曝光方法及曝光装置、以及元件制造方法与流程

技术领域

本发明涉及曝光方法及曝光装置、以及元件制造方法，特别涉及 在制造半导体元件等微元件(电子元件)的光刻处理所使用的曝光方法 及曝光装置、以及使用前述曝光方法或曝光装置的元件制造方法。

现有技术

一直以来，对于制造半导体元件(集成电路等)、液晶显示元件等 电子元件(微元件)的光刻处理，主要使用步进重复(step&repeat)方式 的投影曝光装置(所谓的步进机)、或步进扫描(step&scan)方式的投影 曝光装置(所谓的扫描步进机(也称为扫描机))等。

此种曝光装置，随着半导体元件高集成化的元件图案微细化，日 渐被要求要具有高重叠精度(位置对准精度)。因此，形成有图案的晶 圆或玻璃板等基板的位置测量也被要求更高的精度。

作为响应此种要求的装置，例如专利文献1中揭示了一种具备位 置测量系统统的曝光装置，此位置测量系统统是使用搭载在基板台上 的复数个编码器型传感器(编码器读头)。此曝光装置中，编码器读头 是藉由对与基板台面对配置的标尺照射测量光束、并接受来自标尺的 返回光束据以测量基板台的位置。专利文献1等所揭示的位置测量系 统统中，标尺最好是能尽可能的涵盖除了投影光学系统正下方区域外 的基板台的移动区域。因此，虽有大面积的标尺需要，但欲以高精度 制作大面积的标尺不仅非常困难且成本亦高。因此，一般制作复数个 将标尺分割为复数个部分的小面积标尺，并将其加以组合。因此，虽 然希望复数个标尺间的位置对准能正确进行，但现实上，制造没有个 体误差的标尺及把标尺无误差地加起来，皆是非常困难的。

现有技术文献

[专利文献1]美国专利申请公开第2006/0227309号说明书

技术实现要素：

本发明是在上述情形下完成的，根据第1方面，提供了使物体曝 光的第1曝光方法，其包含：在设于移动体的复数个读头中、包含至 少一个互异读头的复数个读头分别所属的复数个读头群与该移动体外 部配置成与该预定平面大致平行的测量面的对应区域分别面对的沿预 定平面移动的该移动体的第1移动区域内，求出分别对应该复数个读 头群的复数个不同基准坐标系间的偏差的修正信息的动作；以及在该 第1移动区域内，使用属于该复数个读头群的各个复数个读头求出该 移动体的位置信息，使用该位置信息与和该复数个读头群的读头群分 别对应的复数个不同基准坐标系间的偏差的该修正信息驱动该移动 体，以使保持于该移动体的物体曝光的动作。

根据此方法，即能在不受与复数个读头群的各个对应的复数个不 同基准坐标系间的偏差的影响，使用使用与复数个读头群的各个对应 的复数个读头求出的移动体的位置信息，在第1移动区域内以良好精 度驱动移动体，进而对该移动体所保持的物体进行高精度的曝光。

根据本发明第2方面，使物体曝光的第2曝光方法，其包含：为 使该物体曝光，根据在保持该物体的移动体上搭载的第1数目的读头 中、分别属于包含互异的至少一个读头的第1读头群与第2读头群的 各个的第2数目的读头在与测量面上对应的区域分别面对的预定区域 内，使用该第1、第2读头群所得的第1位置信息和第2位置信息的 至少一方驱动该移动体的动作。

根据此方法，即使与第1读头、第2读头对应的坐标系不同，亦 能不受其影响而高精度的驱动移动体。

根据本发明第3方面，使物体曝光的第1曝光装置，其包含：移 动体，保持物体沿预定平面移动；位置测量系统，根据设于该移动体 的复数个读头中、对在对该物体的曝光位置近旁于该移动体外部配置 成与该预定平面大致平行的测量面照射测量光束并接收来自该测量面 的返回光束的读头的输出，求出该移动体的位置信息；以及控制系统， 根据以该位置测量系统取得的该位置信息驱动该移动体，并根据该移 动体的位置从该复数个读头中切换该位置测量系统用以取得该位置信 息的读头；该控制系统在该复数个读头面对该测量面的该移动体的第 1移动区域内，修正对应该复数个读头的复数个基准坐标系间的相互 偏差。

根据此装置，由于复数个基准坐标系彼此间的偏差受到修正，因 此可使用复数个读头高精度测量移动体的位置信息，进行驱动(位置控 制)。

根据本发明第4方面，提供使物体曝光的第2曝光装置，其包含： 移动体，保持物体沿预定平面移动；位置测量系统，根据搭载于该移 动体上的第1数目的读头中、对在对该物体的曝光位置近旁于该移动 体外部配置成与该预定平面大致平行的测量面照射测量光束并接收来 自该测量面的返回光束的读头的输出，求出该移动体的位置信息；驱 动该移动体的驱动系统；以及控制系统，根据该位置测量系统的第1 数目的读头中、包含互异的一个读头的第1读头群与第2读头群的各 个所属的第2数目的读头与测量面上对应区域分别面对的预定区域 内，使用该第1、第2读头群所得的第1位置信息和第2位置信息的 至少一方，控制该驱动系统。

根据此装置，即使与第1读头、第2读头对应的坐标系不同，也 能不受其影响而高精度的驱动移动体。

根据本发明第5方面，提供了使物体曝光的第3曝光装置，其包 含：移动体，保持物体沿预定平面移动；位置测量系统，根据设于该 移动体的复数个读头中、对在对该物体的曝光位置近旁于该移动体外 部配置成与该预定平面大致平行的测量面照射测量光束并接收来自该 测量面的返回光束的读头的输出，求出该移动体的位置信息；以及控 制系统，根据该位置测量系统取得的该位置信息驱动该移动体，并在 能以较用于该移动体位置控制的第1数目的读头数目多的第2数目的 读头测量位置的区域内移动该移动体，以取得通过该位置测量系统求 出的该移动体的位置信息的修正信息。

根据此装置，由于以控制系统取得由位置测量系统求出的前述移 动体的位置信息的修正信息，因此可使用该修正信息以高精度驱动移 动体。

根据本发明第6方面，提供了使物体曝光的第3曝光方法，其包 含：在设于移动体的复数个读头中、至少包含一个互异读头的该移动 体位置控制所须的第1数目的读头所属的复数个读头群，与在该移动 体外部配置成与该预定平面大致平行的测量面面对的该移动体的第1 移动区域内移动该移动体，以取得由该位置测量系统求出的沿预定平 面移动的该移动体的位置信息的修正信息的动作；以及使用该修正信 息驱动该移动体，以使该移动体所保持的物体曝光的动作。

根据此方法，可进行对物体的高精度曝光。

根据本发明第7方面，提供了使物体曝光的第4曝光装置，其包 含：移动体，保持物体沿预定平面移动；位置测量系统，根据设于该 移动体的复数个读头中、对在对该物体的曝光位置近旁于该移动体外 部配置成与该预定平面大致平行的复数个标尺板所构成的测量面照射 测量光束并接收来自该测量面的返回光束的读头的输出，求出该移动 体的位置信息；以及控制系统，根据以该位置测量系统取得的该位置 信息驱动该移动体，并根据该移动体的位置从该复数个读头中切换该 位置测量系统用于该位置信息的取得的读头；该控制系统在该复数个 读头面对该测量面的该移动体的第1移动区域内，取得对应该复数个 读头的复数个标尺板的相互位置关系。

根据此装置，由于以控制系统取得复数个标尺彼此的位置关系， 因此能使用复数个读头高精度测量移动体的位置信息，进行驱动(位置 控制)。

根据本发明第8方面，提供了使物体曝光的第4曝光方法，其包 含：在设于移动体的复数个读头中、包含至少一个相异读头的复数个 读头分别所属的复数个读头群，分别面对在该移动体外部配置成与该 预定平面大致平行的复数个标尺板所构成的测量面的沿预定平面移动 的该移动体的第1移动区域内，取得分别对应该复数个读头群的复数 个标尺板的相互位置关系的动作；在该第1移动区域内，使用属于该 复数个读头群的各个的复数个读头求出该移动体的位置信息，使用该 位置信息与分别对应该复数个读头群的复数个标尺板的相互位置关系 驱动该移动体，以使该移动体所保持的物体曝光的动作。

根据此方法，即能不受对应复数个读头群的各个的复数个标尺板 彼此的位置偏移的影响，使用使用属于复数个读头群的各个的复数个 读头求出的移动体的位置信息，于第1移动区域内以良好精度驱动移 动体，进而能进行对该移动体所保持的物体的高精度曝光。

根据本发明第9方面的元件制造方法，其包含：使用本发明第1～ 第4曝光装置的任一者使物体曝光，以于该物体上形成图案的动作； 以及使形成有该图案的物体显影的动作。

根据本发明第10方面的元件制造方法，其包含：使用本发明第 1～第5曝光方法中的任一者于物体上形成图案的动作；以及使形成有 该图案的该物体显影的动作。

附图说明

图1是概略显示一个实施例的曝光装置的构成的图。

图2是显示配置在投影光学系统周围的编码器系统的构成的图。

图3是显示配置在对准系统周围的编码器系统的构成的图。

图4是将晶圆载台的一部分加以剖断的放大图。

图5是显示晶圆载台上的编码器读头的配置的图。

图6是显示图1的曝光装置中与载台控制相关联的控制系统的主 要构成的方块图。

图7(A)是显示编码器读头及标尺板的配置与编码器系统的测量 区域间的关系的图、图7(B)是显示与标尺板面对的编码器读头的四个 组对应规定的四个载台坐标系的图、图7(C)是显示标尺板的四个部分 彼此有偏差的情形的图。

