光学系统PL,具有由以既定位置关系保持于该镜筒40内的多个光学组件。作为投影光学系统PL,例如使用沿与Z轴方向平行的光轴AX排列的多个透镜(透镜组件)所构成的折射光学系统。投影光学系统PL例如是两侧远心且具有既定投影倍率(例如1/4倍、1/5倍、或1/8倍等)。由此,当以来自照明系统10的照明光IL来照明照明区域IAR时,通过通过投影光学系统PL的第1面(物体面)与其图案面大致配置成一致的标线片R的照明光IL,使该照明区域IAR内的标线片的电路图案缩小像(电路图案的一部分缩小像)通过投影光学系统PL(投影单元PU)及液体Lq(参照图1)形成于区域(曝光区域)IA;该区域IA与配置于其第2面(像面)侧、表面涂布有光阻(感光剂)的晶片W上的上述照明区域IAR共轭。接着,通过标线片载台RST与晶片载台WST的同步驱动,使标线片相对照明区域IAR(照明光IL)移动于扫描方向(Y轴方向),且使晶片W相对曝光区域(照明用光IL)移动于扫描方向(Y轴方向),由此对晶片W上的一个照射区域(区划区域)进行扫描曝光,以将标线片的图案转印于该照射区域。即,在本实施例中,通过照明系统10、标线片及投影光学系统PL将图案生成于晶片W上,通过照明光IL对晶片W上的感应层(光阻层)的曝光将该图案形成于晶片W上。此处虽然未图标,但投影单元PU经由防振机构搭载于以三支支柱支持的镜筒固定座,但例如也可以如国际公开第2006/038952号小册子所揭示,将投影单元PU悬吊支撑于配置在投影单元PU上方的未图标主框架构件、或悬吊支撑于配置标线片载台RST的底座构件等。
另外,本实形形态的曝光装置100由于进行适用液浸法的曝光,因此在作为构成投影光学系统PL的最靠像面侧(晶片W侧)的光学组件、此处为透镜(以下也称为「前端透镜」)191,设有构成局部液浸装置8一部分的嘴单元32来包围用于保持该透镜191的镜筒40的下端部周围。本实施例中,嘴单元32如图1所示其下端面与前端透镜191的下端面设定成大致同一面高。另外,嘴单元32具备液体Lq的供应口及回收口,与晶片W对向配置且设有回收口的下面,以及分别与液体供应管31A及液体回收管31B连接的供应流路及回收流路。液体供应管31A与液体回收管31B,如图3所示,在俯视时(从上方观看)相对X轴方向及Y轴方向倾斜45°,相对通过投影光学系统PL的光轴AX的Y轴方向的直线LV配置成对称。
在液体供应管31A上连接有其一端连接于液体供应装置5(图1中未图示、参照图6)的未图示供应管的另一端,在液体回收管31B上连接有其一端连接于液体回收装置6(图1中未图示、参照图6)的未图示回收管的另一端。
液体供应装置5包含液体槽、加压泵、温度控制装置、以及用于控制液体对液体供应管31A的供应及停止的阀等。该阀最好使用例如不仅可进行液体的供应及停止、也可以调整流量的流量控制阀。上述温度控制装置将液体槽内的液体温度调整至收纳有曝光装置的处理室(未图标)内的温度同样程度。此外,供应液体的槽、加压泵、温度控制装置、阀等,曝光装置100不需全部具备,也可以将其至少一部分由设有曝光装置100的工厂内的设备来代替。
液体回收装置6包含液体的槽及吸引泵、以及通过液体回收管31B控制液体的回收及停止的阀等。该阀最好使用与液体供应装置5的阀相同的流量控制阀。此外,回收液体的槽、吸引泵、阀等,曝光装置100不需全部具备,也可以将其至少一部分由设有曝光装置100的工厂内的设备来代替。
本实施例中,作为上述液体,使用可使ArF准分子激光光(波长193nm的光)透射的纯水(以下除特别必要情况外,仅记述为「水」)。纯水,具有在半导体制造工厂等能容易地大量获得且对晶片上的光阻及光学透镜等无不良影响的优点。
水对ArF准分子激光光的折射率n为大致1.44。在该水中,照明光IL的波长缩短至193nm×1/n=约134nm。
液体供应装置5及液体回收装置6分别具备控制器,各控制器通过主控制装置20来控制(参照图6)。液体供应装置5的控制器根据来自主控制器20的指令,以既定开度开启连接于液体供应管31A的阀,经由液体供应管31A、供应流路、以及供应口将水Lq供应至前端透镜191与晶片W之间。另外,此时,液体回收装置6的控制器根据来自主控制器20的指令,以既定开度开启连接于液体回收管31B的阀,经由回收口、回收流路、以及液体回收管31B,从前端透镜191与晶片W之间将水Lq回收至液体回收装置6(液体槽)内部。此时,主控制装置20对液体供应装置5的控制器、液体回收装置6的控制器发出指令,以使供应至前端透镜191与晶片W间的水Lq量与回收的水Lq量恒相等。据此,使前端透镜191与晶片W间的水Lq(参照图1)保持一定量。此时,保持于前端透镜191与晶片W之间的水Lq是随时更换的。
从上述说明可清楚得知,本实施例的局部液浸装置8包含嘴单元32、液体供应装置5、液体回收装置6、液体供应管31A及液体回收管31B等。局部液浸装置8,可通过嘴单元32,以液体Lq充满前端透镜191与晶片W之间,以形成包含光路空间的局部液浸空间(相当于液浸区域14)。因此,嘴单元32也称为液浸空间形成构件或containment member(confinement member)等。此外,局部液浸装置8的一部分、例如至少嘴单元32,也可以悬吊支撑于用于保持投影单元PU的主框架(包含上述的镜筒固定座),或也可以设于与主框架不同的框架构件。或者,当如前所述将投影单元PU悬吊支撑时,虽然也可以将投影单元PU与嘴单元32一体悬吊支撑,但在本实施例中,将嘴单元32设于与投影单元PU独立悬吊支撑的测量框架。此情况下,也可以不悬吊支撑投影单元PU。
此外,即使测量载台MST位于投影单元PU下方时,也可以与上述同样地将水充满于后述测量台与前端透镜191之间。
另外,在上述说明中,作为一例,虽然分别设有各一个液体供应管(嘴)与液体回收管(嘴),但并不限于此,只要在考虑与周围构件的关系下也可以进行配置的话,也可以采用例如国际公开第99/49504号小册子所揭示的具有多数个嘴的构成。另外,也可以将例如嘴单元32的下面配置成较前端透镜191的射出面更接近投影光学系统PL的像面(即晶片)附近,或除了前端透镜191的像面侧的光路以外,于前端透镜191的物体面侧的光路空间也以液体充满。扼要言之,只要至少能将液体供应至构成投影光学系统PL的最下端的光学构件(前端透镜)191与晶片W之间的构成,该构成可为任意者。例如,本实施例的曝光装置,也可以适用在揭示于国际公开第2004/053955号小册子的液浸机构或欧洲专利公开第1420298号公报的液浸机构等。
回到图1,载台装置50具备:晶片载台WST及测量载台MST,被配置于底座12上方;干涉仪系统118(参照图6),包含测量这样的载台WST、MST的位置信息的Y干涉仪16、18;后述的编码器系统,在曝光时等用于测量晶片载台WST的位置信息;以及载台驱动系统124(参照图6),驱动载台WST、MST等。
于晶片载台WST、测量载台MST各自的底面的多处,设有未图示的非接触轴承、例如真空预压型空气静压轴承(以下称为「空气垫」)。通过从这样的空气垫往底座12上面喷出的加压空气的静压,使晶片载台WST、测量载台MST隔着数μm程度的间隙以非接触方式支撑于底座12的上方。另外,载台WST、MST,可以通过载台驱动系统124而独立驱动于既定平面(XY平面)内的Y轴方向(图1的纸面内左右方向)及X轴方向(图1的纸面正交方向)的二维方向。
进一步详述地说,如图2的俯视图所示,在地面上,延伸于Y轴方向的一对Y轴固定件86,87隔着底座12分别配置于X轴方向的|侧与另一侧。Y轴固定件86,87例如由内装有永久磁石群的磁极单元构成,该永久磁石群由沿Y轴方向以既定间隔交互配置的多组N极磁石与S极磁石构成。于Y轴固定件86,87,各两个的Y轴可动件82,84及83,85被设置成分别以非接触方式卡合的状态。即,合计四个的Y轴可动件82,84,83,85呈插入于XZ截面为U字型的Y轴固定件86或87的内部空间的状态,分别隔着未图示空气垫例如隔着数μm程度的间隙来以非接触方式支撑于所对应的Y轴固定件86或87。各Y轴可动件82,84,83,85例如由内装有沿Y轴方向相距既定间隔所配置的电枢线圈的电枢组件单元所构成。即,在本实施例中,以电枢组件单元所构成的Y轴可动件82,84与磁极单元所构成的Y轴固定件86,来分别构成移动线圈型的Y轴线性马达。同样地,以Y轴可动件83,85与Y轴固定件87,分别构成移动线圈型的Y轴线性马达。以下,将上述四个Y轴线性马达分别使用与各可动件82,84,83,85相同的符号来适当称为Y轴线性马达82、Y轴线性马达84、Y轴线性马达83及Y轴线性马达85。
上述四个Y轴线性马达中,两个Y轴线性马达82,83的可动件82,83分别固定于延伸于X轴方向的X轴固定件80长边方向的一端与另一端。另外,剩余的两个Y轴线性马达84,85的可动件84,85固定于延伸于X轴方向的X轴固定件81的一端与另一端。据此,X轴固定件80,81,即可通过各一对的Y轴线性马达82,83,84,85分别沿Y轴被驱动。
各X轴固定件80,81例如由分别内装有沿X轴方向相距既定间隔配置的电枢线圈的电枢组件单元所构成。
一个X轴固定件81设置成插入形成于载台本体91(构成晶片载台WST一部分,图2中未图示,参照图1)的未图示开口的状态。于该载台本体91的上述开口内部例如设有具永久磁石群的磁极单元,该永久磁石群由沿X轴方向以既定间隔且交互配置的多组N极磁石与S极磁石构成。以该磁极单元与X轴固定件来构成用于将载台本体91驱动于X轴方向的动磁型X轴线性马达。同样地,另一X轴固定件80被设置成插入形成于载台本体92(构成测量载台MST,图2中未图示,参照图1)的未图示开口的状态。于该载台本体92的上述开口内部设有与晶片载台WST侧载台本体91侧)同样的磁极单元。以该磁极单元与X轴固定件80来构成用于将测量载台MST驱动于X轴方向的动磁型X轴线性马达。
在本实施例中,构成载台驱动系统124的上述各线性马达由图8所示的主控制装置20来控制。此外,各线性马达,并不限定于动磁型或移动线圈型的任一方,能视需要来适当选择。
此外,通过稍微改变一对Y轴线性马达84,85分别产生的推力,而能控制晶片载台WST的偏转(绕θz的方向的旋转)。另外,通过稍微改变一对Y轴线性马达82,83分别产生的推力,而能控制测量载台MST的偏转。
晶片载台WST包含:上述载台本体91;以及装载于该载台本体91上的晶片台WTB。此晶片台WTB及载台本体91,可通过未图示Z调平机构(包含例如音圈马达等),相对底座12及X轴固定件81被微小驱动于Z轴方向、θx方向、以及θz方向。即,晶片台WTB可相对XY平面(或投影光学系统PL的像面)微幅移动于Z轴方向或倾斜。此外,图6中将上述各线性马达及Z调平机构、以及测量载台MST的驱动系统一起表示为载台驱动系统124。另外,晶片台WTB也可以构成为可微动于X轴、Y轴、以及θz方向的至少一个。
于上述晶片台WTB上设有通过真空吸附等来保持晶片W的晶片保持具(未图示)。晶片保持具虽然可与晶片台WTB形成为一体,但本实施例中晶片保持具与晶片台WTB是分别构成的,通过例如真空吸附等将晶片保持具固定于晶片台WTB的凹部内。另外,于晶片台WTB上面设有板体(拨液板)28,该板体具有与装载于晶片保持具上的晶片表面大致同一面高、已对液体Lq进行拨液化处理的表面(拨液面),其外形(轮廓)为矩形且于其中央部形成有较晶片保持具(晶片的装载区域)大一圈的圆形开口。板体28由低热膨胀率的材料、例如玻璃或陶瓷(首德公司的Zerodur(商品名))、Al2O3或TiC等)构成,于其表面例如由氟树脂材料、聚四氟乙烯(铁氟龙(注册商标))等氟系树脂材料、丙烯酸系树脂材料或硅系树脂材料等来形成拨液膜。进一步地,如图4(A)的晶片台WTB(晶片载台WST)的俯视图所示,板体28具有用于包围圆形开口的外形(轮廓)为矩形的第1拨液区域28a、以及配置于第1拨液区域28a周围的矩形框状(环状)第2拨液区域28b。第1拨液区域28a,例如在进行曝光动作时,形成有从晶片表面超出的液浸区域14的至少一部分,第2拨液区域28b形成有后述编码器系统用的标尺。此外,板体28的表面的至少一部分也可以不与晶片表面为同一面高,即也可以是不同的高度。另外,板体28虽然可以是单一板体,但在本实施例中为多个板体,例如组合分别与第1及第2拨液区域28a,28b对应的第1及第2拨液板来构成。在本实施例中,由于如前所述使用纯水来作为液体Lq,因此以下将第1及第2拨液区域28a,28b也称为第1及第2防水板28a,28b。
此情形下,与曝光用光IL会照射于内侧的第1防水板28a相对地,曝光用光IL几乎不会照射到外侧的第2防水板28b。考虑到此点,本实施例中,于第1防水板28a表面形成有第1防水区域,其是被施以对曝光用光IL(此时为真空紫外区的光)有充分的耐性的防水涂布膜,而于第2防水板28b表面则形成第2防水区域,其是被施以对曝光用光IL的耐性较第1防水区域差的防水涂布膜。由于一般而言,并不容易对玻璃板施以对曝光用光IL(此时为真空紫外区的光)有充分的耐性的防水涂布膜,因此如果如上述那样将第1防水板28a与其周围的第2防水板28b分离成两个部分可更具效果。此外也并不限于此,也可以对同一板体的上面施加对曝光用光IL的耐性不同的两种防水涂布膜,以形成第1防水区域及第2防水区域。另外,第1及第2防水区域的防水涂布膜的种类也可以相同。或例如也可以于同一板体仅形成一个防水区域。
另外,由图4(A)可清楚得知,于第1防水板28a的+Y侧端部的X轴方向的中央部形成有长方形缺口,于此缺口与第2防水板28b所包围的长方形空间内部(缺口内部)埋入有测量板30。于此测量板30的长边方向中央(晶片台WTB的中心线LL上)形成基准标记FM,于该基准标记的X轴方向一侧与另一侧,形成有相对基准标记中心配置成对称的一对空间像测量狭缝图案SL。各空间像测量狭缝图案SL,例如是使用具有沿Y轴方向与X轴方向的边的L字形狭缝图案。
另外,如图4(B)所示,于其内部收纳有光学系统(包含物镜、反射镜、中继透镜等)的L字形框体36以从晶片台WTB贯通载台本体91内部一部分的状态,安装成一部分埋入于上述各空间像测量狭缝图案SL下方的晶片载台WST部分的状态。虽然省略图示,但框体36与上述一对空间像测量狭缝图案SL对应设置有一对。
上述框体36内部的光学系统将从上方往下方透射过空间像测量狭缝图案SL的照明光IL沿L字形路径导引,并朝向-Y方向射出。此外,以下为了方便说明,使用与框体36相同的符号将上述框体36内部的光学系统记述为送光系统36。
再者,在第2防水板28b上面,沿其四边各以既定间距直接形成有多数个格子线。进一步详细地说,于第2防水板28b的X轴方向一侧与另一侧(图4(A)中的左右两侧)的区域分别形成有Y标尺39Y1,39Y2。Y标尺39Y1,39Y2,例如以X轴方向为长边方向的格子线38以既定间距沿平行于Y轴的方向(Y轴方向)而形成的、以Y轴方向为周期方向的反射型格子(例如衍射格子)所构成。
同样地,于第2防水板28b的Y轴方向一侧与另一侧(图4(A)中的上下两侧)的区域分别形成有X标尺39X1,39X2。X标尺39X1,39X2,例如以Y轴方向为长边方向的格子线37以既定间距沿平行于X轴的方向(X轴方向)而形成的、以X轴方向为周期方向的反射型格子(例如衍射格子)所构成。
上述各标尺,例如以全像片等来于第2防水板28b表面作成反射型衍射格子RG(参照图7)。此时,于各标尺以既定间隔(间距)而刻出由窄狭缝或槽等构成的格子来作为标度。用于各标尺的衍射格子的种类并不限定,不仅能以机械方式形成槽等,例如也可以将干涉纹烧结于感旋光性树脂来加以作成。不过,各标尺,例如以138nm~4μm间的间距(例如1μm间距)将上述衍射格子的标度刻于薄板状玻璃来作成。这样的标尺被上述拨液膜(防水膜)覆盖。此外,图4(A)中为了方便表示,光栅的间距被图示成较实际间距大许多。此点在其它的图中也相同。
承上所述,本实施例由于将第2防水板28b本身构成标尺,因此使用低热膨胀的玻璃板来作为第2防水板28b。然而并不限于此,也可以将形成有格子的低热膨胀的玻璃板等所构成的标尺构件,通过例如板弹簧(或真空吸附)等固定于晶片台WTB上面,以避免其产生局部性的伸缩,此时,也可以将于全面施有同一防水涂布膜的防水板代用为板体28。或者,也可以以低热膨胀率的材料来形成晶片台WTB,此情形下,一对Y标尺与一对X标尺也可以直接形成于该晶片台WTB上面。此外,为了保护衍射格子,以具备疏液性的低热膨胀率的玻璃板来覆盖也为有效。此处,玻璃板的厚度例如为1mm,于晶片载台WST上面设置成其表面与晶片面相同高度。因此,保持于晶片载台WST的晶片W表面与标尺的格子面在Z轴方向的间隔为1mm。
另外,于标尺端附近,设有用于决定后述编码器读头与标尺间的相对位置的定位图案。此定位图案由反射率不同的格子线构成,当编码器读头在此图案上扫描时,编码器的输出信号强度即会变化。因此,预先决定临限值,以检测输出信号强度超过该临限值的位置。以此检测出的位置为基准设定编码器读头与标尺间的相对位置。
在本实施例中,主控制装置20,可从干涉仪系统118(参照图6)的测量结果,求出晶片载台WST在全行程区域中的六自由度方向(Z、X、Y、θx、θy、及θz方向)的移位。此处的干涉仪系统118包含X干涉仪126~128、Y干涉仪16、以及Z干涉仪43A,43B。
上述晶片台WTB的-Y端面,-X端面,分别施以镜面加工而形成为图2所示的反射面17a,反射面17b。构成干涉仪系统118(参照图6)一部分的Y干涉仪16及X干涉仪126,127,128(图1中X干涉仪126~128并未图示,参照图2),分别对这样的反射面17a,17b投射干涉仪光束(测距光束),并通过接收各自的反射光,测量各反射面从基准位置(一般于投影单元PU侧面配置固定镜,再以该处为基准面)的位移、即晶片载台WST在XY平面内的位置信息,并将该测量值供应至主控制装置20。在本实施例中,如后所述,作为上述各干涉仪,除了一部分以外均使用具有多个侧长轴的多轴干涉仪。
另一方面,于载台本体91的-Y侧端面,如图1及图4(B)所示,经由未图标动态支撑机构安装有以X轴方向为长边方向的移动镜41。
与移动镜41对向设有用于将测距光束照射于该移动镜41、构成干涉仪系统118(参照图6)一部分的一对干涉仪43A,43B(参照图1及图2)。进一步详述此点,从综合图2及图4(B)后可知,移动镜41被设计成其X轴方向的长度较晶片台WTB的反射面17a长至少Z干涉仪43A,43B的间隔量。另外,移动镜41由具有将长方形与等角梯形一体化的六角形截面形状的构件构成。对移动镜41-Y侧的面施以镜面加工,形成有三个反射面41b,41a,41c。
反射面41a构成移动镜41的-Y侧端面,与XZ平面成平行且延伸于X轴方向。反射面41b构成与反射面41a的+Z侧相邻的面,与相对XZ平面绕图4(B)的顺时针方向倾斜既定角度的面平行且延伸于X轴方向。反射面41c构成与反射面41a的-Z侧相邻的面,设置成隔着反射面41a与反射面41b对称。
从综合观看图1及图2可知,Z干涉仪43A,43B在Y干涉仪16的X轴方向一侧与另一侧分离大致同一距离,且分别配置成略低于Y干涉仪16的位置。
如图1所示,从Z干涉仪43A,43B分别向反射面41b投射沿Y轴方向的测距光束B1,且向反射面41c(参照图4(B))投射沿Y轴方向的测距光束B2。在本实施例中,具有与被反射面41b反射的测距光束B1正交的反射面的固定镜47A、以及具有与被反射面41c反射的测距光束B2正交的反射面的固定镜47B,在从移动镜41往-Y方向分离既定距离的位置,在不干涉于测距光束B1,B2的状态下分别延伸设置于X轴方向。
固定镜47A,47B被支撑于设在用于支撑例如投影单元PU的框架(未图示)的同一支撑体(未图示)。此外,固定镜47A,47B,也可以设于上述测量框架等。另外,在本实施例中,虽然设置具有三个反射面41b,41a,41c的移动镜41、以及固定镜47A,47B,但并不限于此,例如可将具有45度斜面的移动镜设于载台本体91侧面,并将固定镜配置于晶片载台WST上方。此时,只要将固定镜设于上述支撑体或测量框架等即可。
如图2所示,Y干涉仪16从平行于Y轴(通过投影光学系统PL的投影中心(光轴AX,参照图1))的直线沿于-X侧,+X侧分离同一距离的Y轴方向测距轴,将测距光束B41,B42投射于晶片台WTB的反射面17a,再接收各自的反射光,由此来检测晶片台WTB的测距光束B41,B42的照射点中的Y轴方向位置(Y位置)。此外,图1中仅代表性地将测距光束B41,B42图示为测距光束B4。
另外,Y干涉仪16于测距光束B41,B42之间在Z轴方向隔开既定间隔,沿Y轴方向测距轴将测距光束B3投射向反射面41a,再接收被反射面41a反射的测距光束B3,由此来检测移动镜41的反射面41a(即晶片载台WST)的Y位置。
主控制装置20根据Y干涉仪16的与测距光束B41,B42对应的测距轴的测量值平均值,算出反射面17a、即晶片台WTB(晶片载台WST)的Y位置(更正确而言为Y轴方向的移位ΔY)。另外,主控制装置20从与测距光束B41,B42对应的测距轴的测量值差,算出晶片台WTB在θz方向的移位(偏摇量)Δθz(Y)。另外,主控制装置20根据反射面17a及在反射面41a的Y位置(Y轴方向的移位ΔY),算出晶片载台WST在θx方向的移位(偏摇量)Δθx。
另外,如图2所示,X干涉仪126沿在X轴方向的直线LH相距同一距离的双轴测距轴,将测距光束B51,B52投射于晶片台WTB,主控制装置20根据与测距光束B51,B52对应的测距轴的测量值,算出晶片台WTB在X轴方向的位置(X位置,更正确而言为X轴方向的移位ΔX)。另外,主控制装置20从与测距光束B51,B52对应的测距轴的测量值差,算出晶片载台WST在θz方向的移位(偏摇量)Δθz(x)。此外,从X干涉仪126获得的Δθz(X)与从Y干涉仪16获得的Δθz(Y)彼此相等,代表晶片载台WST往θz方向的移位(偏摇量)Δθz。
另外,如图2的虚线所示,从X干涉仪128沿平行于X轴的测距轴射出测距光束B7。此X干涉仪128实际上沿连结后述卸载位置UP与装载位置LP(参照图3)的X轴的平行测距轴,将测距光束B7投射于位在卸载位置UP与装载位置LP附近位置的晶片台WTB的反射面17b。另外,如图2所示,来自X干涉仪127的测距光束B6被投射至晶片台WTB的反射面17b。实际上,测距光束B6沿通过对准系统AL1检测中心的X轴的平行测距轴,投射至晶片台WTB的反射面17b。
主控制装置20,也可以从X干涉仪127的测距光束B6的测量值、以及X干涉仪128的测距光束B7的测量值,求出晶片台WTB在X轴方向的移位ΔX。不过,三个X干涉仪126,127,128的配置在Y轴方向不同,X干涉仪126被用于进行图27所示的曝光时,X干涉仪127被使用于进行图34等所示的晶片对准时,X干涉仪128被使用于进行图32的晶片装载时及图30所示的卸载时。
另外,从Z干涉仪43A,43B分别投射沿Y轴的测距光束B1,B2向移动镜41。这样的测距光束B1,B2分别以既定入射角(设为θ/2)射入移动镜41的反射面41b,41c。另外,测距光束B1,B2分别在反射面41b,41c反射,而呈垂直射入固定镜47A,47B的反射面。接着,在固定镜47A,47B的反射面反射的测距光束B1,B2,再度分别在反射面41b,41c反射(逆向反转于射入时的光路)而以Z干涉仪43A,43B接收光。
此处,如果将晶片载台WST(即移动镜41)往Y轴方向的移位设为ΔYo,将往Z轴方向的移位设为ΔZo,则以Z干涉仪43A,43B接收光的测距光束B1的光路长变化ΔL1及测距光束B2的光路长变化ΔL2,可分别以下式(1),(2)表示。
ΔL1=ΔYo×(1+cosθ)-ΔZo×sinθ            ...(1)
ΔL2=ΔYo×(1+cosθ)+ΔZo×sinθ       ...(2)
接着,依据式(1),(2),ΔYo及ΔZo可由下式(3),(4)求出。
ΔZo=(ΔL2-ΔL1)/2sinθ          ...(3)
ΔYo=(ΔL1+ΔL2)/{2(1+cosθ)}          ...(4)
上述的移位ΔZo、ΔYo分别以Z干涉仪43A,43B求出。因此,将以Z干涉仪43A求出的移位设为ΔZoR,ΔYoR,将以Z干涉仪43B求出的移位设为ΔZoL,ΔYoL。接着,将Z干涉仪43A,43B分别投射的测距光束B1,B2在X轴方向分离的距离设为D(参照图2)。在上述前提的下,移动镜41(即晶片载台WST)往θz方向的移位(偏摇量)Δθz、以及移动镜41(即晶片载台WST)往θy方向的移位(偏摇量)Δθy可由下式(5),(6)求出。
Δθz≒(ΔYoR-ΔYoL)/D       ...(5)
