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JP7614883B2 - Exposure apparatus, exposure method, and article manufacturing method - Google Patents
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Description

本発明は、露光装置、露光方法及び物品の製造方法に関する。 The present invention relates to an exposure apparatus, an exposure method, and a method for manufacturing an article.

半導体素子などのデバイスを製造するフォトリソグラフィ工程では、一般的に、原版(マスク又はレチクル)を介して基板を露光することで、原版のパターンを基板に転写する露光装置が用いられている。このような露光装置として、一般的に、ステップ・アンド・リピート方式を採用した露光装置(ステッパ)と、ステップ・アンド・スキャン方式を採用した露光装置(スキャナ)とが知られている。 In the photolithography process for manufacturing devices such as semiconductor elements, an exposure apparatus is generally used that transfers the pattern of an original (mask or reticle) to the substrate by exposing the substrate through the original. Generally, exposure apparatuses that employ the step-and-repeat method (stepper) and exposure apparatuses that employ the step-and-scan method (scanner) are known as such exposure apparatuses.

ステッパは、スキャナと比較して、低コストの装置であり、解像力や高精度な重ね合わせを必要としない工程で用いられている。ステッパでは、基板を保持した基板ステージを投影光学系の下(露光位置)に駆動した後、基板の高さ方向の位置(投影光学系からの距離)をフォーカスセンサで計測し、その計測値に従って基板ステージを駆動することで投影光学系に対して基板を合焦させている。このような基板の高さ方向の位置の計測に関する技術が従来から提案されている(特許文献1参照)。 Steppers are low-cost devices compared to scanners, and are used in processes that do not require high resolution or high-precision overlay. In a stepper, a substrate stage holding a substrate is driven below the projection optical system (exposure position), and then the substrate's height position (distance from the projection optical system) is measured by a focus sensor, and the substrate stage is driven according to the measurement value to focus the substrate with respect to the projection optical system. Technologies related to measuring such substrate height position have been proposed in the past (see Patent Document 1).

特開平11-87233号公報Japanese Patent Application Publication No. 11-87233

しかしながら、ステッパにおいて、フォーカスセンサの計測値には、計測対象である基板を保持する基板ステージの振動に起因する誤差が含まれてしまう。かかる誤差のうち、基板ステージの制御偏差は、計測値から除去することで補正することができるが、基板ステージが載置されている定盤の振動などの不可観測成分は、補正することができないため、デフォーカスにつながる。ステッパは、低コストの装置として実現する必要があるため、定盤の振動を計測するためのセンサを設けてリアルタイムに制御することは現実的ではない。 However, in a stepper, the measurement value of the focus sensor contains an error caused by vibration of the substrate stage that holds the substrate to be measured. Of these errors, the control deviation of the substrate stage can be corrected by removing it from the measurement value, but unobservable components such as the vibration of the base on which the substrate stage is placed cannot be corrected, leading to defocusing. Because steppers need to be realized as low-cost devices, it is not realistic to provide a sensor to measure the vibration of the base and control it in real time.

そこで、本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、定盤の振動の影響を低減して高精度な露光を実現するのに有利な露光装置を提供することを例示的目的とする。 Therefore, the present invention has been made in consideration of the problems with the conventional technology, and has as an exemplary object to provide an exposure device that is advantageous in reducing the effects of vibration of the base plate and achieving high-precision exposure.

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、原版を介して基板の露光を行う露光装置であって、前記基板を保持して移動するステージと、前記ステージが載置される定盤と、前記原版のパターンを前記基板に投影する投影光学系と、前記ステージに保持された前記基板の高さ方向の位置を計測する計測部と、制御部と、を有し、前記制御部は、前記ステージの移動によって振動する前記定盤の振動周期の1/2に設定された計測期間において、前記ステージの移動によって振動する前記定盤の振動振幅が最大又は最小となるタイミングから、前記基板の高さ方向の位置を前記計測部によって計測させ、前記計測部によって計測された前記基板の高さ方向の位置に基づいて、前記投影光学系と露光される前記基板を保持した前記ステージとの間の距離を制御することを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, an exposure apparatus as one aspect of the present invention is an exposure apparatus that exposes a substrate via an original, and includes a stage that holds and moves the substrate, a base plate on which the stage is placed, a projection optical system that projects a pattern of the original onto the substrate, a measurement unit that measures the height position of the substrate held on the stage, and a control unit, wherein the control unit causes the measurement unit to measure the height position of the substrate from the timing at which the vibration amplitude of the base plate that vibrates due to the movement of the stage is maximum or minimum during a measurement period set to 1/2 the vibration period of the base plate that vibrates due to the movement of the stage, and controls the distance between the projection optical system and the stage holding the substrate to be exposed based on the height position of the substrate measured by the measurement unit.

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される実施形態によって明らかにされるであろう。 Further objects and other aspects of the present invention will become apparent from the embodiments described below with reference to the accompanying drawings.

本発明によれば、例えば、定盤の振動の影響を低減して高精度な露光を実現するのに有利な露光装置を提供することができる。 The present invention can provide an exposure device that is advantageous for achieving high-precision exposure by, for example, reducing the effects of vibration of the base plate.

本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing a configuration of an exposure apparatus according to one aspect of the present invention. 図1に示す露光装置による露光処理を説明するためのフローチャートである。2 is a flowchart for explaining an exposure process by the exposure apparatus shown in FIG. 1 . 基板の高さ位置の変動の一例を示す図である。11A and 11B are diagrams illustrating an example of fluctuation in the height position of a substrate. 計測部の計測値に含まれる計測誤差量の一例を示す図である。5A and 5B are diagrams illustrating an example of a measurement error amount included in a measurement value of a measurement unit. 計測部の計測値に含まれる計測誤差量の一例を示す図である。5A and 5B are diagrams illustrating an example of a measurement error amount included in a measurement value of a measurement unit. 計測部の計測期間を設定する処理を説明するためのフローチャートである。11 is a flowchart illustrating a process for setting a measurement period of a measurement unit. 露光レイアウトの一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of an exposure layout. 基板の高さ位置の変動の一例を示す図である。11A and 11B are diagrams illustrating an example of fluctuation in the height position of a substrate. 計測部の計測値に含まれる計測誤差量の一例を示す図である。5A and 5B are diagrams illustrating an example of a measurement error amount included in a measurement value of a measurement unit.

