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TWI590306B - Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method - Google Patents

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

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TWI590306B
TWI590306B TW105113425A TW105113425A TWI590306B TW I590306 B TWI590306 B TW I590306B TW 105113425 A TW105113425 A TW 105113425A TW 105113425 A TW105113425 A TW 105113425A TW I590306 B TWI590306 B TW I590306B
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exposure
substrate
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TW105113425A
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蛯原明光
Original Assignee
尼康股份有限公司
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Description

曝光裝置、曝光方法、及元件製造方法
本發明係關於曝光裝置及元件製造方法，詳言之，係關於在半導體元件、液晶顯示元件等電子元件之製造中微影製程所使用之曝光裝置及利用該曝光裝置之元件製造方法。
在製造半導體元件(積體電路)、液晶顯示元件等電子元件之微影製程，係使用投影曝光裝置。該投影曝光裝置係透過投影光學系統，將光罩或標線片(以下，總稱「標線片」)之圖案像轉印至塗有光阻(感光劑)之晶圓或玻璃板等感光性基板(以下，簡稱「基板」或「晶圓」)上之各照射區域。作為此種投影曝光裝置，習知，多使用步進及重複方式之縮小投影曝光裝置(所謂步進機)，但最近，同步掃描標線片與晶圓，進行曝光之步進及掃描方式之步進及掃描方式之投影曝光裝置(所謂掃描步進機)亦備受矚目。
投影曝光裝置所具備之投影光學系統之解析度，係所使用之曝光用光波長(以下，亦稱為「曝光波長」)越短，且投影光學系統之數值孔徑(NA)越大，越高。因此，隨著積體電路之微細化，投影曝光裝置所使用之曝光波長亦逐年短波長化，投影光學系統之數值孔徑亦日益增大。現在主流之曝光波長雖仍係KrF準分子雷射之248nm，但更短波長之ArF準分子雷射之193nm亦正在實用化。
又，當進行曝光之際，與解析度同樣的，焦深(DOF)亦非常重要。解析度R、及焦深δ可分別以下式來表示。
R=k1×λ/NA…(1)
δ=±k2×λ/NA2…(2)
式中，λ係曝光波長，NA係投影光學系統之數值孔徑，k1、k2係製程係數。由(1)式、(2)式可知，為了提高解析度R，若縮短曝光波長λ，增大數值孔徑NA(大NA化)，則焦深δ變窄。投影曝光裝置，係以自動聚焦方式，將晶圓表面對準投影光學系統之像面，來進行曝光，為此，焦深δ最好是能廣至某一程度。因此，習知有移相標線片法、變形照明法、多層光阻法等，實質擴大焦深之提案。
上述習知之投影曝光裝置，由於曝光用光之短波長化及投影光學系統之大NA化，使焦深逐漸變窄。又，為因應積體電路進一步的高積體化，曝光波長被認為在將來必定會更為短波長化，但如此一來焦深將變得過窄，曝光動作時之裕度恐有不足之虞。
因此，作為能實質上縮短曝光波長，且與空氣中相較能擴大焦深之方法，提出了液浸曝光法(以下，亦簡稱為「液浸法」)。這種液浸法係用水或有機溶媒等液體，將投影光學系統下面與晶圓表面之間加以充滿，利用液體中之曝光用光波長，為空氣中之1/n倍(n係液體之折射率，通常為1.2~1.6左右)，來提高解析度，且與不使用液浸法而能獲得與該解析度相同之解析度的投影光學系統(假設能製造這種投影光學系統)相較時，能將焦深放大n倍，亦即，與空氣中相較，能將焦深實質放大n倍的方法。
又，將上述液浸法單純的應用於步進及重複方式之投影曝光裝置時，在1個照射區域之曝光完成後，為將下一照射區域移動至曝光位置而進行晶圓之照射間步進移動之際，液體將會從投影光學系統與晶圓之間流出。為此，必須再供應液體，且液體回收亦將變得困難。又，假如，將液浸法應用於步進及掃描方式之投影曝光裝置時，由於係一邊移動晶圓一邊進行曝光，因此在使晶圓移動的期間，亦必須在投影光學系統與晶圓之間充滿液體。
有鑑於此點，最近，提出了一種「關於在使基板沿既定方向移動之際，為填滿投影光學系統基板側光學元件之前端部與該基板表面之間，而使既定液體沿該基板之移動方向流動的投影曝光方法及裝置之發明」(例如，參照下述專利文獻1)。
此外，與液浸曝光法同樣的，有以提高解析度為目的，而在投影微影透鏡系統(投影光學系統)與樣本之間，配置固體浸沒透鏡(Solid Immersion Lens)之微影系統(例如，參照下述專利文獻2)，根據下述專利文獻1所記載之發明，可使用液浸法進行高解析度、且與空氣中相較焦深變大之曝光，並且，即使投影光學系統與晶圓相對移動，亦能在投影光學系統與基板之間穩定的充滿液體，亦即，能加以保持。
然而，下述專利文獻1所記載之發明，由於在投影光學系統之外部，配置有供應用管線、回收用管線等，因此須配置於投影光學系統周圍之焦點感測器及對準感測器等各種感測器等週邊機器之配置自由度將受到限制。
又，下述專利文獻1所記載之發明，若投影光學系統與基板間之液體產生流動的話，則有可能因該液體被曝光用光照射，而在圖案之投影區域內、投影光學系統與基板之間產生於關液體流動方向之溫度傾斜及壓力傾斜，特別是投影光學系統與基板之間隔，亦即，液體層較厚之情形時，上述溫度傾斜與壓力傾斜將成為像面傾斜等像差之要因，亦有可能成為圖案轉印精度部分降低及圖案轉印像之線寬均勻性變差的要因。因此，雖然液體層以較薄者為佳，但此時投影光學系統與基板之間隔將變窄，焦點感測器之配置變得困難。
又，下述專利文獻1所記載之發明，要完全回收液體不易，曝光後，在晶圓上用於液浸之液體殘留可能性高。此時，由於殘留液體蒸發時之汽化熱，將使氣體環境產生溫度分布，或產生氣體環境之折射率變化，這些現象有成為測量裝載該晶圓之載台位置之雷射干涉儀之測量誤差要因之虞。又，殘留於晶圓上之液體亦有可能流入晶圓內側，而使得晶圓密合於搬送臂不易脫離。
另一方面，下述專利文獻2所記載之微影系統，雖係將固體浸沒透鏡(以下，簡稱「SIL」)與樣本之間隔保持在50nm左右以下，但是，在不久的將來作為目標線寬70nm左右以下微細圖案轉印及形成於樣本(晶圓)等上之微影系統中，若SIL與樣本之間隔，存在厚度50nm之空氣層的話，則要得到上述微細圖案像之充分解析度不易。亦即，為了要得到上述微細圖案像之充分解析度，SIL與樣本之間隔，最大亦必須保持在30nm以下。
然而，由於下述專利文獻2所記載之微影系統係採用以空氣軸承來保持SIL與樣本間之間隔的構成，故在空氣軸承性質上要得到充分 的振動衰減性不易，其結果，是無法將SIL與樣本之間隔保持在30nm以下。
如前所述，下述專利文獻1、2等所揭示之習知例，隨處可見許多待改善點。
[專利文獻1]國際公開第99/49504號公報
[專利文獻2]美國專利第5,121,256號說明書
本發明係鑑於上述問題來加以解決者，其第1目的係提供一種不一定需要設置焦點位置檢測系統等，即能實現在幾乎無散焦的情形下將圖案轉印至基板。
又，本發明之第2目的係提供一種具備複數個適合液浸法之載台的曝光裝置。
又，本發明之第3目的係提供一種能提高高積體度微元件之生產性的元件製造方法。
本發明之第一曝光裝置，係藉由能量束照明圖案，透過投影光學系統將該圖案轉印於基板上，其特徵在於，具備：載台，係裝載基板，能保持該基板並進行二維移動；以及液體靜壓軸承裝置，包含至少一個液體靜壓軸承，其係配置在該投影光學系統之像面側，在與該載台上之基板相對向之軸承面與該基板間供應液體，藉由該液體之靜壓，來維持該軸承面與該基板表面間隔。
依此，藉由液體靜壓軸承裝置，液體靜壓軸承之軸承面與基板表面在投影光學系光軸方向之間隔，被維持在既定尺寸。由於液體靜壓軸承不同於空氣靜壓軸承，係利用軸承面與支持對象物(基板)間之非壓縮性 流體之液體靜壓，故軸承剛性高，能穩定的將軸承面與基板之間隔保持一定。又，液體(例如純水)之黏性較氣體(例如空氣)為高，液體之振動衰減性較氣體良好。因此，依本發明之曝光裝置，不一定需要設置焦點位置檢測系統等，即能實現在幾乎無散焦的情形下將圖案轉印至基板。
這種情形，可於該投影光學系統與該基板表面之間，恆存在折射率較空氣為高之高折射率流體之狀態下，透過該圖案、該投影光學系統及該高折射率流體，藉由能量束使該基板曝光。此時，由於係在投影光學系統與基板表面之間，在恆存在折射率較空氣為高之高折射率流體之狀態下，透過該圖案、投影光學系統及高折射率流體，藉由能量束使該基板曝光，故能將基板表面之能量束波長短波長化為空氣中波長之1/n倍(n係高折射率流體之折射率)，更能使焦深較空氣中放大約n倍。
此時，該高折射率流體可以是液體。
此時，該液體靜壓軸承用之液體可作為用來填滿該投影光學系統與該載台上該基板間之該高折射率流體。
本發明之第1曝光裝置中，該至少一個液體靜壓軸承，係在該投影光學系統之光軸方向，將與該投影光學系統之位置關係維持在一定狀態下配置。
本發明之第1曝光裝置中，構成該投影光學系統最靠近基板側之光學構件22，其光瞳面側為曲面且像面側為平面。
此時，構成該投影光學系統最靠近基板側之光學構件，其像面側之平面係位於與該液體靜壓軸承之軸承面大致同高處。此時，能將該光學構件與基板間之間隔，例如，維持在10μm左右。特別是在投影光學 系統與基板表面之間，填滿高折射率流體時，該高折射率流體之消耗量極少，圖案像之成像性能不易受流體折射率變化(例如，起因於溫度等)之影響。又，特別是高折射率流體為液體時，對基板之乾燥有利。
本發明之第1曝光裝置中，該液體靜壓軸承裝置，係在該至少一個液體靜壓軸承之軸承面與該基板間，供應該液體，且利用負壓，將該軸承面與該基板間之液體向外部排出。此時，液體靜壓軸承之剛性能進一步變高，而更穩定的將軸承面與基板之間隔維持一定。
此時，該至少一個液體靜壓軸承，係以圍繞該基板上之該圖案投影區域周圍的狀態配置。
此時，作為該至少一個液體靜壓軸承，可使用複數個液體靜壓軸承，在將該複數個液體靜壓軸承圍繞基板上之圖案投影區域周圍的狀態加以配置，或該至少一個液體靜壓軸承，係其軸承面圍繞該基板上之投影區域的單一軸承。