图8(A)、图8(C)及图8(E)是显示在为校正载台坐标的载台位置 测量中的晶圆载台的动作的图(其1、2及3)、图8(B)、图8(D)及图8(F) 是用以说明四个载台坐标系的校正的图(其1、2及3)。

图9(A)及图9(B)是用以说明组合载台坐标系CE的原点、旋转、 定标的测量的图。

图10(A)及图10(B)是用以说明组合载台坐标系CA的原点、旋转、 定标的测量的图。

具体实施方式

以下，根据图1～图10(B)说明本发明的实施例。

图1中显示了一个实施例的曝光装置100的概略构成。曝光装置 100是步进扫描方式的投影曝光装置、即所谓的扫描机。如后所述， 本实施例中设有投影光学系统PL，以下，设与投影光学系统PL的光 轴AX平行的方向为Z轴方向、在与此正交的面内相对扫描标线片与 晶圆的方向为Y轴方向、与Z轴及Y轴正交的方向为X轴方向，并 设绕X轴、Y轴及Z轴的旋转(倾斜)方向分别为θx、θy及θz方向来 进行说明。

曝光装置100，具备照明系统10、保持标线片R的标线片载台 RST、投影单元PU、装载晶圆W的晶圆载台WST1、包含WST2的 晶圆载台装置50及此等的控制系统等。

照明系统10，例如美国专利申请公开第2003/0025890号说明书 等所揭示，包含：光源、含光学积分器等的照度均一化光学系统、以 及具有标线片遮帘等(皆未示出)的照明光学系统。照明系统10藉由照 明光(曝光用光)IL以大致均一的照度照明被标线片遮帘(遮蔽系统)规 定的标线片R上狭缝状照明区域IAR。此处，照明光IL，例如是使 用ArF准分子激光(波长193nm)。

于标线片载台RST上，以例如真空吸附方式固定有其图案面(图 1的下面)形成有电路图案等的标线片R。标线片载台RST能藉由例如 包含线性马达等的标线片载台驱动系统11(图1中未图示，参照图6) 于XY平面内进行微驱动，并以预定的扫描速度驱动于扫描方向(图1 中与纸面正交的方向的Y轴方向)。

标线片载台RST的XY平面(移动面)内的位置信息(包含θz方向 的位置(θz旋转量)信息)，是以图1中所示、对移动镜15(实际上，是 设有具有与Y轴方向正交的反射面的Y移动镜(或复归反射器)及具有 与X轴方向正交的的反射面的X移动镜)照射测距光束的标线片激光 干涉仪(以下，称「标线片干涉仪」)16以例如0.25nm程度的解析能力 随时检测。此外，为测量标线片R的至少3自由度方向的位置信息， 可取代标线片干涉仪16、或与其组合使用例如美国专利申请公开第 2007/0288121号说明书等所揭示的编码器系统。

投影单元PU是保持于配置在标线片载台RST的图1下方(－Z 侧)、构成未图示的机体的一部分的主机架(亦称为metrology frame)。 投影单元PU具有镜筒40、以及由保持于该镜筒40的复数个光学元 件构成的投影光学系统PL。投影光学系统PL，是使用例如由沿着与 Z轴方向平行的光轴AX排列的复数个光学元件(透镜元件)构成的折 射光学系。投影光学系统PL是例如两侧远心、且具有预定投影倍率(例 如1/4倍、1/5倍或1/8倍等)。因此，当照明区域IAR被来自照 明系统10的照明光IL照明时，即藉由通过图案面与投影光学系统PL 的第1面(物体面)配置成大致一致的标线片R的照明光IL，透过投影 光学系统PL将该照明区域IAR内的标线片R的电路图案缩小像(部 分电路图案的缩小像)形成于配置在投影光学系统PL的第2面(像面) 侧、表面涂有抗蚀剂(感应剂)的晶圆W上的与前述照明区域IAR共轭 的区域(曝光区域)IA。接着，藉由同步驱动标线片载台RST与晶圆载 台WST1、WST2使标线片R相对照明区域IAR(照明光IL)移动于扫 描方向(Y轴方向)，并相对曝光区域IA(照明光IL)使晶圆W移动于扫 描方向(Y轴方向)，据以进行晶圆W上的一个照射区域(区划区域)的 扫描曝光，于该照射区域转印标线片R的图案。亦即，本实施例是藉 由照明系统10及投影光学系统PL于晶圆W上生成标线片R的图案， 并以照明光IL使晶圆W上的感应层(抗蚀层)曝光而于晶圆W上形成 该图案。

又，主机架可以是通常所使用的门型、及例如美国专利申请公开 第2008/0068568号说明书等所揭示的悬吊支承型的任一种。

于镜筒40的－Z侧端部周围，和例如镜筒40的下端面大致同一 面高、以和XY平面平行的配置有标尺板21。标尺板21，于本实施例 中，如图2所示，是由例如L字形的四个部分(零件)211、212、213、 214构成，于形成在其中央的例如矩形开口21a内插入镜筒40的－Z 侧端部。此处，标尺板21的X轴方向及Y轴方向的宽度分别为a及 b、开口21a的X轴方向及Y轴方向的宽度则分别为ai及bi。

从标尺板21于+X方向分离的位置，如图1所示，在与标尺板 21大致同一平面上配置有标尺板22。标尺板22，如图3所示，亦是 例如由L字形的四个部分(零件)221、222、223、224构成，于其中央形 成的例如矩形开口22a内插入后述对准系统ALG的－Z侧端部。标尺 板22的X轴方向及Y轴方向的宽度分别为a及b、开口22a的X轴 方向及Y轴方向的宽度则分别为ai及bi。又，本实施例中，虽将于X 轴及Y轴方向的标尺板21、22的宽度及开口21a、22a的宽度分别设 为相同，但不一定须为相同宽度，亦可于X轴及Y轴方向的至少一方 使其宽度不同。

本实施例中，标尺板21、22是被悬吊支承于用以支承投影单元 PU及对准系统ALG的未图标的主机架(metrology frame)。于标尺板 21、22下面(－Z侧的面)，形成有由以X轴为基准的45度方向(以Y 轴为基准的－45度方向)为周期方向的预定间距、例如1μm的光栅、 与以X轴为基准的－45度方向(以Y轴为基准的－135度方向)为周期 方向的预定间距、例如1μm的光栅构成的反射型二维绕射光栅RG(参 照图2、图3及图4)。不过，二维绕射光栅RG及后述编码器读头的 构成上，在构成标尺板21、22的部分211～214、221～224各个的外缘 近旁包含宽度t的非有效区域。标尺板21、22的二维绕射光栅RG， 分别涵盖至少在曝光动作时及对准(测量)时的晶圆载台WST1、WST2 的移动范围。

晶圆载台装置50，如图1所示，具备：以复数(例如三个或四个) 防振机构(图示省略)大致水平支承于地面上的载台基座12、配置在载 台基座12上的晶圆载台WST1、WST2、驱动晶圆载台WST1、WST2 的晶圆载台驱动系统27(图1中仅显示一部分、参照图6)以及测量晶 圆载台WST1、WST2的位置的测量系统等。测量系统具备图6中所 示的编码器系统70、71及晶圆激光干涉仪系统(以下，简称为晶圆干 涉仪系统)18等。又，关于编码器系统70、71及晶圆干涉仪系统18， 留待后后述。然而，本实施例中，并不一定须设置晶圆干涉仪系统18。

载台基座12，如图1所示，是由具平板状外形的构件构成，其上 面的平坦度非常高，以作为晶圆载台WST1、WST2移动时的导引面。 于载台基座12内部，收容有包含以XY二维方向为行方向、列方向配 置成矩阵状的复数个线圈14a的线圈单元。

此外，亦可设置与载台基座12不同的用以悬浮支承此的另一基 座构件，令其具有使载台基座12因晶圆载台WST1、WST2的驱动力 的反作用力而依据动量守恒定律移动的配衡质量(反作用力抵消器)的 功能。

晶圆载台WST1，如图1所示，具有：载台本体91、以及配置在 该载台本体91上方、藉由未图标的Z倾斜驱动机构以非接触方式支 承于载台本体91的晶圆台WTB1。此场合，晶圆台WTB1是藉由Z 倾斜驱动机构以3点调整电磁力等朝上方的力(斥力)与包含自重的朝 下方的力(引力)的平衡，以非接触方式加以支承，且被微驱动于至少Z 轴方向、θx方向及θy方向的3自由度方向。于载台本体91的底部设 有滑件部91a。滑件部91a具有由在XY平面内XY二维排列的复数 个磁石构成的磁石单元、与收容该磁石单元的筐体、以及设在该筐体 底面周围的复数个空气轴承。磁石单元与前述线圈单元一起构成例如 美国专利第5,196,745号说明书等所揭示的以电磁力(罗伦兹力)驱动的 平面马达30。当然，作为平面马达30不限于罗伦兹力驱动方式，亦 可使用可变磁阻驱动方式的平面马达。