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。更に、添付図面においては、同一もしくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。 The following embodiments are described in detail with reference to the attached drawings. Note that the following embodiments do not limit the invention according to the claims. Although the embodiments describe multiple features, not all of these multiple features are necessarily essential to the invention, and multiple features may be combined in any manner. Furthermore, in the attached drawings, the same reference numbers are used for the same or similar configurations, and duplicate explanations are omitted.

図1は、本発明の一側面としての露光装置1の構成を示す概略図である。露光装置1は、半導体素子などのデバイスの製造工程に用いられ、原版を介して基板の露光を行うことで、基板上にパターンを形成するリソグラフィ装置である。露光装置1は、本実施形態では、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置(ステッパ)である。ここで、ステップ・アンド・リピート方式とは、基板のショット領域の一括露光ごとに基板をステップ移動して次のショット領域を露光位置(露光領域)に移動させる露光方式である。 Figure 1 is a schematic diagram showing the configuration of an exposure apparatus 1 according to one aspect of the present invention. The exposure apparatus 1 is a lithography apparatus used in the manufacturing process of devices such as semiconductor elements, and forms a pattern on a substrate by exposing the substrate via an original. In this embodiment, the exposure apparatus 1 is a step-and-repeat type exposure apparatus (stepper). Here, the step-and-repeat type is an exposure method in which the substrate is stepped for each full exposure of a shot area of the substrate, and the next shot area is moved to the exposure position (exposure area).

露光装置1は、照明光学系102と、投影光学系104と、基板Sを保持して移動するステージ105と、計測部106と、構造体107と、定盤間センサ108と、制御部109と、ステージ105が載置される定盤110とを有する。また、本明細書及び添付図面では、基板Sの表面に平行な方向をXY平面とするXYZ座標系で方向を示す。XYZ座標系におけるX軸、Y軸及びZ軸のそれぞれに平行な方向をX方向、Y方向及びZ方向とし、X軸周りの回転、Y軸周りの回転及びZ軸周りの回転のそれぞれをθX、θY及びθZとする。 The exposure apparatus 1 has an illumination optical system 102, a projection optical system 104, a stage 105 that holds and moves a substrate S, a measurement unit 106, a structure 107, a platen gap sensor 108, a control unit 109, and a platen 110 on which the stage 105 is placed. In this specification and the accompanying drawings, directions are indicated in an XYZ coordinate system in which a direction parallel to the surface of the substrate S is the XY plane. The directions parallel to the X-axis, Y-axis, and Z-axis in the XYZ coordinate system are the X-direction, Y-direction, and Z-direction, respectively, and the rotations around the X-axis, Y-axis, and Z-axis are θX, θY, and θZ, respectively.

照明光学系102は、光源101からの光を導光して原版103を照明する。光源101は、例えば、i線水銀ランプやエキシマレーザなどを含む。原版103には、基板Sに転写すべきパターンが描画されている。投影光学系104は、原版103のパターン(パターン像)を基板Sに投影する。 The illumination optical system 102 guides light from the light source 101 to illuminate the original 103. The light source 101 includes, for example, an i-line mercury lamp or an excimer laser. The original 103 has a pattern drawn thereon to be transferred to the substrate S. The projection optical system 104 projects the pattern (pattern image) of the original 103 onto the substrate S.

露光装置1において、原版103を通過した光は、投影光学系104を介して、ステージ105に保持された基板上で結像する。基板Sに投影されたパターン像は、基板Sに塗布されているレジストなどの感光性材料を反応させるため、かかる基板Sを現像することによって、基板上にパターンが形成される。また、上述したように、基板Sを保持するステージ105をステップ移動させて、基板Sのショット領域を順次露光する(即ち、ステップ移動と露光とを繰り返す)ことで、基板Sの全てのショット領域を露光することが可能である。 In the exposure apparatus 1, light passing through the original 103 passes through the projection optical system 104 and forms an image on a substrate held by a stage 105. The pattern image projected onto the substrate S causes a reaction with a photosensitive material such as a resist applied to the substrate S, and a pattern is formed on the substrate by developing the substrate S. Also, as described above, it is possible to expose all of the shot areas of the substrate S by stepping the stage 105 holding the substrate S and sequentially exposing the shot areas of the substrate S (i.e., repeating stepping and exposure).

ステージ105の位置や姿勢は、干渉計やエンコーダなどを含む位置計測装置によって計測され、その計測値に基づいて、制御部109の制御下で高精度に管理されている。このように、ステージ105の位置や姿勢を管理することで、高精度な重ね合わせを実現することが可能となる。 The position and orientation of the stage 105 are measured by a position measurement device including an interferometer and an encoder, and are managed with high precision under the control of the control unit 109 based on the measurement values. By managing the position and orientation of the stage 105 in this way, it is possible to achieve highly accurate overlay.