Δθy≒(ΔZoL-ΔZoR)/D           ...(6)
承上所述,主控制装置20可通过使用上述式(3)~式(6),根据Z干涉仪43A,43B的测量结果,算出晶片载台WST在四自由度的移位ΔZo、ΔYo、Δθz、Δθy。
承上所述,主控制装置20,可从干涉仪系统118的测量结果,算出晶片载台WST在六自由度方向(Z,X,Y,Δθz,Δθx,Δθy方向)的移位。此外,在本实施例中,干涉仪系统118虽然能测量晶片载台WST在六自由度方向的位置信息,但测量方向不限于六自由度方向,也可以是五自由度以下的方向。
此外,作为干涉仪的主要误差要因,有因光束光路上的环境气体温度变化与温度梯部所产的空气摇晃的效果。空气摇晃会使光的波长λ变化成λ+Δλ。此波长的微小变化Δλ所导致的相位差KΔL的变化,由于波数K=2π/λ,因此可求出2πΔLΔλ/λ2。此处,假设光的波长λ=1μm、微小变化Δλ=1nm,当光路差ΔL=100mm时,相位变化则为2π×100。此相位变化与测量单位的一百倍对应。如此,当光路长设定成较长时,干涉仪受短时间引起的空气摇晃的影响较大,短期稳定性差。此种情形下,最好使用编码器。
在本实施例中,虽然说明了晶片载台WST(91,WTB)可在六自由度移动的单一载台,但并不限于此,也可以使晶片载台WST构成为包含可在XY面内移动自如的载台本体91、以及搭载于该载台本体91上、能相对载台本体91相对微幅驱动于至少Z轴方向、θx方向、以及θy方向的晶片台WTB。此时,上述的移动镜41设于晶片台WTB。另外,也可以于晶片台WTB设置由平面镜构成的移动镜来代替反射面17a,反射面17b。
不过,在本实施例中,晶片载台WST(晶片台WTB)在XY平面内的位置信息(包含θz方向的旋转信息的三自由度方向的位置信息),主要通过后述编码器系统来测量,干涉仪16,126,127的测量值辅助性地用于修正(校正)该编码器系统的测量值长期性变动(例如因标尺随时间的变化等所造成)、以及编码器的输出异常发生时的备用等。此外,在本实施例中,晶片载台WST的六自由度方向的位置信息中、包含X轴方向、Y轴方向、以及θz方向的三自由度方向的位置信息由后述编码器系统来测量,其余的三自由度方向、即Z轴方向、θx方向、以及θy方向的位置信息,则通过后述的具有多个Z传感器的测量系统来测量。此处,其余的三自由度方向,也可以通过测量系统与干涉仪系统18两者来测量。例如通过测量系统测量在Z轴方向及θy方向的位置信息,通过干涉仪系统118测量在θx方向的位置信息。
此外,干涉仪系统118的至少一部分(例如光学系统等),虽然可设于用于保持投影单元PU的主框架,或与如前所述悬吊支撑的投影单元PU设置成一体,但本实施例中,设于上述测量框架。
测量载台MST包含上述载台本体92与装载于该载台本体92上的测量台MTB。测量台MTB经由未图示的Z调平机构装载于载台本体92上。然而并不限于此,也可以采用可将测量台MTB相对载台本体92微动于X轴方向、Y轴方向及θz方向的所谓粗微动构造的测量载台MST,或将测量载台MST固定于载台本体92,并使包含该测量台MTB与载台本体92的测量载台MST整体构成为可驱动于六自由度方向。
于测量台MTB(及载台本体92)设有各种测量用构件。作为该测量用构件,例如图2及图5(A)所示,采用具有针孔状受光部来在投影光学系统PL的像面上接收照明光IL的照度不均传感器94、用于测量投影光学系统PL所投影的图案空间像(投影像)的空间像测量器96、以及例如国际公开第03/065428号小册子等所揭示的夏克一哈特曼(Shack-Hartman)方式的波面像差测量器98等。波面像差传感器98,例如能使用国际公开第99/60361号小册子(对应欧洲专利第1,079,223号)所揭示者。
照度不均传感器94,例如能使用与日本特开昭57-117238号公报(对应美国专利第4,465,368号说明书)等所揭示者相同的构造。另外,空间像测量器96,例如能使用与日本特开2002-14005号公报(对应美国专利申请公开第2002/0041377号说明书)等所揭示者相同的构造。此外,本实施例中虽然将三个测量用构件(94,96,98)设于测量载台MST,但测量用构件的种类、及/或数量等并不限于此。测量用构件,例如可使用用于测量投影光学系统PL的透射率的透射率测量器、及/或能采用用于观察上述局部液浸装置8、例如嘴单元32(或前端透镜191)等的测量器等。再者,也可以将与测量用构件不同的构件、例如用于清洁嘴单元32、前端透镜191等的清洁构件等装载于测量载台MST。
在本实施例中,参照图5(A)可知,使用频率高的传感器类、照度不均传感器94或空间像测量器96等被配置于测量载台MST的中心线CL(通过中心的Y轴)上。因此,在本实施例中,使用这样的传感器类的测量,并非以使测量载台MST移动于X轴方向的方式来进行,而仅以使其移动于Y轴方向的方式来进行。
除了上述传感器以外,尚能采用例如日本特开平11-16816号公报(对应美国专利申请公开第2002/0061469号说明书)等所揭示的照度监测器(具有在投影光学系统PL的像面上接收照明光IL的既定面积的受光部),此照度监测器最好也配置于中心在线。
此外,在本实施例中,对应所进行的通过经由投影光学系统PL和液体(水)Lq的曝光用光(照明光)IL来使晶片W曝光的液浸曝光,使用照明光IL的测量所使用的上述照度不均传感器94(以及照度监测器)、空间像测量器96、以及波面像差传感器98经由投影光学系统PL及水来接收照明光IL。另外,各传感器例如也可以仅有光学系统等的一部分装载于测量台MTB(及载台本体92),或也可以将传感器整体配置于测量台MTB(及载台本体92)。
如图5(B)所示,于测量载台MST的载台本体92的-Y侧端面固定有框状安装构件42。另外,于载台本体92的-Y侧端面,安装构件42开口内部的在X轴方向的中心位置附近,以能与上述一对送光系统36对向的配置固定有一对受光系统44。各受光系统44由中继透镜等的光学系统、受光组件(例如光电倍增管等)、以及收纳这样的的框体来构成。由图4(B)及图5(B)、以及截至目前为止的说明可知,在本实施例中,在晶片载台WST与测量载台MST于Y轴方向接近既定距离以内的状态(包含接触状态)下,透射过测量板30的各空间像测量狭缝图案SL的照明光IL被上述各送光系统36导引,而以各受光系统44的受光组件接收光。即,通过测量板30、送光系统36、以及受光系统44,来构成与上述日本特开2002-14005号公报(对应美国专利申请公开第2002/0041377号说明书)等所揭示者相同的空间像测量装置45(参照图6)。
于上述安装构件42上,沿X轴方向延伸设置有由截面矩形的棒状构件构成的作为基准构件的基准杆(以下简称为「CD杆」)。此CD杆46通过全动态框构造以动态方式支撑于测量载台MST上。
由于CD杆46为原器(测量基准),因此其材料采用低热膨胀率的光学玻璃陶瓷、例如首德公司的Zerodur(商品名)等。此CD杆46的上面(表面)的平坦度设定得较高,与所谓基准平面板相同程度。另外,于该CD杆46的长边方向一侧与另一侧端部附近,如图5(A)所示分别形成有以Y轴方向为周期方向的基准格子(例如衍射格子)52。此一对基准格子52的形成方式,隔着既定距离(L)在CD杆46的X轴方向中心、即相隔上述中心线CL配置成对称。此外,距离L是例如400mm以上的距离。
另外,于该CD杆46上面以图5(A)所示的配置形成有多个基准标记M。该多个基准标记M以同一间距在Y轴方向形成为三行的排列,各行排列形成为在X轴方向彼此偏移既定距离。各基准标记M,例如使用可通过后述第一对准系统、第二对准系统来检测的尺寸的二维标记。基准标记M的形状(构成)虽然也可以与上述基准标记FM不同,但本实施例中基准标记M与基准标记FM是相同构成,且也与晶片W的对准标记相同构成。此外,在本实施例中,CD杆46的表面及测量台MTB(也可以包含上述测量用构件)的表面均分别以拨液膜(防水膜)覆盖。
测量台MTB的+Y端面、-X端面也形成有与上述晶片台WTB同样的反射面19a,19b(参照图2及图5(A))。干涉仪系统118(参照图6)的Y干涉仪18及X干涉仪130(图1中X干涉仪130并未图示,参照图2)如图2所示,分别对这样的反射面19a,19b投射干涉仪光束(测距光束),并通过接收各自的反射光,测量各反射面从基准位置的位移、即测量载台MST的位置信息(例如至少包含X轴及Y轴方向的位置信息与θz方向的旋转信息),并将该测量值供应至主控制装置120。
本实施例的曝光装置100,虽然在图1中为了避免图式过于复杂而予以省略,但实际上如图3所示,配置有第一对准系统AL1,该第一对准系统AL1在通过投影单元PU的中心(与投影光学系统PL的光轴AX一致,本实施例中也与上述曝光区域IA的中心一致)且与Y轴平行的直线LV上,从该光轴往-Y侧相隔既定距离的位置具有检测中心。此第一对准系统AL1,经由支撑构件54固定于未图示主框架的下面。隔着此第一对准系统AL1的X轴方向一侧与另一侧,分别设有其检测中心相对该直线LV配置成大致对称的第二对准系统AL21,AL22与AL23,AL24。即,五个对准系统AL1,AL21~AL24的检测中心,在X轴方向配置于不同位置,即沿X轴方向配置。
各第二对准系统AL2n(n=1~4),如代表表示的对准系统AL24那样,固定于能以旋转中心O为中心往图3中的顺时针及逆时针方向旋转既定角度范围的臂56n(n=1~4)前端(旋动端)。在本实施例中,各第二对准系统AL2n的一部分(例如至少包含将对准光照射于检测区域、且将检测区域内的对象标记所产生的光导至受光组件的光学系统)被固定于臂56n,剩余的一部分则设于用于保持投影单元PU的主框架。第二对准系统AL21,AL22,AL23,AL24能通过分别以旋转中心O旋动来调整X位置。即,第二对准系统AL21,AL22,AL23,AL24的检测区域(或检测中心)能独立移动于X轴方向。因此,第一对准系统AL1及第二对准系统AL21,AL22,AL23,AL24能调整其检测区域在X轴方向的相对位置。此外,在本实施例中,虽然通过臂的旋动来调整第二对准系统AL21,AL22,AL23,AL24的X位置,但并不限于此,也可以设置将第二对准系统AL21,AL22,AL23,AL24往复驱动于X轴方向的驱动机构。另外,第二对准系统AL21,AL22,AL23,AL24的至少一个也可以不仅可移动于X轴方向而也可以移动于Y轴方向。此外,由于各第二对准系统AL2n的一部分通过臂56n来移动,因此可通过未图示传感器例如干涉仪或编码器等来测量固定于臂56n的一部分的位置信息。此传感器可仅测量第二对准系统AL2n在X轴方向的位置信息,也可以使其可测量其它方向例如Y轴方向及/或旋转方向(包含θx及θy方向的至少一方)的位置信息。
于各臂56n上面,设有由差动排气型的空气轴承构成的真空垫58n(n=1~4)。另外,臂56n,例如通过包含马达等的旋转驱动机构60n(n=1~4,图3中未图示,参照图6),可依主控制装置20的指示来旋动。主控制装置20在臂56n的旋转调整后,即使各真空垫58n作动以将各臂56n吸附固定于未图示主框架。由此,即可维持各臂56n的旋转角度后的状态,即维持相对第一对准系统AL1的4个第二对准系统AL21~AL24的希望位置关系。
此外,与主框架的臂56n对向的部分只要是磁性体,也可以代替真空垫58采用电磁石。
本实施例的第一对准系统AL1及4个第二对准系统AL21~AL24,可使用例如影像处理方式的FIA(Field Image Alignment(场像对准))系统,其能将不会使晶片上的光阻感光的宽频检测光束照射于对象标记,并以摄影组件(CCD(电荷耦合装置)等)拍摄通过来自该对象标记的反射光而成像于受光面的对象标记像、以及未图标的指针(设于各对准系统内的指针板上的指针图案)像,并输出该等的拍摄信号。来自第一对准系统AL1及4个第二对准系统AL21~AL24各自的摄影信号被供应至图6的主控制装置20。
此外,作为上述各对准系统并不限于FIA系统,当然也可以单独或适当组合使用能将同调检测光照射于对象标记以检测从此对象标记产生的散射光或衍射光的对准传感器,或是干涉从该对象标记产生的两衍射光(例如同阶数的衍射光、或衍射于同方向的衍射光)来加以检测的对准传感器。另外,本实施例中虽然设置了五个对准系统AL1,AL21~AL24,但其数目并不限于五个,也可以是两个以上且四个以下,或六个以上也可以,或也可以非为奇数而为偶数。再者,五个对准系统AL1,AL21~AL24,虽然经由支撑构件54固定于用于保持投影单元PU的主框架下面,但并不限于此,也可以设于例如上述测量框架。另外,对准系统AL1,AL21~AL24,由于检测晶片W的对准标记、以及CD杆46的基准标记,因此在本实施例中也单称为标记检测系统。
本实施例的曝光装置100如图3所示,以从四方包围上述嘴单元32周围的状态配置有编码器系统的四个读头单元62A~62D。这样的读头单元62A~62D,虽然在图3等中为了避免图式过于复杂而予以省略,但实际上经由支撑构件以悬吊状态固定于用于保持上述投影单元PU的主框架。此外,读头单元62A~62D在例如投影单元PU为悬吊支撑的情形下,也可以与投影PU悬吊支撑成一体,或设于上述测量框架。
读头单元62A,62C于投影单元PU的+X侧、-X侧,分别以X轴方向为长边方向且相对投影光学系统PL的光轴AX配置成从光轴AX大致相隔同一距离。另外,读头单元62B,62D于投影单元PU的+Y侧、-Y侧,分别以Y轴方向为长边方向且相对投影光学系统PL的光轴AX配置成从光轴AX大致相隔同一距离。
如图3所示,读头单元62A及62C具备多个(此处为六个)以既定间隔配置于通过投影光学系统PL的光轴AX且与X轴平行的直线LH上的Y读头64。读头单元62A构成使用上述Y标尺39Y1来测量晶片载台WST(晶片台WTB)在Y轴方向的位置(Y位置)的多眼(此处为六眼)的Y线性编码器(以下适当简称为「y编码器」或「编码器」)70A(参照图6)。同样地,读头单元62C构成使用上述Y标尺39Y2来测量晶片载台WST(晶片台WTB)的Y位置)的多眼(此处为六眼)的Y编码器70C(参照图6)。此处,读头单元62A,62C所具备的相邻Y读头64(即测量光束)的间隔被设定成较上述Y标尺39Y1,39Y2在X轴方向的宽度(更正确而言为格子线38的长度)窄。另外,读头单元62A,62C各自具备的多个Y读头64中位于最内侧的Y读头64为了尽可能配置于投影光学系统PL的光轴,被固定于投影光学系统PL的镜筒40下端部(更正确而言为包围前端透镜191的嘴单元32的横方向侧)。
如图3所示,读头单元62B具备多个(此处为七个)以既定间隔配置于上述直线LV上的X读头66。另外,读头单元62D具备多个(此处为十一个(不过,图3的十一个中与第一对准系统AL1重叠的三个未图标))以既定间隔配置于上述直线LV上的X读头66。读头单元62B构成使用上述X标尺39X1来测量晶片载台WST(晶片台WTB)在X轴方向的位置(X位置)的多眼(此处为七眼)的X线性编码器(以下适当简称为「X编码器」或「编码器」)70B(参照图6)。另外,读头单元62D构成使用上述X标尺39X2来测量晶片载台WST(晶片台WTB)的X位置的多眼(此处为十一眼)的X编码器70D(参照图6)。另外,在本实施例中,例如在进行后述对准时等读头单元62D所具备的十一个X读头66中的两个读头66,有时会同时对向于X标尺39X1,X标尺39X2。此时,通过X标尺39X1与对向于此的X读头66来构成X线性编码器70B,并通过X标尺39X2与对向于此的X读头66来构成X线性编码器70D。
此处,十一个X读头66中的一部分、此处为三个X读头,被安装于第一对准系统AL1的支撑构件54下面侧。另外,读头单元62B,62D各自具备的相邻X读头66(测量光束)的间隔被设定成较上述X标尺39X1,39X2在Y轴方向的宽度(更正确而言为格子线37的长度)窄。另外,读头单元62B,62D各自具备的多个X读头66中位于最内侧的X读头66为了尽可能配置于投影光学系统PL的光轴,被固定于投影光学系统PL的镜筒40下端部(更正确而言为包围前端透镜191的嘴单元32的横方向侧)。
再者,于第二对准系统AL21的-X侧、第二对准系统AL24的+Y侧,分别设有在平行于X轴的直线(通过第一对准系统AL1的检测中心)上且其检测点相对该检测中心配置成大致对称的Y读头64y1,64y2。Y读头64y1,64y2的间隔被设定成大致与上述距离L相等。Y读头64y1,64y2,在晶片载台WST上的晶片W中心位于上述直线LV上的图3所示的状态下,分别与Y标尺39Y2,39Y1对向。在进行后述的对准动作时,Y标尺39Y2,39Y1分别与Y读头64y1,64y2对向配置,通过该Y读头64y1,64y2(即通过这样的Y读头64y1,64y2构成的Y编码器70C,70A)来测量晶片载台WST的Y位置(及θz旋转)。
另外,在本实施例中,在进行第二对准系统之后述基线测量时,CD杆46的一对基准格子52与Y读头64y1,64y2分别对向,通过与Y读头64y1,64y2对向的基准格子52,以各自的基准格子52的位置来测量CD杆46的Y位置。以下,将通过与基准格子52分别对向的Y读头64y1,64y2所构成的编码器称为Y轴线性编码器70E,70F(参照图6)。
上述六个线性编码器70A~70E例如以0.1nm左右的分析能力测量晶片载台WST各自的测量方向的位置信息,而该等的测量值(测量信息)被供应至主控制装置20,主控制装置20即根据线性编码器70A~70D的测量值控制晶片台WTB在XY平面内的位置,并根据编码器70E,70F的测量值控制CD杆46在θz方向的旋转。此外,线性编码器的构成等,留待后述。
本实施例的曝光装置100,设有用于测量晶片W在Z轴方向的位置信息的位置测量装置。如图3所示,本实施例的曝光装置100,设有与照射系统90a及受光系统90b(参照图8)所构成、例如于日本特开平6-283403号公报(对应美国专利第5,448,332号说明书)等所揭示者相同的斜入射方式的多点焦点位置检测系统(以下简称为「多点AF系统」)。在本实施例中,作为其一例,于上述读头单元62C的-X端部的-Y侧配置照射系统90a,并以与其相对的状态于上述读头单元62A的+X端部的-Y侧配置受光系统90b。
虽然省略图标,此多点AF系统(90a,90b)的多个检测点,在被检测面上沿X轴方向以既定间隔配置。在本实施例中,例如配置成一行M列(M为检测点的总数)或两行N列(N为检测点总数的1/2)的矩阵状。图3中并未个别图示检测光束分别照射的多个检测点,而表示在照射系统90a及受光系统90b之间延伸于X轴方向的细长检测区域(光束区域)AF。此检测区域AF由于其X轴方向的长度被设定成与晶片W的直径相同,因此通过仅沿Y轴方向扫描晶片W一次,即能测量晶片W的大致全面的Z轴方向位置信息(面位置信息)。另外,该检测区域AF,由于在Y轴方向,配置于上述液浸区域14(曝光区域IA)与对准系统(AL1,AL21,AL22,AL23,AL24)的检测区域之间,因此能同时以多点AF系统与对准系统进行其检测动作。多点AF系统虽然可设于用于保持投影单元PU的主框架等,但在本实施例中,设于上述测量框架。
此外,多个检测点虽然以1行M列或2行N列来配置,但行数及/或列数并不限于此。不过,当行数为2以上时,最好在不同行之间使检测点在X轴方向的位置也不同。再者,虽然多个检测点沿X轴方向配置,但并不限于此,例如也可以沿与X轴及Y轴两方交叉的方向配置多个检测点。即,多个检测点只要至少在X轴方向位置不同即可。另外,虽然在本实施例中,对多个检测点照射检测光束,但例如也可以对检测区域AF全区照射检测光束。再者,检测区域AF在X轴方向的长度也可以不与晶片W的直径为相同程度。
在本实施例中,在多点AF系统的多个检测点中位于两端的检测点附近、即检测区域AF的两端部附近,以相对上述直线LV呈对称的配置设有各一对的Z位置测量用面位置传感器(以下简称为「Z传感器」)。72a,72b及72c,72d。这样的Z传感器72a~72d固定于未图示主框架的下面。Z传感器72a~72d使用例如使用在CD驱动装置等的光学读头构成的光学式位移传感器(CD拾取方式的传感器),其对晶片台WTB上方照射光,并接收其反射光来测量该光的照射点中晶片台WTB表面在与XY平面正交的Z轴方向的位置信息。此外,Z传感器72a~72d也可以设于上述测量框架等。
再者,上述读头单元62C具备隔着X轴方向的直线LH(连结多个Y读头64)位于一侧与另一侧、分别沿平行于直线LH的两条直线上且以既定间隔配置的多个(此处为各六个,合计为十二个)Z传感器74i,j(i=1,2,j=1,2,...,6)。此时,成对的Z传感器741,j、Z传感器742,j相对上述直线LH配置成对称。再者,多对(此处为六对)的Z传感器741,j、Z传感器742,j与多个Y读头64在X轴方向交互配置。各Z传感器74i,j,例如使用与上述Z传感器72a~72d相同的CD拾取方式的传感器。
此处,位于相对直线LH成对称的位置的各对Z传感器741,j,742,j的间隔被设定成与上述Z传感器74a,74b的间隔相同的间隔。另外,一对Z传感器741,4,742,4位于与Z传感器72a,72b相同的与Y轴方向平行的直线上。
另外,上述读头单元62A具备相对上述直线LV与上述多个Z传感器74i,j配置成对称的多个、此处为12个的Z传感器76p,q(p=1,2,q=1,2,...,6)。各Z传感器76p,q,例如使用与上述Z传感器72a~72d相同的CD拾取方式的传感器。另外,一对Z传感器761,3,762,3位于与Z传感器72c,72d相同的Y轴方向的直线上。此外,Z传感器76i,j,76p,q,例如设于上述主框架或测量框架。另外,在本实施例中,具有Z传感器72a~72d、74i,j,74p,q的测量系统通过与上述标尺对向的一个或多个Z传感器测量晶片载台WST在Z轴方向的位置信息。因此,曝光动作中,依据晶片载台WST的移动切换用于位置测量的Z传感器74i,j,76p,q。进一步地,在曝光动作中,Y标尺39Y1至少与一个Z传感器76p,q对向,且Y标尺39Y2至少与一个Z传感器74i,j对向。因此,测量系统不仅能测量晶片载台WST在Z轴方向的位置信息,也可以测量在θy方向的位置信息(横摇)。另外,在本实施例中,虽然测量系统的各Z传感器测量标尺的格子面(衍射格子的形成面),但也可以测量与格子面不同的面,例如覆盖格子面的罩玻璃的一面。
此外,在图3中省略了测量载台MST的图示,用符号14表示由保持于该测量载台MST与前端透镜191之间的水Lq而形成的液浸区域。另外,该图3中,符号78表示局部空调系统,其用于将温度被调整至既定温度的干燥空气沿图3中所示的白色箭头通过降流(downflow)送至多点AF系统(90a,90b)的光束路附近。另外,符号UP表示用于进行晶片在晶片台WTB上的卸载的卸载位置,符号LP表示供进行将晶片装载于晶片台WTB上的装载位置。在本实施例中,卸载位置UP与装载位置LP相对直线LV设定成对称。此外,也可以使卸载位置UP与装载位置LP为同一位置。
图6表示曝光装置100的控制系统的主要构成。此控制系统以由用于统筹装置整体的微电脑(或工作站)所构成的主控制装置20为中心。于连接于此主控制装置20的外部记忆装置的存储器34储存有后述修正信息。此外,图6中,将上述照度不均传感器94、空间像测量器96、以及波面像差传感器98等设于测量载台MST的各种传感器,合称为传感器群99。
本实施例的主控制装置20通过使用编码器系统70A~70F(参照图6),而能在晶片载台WST的有效行程区域、即为了进行对准及曝光动作而使晶片载台WST移动的区域中,测量其在三自由度(X,Y,θz)方向的位置坐标。其次,针对编码器70A~70F的构成等,以放大表示于图7(A)的Y编码器70A为代表进行说明。此图7(A)中,表示用于将检测光(测量光束)照射于Y标尺39Y1的读头单元62A的一个Y读头64。
Y读头64大分为由照射系统64a、光学系统64b、以及受光系统64c的三部分构成。
照射系统64a包含将激光束LB沿相对Y轴及Z轴成45°的方向射出的光源(例如半导体激光LD),以及配置在该半导体激光LD所射出的激光束LB的光路上的透镜L1。
光学系统64b包含其分离面与XZ平面平行的偏振分光器PBS、一对反射镜R1a,R1b,透镜L2a,L2b、四分的一波长板(以下记述为λ/4板)WP1a,WP1b、以及反射镜R2a,R2b等。
受光系统64c包含偏光件(测光件)及光检测器等。
