CN100487860C - 台装置、曝光装置和曝光方法 - Google Patents

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Abstract

一种台装置(PST)被提供以：支撑器(PH)，其具有支撑衬底(P)的衬底支撑表面(33A)；台(52)，其支撑和移动支撑器(PH)；以及回收装置(60)，其被布置在支撑器(PH)附近，并且具有亲液部分(3、5)，其中每一个的至少一部分是亲液性的，其利用亲液部分(3、5)来回收液体(1)。结果，防止了液体渗透到衬底和支撑器之间的空间中，即使在通过用液体填充投射光学系统和衬底之间的空间来执行曝光处理时也是如此。

Description

台装置、曝光装置和曝光方法
技术领域
本发明涉及具有支撑衬底的支撑器以及支撑和移动支撑器的台的台装置，包括该台装置的曝光装置，以及曝光方法；更具体而言，本发明涉及适合用在经由投射光学系统和液体以图案的图像对衬底进行曝光的台装置、曝光装置和曝光方法。此外，这里通过引用将以下优先权申请的公开内容完全结合进来：2003年12月15日递交的日本专利申请No.2003-416712。
背景技术
半导体器件和液晶显示设备是通过所谓的光刻(photolithography)技术来加工的，其中形成在掩模上的图案被转印到光敏衬底上。
此光刻过程中所使用的曝光装置包括支撑掩模的掩模台和支撑衬底的衬底台，并且在逐步移动掩模台和衬底台的同时通过投射光学系统将掩模的图案转印到衬底上。
近年来出现了对分辨率更高的投射光学系统的需求，以便处理更高程度的器件图案集成。所使用的曝光波长越短，投射光学系统的数值孔径越大，投射光学系统的分辨率就越高。因此，曝光装置中使用的曝光波长逐年被缩短，投射光学系统的数值孔径也被增大。此外，当前的主流曝光波长是248nm KrF受激准分子激光，但是波长更短的193nm ArF受激准分子激光也正在商业化。此外，在执行曝光时，就像分辨率一样，聚焦深度(DOF)也是很重要的。以下方程分别表达了分辨率R和聚焦深度δ。
R＝k1·λ/NA，      (1)
δ＝±k2·λ/NA2，  (2)
其中，λ是曝光波长，NA是投射光学系统的数值孔径，k1和k2是过程系数。方程(1)和(2)教导，如果曝光λ缩短并且数值孔径NA增大以增强分辨率R，则聚焦深度δ变窄。
此时，如果聚焦深度δ变得过窄，则可能难以将衬底的前表面与投射光学系统的像平面对准，并且在曝光操作期间可能会有裕量不足的危险。
因此，例如以下的专利文献1中所公开的，已经提出了一种液体浸润方法，作为用于大大缩短曝光波长和增大聚焦深度的方法。此液体浸润方法通过在投射光学系统的下表面和衬底的前表面之间填充液体，例如水或有机溶剂，来形成浸润区域，从而利用液体中的曝光用光的波长是空气中的1/n这一事实(其中n是液体的折射率，通常约为1.2-1.6)，因此将分辨率提高了约n倍，并且将聚焦深度增大了约n倍。
然而，上述相关技术具有以下类型的问题。
上述相关技术具有这样的构造：液体在本地填充衬底(晶片)和投射光学系统的像平面一侧上的端面之间的空间，并且当对衬底中心附近的曝光区域进行曝光时，液体不流出到衬底的外侧。然而，如果尝试将投射光学系统的投射区域100设置为衬底P的外围区域(边缘区域)E，然后对衬底P的边缘区域E进行曝光，如图10的示意图所示，则存在液体流出到衬底P的外侧的问题，因此不会令人满意地形成浸润区域，这使得投射的图案图像质量下降。此外，流出来的液体还会造成诸如支撑衬底P的衬底台周围的机械部件等生锈以及台驱动系统等的漏电之类的问题。