計測部106は、ステージ105に保持された基板Sの高さ方向(Z方向)の位置(以下、「基板Sの高さ位置」と称する)を計測する。基板Sを露光する際には、投影光学系104から投影されるパターン像の位置に対して、基板Sの高さ位置や傾きを合わせる、即ち、投影光学系104の結像面に対して基板Sを合焦させる必要がある。従って、計測部106で基板Sの高さ位置を計測し、その計測値に基づいて、投影光学系104の結像面に対して基板Sが合焦するように、制御部109の制御下で、基板Sを保持するステージ105の位置及び姿勢の少なくとも一方が制御される。 The measurement unit 106 measures the height (Z direction) position of the substrate S held on the stage 105 (hereinafter referred to as the "height position of the substrate S"). When exposing the substrate S, it is necessary to align the height position and inclination of the substrate S with respect to the position of the pattern image projected from the projection optical system 104, that is, to focus the substrate S on the imaging plane of the projection optical system 104. Therefore, the measurement unit 106 measures the height position of the substrate S, and based on the measurement value, at least one of the position and attitude of the stage 105 holding the substrate S is controlled under the control of the control unit 109 so that the substrate S is focused on the imaging plane of the projection optical system 104.

計測部106は、本実施形態では、光学的な検出を行うフォーカスセンサで構成されているが、これに限定されるものではなく、静電容量センサや圧力センサなどを用いた他の検出方式を採用してもよい。また、基板Sの高さに加えて、基板Sの傾きも得るために、基板上の露光領域には、計測部106によって高さ位置が計測される複数の計測点(計測箇所)が設けられる。 In this embodiment, the measurement unit 106 is configured with a focus sensor that performs optical detection, but is not limited to this, and other detection methods using a capacitance sensor, pressure sensor, etc. may be adopted. Furthermore, in order to obtain the tilt of the substrate S in addition to the height of the substrate S, a plurality of measurement points (measurement locations) where the height position is measured by the measurement unit 106 are provided in the exposure area on the substrate.

投影光学系104及び計測部106は、外乱振動の影響を受けないように、除振装置を介して浮上した構造体107に保持されている。定盤間センサ108は、例えば、変位センサを含み、構造体107と定盤110との間の距離を計測する。ここで、投影光学系104は、構造体107に対する位置が保証され、ステージ105は、定盤110に対する位置が保証されている。従って、定盤間センサ108で構造体107と定盤110との間の距離を計測することで、投影光学系104とステージ105との間の距離を得ることができる。 The projection optical system 104 and the measurement unit 106 are held on a levitated structure 107 via an anti-vibration device so as not to be affected by external vibrations. The platen gap sensor 108 includes, for example, a displacement sensor, and measures the distance between the structure 107 and the platen 110. Here, the position of the projection optical system 104 relative to the structure 107 is guaranteed, and the position of the stage 105 relative to the platen 110 is guaranteed. Therefore, by measuring the distance between the structure 107 and the platen 110 with the platen gap sensor 108, the distance between the projection optical system 104 and the stage 105 can be obtained.

制御部109は、CPUやメモリなどを含むコンピュータで構成され、例えば、記憶部に記憶されたプログラムに従って露光装置1の各部を統括的に制御して露光装置1を動作させる。制御部109は、計測部106で得られた基板Sの高さや傾きに関する情報や定盤間センサ108で得られた投影光学系104とステージ105との間の距離(の変動)に関する情報に基づいて、ステージ105(の移動)を制御する。制御部109は、例えば、ステージ105をステップ移動させながら基板上のショット領域の露光を繰り返すことで基板Sの全域を露光する、所謂、ステップ・アンド・リピート方式で露光を行うように制御する。 The control unit 109 is composed of a computer including a CPU, memory, etc., and generally controls each part of the exposure apparatus 1 according to, for example, a program stored in the storage unit to operate the exposure apparatus 1. The control unit 109 controls the movement of the stage 105 based on information on the height and tilt of the substrate S obtained by the measurement unit 106 and information on the distance (variation) between the projection optical system 104 and the stage 105 obtained by the platen gap sensor 108. The control unit 109 controls exposure to be performed by a so-called step-and-repeat method, in which the entire area of the substrate S is exposed by repeatedly exposing a shot area on the substrate while moving the stage 105 in steps.

図2を参照して、露光装置1の動作、具体的には、原版103を介して基板Sを露光して原版103のパターンを基板Sに転写する露光処理(露光方法)について説明する。かかる露光処理は、制御部109が露光装置1の各部を統括的に制御することで行われる。 The operation of the exposure apparatus 1, specifically, the exposure process (exposure method) of exposing the substrate S through the original 103 to transfer the pattern of the original 103 to the substrate S, will be described with reference to FIG. 2. The exposure process is performed by the control unit 109 comprehensively controlling each unit of the exposure apparatus 1.

S201では、露光装置1に基板Sを搬入する。具体的には、基板搬送部(不図示)を介して、露光装置1に基板Sを搬入して、かかる基板Sをステージ105で保持する。 In S201, the substrate S is loaded into the exposure apparatus 1. Specifically, the substrate S is loaded into the exposure apparatus 1 via a substrate transport unit (not shown), and the substrate S is held by the stage 105.

S202では、基板Sを保持したステージ105を露光位置に移動させる。例えば、基板上のショット領域(これから露光するショット領域)が投影光学系104の下の露光位置に位置するように、基板Sを保持したステージ105を移動させる。 In S202, the stage 105 holding the substrate S is moved to the exposure position. For example, the stage 105 holding the substrate S is moved so that the shot area on the substrate (the shot area to be exposed) is positioned at the exposure position below the projection optical system 104.

S203では、計測部106によって、投影光学系104の下の露光位置に位置するステージ105に保持された基板Sの高さ位置を計測する。 In S203, the measurement unit 106 measures the height position of the substrate S held by the stage 105 located at the exposure position below the projection optical system 104.

S204では、基板Sの高さ方向の位置合わせ(フォーカス合わせ)を行う。具体的には、S203で計測された基板Sの高さ位置に基づいて、投影光学系104の結像面に対して基板Sが合焦するように、基板Sを保持するステージ105の位置及び姿勢の少なくとも一方を制御する。換言すれば、ステージ105を移動させて、投影光学系104の結像面に対して基板Sが合焦するように、投影光学系104とステージ105との間の距離を制御する。 In S204, the substrate S is aligned in the height direction (focused). Specifically, based on the height position of the substrate S measured in S203, at least one of the position and attitude of the stage 105 holding the substrate S is controlled so that the substrate S is focused on the imaging plane of the projection optical system 104. In other words, the stage 105 is moved to control the distance between the projection optical system 104 and the stage 105 so that the substrate S is focused on the imaging plane of the projection optical system 104.