晶圆载台WST1是藉由上述复数个空气轴承、隔着预定间隙(间 隔/间隙(gap)/空间距离)、例如数μm程度的间隙悬浮支承于载台基 座12上，以平面马达30驱动于X轴方向、Y轴方向及θz方向。因 此，晶圆台WTB1(晶圆W)可相对载台基座12被驱动于6自由度方向 (X轴方向、Y轴方向、Z轴方向、θx方向、θy方向及θz方向(以下， 简记为X、Y、Z、θx、θy、θz))。

本实施例中，供给至构成线圈单元的各线圈14a的电流大小及方 向是由主控制装置20加以控制。包含平面马达30与前述Z倾斜驱动 机构而构成晶圆载台驱动系统27。又，平面马达30不限于动磁(moving magnet)方式，亦可以是动圈(moving coil)方式。作为平面马达30亦 可使用磁浮方式的平面马达。此场合，可不设置前述空气轴承。又， 亦可使用平面马达30来进行晶圆载台WST1的6自由度方向驱动。 当然，亦可使晶圆台WTB1微动于X轴方向、Y轴方向、θz方向中 的至少一方向。亦即，可以粗/微动载台构成晶圆载台WST1。

于晶圆台WTB1上通过未图示的晶圆保持具装载晶圆W、以未 图示的夹头机构(例如，真空吸附(或静电吸附))加以固定。又，于 晶圆台WTB1上的一个对角线上，隔着晶圆保持具设有第1基准标记 板与第2基准标记板(例如参照图2)。于此等第1、第2基准标记板上 面分别形成有以后述一对标线片对准系统13A、13B及对准系统ALG 加以检测的复数个基准标记。此处，假设第1、第2基准标记板FM1、 FM2上的复数个基准标记彼此的位置关系为已知。

晶圆载台WST2的构成与晶圆载台WST1相同。

编码器系统70、71是分别用以求出(测量)晶圆载台WST1、WST2 在包含紧邻投影光学系统PL下方区域的曝光时移动区域、与包含紧 邻对准系统ALG下方区域的测量时移动区域的6自由度方向(X、Y、 Z、θx、θy、θz)的位置信息。此处，详述编码器系统70、71的构成等。 又，曝光时移动区域(第1移动区域)是在透过投影光学系统PL进行晶 圆曝光的曝光站(第1区域)内、晶圆载台于曝光动作中移动的区域， 该曝光动作不仅是例如晶圆上待转印图案的所有照射区域的曝光，亦 包含为进行该曝光的准备动作(例如，前述基准标记的检测)等。测量 时移动区域(第2移动区域)是在以对准系统ALG进行晶圆对准标记的 检测据以进行其位置信息的测量的测量站(第2区域)内、晶圆载台于 测量动作中移动的区域，该测量动作不仅是例如晶圆的复数个对准标 记的检测，亦包含以对准系统ALG进行的基准标记的检测(以及于Z 轴方向的晶圆位置信息(段差数据)的测量)等。

于晶圆台WTB1、WTB2，分别如图2及图3的俯视图所示，在 上面四角分别配置有编码器读头(以下，适当的简称为读头)601～604。 此处，读头601、602间于X轴方向的分离距离与读头603、604间于X 轴方向的分离距离彼此相等为A。此外，读头601、604间于Y轴方向 的分离距离与读头602、603间于Y轴方向的分离距离彼此相等为B。 此等分离距离A、B较标尺板21的开口21a的宽度ai、bi来得大。严 格来说，考虑前述非有效区域的宽度t，为A≥ai+2t、B≥bi+2t。读 头601～604，如图4中代表性的举读头601为例所示，是分别被收容 在形成于晶圆台WTB1、WTB2的Z轴方向预定深度的孔内部。

读头601，如图5所示，是以X轴为基准的135度方向(亦即以X 轴为基准的-45度方向)及Z轴方向为测量方向的二维读头。同样的， 读头602～604亦分别是以X轴为基准的225度方向(亦即以X轴为基 准的45度方向)及Z轴方向、以X轴为基准的315度方向(亦即以X 轴为基准的-45度方向)及Z轴方向、以X轴为基准的45度方向及Z 轴方向为测量方向的二维读头。读头601～604，由图2及图4可知， 是分别对面对的标尺板21的部分211～214或标尺板22的部分221～ 224表面形成的二维绕射光栅RG照射测量光束，并接收来自二维绕射 光栅RG的反射、绕射光束，据以测量于各个测量方向的晶圆台 WTB1、WTB2(晶圆载台WST1、WST2)的位置。此处，作为读头601～ 604，可分别使用例如与美国专利第7,561,280号说明书所揭示的位移 测量传感器读头相同构成的传感器读头。

以上述方式构成的读头601～604，由于测量光束在空气中的光路长度极短，因此可几乎忽视空气波动的影响。不过，本实施例中，光源及光检测器设在各读头的外部、具体而言设在载台本体91内部(或外部)，而仅光学系统设在各读头的内部。而光源及光检测器与光学系 统经由未图标的光纤而光学连接。为提升晶圆台WTB(微动载台)的定 位精度，亦可在载台本体91(粗动载台)与晶圆台WTB(微动载台)之间 (以下，简称为粗/微动载台间)进行激光等的空中传输，或将读头设于 载台本体91(粗动载台)而以该读头测量载台本体91(粗动载台)的位 置、且以另一传感器测量粗/微动载台间的相对位移。

在晶圆载台WST1、WST2位于前述曝光时移动区域内时，读头 601构成为对标尺板21(的部分211)照射测量光束(测量光)、并接收来 自形成在标尺板21表面(下面)的以X轴为基准的135度方向、亦即以 X轴为基准的－45度方向(以下，仅称为－45度方向)为周期方向的光 栅的绕射光束，以测量晶圆台WTB1、WTB2的－45度方向及Z轴方 向位置的二维编码器701、711(参照图6)。同样的，读头602～604分别 构成对标尺板21(的部分212～214)照射测量光束(测量光)、并接收来自 形成在标尺板21表面(下面)的以X轴为基准的225度方向、亦即以X 轴为基准的+45度方向(以下，仅称为45度方向)、315度方向、亦即 以X轴为基准的－45度方向、以及以45度方向为周期方向的光栅的 绕射光束，以测量晶圆台WTB1、WTB2的225度(45度)方向及Z轴 方向位置、315度(－45度)方向及Z轴方向位置、以及45度方向及Z 轴方向位置的二维编码器702～704、712～714(参照图6)。

又，在晶圆载台WST1、WST2位于前述测量时移动区域内时， 读头601构成为对标尺板22(的部分221)照射测量光束(测量光)、并接 收来自形成在标尺板22表面(下面)的以135度方向(－45度方向)为 周期方向的光栅的绕射光束，以测量晶圆台WTB1、WTB2的135度 方向及Z轴方向位置的二维编码器701、711(参照图6)。同样的，读头 602～604分别构成为对标尺板22(的部分222～224)照射测量光束(测量 光)、并接收来自形成在标尺板22表面(下面)的以225度方向(45度方 向)、315度方向(－45度方向)及45度方向为周期方向的光栅的绕射光 束，以分别测量晶圆台WTB1、WTB2的225度方向(45度方向)及Z 轴方向位置、315度方向(－45度方向)及Z轴方向位置、及45度方向 及Z轴方向位置的二维编码器702～704、712～714(参照图6)。

由上述说明可知，本实施例中，无论是对标尺板21、22的任一 者照射测量光束(测量光)，亦即，无论晶圆载台WST1、WST2是在前 述曝光时移动区域、测量时移动区域的任一区域内，晶圆载台WST1 上的读头601～604皆与照射测量光束(测量光)的标尺板一起分别构成 二维编码器701～704，晶圆载台WST2上的读头601～604皆与照射测 量光束(测量光)的标尺板一起分别构成二维编码器711～714。

二维编码器(以下，适当的简称为编码器)701～704、711～714的各 编码器的测量值供应至主控制装置20(参照图6)。主控制装置20根据 与形成有二维绕射光栅RG的标尺板21(构成的部分211～214)下面面 对的至少三个编码器(亦即，输出有效测量值的至少三个编码器)的测 量值，求出晶圆台WTB1、WTB2在包含紧邻投影光学系统PL下方 区域的曝光时移动区域内的位置信息。同样的，主控制装置20根据与 形成有二维绕射光栅RG的标尺板22(构成的部分221～224)下面面对 的至少三个编码器(亦即，输出有效测量值的至少三个编码器)的测量 值，求出晶圆台WTB1、WTB2在包含紧邻对准系统ALG下方区域 的测量时移动区域内的位置信息。

又，本实施例的曝光装置100中，晶圆载台WST1、WST2(晶圆 台WTB1、WTB2)的位置可藉由晶圆干涉仪系统18(参照图6)而与编 码器系统70、71分开独立的加以测量。晶圆干涉仪系统18的测量结 果，是辅助性的用于修正(校正)编码器系统70、71的测量值的长期变 动(例如标尺的经时变形等造成)的情形时、或编码器系统70、71的输 出异常时的备用等。此处，省略晶圆干涉仪系统18的详细说明。