本發明之第1曝光裝置中，該至少一個液體靜壓軸承，係以圍繞該基板上之該圖案投影區域周圍的狀態配置時，該液體靜壓軸承之軸承面，可形成有多層之複數條環狀槽，該複數條槽至少包含各一個液體供應槽與液體排出槽。
此時，該複數條槽包含液體供應槽、與分別形成於該液體供應槽內外之至少一條液體排出槽。
本發明之第1曝光裝置中，該至少一個液體靜壓軸承，係以圍繞該基板上之該圖案投影區域周圍的狀態配置時，進一步具備間隙感測器，係設於該液體靜壓軸承，以至少一個測量點來測量與該基板表面間之 間隔，該液體靜壓軸承裝置，係根據該間隙感測器之測量值，來調整用來排出該液體之負壓與用來供應該液體之正壓的至少一方。
本發明之第1曝光裝置，進一步具備至少一個流體靜壓軸承，其係透過該載台與該液體靜壓軸承對向配置，在與該載台對向之軸承面與該載台間供應流體，藉由該流體靜壓維持該軸承面與該載台面間之間隙。此時，其結果，載台與該載台上之基板，被前述液體靜壓軸承與上述流體靜壓軸承，從上下加以挾持。此時，可將各軸承面與基板或載台之間隔安定的保持在10μm左右以下。因此，載台本身之剛性即使不高亦可，故能將載台作的較薄，減輕其重量。
此時，該流體靜壓軸承係單一軸承，其軸承面圍繞與該載台裝載該基板面之相反側面上之該投影區域所對應的區域。
此時，在該流體靜壓軸承之軸承面，可形成有多層之複數條環狀槽，該複數條槽至少包含各一個液體供應槽與液體排出槽。
此時，該複數條槽包含液體供應槽、與分別形成於該液體供應槽內外之至少一條液體排出槽。
本發明之第1曝光裝置，具備上述流體靜壓軸承之情形時，該流體可以是液體。亦即，作為流體靜壓軸承，可使用液體靜壓軸承。此時，由於載台與該載台上之基板，係被非壓縮流體之液體從上下加以挾持，因此能更穩定的挾持載台與該載台上之基板。此時，由於上下軸承皆為高剛性，故能更穩定的將各軸承面與基板或載台之間隔維持一定。
本發明之第1曝光裝置中，該軸承面與該基板表面之間隙，可維持在大於0、10μm以下程度。
本發明之第1曝光裝置中，可進一步具備位置檢測系統，以檢測該載台於該二維面內之位置資訊。
本發明之第2曝光裝置，係在投影光學系統與基板間供應液體，藉由能量束照明圖案，透過該投影光學系統及該液體將該圖案轉印於該基板上，其特徵在於，具備：第1載台，其形成有基板之裝載區域，該裝載區域之周圍區域表面，係被設定為與該裝載區域所裝載之基板表面大致同高，能在包含第1區域與第2區域之既定範圍區域內移動，該第1區域包含供應該液體之該投影光學系統正下方之位置，該第2區域係位於該第1區域一軸方向之一側；第2載台，其表面被設定為大致同高，能在包含該第1區域與第2區域之區域內，與該第1載台獨立的移動；以及載台驅動系統，係驅動該第1、第2載台，且在一載台從位於該第1區域位置之第1狀態，遷移至另一載台位於該第1區域位置之第2狀態之際，將兩載台驅動成在該一軸方向維持近接或接觸之狀態，同時從該一軸方向之該第2區域側朝向第1區域側之方向。
依此，藉由載台驅動系統，驅動該第1、第2載台，且在一載台從位於該第1區域位置之第1狀態，遷移至另一載台位於該第1區域位置之第2狀態之際，將兩載台驅動成在該一軸方向維持近接或接觸之狀態，同時從該一軸方向之該第2區域側朝向第1區域側之方向。因此，在投影光學系統正下方，能隨時存在任一個載台，在該載台(基板、或裝載該基板區域之周圍區域)與投影光學系統之間，維持形成液浸區域之狀態，而能在投影光學系統與該載台之間保持液體，防止該液體之流出。
又，在微影製程中，可使用本發明之第1、第2曝光裝置之 任一種裝置來進行曝光，藉以將圖案以良好之精度形成在基板上，藉此，能以高良率製造更高積體度之微元件。因此，進一步從另一觀點來看，本發明亦是利用本發明之第1、第2曝光裝置之任一種裝置之元件製造方法。
ALG‧‧‧對準檢測系統
AX‧‧‧光軸
D‧‧‧間隙
FM‧‧‧基準標記板
IL‧‧‧照明光
PL‧‧‧投影光學系統
PU‧‧‧光學單元
R‧‧‧標線片
RST‧‧‧標線片載台
TB(TB1,TB2)‧‧‧晶圓台
W‧‧‧晶圓
10‧‧‧照明系統
11‧‧‧標線片載台驅動部
15‧‧‧移動鏡
16‧‧‧標線片干涉儀
20‧‧‧主控制裝置
22‧‧‧固體浸沒透鏡(SIL)
24‧‧‧輔助板
25‧‧‧彈性體
32,34‧‧‧水壓襯墊
36‧‧‧固定構件
40‧‧‧鏡筒
40a‧‧‧錐部
42‧‧‧光學系統
48‧‧‧空氣軸承
50‧‧‧驅動裝置
52,171‧‧‧載台
54A,54B‧‧‧X可動件
56A,56B‧‧‧X固定件
58A,58B,178‧‧‧X軸線性馬達
60A,60B‧‧‧Y可動件
62A,62B‧‧‧Y固定件
64A,64B,176A,176B‧‧‧Y軸線性馬達
66A,66B‧‧‧永久磁鐵(音圈馬達)
68,72,104,106‧‧‧排水槽
70,102‧‧‧供水槽
74,78,82‧‧‧貫穿孔
76,84,110,112‧‧‧排水管
80,108‧‧‧供水管
81‧‧‧成像特性修正控制器
86a~86e‧‧‧閥
88,114‧‧‧液體供應裝置
90‧‧‧供應管路
92,116‧‧‧液體回收裝置
94‧‧‧排水路
96‧‧‧編碼器
100‧‧‧曝光裝置
150‧‧‧分割透鏡
152a‧‧‧第1部分透鏡
152b‧‧‧第2部分透鏡
162A,162B‧‧‧Y固定件
172A,172B‧‧‧Y固定件
174A,174B‧‧‧Y可動件
180‧‧‧XY載台裝置
300‧‧‧晶圓載台裝置
第1圖，係概略顯示本發明第1實施形態之曝光裝置之構成的圖。
第2圖，係與晶圓台TB同時顯示驅動裝置之構成的立體圖。
第3圖，係將第2圖之驅動裝置之XZ截面、與用來相對水壓墊進行供排水之配管系統，同時加以概略顯示的圖。
第4圖，係水壓襯墊32的仰視圖。
第5圖，係顯示利用水壓襯墊32,34支持晶圓台時，該等水壓襯墊附近之水流的圖。
第6圖，係顯示省略部分第1實施形態之曝光裝置之控制系統之構成的方塊圖。
第7圖，係顯示使用干涉儀作為位置檢測系統時之晶圓台之構成的圖。
第8圖，係用來說明變形例的圖。
第9圖，係顯示構成第2實施形態之曝光裝置之晶圓台裝置之構成的俯視圖。
第10圖，係用來說明第2實施形態中之晶圓台更換時之動作的圖。
第11(A)圖，係用來說明水壓襯墊變形例的圖。
第11(B)圖，係顯示適合使用於第11(A)圖之水壓襯墊的供水管(或排氣管)的圖。
第12圖，係用來說明本發明之元件製造方法之流程圖。
第13圖，係顯示第12圖之步驟204之具體例的流程圖。
《第1實施形態》
以下，根據第1圖~第6圖，說明本發明之第1實施形態。
第1圖，係表示第1實施形態之曝光裝置100之概略構成圖。該曝光裝置100，係步進及掃描方式之投影曝光裝置(所謂掃描步進機)。該曝光裝置100，具備：照明系統10、保持作為光罩之標線片R的標線片載台RST、光學單元PU、裝載作為基板之晶圓的晶圓台TB、以及統籌控制裝置全體的主控制裝置20等。
該照明系統10，例如，係日本專利特開2001-313250號公報及對應該日本專利之美國專利公開20030025890號等所揭示，由光源、照度均勻化光學系統(包含光學積分器等)、分光器(beam splitter)、中繼透鏡、可變ND濾光鏡、及標線片遮簾等(皆未圖示)所構成。此外，例如，亦可與日本專利特開平6-349701號公報及對應該日本專利之美國專利5,534,970號等所揭示之照明系統同樣的，構成照明系統10。
該照明系統10，係藉由當作能量束之照明光(曝光用光)IL，用大致均勻之照度來照明細縫狀之照明區域部分(係被描繪電路圖案等之標線片R上之標線片遮簾規定)。此處，就照明光IL而言，例如，係使用了ArF準分子雷射光(波長193nm)。又，作為照明光IL，亦能使用KrF準分子雷射光(波長248nm)等遠紫外光、或來自超高壓水銀燈之紫外域之輝線(g線、i線等)。又，作為光學積分器，能使用複眼透鏡、棒狀積分器(內面反 射型積分器)或繞射光學元件等。在本國際申請所指定之指定國(或所選擇國)之國內法令允許範圍內，援用上述各公報及對應該公報之美國專利之揭示，作為本說明書記載之一部分。
在該標線片載台RST上，標線片R，例如，係藉由真空吸附來加以固定，標線片載台RST，例如，係藉由標線片載台驅動部11(包含線性馬達等，第1圖中未圖示，參照第6圖)，在與照明系統10之光軸(與後述光學系統光軸AX一致)垂直之XY平面內，能微小驅動，能在既定之掃描方向(此處，係第1圖中，紙面內左右方向之Y軸方向)，以指定之掃描速度來驅動。
標線片載台RST之XY面內之位置，係使用標線片雷射干涉儀(以下，簡稱「標線片干涉儀」)16，透過移動鏡15，例如以0.5~1nm左右之分解能力來隨時加以檢測。此處，實際上，係在標線片載台RST上，設置移動鏡(具有與Y軸方向正交之反射面)與移動鏡(具有與X軸方向正交之反射面)，對應這些移動鏡，設置標線片Y干涉儀與標線片X干涉儀，但在第1圖中，係代表性地以移動鏡15、標線片干涉儀16來加以顯示。又，例如，亦可對標線片載台RST之端面進行鏡面加工，來形成反射面(相當於移動鏡15之反射面)。又，亦可使用至少一個角隅稜鏡型反射鏡(例如，反向反射鏡)，來取代使用於標線片載台RST之掃描方向(本實施形態，係Y軸方向)之位置檢測用、延伸於X軸方向之反射面。此處，標線片Y干涉儀與標線片X干涉儀之一方，例如，標線片Y干涉儀係具有2軸測長軸之2軸干涉儀，根據該標線片Y干涉儀之測量值，加於標線片載台RST之Y位置，θ Z(繞Z軸周圍之旋轉)亦能測量。
來自標線片干涉儀16之標線片載台RST之位置資訊係供應至主控制裝置20。主控制裝置20根據標線片載台RST之位置資訊，透過標線片載台驅動部11(參照第6圖)，驅動控制標線片載台RST。
該光學單元PU，係配置於標線片載台RST之第1圖下方。光學單元PU，具備：鏡筒40，與以既定位置關係保持在該鏡筒內的複數個光學元件、具體而言係由具有Z軸方向共通光軸AX之複數個透鏡(透鏡元件)所構成的光學系統42。又，本實施形態，係在鏡筒40之下端(在保持構成光學系統42之最靠近像面側(晶圓W側)之光學元件(光學構件)之鏡筒40部分之前端)，一體安裝作為液體靜壓軸承之水壓襯墊32，在該水壓襯墊32中央部之開口內部，配置有固體浸沒透鏡(以下，簡稱「SIL」)22(參照第3圖)。該SIL22係由平凸透鏡構成，將該平面(以下，簡稱「下面」)朝向下方，其下面與水壓襯墊32之軸承面大致同高。SIL22，係由折射率nSIL為2~2.5程度之材料形成。
本實施形態中，係藉由鏡筒40內部之光學系統42與SIL22，例如，構成實質上兩側遠心、以既定投影倍率(例如，1/4倍或1/5倍)之折射光學系統所構成之投影光學系統。以下，將此投影光學系統記述為投影光學系統PL。