S205では、原版103を介して、S204でフォーカス合わせが行われた基板Sの露光を行う。 In S205, the substrate S, which was focused in S204, is exposed through the original 103.

S206では、基板Sの全域に露光が行われたか、即ち、基板上の全てのショット領域に対して露光が行われたかを判定する。基板Sの全域に露光が行われていない場合には、基板上の未露光のショット領域の露光を行うために、S202に移行する。一方、基板Sの全域に露光が行われている場合には、露光処理を終了する。 In S206, it is determined whether the entire area of the substrate S has been exposed, i.e., whether all shot areas on the substrate have been exposed. If the entire area of the substrate S has not been exposed, the process proceeds to S202 to expose the unexposed shot areas on the substrate. On the other hand, if the entire area of the substrate S has been exposed, the exposure process is terminated.

ここで、このような露光処理に対して、露光装置1が設置される床面からの振動や基板Sを保持するステージ105の移動が与える影響について説明する。ステージ105は、上述したように、定盤110に載置されている。定盤110は、露光装置1が設置される床面からの振動やステージ105の移動の反力などの影響を受けて、主には、定盤110の固有値に基づいた周波数で振動する。従って、S203において、計測部106で得られる計測値(基板Sの高さ位置)には、定盤110を介して伝搬されたステージ105の振動に起因する誤差が含まれる。同様に、基板Sを露光している間(S205)においても、ステージ105の振動の影響を受ける。ステージ105は、フォーカス合わせが行われるように、制御部109によって制御されているが、定盤110の振動については不可観測であるため、その影響でデフォーカスが発生してしまう。 Here, the influence of vibrations from the floor surface on which the exposure apparatus 1 is installed and the movement of the stage 105 holding the substrate S on such an exposure process will be described. As described above, the stage 105 is placed on the base plate 110. The base plate 110 is influenced by vibrations from the floor surface on which the exposure apparatus 1 is installed and the reaction force of the movement of the stage 105, and mainly vibrates at a frequency based on the characteristic value of the base plate 110. Therefore, in S203, the measurement value (height position of the substrate S) obtained by the measurement unit 106 includes an error caused by the vibration of the stage 105 propagated through the base plate 110. Similarly, even during exposure of the substrate S (S205), it is influenced by the vibration of the stage 105. The stage 105 is controlled by the control unit 109 so that focusing is performed, but since the vibration of the base plate 110 cannot be observed, defocusing occurs due to its influence.

図3を参照して、定盤110の振動に起因するデフォーカスについて具体的に説明する。図3は、ステージ105を露光位置に移動させた後の基板Sの高さ位置の変動を示す図である。図3を参照するに、ステージ105の移動で発生する反力や床からの振動を受けて、基板Sの高さ位置(ステージ105)が、長期間にわたって、定盤110の固有振動数の周波数fで変動(振動)していることがわかる。Mtは、計測部106が基板Sの高さ位置を計測している計測期間である。ステージ105を露光位置に移動させた後、定盤110からの振動に起因してステージ105に保持された基板Sの高さ位置が変動している状態で、計測部106は、基板Sの高さ位置を計測している。Etは、計測部106で計測された基板Sの高さ位置に基づいて基板Sのフォーカス合わせをした後、基板Sを露光している露光期間である。露光期間Etにおいても、計測期間Mtと同様に、定盤110からの振動に起因してステージ105に保持された基板Sの高さ位置が変動している状態で、基板Sを露光している。 With reference to FIG. 3, the defocus caused by the vibration of the base plate 110 will be specifically described. FIG. 3 is a diagram showing the fluctuation of the height position of the substrate S after the stage 105 is moved to the exposure position. With reference to FIG. 3, it can be seen that the height position of the substrate S (stage 105) fluctuates (vibrates) at the frequency f of the natural frequency of the base plate 110 for a long period of time due to the reaction force generated by the movement of the stage 105 and the vibration from the floor. Mt is a measurement period during which the measurement unit 106 measures the height position of the substrate S. After the stage 105 is moved to the exposure position, the measurement unit 106 measures the height position of the substrate S in a state in which the height position of the substrate S held on the stage 105 fluctuates due to the vibration from the base plate 110. Et is an exposure period during which the substrate S is exposed to light after the substrate S is focused based on the height position of the substrate S measured by the measurement unit 106. During the exposure period Et, as in the measurement period Mt, the substrate S is exposed while the height position of the substrate S held on the stage 105 fluctuates due to vibrations from the base plate 110.

図4は、定盤110、即ち、基板Sの高さ位置が振幅A、周波数fで振動している場合において、計測期間Mtを、0.4×(1/f)に設定したときの各計測開始タイミングに応じた計測誤差量を示す図である。なお、計測開始タイミングとは、計測部106が基板Sの高さ位置の計測を開始する計測期間Mtの開始タイミングである。図4を参照するに、基板Sの高さ位置が振幅Aで振動している場合に、その周波数fの逆数である振動周期(1/f)と一致しない期間を計測期間Mtとして設定すると、計測開始タイミングに応じて計測誤差量が変化する。従って、計測部106で基板Sの高さ位置を計測して得られる計測値には、図4に示すような計測誤差が含まれることになるため、基板Sのフォーカス合わせにおいてデフォーカスの要因となる。 Figure 4 shows the amount of measurement error according to each measurement start timing when the measurement period Mt is set to 0.4 x (1/f) when the height position of the base plate 110, i.e., the substrate S, is vibrating with an amplitude A and a frequency f. The measurement start timing is the start timing of the measurement period Mt at which the measurement unit 106 starts measuring the height position of the substrate S. Referring to Figure 4, when the height position of the substrate S is vibrating with an amplitude A, if the measurement period Mt is set to a period that does not match the vibration period (1/f), which is the reciprocal of the frequency f, the amount of measurement error changes according to the measurement start timing. Therefore, the measurement value obtained by measuring the height position of the substrate S with the measurement unit 106 contains a measurement error as shown in Figure 4, which causes defocusing when focusing the substrate S.