对准系统ALG，如图1所示，是在投影光学系统PL的+X侧相 隔预定间隔配置的离轴方式的对准系统。本实施例中，作为对准系统 ALG，例如是使用以卤素灯等的宽频光照明标记，并藉由对此标记影 像进行影像处理据以测量标记位置的影像处理方式对准传感器的一种 的FIA(Field Image Alignment)系统。来自对准系统ALG的摄影信号 透过未图标的对准信号处理系统供应至主控制装置20(参照图6)。

又，对准系统ALG不限于FIA系统，当然亦可单独或适当组合 使用例如对标记照射相干的(coherent)检测光，并检测从该标记产生的 散射光或绕射光、或使从标记产生的二个绕射光(例如同次数的绕射 光、或绕射于同方向的绕射光)干涉后加以检测的对准传感器。作为对 准系统ALG，亦可使用例如美国专利申请公开第2008/0088843号说 明书等所揭示的具有复数个检测区域的对准系统。

此外，于本实施例的曝光装置100，设有与对准系统ALG一起 配置于测量站、与例如美国专利第5,448,332号说明书等所揭示者相同 构成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)AF(图1中未图示，参照图6)。以多点AF系统AF进行的测量动 作，其至少一部分是与以对准系统ALG进行的标记检测动作平行进 行，且使用前述编码器系统于该测量动作中测量晶圆台的位置信息。 多点AF系统AF的检测信号经由AF信号处理系统(未图标)供应至主 控制装置20(参照图6)。主控制装置20根据多点AF系统AF的检测 信号与前述编码器系统的测量信息，检测晶圆W表面的Z轴方向的 位置信息(段差数据/凹凸信息)，曝光动作是根据该事前检测信息与 前述编码器系统的测量信息(Z轴、θx及θy方向的位置信息)实施扫描 曝光中晶圆W的所谓的聚焦、调平控制。又，亦可在曝光站内于投影 单元PU近旁设置多点AF系统，于曝光动作时一边测量晶圆表面的 位置信息(凹凸信息)一边驱动晶圆台，来实施晶圆W的聚焦、调平控 制。

曝光装置100中，进一步的于标线片R的上方设有例如美国专利 第5,646,413号说明书等所揭示的使用曝光波长的光的TTR(Through The Reticle)方式的一对标线片对准系统13A、13B(图1中未图示，参 照图6)。标线片对准系统13A、13B的检测信号经由未图标的对准信 号处理系统供应至主控制装置20。又，亦可取代标线片对准系统而使 用设在晶圆载台WST上的未图示的空间像测量器进行标线片对准。

图6是曝光装置100的与载台控制关联的控制系统的部分省略的 方块图。此控制系统是以主控制装置20为中心而构成。主控制装置 20包含由CPU(中央运算处理装置)、ROM(只读存储器)、RAM(随机 存取内存)等构成的所谓的微电脑(或工作站)，统筹控制装置全体。

以上述方式构成的曝光装置100，于元件的制造时，藉由主控制 装置20使装载了晶圆的晶圆载台WST1、WST2的一方在测量站(测 量时移动区域)内移动，以实施使用对准系统ALG及多点AF系统的 晶圆测量动作。亦即，针对在测量时移动区域内晶圆载台WST1、WST2 的一方所保持的晶圆W，进行使用对准系统ALG的标记检测、所谓 的晶圆对准(例如美国专利第4,780,617号说明书等所揭示的全晶圆加 强型对准(EGA)等)、与使用多点AF系统的晶圆面信息(段差/凹凸信 息)的测量。此时，以编码器系统70(编码器701～704)或编码器系统 71(编码器711～714)求出(测量)晶圆载台WST1、WST2的6自由度方 向(X、Y、Z、θx、θy、θz)的位置信息。

晶圆对准等的测量动作后，一方的晶圆载台(WST1或WST2)移 动至曝光时移动区域，藉由主控制装置20，使用标线片对准系统13A、 13B、晶圆台(WTB1或WTB2)上的基准标记板(未图标)等，以和一般 扫描步进机相同的程序(例如美国专利第5,646,413号说明书等所揭示 的程序)进行标线片对准等。

接着，由主控制装置20根据晶圆对准等的测量结果进行步进扫 描方式的曝光动作，将标线片R的图案分别转印至晶圆W上的复数 个照射区域。步进扫描方式的曝光动作，是藉由交互的反复实施进行 标线片载台RST与晶圆载台WST1或WST2的同步移动的扫描曝光 动作、与将晶圆载台WST1或WST2移动至为进行照射区域曝光的加 速开始位置的照射间移动(步进)动作，据以进行。于曝光动作时，以 编码器系统70(编码器701～704)或编码器系统71(编码器711～714)求 出(测量)一方的晶圆载台(WST1或WST2)的6自由度方向(X、Y、Z、 θx、θy、θz)的位置信息。

又，本实施例的曝光装置100具备二个晶圆载台WST1、WST2。 因此，进行下述平行处理动作，亦即与对一方的晶圆载台、例如装载 于晶圆载台WST1上的晶圆进行步进扫描方式的曝光，并与此平行的， 进行对另一方的晶圆载台WST2上装载的晶圆进行晶圆对准等。

本实施例的曝光装置100，如前所述，主控制装置20在曝光时移 动区域内及测量时移动区域内的任一者时，皆使用编码器系统70(参 照图6)求出(测量)晶圆载台WST1的6自由度方向(X、Y、Z、θx、θy、 θz)的位置信息。又，主控制装置20，在曝光时移动区域内及测量时移 动区域内的任一者时，皆使用编码器系统71(参照图6)求出(测量)晶圆 载台WST2的6自由度方向(X、Y、Z、θx、θy、θz)的位置信息。

接着，进一步说明使用编码器系统70、71的XY平面内的3自 由度方向(X轴方向、Y轴方向及θz方向(亦简记为X、Y、θz))的位置 测量原理等。此处，编码器读头601～604或编码器701～704的测量结 果或测量值，是指编码器读头601～604或编码器701～704的非Z轴方 向的测量方向的测量结果。

本实施例，藉由采用前述编码器读头601～604及标尺板21的构 成及配置，在曝光时移动区域内，编码器读头601～604中的至少三个、 可恒定与标尺板21(的对应部分211～214)面对。

图7(A)中显示了晶圆载台WST1上的编码器读头601～604及标 尺板21的各部分211～214的配置与编码器系统70的测量区域A0～A4的关系。又，由于晶圆载台WST2与晶圆载台WST1同样构成，因此， 此处仅说明晶圆载台WST1。

当晶圆载台WST1的中心(与晶圆的中心一致)位于曝光时移动区 域内、且相对曝光中心(曝光区域IA的中心)P位置+X侧且+Y侧的 区域(以曝光中心P为原点的第1象限内区域(但是，不含区域A0))的 第1区域A1内时，晶圆载台WST1上的读头604、601、602分别面对 标尺板21的部分214、211、212。于第1区域A1内，从读头604、601、 602(编码器704、701、702)将有效测量值送至主控制装置20。以下说明 中的晶圆载台WST1、WST2的位置，是指该晶圆载台的中心(与晶圆 的中心一致)位置。亦即，将晶圆载台WST1、WST2的中心的位置记 载为晶圆载台WST1、WST2的位置。

同样的，当晶圆载台WST1于曝光时移动区域内、且相对曝光中 心P位置－X侧且+Y侧区域(以曝光中心P为原点的第2象限内区域 (但是，不含区域A0))的第2区域A2内时，读头601、602、603分别面 对标尺板21的部分211、212、213。当晶圆载台WST1于曝光时移动 区域内、且相对曝光中心P位置－X侧且－Y侧区域(以曝光中心P为 原点的第3象限内区域(但是，不含区域A0))的第3区域A3内时，读 头602、603、604分别面对标尺板21的部分212、213、214。当晶圆载 台WST1于曝光时移动区域内、且相对曝光中心P位置+X侧且－Y 侧区域(以曝光中心P为原点的第4象限内区域(但是，不含区域A0)) 的第4区域A4内时，读头603、604、601分别面对标尺板21的部分 213、214、211。

本实施例中，关于前述编码器读头601～604及标尺板21的构成 及配置的条件(A≧ai+2t、B≧bi+2t)下，如图7(A)所示，当晶圆载 台WST1位于以曝光中心P为中心的十字形区域A0(包含以通过曝光 中心P的Y轴方向为长边方向的宽度A－ai－2t的区域、与以X轴 方向为长边方向的宽度B－bi－2t的区域的区域(以下，称第0区域)) 内的情形时，晶圆载台WST1上的所有读头601～604面对标尺板21(对 应的部分211～214)。因此，在第0区域A0内，从所有读头601～604(编 码器701～704)将有效测量值送至主控制装置20。又，本实施例中除上 述条件(A≧ai+2t、B≧bi+2t)外，亦可考虑形成图案的晶圆上照射 区域的尺寸(W、L)，而再加上条件A≧ai+W+2t、B≧bi+L+2t。 此处、W、L分别为照射区域的X轴方向、Y轴方向的宽度。W、L 分别与扫描曝光区间的距离、往X轴方向的步进距离相等。