此情形下，以來自照明系統10之照明光IL照明標線片R之照明區域時，藉由通過該標線片R之照明光IL，透過投影光學系統PL將該照明區域內之標線片R之電路圖案縮小像(電路圖案之部分縮小像)，形成在表面塗有光阻(感光劑)之晶圓W上與該照明區域共軛之照明光的照射區域(以下，亦稱為「曝光區域」)。
又，雖省略圖示，但在構成光學系統42之複數個透鏡中，特定之複數個透鏡係根據來自主控制裝置20之指令，藉由成像特性修正控制器81來控制，能調整投影光學系統PL之光學特性(包含成像特性)，例如，調整倍率、變形像差、慧形像差、及像面彎曲(包含像面傾斜)等。
又，上述水壓襯墊32及連接此之配管系統構成等，容後再詳述。
該晶圓台TB，係由矩形板狀構件構成，在其表面固著中央形成有圓形開口(參照第2圖)之輔助板24。此處，如第2圖所示，在輔助板24與晶圓W之間存在間隙D，間隙D之尺寸係設定在3mm以下。又，在晶圓W之一部分，存在切口(V字狀之缺口)，該切口之尺寸，由於係小於間隙D之1mm左右，故省略圖示。
又，在輔助板24之一部分形成有圓形開口，在該開口內，以基準標記板FM無間隙之方式嵌入。基準標記板FM之表面係與輔助板24同高。在基準標記板FM表面，形成各種基準標記(用於後述標線片對準與後述對準檢測系統ALG之基線測量等，皆未圖示)。
此處，實際上，在輔助板24與晶圓台TB之間，如第3圖所示，裝有彈性體25。此時，在輔助板24之上方不配置水壓襯墊32的狀態下，輔助板24上面係常時設定成低於晶圓上面。此外，在水壓襯墊32位於輔助板24上方的狀態下，則係藉由水壓襯墊32之正壓與負壓間之平衡，上昇到輔助板24之上面與晶圓W上面一致之高度。藉此，因水壓襯墊32與水壓襯墊32對向之輔助板24上面間之間隙保持一定，故壓力保持一定，並且水之洩漏量幾乎為零。
晶圓台TB不僅可移動於掃描方向(Y軸方向)，亦能藉由後述驅動裝置往與掃描方向正交之非掃描方向移動，以將晶圓W上之複數個照射區域位於與該照明區域共軛之曝光區域。藉此，即能進行步進及掃描(step & scan)動作，其係重複掃描曝光晶圓W之各照射區域之動作、及移動至為進行下一曝光照射區域之曝光之加速開始位置(掃描開始位置)之動作(區區劃區域間之移動動作)。
又，在晶圓台TB之下面(背面)側，如第1圖所示，與前述水壓襯墊32對向，配置有作為液體靜壓軸承之水壓襯墊34，該水壓襯墊34係固定在固定構件36之上面。此時，晶圓台TB與該晶圓台TB上之晶圓W係藉由水壓襯墊32與水壓襯墊34，從上下以非接觸方式加以挾持。又，針對該水壓襯墊34及連接於水壓襯墊34之配管系統構成等，容後述。
又，晶圓台TB之XY平面內之位置(包含繞Z軸周圍之旋轉(θ z旋轉))係藉由編碼器96來測量，針對此點亦容後述。
其次，針對驅動晶圓台TB之驅動裝置，根據第2圖及第3圖來說明。第2圖中，驅動裝置50之構成係與晶圓台TB等同時以立體圖來加以顯示，第3圖，係將驅動裝置50之XZ截面、與用來相對水壓墊32,34進行供排水之配管系統，同時加以概略顯示的圖。
驅動裝置50，具備：載台52，係從下方將晶圓台TB支持為能移動(參照第2圖)；第1驅動機構，係相對載台52將晶圓台TB驅動於掃描方向之Y軸方向、且微驅動於非掃描方向(X軸方向)；以及第2驅動機構，係將晶圓台TB與載台52一體驅動於X軸方向。
該載台52係由矩形框狀構件所構成(參照第3圖)，在該底 面Y軸方向之一側與另一側，如第2圖所示，例如，設有由磁極單元(具有在X軸方向以既定間隔配置之複數個永久磁鐵)所構成的一對X可動件54A,54B。與此等X可動件54A,54B一起，在X軸方向分別延設X固定件56A,56B(係由構成各X軸線性馬達58A,58B之電樞所構成)。X固定件56A,56B係在同一XY面內，在Y軸方向，隔既定間隔來配設，藉由各未圖示之支持構件來支持。X固定件56A,56B，X可動件54A,54B具有能插入該內部之截面U字狀形狀，在X可動件54A,54B對向之至少一面，具有以既定間隔配置於X軸方向之複數個電樞。
藉由以此方式構成之X軸線性馬達58A,58B，與載台52一體將晶圓台TB驅動於X軸方向。亦即，藉由X軸線性馬達58A,58B，來構成第2驅動機構之至少一部分。
晶圓台TB，如第3圖所示，係透過分別設在其底面X軸方向之一側與另一側之端部附近的複數個空氣軸承48，透過一數μm左右之間隙被懸浮支持在載台52上面之上方。
在晶圓台TB之X軸方向之一側與另一側端面之Y軸方向大致中央位置，如第2圖所示，例如，分別設有一對由磁極單元(在Y軸方向以既定間隔配置之複數個永久磁鐵)所構成的Y可動件60A,60B。與此等Y可動件60A,60B一起，構成各Y軸線性馬達64A,64B之Y固定件62A,62B係分別於Y軸方向、延設於載台52上面之X軸方向一側與另一側端部。各Y固定件62A,62B係由電樞單元(例如，在Y軸方向以既定間隔配置之複數個電樞線圈)所構成。晶圓台TB係藉由Y軸線性馬達64A,64B，驅動於Y軸方向。又，使Y軸線性馬達64A,64B產生之驅動力略具差異，亦能使晶 圓台TB繞Z軸周圍旋轉晶圓台。
再者，於晶圓台TB之X軸方向一側(-X側)端面，在Y可動件60B之+Y側、-Y側，與該Y固定件62B一起，分別設有構成音圈馬達之U字狀之永久磁鐵66A,66B。此等音圈馬達，係將晶圓台TB微驅動於X軸方向。以下，此等音圈馬達係使用與該可動件(永久磁鐵)同一符號，故亦稱為音圈馬達66A,66B。
由以上之說明可知，係藉由Y軸線性馬達64A,64B及音圈馬達66A,66B，構成第1驅動機構之至少一部分。
回到第1圖，在光學單元PU之鏡筒40之側面，設有離軸(off-axis)方式之對準檢測系統ALG。作為對準檢測系統ALG，例如係使用影像處理方式之FIA(Field Image Alignment)系統之對準感測器，其係將不會使晶圓上之光阻感光的寬頻檢測光束照射於對象標記，藉由來自該對象標記之反射光，使用攝影元件(CCD)等，來攝影成像於受光面之對象標記之像與未圖示之指標像，並輸出該等之攝影信號。根據此對準檢測系統ALG之輸出，即能進行基準標記板FM上之基準標記及晶圓上之對準標記之X、Y二維方向的位置測量。
其次，針對各水壓襯墊32,34及連接該水壓襯墊之配管系統，根據第3圖及第4圖來說明。
在光學單元PU之鏡筒40之像面側端部(下端部)，如第3圖所示，形成有越往下方其直徑越小的錐部40a。此時，在錐部40a之內部，配置有構成光學系統42之最靠近像面側之透鏡(未圖示)，亦即在構成投影光學系PL之像面，配置第2個接近之透鏡。
安裝於鏡筒40下方之水壓襯墊32，例如，係使用具有外徑為60mm、內徑為35mm左右、高度為20mm~50mm左右厚度之圓筒狀形狀者。該水壓襯墊32，係在其軸承面(底面)在與XY平面平行之狀態下，將與軸承面相反側之面(上面)固定在鏡筒40之下端面。其結果，本實施形態係在投影光學系統PL之光軸AX方向，將水壓襯墊32與投影光學系統PL之位置關係維持一定。
在水壓襯墊32之軸承面(底面)，綜合第3圖及第4圖(水壓襯墊32之仰視圖)可知，作為液體排出槽(及槽)之圓環狀排水槽68、作為液體供應槽(及槽)之圓環狀供水槽70、以及作為液體排出槽(及槽)之圓環狀之排水槽，係依序從內側至外側、且形成為同心圓狀。又，第3圖中，在該等3個槽68,70,72之內，中央之供水槽70之槽寬為其餘2個槽之槽寬的約2倍左右，但槽70與槽72之面積比，則係被決定為各正壓、負壓所產生之力正好平衡。
在排水槽72之內部底面(第3圖之內部上面)，以大致等間隔形成有複數個貫穿上下方向之貫穿孔74，在各貫穿孔74分別連接排水管76之一端。
同樣地，在供水槽70之內部底面(第3圖之內部上面)，以大致等間隔形成有複數個貫穿上下方向之貫穿孔78，在各貫穿孔78分別連接供水管80之一端。
同樣地，在排水槽68之內部底面(第3圖之內部上面)，以大致等間隔形成有複數個貫穿上下方向之貫穿孔82，在各貫穿孔82分別連接排水管84之一端。
上述各供水管80之另一端，係分別透過閥86a，分別連接於供應管路90(其一端連接於液體供應裝置88)之另一端。液體供應裝置88，包含液體之儲水槽、加壓泵、及溫度控制裝置，以主控制裝置20來控制。此時，當對應之閥86a為開狀態時，液體供應裝置88動作的話，例如，被溫度控制裝置調溫成與容納曝光裝置100(本體)之處理室(省略圖示)內之溫度相同溫度之液浸用既定液體，即依序透過供應管路90、供水管80及貫穿孔78，被供應至水壓襯墊32之供水槽70內部。又，以下之說明中，將設於各供水管80之閥86a，統稱為閥群86a(參照第6圖)。
作為上述液體，此處，係使用可使ArF準分子雷射光(193.3nm之光)穿透之超純水(以下，除有特別需要外，簡稱為水)。超純水之優點在於，在半導體製造工場等容易大量取得，並且對晶圓上光阻與光學透鏡等無不良影響。又，超純水對環保無不良影響，且雜質含量極低，故亦能期待洗淨晶圓表面及SIL22表面之作用。
該各排水管76之另一端，係分別透過閥86b連接於排水路94(其一端連接於液體回收裝置92)之另一端。液體回收裝置92係由液體之儲水槽及真空泵(或吸引泵)所構成，藉由主控制裝置20來控制，此時，對應閥86b為開狀態時，存在水壓襯墊32之軸承面與晶圓W表面間之排水槽72附近之水，即透過排水管76以液體回收裝置92來加以回收。此外，以下之說明中，亦將設於各排水管76之閥86b，統稱為閥群86b(參照第6圖)。
又，該各排水管84之另一端，係被拉入未圖示之水槽內部空間，該水槽之內部空間則開放於大氣中。
水壓襯墊34係與水壓襯墊32同樣的，係使用具有外徑為 60mm、內徑為35mm左右、高度為20mm~50mm左右厚度之圓筒狀形狀(環狀)者。該水壓襯墊34係在該軸承面(上面)與XY平面平行之狀態下，固定在固定構件36之上面。
在該晶圓台TB之背面，形成XY二維標度(未圖示)，能讀取該XY二維標度之光學式(或磁性式)之編碼器96係設置於水壓襯墊34中央開口之內部。因此，晶圓台TB之一部分係在與編碼器96對向之狀態下，利用編碼器96，能以既定之分解能力，例如以0.2nm來測量晶圓台TB之XY面內之位置資訊。該編碼器96之測量值係供應至主控制裝置20(參照第6圖)。因晶圓台TB係被上下之水壓襯墊32,34強力的壓住，故被水壓襯墊32,34挾持之晶圓台部分不變形，因編碼器96之測量值所含之晶圓台TB之撓曲所造成之正弦誤差極小。
在水壓襯墊34之軸承面，以和前述水壓襯墊32完全同樣之配置形狀，形成有1個作為流體供應槽(及槽)之供水槽102、與作為該外側及內側之流體排出槽(及槽)之排水槽104,106。此等槽102,104,106中，與前述同樣的，分別形成有連通至水壓襯墊34底面之複數個貫穿孔。供水槽102係透過各複數個貫穿孔，分別連接於複數個供水管108之一端，各供水管108之另一端係透過閥86c及未圖示之供水路，連接於液體供應裝置114(第3圖未圖示，參照第6圖)。該液體供應裝置114係與前述液體供應裝置88同樣之構成。