そこで、本実施形態では、ステージ105を載置する定盤110の振動周期や周波数を予め取得し、計測期間Mtを定盤110の振動周期や周波数に応じて設定することで、計測部106の計測値に含まれる計測誤差の影響を低減する。換言すれば、計測部106の計測値に含まれる計測誤差を平均化し(互いに打ち消し)、それに基づいて基板Sのフォーカス合わせを行うことで、不可観測である定盤110の振動の影響を低減する。 In this embodiment, the vibration period and frequency of the base plate 110 on which the stage 105 is placed are acquired in advance, and the measurement period Mt is set according to the vibration period and frequency of the base plate 110, thereby reducing the effect of the measurement error contained in the measurement value of the measurement unit 106. In other words, the measurement errors contained in the measurement value of the measurement unit 106 are averaged (cancelled out by each other), and the substrate S is focused based on this, thereby reducing the effect of the vibration of the base plate 110, which cannot be observed.

図5は、計測期間Mtをt1(振動周期(1/f)と不一致)、t2(振動周期(1/f)と不一致)及びt3(振動周期(1/f)と一致)に設定したときの各計測開始タイミングに応じた計測誤差量を示す図である。図5を参照するに、計測期間Mtを、定盤110の振動周期1/fの整数倍に設定することで、計測開始タイミングにかかわらず、計測誤差量が平均化されて小さくなる(ゼロになる)ことがわかる。従って、本実施形態では、計測期間Mtを、定盤110の振動周期1/fの整数倍(t3)に設定する。 Figure 5 is a diagram showing the amount of measurement error according to each measurement start timing when the measurement period Mt is set to t1 (not coincident with the vibration period (1/f)), t2 (not coincident with the vibration period (1/f)), and t3 (coincident with the vibration period (1/f)). Referring to Figure 5, it can be seen that by setting the measurement period Mt to an integer multiple of the vibration period 1/f of the base plate 110, the amount of measurement error is averaged and becomes small (to zero) regardless of the measurement start timing. Therefore, in this embodiment, the measurement period Mt is set to an integer multiple (t3) of the vibration period 1/f of the base plate 110.

また、基板Sの露光を行う際(S205)にも、露光期間Etを、定盤110の振動周期1/fの整数倍に設定することで、定盤110の振動に起因する基板Sの高さ位置の変動の影響も平均化(低減)され、更なる精度向上を実現することができる。この際、定盤110の振動周期1/fの整数倍に設定された露光期間Etに応じて、基板Sにおける露光量が目標露光量となるように、基板Sを露光する光の強度を制御するとよい。 Also, when exposing the substrate S (S205), the exposure period Et is set to an integer multiple of the vibration period 1/f of the surface plate 110, so that the effect of fluctuations in the height position of the substrate S caused by the vibration of the surface plate 110 is averaged (reduced), and further improvement in accuracy can be achieved. In this case, it is advisable to control the intensity of the light exposing the substrate S in accordance with the exposure period Et set to an integer multiple of the vibration period 1/f of the surface plate 110, so that the exposure amount on the substrate S becomes the target exposure amount.

次に、図6を参照して、定盤110の振動周期を取得して、計測部106が基板Sの高さ位置を計測している計測期間Mtを設定する処理の一例について説明する。かかる処理は、例えば、図2に示す露光処理を行う本露光期間の前(基板Sの露光を行う前)の準備期間に行われる。定盤110は、大きな構造体であるため、その振動の周波数は、一般的に、100Hz以下となる。一方、本実施形態において、計測部106として構成されるフォーカスセンサは、例えば、2kHz以上の計測帯域を有しているため、定盤110で生じうる振動の最大周波数の2倍よりも十分に高速に計測を行うことができる。 Next, referring to FIG. 6, an example of a process for acquiring the vibration period of the base plate 110 and setting the measurement period Mt during which the measurement unit 106 measures the height position of the substrate S will be described. Such a process is performed, for example, during a preparation period before the actual exposure period during which the exposure process shown in FIG. 2 is performed (before the substrate S is exposed). Since the base plate 110 is a large structure, the frequency of its vibration is generally 100 Hz or less. On the other hand, in this embodiment, the focus sensor configured as the measurement unit 106 has a measurement band of, for example, 2 kHz or more, and therefore can perform measurements at a speed sufficiently faster than twice the maximum frequency of vibration that can occur in the base plate 110.

S601では、S201と同様に、露光装置1に基板Sを搬入する。S602では、S202と同様に、基板Sを保持したステージ105を露光位置に移動させる。 In S601, similar to S201, the substrate S is loaded into the exposure apparatus 1. In S602, similar to S202, the stage 105 holding the substrate S is moved to the exposure position.

S603では、定盤110の振動に起因する基板Sの高さ位置の変動を取得する。具体的には、基板Sが投影光学系104の下に位置するようにステージ105を移動させている間又はステージ105を移動させた後に、所定期間、計測部106によって、ステージ105に保持された基板Sの高さ位置を高速で連続的に計測する。これにより、露光装置1が設置される床面からの振動やステージ105の移動の反力などの影響を受けた定盤110の振動に起因する基板Sの高さ位置の変動を取得することができる。 In S603, the fluctuation in the height position of the substrate S caused by the vibration of the base plate 110 is acquired. Specifically, while the stage 105 is being moved so that the substrate S is positioned under the projection optical system 104, or after the stage 105 has been moved, the measurement unit 106 continuously measures the height position of the substrate S held on the stage 105 at high speed for a predetermined period of time. This makes it possible to acquire the fluctuation in the height position of the substrate S caused by the vibration of the base plate 110 influenced by vibrations from the floor surface on which the exposure apparatus 1 is installed, reaction forces from the movement of the stage 105, and the like.