主控制装置20根据读头601～604(编码器701～704)的测量结果， 算出晶圆载台WST1在XY平面内的位置(X、Y、θz)。此处，编码器 701～704的测量值(分别记载为C1～C4)如下式(1)～(4)所示，依存于晶 圆载台WST1的位置(X、Y、θz)。

C1＝－(cosθz+sinθz)X/√2

+(cosθz－sinθz)Y/√2+√2psinθz…(1)

C2＝－(cosθz－sinθz)X/√2

－(cosθz+sinθz)Y/√2+√2psinθz…(2)

C3＝(cosθz+sinθz)X/√2

－(cosθz－sinθz)Y/√2+√2psinθz…(3)

C4＝(cosθz－sinθz)X/√2

+(cosθz+sinθz)Y/√2+√2Psinθz…(4)

其中，如图5所示，p是从晶圆台WTB1(WTB2)中心于读头的X 轴及Y轴方向的距离。

主控制装置20，依据晶圆载台WST1所在的区域A0～A4特定出 与标尺板21面对的三个读头(编码器)，并从上式(1)～(4)中选择该等测 量值依据的式来组合连立方程式，使用三个读头(编码器)的测量值解 连立方程式，据以算出晶圆载台WST1于XY平面内的位置(X、Y、θz)。 例如，晶圆载台WST1位于第1区域A1内的情形时，主控制装置20 从读头601、602、604(编码器701、702、704)的测量值依据的式(1)、(2) 及(4)组合连立方程式，将各读头的测量值代入式(1)、(2)及(4)各式左 边以解连立方程式。将算出的位置(X、Y、θz)记载为X1、Y1、θz1。 同样的，当晶圆载台WST1位于第k区域Ak内时，主控制装置20从 读头60k－1、60k、60k+1(编码器70k－1、70k、70k+1)的依据的测量值(k －1)，(k)及(k+1)组合连立方程式，将各读头的测量值代入该等式的 左边以解连立方程式。据此，算出位置(Xk、Yk、θzk)。此处，于 k－1、k及k+1系代入1～4周期性置换的数。

又，当晶圆载台WST1位置第0区域A0内的情形时，主控制装 置20从读头601～604(编码器701～704)中选择任意三个即可。例如， 在晶圆载台WST1从第1区域移动至第0区域后，选择与第1区域对 应的读头601、602、604(编码器701、702、704)即可。

主控制装置20根据上述算出结果(X、Y、θz)，于曝光时移动区 域内驱动晶圆载台WST1(进行位置控制)。

当晶圆载台WST1位于测量时移动区域内的情形时，主控制装置 20使用编码器系统70测量3自由度方向(X、Y、θz)的位置信息。此 处，关于测量原理等，除曝光中心P更换为对准系统ALG的检测中 心、标尺板21(的部分211～214)更换为标尺板22(的部分221～224)外， 与晶圆载台WST1位于曝光时移动区域内的情形相合。

进一步的，主控制装置20依据晶圆载台WST1、WST2的位置， 将与标尺板21、22面对的读头601～604中的三个，切换为至少一个不 同的三个加以使用。此处，于切换编码器读头时，进行例如美国专利 申请公开第2008/0094592号说明书等所揭示的确保晶圆载台位置测 量结果的连续性的接续处理。

如前所述，于本实施例的曝光装置100中的标尺板21、22分别 由四个部分211～214、221～224构成。此处，当四个部分、严格来说 当形成在四个部分下面的二维绕射光栅RG彼此偏差时，即会产生编 码器系统70、71的测量误差。

图7(B)及图7(C)中，以示意方式显示了与在第k区域Ak(k＝1～ 4)内从读头60k－1、60k、60k+1(编码器70k－1、70k、70k+1或编码器71k－1、71k、71k+1)的有效测量值算出的晶圆载台WST1或WST2的位置 (Xk、Yk、θzk)对应的第k基准坐标系Ck(k＝1～4)。四个基准坐标系 C1～C4对应区域A1～A4(参照图7(A))的配置，在原点O近旁彼此重 复，在以原点O为中心的十字形区域C0与相邻接的基准坐标系重复。

当标尺板21的构成如设计值时，亦即，形成在四个部分211～214的二维绕射光栅RG彼此间未偏差时，如图7(B)所示，四个基准坐标 系C1～C4各自的原点O1～O4彼此一致(图中，以符号O表示)、旋转 θz1～θz4及定标(scaling)Γx1～Γx4、Γy1～Γy4亦彼此一致。因此，可将 四个基准坐标系组合为一个坐标系CE。亦即，可将曝光时在移动区域 A1～A4内的晶圆载台WST1、WST2的位置，以在组合坐标系CE的 位置坐标X、Y、θz加以表示。

然而，形成在四个部分211～214的二维绕射光栅RG彼此间有偏 差时，如图7(C)所示，四个基准坐标系C1～C4各自的原点O1～O4、 旋转θz1～θz4及定标Γx1～Γx4、Γy1～Γy4产生偏差，伴随于此而产生 测量误差。因此，图7(B)所示的例，无法将四个基准坐标系组合为一 个坐标系CE。

同样的，当构成标尺板22的四个部分221～224、严格来说当形 成在四个部分221～224下面的二维绕射光栅RG彼此偏差时，即会产 生编码器系统70或71的测量误差。

因此，本实施例，采用了校正因构成标尺板21、22的部分211～ 214、221～224彼此间偏差导致的四个基准坐标系C1～C4彼此间偏差 的校正方法。接着，以标尺板21为例，详细说明校正方法。

首先，主控制装置20，如图8(A)所示，将晶圆载台WST1(WST2) 定位在区域A0内。图8(A)中，晶圆载台WST1被定位在区域A0的中 央(紧临投影光学系统PL下方)。于区域A0内，晶圆载台WST1上所 搭载的读头601～604全部面对标尺板21(的对应部分211～214)，将有 效测量值送至主控制装置20。主控制装置20使用在第k(＝1～4)区域 Ak内使用的读头60k－1、60k、60k+2(称第k读头群)的测量值求出晶圆 载台WST1的位置(Xk、Yk、θzk)。主控制装置20求出从第k(＝2～ 4)读头群的测量值算出的位置(Xk、Yk)相对从第1读头群的测量值算 出的位置(X1、Y1)的偏差、亦亦即求出偏移(OXk＝Xk－X1、OYk＝Yk－Y1)。

又，亦可与偏移(OXk、OYk)一起求出针对旋转θz的偏移(Oθzk＝ θzk－θz1)。此场合，省略后述偏移Oθzk的算出。

上述求出的偏移(OXk、OYk)用以将从第k(＝2～4)读头群的测量 值算出的位置(Xk、Yk)修正为(Xk－OXk、Yk－OYk)。藉由此修正， 如图8(B)所示，第k基准坐标系Ck(＝2～4)的原点Ok即与第1基准 坐标系C1的原点O1一致。图中，彼此一致的原点以符号O表示。

接着，主控制装置20，如图8(C)所示，根据作为校正基准的从 第1读头群的测量值算出的载台位置(X1、Y1、θz1)，将晶圆载台WST1 在区域A0内驱动于箭头方向(X轴方向及Y轴方向)，一边每隔一预定 间距进行定位、一边使用四个读头群的测量值求出四个晶圆载台 WST1的位置(Xk、Yk(k＝1～4))。

主控制装置20使用上述求出的四个载台位置(Xk、Yk(k＝1～4)) 以例如最小平方运算决定偏移Oθzk，以使平方误差εk＝Σ((ξk－X1)²+ (ζk－Y1)²)为最小。其中，k＝2～4。(ξk、ζk)是使用下式(5)加以旋转转 换的载台位置(Xk、Yk(k＝2～4))。此处，为求出偏移Oθzk，虽使用最 小平方法为例，但不限于此，亦可使用最小平方法以外的运算手法。

上述求出的偏移Oθzk，用于将从第k(＝2～4)读头群的测量值算 出的旋转θzk修正为θzk－Oθzk。藉由此修正，如图8(D)所示，第k基 准坐标系Ck(＝2～4)的方向(旋转)即与第1基准坐标系C1的方向(旋 转)一致。

其次，主控制装置20与先前同样的，如图8(E)所示，根据载台 位置(X1、Y1、θz1)将晶圆载台WST1在区域A0内驱动于箭头方向(X 轴方向及Y轴方向)，一边每隔预定间距进行定位、一边求出四个晶圆 载台WST1的位置(Xk、Yk(k＝1～4))。

主控制装置20使用上述求出的四个载台位置(Xk、Yk(k＝1～4))， 以最小平方运算决定定标(ΓXk、ΓYk)以使平方误差εk＝Σ((ξk’－X1)² +(ζk’－Y1)²)为最小。其中，k＝2～4。此处，(ξk’、ζk’)是使用下式(6) 加以标尺转换的载台位置(Xk、Yk(k＝2～4))。

上述求出的定标(ΓXk、ΓYk)用于将从第k(＝2～4)读头群的测量 值算出的位置(Xk、Yk)修正为(Xk/(1+ΓXk)、Yk/(1+ΓYk))。藉由 此修正，如图8(F)所示，第k基准坐标系Ck(＝2～4)的定标即与第1 基准坐标系C1的定标一致。