该Y编码器70A中,从半导体激光LD射出的激光束LB透过透镜L1射入偏振分光器PBS,使其偏振光被分离成两个光束LB1,LB2。透射过偏振分光器PBS的光束LB1透过反射镜R1a到达形成于Y标尺39Y1的反射型衍射格子RG,在偏振分光器PBS反射的光束LB2则透过反射镜R1b到达反射型衍射格子RG。此外,此处的「偏振光分离」是指将入射光束分离成P偏光成分与S偏光成分。
通过光束LB1,LB2的照射而从衍射格子RG产生的既定次数的衍射光束、例如一次衍射光束在透过透镜L2b,L2a而被λ/4板WP1a,WP1b转换成圆偏光后,在反射镜R2a,R2b反射而再度通过λ/4板WP1a,WP1b,沿与返路相同光路的相反方向到达偏振分光器PBS。
到达偏振分光器PBS的两个光束,其各自的偏光方向相对原本的方向被旋转了90度。因此,先透射过偏振分光器PBS的光束LB1的一次衍射光束在偏振分光器PBS反射而射入受光系统64c,先在偏振分光器PBS反射的光束LB2的一次衍射光束,则透射过偏振分光器PBS后与光束LB1合成为同轴而射入受光系统64c。
接着,上述两个一次衍射光束在受光系统64c内部被测光件整合其偏光方向,而彼此干涉成为干涉光,该干涉光被光检测器检测,并转换成与干涉光强度对应的电气信号。另外,当Y标尺39Y1(即晶片载台WST)移动于测量方向(此时为Y轴方向)时,两个光束各自的相位即变化使干涉光的强度变化。该干涉光的强度变化被受光系统64c检测出,与该强度变化相对应的位置信息即作为Y编码器70A的测量值输出。其它的编码器70B,70C,70D等也与编码器70A为相同构成。
从上述说明可知,编码器70A~70F由于使彼此干涉支两个光束的光路长极短且大致相等,因此能大致忽视空气摇晃的影响。此外,作为各编码器,使用分析能力为例如0.1nm左右者。
此外,如图7(B)所示,本实施例的编码器,也可以使用伸长延伸于格子RG的截面形状的激光束LB来作检测光。图7(B)中,与格子RG相比放大图示光束LB。
此外,作为另一形态,还有于编码器读头仅包含光学系统64b、照射系统64a与受光系统64c是从光学系统64b物理性地分离的类型。此类型,上述三部分间通过光纤以光学方式连接。
其次,以图7(A)所示Y编码器70A为例详细说明编码器的测量原理。首先,导出由两个返回光束LB1,LB2合成的干涉光强度与Y标尺39Y2的移位(与Y读头64的相对移位)关系。
两个光束(BEAM)LB1,LB2当因移动的反射型衍射格子RG而散射时,会承受因多普勒(Doppler)效应导致的频率位移、即多普勒位移。图8(A)表示因移动的反射面DS导致的光的散射。不过,图中的向量K0,K1相对YZ面平行,反射面DS相对Y轴平行且相对Z轴成垂直。
反射面DS是以速度向量v=vy+vz、即以速度Vy(=|vy|)往+Y方向移动且以速度Vz(=|vz|)往+Z方向移动。此反射面,波数向量K0的光以角度θ0入射,而波数向量K1的光则以角度θ1散射。其中,|K0|=|K1|=K。入射光K0所承受的多普勒位移(散射光K1与入射光K0的频率差)fD由下式(7)得出。
2πfD=(K1-K0)·v
=2KVycos[(θ10)/2]cosθ
+2KVzcos[(θ10)/2]sinθ...(7)
此处,由于θ=π/2-(θ10)/2,因此将上式变形后可得到下式(8)。
2πfD=KVycos(sinθ1+sinθ0)+KVz(cosθ1+cosθ0)     ...(8)
反射面DS,在时间Δt的期间,会移位移位向量Δt、即往+Y方向移位距离ΔY=VyΔt、往+Z方向移位距离ΔZ=VzΔt。伴随于此,散射光K1的相位也位移
Figure G2007800102592D00451
如果代入式(8),相位位移
Figure G2007800102592D00452
即可由式(9)求出。
Figure G2007800102592D00453
此处,对于入射角θ0与散射角θ1,次式的关系(衍射条件)成立。
sinθ1+sinθ0=nλ/p...(10)
其中,λ是光的波长,p是衍射格子的间距,n是衍射次数。此外,衍射次数n以散射角(衍射角)-θ0的零次衍射光为基准,相对散射(产生)于+Y方向的衍射光为正,相对产生于-Y方向的衍射光为负。将式(10)代入式(9),相位位移
Figure G2007800102592D00454
即可改写成次式(11)。
Figure G2007800102592D00455
从上式(11)可知,如果反射面DS停止,即如果ΔY=ΔZ=0,相位位移
Figure G2007800102592D00456
也为零。
使用式(11)求出两个光束LB1,LB2的相位位移。首先考虑光束LB1的相位位移。图8(B)中,以反射镜R1a反射的光束LB1以角度θa0射入反射型衍射格子RG,而在角度θa1产生na次衍射光。此时,衍射光承受的相位位移与式(11)右边相同形式。接着,被反射镜R2a反射而沿返路的返回光束,即以角度θa1射入反射型衍射格子RG。接着再度产生衍射光。此处,在θa0产生而沿原来光路射向反射镜R1a的衍射光与在返路产生的衍射光相同次数的na次衍射光。因此,光束LB1在返路承受的相位位移与在往路承受的相位位移相等。因此,光束LBI承受的全相位位移,可如次式(12)求出。
Figure G2007800102592D00457
其中,衍射条件可由次式(13)求出。
sinθa1+sinθa0=naλ/p...(13)
另一方面,光束LB2以角度θb0射入反射型衍射格子RG,而在θb1产生nb次衍射光。此衍射光在反射镜R2b反射而沿相同光路返回至反射镜R1b。光束LB2承受的全相位位移,可与式(12)同样地,由次式(14)求出。
Figure G2007800102592D00461
其中,衍射条件可由次式(15)求出。
sinθb1+sinθb0=nbλ/p...(15)
此情形下,两个返回光束LB1,LB2所合成的干涉光的强度I与光检测器的受光位置的两个返回光束LB1,LB2间的相位的差
Figure G2007800102592D00462
Figure G2007800102592D00463
Figure G2007800102592D00464
的关系。不过,两个光束的强度LB1,LB2彼此相等。此处,相位差
Figure G2007800102592D00465
可使用式(12)与式(14)如次式(16)求出,以作为因两个光束LB1,LB2各自的反射型衍射格子RG的Y,Z移位导致的相位位移的差(即
Figure G2007800102592D00466
)、以及因两个光束LB1,LB2的光路差ΔL导致的相位差(KΔL)的和。
Figure G2007800102592D00467
+ 2 KΔZf ( θ a 0 , θ a 1 , θ b 0 , θ b 1 ) + ψ 0 . . . ( 16 )
此处,由反射镜R1a,R1b,R2a,R2b的配置与衍射条件(13),(15)决定的几何学因子如次式(17)表示。
f(θa0,θa1,θb0,θb1)
=cosθb1+cosθb0-cosθa1-cosθa0...(17)
另外,将由其它要素(例如位移ΔL,ΔY,ΔZ的基准位置的定义等)决定的定位相项标示为ψ0
此处,编码器构成为可满足光路差ΔL=0及次式(18)所示对称性。
θa0=cosθb0、θa1=cosθb1    ...(18)
此时,由于式(16)的右边第三项的括号内为零,同时满足nb=-na(=n),因此可得到次式(19)。
Figure G2007800102592D00469
从上述(19)可知,相位差
Figure G2007800102592D0047093354QIETU
不取决于光的波长。另外,可知干涉光的强度I,在位移ΔY每增加或减少测量单位(也称为测量间距)p/4n即反复强弱。因此,测量干涉光随着从预先决定的基准位置的位移ΔY而产生的强度强弱的次数。接着,通过使用其计数值cΔY,由次式(20)算出位移ΔY的测量值CΔY
CΔY=(p/4n)×cΔY     ...(20)
进一步地,可使用内插器(interpolator)分割干涉光的正弦强度变化,由此测量其相位
Figure G2007800102592D00471
此时,位移ΔY的测量值CΔY可由次式(21)算出。
上式(21)中,将定位相项ψ0设为相位偏置(其中,定义为
Figure G2007800102592D00473
<2π),以保持位移ΔY在基准位置的相位(ΔY=0)。
由以上说明可知,可通过并用内插器,以测量单位(p/4n)以下的测量分析能力测量位移ΔY。测量分析能力取决于由相位
Figure G2007800102592D00475
的分割单位决定的离散误差(也称为量子化误差)、以及因位移ΔY使干涉光强度变化
Figure G2007800102592D00476
从理想正弦波形偏移导致的内插误差等。此外,位移ΔY的离散单位,例如是测量单位(p/4n)的数千分的一、约0.1nm,由于其值非常小,因此如果未特别提及,将编码器的测量值CΔY视为连续量。
另一方面,当晶片载台WST往与Y轴方向不同的方向移动,而在读头64与Y标尺39Y1之间往欲测量的方向以外的方向进行相对运动(非测量方向的相对运动)时,大部分的情形下,会因此而使Y编码器70A产生测量误差。以下,根据上述编码器的测量原理,说明测量误差产生的情形。
此处,简单举出在图9(A),图9(B)所示的两个情形中,考虑上式(16)所示相位差ψ的变化。首先,图9(A)的情形读头64的光轴一致于Z轴方向(读头64并未倾斜)。此处,晶片载台WST已于Z轴方向移位(ΔZ≠0,ΔY=0)。此时,由于光路差ΔL不会变化,因此式(16)右边的第1项不会变化。第2项则假定ΔY=0而为零。接着,第3项由于满足了式(18)的对称性,因此为零。综上所述,相位差ψ不会产生变化,且也不会产生干涉光的强度变化。其结果,编码器的测量值也不会变化。
另一方面,在图9(B)的情形下,读头64的光轴相对Z轴呈倾斜(读头64为倾斜)。在此状态下,晶片载台WST已于Z轴方向移位(ΔZ≠0,ΔY=0)。此时也同样地,由于光路差ΔL不会变化,因此式(16)右边的第1项不会变化。第2项则假定ΔY=0而为零。不过,由于读头倾斜而破坏了式(18)的对称性,因此第3项不为零,而与Z移位ΔZ成正比变化。综上所述,相位差ψ会产生变化,其结果则使测量值变化。此外,即使读头64不产生倒塌,例如也会因读头的光学特性(聚焦远心(telecentricity)等)而破坏式(18)的对称性,同样地计数值也变化。即,编码器系统的测量误差产生要因的读头单元的特性信息,不仅读头的倒塌也包含其光学特性等。
另外,虽然省略图式,但在晶片载台WST往垂直于测量方向(Y轴方向)与光轴方向(Z轴方向)移位的情形(ΔX≠0,ΔY=0,ΔZ=0)下,衍射格子RG的格子线所朝向的方向(长边方向)仅在与测量方向正交时测量值不会变化,但只要不正交即会以与其角度成正比的增益产生感度。
其次,使用图10(A)~图10(D),考虑晶片载台WST的旋转(其倾斜会变化)的情形。首先,在图10(A)的情形下,读头64的光轴一致于Z轴方向(读头64并未倾斜)。此状态下,即使晶片载台WST往+Z方向移位而成为图10(B)的状态,由于与先前的图9(A)的情形相同,因此编码器的测量值不会变化。
其次,假设在图10(B)的状态下,晶片载台WST绕X轴旋转而成为图10(C)所示的状态。此时,虽然读头与标尺未相对运动,即为ΔX=ΔZ=0,但由于会因晶片载台WST的旋转使光路差Δ产生变化,因此编码器的测量值会变化。即,会因晶片载台WST的倾斜(tilt)使编码器系统产生测量误差。
其次,假设在图10(C)的状态下,晶片载台WST往下方移动而成为图10(D)的状态。此时,由于晶片载台WST不旋转,因此光路差ΔL不会产生变化。然而,由于破坏了式(8)的对称性,因此通过式(7)的右边第3项可知会因Z移位ΔZ使相位差ψ变化。如此,会使编码器的测量值变化。此外,图10(D)的情形的编码器的计数值是与图10(A)相同的计数值。
从发明者们进行模拟后的结果可知,编码器的测量值,不仅对测量方向的Y轴方向的标尺位置变化,对θx方向(纵摇)、θz旋转(偏摇)的姿势变化也具有感度,且在上述对称性被破坏的情形下,也取决于Z轴方向的位置变化。即,上述的理论性的说明与模拟结果一致。
因此,在本实施例中,以下述方式取得修正信息,该修正信息用于修正因往上述非测量方向的读头与标尺的相对运动而导致的各编码器的测量误差。
a.首先,主控制装置20一边监测干涉仪系统118的Y干涉仪16、X干涉仪126及Z干涉仪43A,43B的测量值,一边经由载台驱动系统124驱动晶片载台WST,而如图11(A)及图11(B)所示,使读头单元62A的最靠-Y侧的Y读头64,对向于晶片台WTB上面的Y标尺39Y1的任意区域(图11(A)中以圆圈框住的区域)AR。
b.接着,主控制装置20即根据Y干涉仪16及Z干涉仪43A,43B的测量值驱动晶片台WTB(晶片载台WST),以使晶片台WTB(晶片载台WST)的横摇量θy及偏摇量θz均为零且使纵摇量θx成为希望的值α0(此处为α0=200μrad),在其驱动后从上述Y读头64将检测光照射于Y标尺39Y1的区域AR,并将来自接收其反射光的读头64的与光电转换信号对应的测量值储存于内部存储器。
c.其次,主控制装置20,根据Y干涉仪16及Z干涉仪43A,43B的测量值维持晶片台WTB(晶片载台WST)的姿势(纵摇量θy=α0,偏摇量θz=0,横摇量θy=0),并如图11(B)中的箭头所示,使晶片台WTB(晶片载台WST)在既定范围内、例如-100μm~+100μm的范围内驱动于Z轴方向,在该驱动中从上述读头64往Y标尺39Y1的区域AR照射检测光,并以既定取样间隔依序取得来自接收其反射光的读头64的与光电转换信号对应的测量值,并储存于内部存储器。
d.其次,主控制装置20,即根据Y干涉仪16的测量值将晶片台WTB(晶片载台WST)的纵摇量θx变更成(θx=α0-△α)。
e.其次,对该变更后的姿势重复进行与上述c.相同的动作。
f.其后,交互反复上述d.与e.的动作,而在纵摇量θx例如-200μrad<θx<+200μrad的范围,以△α(rad)、例如40μrad的间隔取得上述Z驱动范围内的读头64的测量值。
g.其次,将经由上述b.~e.的处理而获得的内部存储器内的各数据标记于以横轴为Z位置、纵轴为编码器计数值的二维坐标系统上,依序连结纵摇量为相同时的标记点,通过使纵摇量为零的线(中央的横线)以通过原点的方式,在纵轴方向使横轴位移,即能得到如图12所示的图表(用于表示与晶片载台的Z调平对应的编码器(读头)的测量值变化特性的图表)。
此图12的图表上各点的纵轴的值必定是纵摇量θx=α的编码器在各Z位置的测量误差。因此,主控制装置20即将此图12的图表上各点的纵摇量θx、Z位置、编码器测量误差作成数据表,并将该数据表作为载台位置起因误差修正信息储存于存储器34(参照图6)。或者,主控制装置20将测量误差设为Z位置z、纵摇量θx的函数,以例如最小平方法算出未定系数以求出其函数,并将该函数作为载台位置起因误差修正信息储存于存储器34。
h.其次,主控制装置20一边监测干涉仪系统118的X干涉仪126的测量值,一边经由载台驱动系统124将晶片载台WST往-X方向驱动既定量,而如图13所示,使自读头单元62A的-X侧端起第二个Y读头64(之前已取得数据的Y读头64旁边的Y读头),对向于晶片台WTB上面的Y标尺39Y1的上述区域AR(图13中以圆圈框住所示的区域)。
i.接着,主控制装置20即使该Y读头64进行与上述相同的处理,将该Y读头64与Y标尺39Y1所构成的Y编码器70A的修正信息储存于存储器34。
j.其后也同样地,分别求出读头单元62A的剩余各Y读头64与Y标尺39Y1所构成的Y编码器70A的修正信息、读头单元62B的各X读头66与X标尺39X1所构成的X编码器70B的修正信息、读头单元62C的各X读头64与Y标尺39Y2所构成的Y编码器70C的修正信息、读头单元62D的各X读头66与X标尺39X2所构成的X编码器70D的修正信息,并储存于存储器34。
此处重要的是,当使用读头单元62B的各X读头66来进行上述测量时,与上述同样地使用X标尺39X1上的同一区域,当使用读头单元62C的各Y读头64来进行上述测量时,使用Y标尺39Y2上的同一区域,当使用读头单元62D的各Y读头66来进行上述测量时,使用X标尺39X2上的同一区域。其理由在于,只要干涉仪系统118的各干涉仪的修正(包含反射面17a,17b及反射面41a,41b,41c的弯曲修正)结束,任何时候均可根据该等干涉仪的测量值将晶片载台WST的姿势设定成希望姿势,通过使用各标尺的同一部位,即使标尺面倾斜也不会受其影响而在各读头间产生测量误差。
另外,主控制装置20于Y读头64y1,64y2,与上述读头单元62C,64A的各Y读头64同样地,分别使用Y标尺39Y2,39Y2上的同一区域进行上述测量,求出与Y标尺39Y2对向的Y读头64y1所构成的编码器70C的修正信息、以及与Y标尺39Y1对向的Y读头64y2所构成的编码器70A的修正信息,储存于存储器34。
其次,主控制装置20,即以与上述使纵摇量变化的情形同样的顺序,将晶片载台WST的纵摇量及横摇量均维持于零,并将晶片载台WST的偏摇量θz在-200μrad<θz<+200μrad的范围依序变化,并在各位置,使晶片台WTB(晶片载台WST)在既定范围内、例如-100μm~+100μm的范围内驱动于Z轴方向,在该驱动中以既定取样间隔依序取得读头64的测量值,并储存于内部存储器。于所有读头64或66进行上述测量,并以与上述相同的顺序,将内部存储器内的各数据标记于以横轴为Z位置、纵轴为编码器测量值的二维坐标系统上,依序连结偏摇量为相同时的标记点,通过使偏摇量为零的线(中央的横线)以通过原点的方式使横轴位移,即能得到与图12相同的图表。接着,主控制装置20即将所得到的图表上各点的偏摇量θz、Z位置、测量误差作成数据表,并将该数据表作为修正信息储存于存储器34。或者,主控制装置20是将测量误差设为Z位置z、偏摇量θz的函数,通过例如最小平方法算出未定系数,以求出其函数,来并将该函数作为修正信息储存于存储器34。
此处,当晶片载台WST的纵摇量非为零,且偏摇量非为零时,晶片载台WST在Z位置z时的各编码器的测量误差,可考虑为在该在Z位置z时与上述纵摇量对应的测量误差、以及与偏摇量对应的测量误差的单纯的和(线形和)。其理由在于,经模拟的结果,可知使偏摇量变化的情形下,测量误差(计数值)也会随着Z位置的变化而于线形变化。
以下,为简化说明,对各Y编码器的Y读头,求出以次式(22)所示表示测量误差△y的晶片载台WST的纵摇量θx、偏摇量θz、Z位置z的函数,并储存于存储器34内。并对各X编码器的X读头,求出以次式(23)所示表示测量误差△x的晶片载台WST的横摇量θy、偏摇量θz、Z位置z的函数,并储存于存储器34内。
△y=f(z,θx,θz)=θx(z-a)+θz(z-b)    ...(22)
△x=g(z,θy,θz)=θy(z-c)+θz(z-d)       ...(23)
上式(22)中,a是图12的图表的各直线交叉的点的Z坐标,b是为了取得Y编码器的修正信息而使偏摇量变化时与图12相同图表的各直线交叉的点的Z坐标。另外,上式(23)中,c是为了取得X编码器的修正信息而使横摇量变化时与图12相同图表的各直线交叉的点的Z坐标,d是为了取得X编码器的修正信息而使偏摇量变化时与图12相同图表的各直线交叉的点的Z坐标。
此外,上述的△y或△x,由于是表示Y编码器或X编码器在非测量方向(θx方向或θy方向、θz方向及Z轴方向)的晶片载台WST位置会影响Y编码器或X编码器的测量值的程度,因此以下称的为载台位置起因误差,由于是将此载台位置起因误差直接使用为修正信息,因此将此修正信息称的为载台位置起因误差修正信息。
其次,说明作为将后述编码器的测量值转换成晶片载台WST在XY平面内的位置信息的处理、以及在多个编码器间的连接处理等的前提,用于取得各读头在XY平面内的位置坐标、特别是用于取得在非测量方向的位置坐标的读头位置的校正处理。此处,作为一例,说明分别构成读头单元62A,62C的Y读头64在与测量方向正交的非测量方向(X轴方向)的位置坐标的校正处理。
首先,在开始此校正处理时,主控制装置20驱动晶片载台WST,使Y标尺39Y1,39Y2分别位于读头单元62A,62C下方。例如图14所示,使从读头单元62A左边算起第三个Y读头64A3、以及从读头单元62C右边算起第二个Y读头64C5分别对向于Y标尺39Y1,39Y2
其次,主控制装置20根据Y干涉仪16的测距光束B41,B42各自的测量值或Z干涉仪43A,43B的测量值,使晶片载台WST如图14中箭头RV所示,以投影光学系统PL的光轴AX为中心在XY平面内旋转既定角度(设为θ),取得在此旋转中与Y读头64A3,64C5对向的Y标尺39Y1,39Y2所分别构成的编码器70A,70C的测量值。图14中,分别表示在此晶片载台WST的旋转中与Y读头64A3,64C5所测量的测量值对应的向量MA,MB。
此时,由于θ是微小角度,MA=b·θ及MB=a·θ即成立,向量MA,MB的大小比MA/MB等于旋转中心至Y读头64A3,64C5的距离a,b的比a/b。
因此,主控制装置20根据上述编码器70A,70C的测量值、以及分别从Y干涉仪16的干涉仪光束B41,B42各自的测量值得到的上述既定角度θ,算出距离b,a、即Y读头64A3,64C5的X坐标值,或根据该算出的X坐标值进一步进行计算,算出Y读头64A3,64C5相对于设计上的位置的在X轴方向的位置偏移量(即其位置偏移量修正信息)。
另外,当于图14所示位置有晶片载台WST时,实际上,读头单元62B,62D是分别对向于X标尺39X1,39X2。因此,主控制装置20在上述晶片载台WST旋转时,同时取得X标尺39X1,39X2与分别对向于X标尺39X1,39X2的读头单元62B,62D各一个X读头66所构成的编码器70B,70D的测量值接着,与上述同样地,算出分别对向于X标尺39X1,39X2的各一个X读头66的Y坐标值,或根据该算出结果进一步进行计算,算出该等X读头相对于设计上的位置的在Y轴方向的位置偏移量(即其位置偏移量修正信息)。
其次,主控制装置20即使晶片载台WST往X轴方向以既定间距移动,并在各定位位置进行与上述相同步骤的处理,由此可对读头单元62A,62C其余的Y读头,也求出X坐标值、或相对于设计上的位置的在X轴方向的位置偏移量(即其位置偏移量修正信息)。
另外,主控制装置20即从图14的位置往Y轴方向以既定间距移动,并在各定位位置进行与上述相同步骤的处理,由此可对读头单元62B,62D其余的X读头,也求出Y坐标值、或相对于设计上的位置的在Y轴方向的位置偏移量(即其位置偏移量修正信息)。
如此,主控制装置20可取得所有Y读头64、Y读头64y1,64y2的X坐标值或相对于设计上的位置的在X轴方向的位置偏移量(即其位置偏移量修正信息)、以及所有X读头66的Y坐标值或相对于设计上的位置的在Y轴方向的位置偏移量(即其位置偏移量修正信息),因此将该等取得的信息储存于记忆装置、例如存储器34。储存于此存储器34内的各读头的X坐标值或Y坐标值、或相对于设计上的位置的在X轴方向或Y轴方向的位置偏移量在将后述编码器的测量值转换成晶片载台WST在XY平面内的位置信息时等使用。此外,将后述编码器的测量值转换成晶片载台WST在XY平面内的位置信息时,使用设计值作为各Y读头的Y坐标值、各X读头的X坐标值。之所以如此,是因这样的各读头在测量方向的位置坐标给予晶片载台WST的位置控制精度的影响非常弱(对控制精度的效力非常迟钝),因此即使使用设计值也相当足够。
此外,当在晶片台WTB上的各标尺表面(光栅表面)的高度(Z位置)、以及包含曝光中心(为上述曝光区域IA的中心,在本实施例中是与投影光学系统PL的光轴AX一致)的基准面的高度有误差时,即会在晶片载台WST绕与XY平面平行的轴(X轴或Y轴)旋转(纵摇或横摇)时使编码器的测量值产生所谓阿贝误差,因此有修正该误差的必要。此处的基准面是指作为干涉仪系统118所测量的晶片载台WST在Z轴方向的移位△Zo基准的面,在本实施例中是与投影光学系统PL的像面一致。
为了修正上述误差,需要正确地求出各标尺表面(光栅表面)相对晶片载台WST的基准面的高度差(所谓阿贝偏差量)。之所以如此,是因为如果修正起因于上述阿贝偏差量的阿贝误差,即能使用编码器系统正确地控制晶片载台WST在XY平面内的位置。考虑到此点,在本实施例中,主控制装置20是以下述步骤进行用于求出上述阿贝偏差量的校正。