外側之排水槽104係透過各複數個貫穿孔，分別連接於複數個排水管110之一端，在各排水管110之另一端，透過閥86d及未圖示之回收路，連接於液體回收裝置116(第3圖未圖示，參照第6圖)。液體回收裝 置116係與前述液體回收裝置92同樣之構成。
內側之排水槽106係與上述同樣的，透過各複數個貫穿孔，分別連接於複數個排水管112之一端，在各排水管112之另一端，透過閥86e及未圖示之回收路，連接於液體回收裝置116。亦即，水壓襯墊34之內側排水槽106，不成為大氣解放狀態。
以下之說明中，亦將分別設於複數個供水管108另一端之閥86c，統稱為閥群86c(參照第6圖)。同樣地，亦將分別設於複數個配水管110,112另一端之閥86d,86e，統稱為閥群86d,86e(參照第6圖)。
又，作為上述各閥，除了開與閉之外，使用能調整該開度之調整閥(例如，流量控制閥)等。此等閥係以主控制裝置20來控制(參照第6圖)。
第6圖中，省略曝光裝置100之控制系統之部分構成，以方塊圖來加以顯示。此控制系統，係以工作站(或微電腦)等所構成之主控制裝置20為中心來構成。
以下，參照第3圖、第5圖、及第6圖等，來說明藉由本實施形態之曝光裝置100之水壓襯墊32,34來支持晶圓台TB，以及主控制裝置20之動作等。
首先，說明晶圓台TB處於靜止狀態，例如，藉由水壓襯墊32,34開始支持晶圓台TB時之情況。
主控制裝置20，首先，在將閥群86a以既定開度打開之狀態下，從液體供應裝置88對上側之水壓襯墊32開始供水，且在將閥群86b以既定開度打開之狀態下，開始液體回收裝置92之動作。藉此，從液體供 應裝置88透過供水路90及各供水管80，將既定壓力(正壓)之水送入水壓襯墊32之供水槽70內部，該送入水之一部分透過水壓襯墊32之供水槽70內部及水壓襯墊32之軸承面與晶圓W之間，透過排水槽72、各貫穿孔74、排水管76及排水路94，被回收至液體回收裝置92(參照第5圖)。
又，主控制裝置20，與對上述水壓襯墊32開始供水之大致同時，在將閥群86c以既定開度打開之狀態下，從液體供應裝置114對下側之水壓襯墊34開始供水，且在將閥群86d,86e以既定開度分別打開之狀態下，開始液體回收裝置116之動作。藉此，從液體供應裝置114，透過供水路及各供水管108將既定壓力(正壓)之水送入水壓襯墊34之供水槽102內部，該送入之水在充滿水壓襯墊34之供水槽102之內部及水壓襯墊34之軸承面與晶圓台TB間之空間後，透過排水槽104,106及各貫穿孔、及配水管110,112，被回收至液體回收裝置116(參照第5圖)。此時，主控制裝置20設定閥群86d,86e之各閥開度、從液體供應裝置114供應之水壓、液體回收裝置116在各配水管110,112之內部所產生之負壓等，以使供應至水壓襯墊34之水量、及透過水壓襯墊34之排水槽104,106所排出之水量大致一致。其結果，常時在水壓襯墊34與晶圓台TB之間充滿一定量之水。因此，水壓襯墊34之軸承面與晶圓台TB背面間之水層厚度恆維持一定，而以高剛性藉由水壓襯墊34支持晶圓台TB。此時，水壓襯墊34之軸承面與晶圓台TB間之水壓，係作用為對上側之水壓襯墊32的預壓力。亦即，晶圓台TB係恆被一定的力量從下方按壓。
此時，主控制裝置20，係以對水壓襯墊32之供水量略多於從排水槽72之排水量的方式，設定閥群86a,86b各閥之開度、從液體供應 裝置88供應之水壓、液體回收裝置92在各配水管76之內部所產生之負壓等。因此，供應至水壓襯墊32，而未能從排水槽72排出之殘留水，係在填滿水壓襯墊32之軸承面與晶圓W間之空間(包含SIL22下之空間)後，透過形成於排水槽68之各貫穿孔82、排水管84，被排出至外部。
此處，由於排水槽68係開放於大氣之被動排水槽，故在SIL22與晶圓W間之水為開放於大氣之狀態。因此，在SIL22中幾乎沒有水壓，不會產生應力。
另一方面，供水槽70內部附近之水，係被施以高壓(正壓)，將高負載容量與剛性供應至水壓襯墊32。又，在水壓襯墊32與晶圓W表面之間，隨常送入一定量的水，此送入水中一部分之一定量水係以回收裝置92隨時回收。其結果，水壓襯墊32之軸承面與晶圓W表面間之間隙(所謂軸承間隙)被維持於一定。
因此，本實施形態中，晶圓台TB及裝載於該晶圓台TB上之晶圓W之SIL22之周邊區域部分，係被水壓襯墊32,34從上下挾持之狀態，且以高剛性來支持。
又，晶圓台TB在往既定方向移動之際，例如，往第5圖中箭頭C所示之方向移動之際，在SIL22之下方，產生同圖中箭頭F所示之水流。該箭頭F所示之水流係非壓縮性之黏性流體，且係牛頓黏性定律成立之牛頓流體的水，藉由晶圓W表面SIL22下面之相對位移，由於受剪斷力而產生之層流庫艾特(Cuette)流。
本實施形態之曝光裝置100中，晶圓台TB及晶圓W係被水壓襯墊32,34以上述方式挾持、且驅動時，例如，在後述晶圓台TB之照射 間步進時及掃描曝光時等，由於會依照該驅動方向產生層流庫艾特(Cuette)流，故能替換SIL22下方的水。
以上述方式構成之本實施形態之曝光裝置100，係與一般的掃描步進機同樣的，進行採用未圖示之標線片對準系統、對準檢測系統ALG及前述之基準標記板FM等標線片對準、對準檢測系統ALG之基線測量、以及EGA(Enhance Global Alignment)等晶圓對準等既定準備作業。又，關於上述標線片對準、基線測量等準備作業，例如，已詳細揭示於日本專利特開平7-176468號公報及對應此公報之美國專利第5,646,413號，其次，關於EGA，亦已詳細揭示於日本專利特開昭61-44429號公報及對應此公報之美國專利第4,780,619號。在本國際申請所指定之指定國(或所選擇之選擇國)之國內法令許可範圍內，援用上述各公報及所對應之上述美國專利之揭示，作為本說明書記載之一部分。
又，晶圓對準完成後，藉由主控制裝置20，開始對前述水壓襯墊32,34之供水動作，如前述般，晶圓台TB及該晶圓台TB上所裝載之晶圓W被水壓襯墊32,34剛性挾持。
其次，藉由主控制裝20，根據晶圓對準之結果，透過驅動裝置50，將晶圓台TB移動至用來曝光作為晶圓W上之第1個區劃區域之第1照射區域(第1照射)之加速開始位置。
晶圓W移動至上述加速開始位置完成後，主控制裝置20即透過標線片載台驅動部11及驅動裝置50之第1驅動機構(Y軸線性馬達64A,64B及音圈馬達66A,66B)，開始標線片載台RST與晶圓台TB之Y軸方向之相對掃描。當標線片載台RST與晶圓台TB分別達到各自的目標掃描速 度，成為等速同步狀態時，即以來自照明系統10之照明光(紫外脈衝光)IL，開始照明標線片R之圖案區域，開始進行掃描曝光。上述相對掃描，係在主控制裝置20一邊監控前述編碼器96、及標線片干涉儀16之測量值，一邊控制標線片載台驅動部11及上述第1驅動機構來進行。
主控制裝置20，特別是在上述掃描曝光時，係進行同步控制，俾使標線片載台RST之Y軸方向之移動速度Vr與晶圓台TB之Y軸方向之移動速度Vw，維持對應投影光學系統PL之投影倍率的速度比。
又，以紫外脈衝光逐次照明標線片R之圖案區域之不同區域，對圖案區域全面之照明完成，即完成晶圓W之第1照射區域之掃描曝光。據此，標線片R之圖案透過投影光學系統PL，被縮小轉印至第1照射區域。
以此方式，結束對晶圓W之第1照射區域之掃描曝光後，藉由主控制裝置20，透過驅動裝置50之第2驅動機構(X軸線性馬達58A,58B)，使晶圓台TB例如往X軸方向步進移動，而移動至晶圓W上之第2照射區域(作為第2個區劃區域之照射區域)之曝光之加速開始位置。其次，在主控制裝置20之控制下，對晶圓W上之第2照射區域進行與前述同樣之掃描曝光。
因此，重複進行晶圓W上之照射區域之掃描曝光與照射區域間之步進動作，在作為晶圓W上之區劃區域之照射區域，依序轉印標線片R之電路圖案。
此處，上述晶圓台TB之照射間步進時及掃描曝光時等，因會產生對應晶圓台TB之該方向之前述層流庫艾特(Couette)流，故係隨時替 換SILL22下方的水。因此，曝光裝置100，能隨時使用新鮮且穩定的水來進行液浸曝光。
又，例如，在對晶圓W上之周邊照射區域進行曝光等時，雖然會有將水壓襯墊32之軸承面之至少一部分從晶圓W卸下之情形，但在晶圓台TB上，由於在晶圓W周邊設有前述輔助板24，故水壓襯墊32軸承面之全區域，能維持與晶圓W或輔助板24之任一個相對向之狀態。此時，如前述般，在水壓墊32位於輔助板24上方的狀態，係藉由水壓襯墊32之正壓與負壓之平衡，使輔助板24上面上升到與晶圓W上面一致之高度，故能用輔助板24或晶圓W來挾持供應至水壓襯墊32的水，防止水之漏出。
由以上之說明可知，本實施形態係由水壓襯墊32、液體供應裝置88、液體回收裝置92、及連接這些供排水系統(具體而言，係以排水管76、供水管80、排水管84、閥群86a,86b、供應管路90、及排水路94)，來構成液體軸承裝置。
如以上詳細說明，根據本實施形態之曝光裝置100，係藉由上述液體靜壓軸承裝置，將水壓襯墊32之軸承面與晶圓台TB上所裝載之晶圓W表面於投影光學系統PL光軸AX方向(Z軸方向)之間隔維持在既定尺寸(例如，10μm左右)。又，在晶圓台TB之背面側，與水壓襯墊32對向配置作為流體液壓軸承之水壓襯墊34，藉由該水壓襯墊34，在與晶圓台TB背面對向之軸承面與晶圓台之間，供應水，藉由水之靜壓，維持該軸承面與晶圓台TB背面之間隙。其結果，晶圓台TB與該晶圓台TB上之晶圓W被水壓襯墊32與水壓襯墊34，從上下挾持。此時，能將各水壓襯墊32,34之軸承面與晶圓W或晶圓台TB之間隔，例如，安定的保持在10μm左右以 下。由於水壓襯墊等之液體靜壓軸承與空氣靜壓軸承不同，係利用軸承面與支持對象物(晶圓W或晶圓台TB)間之非壓縮性流體-水(液體)之靜壓，故軸承之剛性高，能將軸承面與支持對象物之間隔安定的維持一定。又，水(液體)之黏性較氣體(例如，空氣)為高，液體之振動衰減性較氣體良好。其結果，當晶圓台TB及晶圓W移動時，在至少曝光區域及其附近之部分，不會產生Z軸方向(光軸AX方向)之位置偏離。
因此，根據本實施形態之曝光裝置100，即使不特別設置焦點感測器等焦點位置檢測系統，亦能在大致確實防止因晶圓台TB之移動而產生散焦之狀態下，將標線片R之圖案轉印至晶圓W上之複數個照射區域。
又，本實施形態之曝光裝置100，晶圓台TB及晶圓W在包含對晶圓W上之圖案之投影區域(曝光區域)之SIL22周圍帶狀區域(對應水壓襯墊32,34軸承面之區域)部分，係被水壓襯墊32,34高剛性挾持，因此晶圓台TB本身之剛性不需要特別高。其結果，能使晶圓台TB較薄，而減輕晶圓台TB之重量，進而提高其位置控制性。例如，亦能將晶圓台TB之厚度設定在習知之1/4左右以下。亦即，晶圓台TB之厚度能設定在10mm左右以下。