藉由以上处理，旋转及定标经校正的四个基准坐标系C1～C4即 被组合为涵盖曝光时移动区域A0～A4的一个坐标系(组合坐标系)CE。

又，亦可取代以上处理，藉由下述处理求出偏移及定标(OXk、O Yk、Oθzk、ΓXk、ΓYk(k＝2～4))。亦即，主控制装置20，如图8(C)或图8(E)所示，根据载台位置(X1、Y1、θz1)将晶圆载台WST1在区域 A0内驱动于箭头方向(X轴方向及Y轴方向)，一边每隔预定间距进行 定位、一边求出四个晶圆载台WST1的位置(Xk、Yk(k＝1～4))。主控 制装置20使用求出的四个载台位置(Xk、Yk(k＝1～4))，以最小平方 运算决定偏移及定标(OXk、OYk、Oθzk、ΓXk、ΓYk)，以使平方误差εk＝Σ((ξ”k－X1)²+(ζ”k－Y1)²)为最小。其中，k＝2～4。此处，(ξ”k、ζ” k)是使用下式(7)进行转换的载台位置(Xk、Yk(k＝2～4))。

又，上述处理虽以第1基准坐标系C1为基准直接求出针对第2～ 第4基准坐标系C2～C4的偏移及定标，但亦可以间接方式求出。例如， 依循上述程序求出针对以第1基准坐标系C1为基准的第2基准坐标系 C2的偏移及定标(OX2、OY2、Oθz2、ΓX2、ΓY2)。同样的，求出针对以 第2基准坐标系C2为基准的第3基准坐标系C3的偏移及定标(OX32、 OY32、Oθz32、ΓX32、ΓY32)。从此等的结果，针对以第1基准坐标系C1为基准的第三基准坐标系C3的偏移及定标即被求出为(OX3＝OX32+ OX2、OY3＝OY32+OY2、Oθz3＝Oθz32+Oθz2、ΓX3＝ΓX32·ΓX2、ΓY3＝Γ Y32·ΓY2)。同样的，亦可求出针对以第3基准坐标系C3为基准的第4 基准坐标C4的偏移及定标，使用其结果求出针对以第1基准坐标C1为基准的第4基准坐标C4的偏移及定标。

主控制装置20针对标尺板22亦依循同样程序校正四个基准坐 标，将涵盖测量时移动区域的四个基准坐标系组合为一个坐标系(组合 坐标系)CA(参照图7(B))。

最后，主控制装置20，求出涵盖曝光时移动区域A0～A4的组合 坐标系CE与涵盖测量时移动区域的组合坐标系CA间的位置、旋转、 定标的偏差。主控制装置20，如图9(A)所示，使用编码器系统70求 出(测量)晶圆载台WST1的位置信息，根据其结果驱动晶圆载台 WST1，将晶圆台WTB1上的第1基准标记板FM1定位在投影光学系 统PL正下方(曝光中心P)。主控制装置20使用一对标线片对准系统 13A、13B检测第1基准标记板FM1上形成的二个(一对)基准标记。 其次，主控制装置20根据编码器系统70的测量结果驱动晶圆载台 WST1，将晶圆台WTB1上的第2基准标记板FM2定位在投影光学系 统PL正下方(曝光中心P)，使用一对标线片对准系统13A、13B的任 一者检测第2基准标记板FM2上形成的一个基准标记。主控制装置 20从三个基准标记的检测结果(亦即，三个基准标记的二维位置坐标) 求出组合坐标系CE的原点的位置、旋转、定标。

主控制装置20将晶圆载台WST1移动至测量时移动区域。此时， 主控制装置20在曝光时移动区域A0～A4与测量时移动区域之间的区 域内使用晶圆干涉仪系统18、测量时移动区域内则使用编码器系统70 测量晶圆载台WST1的位置信息，根据其结果进行晶圆载台WST1的 驱动(位置控制)。移动后，主控制装置20，如图10(A)及图10(B)所示， 使用对准系统ALG与先前同样的检测三个基准标记，从其检测结果 求出组合坐标系CA的原点的位置、旋转、定标。又，作为标线片对准 系统13A、13B的检测对象的三个基准标记与作为对准系统ALG的检 测对象的三个基准标记，虽以同一标记较佳，但在无法以标线片对准 系统13A、13B与对准系统ALG检测同一基准标记的情形时，由于已 知基准标记彼此的位置关系，因此标线片对准系统13A、13B与对准 系统ALG可以不同基准标记为检测对象。

又，在晶圆载台于曝光时移动区域与测量时移动区域之间移动的 情形时，亦可使用编码器系统进行晶圆载台的位置控制。于曝光时移 动区域内、测量时移动区域内分别进行接续处理(相位接续及/或坐标 接续)。此处，坐标接续是指在切换编码器(读头)的前与后，为使算出 的晶圆载台WST的位置坐标完全一致，而设定对切换后使用的编码 器的测量值，与此时再设定相位偏移的接续处理。相位接续法则是指 基本上虽与坐标接续法相同，但相位偏移的处理不同，不进行相位偏 移的再设定，而继续使用已设定的相位偏移，仅再设定计数值的接续 法。

主控制装置20，从上述求出的组合坐标系CE的原点的位置、旋 转、定标与组合坐标系CA的原点的位置、旋转、定标，求出组合坐标 系CE、CA间的原点、旋转、定标的偏差。主控制装置20可使用此偏 差，例如将于组合坐标系CA上测量的晶圆对准结果、例如晶圆上复数 个照射区域的排列坐标(或晶圆上对准标记的位置坐标)转换为在组合 坐标系CE上的晶圆上复数个照射区域的排列坐标，根据该转换后的排 列坐标，于晶圆的曝光动作时在组合坐标CE系上进行晶圆载台WST1 的驱动(位置控制)。

主控制装置20在每一晶圆的曝光处理(或每隔预定片数晶圆的曝 光处理)进行上述校正方法。亦即，在进行使用对准系统ALG的晶圆 对准前，如前所述，校正使用标尺板22时的编码器系统70、71(将四 个基准坐标系C1～C4组合为组合坐标系CA)。使用经校正的编码器系 统70、71(在组合坐标系CA上)对曝光对象的晶圆进行晶圆对准等的测 量动作。接着，于晶圆的曝光处理前，如前所述，校正使用标尺板21 时的编码器系统70、71(将四个基准坐标系C1～C4组合为组合坐标系 CE)。又，求出组合坐标系CA、CE间的位置、旋转、定标的偏差(相 对位置、相对旋转、相对定标)。使用此等结果将在组合坐标系CA上 测量的晶圆对准结果(例如晶圆上复数个照射区域的排列坐标)转换为 在组合坐标系CE上的晶圆上复数个照射区域的排列坐标，根据该转换 后的排列坐标，在组合坐标系CE上进行保持晶圆的晶圆载台WST1、 WST2的驱动(位置控制)以进行晶圆的曝光处理。

又，作为校正处理(校正方法)，虽可修正编码器系统的测量值， 但亦可采用其它处理。例如，亦可适用将该测量误差作为偏移于晶圆 载台的现在位置或目标位置加入偏移，以进行晶圆载台的驱动(位置控 制)、或仅通过测量误差修正标线片位置等的其它手法。

接着，进一步说明以编码器系统70、71进行的3自由度方向(Z、 θx、θy)的位置测量原理等。此处，编码器读头601～604或编码器701～ 704的测量结果或测量值，是指编码器读头601～604或编码器701～704的Z轴方向的测量结果。

本实施例，由于采用了如前述的编码器读头601～604及标尺板 21的构成及配置，在曝光时移动区域内，依据晶圆载台WST1(WST2) 所在的区域A0～A4，编码器读头601～604中的至少三个与标尺板21(的 对应部分211～214)面对。从与标尺板21面对的读头(编码器)将有效测 量值送至主控制装置20。

主控制装置20根据编码器701～704(或711～714)的测量结果算出 晶圆载台WST1(WST2)的位置(Z、θx、θy)。此处，编码器701～704(或 711～714)于Z轴方向的测量值(非前述Z轴方向的测量方向，亦即与 针对XY平面内的一轴方向的测量值C1～C4作出区别，分别记载为 D1～D4)，是如下式(8)～(11)般依存于晶圆载台WST1(WST2)的位置 (Z、θx、θy)。

D1＝－ptanθy+ptanθx+Z…(8)

D2＝ptanθy+ptanθx+Z…(9)

D3＝ptanθy－ptanθx+Z…(10)

D4＝－ptanθy－ptanθx+Z…(11)

其中，p是从晶圆台WTB1(WTB2)的中心至读头的X轴及Y轴 方向的距离(参照图5)。

主控制装置20依据晶圆载台WST1(WST2)所在的区域A0～A4从上式(8)～(11)选择三个读头(编码器)的测量值依据的式，藉由将三个 读头(编码器)的测量值代入以解由所选择的三个式构成的连立方程 式，据以算出晶圆载台WST1(WST2)的位置(Z、θx、θy)。例如，晶 圆载台WST1(或WST2)位于第1区域A1内的情形时，主控制装置20 由读头601、602、604(编码器701、702、704或711、712、714)的测量值 依据的式(8)、(9)及(11)组合连立方程式，将测量值代入式(8)、(9)及(11) 各式的左边以对其求解。将算出的位置(Z、θx、θy)记载为Z1、θx1、θy1。 同样的，主控制装置20在晶圆载台WST1位于第k区域Ak内的情形 时，从读头60k－1、60k、60k+1(编码器70k－1、70k、70k+1)的测量值所 依据的式((k－1)+7)、(k+7)及((k+1)+7)组合连立方程式，将各读头 的测量值代入式((k－1)+7)、(k+7)及((k+1)+7)各自的左边以解连立 方程式。据此，算出位置(Zk、θxk、θyk)。此处，周期性置换的数1～ 4被代入到k－1、k及k+1。