首先,在开始此校正处理时,主控制装置20驱动晶片载台WST,使Y标尺39Y1,39Y2分别位于读头单元62A,62C下方。此时,例如图15所示,使从读头单元62A左边算起第三个Y读头64A3,在上述载台位置起因误差修正信息的取得时,与Y标尺39Y1上的特定区域AR对向。另外,此时例如图15所示,使从读头单元62C左边算起第四个Y读头64C4,在上述载台位置起因误差修正信息的取得时,与Y标尺39Y2上的特定区域AR对向。
其次,主控制装置20,即根据使用上述干涉仪光束B41,B42及B3的Y干涉仪16的测量结果,而当晶片载台WST相对XY平面的往θx方向的移位(纵摇量)△θx非为零时,即根据干涉仪系统118的Y干涉仪16的测量结果,使晶片载台WST绕平行于X轴(通过曝光中心)的轴倾斜,以使该纵摇量△θx成为零。此时,干涉仪系统118的各干涉仪由于已完成所有的修正,因此可控制此种晶片载台WST的纵摇控制。
接着,在调整上述晶片载台WST的纵摇量后,即取得Y标尺39Y1,39Y2与对向的Y读头64A3,64C4所分别构成的编码器70A,70C的测量值yA0,yC0
其次,主控制装置20,即根据使用干涉仪光束B41,B42及B3的Y干涉仪16的测量结果,如图15中箭头RX所示,使晶片载台WST绕平行于X轴(通过曝光中心)的轴倾斜角度ψ。接着,取得Y标尺39Y1,39Y2与对向的Y读头64A3,64C4所分别构成的编码器70A,70C的测量值yA1,yC1
接着,主控制装置20根据上述取得的编码器70A,70C的测量值yA0,yC0及yA1,yC1以及上述角度ψ,算出Y标尺39Y1,39Y2的所谓阿贝偏差量hA,hC。此时,由于ψ是微小角度,因此sinψ=ψ、cosψ=1即成立。
hA=(yA1-yA0)/ψ ...(24)
hC=(yC1-yC0)/ψ ...(25)
其次,主控制装置20在调整晶片载台WST的纵摇量以使该纵摇量△θx成为零后,即视必要将晶片载台WST驱动于X轴方向,以在上述载台位置起因误差修正信息的取得时,使读头单元62B,62D的既定X读头对向于X标尺39X1,39X2上的特定区域。
其次,主控制装置20是使用上述Z干涉仪43A,43B的输出进行上述式(6)的计算,而当晶片载台WST相对XY平面的往θy方向的移位(横摇量)△θy非为零时,即使晶片载台WST绕平行于Y轴(通过曝光中心)的轴倾斜,以使该横摇量△θy成为零。接着,在调整上述晶片载台WST的横摇量后,即取得X标尺39X1,39X2与对向的各X读头66所分别构成的编码器70B,70D的测量值yB0,yD0
其次,主控制装置20,即根据Z干涉仪43A,43B的输出,使晶片载台WST绕平行于Y轴(通过曝光中心)的轴倾斜角度ψ,取得X标尺39X1,39X2与对向的各X读头66所分别构成的编码器70B,70D的测量值xB1,xD1
接着,主控制装置20根据上述取得的编码器70B,70D的测量值yB0,yD0及yB1,yB1以及上述角度ψ,算出X标尺39X1,39X2的所谓阿贝偏差量hB,hD。此时,ψ是微小角度。
hB=(xB1-xB0)/ψ...(26)
hD=(xD1-xD0)/ψ...(27)
由上式(24),(25)可知,当将晶片载台WST的纵摇量设为ψx时,伴随晶片载台WST的纵摇的Y编码器70A,70C的阿贝误差△AA,△Ac,能以次式(28),(29)表示。
△AA=hA·ψx...(28)
△Ac=hC·ψx...(29)
由上式(26),(27)可知,当将晶片载台WST的横摇量设为ψy时,伴随晶片载台WST的横摇的X编码器70B,70D的阿贝误差△AB,△AD,能以次式(30),(31)表示。
△AB=hB·ψy...(30)
△AD=hD·ψy...(31)
主控制装置20将以上述方式求出的hA~hD或式(28)~式(31)储存于存储器34。由此,主控制装置20可以在批量处理中等的实际晶片载台WST的位置控制时,修正因编码器系统所测量的晶片载台WST在XY平面(移动面)内的位置信息所含的阿贝误差、即因Y标尺39Y1,39Y2表面(光栅表面)相对于上述基准面的阿贝偏差量所导致的与晶片载台WST的纵摇量相对应的Y编码器70A,70C测量误差,或因X标尺39X1,39X2表面(光栅表面)相对于上述基准面的阿贝偏差量所导致的与晶片载台WST的横摇量相对应的X编码器70B,70D测量误差,且高精度地在XY平面内的任意方向驱动(位置控制)晶片载台WST。
此外,当编码器的读头的光轴与Z轴大致一致,且晶片载台WST的纵摇量、横摇量、以及偏摇量均为零时,从上述式(22),式(23)可知,应不会产生因晶片台WTB的姿势而导致上述的编码器测量误差,但实际上即使是上述情形,编码器的测量误差也不会是零。此是因Y标尺39Y1,39Y2,X标尺39X1,39X2的面(第2防水板28b的面)非为理想平面,而多少存在有凹凸的故。当于标尺的面(正确而言,也包含衍射格子表面、或当衍射格子被罩玻璃覆盖时的罩玻璃的面)存在凹凸时,即使晶片载台WST沿与XY平面平行的面移动,标尺面也会相对编码器的读头移位(上下移动)或倾斜于Z轴方向。其结果,必定会使读头与标尺在非测量方向产生相对运动,而此相对运动会成为测量误差的要因,关于此点已于前面说明。
另外,如图16所示,当以例如多个读头66A,66B测量同一标尺39X上的多个测量点P1,P2时,该多个读头66A,66B的光轴倾斜会不同,且当于标尺39X表面存在有凹凸(包含倾斜)时,从图16中的△XA≠△XB可清楚得知,因该倾斜差异而使凹凸对测量值的影响,于各读头均不同。因此,为了排除此影响的差异,有必要先求出标尺39X表面的凹凸。此标尺39X表面的凹凸,虽然可使用例如上述Z传感器等编码器以外的测量装置来测量,但在此种情形下,会因该测量装置的测量分析能力不同而使凹凸的测量装置受限,因此为了以高精度测量凹凸,有可能需使用较原本目的所需的传感器更高精度且更昂贵的测量器,来作为Z传感器。
因此,在本实施例中,采用使用编码器系统本身来测量标尺面的凹凸的方法。以下说明此点。
如上述用于表示与晶片载台WST的Z调平对应的编码器(读头)的测量值变化特性的图12图表(误差特性曲线)所示,各编码器读头对晶片载台WST的倾斜动作不具有感度,即,不论晶片载台WST相对XY平面的倾斜角度、编码器的测量误差均为零的特异点仅于Z轴方向存在一点。只要将晶片载台WST与取得上述载台位置起因误差修正信息时同样地移动并找出此点,该点(Z位置)即能定位成相对该编码器读头的特异点。只要对标尺上的多个测量点进行找出此特异点的动作,即能求出该标尺面的形状(凹凸)。
(a)因此,主控制装置20,首先是一边监测干涉仪系统118的Y干涉仪16、X干涉仪126及Z干涉仪43A,43B的测量值,一边经由载台驱动系统124驱动晶片载台WST,如图17所示,使读头单元62A的任意Y读头、例如该图17中的Y读头64A2,对向于Y标尺39Y1的+Y侧端部附近。接着,主控制装置20,即与上述同样地,在该位置使晶片载台WST的纵摇量(θx旋转量)至少以两阶段变更,并于每次变更时,以维持此时的晶片载台WST的姿势的状态,从Y读头64A2将检测光照射于为Y标尺39Y1的对象的测量点,将晶片载台WST以既定行程范围扫描(移动)于Z轴方向,并对该扫描(移动)中对向于Y标尺39Y1的Y读头64A2(编码器70A)的测量结果进行取样。此外,如上述取样,在将晶片载台WST的偏摇量(及横摇量)维持于零的状态下来进行。
接着,主控制装置20即根据其取样结果进行既定运算,由此于多个姿势求出与晶片载台WST的Z位置对应的上述编码器70A的该对象测量点中的误差特性曲线(参照图12),并将该多个误差特性曲线的交点,即,不论晶片载台WST相对XY平面的倾斜角度、上述编码器70A的测量误差均为零的点,设为作为对象测量点中的特异点,求出此特异点的Z位置信息z1(参照图18(A))。
(b)其次,主控制装置20,一边监测干涉仪系统118的Y干涉仪16、X干涉仪126及Z干涉仪43A,43B的测量值,一边在将晶片载台WST的纵摇量、横摇量维持于零的状态下,经由载台驱动系统124使晶片载台WST往+Y方向步进移动既定量。此移动以可忽视干涉仪的空气摇晃所导致测量误差程度的低速进行。
(c)接着,在其步进移动后的位置,与上述(a)同样地,求出该位置中上述编码器70A的特异点的Z位置信息zp(此处,P=2)。
其后,主控制装置20通过反复进行与上述(b)及(c)相同的动作,求出于标尺39Y1上的Y轴方向以既定间隔设定的多个(例如n-1个)测量点中的Z位置信息zp(此处,P=2,3......,i,......k,......n)。
图18(B)表示以上述方式求出的第i编号的测量点中特异点的Z位置信息zi,图18(C)表示第k编号的测量点中特异点的Z位置信息zk
(d)接着,主控制装置20根据对上述多个测量点分别求出的特异点的Z位置信息z1,z2,......zn,求出标尺39Y1的面的凹凸。如图18(D)所示,只要使表示标尺39Y1上各测量点中特异点的Z位置信息zp的两箭头一端一致于既定基准线,连结各两箭头的另一端的曲线,即表示标尺39Y1的面形状(凹凸)。因此,主控制装置20将各两箭头的另一端点进行曲线配合(curve fit,最小平方近似)来求出表示此凹凸的函数z=f1(y),并储存于存储器34。此外,y是以Y干涉仪16测量的晶片载台WST的Y坐标。
(e)主控制装置20以与上述同样的方式,分别求出表示Y标尺39Y2的凹凸的函数z=f2(y)、表示X标尺39X1的凹凸的函数z=g1(X)、以及表示X标尺39X2的凹凸的函数z=g2(X),并储存于存储器34。此外,x是以X干涉仪126测量的晶片载台WST的X坐标。
此处,当在各标尺上的各测量点求出上述误差特性曲线(参照图12)时,如果求出不论Z的变化而测量误差恒为零的误差特性曲线,取得该误差特性曲线时的晶片载台WST的纵摇量即会对应标尺面在该测量点的倾斜量。因此,上述方法中,最好是除了标尺面的高度信息以外也取得在各测量点的倾斜的信息。如此,在进行上述曲线配合时,可得到更高精度的配合。
此外,编码器的标尺,会随着使用时间的经过因热膨胀等其它原因导致衍射格子变形,或衍射格子的间距会产生部分或整体变化,欠缺机械式的长期稳定性。因此,由于其测量值所含的误差会随着使用时间的经过而变大,因此有需要进行修正。以下,根据图19说明以本实施例的曝光装置100进行的标尺的格子间距修正信息及格子变形的修正信息的取得动作。
该图17中,测距光束B41,B42相对上述直线LV配置成对称,Y干涉仪16的实质测距轴与通过投影光学系统PL的与Y轴方向呈平行的直线LV一致。因此,只要通过Y干涉仪16,即能在无阿贝误差的状态下测量晶片台WTB的Y位置。同样地,测距光束B51,B52相对上述直线LH配置成对称,X干涉仪126的实质测距轴与通过投影光学系统PL的光轴且与X轴平行的直线LH一致。因此,只要通过X干涉仪126,即能在无阿贝误差的状态下测量晶片台WTB的X位置。
首先,说明X标尺的格子线变形(格子线弯曲)的修正信息与Y标尺的格子间距的修正信息的取得动作。此处为了使说明较为简单,假设反射面17b为一理想平面。另外,在此取得动作前,测量上述各标尺表面的凹凸信息,表示Y标尺39Y1的凹凸的函数z=f1(y)、表示Y标尺39Y2的凹凸的函数z=f2(y)、表示X标尺39X1的凹凸的函数z=g1(x)、以及表示X标尺39X2的凹凸的函数z=g2(x),储存于存储器34内。
首先,主控制装置20将储存于存储器34内的函数z=f1(y)、函数z=f2(y)、函数z=g1(x)、以及函数z=g2(x)读入内部存储器。
其次,主控制装置20,即以可忽视Y干涉仪16的测量值的短期变行程度的低速并将X干涉仪126的测量值固定于既定值,且根据Y干涉仪16及Z干涉仪43A,43B的测量值,使纵摇量、横摇量、以及偏摇量均维持于零的状态下,将晶片载台WST如图19中箭头F,F’所示,在上述有效行程范围内移动于+Y方向及-Y方向的至少一方向。在此移动中,主控制装置20是分别使用上述函数z=f1(y)、函数z=f2(y)来修正Y线性编码器70A,70C的测量值(输出),且以既定取样间隔取得该修正后的测量值与Y干涉仪16的测量值(更正确而言,为测距光束B41,B42的测量值),并根据该取得的测量值求出Y线性编码器70A,70C的测量值(与编码器70A的输出-函数f1(y)对应的测量值、与编码器70C的输出-函数f2(y)对应的测量值)与Y干涉仪16的测量值的关系。即,主控制装置20求出随着晶片载台WST的移动而依序对向配置于读头单元62A及62C的Y标尺39Y1,39Y2的格子间距(相邻的格子线的间隔)及该格子间距的修正信息。该格子间距的修正信息,例如当以横轴为干涉仪的测量值,以纵轴为编码器的测量值((起因于标尺面的凹凸的误差)经修正的测量值)时,可求出为将两者关系以曲线表示的修正图等。此时Y干涉仪16的测量值由于是以上述极低速扫描晶片载台WST时所得的值,因此不但不包含长期性变动误差,也几乎不包含因空气晃动等导致的短期性变动误差,可将的视为可忽视误差的正确的值。另外,主控制装置20,是对在上述晶片载台WST的移动中,伴随该移动而依序对向配置于上述X标尺39X1,39X2的读头单元62B及62D的多个X读头66所得到的测量值(X线性编码器70B及70D的测量值),进行统计处理(例如予以平均或加权平均),而一并求出依序对向于该多个X读头66的格子线37的变形(弯曲)的修正信息。之所以如此,是当反射面17b为一理想平面时,由于在将晶片载台WST运送于+Y方向或-Y方向的过程中应会反复出现相同的模糊图案,因此只要将以多个X读头66取得的测量数据予以平均化,即能正确地求出依序对向于该多个读头66的格子线37的变形(弯曲)的修正信息。
此外,当反射面17b非为理想平面的一般情形时,即预先测量该反射面的凹凸(弯曲)以求出该弯曲的修正数据,在上述晶片载台WST移动于+Y方向或-Y方向时,只要代替将X干涉仪126的测量值固定于既定值的方式,通过一边控制晶片载台WST的X位置,一边使晶片载台WST移动于+Y方向或-Y方向,使晶片载台WST正确地移动于Y轴方向。如此一来,即能与上述同样地,求得Y标尺的格子间距的修正信息及格子线37的变形(弯曲)的修正信息。此外,以上述多个X读头66取得的测量数据是反射面17b在不同部位基准的多个数据,由于任一X读头66均是测量同一格子线37的变形(弯曲),因此通过上述的平均化动作,还有反射面的弯曲修正剩余误差经平均化而接近真正的值(换言之,通过将以多个X读头取得的测量数据(格子线37的弯曲信息)予以平均化,而能减弱弯曲剩余误差的影响)的附带效果。
其次,说明Y标尺的格子线变形(格子线弯曲)的修正信息与X标尺的格子间距的修正信息。此处为了使说明较为简单,是假设反射面17a为一理想平面。此时,只要在上述修正的情形中将X轴方向与Y轴方向交换来进行处理即可。
即首先,主控制装置20是以可忽视X干涉仪126的测量值的短期变行程度的低速并将Y干涉仪16的测量值固定于既定值,且根据X干涉仪126及Z干涉仪43A,43B的测量值,使纵摇量、横摇量、以及偏摇量均维持于零的状态下,将晶片载台例如在上述有效行程范围内移动于+X方向及-X方向的至少一方向。在此移动中,主控制装置20是分别使用上述函数z=g1(x)、函数z=g2(x)来修正X线性编码器70B,70D的测量值(输出),且以既定取样间隔取得该修正后的测量值与X干涉仪126的测量值,并根据该取得的测量值求出X线性编码器70B,70D的测量值(与编码器70B的输出-函数g1(x)对应的测量值、与编码器70D的输出-函数g2(x)对应的测量值)与X干涉仪126的测量值的关系。即,如此,主控制装置20,是求出随着晶片载台WST的移动而依序对向配置于读头单元62B及62D的X标尺39X1,39X2的格子间距(相邻的格子线的间隔)及该格子间距的修正信息。该格子间距的修正信息,例如当以横轴为干涉仪的测量值,以纵轴为编码器的测量值时,可求出为将两者关系以曲线表示的修正图等。此时Y干涉仪126的测量值由于是以上述极低速扫描晶片载台WST时所得的值,因此不但不包含长期性变动误差,也几乎不包含因空气晃动等导致的短期性变动误差,可将的视为可忽视误差的正确的值。
另外,主控制装置20对在上述晶片载台WST的移动中,伴随该移动而依序对向配置于上述Y标尺39Y1,39Y2的读头单元62A及62C的多个Y读头64所得到的测量值(Y线性编码器70A及70C的测量值),进行统计处理(例如予以平均或加权平均),而一并求出依序对向于该多个Y读头64的格子线38的变形(弯曲)的修正信息。之所以如此,当反射面17a为一理想平面时,由于在将晶片载台WST运送于+X方向或-X方向的过程中应会反复出现相同的模糊图案,因此只要将以多个Y读头64取得的测量数据予以平均化,即能正确地求出依序对向于该多个读头64的Y格子线64的变形(弯曲)的修正信息。
此外,当反射面17a非为理想平面时,即预先测量该反射面的凹凸(弯曲)以求出该弯曲的修正数据,在上述晶片载台WST移动于+X方向或-X方向时,只要代替将Y干涉仪16的测量值固定于既定值的方式,通过一边控制晶片载台WST的Y位置,一边使晶片载台WST移动于+X轴方向或-X方向,即可使晶片载台WST正确地移动于Y轴方向。如此一来,即能与上述同样地,求得X标尺的格子间距的修正信息及格子线38的变形(弯曲)的修正信息。
主控制装置20通过上述方式,在既定的时点中、例如依各批量,求得Y标尺的格子间距的修正信息及格子线37的变形(弯曲)的修正信息,以及X标尺的格子间距的修正信息及格子线38的变形(弯曲)的修正信息。
接着,在批量的处理中,主控制装置20是一边根据上述格子间距的修正信息及上述格子线38的变形(弯曲)的修正信息、通过干涉仪系统118所测量的晶片载台WST的与Z位置z、纵摇量θx及横摇量θz对应的载台位置起因误差修正信息、以及起因于Y标尺39Y1,39Y2表面的阿贝偏差量导致的与晶片载台WST的纵摇量Δθx对应的阿贝误差修正信息,修正读头单元62A,62C所得的测量值(即编码器70A,70C的测量值),一边使用Y标尺39Y1,39Y2与读头单元62A,62C、即使用Y线性编码器70A,70C来进行晶片载台WST往Y轴方向的移动控制。由此,可不受Y标尺的格子间距随时间的变化及构成Y标尺的各格子(线)的弯曲的影响,不受晶片载台WST在非测量方向的位置变化(读头与标尺在非测量方向的相对运动)的影响,也不受阿贝误差的影响,使用Y线性编码器70A,70C以良好精度控制晶片载台WST在Y轴方向的移动控制。
另外,在批量的处理中,主控制装置20是一边根据上述格子间距的修正信息及上述格子线37的变形(弯曲)的修正信息、通过干涉仪系统118所测量的晶片载台WST的与Z位置z、横摇量θy及偏摇量θz对应的载台位置起因误差修正信息、以及起因于X标尺39X1,39X2表面的阿贝偏差量导致的与晶片载台WST的横摇量Δθy对应的阿贝误差修正信息,修正读头单元62B,62D所得的测量值(即编码器70B,70D的测量值),一边使用X标尺39X1,39X2与读头单元62B,62D、即使用X线性编码器70B,70D来进行晶片载台WST往X轴方向的移动控制。由此,可不受X标尺的格子间距随时间的变化及构成Y标尺的各格子(线)的弯曲的影响,不受晶片载台WST在非测量方向的位置变化(读头与标尺在非测量方向的相对运动)的影响,也不受阿贝误差的影响,使用X线性编码器70B,70D以良好精度控制晶片载台WST在X轴方向的移动控制。
此外,上述说明中,虽然是对Y标尺、X标尺均进行格子间距、以及格子线弯曲的修正信息的取得,但并不限于此,也可以仅对Y标尺及X标尺的任一者进行格子间距及格子线弯曲的修正信息的取得,或也可以对Y标尺及X标尺两者进行格子间距、格子线弯曲中任一者的修正信息的取得。当例如仅进行X标尺的格子线37弯曲的修正信息的取得时,也可以不使用Y干涉仪16,而仅根据Y线性编码器70A,70C的测量值来使晶片载台WST移动于Y轴方向。同样地,当例如仅进行Y标尺的格子线38弯曲的修正信息的取得时,也可以不使用X干涉仪126,而仅根据X线性编码器70B,70D的测量值来使晶片载台WST移动于X轴方向。另外,也可以仅补偿上述载台位置起因误差、因标尺(例如格子面的平面度(平坦性)、及/或格子的形成误差(包含间距误差、格子线弯曲等))而产生的编码器测量误差的任一者。此外,在实际曝光时等,通过主控制装置20,以无法忽视因干涉仪的光束光路上的空气摇晃导致的测量值短期变动的速度,经由载台驱动系统124驱动晶片载台WST。因此,根据编码器系统的测量值进行晶片载台WST的位置控制是非常重要的。例如,在使晶片载台WST曝光中于Y轴方向扫描时,主控制装置20根据分别与Y标尺39Y1,39Y2对向的一对Y读头64(Y编码器)的测量值驱动载台驱动系统124。此时,为了根据一对Y读头64(Y编码器)的测量值通过载台驱动系统124将晶片载台WST正确地移动于Y轴方向,因该一对Y读头64各自的检测信号(受光组件的光电转换信号)在电线中的传播所导致的测量延迟而造成的测量误差,必须使其不会对晶片载台WST的位置控制造成影响。另外,例如在晶片上的一个照射区域的曝光与相邻照射区域的曝光间所进行的晶片载台WST的照射区域间步进动作时,主控制装置20,也必须根据分别与X标尺39X1,39X2对向的一对X读头66(X编码器)的测量值控制晶片载台WST在X轴方向的位置。此时,因该一对X读头66各自的检测信号(受光组件的光电转换信号)在电线中的传播所导致的测量延迟而造成的测量误差,必须使其不会对晶片载台WST的位置控制造成影响。另外,为了对晶片W上的所有照射区域进行曝光,必须进行后述的多个编码器间的连续衔接动作。因此,必须预先求出编码器系统的所有Y读头64及X读头66、以及一对Y读头64y1,64y2的检测信号(受光组件的光电转换信号)在电线中的传播所导致的延迟时间的信息。
另一方面,本实施例的曝光装置100,除了编码器系统以外,也可以通过干涉仪系统118测量晶片载台WST在XY平面内的位置信息。即,曝光装置100,可通过编码器系统的各Y读头与Y干涉仪16同时测量晶片载台WST在Y轴方向的位置信息,且可通过编码器系统的各X读头与X干涉仪126同时测量晶片载台WST在X轴方向的位置信息。
此处,主控制装置20以如下步骤,例如在装置启动时等,取得编码器系统的所有Y读头64及X读头66、以及一对Y读头64y1,64y2的检测信号(受光组件的光电转换信号)在电线中的传播所导致的延迟时间的信息。
首先,主控制装置20是使晶片载台WST移动至读头单元62A,62C各自的一个Y读头64会分别与Y标尺39y1,39y2对向的位置。
其次,主控制装置20即根据Y干涉仪16及X干涉仪126、以及反射面17b的弯曲修正数据,控制晶片载台WST的X位置,且根据Y干涉仪16及Z干涉仪43A,43B的测量值,使纵摇量、横摇量、以及偏摇量均维持于零的状态下,将晶片载台WST以既定速度、例如与扫描曝光时相同的速度往+Y方向或-Y方向驱动。在此驱动中,主控制装置20是同时且以既定取样间隔,将来自分别与Y标尺39Y1,39Y2对向的两个Y读头64的检测信号,取得至例如存储器34等的记忆装置。
其结果,可得到例如图20所示均以正弦曲线表示的Y干涉仪16的输出信号C1、以及各Y读头64的检测信号C2。图20中,横轴是表示时间t,纵轴是表示信号强度I。此外,此图20表示以两信号C1,C2的峰值与底值均成为同一值的方式将至少一方的信号标准化后的两信号。
接着,主控制装置20,求出图20中所示的平行于纵轴的直线与两信号C1,C2各自的交点Q1,Q2,并求出点Q1,Q2的距离(强度差)ΔI,将该强度差ΔI乘以既定系数γ,求出以信号C1为基准的随着信号C2在电线中的传播的各读头64的延迟时间δ。此处的系数γ是用于将预先通过实验等求出的强度差ΔI转换成上述延迟时间δ的系数。
此处,主控制装置20当然是对分别与Y标尺39Y1,39Y2对向的两个Y读头64求出延迟时间δ。
其次,主控制装置20使晶片载台WST往-X方向(或+X方向)移动相邻的Y读头的间隔,并以与上述相同的步骤,对分别与Y标尺39Y1,39Y2对向的两个Y读头64求出延迟时间δ。其后,主控制装置20即反复相同的步骤,对所有Y读头64及Y读头64y1,64y2求出延迟时间δ。此外,上述说明中,虽然是以两个Y读头为一组求出延迟时间δ,但并不限于此,也可以通过与上述相同的步骤,对各Y读头求出延迟时间δ。
另外,当依编码器系统的各X读头66求出检测信号(受光组件的光电转换信号)在电线中的传播所导致的延迟时间的信息时,主控制装置20在上述修正的情形中将X轴方向与Y轴方向交换来进行处理。此外,此处理的详细情形是省略。