此外，如果流出到衬底P的外侧的液体在衬底P的后表面周围流动，并且渗透衬底P和衬底台(衬底支撑器)之间的空间，则也会造成衬底台不能令人满意地支撑衬底P的问题。此外，如果液体渗透了衬底P和衬底台之间的阶梯，则在这种情况下也存在液体会导致生锈或漏电的可能性。尤其如果在衬底P中形成了定位凹口型部件，例如凹口型部件和定向平面部件(定向平面)，则衬底P的外周边与其外围处的桌台部件之间的缝隙将会增大，这因而会使得液体易于通过此缝隙四处流动。
本发明是在考虑到上述问题的情况下作出的，并且本发明的目的是提供这样一种台装置、曝光装置和曝光方法，其能够防止液体渗透到衬底和支撑器之间的空间，并且能够在令人满意地形成了浸润区域的状态下执行曝光，即使在对衬底的边缘区域进行曝光时也是如此。
发明内容
为了实现上述目的，本发明采用了以下构造，该构造对应于示出本发明的实施例的图1至图9。
本发明的台装置包括具有支撑衬底的衬底支撑表面的支撑器，以及支撑和移动支撑器的台，该台装置包括：回收装置，其被布置在支撑器附近，具有其中至少一部分为亲液性的亲液部分，并且利用亲液部分回收液体。
因此，由于本发明的台装置的亲液部分对液体有亲合力，就可以沿着远离衬底支撑表面的方向引导渗透在支撑器附近的液体，然后回收液体。因此，可以防止衬底支撑表面和衬底的后表面之间的液体渗透，从而在令人满意地形成浸润区域的状态下对衬底的边缘区域进行曝光。
此外，本发明的曝光装置包括权利要求中所描述的台装置。此外，本发明的曝光方法用于通过投射光学系统将掩模图案转印到支撑器上的衬底上，同时在投射光学系统和衬底之间填充液体并执行曝光，同时防止液体渗透到衬底支撑表面和衬底的后表面之间的空间中。
利用本发明的曝光装置和曝光方法，可以防止液体渗透到衬底支撑表面和衬底的后表面之间的空间中，即使在将液体填充在投射光学系统和衬底之间并且对衬底的边缘区域进行曝光时也是如此。因此，可以在令人满意地支撑衬底的同时执行曝光。
利用本发明，即使在对衬底的边缘区域进行曝光时，也可以防止液体四处流动到衬底和支撑器之间的空间，从而可以在令人满意地将液体支撑在投射光学系统下方的同时执行浸润曝光。
附图说明
图1是示出根据本发明的曝光装置的一个实施例的示意性框图。
图2是示出供液机构和液体回收机构的示意性框图。
图3是示出衬底台的平面图。
图4是根据第一实施例的衬底台的主要部件的截面图。
图5是根据第二实施例的衬底台的主要部件的截面图。
图6是根据第二实施例的衬底台的放大平面图。
图7是根据第三实施例的衬底台的主要部件的截面图。
图8是根据另一个实施例的衬底台的主要部件的截面图。
图9是示出加工半导体器件的过程的一个示例的流程图。
图10是用于说明传统曝光方法的问题的示意图。
具体实施方式
以下参考图1至图9说明本发明的台装置和曝光装置的实施例。图1是示出根据本发明的曝光装置的一个实施例的示意性框图。
(第一实施例)
在图1中，曝光装置EX包括：支撑掩模M的掩模台MST；支撑衬底P的衬底台PST；用曝光用光EL照射由掩模台MST支撑的掩模M的照射光学系统IL；将被曝光用光EL照射的掩模M的图案图像投射和曝光到由充当台装置的衬底台PST支撑的衬底P上的投射光学系统PL；以及提供对整个曝光装置EX的操作的控制的控制装置CONT。