S604では、S603で取得された基板Sの高さ位置の変動から、定盤110の振動周期1/f(又は定盤110の振動の周波数f)を求める。 In S604, the vibration period 1/f of the base plate 110 (or the vibration frequency f of the base plate 110) is calculated from the fluctuation in the height position of the substrate S obtained in S603.

S605では、計測部106が基板Sの高さ位置を計測している計測期間Mtを、S604で求められた定盤110の振動周期の整数倍((1/f)×n(n=1,2,3,・・・))に設定する。なお、スループットの観点では、計測期間Mtを、定盤110の振動周期の1周期(1倍)に設定することが有利であることは明らかである。但し、計測部106として構成されるフォーカスセンサの応答特性などによっては、定盤110の振動周期よりも計測速度が遅い場合も考えられる。このような場合には、計測速度を満たし、且つ、計測期間Mtが最短となるように、計測期間Mtを定盤110の振動周期の整数倍に設定すればよい。 In S605, the measurement period Mt during which the measurement unit 106 measures the height position of the substrate S is set to an integer multiple ((1/f) x n (n = 1, 2, 3, ...)) of the vibration period of the surface plate 110 determined in S604. From the viewpoint of throughput, it is clearly advantageous to set the measurement period Mt to one period (1x) of the vibration period of the surface plate 110. However, depending on the response characteristics of the focus sensor configured as the measurement unit 106, it is also possible that the measurement speed is slower than the vibration period of the surface plate 110. In such a case, the measurement period Mt should be set to an integer multiple of the vibration period of the surface plate 110 so as to satisfy the measurement speed and to minimize the measurement period Mt.

本実施形態では、計測部106を用いて定盤110の振動周期(振動の周波数(卓越周波数))を取得しているが、これに限定されるものではない。例えば、ステージ105や定盤間センサ108の振動周波数に基づいて、露光装置1の各部を接続する接続部を介して伝搬する振動から、定盤110の特有の卓越周波数成分を分離することで、定盤110の振動周期を求めてもよい。また、ステージ105の設計値及び定盤110の設計値に基づいて、定盤110の振動を推定することによって、定盤110の振動周期を求めてもよい。 In this embodiment, the vibration period (frequency of vibration (dominant frequency)) of the base plate 110 is obtained using the measurement unit 106, but this is not limited to the above. For example, the vibration period of the base plate 110 may be obtained by separating the dominant frequency component specific to the base plate 110 from the vibration propagating through the connection parts that connect the various parts of the exposure apparatus 1 based on the vibration frequency of the stage 105 and the base plate sensor 108. Also, the vibration period of the base plate 110 may be obtained by estimating the vibration of the base plate 110 based on the design value of the stage 105 and the design value of the base plate 110.

また、本実施形態では、本露光期間の準備期間において、定盤110の振動周期を求める場合について説明したが、定盤110の振動周期を求めるタイミングは限定されるものではない。例えば、ロットに含まれる複数の基板のうちの先頭の基板を露光装置1に搬入した後、かかる先頭の基板を露光する前の期間(例えば、S202とS203との間の期間)に定盤110の振動周期を求めてもよい。この場合、先頭の基板を露光する前までの期間(例えば、S201及びS202の工程を行う期間)が準備期間とみなされ、先頭の基板を実際に露光するための期間(例えば、S203乃至S205の工程を行う期間)が本露光期間とみなされる。 In addition, in this embodiment, the case where the vibration period of the surface plate 110 is obtained during the preparation period for the actual exposure period has been described, but the timing for obtaining the vibration period of the surface plate 110 is not limited. For example, the vibration period of the surface plate 110 may be obtained during the period before the first substrate of multiple substrates included in a lot is exposed (e.g., the period between S202 and S203) after the first substrate is loaded into the exposure apparatus 1. In this case, the period before the first substrate is exposed (e.g., the period during which steps S201 and S202 are performed) is considered to be the preparation period, and the period for actually exposing the first substrate (e.g., the period during which steps S203 to S205 are performed) is considered to be the actual exposure period.

また、計測部106の計測値から、予め求めた定盤110の振動周期が経時変化していると推定される場合には、その経時変化に応じて計測期間Mtを調整するようにするとよい。 In addition, if it is estimated from the measurement value of the measurement unit 106 that the vibration period of the base plate 110 determined in advance is changing over time, it is advisable to adjust the measurement period Mt in accordance with the change over time.

このように、本実施形態の露光装置1によれば、計測期間Mtや露光期間Etを、定盤110の振動周期の整数倍に設定することで、定盤110の振動の影響を低減し、高精度な露光を実現することができる。 In this way, according to the exposure apparatus 1 of this embodiment, by setting the measurement period Mt and the exposure period Et to an integer multiple of the vibration period of the base plate 110, it is possible to reduce the effects of the vibration of the base plate 110 and achieve highly accurate exposure.