主控制装置20,即以上述方式,分别求出以Y干涉仪16的测量值为基准的编码器系统各Y读头的检测信号在电线中的传播所导致的延迟时间的信息、以及以X干涉仪126的测量值为基准的编码器系统各X读头的检测信号在电线中的传播所导致的延迟时间的信息,并储存于存储器34。
其次,根据图21说明因上述各读头的检测信号在电线中的传播所导致的测量延迟而造成的编码器测量误差的修正方法一例。此图21表示时间变化曲线y=y(t)与近似直线y=ycal(t),该时间变化曲线y=y(t)表示从既定速度v0以既定加速度(减速度)a减速中的晶片载台WST在Y轴方向的位置随时间变化的例,该近似直线y=ycal(t)是用于修正该测量误差。此处的时间变化曲线y=y(t)表示作为上述各Y读头的检测信号在电线中的传播所导致的延迟时间δ的基准、以测量装置(此处为Y干涉仪16)测量的晶片载台WST在Y轴方向的位置变化的曲线(对以既定测量取样间隔获得的Y干涉仪16的测量值进行最小平方近似后的曲线)。近似直线y=ycal(t)是连结时间变化曲线y=y(t)上的点S1与点S2的直线。点S1是在将现在时刻设为t时,与在现在时刻t主控制装置20所取得的最新Y编码器(Y读头)的测量值对应、上述延迟时间δ前的时刻(t-δ)中时间变化曲线y=y(t)上的点。另外,点S2是与现在时刻t1相距1控制取样间隔Δt(Δt例如为96μs)前的时刻(t-Δt)中主控制装置20所取得的Y编码器(Y读头)的测量值(即一个前的Y编码器(Y读头)的测量值)所对应、时刻(t-Δt-δ)中时间变化曲线y=y(t)上的点。因此,主控制装置20,可根据现在时刻t主控制装置20所取得的最新Y编码器(Y读头)的测量值、以及一个前的Y编码器(Y读头)的测量值,算出近似直线y=ycal(t)。
此时,近似直线y=ycal(t)可以下式(32)表示。
[数式1]
y = y cal ( t ) = y ( t - &delta; ) + y ( t - &delta; ) - y ( t - &delta; - &Delta;t ) &Delta;t &delta; &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; ( 32 )
另外,时间变化曲线y=y(t)由于表示从既定速度v0以既定加速度(减速度)a减速中的晶片载台WST在Y轴方向的位置变化例的曲线,因此作为一例,也可以以下式(33)表示。
y=y(t)=v0t-1/2at2...(33)
因此,图21中所示的修正误差、即现在时刻t中y=y(t)与y=ycal(t)的差(ycal(t)-y(t)),能以下式(34)表示。
[数式2]
当减速度(加速度)a=20[m/s2]、延迟时间δ=100[ns]、1控制
Figure G2007800102592D00691
取样间隔Δt=96[μsec]时,修正误差为0.1nm,如果是此量则并不会构成问题。即,如可对各Y读头正确地求出延迟时间δ,即可通过上述方法,以软件修正因测量延迟(延迟时间)导致的编码器的测量误差。
即,主控制装置20根据编码器系统的各Y读头的测量值与1控制取样间隔前的测量值,找出时刻t、时刻(t-Δt)中时间变化曲线y=y(t)上的点S1,S2,算出通过该等点S1,S2的近似直线y=ycal(t),并求出时刻t中近似直线y=ycal(t)上的点的y坐标值,由此能修正各Y读头66的检测信号在电线中的传播所导致的测量延迟而造成的测量误差,修正编码器系统的各Y读头的测量延迟的影响。
另外,主控制装置20,也以与上述相同的方式,修正编码器系统的各X读头的测量延迟(延迟时间δ)的影响。
其它测量误差的产生要因,可考虑有光束光路上的环境气氛的温度摇晃(空气摇晃)。两个返回光束LB1,LB2间的相位差ψ,由式(16)右边第1项可知是取决于两个光束的光路差ΔL。此处,假设因空气摇晃使光的波长λ变化成λ+Δλ。因此波长的微小变化Δλ,会使相位差变化微小量Δψ=2πΔLΔλ/λ2。假设光的波长λ=1μm、微小变化Δλ=1nm,相对于光路差ΔL而为相位变化Δψ=2π。此相位变化,如果换算成编码器的计数值即相当于1,如果换算成位移则相当于p/2(nb-na)。因此,假设nb=-na=1,p=1μm时,即产生0.25μm的测量误差。
实际的编码器中,由于彼此干涉的两个光束的光路长极短,因此起因于空气摇晃的波长变化Δλ非常小。再者,光路差Δ是设计成在光轴相对反射面呈正交的理想状态下大致为零。因此,起因于空气摇晃的测量误差大致可忽视。即使与干涉仪相比也相当小,具有优异短期稳定性。
本实施例的曝光装置100,也可以在例如装置启动时等,由主控制装置20以上述顺序或不同顺序反复多次上述一连串校正处理,即A.载台位置起因误差修正信息的取得处理,B.读头位置校正处理,C.用于求出阿贝偏差量的校正处理,D.用于求出标尺面的形状(凹凸)的处理,E.标尺的格子间距修正信息及格子变形的修正信息的取得处理,以及F.起因于测量延迟的测量误差的修正信息的取得处理。在反复进行时,也可以根据至前次为止所测量的各种信息,进行第二次以后的各种校正处理。
例如在进行载台位置起因误差修正信息的取得处理时,例如晶片台WTB(晶片载台WST)的纵摇(或横摇)的调整,必须以Z位置z=0的点为中心使晶片载台WST进行θx旋转(或θy旋转),其前提在于,Y标尺39Y1,39Y2(或X标尺39X1,39X2)之上述阿贝偏差量必须为已知。接着,在第一次的载台位置起因误差修正信息的取得处理中,使用设计值作为Y标尺39Y1,39Y2(或X标尺39X1,39X2)的阿贝偏差量,以上述步骤进行载台位置起因误差修正信息的取得处理,其后在进行B.读头位置校正处理及C.用于求出阿贝偏差量的校正处理后,进行D.用于求出标尺面的形状(凹凸)的处理、E.标尺的格子间距修正信息及格子变形的修正信息的取得处理,之后,在进行第二次的载台位置起因误差修正信息的取得处理时,根据以上述方式实际求出的阿贝偏差量,以Z位置z=0的点为中心使晶片载台WST进行θx旋转(或θy旋转),再以上述步骤取得载台位置起因误差修正信息。如此,可不受在第二次测量中阿贝偏差量相对设计值的误差的影响,取得载台位置起因误差修正信息。
其次,说明在预先进行上述载台位置起因误差修正信息的取得、标尺表面的凹凸测量、标尺的格子间距修正信息及格子变形的修正信息的取得、以及标尺表面的阿贝偏差量的取得等的处理后,在实际的批量处理中等所执行的用于晶片载台WST在XY平面内的位置控制的编码器的切换处理,即在多个编码器间的连续衔接处理。
此处,首先在多个编码器间的连续衔接处理的说明前,先使用图22(A)及图22(B)说明作为其前提的将修正完毕的编码器的测量值转换成晶片载台WST的位置的具体方法。此处为使说明简单,晶片载台WST的自由度是三自由度(X,Y,θz)。
图22(A)表示晶片载台WST位于坐标原点(X,Y,θz)=(0,0,0)的基准状态。编码器(Y读头)Enc1,Enc2及编码器(X读头)Enc3,均在不从所分别对向的标尺39Y1,39Y2及X标尺39X1的扫描区域脱离的范围内,驱动晶片载台WST。承上所述,晶片载台WST移动至位置(X,Y,θz)的状态是如图22(B)所示。
此处,将XY坐标系统中编码器Enc1,Enc2,Enc3的测量点的位置坐标(X,Y)分别设为(p1,q1)、(p2,q2)、(p3,q3)。分别从存储器34内读出并使用在上述读头位置的校正时所取得的位置信息,来作为编码器Enc1,Enc2的X坐标值p1,p2及编码器Enc3的Y坐标值q3,从存储器34内读出并使用设计上的位置信息,来作为编码器Enc1,Enc2的Y坐标值q1,q2及编码器Enc3的X坐标值p3
X读头与Y读头分别测量晶片载台WST的中心轴LL与LW的相对距离。如此,X读头与Y读头的测量值CX,CY能分别以下式(35a)、(35b)表示。
Cx=r’·ex’...(35a)
CY=r’·ey’...(35b)
此处的ex’、ey’是晶片载台WST的相对坐标系统(X’,Y’,θz’)中的X’,Y’单位向量,与基准坐标系统(X,Y,θz)中的X,Y单位向量ex,ey有下式(36)的关系。
[数式3]
ex &prime; ey &prime; = cos &theta;z sin &theta;z - sin &theta;z cos &theta;z ex ey &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; ( 36 )
另外,r’是相对坐标系统中的编码器的位置向量,可使用基准坐标系统中的位置向量r=(p,q)赋予为r’=r-(O’-O)。因此,式(35a)、(35b)可改写成下式式(37a)、(37b)。
Cx=(p-X)cosθz+(q-Y)sinθz...(37a)
CY=-(p-X)sinθz+(q-Y)cosθz...(37b)
因此,如图22(B)所示,当晶片载台WST位于坐标(X,Y,θz)时,三个编码器的测量值,理论上能以下式(38a)~(39c)(也称为仿射转换的关系)表示。
C1=-(p1-X)sinθz+(q1-Y)cosθz...(38a)
C2=-(p2-X)sinθz+(q2-Y)cosθz...(38b)
C3=-(p3-X)sinθz+(q3-Y)cosθz...(38c)
此外,在图22(A)的基准状态下,根据联立方程式(38a)~(38c),即为C1=q1,C2=q2,C3=q3。因此,在基准状态下,如果将三个编码器Enc1,Enc2,Enc3的三个测量值分别初始设定为q1,q2,q3,对其后晶片载台WST的移位(X,Y,θz),三个编码器即能提示式(38a)~(38c)所赋予的理论值。
联立方程式(38a)~(38c)中,对变数为三个(X,Y,θz)是赋予三个式。因此,如果赋予联立方程式(38a)~(38c)中的从属变数C1,C2,C3,即能求出变数X,Y,θz。此处,所适用近似sinθz≒θz,或使用更高次的近似,即能容易地解开方程式。因此,能从编码器的测量值C1,C2,C3算出晶片载台WST的位置(X,Y,θz)。
以上述方式构成的本实施例的曝光装置100,由于采用如前所述的晶片台WTB上的X标尺、Y标尺的配置及如上述的X读头、Y测头的配置,因此会如图23(A)及图23(B)等的示例所示,晶片载台WST的有效行程范围(即本实施例中的为了进行对准及曝光动作而移动的范围)中,属于读头单元62B,62D的合计18个X读头中的至少一个X读头66必定会对向于X标尺39X1,39X2中的至少一方,且分别属于读头单元62A,62C的至少各1个Y读头中的至少一个Y读头64、或Y读头64y1,64y2必定会对向于Y标尺39Y1,39Y2。即,对应的读头至少会有各一个与四个标尺中的至少三个对向。
此外,图23(A)及图23(B)中,相对应的与X标尺或Y标尺对向的读头是以圆圈框住表示。
因此,主控制装置20可在上述晶片载台WST的有效行程范围中,通过根据编码器70A,70C、以及编码器70B及70D的至少一方的至少合计三个编码器的测量值控制构成载台驱动系统124的各马达,来以高精度控制晶片载台WST在XY平面内的位置信息(包含θz方向的旋转信息)。编码器70A~70D的测量值所承受的空气晃动的影响,由于与干涉仪相比是小到几乎可忽视,因此起因于空气晃动的测量值的短期稳定性较干涉仪好上许多。
另外,当如图23(A)中白色箭头所示将晶片载台WST驱动于X轴方向时,用于测量该晶片载台WST在Y轴方向的位置的Y读头64如该图中的箭头e1,e2所示依序切换至相邻的Y读头64。例如从实线圆圈框住的Y读头64切换至以虚线圆圈框住的Y读头64。如此,测量值是在此切换之前后,进行后述的测量值的连续衔接处理。
另外,当如图23(B)中白色箭头所示将晶片载台WST驱动于Y轴方向时,用于测量该晶片载台WST在X轴方向的位置的X读头66依序切换至相邻的X读头64。例如从实线圆圈框住的X读头66切换至以虚线圆圈框住的X读头66。如此,测量值是在此切换之前后进行测量值的连续衔接处理。
此处,以图23(A)中箭头e1所示的Y读头643至644的切换为例,根据图24(A)~图24(E)说明编码器读头的切换步骤。
图24(A)表示切换前的状态。在此状态下,与Y标尺39Y2上的扫描区域(设有衍射格子的区域)对向的Y读头643是作动,偏离扫描区域的Y读头644则停止。此处,以黑色圆圈表示作动中的读头,以白色圆圈表示停止中的读头。接着,主控制装置20是监视作动中的Y读头643的测量值。被监视测量值的读头以双重矩形框表示。
此处,晶片载台WST是往+X方向移动。由此,Y标尺39Y2是移位至右方向。此处,在本实施例中,如前所述,相邻的两个Y读头的间隔设定成较Y标尺39Y2在X轴方向的有效宽度(扫描区域的宽度)窄。因此,如图24(B)所示,Y读头643,644是处于与Y标尺39Y2的扫描区域对向的状态。因此,主控制装置20连同作动中的Y读头643一起确认停止中的Y读头644已与扫描区域对向,而使Y读头644归位。不过,主控制装置20在此时点还未开始测量值的监视。
其次,如图24(C)所示,在其后将停止的Y读头644与扫描区域对向的期间,主控制装置20根据包含Y读头643的作动中的编码器读头的测量值,算出已归位的Y读头644的基准位置。接着,主控制装置20是将该基准位置设定成Y读头644的测量值的初始值。此外,关于基准位置的算出与初始值的设定,将于后详细说明。
主控制装置20,与上述初始值的设定同时地,将监视测量值的编码器读头,从Y读头643切换成644。切换结束后,主控制装置20即如图24(D)所示,将Y读头643停止于偏离扫描区域之前。通过上述,编码器读头的切换作业即全部结束,其后,即如图24(D)所示,由主控制装置20监视Y读头644的测量值。
在本实施例中,读头单元62A,62C各自具备的相邻Y读头64的间隔例如为70mm(有一部分例外),设定成较Y标尺39Y1,39Y2的扫描区域在X轴方向的有效宽度(例如76mm)窄。另外,同样地,读头单元62B,62D各自具备的相邻X读头66的间隔例如为70mm(有一部分例外),设定成较X标尺39X1,39X2的扫描区域在Y轴方向的有效宽度(例如76mm)窄。由此,能如上述顺利地执行Y读头及X读头的切换。
此外,在本实施例中,相邻的两读头对向于标尺的范围、即图24(B)所示状态至图24(D)所示状态的晶片载台WST的移动距离例如为6mm。监视测量值的读头在其中央,即图24(C)所示晶片载台WST的位置切换。此切换作页在停止的读头从扫描区域偏离为止的期间结束,即晶片载台WST从图24(C)所示状态至图24(D)所示状态为止移动距离3mm的区域的期间结束。例如载台的移动速度为1m/sec时,在3msec的时间内结束读头的切换作业。
其次,以主控制装置20的动作为中心,说明编码器读头在切换时的连续衔接处理、即测量值的初始设定。
在本实施例中,如前所述,在晶片载台WST的有效行程范围内,随时由三个编码器(X读头及Y读头)观测晶片载台WST,在进行编码器的切换处理时,如图25所示,由四个编码器观测晶片载台WST。
在用于控制晶片载台WST在XY平面内的位置的编码器将进行切换处理(连续衔接)的瞬间,如图25所示,编码器Enc1,Enc2,Enc3,Enc4分别位于标尺39Y1,39Y2,39X1,39X2的上。乍看此图25,虽然看起来像是将从编码器Enc1切换至编码器Enc4,但从编码器Enc1与编码器Enc4的测量方向不同这点可知,即使在欲进行连续衔接的时点赋予编码器Enc1的测量值(计数值)来直接作为编码器Enc4的测量值初始值,也无任何意义。
因此,在本实施例中,将三个编码器Enc1、Enc2、及Enc3的测量/服务器,切换至三个编码器Enc2、Enc3、及Enc4的测量/服务器。即,从图25可知,此方式与通常的服务器连续衔接的概念不同,并非从某一读头连续衔接至另一读头,而是从三个读头(编码器)的组合连续衔接至另外三个读头(编码器)的组合。此外,三个读头与另外三个读头中不同的读头不限于一个。另外,在图25中虽然是将编码器Enc3切换成编码器Enc4,但也可以代替编码器Enc4而切换成例如与编码器Enc3相邻的编码器。
主控制装置20,首先根据编码器Enc1、Enc2、及Enc3的测量值C1,C2,C3,解开上述联立方程式(38a)~(38c),算出晶片载台WST在XY平面内的位置信息(X,Y,θz)。
其次,主控制装置20,将上述算出的Y,θz代入下式(39)的仿射转换的式,决定编码器(X读头)Enc4的测量值初始值。
C4=(p4-X)cosθz+(q4-Y)sinθz...(39)
上式(39)中,p4,q4是编码器Enc4的测量点的X坐标值、Y坐标值。从存储器34内分别读出并使用在上述读头位置的校正时取得的位置信息来作为编码器Enc4的Y坐标值q4,使用设计上的位置信息作为编码器Enc4的X坐标值p4
通过赋予上述初始值C4来作为编码器Enc4的初始值,即可在维持晶片载台WST在三自由度方向的位置(X,Y,θz)的状态下,无矛盾地结束连续衔接。其后,使用切换后所使用的编码器Enc2、Enc3、及Enc4的测量值C2,C3,C4,解开上述联立方程式(38b)~(38d),算出晶片载台WST的位置信息(X,Y,θz)。
C2=(p2-X)sinθz+(q2-Y)cosθz...(38b)
C3=(p3-X)sinθz+(q3-Y)sinθz...(38c)
C4=(p4-X)sinθz+(q4-Y)sinθz...(38d)
此外,当第4个编码器是Y读头时,只要代替理论式(38d)使用用了次一理论式(38e)的联立方程式(38b),(38c),(38d)即可。
C4=(p4-X)sinθz+(q4-Y)sinθz...(38e)
其中,由于上述算出的测量值C4是已修正上述各种编码器的测量误差的已修正完毕编码器的测量值,因此主控制装置20使用上述载台位置起因误差修正信息、标尺的格子间距修正信息(以及格子变形的修正信息)、阿贝偏差量(阿贝误差修正信息)等,逆修正测量值C4,算出修正前的原始数值C4’,并将该原始数值C4’决定为编码器Enc4的测量值初始值。
此处的逆修正是指假设使用上述载台位置起因误差修正信息、标尺起因误差修正信息(例如标尺的格子间距修正信息(以及格子变形的修正信息等)、以及阿贝偏差量(阿贝误差修正信息)等将未进行任何修正的编码器测量值C4’修正后的编码器测量值为C4时,根据测量值C4算出测量值C4’的处理。
此外,晶片载台WST的位置控制的间隔(控制取样间隔)虽然举例为96[μsec],但干涉仪或编码器的测量间隔(测量取样间隔),必须以远高于此的高速进行。干涉仪或编码器的取样较控制取样高速的理由是因干涉仪与编码器均是计算干涉光的强度变化(光纹)的装置,如果取样间隔太大则难以测量。
然而,晶片载台WST的位置伺服控制系统每隔96[μsec]的控制取样间隔更新晶片载台WST的现在位置,进行用于定位于目标位置的运算,再输出推力指令值。在每隔96[μsec]的控制取样间隔即需要晶片载台WST的位置信息,其间的位置信息则不需用于晶片载台WST的位置控制。干涉仪或编码器不过是为了不漏掉光纹而以高速进行取样。
因此,在本实施例中,主控制装置20在晶片载台WST位于上述有效行程范围内的期间,不论是否从编码器系统的各编码器(读头)观察标尺,均随时连续地接收测量值(计数值)。接着,主控制装置20是与每隔96[μsec]进行的晶片载台WST的位置控制时点同步进行上述编码器的切换动作(多个编码器间的连续衔接动作)。由此,不需要以电器方式进行高速的编码器切换动作,也不一定要设置用于实现上述高速切换动作的高额硬件。图26概念式地表示本实施例中进行的晶片载台WST的位置控制、编码器的计数值的取得、以及编码器切换的时点。此图26中,符号CSCK表示晶片载台WST的位置控制取样时钟(sampling clock)的产生时点,符号MSCK表示编码器(及干涉仪)的测量取样时钟的产生时点。另外,符号CH以示意方式表示编码器的切换(连续衔接)。
此外,不论是否进行编码器的切换,主控制装置20,均在每隔晶片载台的位置控制取样时钟的产生时点,执行各读头的起因于延迟时间δ的测量误差的修正。由此,根据将起因于延迟导致的测量误差修正后的三个编码器的测量值,控制晶片载台WST的位置(X,Y,θz)。
此外,上述说明中,要从哪一读头(编码器)的组合切换至哪一读头(编码器)的组合、或在哪一时点切换均为已知,但实际的程序中也必须以上述方式进行。执行连续衔接的时点也最好事前进行调度。
因此,在本实施例中,主控制装置20,根据晶片载台WST的移动路径(目标轨道),将从用于测量晶片载台WST在XY平面内三自由度(X,Y,θz)方向的位置信息的三个编码器(读头)的切换(三个读头的组合(例如编码器Enc1,Enc2及Enc3)),切换至另外三个读头的组合(例如Enc4,Enc2及Enc3))的动作,预先调度化,并将其调度结果储存于存储器34等的记忆装置。
此处,如果不考虑重试(RETRY),各照射区域(曝光图)均为一定的调度内容,但由于实际上必须考虑到重试,因此主控制装置20最好是一边进行曝光动作,一边随时更新稍前的调度。
此外,上述中,说明本实施例中用于晶片载台WST的位置控制的编码器的切换方法相关的原理,而虽然有编码器(读头)Enc1,Enc2,Enc3,Enc4,但读头Enc1,Enc2仅是代表性地表示读头单元62A,62C的Y读头64及一对Y读头64y1,64y2的任一者,当然,读头Enc3,Enc4仅是代表性地表示读头单元62B,62D的X读头66。另外,基于同样的理由,图22(A)、图22(B)、图25中,编码器(读头)Enc1,Enc2,Enc3等的配置,也与实际的配置(图3等)不同。
《切换及连续衔接原理的一般理论》
在本实施例中,为了测量晶片载台WST在三自由度(X,Y,θz)方向的位置坐标,随时使用构成编码器系统70A~70D的X编码器(读头)及Y编码器(读头)中、包含至少一个X读头与至少两个Y读头的至少三个读头。因此,在切换随着晶片载台WST的移动而使用的读头时,为了使载台位置的测量结果在切换前后连续衔接,采用从三个读头的组合切换至另外三个读头的组合的方式。将此方式称为第1方式。
然而,如果从不同的观点考虑切换及连续衔接处理的基本处理,也可以采取将所使用的三个读头中的一个读头切换成另外一个读头的方式。将此方式称为第2方式。因此,以图24(A)~图24(E)所示的Y读头643至644的切换及连续衔接处理为例,说明第2方式。
切换处理的基本步骤与上述步骤同样地,如图24(A)~图24(E)所示,在其后将停止的第1读头643与新使用的第2读头644两者对向于所对应的标尺39Y2的期间,由主控制装置20执行第2读头644的归位与测量值的设定(连续衔接处理)、以及监视测量值的读头的切换(以及第1读头643的停止)。
在进行测量值的设定(连续衔接处理),主控制装置20是使用第1读头643的测量值CY3预测第2读头644的测量值CY4。此处,从理论式(37b)可知,Y读头643,644的测量值CY3,CY4取决于下式(39a),(39b)。
CY3=(p3-X)sinθz+(q3-Y)cosθz...(39a)
CY4=(p4-X)sinθz+(q4-Y)cosθz...(39b)
此处的(p3,q3),(p4,q4)是Y读头643,644的X,Y设置位置(更正确而言是测量点的X,Y位置)。为了使说明简单,Y读头643,644的Y设置位置是假定为相等(q3=q4)。在此假定下,可从上式(39a),(39b)得出下式(40)。
CY4=CY3+(p3-p4)sinθz...(40)
如此,将其后将停止的第1读头643的测量值代入上式(40)的右边的CY3,来求出左边的CY4,由此能预测新使用的第2读头644的测量值。
将所得的预测值CY4,在适当的时点设定为第2读头644的测量值初始值。设定后,使第1读头643从标尺39Y2脱离时停止,结束切换及连续衔接处理。
此外,使用上式(40)预测为第2读头644的测量值时,只要从作动中的其它读头的测量结果得到的旋转角θz的值代入变量θz即可。作动中的其它读头不限于作为切换对象的第1读头643,也包含所有可提供求取旋转角θz所需的测量结果的读头。此处,由于第1读头643是读头单元62C的一个读头,因此也可以使用第1读头643与例如在切换时与Y标尺39Y1对向的读头单元62A的一个读头来求出旋转角θz。或者,也可以将从干涉仪系统118的X干涉仪126、Y干涉仪16、或干涉仪43A,43B等的测量结果得到的旋转角θz的值代入变量θz。
此外,此处虽然是以Y读头彼此的切换及连续衔接处理为例进行了说明,但X读头彼此的切换及连续衔接处理,或在X读头与Y读头之间属于不同读头单元的两个读头间的切换及连续衔接处理,也同样地能说明为第2方式。