又，本實施形態之曝光裝置100，係在投影光學系統PL之最靠近像面側之光學構件SIL22下面與晶圓W表面之間，在隨時存在折射率較空氣高之水(高折射率流體)的狀態下，透過標線片R之圖案區域、投影光學系PL及水，藉由照明光IL來使晶圓W曝光。亦即，能進行液浸曝光，將晶圓W表面之照明光IL之波長短波化成空氣中波長之1/n倍(n係液體之折射率，水之情形，n為1.4)，且實效焦深較空氣中約放大n倍。因此， 能進行高解析度之曝光。此外，僅需確保與空氣中使用時同程度之焦深的情形時，能更增加投影光學系統PL之數值孔徑(NA)，就此點而言，亦能提高解析度。
又，實效焦深較空氣中約放大n倍，係代表亦具有能抑制散焦產生之效果。
又，本實施形態之曝光裝置100，在掃描曝光等中，如前所述，由於供應至水壓襯墊32之水係隨時替換，故異物附著於晶圓W上時，能藉由水流來除去該異物。
又，根據本實施形態之曝光裝置100，在對晶圓W周邊部之照射區域進行曝光之際、或曝光完成後更換晶圓台TB上之晶圓時等，在投影光學系統PL(SIL22)與晶圓W之間保持有水的狀態下，晶圓台TB移動至投影光學系統PL脫離晶圓W之位置時，亦能在投影光學系統PL與輔助板24之間保持水，並防止該水之流出。藉此，能避免因水之流出所造成之各種不良情況之產生。又，因輔助板24與晶圓W之間隙係設定在3mm以下，因此在晶圓台TB從晶圓W位於投影光學系統PL下方之狀態，移動至晶圓W從投影光系統脫離之位置時等，能於該移動途中藉由水之表面張力，防止水從晶圓W與輔助板24間之間隙流出。
因此，根據本實施形態之曝光裝置100，能藉由上述各種效果，將標線片R之圖案以極佳之精度轉印至晶圓W上之各複數個照射區域。又，亦能用較空氣中廣之焦深來進行曝光。
又，本實施形態之曝光裝置100，因投影光學系統PL最靠近像面側之光學構件SIL22下面係與水壓襯墊32之軸承面大致一致，故 SIL22與晶圓W表面之間隔係水壓襯墊32之軸承面與晶圓W之間隔(10μm左右)，供應至液浸曝光用之液體(水)之使用量少，液浸曝光完成後，能快速進行水之回收，藉此，該回收後之晶圓W易於乾燥。
又，由於水層之厚度極小，故該水之照明光IL之吸收小，進而能抑制因水之溫度不均勻性所造成之光學像差。
又，上述實施形態，係針對使用水壓襯墊32,34，從上下以高剛性來挾持晶圓台TB及晶圓W之情形作了說明，但由於特別是晶圓台TB下方之水壓34，主要係對上側之水壓襯墊32賦予一定預壓為目的，因此只要是能晶圓台TB之背面賦予一定之向上力量的話，則並不一定需要設置。或者，亦可在其他種類之流體軸承中，例如，利用加壓氣體之靜壓的空氣靜壓軸承中，使用軸承剛性高之種類，例如，可使用真空預壓型之空氣軸承等來取代水壓襯墊34。
又，上述實施形態，係針對使用供應至水壓襯墊32之水之一部分來作為液浸曝光用水之情形作了說明，但本發明並不限於此，亦可透過對水壓襯墊32之水的供應路徑完全獨立之供應路徑，將液浸曝光用之液體供應至投影光學系統PL與晶園W間之空間。
又，上述實施形態，係針對本發明應用於進行液浸曝光之曝光裝置之情形作了說明，但使用水壓襯墊等液體靜壓軸承來支持晶圓台TB等移動體之方法，亦適合於不進行液浸曝光之曝光裝置。此時，亦係藉由該液體靜壓軸承，將該軸承面與基板(晶圓)表面在投影光學系統光軸方向之間隔，維持在既定尺寸(例如，10μm左右)。由於液體靜壓軸承與空氣靜壓軸承不同處在於係利用軸承面與支持對象物(基板)間之非壓縮性流體之液 體靜壓，故軸承剛性高，能將軸承面與基板之間隔穩定的維持一定。又，液體(例如純水)之黏度較氣體(例如空氣)為高，液體之振動衰減性亦較氣體良好。因此，依本發明之曝光裝置，則不一定需要設置焦點位置檢測系統等，亦能實現在幾乎無散焦的情形下將圖案轉印至基板上。
此外，上述實施形態，係針對將環狀之水壓襯墊32,34分別設置於晶圓台TB上之晶圓W之上側(投影光學系統PL之像面側)、晶圓台TB之下側之情形作了說明，但不受限於此，亦可將具有環繞曝光區域(標線片圖案之投影區域)之矩形(長方形)環狀軸承面之液體靜壓軸承設置於上述水壓襯墊32,34之任一方。
又，亦可在環繞曝光區域(標線片圖案之投影區域)之狀態下，將複數個小型水壓襯墊安裝於投影光學系統下端部附近，來取代水壓襯墊32；亦與對應環繞晶圓台TB裏面側之曝光區域(標線片圖案之投影區域)之區域對向配置，來取代水壓襯墊34；或在維持與投影光學系統PL之位置關係之狀態下，將取代水壓襯墊32而設置之1或2個以上水壓襯墊配置於投影光學系統PL之像面側。
又，上述實施形態，雖未特別設置焦點位置檢測系統(焦點感測器)，但需要焦點感測器之情形時，亦可在至少一個測量點，將測量晶圓W表面間之間隔之間隙感測器安裝於水壓襯墊33，按照該間隙感測值之測量值，連接於水壓襯墊32之排氣管76內部所產生之負壓可藉由調整液體回收裝置(或主控制裝置20)，亦可藉由調整晶圓W表面Z軸方向之位置(聚焦)。作為此時之間隙感測器，可使用在水壓襯墊32之一部分安裝膜片(diaphragm)，來測量作用於該膜片之水壓與大氣壓之差，並將該差換算成距 離的壓力感測器。或者亦可使用靜電容量感測器。又，例如，透過投影光學系統PL之較薄的部分光學元件，對晶圓W照射檢測光，並且接受該反射光，以測量投影光學系統PL與晶圓W之間隔，根據該測量值，來調整水壓襯墊32與晶圓W表面間之間隔。
又，上述實施形態，係使用光學式(或磁性式)之編碼器96，來讀取形成於晶圓台TB背面之XY二維標度，藉此來測量晶圓台TB之XY面內之位置資訊，但本發明不限於此，亦能使用雷射干涉儀來測量晶圓台TB之XY面內之位置資訊。
此時，雖須將晶圓台TB之X軸方向一側之端面(例如+X側端面)、與Y軸方向一側之端面(例如-Y側端面)予以鏡面加工，但由第2圖可知，由於在+X側端面，設有Y軸線性馬達64A之Y可動件60A，故第2圖之狀態，有無法對+X側端面之Y軸方向全區域進行鏡面加工之虞。此時，如第7圖所示，將一方之Y可動件60A與另一方之Y可動件60B之Z軸方向位置相互錯開，如此即能在Y軸方向全區域對晶圓台TB之+X側端面施以鏡面加工。此處，將Y可動件60A,60B相對晶圓台TB之重心G設於點對稱之位置，即能將Y軸線性馬達64A,64B之推力作用於晶圓台TB之重心G。
對以此方式形成之反射面，照射來自干涉儀18(第7圖中，僅圖示X軸方向測量用之干涉儀)之測長光束，干涉儀18，接受其反射光，例如，以0.5~1nm左右之分解能力來測量晶圓台TB之X軸方向及Y軸方向之位置。此時，作為干涉儀，可使用具有複數個測長軸之多軸干涉儀，藉由此干涉儀，除了能測量晶圓台TB之X、Y位置之外，亦能測量旋轉(偏 轉(繞Z軸旋轉之θ z旋轉)、橫轉(繞Y軸旋轉之θ y旋轉)、及縱轉(繞X軸旋轉之θ x旋轉))
《變形例》
以上說明，雖係針對將水壓襯墊32固定於鏡筒40，投影光學系統PL與水壓襯墊32之位置關係維持一定之情形作了說明，但不限於此，例如，作為投影光學系統PL之最靠近像面側之光學構件，亦可如第8圖所示，使用被2分割為上下之分割透鏡(Divided Lens)。第8圖所示之分割透鏡150，係由下側半球狀之第1部分透鏡152a、與第2部分透鏡152b所構成。該第2部分透鏡152b係以該第1部分透鏡外表面(球面之一部分)同一點為中心、將曲率半徑稍大之曲率半徑的球面作為該內面(內表面)，將與該第1部分透鏡152a之中心不同點作為中心之球面來作為外面(外表面)。此時，第1部分透鏡152a為平凸透鏡，第2部分透鏡152b為凹凸透鏡。
能使用這種構成之分割透鏡150，來取代上述實施形態中之SIL22。此時，將第2部分透鏡152b一體性安裝於鏡筒40，將第1部分透鏡152a保持於水壓襯墊32，俾使該軸承面與第1部分透鏡152a之下面成為同一面。又，不僅在第1部分透鏡152a之下方(與晶圓W之間)之空間，亦在第1部分透鏡152a與第2部分透鏡152b間之間隙，填滿液浸用之液體(水等)。若採用此構成的話，在因此作用於第1部分透鏡152a之水壓對該第1部分透鏡152a造成所需以上之負載時，藉由第1部分透鏡152a與水壓襯墊32一起上下動作，即能抑制第1部分透鏡152a產生過多的應力，防止因該應力所產生之光學性能惡化此時，藉由第1部分透鏡152a與水壓襯墊32之上下振動，設定供水槽內之壓力(正壓)與排水槽內之壓力(負壓)正好平衡， 第1部分透鏡152a下方之水層(水膜)厚度成為一定，且藉由第1部分透鏡152a之上下動作，使光路變化，而自動調整聚焦位置。
又，在本實施形態中，分割透鏡150係被分割成平凸透鏡與凹凸透鏡，但亦可將接近投影光學系統PL光瞳面上側之光學元件作為平凸透鏡、將接近投影光學系統PL像面下側之光學元件當作無折射率之平行平面板。此時，因該平行平面板之變動，而造成投影光學系統PL像面等之成像特性變化時，可進行投影光學系統一部分之透鏡移動、標線片之移動、曝光用光波長之微調整中的至少一種，來補償該成像特性之變化。
上述第1實施形態，雖係針對將本發明適用於各具備一個晶圓台TB及支持該載台52之曝光裝置之情形加以說明，但不受限於此，如以下之第2實施形態，本發明亦適用於具備複數個晶圓台TB及載台之曝光裝置，例如，適用於二個晶圓台TB及載台之曝光裝置。
《第2實施形態》
其次，根據第9圖及第10圖，針對本發明第2實施形態之曝光裝置加以說明。第9圖係用俯視圖來表示構成第2實施形態曝光裝置之晶圓載台裝置300之構成圖。此處，為避免重複說明，與前述第1實施形態之相同構成部分，係使用同一符號，並省略其說明。
本第2實施形態之曝光裝置中，光學單元PU、與對準檢測系統ALG相同之對準檢測系統ALG’，係以既定距離配置於Y軸方向。並且，在光學單元PU之下方，配置前述驅動裝置50，在構成此驅動裝置50之載台52上所裝載之晶圓台TB1上，裝載有晶圓W。又，在對準檢側系列ALG’之下方，配置有XY載台裝置180。在構成此XY載台裝置180之載 台171上裝載晶圓台TB2，在該晶圓台TB2上裝載晶圓W。
XY載台裝置180，具備：由與前述載台52外形相同形狀之長方形構件構成的載台171，將該載台171驅動於X軸方向的X軸線性馬達178，以及與該X軸線性馬達178一體、將載台171驅動於Y軸方向的一對Y軸線性馬達176A,176B。
該Y軸線性馬達176A,176B，係由Y固定件(Y軸線性導件)172A,172B(接近構成驅動裝置50之X固定件56A之X軸方向一端及另一端配置，分別在Y軸方向延伸)、及Y可動件174A,174B(係個別接合於這些Y固定件172A,172B)。亦即，以一Y固定件172A與一Y可動件174A，構成利用彼此間之電磁相互作用來產生將Y可動件174A驅動於Y軸方向的Y線性馬達176A。
Y可動件174A,174B，係分別固定於構成前述X線性馬達178之X軸方向所延伸之X固定件(X軸線性導件)之一端與另一端。對應該X線性馬達178之X固定件，在載台171上，設置X可動件，藉由該X可動件與X固定件178所構成之X線性馬達178，往X軸方向驅動載台171。