なお、定盤110の振動は、ステージ105の移動の反力が要因であるため、ステージ105を露光位置に移動させた後の定盤110の振動の周波数は、基板Sのショット領域のレイアウト(露光レイアウト)によって一意に求まる。図7に示すように、露光位置に位置するショット領域がショット領域Saからショット領域Sbとなるようにステージ105を移動させることを考える。図8は、露光位置に位置するショット領域がショット領域Saからショット領域Sbとなるようにステージ105を移動させた後の基板Sの高さ位置の変動を示す図である。露光位置に位置するショット領域をショット領域Saからショット領域Sbにするのに要するステージ105の移動時間T0は、ショット領域のサイズ(ステージ105の移動距離)及びステージ105の移動速度から、露光レイアウトによって決まった時間となる。定盤110の振動は、ステージ105の移動の反力によって加振されるため、定盤110の振動をショット領域ごとに求めることで、ステージ105を移動させた後の定盤110の振動位相も求めることができる。 Note that since the vibration of the base plate 110 is caused by the reaction force of the movement of the stage 105, the frequency of the vibration of the base plate 110 after the stage 105 is moved to the exposure position is uniquely determined by the layout (exposure layout) of the shot area of the substrate S. As shown in FIG. 7, consider moving the stage 105 so that the shot area located at the exposure position changes from shot area Sa to shot area Sb. FIG. 8 is a diagram showing the change in the height position of the substrate S after moving the stage 105 so that the shot area located at the exposure position changes from shot area Sa to shot area Sb. The movement time T0 of the stage 105 required to change the shot area located at the exposure position from shot area Sa to shot area Sb is determined by the exposure layout from the size of the shot area (movement distance of the stage 105) and the movement speed of the stage 105. The vibration of the base plate 110 is generated by the reaction force of the movement of the stage 105, so by calculating the vibration of the base plate 110 for each shot area, the vibration phase of the base plate 110 after the stage 105 is moved can also be calculated.

上述したように、基板Sの高さ位置の変動、ステージ105の移動距離及び移動速度から定盤110の振動位相を求めることが可能である。定盤110の振動位相を求めることで、ステージ105が露光位置に移動してから基板Sの高さ位置の計測を開始するまでの時間T1を、定盤110の振動の振幅が最大又は最小となるタイミング(位相角90度又は270度)に設定することができる。これにより、計測部106が基板Sの高さ位置を計測している計測期間Mtを、定盤110の振動周期(1/f)の1/2に設定することが可能となり、計測期間Mtを短くすることができる。図9は、定盤110の振動(振幅A、周波数f)に対して、計測期間Mtを、1/2fに設定したときの各計測開始タイミングに応じた計測誤差量を示す図である。図9において、901、902、903、904、905及び906は、定盤110の振動の振幅が最大又は最小となるタイミングを示している。計測部106が基板Sの高さ位置の計測を開始する計測期間Mtの開始タイミングを、タイミング901、902、903、904、905又は906に設定することで、計測部106の計測値に含まれる計測誤差を平均化して小さくすることができる。 As described above, it is possible to obtain the vibration phase of the base plate 110 from the fluctuation of the height position of the substrate S, and the movement distance and movement speed of the stage 105. By obtaining the vibration phase of the base plate 110, the time T1 from when the stage 105 moves to the exposure position to when the measurement of the height position of the substrate S is started can be set to the timing (phase angle 90 degrees or 270 degrees) at which the amplitude of the vibration of the base plate 110 becomes maximum or minimum. This makes it possible to set the measurement period Mt during which the measurement unit 106 measures the height position of the substrate S to 1/2 the vibration period (1/f) of the base plate 110, thereby shortening the measurement period Mt. FIG. 9 is a diagram showing the amount of measurement error corresponding to each measurement start timing when the measurement period Mt is set to 1/2f for the vibration (amplitude A, frequency f) of the base plate 110. In FIG. 9, 901, 902, 903, 904, 905, and 906 indicate the timing at which the amplitude of the vibration of the base plate 110 becomes maximum or minimum. By setting the start timing of the measurement period Mt, at which the measurement unit 106 starts measuring the height position of the substrate S, to timing 901, 902, 903, 904, 905, or 906, the measurement error contained in the measurement value of the measurement unit 106 can be averaged and reduced.

このように、計測期間Mtを、定盤110の振動周期の1/2に設定し、且つ、計測期間Mtの開始タイミングを、定盤110の振動振幅が最大又は最小となるタイミングに設定することも可能である。この場合、計測期間Mtを短くしながらも、計測部106の計測値に含まれる計測誤差を平均化し、不可観測である定盤110の振動の影響を低減することができる。 In this way, it is possible to set the measurement period Mt to 1/2 the vibration period of the base plate 110, and set the start timing of the measurement period Mt to the timing when the vibration amplitude of the base plate 110 is maximum or minimum. In this case, while shortening the measurement period Mt, it is possible to average out the measurement error contained in the measurement value of the measuring unit 106 and reduce the influence of the vibration of the base plate 110, which is unobservable.

本発明の実施形態における物品の製造方法は、例えば、フラットパネルディスプレイ、液晶表示素子、半導体素子、MEMSなどの物品を製造するのに好適である。かかる製造方法は、上述した露光装置1を用いて感光剤が塗布された基板を露光する工程と、露光された感光剤を現像する工程とを含む。また、現像された感光剤のパターンをマスクとして基板に対してエッチング工程やイオン注入工程などを行い、基板上に回路パターンが形成される。これらの露光、現像、エッチングなどの工程を繰り返して、基板上に複数の層からなる回路パターンを形成する。後工程で、回路パターンが形成された基板に対してダイシング(加工)を行い、チップのマウンティング、ボンディング、検査工程を行う。また、かかる製造方法は、他の周知の工程(酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、レジスト剥離など)を含みうる。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び生産コストの少なくとも1つにおいて有利である。 The method for manufacturing an article according to an embodiment of the present invention is suitable for manufacturing articles such as flat panel displays, liquid crystal display elements, semiconductor elements, and MEMS. The manufacturing method includes a step of exposing a substrate coated with a photosensitive agent using the exposure apparatus 1 described above, and a step of developing the exposed photosensitive agent. In addition, an etching step, an ion implantation step, and the like are performed on the substrate using the developed photosensitive agent pattern as a mask, to form a circuit pattern on the substrate. These steps of exposure, development, etching, and the like are repeated to form a circuit pattern consisting of multiple layers on the substrate. In a post-process, dicing (processing) is performed on the substrate on which the circuit pattern is formed, and chip mounting, bonding, and inspection steps are performed. The manufacturing method may also include other well-known steps (oxidation, film formation, deposition, doping, planarization, resist stripping, and the like). The method for manufacturing an article according to the present embodiment is advantageous in at least one of the performance, quality, productivity, and production cost of the article compared to the conventional method.