本发明的曝光装置EX是液体浸润型曝光装置，其应用液体浸润方法以大大缩短曝光波长、提高分辨率以及大大增大聚焦深度，并且包括在投射光学系统PL和衬底P之间提供液体1的供液机构10以及回收衬底P上的液体1的液体回收机构20。在本实施例中，纯水被用作液体1。至少在将掩模M的图案图像转印到衬底P上期间，曝光装置EX以供液机构10提供的液体1在衬底P上包括投射光学系统PL的投射区域AR1的至少一个部分中形成浸润区域AR2。具体而言，曝光装置EX通过在投射光学系统PL的前部处的光学元件2和衬底P的前表面(曝光表面)PA(参考图4)之间填充液体1，然后通过投射光学系统PL以及在此投射光学系统PL和衬底P之间提供的液体1将掩模M的图案图像投射到衬底P上，从而对衬底P进行曝光。
现在将通过用扫描型曝光装置(所谓的扫描步进器)作为曝光装置EX的情况为例，来说明本实施例，该扫描型曝光装置利用形成在掩模M上的图案对衬底P进行曝光，同时在相互不同的朝向(相反方向)上沿各自的扫描方向同步移动掩模M和衬底P。在以下说明中，与投射光学系统PL的光轴AX一致的方向是Z轴方向，与Z轴方向垂直的平面内掩模M和衬底P同步移动的方向(扫描方向)是X轴方向，与Z轴和X轴方向相垂直的方向(非扫描方向)是Y轴方向。此外，围绕X、Y和Z轴的方向分别是θX、θY和θZ方向。此外，这里的“衬底”包括被涂覆以光刻抗蚀剂(一种光阻材料)的半导体晶片，“掩模”包括其中形成被缩小投射到衬底上的器件图案的刻线。
照射光学系统IL以曝光用光EL照射由掩模台MST支撑的掩模M，并且包括：曝光光源；使从曝光光源发射出的光通量的强度均匀的光学积分器；聚集来自光学积分器的曝光用光EL的聚光透镜；中继镜系统；以及将掩模M上被曝光用光EL照射的照射区域设置成狭缝形的可变场阑；等等。照射光学系统IL利用曝光用光EL照射掩模M上的规定照射区域，该曝光用光EL具有均匀的照度分布。可用作从照射光学系统IL发射出的曝光用光EL的光的示例包括：深紫外光(DUV光)，例如从汞灯发射出的紫外范围中的亮线(g、h和i线)，以及KrF受激准分子激光(248nm波长)；以及真空紫外光(VUV光)，例如ArF受激准分子激光(193nm波长)和F2激光(157nm波长)。本实施例中使用ArF受激准分子激光。如上所述，本实施例中的液体1是纯水，并且曝光用光EL能够透射经过该液体，即使光是来自受激准分子激光器的。此外，深紫外光(DUV光)(例如KrF受激准分子激光(248nm波长))和紫外范围的亮线(g、h和i线)也可透射过纯水。
掩模台MST支撑掩模M，并且可以在与投射光学系统PL的光轴AX垂直的平面(即XY平面)上二维移动，并且可以在θZ方向上精微地旋转。掩模台驱动装置MSTD，例如直线电动机，驱动掩模台MST。控制装置CONT控制掩模台驱动装置MSTD。在掩模台MST上提供了可移动镜50。此外，在与可移动镜50相对的位置处提供了激光干涉计51。激光干涉计51实时测量掩模台MST上的掩模M在二维方向上的位置和旋转角，并且将这些测量结果输出到控制装置CONT。控制装置CONT基于激光干涉计51的测量结果驱动掩模台驱动装置MSTD，从而定位由掩模台MST支撑的掩模M。
投射光学系统PL以规定的投射放大率β将掩模M的图案投射和曝光到衬底P上，并且包括多个光学元件，其中包括在衬底P侧的顶端部分提供光学元件(透镜)2，它由透镜镜筒PK所支持。在本实施例中，投射光学系统PL是缩小系统，它具有例如1/4或1/5的投射放大率β。此外，投射光学系统PL可以是单位放大系统或放大系统。此外，本实施例的投射光学系统PL的末端部分的光学元件2是以可拆卸(可更换)的方式提供到透镜镜筒PK的，并且浸润区域AR2的液体1与光学元件2相接触。