又，当晶圆载台WST1(或WST2)位于第0区域A0内的情形时， 从读头601～604(编码器701～704或711～714))选择任意三个，使用由 所选择的三个读头的测量值依据的式组合的连立方程式即可。

主控制装置20根据上述算出结果(Z、θx、θy)与前述段差数据 (focus mapping data)，于曝光时移动区域内进行晶圆载台WST1(或 WST2)聚焦调平控制。

当晶圆载台WST1(或WST2)位于测量时移动区域内的情形时， 主控制装置20使用编码器系统70(或71)测量晶圆载台WST1(或 WST2)的3自由度方向(Z、θx、θy)的位置信息。此处，测量原理等， 除曝光中心换为对准系统ALG的检测中心、标尺板21(的部分211～ 214)换为标尺板22(的部分221～224)外，与晶圆载台WST1位于之前 的曝光时移动区域内的情形相同。主控制装置20根据编码器系统70 或71的测量结果，进行晶圆载台WST1或WST2的聚焦调平控制。 又，于测量时移动区域(测量站)亦可不进行聚焦、调平。亦即，先取 得标记位置及段差数据(focus mapping data)，并从该段差数据减去段 差数据取得时(测量时)的晶圆载台的Z倾斜分，据以取得晶圆载台 的基准面、例如以上面为基准的段差数据。于曝光时，根据此段差数 据与晶圆表面载台(的基准面)的3自由度方向(Z、θx、θy)的位置信息， 即能进行聚焦、调平。

进一步的，主控制装置20依据晶圆载台WST1、WST2的位置， 将与标尺板21、22面对的读头601～604中的三个换为至少一个不同的 三个来使用。此处，在切换编码器读头时，为确保晶圆载台WST1(或 WST2)的位置测量结果的连续性，进行与前述相同的接续处理。

如前所述，本实施例的曝光装置100中的标尺板21、22分别由 四个部分211～214、221～224构成。此处，四个部分的高度与倾斜彼 此偏差时，即会产生编码器系统70、71的测量误差。因此，适用与先 前相同的校正方法，校正因部分211～214或221～224彼此间的高度与 倾斜的偏差造成的四个基准坐标系C1～C4彼此间的偏差。

此处，以使用编码器系统70的情形为例，说明校正方法的一例。

主控制装置20，如图8(C)或图8(E)所示，根据以编码器系统70 测量的晶圆载台WST1的位置的测量结果(X1、Y1、θz1)，将晶圆载台 WST1在区域A0内驱动于箭头方向(X轴方向及Y轴方向)，一边每隔 预定间距进行定位、一边使用四个读头群的测量值求出四个晶圆台 WTB1的位置(Zk、θxk、θyk(k＝1～4))。主控制装置20使用此等结 果，求出从第k(＝2～4)读头群的测量值算出的位置(Zk、θxk、θyk) 相对于从第1读头群的测量值算出的位置(Z1、θx1、θy1)的偏差、亦即 求出偏移(OZk＝Zk－Z1、Oθxk＝θxk－θx1、Oθyk＝θyk－θy1)。进一步的， 主控制装置20将每次定位求出的偏移(OZk、Oθxk、Oθyk)加以平均。

上述求出的偏移(OZk、Oθxk、Oθyk)是用于将从第k(＝2～4)读头 群的测量值算出的位置(Zk、θxk、θyk)分别修正为Zk－OZk、θxk－Oθxk、θyk－Oθyk。藉由此修正，第k基准坐标系Ck(k＝2～4)的高度Z 与倾斜θx、θy同第1基准坐标系C1的高度Z与倾斜θx、θy一致。 亦即，四个基准坐标系C1～C4被组合为涵盖曝光时移动区域A0～A4的一个坐标系(组合坐标系)CE。

主控制装置20，针对编码器系统71亦依循同样程序校正四个基 准坐标，将其组合为涵盖对准测量时移动区域的一个坐标系(组合坐标 系)CA。

主控制装置20，与先前同样的，在每一晶圆的曝光处理(或每预 定片数的晶圆的曝光处理)进行上述校正方法。亦即，在使用对准系统 ALG的晶圆对准前，如前所述，对使用标尺板22时的编码器系统70(或 71)进行校正(将四个基准坐标系C1～C4组合为组合坐标系CA)。主控 制装置20并使用经校正的编码器系统70(或71)(在组合坐标系CA上) 对曝光对象的晶圆进行晶圆对准。接着，主控制装置20在晶圆的曝光 处理前，如前所述，对使用标尺板21时的编码器系统70(或71)进行 校正(将四个基准坐标系C1～C4组合为组合坐标系CE)。主控制装置 20并使用经校正的编码器系统70(或71)(在组合坐标系CE上)求出(测 量)保持晶圆的晶圆台WTB1(或WTB2)的位置信息，根据该测量结果 与晶圆对准的结果，于晶圆的曝光时，进行晶圆台WTB1(或WTB2) 的驱动(位置控制)。

如以上的详细说明，根据本实施例的曝光装置100，主控制装置 20在晶圆载台WST1、WST2上搭载的四个读头601～604中、包含互 异的一个读头的三个读头所属的第1读头群与第2读头群中所含的读 头与标尺板21、22上对应的区域(部分211～214、221～224)面对的区 域A0内，根据使用第1读头群所得的位置信息进行晶圆载台WST1、 WST2的驱动(位置控制)，并使用以第1及第2读头群所得的位置信 息求出与第1及第2读头群分别对应的第1及第2基准坐标系C1、C2间的偏差(位置、旋转、定标的偏差)。主控制装置20使用该结果修正 使用第2读头群所得的测量结果，据以使第1及第2基准坐标系C1、 C2间的偏差获得校正，而能修正四个读头601～604分别面对的标尺板 21、22上的区域彼此间的偏差伴随的测量误差。

又，根据本实施例的曝光装置100，由于利用上述校正方法校正 编码器系统70、71，以修正四个基准坐标系C1～C4彼此间的偏差， 因此能使用编码器系统70、71以高精度测量晶圆载台WST1、WST2 的位置信息并加以驱动(位置控制)。

又，根据本实施例的曝光装置100，由主控制装置20使用标线片 对准系统13A、13B及对准系统ALG检测晶圆载台WST1、WST2上 所设的三个基准标记，据以求出分别对应曝光时移动区域、测量时移 动区域的组合坐标系CE、CA的相对位置、相对旋转、相对定标。并 可由主控制装置20使用该结果，将在组合坐标系CA上测量的晶圆对 准的结果、例如将晶圆上复数个照射区域的排列坐标转换为在组合坐 标系CE上的晶圆上复数个照射区域的排列坐标，使用该结果在组合坐 标CE上进行晶圆载台WST1、WST2的驱动(位置控制)以使晶圆曝光。

又，上述实施例中，在晶圆载台WST1位于第0区域A0内时晶 圆载台WST1上的所有读头601～604与标尺板21(对应的部分211～214) 面对。因此，在第0区域A0内，是从所有读头601～604(编码器701～ 704)将有效测量值送至主控制装置20。因此，主控制装置20亦可根据 在四个读头601～604中、包含互异的一个读头的三个读头所属的前述 第k读头群(k＝1～4)中所含的读头与标尺板21上的对应区域(部分 211～214)面对的区域A0内，使用第k读头群(k＝1～4)的至少一个所 得的位置信息、例如使用第1读头群所得的第1位置信息与使用第2 读头群所得的第2位置信息的至少一方，进行晶圆载台WST1、WST2 的驱动(位置控制)。此场合，即使与第1读头群及第2读头群对应的 坐标系(标尺板21的部分)不同，亦能在不受影响的情形下，高精度的 驱动晶圆载台WST1、WST2。使用标尺板22的场合亦同。

又，上记实施例中，因构成标尺板21、22的部分211～214、221～ 224彼此间的偏差造成的四个基准坐标系C1～C4彼此间的偏差的校正 处理，无须着眼于位置、旋转、定标的全部，可以是其中的一者或任 意二者，亦可追加或代用其它因素(正交度等)。

又，上述实施例，可分别接近晶圆台上面四角的读头设置至少一 个辅助读头，在主要读头发生测量异常时，切换为近旁的辅助读头来 持续进行测量。此时，针对辅助读头亦可适用前述配置条件。

又，上述实施例，虽针对在标尺板21、22的部分211～214、221～ 224各个的下面形成有二维绕射光栅RG的情形作了例示，但不限于 此，形成有仅以对应编码器读头601～604的测量方向(在XY平面内的 一轴方向)为周期方向的1维绕射光栅的场合，亦能适用上述实施例。