因此,如果简单说明连续衔接处理的原理,为了使晶片载台WST的位置测量结果在切换前后连续衔接,而预测新使用的另一读头的测量值,并将该预测值设定为第2读头的测量值初始值。此处,为了预测其它读头的测量值,根据理论式(37a),(37b),包含其后将停止的切换对象在内使用必要数目的作动中的读头测量值。不过,在进行连续衔接时所需的晶片载台WST在θz方向的旋转角,也可以使用从干涉仪系统118的测量结果得到的值。
如上所述,即使与先前的第1方式同样地,在为了测量晶片载台WST在三自由度(X,Y,θz)方向的位置而随时使用至少三个读头的前提下,也不提及用于预测新使用的其它读头的测量值的具体步骤,而只要注意作为切换及连续衔接处理的直接对象的两个读头,将使用中的三个读头中的一个读头切换至另一个读头的第2方式即成立。
此外,至此为止,以使用至少三个读头来测量晶片载台WST在三自由度(X,Y,θz)方向的位置为前提进行了说明。然而,即使是使用至少m个读头来测量两个以上的m个自由度方向(自由度的选择为任意)的位置,将使用中的m个读头中的一个读头切换至另一个读头的第2方式,很清楚地也与上述同样成立。
其次,说明在特殊的条件下,从两个读头的组合切换至其它两个读头的组合的方式(称为第3方式)也前后一致地成立。
上述的例中,如图24(A)~图24(E)所示,在Y读头643,644分别对向于所对应的Y标尺39Y2的期间,执行两读头643,644间的切换及连续衔接处理。此时,根据本实施例的曝光装置100所采用的标尺与读头的配置,构成读头单元62A的Y读头中的一个Y读头(假设为64A)是与Y标尺39Y2对向,而测量Y标尺39Y1在Y轴方向的相对位移。此处,考虑从第1组合的Y读头643,64A至第2组合的Y读头644,64A的切换及连续衔接处理。
从理论式(37b)可知,Y读头643A的测量值CYA取决于下式(39c)。
CYA=(pA-X)sinθz+(qA-Y)cosθz...(39c)
此处的(pA,qA)是Y读头64A的X,Y设置位置(更正确而言是测量点的X,Y位置)。为了使说明简单,Y读头64A的Y设置位置是假定为与Y读头643,644的Y设置位置qA相等(qA=q3=q4)。
将第1组合的Y读头643,64A的测量值CY3,CYA所依据的理论式(39a),(39c)代入新使用的Y读头644的测量值CY3所依据的理论式(39b),即可导出次式(41)。
CY4=(1-c)CY3-c·CYA...(41)
其中,定为定数c=(p3-p4)/(q3-q4)。如此,通过将Y读头643,64A的分别代入上式(41)右边的CY3,CYA来求出左边的CY4,由此能预测新使用的Y读头644的测量值。
将所得的预测值CY4,在适当的时点设定为Y读头644的测量值初始值。设定后,使Y读头643从标尺39Y2脱离时停止,结束切换及连续衔接处理。
此外,根据本实施例的曝光装置100所采用的标尺与读头的配置,至少一个X读头66是对向于X标尺39X1或39X2,以测量往其X轴方向的相对位移。接着,从一个X读头66与两个Y读头643,64A的三个读头的测量结果,算出晶片载台WST在三自由度(X,Y,θz)方向的位置。然而,上述切换及连续衔接处理的例中,X读头66仅发挥旁观的角色,从两个Y读头643,64A的组合切换至其它两个Y读头644,64A的组合的第3方式前后一致地成立。
因此,在为了测量晶片载台WST在三自由度(X,Y,θz)方向的位置而必须使用三个读头的前提下,不论本实施例的曝光装置100所采用的标尺与读头的配置,作为所有标尺均能适用的切换及连续衔接处理的一般方式,可提出第1方式。接着,根据本实施例的曝光装置100所采用的标尺与读头的具体配置、以及连续衔接处理的具体步骤,在特别的条件下第3方式是成立。
此外,除了第1方式以外,上述第2及第3方式的编码器的切换及切换处理中,预测新使用的其它读头的测量值,并将该预测值设定为其它读头的测量值初始值,以在切换前后监视的编码器系统的位置坐标可连续衔接。也可以取代此方式,将切换及切换处理所产生的测量误差也包含在内算出其它读头的测量误差,以作成该修正数据。接着,在其它读头的使用中,使用作成的修正数据,以对晶片载台WST进行伺服驱动控制。此时,可根据修正数据,修正以其它读头测量的晶片载台WST的位置信息,也可以修正用于进行伺服控制的晶片载台WST的目标位置。再者,曝光动作中,可追随晶片载台WST的动作对标线片载台进行伺服驱动控制。因此,也可以根据修正数据,代替晶片载台WST的伺服控制的方式,修正标线片载台的追随伺服控制。另外,根据这样的控制方式,也可以直接将切换前的读头测量值设定为其它读头的初始值。此外,在作成修正数据时,不限于编码器系统,也可以适当地使用本实施例的曝光装置所具备的测量系统。
其次,根据图27~图40说明本实施例的曝光装置100中使用晶片载台WST与测量载台MST的并行处理动作。此外,以下动作中,通过主控制装置20,以上述方式进行局部液浸装置8的液体供应装置5及液体回收装置6的各阀的开关控制,藉以随时将水充满于投影光学系统PL之前端透镜191的正下方。以下为了使说明易于理解,省略与液体供应装置5及液体回收装置6的控制相关的说明。另外,之后的动作说明虽然会利用到多数图式,但于各图式中有时会对同一构件赋予符号,有时则不会赋予。即各图式所记载的符号虽然不同,但不论该等图式中有无符号,均为同一构成。此点与截至目前为止的说明中所使用的各图式也相同。
图27表示对晶片载台WST上的晶片W(此处是例举某批量(一批量为25片或50片)中间的晶片)进行步进扫描方式的曝光的状态。此时的测量载台MST,虽然也可以于可避免与晶片载台WST冲撞的退避位置待机,但本实施例中是与晶片载台WST保持既定距离追随移动。因此,在曝光结束后,在移行至与晶片载台WST为接触状态(或接近状态)时的测量载台MST的移动距离,只要与上述既定距离为相同距离即足够。
在此曝光中,通过主控制装置20,根据分别对向于X标尺39X1,39X2的图27中以圆圈框住表示的两个X读头66(X编码器70B,70D)、以及分别对向于Y标尺39Y1,39Y2的图27中以圆圈框住表示的两个Y读头64(Y编码器70A,70C)中、至少三个编码器的测量值,以及干涉仪系统118所测量的与晶片载台WST的纵摇量、横摇量、偏摇量、以及Z位置对应的各编码器的载台位置起因误差修正信息(由上述式(22)或式(23)所求出的修正信息),以及各标尺的格子间距的修正信息及格子线的弯曲修正信息、以及阿贝偏差量(阿贝误差修正信息),控制晶片台WTB(晶片载台WST)在XY平面内的位置(包含θz旋转)。另外,通过主控制装置20,根据分别对向于晶片台WTB表面的X轴方向一侧与另一侧端部(本实施例中为Y标尺39Y1,39Y2)的各一对Z传感器741,j,742,j,761,q,762,q的测量值,来控制晶片台WTB在Z轴方向的位置与θy旋转(横摇)及θx旋转(纵摇)。此外,晶片台WTB在Z轴方向的位置与θy旋转(横摇)是根据Z传感器741,j,742,j,761,q,762,q的测量值来控制,θx旋转(纵摇)也可以根据Y干涉仪16的测量值来控制。无论如何,在该曝光中晶片台WTB在Z轴方向的位置、θy旋转及θx旋转的控制(晶片W的聚焦调平控制)根据通过上述多点AF系统事前进行的对焦匹配的结果来进行。
上述曝光动作,通过主控制装置20,根据事前进行的晶片对准(EGA,加强型全晶片对准)的结果及对准系统AL1,AL21~AL22的最新基线等,反复进行照射区域间移动动作(使晶片载台WST往用于使晶片W上的各照射区域曝光的扫描开始位置(加速开始位置)移动)与扫描曝光动作(以扫描曝光方式对各照射区域转印形成于标线片R的图案),由此来进行。此外,上述曝光动作在将水保持在前端透镜191与晶片W间的状态下进行。另外,依位于图27的-Y侧的照射区域至位于+Y侧的照射区域的顺序来进行曝光。此外,EGA方式,例如揭示于美国专利第4,780,617号说明书等。
接着,主控制装置20,当对晶片W上的最终照射区域进行曝光前,一边将X干涉仪130的测量值维持于一定值,一边根据Y干涉仪18的测量值控制载台驱动系统124,使测量载台MST(测量台MTB)移动至图19所示的位置。此时,CD杆46(测量台MTB)的-Y侧端面与晶片台WTB的+Y侧端面是接触。此外,也可以监控例如用于测量各台在Y轴方向的位置的干涉仪或编码器的测量值,使测量台MTB与晶片台WTB在Y轴方向分离300μm左右,保持非接触的状态(接近状态)。晶片载台WST与测量载台MST在晶片W的曝光中设定成图28所示的位置关系后,即以维持此位置关系的方式进行移动。
其次,如图29所示,主控制装置20一边保持晶片台WTB与测量台MTB在Y轴方向的位置关系,一边开始将测量载台MST驱动于-Y方向、将晶片载台WST驱动向卸载位置UP的动作。当此动作开始时,在本实施例中测量载台MST仅移动于-Y方向,晶片载台WST则移动于-Y方向及-X方向。另外,在此移动的阶段中,通过主控制装置20,根据三个编码器的测量值控制晶片台WTB(晶片载台WST)在XY平面内的位置(包含θz旋转)。
如此,当通过主控制装置20同时驱动晶片载台WST、测量载台MST时,保持于投影单元PU之前端透镜191与晶片W之间的水(图29中所示液浸区域14的水),即随着晶片载台WST及测量载台MST往-Y侧的移动,而依序照晶片W→板体28→CD杆46→测量台MTB上的顺序移动。此外,在上述移动当中,晶片台WTB、测量台MTB是保持上述接触状态(或接近状态)。此外,图29表示液浸区域14的水从板体28移至CD杆46前一刻的状态。另外,在此图29所示的状态下,通过主控制装置20,根据三个编码器70A,70B,70D的测量值(以及干涉仪系统118所测量的与晶片载台WST的纵摇量、横摇量、偏摇量、以及Z位置对应的编码器70A,70B或70D的载台位置起因误差修正信息(储存于存储器34内),以及各标尺的格子间距的修正信息及格子线的修正信息等),控制晶片台WTB(晶片载台WST)在XY平面内的位置(包含θz旋转)。
当从图29的状态更进一步地将晶片载台WST、测量载台MST分别往上述方向同时驱动些微距离时,由于Y编码器70A(70C)即无法测量晶片载台WST(晶片台WTB)的位置,因此在此之前一刻,主控制装置20即将晶片载台WST(晶片台WTB)的Y位置及θz旋转的控制,从基于Y编码器70A,70C的测量值的控制切换成基于Y干涉仪16及Z干涉仪43A,43B的测量值的控制。接着在既定时间后,如图30所示,由于测量载台MST即到达进行以既定时距(此处为每次更换晶片的时距)进行的第二对准系统的基线测量(以下也适当称为Sec-BCHK(时距))的位置。接着,主控制装置20即使测量载台MST停止在该位置,且通过与X标尺39X1对向的图30中以圆圈框住表示的X读头66(X线性编码器70B)来测量晶片载台WST的X位置,以Y干涉仪16及Z干涉仪43A,43B测量Y轴方向及θz旋转等,同时使晶片载台WST进一步往卸载位置UP驱动并使其在卸载位置UP停止。此外,在图21的状态下,于测量台MTB与前端透镜191之间保持有水。
其次,主控制装置20如图30及图31所示,根据上述Y轴线性编码器70E,70F(由图31中以圆圈框住所示、分别对向于被测量载台MST支撑的CD杆46上的一对基准格子52的Y读头64y1,64y2构成)的测量值,调整CD杆46的θz旋转,且根据用于检测位于测量台MTB的中心线CL上或其附近的基准标记M的第一对准系统AL1的测量值,调整CD杆46的XY位置。接着,在此状态下,主控制装置20即使用四个第2对准系统AL21~AL24,同时测量位于各第二对准系统的视野内的CD杆46上的基准标记M,以进行Sec-BCHK(时距)来分别求出四个第2对准系统AL21~AL24的基线(四个第2对准系统相对第1对准系统AL1的相对位置)。主控制装置20,以与此Sec-BCHK(时距)同时进行的方式,对未图标卸载臂的驱动系统下达指令以卸载停在卸载位置UP的晶片载台WST上的晶片W,且在卸载时使上升驱动的上下动销CT(图30中未图示,参照图31)上升既定量,并将晶片载台WST往+X方向驱动使其移动至装载位置LP。
其次,主控制装置20如图32所示将测量载台MST移动至最佳待机位置(以下称为「最佳急停待机位置」),该待机位置是供将测量载台MST从离开晶片载台WST的状态移行至与晶片载台WST之上述接触状态(或接近状态)的位置。主控制装置20以与上述动作同时进行的方式,对未图标装载臂的驱动系统下达指令以将新的晶片W装载于晶片台WTB上。此时,由于维持上下动销CT上升既定量的状态,因此与将上下动销CT下降驱动后收纳于晶片保持具内部的情形相比,能以更短时间来进行晶片装载动作。此外,图32表示晶片W装载于晶片台WTB的状态。
在本实施例中,上述测量载台MST的最佳急停待机位置根据附设于晶片上的对准照射区域的对准标记的Y坐标来适当地设定。另外,在本实施例中,将最佳急停待机位置设定成能使晶片载台WST停止于供进行晶片对准的位置,且是能移行至接触状态(或接近状态)的位置。
其次,主控制装置20,如图33所示使晶片载台WST从装载位置LP移动至测量板30上的基准标记FM定位在第一对准系统AL1的视野(检测区域)内的位置(即进行第一对准系统的基线测量(Pri-BCHK)之前半处理的位置)。此时,主控制装置20通过在X轴方向则基于编码器70B的测量值、在Y轴方向及θz旋转则基于Y干涉仪16及Z干涉仪43A,43B的测量值的不规则控制,控制晶片台WTB(晶片载台WST)在XY平面内的位置。接着,当晶片载台WST到达进行图33所示Pri-BCHK之前半处理的位置时,主控制装置20,即将晶片载台WST在XY平面内的位置控制,从上述不规则控制切换至使用三个编码器(读头)的位置控制。
在晶片载台WST移动至进行图33所示Pri-BCHK之前半处理的位置的状态下,读头单元62D的两个X读头66(其中,对向于X标尺39X2的读头66是以圆圈框住)分别对向于X标尺39X1,39X2,图33中以圆圈框住表示的两个Y读头64y2,64y1是分别对向于Y标尺39Y1,39Y2。在此状态下,主控制装置20是选择两个Y读头64y2,64y1、以及对向于X标尺39X2的读头66(此处选择的三个读头在以下称为原点读头),并使晶片载台WST在XY平面内微动,以使各原点读头的绝对相位成为对各原点读头预先决定的初始值。此处,各原点读头的绝对相位的初始值以晶片载台WST的θz旋转误差成为尽可能接近零的值的方式,预先调整晶片载台WST的θz旋转,并决定在其调整后所得的Y读头64y2,64y1的绝对相位的测量值、以及与此同时测量的剩余原点读头66的绝对相位的测量值。此外,在开始上述微动的时点,以各原点读头的测量值相对预先决定的值在干涉纹的1光纹范围内的方式,控制晶片载台WST在XY平面内的位置。
接着,主控制装置20在三个原点读头66,64y2,64y1的绝对相位分别成为各自的初始值的时点,使用分别对向于Y标尺39Y1,39Y2的原点读头(Y读头)64y2,64y1(编码器70A,70C)、以及对向于X标尺39X2的原点读头(X读头)66(编码器70D),再度开始晶片载台WST在XY平面内的位置控制。即,如此,主控制装置20在进行Pri-BCHK前半的处理的位置,将晶片载台WST在XY平面内的位置控制从上述不规则控制,切换至基于与三个原点读头66,64y2,64y1对应的编码器70A、70C、以及70C的测量值的位置控制。根据编码器70A、70C、以及70C的测量值,以及干涉仪系统118所测量的与晶片载台WST的纵摇量、横摇量、偏摇量、以及Z位置对应的各编码器的载台位置起因误差修正信息(由上述式(22)或式(23)所求出的修正信息),以及各标尺的格子间距的修正信息及格子线的弯曲修正信息、以及阿贝偏差量(阿贝误差修正信息),控制晶片载台WST在XY平面内的位置,由此来进行该基于编码器70A、70C、以及70C的测量值的位置控制。
接着,主控制装置20进行使用第一对准系统AL1来检测基准标记FM的Pri-BCHK的前半处理。此时,测量载台MST是在上述最佳急停位置待机中。
其次,主控制装置20一边根据上述至少三个编码器的测量值与上述各修正信息来管理晶片载台WST的位置,一边开始使晶片载台WST往+Y方向移动向用于检测对准标记(附设于三个第一照射区域)的位置。
接着,当晶片载台WST到达图34所示的位置时,主控制装置20即使晶片载台WST停止。在此之前,主控制装置20会在Z传感器72a~72d置于晶片台WTB上的时点或在此之前的时点作动该等Z传感器72a~72d(使其导通),以开始晶片台WTB的Z位置及倾斜(θy旋转及θx旋转)的测量。
在晶片载台WST停止后,主控制装置20即使用第一对准系统AL1,第二对准系统AL22,AL23大致同时且个别检测出附设于三个第一对准照射区域AS的对准标记(参照图34中的星标记),再将上述三个对准系统AL11,AL22,AL23的检测结果与进行该检测时的上述至少三个编码器的测量值(上述各修正信息经修正后的测量值)以彼此相关联的方式储存于内部存储器。
如上所述,在本实施例中,在检测第一对准照射区域的对准标记的位置,结束移行至测量载台MST与晶片载台WST成为接触状态(或接近状态)的动作,并通过主控制装置20,开始在该接触状态(或接近状态)下的两载台WST,MST从上述位置往+Y方向的移动(步进移动向用于检测附设于五个第二对准照射区域的对准标记的位置)。在该两载台WST,MST往+Y方向的移动开始之前,主控制装置20是如图25所示开始从多点AF系统(90a,90b)的照射系统09a将检测光束对晶片台WTB照射。由此于晶片台WTB上形成多点AF系统的检测区域。
接着,在上述两载台WST,MST往+Y方向的移动中,当两载台WST,MST到达图35所示的位置时,主控制装置20即进行上述聚焦校正的前半处理,求出在通过晶片台WTB的中心(与晶片W的中心大致一致)的Y轴方向直线(中心线)与上述直线LV一致的状态下,Z传感器72a,72b,72c,72d的测量值(晶片台WTB在X轴方向一侧与另一侧端部的面位置信息)、以及多点AF系统(90a,90b)对测量板30表面的检测点(多个检测点中位于中央或其附近的检测点)中的检测结果(面位置信息)的关系。此时,液浸区域14是形成于CD杆46与晶片台WTB的边界附近。即,是液浸区域14从CD杆46移至晶片台WTB前一刻的状态。
接着,使两载台WST,MST在保持接触状态(或接近状态)的状态下往+Y方向更进一步移动,而到达图36所示的位置时,即使用五个对准系统AL1,AL21~AL24大致同时且个别检测出附设于五个第二对准照射区域的对准标记(参照图35中的星标记),再将上述五个对准系统AL1,AL21~AL24的检测结果与进行该检测时的三个编码器70A,70C,70D的测量值(修正信息的经修正后的测量值)以彼此相关联的方式储存于内部存储器。此时,由于不存在与X标尺39X1对向且位于通过投影光学系统PL的光轴的Y轴方向直线LV上的X读头,因此主控制装置20是根据与X标尺39X2对向的X读头66(Y线性编码器70D)及Y线性编码器70A,70C的测量值来控制晶片台WTB在XY平面内的位置。
如上所述,在本实施例中,在第二对准照射区域的对准标记的检测结束的时间点,可检测出合计八个的对准标记的位置信息(二维位置信息)。因此在此阶段时,主控制装置20也可以使用这样的的位置信息,来进行例如日本特开昭61-44429号公报(对应美国专利第4,780,617号说明书)等所揭示的统计运算,求出晶片W的标尺(照射倍率),并根据该算出的照射倍率控制调整装置68(参照图6),以调整投影光学系统PL的光学特性、例如投影倍率。调整装置68,例如可通过驱动构成投影光学系统PL的特定可动透镜,或改变构成投影光学系统PL的特定透镜间所形成的气密室内部的气体压力,来调整投影光学系统PL的光学特性
另外,主控制装置20,在结束上述附设于五个第二对准照射区域的对准标记的同时检测动作后,即再度开始在接触状态(或接近状态)下的两载台WST,MST往+Y方向的移动,同时如图36所示,使用Z传感器72a~72d与多点AF系统(90a,90b)开始上述的对焦匹配。
接着,当两载台WST,MST到达图37所示测量板30配置于投影光学系统PL正下方的位置时,主控制装置20即进行上述Pri-BCHK的后半处理及聚焦校正的后半处理。此处的Pri-BCHK的后半处理是指使用上述空间像测量装置45(将空间像测量狭缝图案SL形成于测量板30)来测量投影光学系统PL所投影的标线片R上的一对测量标记投影像(空间像),并将其测量结果(与晶片台WTB的XY位置对应的空间像强度)储存于内部存储器的处理。此处理,例如可使用与上述美国专利申请公开第2002/0041377号说明书等揭示的方法同样的方法,通过使用一对空间像测量狭缝图案SL的狭缝扫描方式的空间像测量动作,测量一对测量标记的空间像。另外,聚焦校正的后半处理是指主控制装置20一边如图37所示根据Z传感器72a,72b,72c,72d所测量的面位置信息控制测量板30(晶片台WTB)在投影光学系统PL的光轴方向的位置(Z位置),一边使用空间像测量装置45,测量标线片R或形成于标线片载台RST上未图标标记板的测量标记的空间像,并根据其结果测量投影光学系统PL的最佳聚焦位置的处理。此测量标记的投影像的测量动作,揭示于例如国际公开第2005/124834号小册子等。主控制装置20与一边使测量载台30移动于Z轴方向、一边取得来自空间像测量装置45的输出信号的动作同步,取得Z传感器741,4、742,4、Z传感器761,3、762,3的测量值。接着,将与投影光学系统PL的最佳聚焦位置对应的Z传感器741,4、742,4、Z传感器761,3、762,3的值储存于未图标存储器。此外,的所以在聚焦校正的后半处理中,使用Z传感器72a,72b,72c,72d所测量的面位置信息,来控制测量板30(晶片载台WST)在投影光学系统PL的光轴方向的位置(Z位置),这是因此聚焦校正的后半处理是在上述聚焦的途中进行的缘故。
此时,由于液浸区域14是形成于投影光学系统PL与测量板30(晶片台WTB)之间,因此通过投影光学系统PL及水Lq进行上述空间像的测量。另外,测量板30等是装载于晶片载台WST(晶片台WTB),受光组件等是装载于测量载台MST,因此上述空间像的测量如图37所示,在晶片载台WST与测量载台MST保持接触状态(或接近状态)下进行。通过上述测量,求出与投影光学系统PL的最佳聚焦位置对应的、通过晶片台WTB中心的Y轴方向直线一致于上述直线LV的状态下Z传感器741,4、742,4、761,3、762,3的测量值(即晶片台WTB的面位置信息)。
接着,主控制装置20根据上述Pri-BCHK之前半处理的结果与Pri-BCHK的后半处理的结果算出第一对准系统AL1的基线。同时,主控制装置20根据上述聚焦校正前半处理所求得的Z传感器72a,72b,72c,72d的测量值(晶片台WTB的面位置信息)、与多点AF系统(90a,90b)对测量板30表面的检测点中检测结果(面位置信息)的关系、以及在上述聚焦校正后半处理所求得的与投影光学系统PL的最佳聚焦位置对应的Z传感器741,4、742,4、761,3、762,3的测量值(即,晶片台WTB的面位置信息),求出多点AF系统(90a,90b)对投影光学系统PL的最佳聚焦位置的代表检测点(此时是多个检测点中位于中央或其附近的检测点)的偏置,并通过例如光学方法将多点AF系统的检测原点调整到该偏置成为零。
在此情形下,从提升产量的观点来看,也可以仅进行上述Pri-BCHK的后半处理及聚焦校正的后半处理的其中一方,也可以在不进行两处理的状态下移行至次一处理。当然,如果不进行Pri-BCHK的后半处理即也无进行上述Pri-BCHK之前半处理的必要,此时,主控制装置20只要使晶片载台WST移动至可从上述装载位置LP检测出附设于第一对准照射区域AS的对准标记的位置即可。此外,当不进行Pri-BCHK处理时,使用已以相同的动作在曝光对象晶片W前的晶片的曝光前一刻进行了测量的基线。另外,当不进行聚焦校正的后半处理时,与基线同样地,使用已在先前的晶片的曝光前一刻进行了测量的投影光学系统PL的最佳聚焦位置。
此外,在该图37的状态下持续进行上述聚焦校正。
通过使在上述接触状态(或接近状态)下的两载台WST,MST往+Y方向移动,而使晶片载台WST在既定时间后到达图29所示的位置时,主控制装置20即使晶片载台WST停止在该位置,且使测量载台MST持续往+Y方向移动。接着,主控制装置20使用五个对准系统AL1,AL21~AL24大致同时且个别检测出附设于五个第三对准照射区域的对准标记(参照图38中的星标记),并将上述五个对准系统AL1,AL21~AL24的检测结果与进行该检测时的上述四个编码器中至少三个编码器(经上述各修正信息修正后的测量值)的测量值以彼此相关联的方式储存于内部存储器。此时,也持续进行对焦匹配。