光学元件2是由荧石制成的。由于荧石对于水有较强的亲合力，所以液体1可被附着到光学元件2的液体接触表面2a的几乎整个表面上。即，由于本实施例中提供的液体(水)1对于2的液体接触表面2a具有较强的亲合力，因此光学元件2的液体接触表面2a和液体1具有强烈的附着性，因此光学元件2和衬底P之间的光径可以被可靠地填充以液体1。此外，光学元件2可以由同样对水有强亲合力(亲水性)的石英制成。此外，可以对光学元件2的液体接触表面2a进行亲水(亲液)处理，以便进一步提供它对液体1的亲和力。此外，由于透镜镜筒PK的顶端附近与液体(水)1接触，因此至少顶端附近是由抗锈的金属制成的，例如Ti(钛)。
衬底台PST支撑衬底P并且包括：经由衬底支持器PH支撑衬底P的衬底桌台(台)52；支撑衬底桌台52的XY台53和支撑XY台53的基底54。衬底台驱动装置PSTD，例如直线电动机，驱动衬底台PST。控制装置CONT控制衬底台驱动装置PSTD。衬底桌台52上支撑的衬底P在Z轴方向(聚焦方向)以及θX和θY方向上的位置是通过驱动衬底桌台52来控制的。此外，衬底P在X和Y方向上的位置(与投射光学系统PL的像平面基本平行的方向上的位置)是通过驱动XY台53来控制的。换言之，衬底桌台52充当Z台，其控制衬底P的聚焦位置和倾斜角，并且通过自动聚焦系统和自动调准系统将衬底P的前表面与投射光学系统PL的像平面对齐；此外，XY台53在X轴方向和Y轴方向上定位衬底P。此外，衬底桌台52和XY台53当然可以是作为一个整体提供的。
在衬底台PST(衬底桌台52)上提供了可移动镜55。此外，在与每个可移动镜55相对的位置处提供激光干涉计56。激光干涉计56实时测量衬底台PST上的衬底P的二维方向上的位置和旋转角，并且将这些测量结果输出到控制装置CONT。控制装置CONT基于激光干涉计56的测量结果驱动衬底台驱动装置PSTD，从而定位衬底台PST上支撑的衬底P。
此外，在衬底台PST(衬底桌台52)上提供了环形板部件30，以便它围绕衬底P。板部件30被固定在这样的状态中：板部件30的外周边与衬底桌台52相匹配，并且在板部件30的内侧形成凹陷部分32。此外，板部件30和衬底桌台52可以作为一个整体提供。支撑衬底P的衬底支撑器PH被置于凹陷部分32中(参考图4)。板部件30具有高度与由置于凹陷部分32中的衬底支撑器PH所支撑的衬底P的前表面PA基本上相同的平坦表面。此外，板部件30和衬底支撑器PH的细节将在后面论述。
供液机构10将规定的液体1提供到衬底P上，并且包括：能够提供液体1的第一供液部件11和第二供液体部件12；第一供给构件13，其通过具有通道的供给管11A连接到第一供液部件11，其包括供给端口13A，该供给端口13A将从这个第一供液部件11馈送来的液体1提供到衬底P上；以及第二供给构件14，其通过具有通道的供给管12A连接到第二供液部件12，其包括供给端口14A，该供给端口14A将从这个第二供液部件12馈送来的液体1提供到衬底P上。第一和第二供给构件13、14被置于衬底P的前表面附近，并且是在衬底P的表面方向上的互不相同的位置处提供的。具体而言，供液机构10的第一供给构件13是在扫描方向上投射区域AR1的一侧(-X侧)提供的，第二供给构件14是在另一侧(+X侧)提供的。