此時，藉由X線性馬達178，載台171被驅動於X軸方向，且藉由一對Y線性馬達176A,176B，與X線性馬達178一體的將載台171驅動於Y軸方向。
於該載台171上面之X軸方向一側與另一側端部，設有分別往Y軸方向延伸之Y固定件162A,162B。
晶圓台TB1,TB2，係與前述晶圓台TB完全同樣之構成，同樣地，在X軸方向之一側、另一側之端部，分別具備Y可動件60A及永久 磁鐵66A,66B、Y可動件60B。
第9圖之晶圓載台裝置300中，設置於晶圓台TB1之Y可動件60A，係在卡合於載台52上之Y固定件62A之狀態(第9圖之狀態)下，不僅在與Y固定件62A間進行電磁相互作用而產生Y軸方向之驅動力，並且在卡合於載台171上之Y固定件162A之狀態下，在與該Y固定件162A間進行電磁相互作用，而產生Y軸方向之驅動力。
同樣地，設於晶圓台TB2之Y可動件60A，係在接合於載台171上之Y固定件162A之狀態(第9圖之狀態)下，不僅在與Y固定件162A間進行電磁相互作用而產生Y軸方向之驅動力，並且在卡合於載台52上之Y固定件62A之狀態下，在與該Y固定件62A間進行電磁相互作用，而產生Y軸方向之驅動力。
同樣地，設於晶圓台TB1之Y可動件60B，係在卡合於載台52上之Y固定件62B之狀態(第9圖之狀態)下，不僅在與Y固定件62B間進行電磁相互作用而產生Y軸方向之驅動力，並且在卡合於載台171上之Y固定件162B之狀態下，在與該Y固定件162B間進行電磁相互作用，而產生Y軸方向之驅動力。
同樣地，設於晶圓台TB2之Y可動件60B，係在卡合於載台171上之Y固定件162B之狀態(第9圖之狀態)下，不僅在與Y固定件162B間進行電磁相互作用而產生Y軸方向之驅動力，並且在卡合於載台52上之Y固定件62B之狀態下，在與該Y固定件62B間進行電磁相互作用，而產生Y軸方向之驅動力。
又，設於晶圓台TB1之各永久磁鐵66A,66B，係在分別卡 合於Y固定件62B之狀態(第9圖之狀態)下，構成音圈馬達(在載台52上將晶圓台TB1微驅動於X軸方向)，並且在分別卡合於Y固定件162B之狀態下，構成音圈馬達(在載台171上將晶圓台TB1微驅動於X軸方向)。同樣地，設於晶圓台TB2之各永久磁鐵66A,66B，係在分別卡合Y固定件162B之狀態(第9圖之狀態)下，構成音圈馬達(在載台171上將晶圓台TB2微驅動於X軸方向)，並且在分別卡合於Y固定件62B之狀態下，構成音圈馬達(在載台52上將晶圓台TB2微驅動於X軸方向)。
晶圓台TB1,TB2之XY面內之位置，係以雷射干涉儀或其他位置測量裝置(未圖示)來測量，其測量結果被送至未圖示之主控制裝置。又，構成晶圓載台裝置300之前述各馬達，係以主控制裝置來加以控制。
其他部分之構成，與前述第1實施形態之曝光裝置100相同。
以此方式構成之第2實施形態之曝光裝置，在主控制裝置之控制下，能進行以下之處理程序。
亦即，例如，在一載台171上，裝載保持有晶圓W之晶圓台TB2(或TB1)，一邊在對準檢測系統ALG’下方二維驅動晶圓台TB2(或TB1)，進行形成於該晶圓台TB2(或TB1)上之晶圓W之對準標記之檢測動作(例如，EGA方式之晶圓對準測量動作)，同時，一邊使用驅動裝置50驅動晶圓台TB1(或TB2)，來對另一載台52所搭載之晶圓台TB1(或TB2)上所保持之晶圓W進行前述步進及掃描方式之曝光動作。
接著，在該並行動作結束後，使用Y軸線性馬達176A,176B，將載台171移動至最接近載台52之位置，並且調整兩載台171,52之X軸方向之位置關係，俾使兩載台171,52之X軸方向之位置一致。
其次，藉由設在該晶圓台之Y可動件60A,60B、與Y固定件62A,62B之電磁相互作用，將保持已曝光之晶圓W之晶圓台TB1(或TB2)驅動於-Y方向。與此同時，藉由設在該晶圓台之Y可動件60A,60B、與Y固定件62A,62B之電磁相互作用，以和另一晶圓台相同速度，將保持已完成上述標記檢測動作之晶圓W之晶圓台TB2(或TB1)驅動於-Y方向。藉此，兩晶圓台TB1,TB2即一邊保持彼此最接近之位置關係，一邊向-Y方向移動。
又，從上述晶圓台TB1,TB2開始往-Y方向移動，經過既定時間後，設於保持晶圓W(已完成標記檢測動作)之晶圓台TB2(或TB1)之Y可動件60A,60B，即成為與Y固定件162A,162B、Y固定件62A,62B同時卡合之狀態。第10圖係顯示此時之狀態。
晶圓台TB1,TB2，從第10圖之狀態進一步往-Y方向前進既定距離後，設於保持晶圓W(已曝光)之晶圓台TB1(或TB2)之Y可動件60A,60B，即到達從Y固定件62A,62B完全脫離之位置(脫離位置)。在晶圓台TB1(或TB2)到達上述脫離位置之前一刻，未圖示之機械手臂即接過該晶圓台TB1(或TB2)，將其搬運至對準檢測系統ALG’附近之晶圓更換位置。
此時，保持晶圓W(已結束標記檢測動作)之晶圓台TB2(或TB1)，即到達設於光學單元PU下端之水壓襯墊32下方，之後，此晶圓台前進至其全體被裝載於載台52上之位置，據此，在載台52上，完成晶圓台之更換。
如前所述，本第2實施形態中，保持已曝光晶圓W之晶圓台在載台52上往-Y方向之移動及對機械手臂之交付，與保持已結束標記 檢測動作之晶圓W之晶圓台從載台171移動至載台52之動作係並行，其結果，在水壓襯墊32下方及投影光學系統PL正下方，亦即，在構成投影光學系統PL之最靠近像面側之光學構件(SIL22或前述第1分割透鏡151a等)之下方，隨時存在其中之一的晶圓台，在與該晶圓台上之晶圓或與輔助板24之間維持形成液浸區域的狀態，而能在投影光學系統PL、亦即構成投影光學系統PL之最靠近像面側之光學構件與晶圓或輔助板24之間保持液體(水)，防止該液體(水)之流出。
又，本第2實施形態中，由於對一晶圓台上之晶圓之曝光動作、與對另一晶圓台上之晶圓之標記檢測動作(及晶圓更換動作)係同時進行，因此與晶圓更換、標記檢測動作、及曝光依序進行之情形相較，能提高生產量。此處，具備2個以上晶圓台之情形，可在一個晶圓台上進行曝光之期間，設置在另一個晶載台上使晶圓完全乾燥之時間。此時，為謀求生產量之最佳化，最好是準備3個晶圓台來實施以下之平行處理程序，亦即，以第1個晶圓台進行曝光動作，以第2個晶圓台進行對準動作，並以第3個晶圓台進行曝光後之晶圓乾燥及晶圓更換動作。
此外，本第2實施形態中，從標記檢測動作(例如，EGA方式之晶圓對準測量)之結果所得之晶圓W上之複數個照射區域之位置資訊(排列座標)，最好是能事先換算成以基準標記板FM上之基準標記作為基準的資訊。如此，在將該完成對準測量之晶圓移動至載台52上時，使用未圖示之標線片對準系統來測量標線片上之標記與基準標記板FM上之基準標記間的相對位置，假設在晶圓台之移動中，不易檢測連續的位置資訊時，亦能以高精度將標線片與晶圓W上各照射區域之相對位置調整為期望之關 係。
又，本發明亦能適用於具備複數個載台之曝光裝置，例如，日本專利特開平10-163099號及日本專利特開平10-214783號公報(對應美國專利6,341,007、6,400,441、6,549,269及6,590,634)、日本專利特表2000-505958號公報(對應美國專利5,969,441)或美國專利6,208,407公報所揭示之曝光裝置。
又，本發明亦能適用於具備複數個載台之曝光裝置，例如，日本專利特開平11-135400號公報(對應國際申請公開WO99/23692號公報)所揭示之曝光裝置。
又，在本國際申請所指定或所選擇國之法令許可範圍內，援用該等公報之揭示作為本文記載之一部分。
又，關於水壓襯墊32之構成，並不限於上述各實施形態所說明之構成，亦可採用第11(A)圖所示之水壓襯墊32’之構成。亦即，可使用間隔壁以大致等角度間隔將該排水槽68、供水槽70、排水槽72加以區隔(以下，稱被間隔壁圍住之部分為「單元(cell)」，形成於排水槽68,72之單元亦稱為「排水用單元」、形成於供水槽70之單元亦稱為「供水用單元」)。
在該排水用單元之內部底面，分別形成貫穿第11(A)圖之紙面正交方向(Z軸方向)的貫穿孔74，在形成於供水槽70之供水用單元之內部底面，分別形成貫穿孔78，在形成於排水槽68之排水用單元之內部底面，分別形成貫穿孔82。
如前所述，以間隔壁來區隔供水槽及排水槽，並形成單元，在供水襯墊32接觸晶圓之邊緣時，即使對應邊緣部分之單元產生壓力變 化，該壓力變化之影響亦不致及於其他單元。
此外，在連接於貫穿孔78,82,74之各供水管80、排水管84,76，亦可設置第11(B)所示之光闌79。此時，藉由光闌79，在部分單元接觸晶圓之邊緣部分時，即使該單元之壓力變化，亦能極力抑制該壓力變化對其他單元之影響。
又，下側之水壓襯墊34，可採用第11(A)圖之構成，或者，亦可將第11(B)圖所示之光闌設於與水壓襯墊34連接之供水管與配水管。
又，上述各實施形態中，作為投影光學系統PL最靠近像面側(晶圓W側)之光學元件，係採用固體浸沒透鏡SIL，但亦可使用由石英或螢石所形成之透鏡元件，或使用無折射率之平行平面板，來取代固體浸沒透鏡SIL。
此外，上述實施形態中，雖在輔助板24與晶圓台TB(TB1,TB2)之間配置有彈性體25，但若能將水壓襯墊32與對向面(晶圓W表面、輔助板24上面)間之間隙保持一定的話，亦可省去彈性體25。
又，上述實施形態中，雖係使用超純水(水)來作為液體，但本發明當然不限於此。作為液體，亦可使用化學上安定、且照明光IL之穿透率高而安全之液體，例如氟系惰性液體。作為此氟系惰性液體，例如可使用氟系油(美國3M公司之商品名)。又，作為液體，亦可使用照明光IL之穿透性高且折射率盡可能的高，並且對投影光學系統及晶圓表面所塗之光阻安定者(例如杉木油、cedar oil)。
又，上述各實施形態，雖係就對水壓襯墊(或SIL22下方)供應液體之路徑、與從水壓襯墊回收液體之路徑分別不同之情形作了說明， 但亦可採用循環路徑(將從水壓襯墊(或SIL22下方)回收之液體再度供應至水壓襯墊(或SIL22下方))與液體供排裝置之組合。此時，最好是能在該循環路徑中，回收側之一部分設置過濾器(從回收液體除去雜質)。
此外，上述各實施形態，係在裝載晶圓台之晶圓W之區域周圍設有輔助板之構成，但本發明中，輔助板或具有與輔助板同等功能之平面板並不一定需要設在載台上。但是，此時，為避免所供應之液體從晶圓台上溢出，最好是能進一步在該載台上設置回收液體之配管。
又，上述各實施形態，在晶圓表面有局部凹凸之情形時，晶圓表面(曝光面)與像面有可能產生偏離。因此，預測晶圓表面會有局部凹凸時，可在曝光前，事先儲存晶圓表面之凹凸資訊，在曝光中，根據該凹凸資訊，進行投影光學系統之部分透鏡之移動、標線片之移動、及曝光用光之波長微調整中之至少一種，來調整像面位置與形狀即可。