另一方面,从上述晶片载台WST的停止起经过既定时间后,测量载台MST与晶片载台WST是从接触(或接近状态)移行至分离状态。在移行至此分离状态后,主控制装置20即使测量载台MST到达曝光开始待机位置(是在该处待机至曝光开始为止)时即停在该位置。
其次,主控制装置20使晶片载台WST往+Y方向移动向附设于上述三个第一对准照射区域的对准标记的检测位置。此时仍持续进行对焦匹配。另一方面,晶片载台WST是在上述曝光开始待机位置待机中。
接着,当晶片载台WST到达图39所示的位置时,主控制装置20即立即使晶片载台WST停止,且使用第一对准系统AL1、第二对准系统AL22,AL23大致同时且个别检测出附设于晶片W上三个第一对准照射区域的对准标记(参照图39中的星标记),并将上述三个对准系统AL1,AL22,AL23的检测结果与进行该检测时的上述四个编码器中至少个编码器的测量值以彼此相关联的方式储存于内部存储器。在此时点也持续进行对焦匹配,测量载台MST则是持续在上述曝光开始待机位置待机。接着,主控制装置20使用于上述方式获得的合计十六个对准标记的检测结果与所对应的编码器的测量值(经上述各修正信息修正后的测量值),通过例如美国专利第4,780,617号说明书等所揭示的EGA方式,算出上述四个编码器的测量轴所规定的坐标系统(以晶片台WTB的中心为原点的XY坐标系统)上晶片W上的所有照射区域的排列信息(坐标值)。
其次,主控制装置20一边再度使晶片载台WST往+Y方向移动,一边持续进行对焦匹配。接着,当来自多点AF系统(90a,90b)的检测光束自晶片W表面偏离时,即如图40所示结束对焦匹配。其后,主控制装置20根据事前进行的晶片对准(EGA)的结果及五个对准系统AL1,AL21~AL22的最新的基线测量结果等,通过液浸曝光进行步进扫描方式的曝光,以将标线片图案依序转印至晶片W上的多个照射区域。其后,对批量内的剩余晶片也反复进行同样的动作以使其曝光。
如以上所详细说明,根据本实施例的曝光装置100在晶片载台WST的驱动中,通过至少各包含一个编码器系统的X编码器与Y编码器的三个编码器测量晶片载台WST在XY平面(移动面)内的位置信息(包含θz旋转)。接着,通过主控制装置20,以在切换前后维持晶片载台WST在XY平面内的位置的方式,将用于测量晶片载台WST在XY平面内的位置信息的编码器(读头),从该三个编码器中的任一编码器切换至另一编码器。因此,即使进行用于晶片载台WST的位置控制的编码器的切换,也可以在切换前后维持晶片载台WST在XY平面面内的位置,正确地进行连续衔接。另外,主控制装置20,即使在进行此编码器的切换时,仍使用读头(编码器)的测量误差(起因于上述测量延迟)已修正完毕的各编码器的测量值。由此,可一边在多个编码器间进行连续衔接,一边正确地使晶片载台WST沿既定路径二维移动。
另外,根据本实施例的曝光装置100在例如批量处理中,经由主控制装置20通过至少各包含一个编码器系统的X读头(X编码器)与Y读头(Y编码器)的三个读头(编码器)测量晶片载台WST在XY平面(移动面)内的位置信息(包含θz旋转)。接着,通过主控制装置20,根据该位置信息的测量结果与用于测量该位置信息的三个读头在移动面内的位置信息((X,Y)坐标值),在XY平面内驱动晶片载台WST。此时,一边利用仿射转换的关系算出晶片载台WST在XY平面内的位置信息,一边在XY平面内驱动晶片载台WST。由此,可一边使用包含读头单元62A~62D(分别具有多个Y读头64或多个X读头)的编码器系统切换在晶片载台WST的移动中用于控制的读头(编码器),一边以良好精度控制晶片载台WST的移动。
另外,根据本实施例的曝光装置100,在晶片载台WST的驱动中,通过主控制装置20随时(以既定测量取样间隔)取得编码器系统的各编码器(读头)的输出,且将从用于晶片载台WST的位置控制的编码器(读头)切换至用于晶片载台WST的位置控制的另一编码器(读头)的动作,与晶片载台WST的位置控制时点同步执行。如此,不需要与进行干涉仪或编码器的输出取得的测量取样同步高速进行编码器的切换,也不需要用于进行该切换的高精度硬件,可谋求成本的减低。
另外,根据本实施例的曝光装置100,可以通过主控制装置20,根据晶片载台WST的移动路径,对用于晶片载台WST的位置控制的编码器从编码器系统的任意编码器切换至另一编码器、作为该切换对象的编码器的组合及切换时点进行调度。接着,在晶片载台WST的移动中,通过主控制装置20使用编码器系统的三个编码器测量晶片载台WST在XY平面内的位置信息,并根据上述调度的内容,从任意编码器切换至另一编码器。由此,可对应晶片载台WST的目标轨道、进行合适的编码器的切换。
另外,根据本实施例的曝光装置100,在晶片对准时或曝光时等使晶片载台WST移动于既定方向、例如Y轴方向时,即根据编码器系统的测量信息、晶片载台WST在与Y轴方向不同的方向的位置信息(包含倾斜信息,例如θx方向的旋转信息等)、标尺的特性信息(例如格子面的平面度、及/或格子形成误差等)、起因于标尺的阿贝偏移量的阿贝误差的修正信息,将晶片载台WST驱动于Y轴方向。即,驱动晶片载台WST以补偿因晶片载台WST往与Y轴方向不同的方向的移位(包含倾斜)与标尺而产生的编码器系统(编码器70A,70C)的测量误差。在本实施例中,通过主控制装置20,根据用于测量晶片载台WST在既定方向、例如Y轴方向的位置信息的编码器70A,70C的测量值、该测量时晶片载台WST在与Y轴方向不同的方向(非测量方向)的位置信息(例如干涉仪系统118的Y干涉仪16、Z干涉仪43A,43B所测量的与晶片载台WST的θx方向、θz方向、以及Z轴方向的位置信息对应的载台位置起因误差修正信息(由上述式(22)所算出的修正信息))、Y标尺的格子间距的修正信息(此为考虑了Y标尺的凹凸(平面度)的修正信息)、Y标尺的格子线38的弯曲修正信息、起因于Y标尺的阿贝偏移量的阿贝误差的修正信息,来使晶片载台WST驱动往Y轴方向。如此,可根据将标尺39Y1、39Y2与Y读头64在非测量方向的相对移位、起因于标尺39Y1、39Y2的格子间距及格子线38的弯曲的编码器70A,70C测量误差、以及起因于Y标尺的阿贝偏移量的阿贝误差,根据各修正信息修正后的编码器70A,70C的测量值,来控制载台驱动系统124以将晶片载台WST驱动于Y轴方向。此时,编码器70A,70C的测量值(计数值),与以理想的编码器(读头)测量理想的格子(衍射格子)时相同的结果。此处,所谓理想的格子(衍射格子)是指其格子的面与载台的移动面(XY平面)平行且完全的平面,格子的间距方向与干涉仪的光束平行且格子线的间隔完全等间隔。理想的编码器(读头)是指光轴与载台的移动面(XY平面)呈垂直,且不会因Z移位、调平、偏摇等使计数值变化。
另外,当使晶片载台WST移动于X轴方向时,即根据编码器系统的测量信息、晶片载台WST在与X轴方向不同的方向的位置信息(包含倾斜信息,例如θy方向的旋转信息等)、标尺的特性信息(例如格子面的平面度、及/或格子形成误差等)、以及起因于标尺的阿贝偏移量的阿贝误差的修正信息,将晶片载台WST驱动于X轴方向。即,驱动晶片载台WST以补偿因晶片载台WST往与X轴方向不同的方向的移位(包含倾斜)而产生的编码器系统(编码器70B,70D)的测量误差。在本实施例中,通过主控制装置20,根据用于测量晶片载台WST在X轴方向的位置信息的编码器70B,70D的测量值、该测量时晶片载台WST在与X轴方向不同的方向(非测量方向)的位置信息(例如干涉仪系统118Z干涉仪43A,43B所测量的与晶片载台WST的θy方向、θz方向、以及Z轴方向的位置信息对应的载台位置起因误差修正信息(由上述式(11)所算出的修正信息))、X标尺的格子间距的修正信息(此为考虑了标尺的凹凸(平面度)的修正信息)、X标尺的格子线37的弯曲修正信息、以及起因于X标尺39X1、39X2的阿贝偏移量的阿贝误差的修正信息,来使晶片载台WST驱动往X轴方向。如此,可根据将X标尺39X1、39X2与X读头66在非测量方向的相对移位、起因于X标尺39X1、39X2的格子间距及格子线37的弯曲的编码器70B,70D测量误差、以及起因于X标尺39X1、39X2的阿贝偏移量的阿贝误差,根据各修正信息修正后的编码器70B,70D的测量值,来控制载台驱动系统124以将晶片载台WST驱动于X轴方向。此时,编码器70B,70D的测量值是与以理想的编码器(读头)测量理想的格子(衍射格子)时相同的结果。
因此,不会受到读头与标尺间往欲测量的方向(测量方向)以外的相对运动、阿贝误差、标尺的凹凸、以及标尺的格子间距及格子弯曲的影响,而可使用编码器将晶片载台WST往希望方向以良好精度驱动。
另外,根据本实施例的曝光装置100,虽然是于晶片上的各照射区域形成标线片R的图案时,进行扫描步进方式的曝光,但在此扫描步进方式的曝光动作中,主控制装置20在依据预先设定的调度的编码器间(编码器的组合间),以依照该调度的时点,与晶片载台WST的位置控制时点同步进行在多个编码器间的连续衔接动作。
另外,根据本实施例的曝光装置100,通过主控制装置20,在将晶片载台WST驱动于XY平面内的既定方向时,以既定取样间隔(例如96[μsec])分别取得与包含编码器系统的至少一个、例如X读头与Y读头而合计为三个读头的检测信号对应的测量数据,且驱动晶片载台WST,以对各读头,根据最后取得的最新测量数据与一个前(一控制取样间隔前)、以及因检测信号于电线(传播路径)中的传播所导致的延迟时间δ的信息,修正因检测信号于电线(传播路径)中的传播所导致的测量延迟而造成的读头(编码器)的测量误差。由此,不会受到因编码器读头的检测信号于电线(传播路径)中的传播所导致的测量延迟的影响,将晶片载台WST以高精度驱动于希望方向。
例如,本实施例的曝光装置100,在将晶片载台WST驱动于Y轴方向时,使用包含编码器70A,70C(分别具有分别对向于Y标尺39Y1,39Y2的一对Y读头64)的合计三个读头(编码器),测量晶片载台WST的位置信息。此时,即使分别对向于Y标尺39Y1,39Y2的一对Y读头64相互间的上述延迟时间δ不同,由于也可以通过主控制装置20驱动晶片载台WST,以修正起因于延迟时间δ的读头(编码器)的测量误差,因此其结果能避免因一对Y读头64相互间的上述延迟时间δ不同而使晶片载台WST产生θz旋转误差。
另外,在本实施例中,在上述晶片载台WST的驱动前,例如在装置启动时等,通过主控制装置20将晶片载台WST驱动于XY平面内的既定方向(例如Y轴方向(或X轴方向)),且在该驱动中以既定取样时点对编码器系统的多个读头(例如一对Y读头64(或X读头))同时将该各读头的检测信号与干涉仪系统118的Y干涉仪16(或X干涉仪126)的检测信号取得至存储器34等,并执行延迟时间取得处理,以根据两检测信号,以对应的干涉仪系统的检测信号为基准取得各读头的延迟时间的信息。如此,曝光装置100(主控制装置20)本身,能以干涉仪系统118所对应的干涉仪的检测信号为基准取得多个读头各自的延迟时间的信息。
接着,根据该取得的编码器系统的多个读头各自的延迟时间的信息、以及与多个读头各自的检测信号对应的测量数据,通过主控制装置20以上述方式驱动晶片载台WST。由此,即使各读头的延迟时间不同,也不会受到该多个读头间的延迟时间不同的影响,能使用编码器系统的各编码器以良好精度驱动晶片载台WST。
另外,根据本实施例的曝光装置100,当通过主控制装置20对晶片载台WST上的晶片W的曝光结束时,使晶片载台WST依序移动至卸载位置UP、装载位置LP,已从晶片载台WST上卸载已曝光结束的晶片W,以及将新的晶片W装载于晶片载台WST上,即,进行晶片载台WST上的晶片W的更换。每次在结束晶片W的更换时,即通过主控制装置20将晶片载台WST定位于进行上述Pri-BCHK前半处理的位置,并依照上述步骤,再次开始使用编码器系统的三个编码器对晶片载台WST在XY平面内的位置控制。因此,即使反复进行上述多个编码器间的连续衔接处理(用于控制晶片载台WST在XY平面内的位置的编码器的切换处理)等,也可以在每更换晶片W时消除起因于该连续衔接处理的晶片载台WST的位置误差(于每进行连续衔接处理时所累积的累积误差)晶片载台WST的位置误差不会累积至超过容许等级。因此,可在包含曝光位置之上述有效区域内以良好精度长期测量晶片载台WST在XY平面内的位置信息,由此可长期维持曝光精度。
另外,在本实施例中,在通过主控制装置20将晶片载台WST的偏摇调整至彼此分离距离L(≧400mm)的一对原点读头64y2,64y1的绝对相位成为预先决定的初始值的位置的状态下,再次开始使用编码器系统的三个编码器对晶片载台WST在XY平面内的位置控制。因此,可将基于三个原点读头的测量值、晶片载台WST在XY平面内位置的控制开始时点中晶片载台WST的偏摇误差大致设定为零,其结果,能有效地抑制起因于该晶片载台WST偏摇误差的第一对准系统的基线在X轴方向的偏移、芯片旋转(晶片W上的照射区域的旋转误差)、以及起因于该芯片旋转的重叠误差的产生。
另外,在本实施例中,通过主控制装置20,每次在晶片载台WST上更换晶片W时,在EGA对准测量的开始前,具体而言是在以对准系统AL1,AL22,AL23测量附设于晶片W上的三个第一对准照射区域的对准标记前,再次开始使用三个编码器对晶片载台WST在XY平面内的位置控制。因此,即使在再次开始使用上述三个编码器对晶片载台WST在XY平面内的位置控制的时点,编码器所测量的晶片载台WST的X位置及Y位置的测量值存在些许误差,最终也可以通过其后的EGA消除其误差。
另外,在本实施例中,如图30、图31及图32所示,即使在晶片载台WST上更换晶片W的期间,也通过主控制装置20使用编码器系统的X编码器70B(与X标尺39X2对向的读头单元62D的一个X读头66),持续该X编码器70B对晶片载台WST在测量方向的X轴方向的位置信息的测量。因此用于测量位在卸载位置UP及装载位置LP的晶片载台WST的X位置的X干涉仪128,则并不一定要设置。不过,在本实施例中,以该编码器的异常时等的支持装置为目的才设置了X干涉仪128。
另外,根据本实施例的曝光装置100,为了使自照明系统10经由标线片R、投影光学系统PL、及水Lq而照射于晶片W的照明光IL与晶片W的相对运动,通过主控制装置20,根据上述各编码器的测量值、该测量时与晶片载台WST在非测量方向的位置信息对应的各编码器的载台位置起因误差修正信息、各标尺的格子间距的修正信息及格子线的修正信息、以及起因于各标尺的阿贝偏差量的阿贝误差的修正信息,以良好精度驱动装载晶片W的晶片载台WST。
因此,可通过扫描曝光及液浸曝光,以良好精度将标线片R的希望图案形成于晶片上的各照射区域。
另外,在本实施例中,根据之前的图33及图34所说明,主控制装置20在以对准系统AL1,AL22,AL23测量附设于晶片W上的三个第一对准照射区域的对准标记前(EGA对准测量),将用于晶片载台WST的位置控制的测量装置从干涉仪系统118切换至编码器系统(将晶片台WTB在XY平面内的位置控制从上述不规则控制切换至基于编码器70B,70D与编码器70A,70C中、至少三个编码器的测量值的控制)。由此,即使在切换后一刻的编码器系统对晶片载台WST的X位置及Y位置的测量值存在些许误差,最终也可以通过其后的EGA消除其误差。
另外,根据本实施例,主控制装置20在取得上述编码器的测量值的载台位置起因误差修正信息时,使晶片载台WST变化成不同的多个姿势,并对各姿势,根据干涉仪系统118的测量结果维持晶片载台WST的姿势的状态下,一边从编码器的读头64或66将检测光照射于标尺39Y1、39Y2,39X1、39X2的特定区域,一边使晶片载台WST在既定行程范围内移动于Z轴方向,并在该移动中对编码器的测量结果进行取样。由此,来得到在各姿势的与晶片载台WST在正交于移动面的方向的位置对应的编码器测量值的变化信息(例如图12的图表所示的误差特性曲线)。
接着,主控制装置20即根据此取样结果,即在各姿势的与晶片载台WST在Z轴方向的位置对应的编码器测量值的变化信息,进行既定运算,由此求出与晶片载台WST在非测量方向的位置信息对应的编码器测量值的修正信息。因此,能以简单的方法,决定载台位置起因误差修正信息,以修正因读头与标尺在非测量方向的相对变化的编码器的测量误差。
另外,在本实施例中,由于在对构成同一读头单元的多个读头、例如构成读头单元62A的多个Y读头64,决定上述修正信息时,从各Y读头64将检测光照射于所对应的Y标尺39Y1的相同特定区域,进行上述编码器的测量结果的取样,并根据其取样结果,决定由各Y读头64与Y标尺39Y1构成的各编码器的载台位置起因误差修正信息,其结果,可通过使用此修正信息也修正因读头倒塌产生的几何性误差。换言之,主控制装置20在以与同一标尺对应的多个编码器为对象求出上述修正信息时,考虑使晶片载台WST移动于Z轴方向时因作为对象的编码器的读头倒塌而产生的几何误差,求出作为上述对象的编码器的修正信息。因此,本实施例,也不会产生因多个读头的倒塌角度不同而产生的余弦误差,另外,即使Y读头64不产生倒塌,而例如因读头的光学特性(倾斜度等)等使编码器产生测量误差时,同样地可通过求出上述修正信息,来防止测量误差的产生,进而防止晶片载台WST的位置控制精度降低。即在本实施例中,驱动晶片载台WST以补偿因读头单元而产生的编码器系统的测量误差(以下也称为读头起因误差)。此外,也可以根据读头单元的特性信息(包含例如读头的倒塌、及/或光学特性等),算出例如编码器系统的测量值修正信息。
当将晶片载台WST往X轴方向移动时,在上述实施例中,例如以读头单元62A与读头单元62C同时或一部分同时进行读头的切换及连续衔接处理,但读头单元62A,62C也可以以不同时机进行该处理,此时,例如将读头单元62A,62C配置成,相邻的读头的间隔为相同,且使其X轴方向的位置偏移。
此外,在上述实施例中,通过同一曝光装置,实施与编码器的读头的切换及测量值的连续衔接相关的发明,与编码器系统的各种测量误差(例如载台位置起因误差、读头起因误差、标尺起因误差、以及阿贝误差等)的修正相关的发明,使用编码器系统于每更换晶片时再度开始晶片载台WST的位置控制的发明(与编码器系统的重设相关的发明),将与编码器(读头)的切换动作与晶片载台的位置控制的时机同步执行、与切换时机相关的发明,根据晶片载台的移动路径对该切换时机进行调度的发明,以及与随着检测信号传播的测量延迟所导致的编码器读头的测量误差的修正相关联的发明等。然而,这样的发明,可分别单独实施,或任意地组合来实施。
另外,也可以与上述读头的切换、连续衔接处理组合,来实施上述载台位置起因误差、读头起因误差、标尺起因误差、以及阿贝误差的一个或两个以上的组合的修正。
此外,在上述实施例中,主控制装置20虽然根据在现在时刻t取得的各编码器(读头)所取得的各编码器(读头)的最新测量值,与1个前(1控制取样间隔前)的测量值,算出相对于晶片载台WST位置的时间变化(参照例如图10所示的时间变化曲线y=y(t))的近似直线(参照例如图10所示的直线y=ycal(t)),使用该近似直线驱动晶片载台WST,以修正编码器系统的各读头的检测信号在传播路径中的传播所导致的测量延迟而造成的测量误差,但本发明并不限定于此。即,本发明中,控制装置也可以除了使用最新测量数据及1个(1控制取样间隔)前的测量数据以外,也使用2个(2控制取样间隔)前的测量数据,算出移动体位置的时间变化曲线的二次近似曲线,根据该近似直线驱动晶片载台WST,以修正编码器系统的各读头的检测信号在传播路径中的传播所导致的测量延迟而造成的测量误差。扼要言之,控制装置,只要根据包含编码器系统的读头的最新测量数据与至少一个数据前的数据的过去测量数据的多个数据、以及因该读头的检测信号于电线中的传播所导致的延迟时间的信息来驱动移动体,以修正因该读头的测量延迟而造成的的测量误差即可。
另外,在上述实施例中,主控制装置20执行延迟时间取得处理,以根据编码器系统的各Y读头(或各X读头)的检测信号、以及Y干涉仪16(或X干涉仪126)的检测信号,以Y干涉仪16(或X干涉仪126)的检测信号为基准取得各Y读头(X读头)的该延迟时间的信息,但不限于此,也可以通过求出因任一X读头(或Y读头)的检测信号于电线中的传播所导致的延迟时间、以及因其它X读头(或Y读头)的检测信号于电线中的传播所导致的延迟时间的差,以一个X读头(或Y读头)的检测信号为基准取得取得其它X读头(或Y读头)的该延迟时间的信息。
另外,在上述实施例中,主控制装置20虽然对编码器系统的所有读头执行该延迟时间取得处理,但并不限于此,也可以仅对一部分的读头执行延迟时间取得处理。
另外,在上述实施例中,虽然如使用图20所说明那样,主控制装置20在进行上述延迟时间取得处理时,根据各读头、例如Y读头64的检测信号C2与所对应的干涉仪、例如Y干涉仪16的输出信号C1的强度差ΔI,算出该Y读头64的该延迟时间δ的信息,但并不限于此,也可以从两信号在时间轴方向的偏移直接求出延迟时间的信息。
此外,在上述实施例中,说明了当在卸载位置及装载位置,读头单元62D的一个读头66以外的其余所有读头不对向于标尺,而无法通过编码器系统以物理方式测量晶片载台在XY平面内的位置的情形,但本发明并不限定于此。即,编码器系统对晶片载台在XY平面内的位置测量,即使在卸载位置及装载位置均可能持续时,最好仍与上述实施例同样地,在晶片载台WST从晶片更换位置回归至对准区域为止的期间的任一个时点,再度开始使用三个编码器进行晶片载台WST的位置测量及位置控制。由此,可随着反复多个编码器间的连续衔接处理来定期消除晶片载台位置的累积误差。
另外,在上述各实施例中,为了简化说明,虽然说明由主控制装置20来进行载台系统、干涉仪系统、编码器系统等曝光装置构成各部分的控制,但并不限于此,当然也可以由多个控制装置来分担进行上述主控制装置20所进行的控制的至少一部分。例如,也可以将根据编码器系统、Z传感器及干涉仪系统的测量值进行晶片载台WST等的控制的载台控制装置,设于主控制装置20的管理下。另外,上述主控制装置20所进行的控制并不一定要由硬件来实现,也可以通过用于规定主控制装置20、或如上述分担进行控制的数个控制装置各自的动作的计算机程序,而由软件来予以实现。
另外,上述各实施例的编码器系统、干涉仪系统、多点AF系统及Z传感器等构成或配置仅为一例,本发明当然并不限定于此。例如,上述实施例中的例,虽然用于Y轴方向位置的测量的一对Y读头39Y1,39Y2、以及用于X轴方向位置的测量的一对X读头39X1,39X2被设于晶片台WTB上,而与此对应地,一对读头单元62A,62C被配置于投影光学系统PL的X轴方向一侧与另一侧,一对读头单元62B,62D被配置于投影光学系统PL的Y轴方向一侧与另一侧,然而并不限于此,也可以是Y轴方向位置测量用的Y读头39Y1,39Y2及X轴方向位置测量用的X读头39X1,39X2中至少一方的一个(非一对)设于晶片台WTB上,或仅设置一对读头单元62A,62C及一对读头单元62B,62D中至少一方的一个。另外,标尺的延设方向及读头单元的延设方向,并不限于上述实施例的X轴方向、Y轴方向的正交方向,也可以为相互交叉的方向。另外,衍射格子的周期方向也可以是与各标尺的长边方向正交(或交叉)的方向,此时,只要在与衍射格子周期方向正交的方向配置对应的读头单元的多个读头即可。另外,各读头单元,也可以具有在与上述衍射格子周期方向正交的方向无间隙地配置的多个读头。
另外,上述实施例中的例,虽然说明了在晶片载台WST的XY平面的平行面(具体而言为上面)配置有X标尺、Y标尺的情形,但并不限于此,也可以于晶片载台WST的下面、当然也可以于侧面配置光栅。或也可以采用于晶片载台设置读头,于移动体外部配置二维格子(或二维配置的一维格子部)的构成的编码器系统。此时,此时,当于晶片载台上面也配置Z传感器时,可将该二维格子(或二维配置的一维格子部)兼用为用于反射来自Z传感器的测量光束的反射面。
此外,在上述实施例中,虽然以干涉仪系统测量晶片载台WST在θx方向的旋转信息(纵摇量),但例如也可以从一对Z传感器i,j或76p,q的测量值求得纵摇量。或者,也可以与读头单元62A,62C同样地,例如于读头单元62B,62D的各读头接近配置一个或一对Z传感器,再从与X标尺39X1,39X2分别对向的Z传感器的测量值求得纵摇量。由此,可不使用干涉仪系统118,而使用上述编码器与Z传感器测量晶片载台WST在六自由度的方向、即X轴、Y轴、Z轴、θx、θy、θz方向的位置信息。上述编码器与Z传感器测量晶片载台WST在六自由度方向的位置信息的动作,不仅可在曝光动作进行,也可以在上述对准动作及/或对焦匹配动作进行。