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。 The invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and variations are possible without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the following claims are appended to disclose the scope of the invention.

1:露光装置 103:原版 104:投影光学系 105:ステージ 106:計測部 109:制御部 110:定盤 S:基板 1: Exposure device 103: Original 104: Projection optical system 105: Stage 106: Measurement unit 109: Control unit 110: Base plate S: Substrate

Claims (7)

原版を介して基板の露光を行う露光装置であって、
前記基板を保持して移動するステージと、
前記ステージが載置される定盤と、
前記原版のパターンを前記基板に投影する投影光学系と、
前記ステージに保持された前記基板の高さ方向の位置を計測する計測部と、
制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記ステージの移動によって振動する前記定盤の振動周期の1/2に設定された計測期間において、前記ステージの移動によって振動する前記定盤の振動振幅が最大又は最小となるタイミングから、前記基板の高さ方向の位置を前記計測部によって計測させ、
前記計測部によって計測された前記基板の高さ方向の位置に基づいて、前記投影光学系と露光される前記基板を保持した前記ステージとの間の距離を制御することを特徴とする露光装置。
An exposure apparatus that exposes a substrate through an original, comprising:
a stage for holding and moving the substrate;
A base on which the stage is placed;
a projection optical system that projects a pattern of the original onto the substrate;
a measuring unit that measures a position in a height direction of the substrate held on the stage;
A control unit,
The control unit is
measuring a position of the substrate in a height direction from a timing when a vibration amplitude of the base plate vibrating due to the movement of the stage becomes maximum or minimum during a measurement period set to 1/2 of a vibration period of the base plate vibrating due to the movement of the stage, by the measurement unit;
an exposure apparatus that controls a distance between the projection optical system and the stage that holds the substrate to be exposed, based on the position of the substrate in the height direction measured by the measurement unit;
前記制御部は、前記基板の露光を行う前に、前記計測期間を前記定盤の振動周期の整数倍に設定し、且つ、前記計測部が前記基板の高さ方向の位置の計測を開始するタイミングを前記定盤の振動振幅が最大又は最小となるタイミングに設定することを特徴とする請求項に記載の露光装置。 2. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the control unit sets the measurement period to an integer multiple of a vibration period of the base before exposing the substrate, and sets the timing at which the measurement unit starts measuring the height direction position of the substrate to the timing at which the vibration amplitude of the base is maximum or minimum. 前記制御部は、前記基板が前記投影光学系の下に位置するように前記ステージを移動させている間又は前記ステージを移動させた後に、所定期間、前記ステージに保持された前記基板の高さ方向の位置を前記計測部に計測させることで得られる、前記所定期間における前記基板の高さ方向の位置の変動から前記振動周期を求めるとともに、前記変動、前記ステージの移動距離及び移動速度から前記定盤の振動位相を求めることを特徴とする請求項に記載の露光装置。 3. The exposure apparatus according to claim 2, wherein the control unit determines the vibration period from a fluctuation in the height position of the substrate during a predetermined period, which is obtained by having the measurement unit measure the height position of the substrate held on the stage for the predetermined period while the stage is being moved so that the substrate is positioned under the projection optical system or after the stage has been moved, and determines the vibration phase of the base from the fluctuation, and the moving distance and moving speed of the stage. 前記制御部は、前記定盤の振動位相に基づいて、前記計測部が前記基板の高さ方向の位置の計測を開始するタイミングを設定することを特徴とする請求項に記載の露光装置。 4. The exposure apparatus according to claim 3 , wherein the control unit sets a timing at which the measurement unit starts measuring the position of the substrate in the height direction, based on a vibration phase of the surface plate. 前記露光装置は、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置であることを特徴とする請求項1乃至のうちいずれか1項に記載の露光装置。 5. The exposure apparatus according to claim 1 , wherein the exposure apparatus is a step-and-repeat type exposure apparatus. 基板を保持して移動するステージと、前記ステージが載置される定盤と、原版のパターンを前記基板に投影する投影光学系と、前記ステージに保持された前記基板の高さ方向の位置を計測する計測部とを有する露光装置を用いて前記基板の露光を行う露光方法であって、
前記ステージの移動によって振動する前記定盤の振動周期の1/2に設定された計測期間において、前記ステージの移動によって振動する前記定盤の振動振幅が最大又は最小となるタイミングから、前記基板の高さ方向の位置を前記計測部によって計測させ、
前記計測部によって計測された前記基板の高さ方向の位置に基づいて、前記投影光学系と露光される前記基板を保持した前記ステージとの間の距離を制御することを特徴とする露光方法。
1. An exposure method for exposing a substrate using an exposure apparatus having a stage that holds and moves a substrate, a base on which the stage is placed, a projection optical system that projects a pattern of an original onto the substrate, and a measurement unit that measures a position in a height direction of the substrate held by the stage, comprising:
measuring a position of the substrate in a height direction from a timing when a vibration amplitude of the base plate vibrating due to the movement of the stage becomes maximum or minimum during a measurement period set to 1/2 of a vibration period of the base plate vibrating due to the movement of the stage, by the measurement unit;
an exposure method, comprising: controlling a distance between the projection optical system and the stage holding the substrate to be exposed, based on the position in the height direction of the substrate measured by the measurement unit;
請求項1乃至のうちいずれか1項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
露光した前記基板を現像する工程と、
現像された前記基板から物品を製造する工程と、
を有することを特徴とする物品の製造方法。
exposing a substrate using the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 5 ;
developing the exposed substrate;
producing an article from the developed substrate;
A method for producing an article, comprising the steps of:
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