又，上述实施例，虽针对根据在晶圆载台WST1、WST2上搭载 的四个读头601～604中、包含互异的一个读头的三个读头所属的第1 读头群与第2读头群中所含的读头与标尺板21、22上对应的区域(部 分211～214、221～224)面对的区域A0内，使用第1读头群所得的位 置信息进行晶圆载台WST1、WST2的驱动(位置控制)，并使用以第1 及第2读头群所得的位置信息求出与第1及第2读头群分别对应的第 1及第2基准坐标系C1、C2间的偏差(位置、旋转、定标的偏差)，使 用其结果修正使用第2读头群所得的测量结果，据以修正四个读头 601～604分别面对的标尺板21、22上的区域彼此间的偏差所伴随的测 量误差的情形作了说明，但不限于此，例如亦可以较用于晶圆载台的 位置控制的复数(第1数目)读头数量多的复数(第2数目)读头在可分别 进行位置测量的区域内移动晶圆载台，而取得以编码器系统求出的载 台位置信息的修正信息，亦即可在例如上述实施例的十字区域A0内移 动载台而使用冗长读头取得修正信息。

此场合，此修正信息虽是用于由主控制装置20修正编码器测量 值的值，但不限于此，亦可于其它处理使用。

例如，亦可适用将该测量误差作为偏移于晶圆载台的现在位置或 目标位置加入偏移，以进行晶圆载台的驱动(位置控制)、或将标线片 位置仅修正该测量误差分等的其它手法。

又，上述实施例中，虽使用以第1及第2读头群所得的位置信息 来求出与第1及第2读头群分别对应的第1及第2基准坐标系C1、C2间的偏差(位置、旋转、定标的偏差)，但不限于此，曝光装置亦可包 含例如根据设于晶圆载台的复数个读头中、在对晶圆的曝光位置近旁 于晶圆载台的外部配置成与XY平面大致平行的复数个标尺板构成的 测量面照射测量光束并接收来自测量面的返回光束的读头的输出，以 求出晶圆载台的位置信息的位置测量系统(例如编码器系统)，以及根 据以该位置测量系统取得的位置信息驱动晶圆载台并根据晶圆载台的 位置从该复数个读头中切换该位置测量系统用于取得该位置信息的读 头的控制系统，该控制系统在该复数个读头与该测量面面对的该移动 体的第1移动区域内，取得与该复数个读头对应的复数个标尺板彼此 的位置关系。此场合，可使复数个读头中、至少包含一个彼此互异的 读头的复数个读头分别所属的复数个读头群，分别与复数个标尺板面 对。

此场合，复数个标尺板彼此的位置关系，不仅可用于修正编码器 测量值的值，亦可于其它处理使用。例如，亦可适用将该测量误差作 为偏移于晶圆载台的现在位置或目标位置加入偏移，以进行晶圆载台 的驱动(位置控制)、或仅通过该测量误差来修正标线片位置等的其它 手法。

又，上述实施例，虽针对各读头601～604(编码器701～704)采用 以XY平面内的一轴方向与Z轴方向为测量方向的二维编码器的情形 作了例示，但不限于此，亦可采用以XY平面内的1轴方向为测量方 向的1维编码器与以Z轴方向为测量方向的1维编码器(或非编码器方 式的面位置传感器等)。或者，亦可采用以XY平面内彼此正交的的2 个轴向方向为测量方向的二维编码器。再者，亦可采用以X轴、Y轴 及Z轴方向的3方向为测量方向的3维编码器(3DOF传感器)。

又，上述实施例虽针对曝光装置为扫描步进机的情形作了说明， 但不限于此，亦可于步进机等的静止型曝光装置适用上述实施例。即 使是步进机等，藉由以编码器测量搭载有曝光对象物体的载台的位置， 与使用干涉仪测量载台位置的情形不同的，能使空气波动造成的位置 测量误差的发生几乎为零，可根据编码器的测量值高精度的定位载台， 其结果，能以高精度将标线片图案转印至晶圆上。此外，上述实施例 亦能适于将照射区域与照射区域加以合成的步进接合(step&stitch) 方式的投影曝光装置。再者，亦可于例如美国专利第6,590,634号说明 书、美国专利第5,969,441号说明书、美国专利第6,208,407号说明书 等所揭示的具备复数个晶圆载台的多载台型曝光装置适用上述实施 例。此外，亦可于例如美国专利申请公开第2007/0211235号说明书 及美国专利申请公开第2007/0127006号说明书等所揭示的具备与晶 圆载台不同的、包含测量构件(例如基准标记及/或传感器等)的测量 载台的曝光装置适用上述实施例。

又，上述实施例的曝光装置，亦可以是例如国际公开第99/49504 号、美国专利申请公开第2005/0259234号说明书等所揭示的液浸型 曝光装置。

又，上述实施例的曝光装置中的投影光学系统不限于缩小系而可 以是等倍及放大系的任一种，投影光学系统PL不限于折射系统而亦 可以是反射系统及折反射系统的任一种，其投影像可以是倒立像及正 立像的任一种。

又，照明光IL不限于ArF准分子激光(波长193nm)，亦可以是 KrF准分子激光(波长248nm)等的紫外光、或F2激光(波长157nm)等 的真空紫外光。亦可使用例如美国专利第7,023,610号说明书所揭示的 以掺杂有铒(或铒及镱两者)的光纤放大器，将从DFB半导体激光或光 纤激光发出的红外线区或可见区的单一波长激光加以放大作为真空紫 外光，并以非线形光学结晶将其转换波长成紫外光的谐波。

又，上述实施例中，虽使用在光透射性的基板上形成有预定遮光 图案(或相位图案、减光图案)的光透射型掩膜(标线片)，但亦可取代此 标线片，使用例如美国专利第6,778,257号说明书所揭示的根据待曝光 图案的电子数据，来形成透射图案或反射图案、或发光图案的电子掩 膜(包含亦称为可变成形掩膜、主动掩膜或影像产生器的例如非发光型 影像显示元件(空间光调变器)的一种的DMD(Digital Micro-mirror Device)等)。使用该可变成形掩膜的场合，由于搭载晶圆或玻璃板片等 的载台系相对可变成形掩膜被扫描，藉由使用编码器系统及激光干涉 仪系统测量此载台的位置，即能获得与上述实施例同等的效果。

又，上述实施例亦能适应用于例如国际公开第2001/035168号 所揭示的藉由在晶圆W上形成干涉条纹，据以在晶圆W上形成线与 空间图案(line&space)图案的曝光装置(光刻系统)。

再者，亦能将上述实施例适用于例如美国专利第6,611,316号所 揭示的将两个标线片图案透过投影光学系组合成在晶圆上，藉由一次 扫描曝光使晶圆上的一个照射区域大致同时双重曝光的曝光装置。

又，上述实施例中待形成图案的物体(被照射能量束的曝光对象 物体)不限于晶圆，亦可以是玻璃板、陶瓷基板、薄膜构件或掩膜母板 等的其它物体。

曝光装置的用途不限于半导体制造用的曝光装置，亦能广泛适用 于例如将液晶显示元件图案转印至方型玻璃板片的液晶用曝光装置、 及用以制造有机EL、薄膜磁头、摄影元件(CCD等)、微机器及DNA 芯片等的曝光装置。此外，不仅仅是半导体元件等的微元件，本发明 亦能适用于为制造光曝光装置、EUV曝光装置、X射线曝光装置及电 子束曝光装置等所使用的标线片或掩膜，而将电路图案转印至玻璃基 板或硅晶圆等的曝光装置。

又，援用以上说明所引用的关于曝光装置等所有公报、国际公开 公报、美国专利申请公开说明书及美国专利说明书的揭示作为本说明 书记载的一部分。

半导体元件等的电子元件，是经由进行元件的功能、性能设计的 步骤、制作依据此设计步骤的标线片的步骤、从硅材料制作晶圆的步 骤、以前述各实施例的曝光装置(图案形成装置)及其曝光方法将掩膜 (标线片)图案转印至晶圆的光刻步骤、使曝光后晶圆(物体)显影的 显影步骤、将残存有光致抗蚀剂的以外部分的露出构件以蚀刻加以去 除的蚀刻步骤、将蚀刻后不要的光致抗蚀剂去除的光致抗蚀剂除去步 骤、元件组装步骤(包含切割步骤、结合步骤、封装步骤)、以及检查 步骤等而制造出。此场合，于光刻处理使用上述实施例的曝光装置及 曝光方法，因此能以良好的生产性制造高集成度的元件。

如以上所述，上述实施例的曝光装置(图案形成装置)，是将包含 本案申请专利范围所举的各构成要素的各种子系统，以能保持预定机 械精度、电气精度、光学精度的方式，加以组装制造。为确保上述各 种精度，于此组装的前后，对各种光学系统进行用以达成光学精度的 调整，对各种机械系统进行用以达成机械精度的调整，对各种电气系 统则进行用达成各种电气精度的调整。各种子系统组装至曝光装置的 步骤，包含各种子系统彼此间的机械连接、电气回路的连接、气压回 路的连接等。此各种子系统组装至曝光装置的步骤前，当然有各个子 系统的组装步骤。各种子系统组装至曝光装置的步骤结束后，即进行 综合调整，以确保曝光装置全体的各种精度。又，曝光装置的制造以 在温度及清洁度等受到管理的无尘室中进行较佳。

产业上的可利用性

如以上的说明，本发明的曝光方法及曝光装置适于使物体曝光。 又，本发明的元件制造方法非常适于制造半导体元件或液晶显示元件 等的电子元件。