另外,在上述实施例中,虽然根据上述修正信息来修正编码器系统的测量值,以补偿因晶片载台WST往与晶片载台WST所驱动的既定方向不同的方向的移位(读头与标尺的相对移位)而产生的编码器系统的测量误差,但并不限于此,例如也可以一边根据编码器系统的测量值驱动晶片载台WST,一边根据上述修正信息修正用于定位晶片载台WST的目标位置。或者,特别在曝光动作中,也可以一边根据编码器系统的测量值驱动晶片载台WST,一边根据上述修正信息修正标线片载台RST的位置。
另外,在上述实施例中,例如在曝光时等,根据编码器系统的测量值仅驱动晶片载台WST,但例如也可以追加用于测量标线片载台RST位置的编码器系统,再根据该编码器系统的测量值、与标线片干涉仪116所测量的标线片载台在非测量方向的位置信息对应的修正信息,来驱动标线片载台RST。
另外,在上述实施例中,虽然说明了具备一个固定的第一对准系统与四个可动的第二对准系统,且以与这样的五个对准系统对应的行程检测附设于晶片上的十六个对准照射区域的对准标记。然而,第二对准系统也可以非为可动,另外,第二对准系统的数目也可以是任意的。扼要言之,只要有能检测晶片上的对准标记的至少一个对准系统即可。
此外,在上述实施例中,虽然说明了与例如国际公开WO2005/074014号小册子等所揭示的曝光装置同样地,与晶片载台WST分开独立地具备测量载台MST的曝光装置,但并不限于此,即使是例如日本特开平10-214783号小册子及对应美国专利第6,341,007号、以及国际公开第98/40791号小册子及对应美国专利第6,262,796号等所揭示,可使用两个晶片载台来大致同时执行曝光动作与测量动作(例如对准系统对标记的检测等)的双晶片载台方式的曝光装置,也可以使用上述编码器系统(参照图3等)来进行各晶片载台的位置控制。此处,虽然不仅在曝光动作而在测量动作时,也可以通过适当地设定各读头单元的配置、长度等,来直接使用上述编码器系统而进行各晶片载台的位置控制,但也可以与上述读头单元(62A~62D)分别独立地设置可在其测量动作中使用的读头单元。例如,也可以设置以一个或两个对准系统为中心配置成十字形的四个读头单元,在上述测量动作时通过这样的读头单元与所对应的移动标尺(62A~62D)来测量各晶片载台WST的位置信息。双晶片载台方式的曝光装置在两个晶片载台分别设置至少各两个移动标尺,当装载于一晶片载台的晶片的曝光动作结束后,即通过与该一晶片载台的更换,来将另一晶片载台(用于装载已在测量位置进行了标记检测等的次一晶片)配置于曝光位置又。与曝光动作同时进行的测量动作,并不限于对准系统对晶片等的标记检测,也可以代替此方式或与其组合,进行晶片的面位置信息(段差信息等)的检测。
此外,上述说明中,虽然说明了在晶片载台WST侧进行晶片更换的期间,使用测量载台MST的CD杆46来进行Sec-BCHK(时距),但并不限于此,也可以使用测量载台MST的测量器(测量用构件)进行照度不均测量(及照度测量)、空间像测量、波面像差测量等的至少一个,并将该测量结果反映于其后进行的晶片曝光。具体而言,例如能根据测量结果,通过调整装置68来进行投影光学系统PL的调整。
另外,在上述实施例中,也可以于测量载台MST配置标尺,并使用上述编码器系统(读头单元)来进行测量载台的位置控制。即,供进行编码器系统对位置信息的测量的移动体,并不限于晶片载台。
此外,如果考虑到晶片载台WST的小型化或轻量化等,虽然最好是在晶片载台WST上尽可能地将标尺配置成接近晶片W,但在可增大晶片载台大小的情形时,也可以增大晶片载台,以增加对向配置的一对标尺的间隔,由此至少在晶片的曝光动作中,可随时在X轴方向及Y轴方分别测量各两个、合计四个的位置信息。另外,也可以代替增大晶片载台的方式,将例如标尺设置成其一部分从晶片载台超出,或使用至少设有一个标尺的辅助板,将标尺配置于晶片载台本体的外侧,由此来增大同样对向配置的一对标尺的间隔。
另外,在上述实施例中,为了防止异物附着于Y标尺39Y1,39Y2、X标尺39X1,39X2、或污染等导致测量精度降低,例如可对表面施以涂布以覆盖至少衍射格子,或设置罩玻璃。此时,特别是液浸型曝光装置,也可以将疏液性保护膜涂布于标尺(格子面),或于罩玻璃表面(上面)形成拨液膜。再者,各标尺虽然于其长边方向的大致全区连续地形成衍射格子,但也可以将衍射格子区分成多个区域来断续地形成,或将各移动标尺以多个标尺构成。另外,在上述实施例中,虽然例示了使用衍射干涉方式的编码器来作为编码器的情形,但并不限于此,也可以使用所谓取得方式、磁气方式等,例如美国专利第6,639,686号说明书等所揭示的所谓扫描编码器等。
另外,在上述各实施例中,作为Z传感器,也可以代替上述光取得方式的传感器,而使用例如具备下述构成的传感器,即:将例如探测光束投射于测量对象面且通过接收其反射光来以光学方式读取测量对象面在Z轴方向的位移的第1传感器(也可以是光取得方式的传感器,或其它的光学式位移传感器),用于将该第1驱动于Z轴方向的驱动部,以及用于测量第1传感器再Z轴方向的位移的第2传感器(例如编码器等)。此种构成的Z传感器,可设定下述两模式,即根据第1传感器的输出由驱动部将第1传感器驱动于Z轴方向,以使测量对象面例如标尺的面与第1传感器在Z轴方向的距离恒为一定的模式(第1副控制模式),以及从外部(控制装置)给予第2传感器的目标值,并使驱动部维持第1传感器在Z轴方向的位置以使第2传感器的测量值与该目标值一致(第2副控制模式)。在第1副控制模式时,Z传感器的输出可使用测量部(第2传感器)的输出,在第2副控制模式时也可以使用第2传感器的输出。另外,在使用上述Z传感器的情形下,采用编码器来作为第2传感器时,其结果能使用编码器来测量晶片载台WST(晶片台WTB)在六自由度方向的位置信息。另外,在上述各实施例中,作为Z传感器也可以采用其它检测方式的传感器。
另外,在上述各实施例中,用于测量晶片载台WST的位置信息的多个干涉仪的构成或组合,并不限定于上述的构成或组合。扼要言之,只要是能测量除了编码器系统的测量方向以外的方向的晶片载台WST的位置信息,干涉仪的构成及组合可为任意。另外,除了上述编码器系统以外,只要有能测量除了编码器系统的测量方向以外的方向的晶片载台WST位置信息的测量装置(是否为干涉仪均可)即可。例如也可以将上述Z传感器作为测量装置。
另外,在上述实施例中,除了多点AF系统以外也设有Z传感器,但只要能以多点AF系统在曝光时检测晶片W的曝光对象照射区域中的面位置信息,即不一定要设置测量Z传感器。
此外,在上述实施例中,虽然使用纯水(水)作为液体,但本发明当然并不限定于此。也可以使用化学性质稳定、照明光IL的透射率高的安全液体来作为液体,例如氟系惰性液体。作为此氟系惰性液体,例如能使用氟洛黎纳特(Fluorinert,美国3M公司的商品名称)。此氟系惰性液体也具优异冷却效果。另外,作为液体,也可以使用对照明光IL的折射率较纯水(折射率1.44左右)高者,例如折射率为1.5以上的液体。此种液体,例如有折射率约1.50的异丙醇、折射率约1.61的甘油(glycerine)的类具有C-H键结或O-H键结的既定液体、己烷、庚烷、癸烷等既定液体(有机溶剂)、或折射率约1.60的十氢萘(Decalin:Decahydronaphthalene)等。或者,也可以是混合上述液体中任意两种类以上的液体者,也可以是于纯水添加(混合)上述液体的至少一种者。或者,液体LQ,也可以是于纯水添加(混合)H+、Cs+、K+、Cl-、SO4 2-、PO4 2-等碱基或酸等者。再者,也可以是于纯水添加(混合)Al氧化物等微粒子者。上述液体能使ArF准分子激光光透射。另外,作为液体,最好是光的吸收系数较小,温度依存性较少,并对涂布于投影光学系统PL及/或晶片表面的感光材(或保护膜(顶层涂布膜)或反射防止膜等)较稳定者。另外,在以F2激光为光源时,只要选择全氟聚醚油(Fomblin Oil)即可。
另外,在上述实施例中,也可以再利用回收的液体,此时,最好将用于从所回收液体除去杂质的过滤器设置于液体回收装置或回收管等。
此外,在上述实施例中,虽然对曝光装置为液浸型的曝光装置的情形来加以说明,但并不限于此,也可以采用不通过液体(水)来进行晶片W的曝光的干式曝光装置。
另外,在上述实施例中,虽然说明了将本发明适用于步进扫描方式等的扫描型曝光装置,但并不限于此,也可以将本发明适用于步进器等静止型曝光装置。即使是步进器等,也可以通过编码器来测量装载有曝光对象物体的载台的位置,而能同样地使因空气摇晃所导致的位置测量误差的产生可能性几乎为零。另外,即使是步进器,也可以与上述同样地,进行用于该载台的位置控制的编码器的切换,进行作为该切换对象的编码器(读头)的组合及切换时机的调度。另外,切换动作的时机,能与载台的位置控制时机同步进行。进而,可根据编码器的测量值与上述各修正信息,来以高精度定位载台,其结果能将高精度的标线片图案转印至物体上。另外,本发明也适用于用于合成照射区域与照射区域的步进接合方式的缩小投影曝光装置、近接方式的曝光装置、或镜面投影对准曝光器等。
另外,上述实施例的曝光装置中的投影光学系统并不仅可为缩小系统,也可以为等倍系统及放大系统的任一者,投影光学系统PL不仅可为折射系统,也可以是反射系统及反折射系统的任一者,其投影像也可以是倒立像与正立像的任一者。再者,通过投影光学系统PL来照射照明光IL的曝光区域IA,虽然是在投影光学系统PL的视野内包含光轴AX的轴上区域,但例如也可以与如国际公开第2004/107011号小册子所揭示的所谓在线型反折射系统同样地,其曝光区域为不含光轴AX的离轴区域,该在线型反折射系统具有多个反射面且将至少形成一次中间像的光学系统(反射系统或反折射系统)设于其一部分,并具有单一光轴。另外,上述照明区域及曝光区域的形状虽然为矩形,但并不限于此,也可以是例如圆弧、梯形、或平行四边形等。
另外,上述实施例的曝光装置的光源,不限于ArF准分子激光光源,也可以使用KrF准分子激光光源(输出波长248nm)、F2激光(输出波长157nm)、Ar2激光(输出波长126nm)、Kr2激光(输出波长146nm)等脉冲激光光源,或发出g线(波长436nm)、i线(波长365nm)等发射亮线的超高压水银灯等。另外,也可以使用YAG激光的谐波产生装置等。另外,可使用例如国际公开第1999/46835号小册子(对应美国专利第7,023,610号说明书)所揭示的谐波,其是以涂布有铒(或铒及镱两者)的光纤放大器,将从DFB半导体激光或纤维激光射出的红外线区或可见区的单一波长激光光放大来作为真空紫外光,并以非线形光学结晶将其转换波长成紫外光。
另外,在上述实施例中,作为曝光装置的照明光IL,并不限于波长大于100nm的光,也可以使用波长未满100nm的光。例如,近年来,为了曝光70nm以下的图案,已进行了一种EUV曝光装置的开发,其是以SOR或电浆激光为光源来产生软X线区域(例如5~15nm的波长域)的EUV(Extreme Ultra Violet)光,且使用根据其曝光波长(例如13.5nm)所设计的全反射缩小光学系统及反射型掩膜。此装置由于是使用圆弧照明同步扫描掩膜与晶片来进行扫瞄曝光的构成,因此能将本发明非常合适地适用于上述装置。此外,本发明也适用于使用电子射线或离子光束等的带电粒子射线的曝光装置。
另外,在上述实施例中,虽然使用于具光透射性的基板上形成既定遮光图案(或相位图案,减光图案)的光透射性掩膜(标线片),但也可以使用例如美国专利第6,778,257号说明书所揭示的电子掩膜来代替此掩膜,该电子掩膜(也称为可变成形掩膜、主动掩膜、或影像产生器,例如包含非发光型影像显示组件(空间光调变器)的一种的DMD(Digital Micro-mirror Device)等)是根据欲曝光图案的电子数据来形成透射图案、反射图案、或发光图案。使用此种可变成形掩膜时,由于装载有晶片或罩玻璃等的载台是对可变成形掩膜进行扫描,因此可使用编码器测量该载台的位置,根据该编码器的测量值、与干涉仪所测量的载台在非测量方向的位置信息对应的修正信息,来驱动该载台,由此获得与上述实施例同等的效果。
另外,本发明也可以适用于,例如国际公开第2001/035168号说明书所揭示,通过将干涉纹形成于晶片上、而在晶片上形成等间隔线图案的曝光装置(微影系统)。
进而,例如也可以将本发明适用于例如日本特表2004-519850号公报(对应美国专利第6,611,316号)所揭示的曝光装置,其是将两个标线片图案经由投影光学系统在晶片上合成,通过一次的扫描曝光来对晶片上的一个照射区域大致同时进行双重曝光。
另外,于物体上形成图案的装置并不限于上述曝光装置(微影系统),例如也可以将本发明适用于以喷墨式来将图案形成于物体上的装置。
此外,上述实施例及变形例中待形成图案的物体(能量束所照射的曝光对象的物体)并不限于晶片,也可以是玻璃板、陶瓷基板、膜构件、或者掩膜基板等其它物体。
曝光装置用途并不限定于半导体制造用的曝光装置,也可以广泛适用于例如用来制造将液晶显示组件图案转印于方型玻璃板的液晶用曝光装置,或制造有机EL、薄膜磁头、摄影组件(CCD等)、微型机器及DNA芯片等的曝光装置。另外,除了制造半导体组件等微型组件以外,为了制造用于光曝光装置、EUV(极远紫外线)曝光装置、X射线曝光装置及电子射线曝光装置等的标线片或掩膜,也可以将本发明适用于用于将电路图案转印至玻璃基板或硅晶片等的曝光装置。
此外,本发明的移动控制装置、移动控制方法,并不限定于曝光装置,也可以广泛适用于其它的基板处理装置(例如激光修理装置、基板检查装置等其它),或其它精密机械中的试料定位装置、打线装置等具备在二维面内移动的载台等移动体的装置。
另外,上述实施例的曝光装置EX(图案形成装置)通过组装各种次系统(包含本案申请范围中所列举的各构成要素),以能保持既定的机械精度、电气精度、光学精度的方式所制造。为确保这样的各种精度,于组装前后,进行对各种光学系统进行用于达成光学精度的调整、对各种机械系统进行用于达成机械精度的调整、对各种电气系统进行用于达成电气精度的调整。从各种次系统至曝光装置的组装工序包含机械连接、电路的配线连接、气压回路的配管连接等。当然,从各种次系统至曝光装置的组装工序前,有各次系统个别的组装工序。当各种次系统至曝光装置的组装工序结束后,即进行综合调整,以确保曝光装置全体的各种精度。此外,曝光装置的制造最好是在温度及清洁度等皆受到管理的洁净室进行。
此外,援用与上述实施例所引用的曝光装置等相关的所有公报、国际公开小册子、美国专利申请公开说明书及美国专利说明书的揭示,来作为本说明书的记载的一部分。
接着,说明在微影步骤使用上述曝光装置(图案形成装置)的组件制造方法的实施例。
图41是表示组件(IC(集成电路)或LSI等半导体芯片、液晶面板、CCD、薄膜磁头、微型机器等)的制造例流程图。如图37所示,首先,步骤201(设计步骤)中,进行组件的功能/性能设计(例如半导体组件的电路设计等),并进行用于实现其功能的图案设计。接着,步骤202(掩膜制作步骤)中,制作形成有所设计电路图案的掩膜。另一方面,步骤203(晶片制造步骤)中,使用硅等材料来制造晶片。
其次,步骤204(晶片处理步骤)中,使用在步骤201~步骤203所准备的掩膜及晶片,如后述那样,通过微影技术等将实际电路等形成于晶片上。其次,步骤205(组件组装步骤)中,使用在步骤204所处理的晶片进行组件组装。于此步骤205中,根据需要而包含切割工序、接合工序及封装工序(芯片封入)等工序。
最后,步骤206(检查步骤)中,进行在步骤205制成的组件的动作确认测试、耐久测试等检查。在经过这样的步骤后组件即告完成,并将的出货。
图42表示半导体组件中该步骤204的详细流程例。图36中,在步骤211(氧化步骤)中,使晶片表面氧化。在步骤212(CVD(化学气相沉积)步骤)中,在晶片表面形成绝缘膜。在步骤213(电极形成步骤)中,通过蒸镀将电极形成于晶片上。在步骤214(离子植入步骤)中,将离子植入晶片。以上步骤211~步骤214的各步骤构成晶片处理的各阶段的前处理步骤,并视各阶段所需处理加以选择并执行。
晶片处理的各阶段中,当结束上述前处理步骤时,即如以下进行后处理步骤。此后处理步骤中,首先,步骤215(光阻形成步骤),将感光剂涂布于晶片。接着,步骤216(曝光步骤)中,使用于上说明的曝光装置(图案形成装置)及曝光方法(图案形成方法)将掩膜的电路图案转印于晶片。其次,步骤217(显影步骤)中,使曝光的晶片显影,步骤218(蚀刻步骤)中,通过蚀刻除去光阻残存部分以外部分的露出构件。接着,步骤219(光阻除去步骤)中,除去结束蚀刻后不需要的光阻。
通过反复进行这样的前处理步骤及后处理步骤,来于晶片上形成多重电路图案。
由于只要使用于上说明的本实施例的组件制造方法,即会在曝光步骤(步骤216)中使用上述实施例的曝光装置(图案形成装置)及曝光方法(图案形成方法),因此可一边维持高重叠精度,一边进行高产能的曝光。据此,能提升形成有微细图案的高积体度的微型组件的生产性。
如以上的说明,本发明的移动体驱动系统及移动体驱动方法适于在移动面内驱动移动体。另外,本发明的图案形成装置及图案形成方法,适于在物体上形成图案。另外,本发明的曝光装置及曝光方法、以及元制造方法,适于制造微型组件。

Claims (25)

1.一种移动体驱动方法,用于在包含彼此正交的第1轴及第2轴的移动面内驱动移动体,其包含:
测量步骤,使用包含多个编码器的编码器系统的至少两个编码器,测量上述移动体在上述移动面内的位置信息,上述编码器具有对光栅照射检测光并接收来自上述光栅的检测光的读头;以及
切换步骤,以在切换前后维持上述移动体在上述移动面内的位置的方式,将用于上述移动体的位置控制的上述至少两个编码器切换至包含至少一个另一编码器的至少两个编码器;
上述切换步骤中,使用切换后的上述至少两个编码器,以在切换前后维持上述移动体在上述移动面内的位置的方式控制上述移动体的位置。
2.根据权利要求1的移动体驱动方法,其中,在上述切换步骤中,为了使上述移动体的位置测量结果在切换前后连续衔接,而预测新使用的编码器的测量值,并将上述预测值设定为上述新使用的编码器的测量值初始值。
3.根据权利要求2的移动体驱动方法,其中,为了预测上述新使用的编码器的测量值,使用必要数目的包含上述移动体在上述移动面内的旋转角来作为参数的既定理论式、以及包含其后将停止的编码器在内的作动中编码器的测量值。
4.根据权利要求3的移动体驱动方法,其中,在预测上述新使用的编码器的测量值时,上述移动体在上述移动面内的旋转角使用从与上述编码器系统不同的测量装置的测量结果得到的值。
5.根据权利要求1的移动体驱动方法,其中,上述测量步骤中,使用三个编码器测量上述移动体在上述移动面内的三自由度方向的位置信息;
在切换步骤中,以在切换前后维持上述移动体在上述三自由度方向的位置的方式,将用于上述移动体的位置控制的编码器从上述至少两个编码器中的任一编码器切换至另一编码器。
6.根据权利要求1的移动体驱动方法,其中,于上述移动体,至少各配置有一个以平行于上述第1轴的方向为周期方向的第1光栅、以及以平行于上述第2轴的方向为周期方向的第2光栅;
上述各编码器的读头,被配置于上述移动体外部。
7.根据权利要求6的移动体驱动方法,其中,于上述移动体,在上述第2轴方向相隔既定距离配置有一对以平行于上述第1轴的方向为长边方向的上述第1光栅。
8.根据权利要求1的移动体驱动方法,其中,上述各编码器是使用反射型光学式编码器。
9.根据权利要求1的移动体驱动方法,其中,在上述切换步骤中进行切换时,根据切换前用于上述移动体的位置控制的至少两个编码器的测量值,根据利用了仿射转换的关系的表达式算出上述移动体在上述移动面内的位置信息,并以可满足上述算出结果的方式决定上述另一编码器的测量值初始值。
10.根据权利要求9的移动体驱动方法,其中,在上述切换步骤中,考虑与相对所对应光栅的上述另一编码器的读头在非测量方向的相对运动对应的上述另一编码器的测量值修正信息、以及上述所对应光栅的间距修正信息的至少一方,来决定上述初始值。
11.根据权利要求1的移动体驱动方法,其进一步包含:调度步骤,在上述切换前,根据上述移动体的移动路径对作为上述切换对象的编码器的组合及切换时点进行调度。
12.根据权利要求1至11中任一项的移动体驱动方法,其中,在上述切换步骤中,随时取得上述编码器系统的各编码器的输出,且将从上述至少两个编码器中的任一编码器切换至另一编码器的动作,与上述移动体的位置控制时点同步执行。
13.一种移动体驱动系统,用于在包含彼此正交的第1轴及第2轴的移动面内驱动移动体,其具备:
编码器系统,具有多个编码器,上述多个编码器,分别具有向光栅照射检测光并接收来自上述光栅的检测光的读头,且包含用于测量上述移动体在平行于上述第1轴的方向的位置信息的第1编码器;以及
控制装置,使用上述编码器系统的至少两个编码器测量上述移动体在上述移动面内的位置信息,且以在切换前后维持上述移动体在上述移动面内的位置的方式,将用于控制上述移动体在上述移动面内的位置的上述至少两个编码器切换至包含至少一个另一编码器的至少两个编码器;
上述控制装置,是使用切换后的上述至少两个编码器,以在切换前后维持上述移动体在上述移动面内的位置的方式控制上述移动体的位置。
14.根据权利要求13的移动体驱动系统,其中,上述控制装置,为了使上述移动体的位置测量结果在切换前后连续衔接,预测新使用的编码器的测量值,并将上述预测值设定为上述新使用的编码器的测量值初始值。
15.根据权利要求14的移动体驱动系统,其中,上述控制装置,为了预测上述新使用的编码器的测量值,使用必要数目的包含上述移动体在上述移动面内的旋转角来作为参数的既定理论式、以及包含其后将停止的编码器在内的作动中编码器的测量值。
16.根据权利要求15的移动体驱动系统,其进一步具备:用于测量上述移动体在上述移动面内的旋转方向的位置信息的测量装置,其中
上述测量装置在预测上述新使用的编码器的测量值时,上述移动体在上述移动面内的旋转角使用从上述测量装置的测量结果得到的值。
17.根据权利要求13的移动体驱动系统,其中,上述编码器系统包含至少各一个上述第1编码器、以及用于测量上述移动体在平行于上述第2轴的方向的位置信息的第2编码器,合计具有三个以上的编码器;
上述控制装置使用包含至少各一个上述第1编码器与上述第2编码器的两个编码器,测量上述移动体在上述移动面内的位置信息,且将用于测量上述移动体的位置信息的编码器从上述至少两个编码器中的任一编码器切换至另一编码器。
18.根据权利要求17的移动体驱动系统,其中,上述控制装置以在切换前后维持上述移动体在上述移动面内的三自由度方向的位置的方式,从用于测量上述移动体在上述移动面内的三自由度方向的位置信息的三个编码器中任一编码器切换至另一编码器。
19.根据权利要求13的移动体驱动系统,其中,在上述移动体上,至少各配置有一个以平行于上述第1轴的方向为周期方向的第1光栅、以及以平行于上述第2轴的方向为周期方向的第2光栅;
上述编码器系统包含至少各一个配置于上述移动体外部的第1读头单元与第2读头单元,上述第1读头单元具有在交叉于上述第1光栅的方向以既定间隔配置的多个读头,上述第2读头单元具有在交叉于上述第2光栅的方向以既定间隔配置的多个读头。
20.根据权利要求19的移动体驱动系统,其中,于上述移动体,在上述第2轴方向相隔既定距离配置有一对以平行于上述第1轴的方向为长边方向的上述第1光栅;
上述编码器系统包含分别与上述一对第1光栅对应的一对上述第1读头单元。
21.根据权利要求13的移动体驱动系统,其中,上述各编码器是反射型光学式编码器。
22.根据权利要求13的移动体驱动系统,其中,上述控制装置,在进行上述切换时,根据切换前用于上述移动体的位置控制的至少两个编码器的测量值,根据利用了仿射转换的关系的表达式算出上述移动体在上述移动面内的位置信息,并以可满足上述算出结果的方式决定上述另一编码器的测量值初始值。
23.根据权利要求22的移动体驱动系统,其中,上述控制装置考虑与相对所对应光栅的上述另一编码器的读头在非测量方向的相对运动对应的上述另一编码器的测量值修正信息、以及上述所对应光栅的间距修正信息的至少一方,来决定上述初始值。
24.根据权利要求13的移动体驱动系统,其中,上述控制装置根据上述移动体的移动路径对作为上述切换对象的编码器的组合及切换时点进行调度。
25.根据权利要求13至24中任一项的移动体驱动系统,其中,上述控制装置随时取得上述编码器系统的各编码器的测量值,且将从用于上述移动体的位置控制的至少两个编码器中的任一编码器切换至用于上述移动体控制的另一编码器的动作,与上述移动体的位置控制时点同步执行。
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