又，上述各實施形態，作為照明光IL，係使用ArF準分子雷射光或KrF準分子雷射光等遠紫外光、或來自超高壓水銀燈之紫外域輝線(g線、i線)，但不限於此，例如，作為照明光IL，亦可使用從DFB半導體雷射或光纖雷射振盪出之紅外域、或可視域之單一波長雷射光，例如，以摻鉺(Er)(或鉺或鐿之兩者)之光纖放大器來放大，使用非線性光學結晶將其波長轉換為紫外光之高次諧波(例如，波長為193nm)。
又，投影光學系統PL不限於折射系統，亦可是折反射系統。又，其投影倍率亦不限於1/4倍、1/5倍等，亦可是1/10倍。
此外，上述各實施形態，係針對將本發明適用於步進及掃描方式等掃描型曝光裝置之情形作了說明，但本發明之適用範圍當然不限於 此。亦即，本發明亦能適用於步進及重複方式之縮小投影曝光裝置。此時，除了係以掃描曝光方式來進行曝光之外，基本上，可使用與前述第1實施形態同等之構成，獲得到同等之效果。
又，將由複數個透鏡構成之照明系統、光學單元PU、水壓襯墊32,34等裝入曝光裝置本體內，進而對水壓襯墊32,34等進行配管。然後，進行光學調整，並且，將由多數個機械零件所構成之標線片載台或晶圓台安裝於曝光裝置本體，連接配線與配管，進而進行綜合調整(電氣調整、動作確認等)，即能製造上述各實施形態之曝光裝置。又，曝光裝置之製造最好是在溫度及潔淨度等受到管理之潔淨室進行。
又，上述各實施形態，雖係針對本發明適用於半導體製造用之曝光裝置的情形作了說明，但不限於此，例如，本發明亦能廣泛適用於液晶顯示元件圖案轉印於角型玻璃板上之液晶用曝光裝置，以及用來製造薄膜磁頭、攝影元件、微機器、有機EL、DNA晶片等之曝光裝置等。
又，不僅是半導體元件等之微元件，本發明亦能適用於為了製造光曝光裝置、EUV曝光裝置、X線曝光裝置、及電子線曝光裝置等所使用之標線片或光罩，將電路圖案轉印至玻璃基板或矽基板等之曝光裝置。此處，使用DUV(遠紫外)光與VUV(真空紫外)光等之曝光裝置，一般係使用透射型標線片，作為標線片基板，係使用石英玻璃、摻氟之石英玻璃、螢石、氟化鎂、或水晶等。
《元件製造方法》
其次，針對微影製程使用上述曝光裝置之元件製造方法之實施形態加以說明。
第12圖係顯示元件(IC或LSI等半導體晶片、液晶面板、CCD、薄膜磁頭、微機等)之製造例的流程圖。如第12圖所示，首先，在步驟201(設計步驟)中，進行元件之功能及性能設計(例如，半導體元件之電路設計等)，進行用來實現該功能之圖案設計。其次，在步驟202(光罩製作步驟)中，製作形成設計之電路圖案之光罩。另一方面，在步驟203(晶圓製造步驟)中，使用矽等材料製造晶圓。
其次，在步驟204(晶圓處理步驟)中，使用步驟201~步驟203所準備之光罩與晶圓，如後述般，藉由微影技術等，在晶圓上形成實際之電路等。其次，在步驟205(元件組裝步驟)中，使用步驟204所處理之晶圓，進行晶圓組裝。在該步驟205中，視需要包含切割製程、結合製程、及封裝製程(晶片封裝)等製程。
最後，在步驟206(檢查步驟)中，進行步驟205所作成之元件之動作測試、耐久測試等檢查。經過此製程後完成元件，加以出貨。第13圖係顯示半導體元件中上述步驟204之詳細流程例。第13圖中，步驟211(氧化步驟)係使晶圓之表面氧化。步驟212(CVD步驟)係在晶圓表面形成絕緣膜。步驟213(電極形成步驟)，係藉由蒸鍍將電極形成在晶圓上。步驟214(離子植入步驟)係將離子植入晶圓。以上之各步驟211~步驟214，係構成晶圓處理各階段之前處理製程，在各階段中，視所需之處理選擇執行。
在晶圓處理之各階段，上述前處理製程完成後，執行以下之後處理製程。此後處理製程，首先，步驟215(光形成步驟)係在晶圓上塗佈光阻。其次，步驟216(曝光步驟)係使用上述說明之微影系統(曝光裝置)及曝光方法，將光罩之電路圖案轉印至晶圓上。其次，步驟217(顯影步驟)係 將曝光之晶圓顯影，在步驟218(蝕刻步驟)藉由蝕刻將殘存光阻之部分以外部分的露出構件除去。然後，在步驟219(光阻除去步驟)中除去完成蝕刻而不要之光阻。
重複進行前處理製程與後處理製程，在晶圓上形成多層的電路圖案。
使用以上說明之本實施形態之元件製造方法，則在曝光裝置(步驟216)中，因使用上述各實施形態之曝光裝置，故能以良好之精度將標線片之圖案轉印至晶圓上。其結果，能提高微元件之生產性(包含良率)。
如以上之說明，本發明之曝光裝置係適用於圖案轉印至基板上。又，本發明之元件製造方法係適合微元件之製造。
ALG‧‧‧對準檢測系統
AX‧‧‧光軸
IL‧‧‧照明光
PL‧‧‧投影光學系統
PU‧‧‧光學單元
R‧‧‧標線片
RST‧‧‧標線片載台
TB‧‧‧晶圓台
W‧‧‧晶圓
10‧‧‧照明系統
15‧‧‧移動鏡
16‧‧‧標線片干涉儀
20‧‧‧主控制裝置
22‧‧‧固體浸沒透鏡(SIL)
24‧‧‧輔助板
32、34‧‧‧水壓襯墊
36‧‧‧固定構件
40‧‧‧鏡筒
42‧‧‧光學系統
81‧‧‧成像特性修正控制器
100‧‧‧曝光裝置

Claims (55)

  1. 一種曝光裝置，係透過液體以照明光將基板掃描曝光，其特徵在於：具備投影光學系統，具有包含前述照明光射出之平面與前述液體接觸之平凸透鏡之複數個光學元件；光罩載台，配置於前述投影光學系統之上方，保持以前述照明光照明之光罩；第1驅動系統，以於前述掃描曝光中前述光罩相對於前述照明光相對移動之方式驅動前述光罩載台；液浸構件，以包圍前述平凸透鏡之方式設於前述投影光學系統之下端側，藉由前述液體於前述投影光學系統之下形成液浸區域；配置於前述投影光學系統之下方之第1、第2可動構件，分別具有可與前述液浸區域接觸之上面，在前述上面之開口內保持基板，且可將從在前述開口內保持之基板之表面脫離之前述液浸區域之至少一部分以前述上面維持；第2驅動系統，具有一部分分別設於前述第1、第2可動構件之馬達，以於前述掃描曝光中前述基板相對於前述照明光相對移動之方式驅動第1、第2可動構件之一方，且將前述第1、第2可動構件分別懸浮支持；測量系統，具有測量前述光罩載台之位置資訊之第1測量系統、測量前述第1、第2可動構件之位置資訊之第2測量系統；控制器，以於前述掃描曝光中前述光罩與前述基板分別相對於前述照明光相對移動之方式，基於以前述第1測量系統測量之位置資訊控制前述 第1驅動系統，且基於以前述第2測量系統測量之位置資訊控制前述第2驅動系統；前述控制器控制前述第2驅動系統，以對與前述投影光學系統對向配置之前述第1、第2可動構件之一方而前述第1、第2可動構件之另一方接近之方式將前述第1、第2可動構件相對移動，且以前述液浸區域實質上維持於前述投影光學系統之下且代替前述第1、第2可動構件之一方而前述第1、第2可動構件之另一方與前述投影光學系統對向配置之方式相對於前述液浸構件將前述接近後之第1、第2可動構件相對移動。
  2. 如申請專利範圍第1項記載之曝光裝置，其中，前述液浸構件於其下面側具有前述照明光通過之開口部、以包圍前述開口部之方式配置之回收口，透過前述回收口將前述液浸區域之液體回收。
  3. 如申請專利範圍第2項記載之曝光裝置，其中，前述液浸構件於其下面側具有在前述開口部與前述回收口之間配置成包圍前述開口部之供應口，透過前述供應口對前述液浸區域供應前述液體。
  4. 如申請專利範圍第2項記載之曝光裝置，其中，前述液浸構件於其下面側具有相對於前述開口部配置於比前述回收口外側之另一回收口。
  5. 如申請專利範圍第3項記載之曝光裝置，其中，前述液浸構件設為相對於前述投影光學系統可動。
  6. 如申請專利範圍第5項記載之曝光裝置，其中，於相對於前述液浸構件之前述接近後之第1、第2可動構件之相對移動中，前述液浸區域係藉由前述接近後之第1、第2可動構件之至少一方維持 於前述投影光學系統之下。
  7. 如申請專利範圍第6項記載之曝光裝置，其中，一方與前述投影光學系統對向配置之前述第1、第2可動構件係一邊藉由前述第1、第2可動構件之一方於前述投影光學系統之下維持前述液浸區域，一邊以在與前述投影光學系統之光軸正交之既定方向互相接近且前述上面並排配置之方式相對移動，前述接近後之第1、第2可動構件係在前述既定方向相對於前述液浸構件相對移動。
  8. 如申請專利範圍第7項記載之曝光裝置，其中，前述控制器以於前述掃描曝光中前述光罩與前述基板分別相對於前述照明光在前述既定方向相對移動之方式，控制前述第1、第2驅動系統。
  9. 如申請專利範圍第8項記載之曝光裝置，其中，一方與前述投影光學系統對向配置之前述第1、第2可動構件係以在與前述既定方向交叉之方向之位置關係被調整之方式相對移動。
  10. 如申請專利範圍第7項記載之曝光裝置，其中，前述接近後之第1、第2可動構件係一邊實質上維持其位置關係、一邊相對於前述液浸構件相對移動。
  11. 如申請專利範圍第1~10項中任一項記載之曝光裝置，其中，前述液浸區域係形成於包含前述照明光之照射區域之藉由前述第1可動構件或前述第2可動構件而與前述投影光學系統對向配置之基板之一部分，前述第1、第2可動構件分別於前述掃描曝光中以前述基板相對於前述 液浸區域相對移動之方式被驅動。
  12. 如申請專利範圍第11項記載之曝光裝置，其中，前述第1、第2可動構件分別在前述開口內將前述基板保持成於前述上面與前述基板之表面之間形成間隙，且前述上面與前述基板之表面實質上成為同一面。
  13. 如申請專利範圍第12項記載之曝光裝置，其中，前述第1、第2可動構件分別具有配置於前述上面之基準，以透過前述投影光學系統進行使用前述基準之測量之方式移動。
  14. 如申請專利範圍第13項記載之曝光裝置，其中，前述第1、第2可動構件分別具有配置於與前述開口相異之前述上面之開口內且前述基準形成於表面之基準構件。
  15. 如申請專利範圍第14項記載之曝光裝置，其中，前述第1、第2可動構件係分別前述基準構件設為形成前述基準之表面與前述上面實質上成為同一面。
  16. 如申請專利範圍第12項記載之曝光裝置，其中，前述第2測量系統具有測量前述第1、第2可動構件之位置資訊之編碼器。
  17. 如申請專利範圍第16項記載之曝光裝置，其中，前述第2測量系統係使用分別設於前述第1、第2可動構件之下面側之標尺測量前述第1、第2可動構件之位置資訊。
  18. 如申請專利範圍第16項記載之曝光裝置，其中，在前述第1、第2可動構件之一方與前述投影光學系統對向配置之期 間，前述第1、第2可動構件之另一方可從前述投影光學系統之下離開而移動，在相對於前述液浸構件之前述接近後之第1、第2可動構件之相對移動之前後，分別以前述第1可動構件與前述第2可動構件進行互相不同之動作。
  19. 如申請專利範圍第18項記載之曝光裝置，其中，在與前述投影光學系統對向配置之前述第1、第2可動構件之一方係進行前述基板之曝光動作，在從前述投影光學系統之下離開之前述第1、第2可動構件之另一方係進行前述基板之測量動作與交換動作之至少一方。