第一和第二供液部件11、12中的每一个包括存储液体1的罐、加压泵等，并且经由供给管11A、12A和供给构件13、14将液体1提供到衬底P上。此外，第一和第二供液部件11、12的供液操作由控制装置CONT控制，控制装置CONT能够独立控制每单位时间由第一和第二供液部件11、12提供到衬底P上的液体1的量。此外，第一和第二供液部件11、12中的每一个包括液体温度调整机构，并且将温度与容纳本装置的箱内部温度基本相同(例如23℃)的液体1提供到衬底P上。
液体回收机构20回收衬底P上的液体1，并且包括：第一和第二回收构件23、24，其包括布置在衬底P的前表面附近的回收端口23A、24A；以及第一和第二液体回收部件21、22，其分别经由具有通道的回收管21A、22A连接到第一和第二回收构件23、24。第一和第二液体回收部件21、22中的每一个包括：抽吸装置，例如真空泵；存储回收的液体1的罐；等等；另外，第一和第二液体回收部件21、22经由第一和第二回收构件23、24以及回收管21A、22A回收衬底P上的液体1。第一和第二液体回收部件21、22的液体回收操作由控制装置CONT所控制，该控制装置能够控制第一和第二液体回收部件21、22每单位时间回收的液体量。
图2是示意性地示出供液机构10和液体回收机构20的构造的平面图。如图2所示，投射光学系统PL的投射区域AR1被设置成狭缝形(矩形)，其中长度方向沿Y轴方向(非扫描方向)，并且被形成在衬底P的一部分上，以使得被填充以液体1的浸润区域AR2包括投射区域AR1。此外，供液机构10的用于形成包括投射区域AR1的浸润区域AR2的第一供给构件13沿扫描方向提供在投射区域AR1的一侧(-X侧)，并且第二供给构件14在另一侧提供(+X侧)。
第一和第二供给构件13、14在平面图中基本形成弓形，并且被设置成使得其在Y轴方向上的供给端口13A、14A至少大于Y轴方向上的投射区域AR1。此外，在平面图中基本形成为弓形的供给端口13A、14A被布置成使得投射区域AR1在扫描方向(X轴方向)上介于其间。供液机构10经由第一和第二供给构件13、14的供给端口13A、14A同时将液体1提供给投射区域AR1的两侧。
液体回收机构20的第一和第二回收构件23、24分别包括回收端口23A、24A，其形成为弓形并且连续，以便它们面对衬底P的前表面。此外，被布置成彼此面对的第一和第二回收构件23、24形成基本环状的回收端口。第一和第二回收构件23、24的回收端口23A、回收端口24A被布置成使得它们围绕供液机构10的第一和第二供构件13、14以及投射区域AR1。此外，在回收端口内提供了多个分割构件25，其是连续形成的，以便它围绕投射区域AR1。
从第一和第二供给构件13、14的供给端口13A、14A提供到衬底P上的液体1被提供成散布在衬底P和投射光学系统PL的顶端部件(光学元件2)处的下端面之间。此外，流出到第一和第二供给构件13、14相对于投射区域AR1的外侧的液体1被第一和第二回收构件23、24的回收端口23A、24A回收，它们被布置在第一和第二供给构件13、14相对于投射区域AR1的外侧。
当在本实施例中执行衬底P的扫描曝光时，每单位时间中在扫描方向上从投射区域AR1的近侧提供的液体1的量被设置为大于与其相反的一侧上的量。例如，如果在沿+X方向移动衬底P的同时执行曝光过程，则控制装置CONT将从投射区域AR1的-X侧(即供给端口13A)提供的液体1的量设置成大于从+X侧(即供给端口14A)提供的量；另一方面，当在沿-X方向移动衬底P的同时执行曝光过程时，从投射区域AR1的+X侧提供的液体1的量被设置成大于从-X侧提供的量。此外，每单位时间在投射区域AR1相对于扫描方向较近的一侧上回收的液体1的量被设置为小于相反侧上回收的量。例如，当沿+X方向移动衬底P时，从投射区域AR1的+X侧(即回收端口24A)回收的液体1的量大于从-X侧(即回收端口23A)回收的量。