  20. 如申請專利範圍第19項記載之曝光裝置，其中，前述第1、第2可動構件係分別以進行前述測量動作、前述曝光動作、及前述交換動作之方式移動，相對於前述液浸構件之前述接近後之第1、第2可動構件之相對移動係在前述曝光動作之前後分別進行。
  21. 如申請專利範圍第18項記載之曝光裝置，其中，在前述第1可動構件與前述第2可動構件並行進行前述動作之至少一部分。
  22. 如申請專利範圍第18項記載之曝光裝置，其中，保持於前述第1可動構件之基板之曝光動作與保持於前述第2可動構件之基板之曝光動作交互進行，相對於前述液浸構件之前述接近後之第1、第2可動構件之相對移動係於該曝光動作之間進行。
  23. 如申請專利範圍第18項記載之曝光裝置，其中， 交互使用前述第1、第2可動構件進行複數個基板之曝光動作，前述液浸區域係於前述複數個基板之曝光動作中維持於前述投影光學系統之下。
  24. 如申請專利範圍第18項記載之曝光裝置，其中，進一步具備從前述投影光學系統分離配置並檢測前述基板之標記之檢測系統，前述基板係透過前述投影光學系統與前述液浸區域之液體以前述照明光進行曝光，且不透過前述液體以前述檢測系統進行前述標記之檢測。
  25. 如申請專利範圍第24項記載之曝光裝置，其中，前述檢測系統係配置於在前述接近後之第1、第2可動構件相對於前述液浸構件相對移動之既定方向與前述投影光學系統相異之位置。
  26. 如申請專利範圍第24項記載之曝光裝置，其中，前述檢測系統係配置於與配置前述投影光學系統之第1區域相異之第2區域，前述第1、第2可動構件係分別以在從前述第2區域往前述第1區域之移動與從前述第1區域往前述第2區域之移動中路徑相異之方式從前述第1區域、前述第2區域之一方往另一方移動。
  27. 如申請專利範圍第24項記載之曝光裝置，其中，前述檢測系統係配置於與配置前述投影光學系統之第1區域相異之第2區域，前述第1、第2可動構件係分別以在從前述第2區域往前述第1區域之移動中路徑實質上相同之方式從前述第1區域、前述第2區域之一方往另一方移動。
  28. 如申請專利範圍第24項記載之曝光裝置，其中，從前述投影光學系統之下離開之前述第1、第2可動構件之另一方係在以前述檢測系統進行之前述基板之標記檢測後，以對與前述投影光學系統對向配置之前述第1、第2可動構件之一方接近之方式相對移動，在保持於前述第1、第2可動構件之一方之基板之曝光動作後，相對於前述液浸構件之前述接近後之第1、第2可動構件相對移動。
  29. 如申請專利範圍第28項記載之曝光裝置，其中，在相對於前述液浸構件之前述接近後之第1、第2可動構件之相對移動前，保持於前述第1、第2可動構件之另一方之基板之標記之檢測動作、保持於前述第1、第2可動構件之一方之基板之曝光動作係至少一部分並行進行。
  30. 一種元件製造方法，其包含：使用如申請專利範圍第1~29項中任一項記載之曝光裝置將基板曝光之動作；將前述曝光後之基板顯影之動作。
  31. 一種曝光方法，係透過液體以照明光將基板掃描曝光，其特徵在於：包含藉由以包圍前述照明光射出之平面與前述液體接觸之平凸透鏡之方式設於具有包含前述平凸透鏡之複數個光學元件之投影光學系統之下端側之液浸構件，於前述投影光學系統之下以前述液體形成液浸區域之動作；以第1測量系統測量配置於前述投影光學系統之上方且保持以前述照 明光照明之光罩之光罩載台之位置資訊之動作；以第2測量系統測量在前述投影光學系統之下方懸浮支持之前述第1、第2可動構件之位置資訊之動作，該第1、第2可動構件分別具有可與前述液浸區域接觸之上面，在前述上面之開口內保持基板，且可將從在前述開口內保持之基板之表面脫離之前述液浸區域之至少一部分以前述上面維持；以對與前述投影光學系統對向配置之前述第1、第2可動構件之一方而前述第1、第2可動構件之另一方接近之方式，將前述第1、第2可動構件相對移動之動作；以一邊將前述液浸區域實質上維持於前述投影光學系統之下、一邊代替前述第1、第2可動構件之一方而前述第1、第2可動構件之另一方與前述投影光學系統對向配置之方式相對於前述液浸構件將前述接近後之第1、第2可動構件相對移動之動作；以於前述掃描曝光中前述光罩與前述基板分別相對於前述照明光相對移動之方式，基於以前述第1測量系統測量之位置資訊移動前述光罩載台，且基於以前述第2測量系統測量之位置資訊移動與前述投影光學系統對向配置之前述第1、第2可動構件之一方。
  32. 如申請專利範圍第31項記載之曝光方法，其中，前述液浸構件於其下面側具有前述照明光通過之開口部、以包圍前述開口部之方式配置之回收口，透過前述回收口將前述液浸區域之液體回收。
  33. 如申請專利範圍第32項記載之曝光方法，其中，前述液浸構件於其下面側具有在前述開口部與前述回收口之間以包圍 前述開口部之方式配置之供應口，透過前述供應口對前述液浸區域供應前述液體。
  34. 如申請專利範圍第33項記載之曝光方法，其中，前述液浸構件相對於前述投影光學系統相對移動。
  35. 如申請專利範圍第34項記載之曝光方法，其中，於相對於前述液浸構件之前述接近後之第1、第2可動構件之相對移動中，前述液浸區域係藉由前述接近後之第1、第2可動構件之至少一方維持於前述投影光學系統之下。
  36. 如申請專利範圍第35項記載之曝光方法，其中，一方與前述投影光學系統對向配置之前述第1、第2可動構件係一邊藉由前述第1、第2可動構件之一方於前述投影光學系統之下維持前述液浸區域，一邊以在與前述投影光學系統之光軸正交之既定方向互相接近且前述上面並排配置之方式相對移動，前述接近後之第1、第2可動構件係在前述既定方向相對於前述液浸構件相對移動。
  37. 如申請專利範圍第36項記載之曝光方法，其中，以於前述掃描曝光中前述光罩與前述基板分別相對於前述照明光在前述既定方向相對移動之方式，移動前述光罩載台及前述第1、第2可動構件之一方。
  38. 如申請專利範圍第37項記載之曝光方法，其中，一方與前述投影光學系統對向配置之前述第1、第2可動構件係以在與前述既定方向交叉之方向之位置關係被調整之方式相對移動。
  39. 如申請專利範圍第36項記載之曝光方法，其中，前述接近後之第1、第2可動構件係一邊實質上維持其位置關係、一邊相對於前述液浸構件相對移動。
  40. 如申請專利範圍第31~39項中任一項記載之曝光方法，其中，前述液浸區域係形成於包含前述照明光之照射區域之藉由前述第1可動構件或前述第2可動構件而與前述投影光學系統對向配置之基板之一部分，前述第1、第2可動構件分別於前述掃描曝光中以前述基板相對於前述液浸區域相對移動之方式被驅動。
  41. 如申請專利範圍第40項記載之曝光方法，其中，前述第1、第2可動構件分別在前述開口內將前述基板保持成於前述上面與前述基板之表面之間形成間隙，且前述上面與前述基板之表面實質上成為同一面。
  42. 如申請專利範圍第41項記載之曝光方法，其中，前述第2測量系統具有測量前述第1、第2可動構件之位置資訊之編碼器。
  43. 如申請專利範圍第42項記載之曝光方法，其中，在前述第1、第2可動構件之一方與前述投影光學系統對向配置之期間，前述第1、第2可動構件之另一方可從前述投影光學系統之下離開而移動，在相對於前述液浸構件之前述接近後之第1、第2可動構件之相對移動之前後，分別以前述第1可動構件與前述第2可動構件進行互相不同之動 作。
  44. 如申請專利範圍第43項記載之曝光方法，其中，在與前述投影光學系統對向配置之前述第1、第2可動構件之一方係進行前述基板之曝光動作，在從前述投影光學系統之下離開之前述第1、第2可動構件之另一方係進行前述基板之測量動作與交換動作之至少一方。
  45. 如申請專利範圍第44項記載之曝光方法，其中，前述第1、第2可動構件係分別以進行前述測量動作、前述曝光動作、及前述交換動作之方式移動，相對於前述液浸構件之前述接近後之第1、第2可動構件之相對移動係在前述曝光動作之前後分別進行。
  46. 如申請專利範圍第43項記載之曝光方法，其中，在前述第1可動構件與前述第2可動構件並行進行前述動作之至少一部分。
  47. 如申請專利範圍第43項記載之曝光方法，其中，保持於前述第1可動構件之基板之曝光動作與保持於前述第2可動構件之基板之曝光動作交互進行，相對於前述液浸構件之前述接近後之第1、第2可動構件之相對移動係於該曝光動作之間進行。
  48. 如申請專利範圍第43項記載之曝光方法，其中，交互使用前述第1、第2可動構件進行複數個基板之曝光動作，前述液浸區域係於前述複數個基板之曝光動作中維持於前述投影光學系統之下。
  49. 如申請專利範圍第43項記載之曝光方法，其中，藉由從前述投影光學系統分離配置之檢測系統檢測前述基板之標記， 前述基板係透過前述投影光學系統與前述液浸區域之液體以前述照明光進行曝光，且不透過前述液體以前述檢測系統進行前述標記之檢測。
  50. 如申請專利範圍第49項記載之曝光方法，其中，藉由配置於在前述接近後之第1、第2可動構件相對於前述液浸構件相對移動之既定方向與前述投影光學系統相異之位置之前述檢測系統檢測前述標記。
  51. 如申請專利範圍第49項記載之曝光方法，其中，藉由配置於與配置前述投影光學系統之第1區域相異之第2區域之前述檢測系統檢測前述標記，前述第1、第2可動構件係分別以在從前述第2區域往前述第1區域之移動與從前述第1區域往前述第2區域之移動中路徑相異之方式從前述第1區域、前述第2區域之一方往另一方移動。
  52. 如申請專利範圍第49項記載之曝光方法，其中，藉由配置於與配置前述投影光學系統之第1區域相異之第2區域之前述檢測系統檢測前述標記，前述第1、第2可動構件係分別以在從前述第2區域往前述第1區域之移動中路徑實質上相同之方式從前述第1區域、前述第2區域之一方往另一方移動。
  53. 如申請專利範圍第49項記載之曝光方法，其中，從前述投影光學系統之下離開之前述第1、第2可動構件之另一方係在以前述檢測系統進行之前述基板之標記檢測後，以對與前述投影光學系統對向配置之前述第1、第2可動構件之一方接近之方式相對移動， 在保持於前述第1、第2可動構件之一方之基板之曝光動作後，相對於前述液浸構件之前述接近後之第1、第2可動構件相對移動。
  54. 如申請專利範圍第53項記載之曝光方法，其中，在相對於前述液浸構件之前述接近後之第1、第2可動構件之相對移動前，保持於前述第1、第2可動構件之另一方之基板之標記之檢測動作、保持於前述第1、第2可動構件之一方之基板之曝光動作係至少一部分並行進行。
  55. 一種元件製造方法，其包含：使用如申請專利範圍第31~54項中任一項記載之曝光方法將基板曝光之動作；將前述曝光後之基板顯影之動作。
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