图3是从上方查看时衬底台PST的衬底桌台52的平面图。可移动镜55被布置在衬底桌台52的两个相互垂直的边缘部分处，所述衬底桌台52在平面图中为矩形。在可移动镜55的相交部分附近提供了基准标记FM，该基准标记被用在使掩模M和衬底P相对于规定位置对准时。此外，虽然未示出，但在衬底台PST上的衬底P周围提供了各种传感器，例如亮度传感器等等。
此外，在衬底桌台52的基本上中央的部分形成了在平面图中为圆形的凹陷部分32，并且在此凹陷部分32上突出地提供了支撑部件52a，用于支撑衬底支撑器PH(参考图4)。此外，支撑衬底P的衬底支撑器PH被布置在凹陷部分32内部并且处于以下状态：衬底支撑器PH被支撑部件52a支撑，并且在衬底支撑器PH和衬底桌台52之间存在缝隙，如图4所示。此外，衬底桌台52和衬底支撑器PH之间的缝隙中的压力被设置为大气压力(开放)。此外，在衬底P周围提供了板部件30，它具有高度基本与衬底P的前表面相同的平坦表面31。
衬底支撑器PH包括：基本上环状的周边壁部件33，它支撑衬底P的外周边的内侧上的衬底P的后表面PC；以及多个支撑部件34，它们被布置在支撑衬底P的周边壁部件33的内侧。周边壁部件33和34是在基本上扁圆形的基底部件35上提供的，所述基底部件35构成衬底支撑器PH的一部分。支撑部件34各自的截面是梯形的，并且衬底P的后表面PC被支撑在周边壁部件33的上端面(衬底支撑表面)33A和多个支撑部件34中的每一个的上端面(衬底支撑表面)34A上。支撑部件34被均匀地布置在周边壁部件33的内侧上。在本实施例中，在衬底支撑器PH的诸个表面中，周边壁部件33的上端面33A和侧表面37是斥液性的。在衬底支撑器PH上使用的斥液性处理包括用氟树脂材料或斥液材料(例如丙烯酸树脂材料)来涂覆它，或者粘附由上述斥液材料构成的薄膜。用于提供斥液性的斥液材料包括在液体1中不能溶解的材料。
图4是支撑衬底P的衬底台PST的主要部件的放大截面图。
环形板部件30被安装在凹陷部分32内侧，以便其外周边与衬底桌台52相匹配，并且包括：内周表面3，该表面被形成为薄于衬底P的厚度，并且与衬底P的侧表面(外周边部件)PB相对；以及倾斜表面(倾斜部件)5，其具有位于内周表面3的下端部分4(第一部分)的起始点，并且沿着外侧逐渐向下倾斜。倾斜表面5的上端部分4(即内周表面3的下端部分)被置于高于周边壁部件33的上端面33A和支撑部件34的上端面34A的位置。
在本实施例中，板部件30的平坦表面31对于液体1来说是斥液性的，并且板部件30的内周表面3和倾斜表面5对于液体1来说是亲液性的。与用于上述衬底支撑器PH中的过程相同的过程可被用于平坦表面31的斥液性处理。此外，例如可以通过紫外光照射、使用氧气作为反应气体的等离子处理以及暴露到臭氧气氛来对内周表面3和倾斜表面5进行亲液处理。此外，板部件30可以由斥液材料(氟树脂等)制成，而内周表面3和倾斜表面5可以通过上述亲液处理，或者被提供以粘附到其上(或通过膜淀积形成的)的亲液金属(或金属膜)。
此外，向板部件30提供了抽吸装置60，它抽吸流进空间39的液体，所述空间39形成在板部件30和衬底P的侧表面PB之间。在本实施例中，抽吸装置60包括：能够存储液体1的罐61；在板部件30和衬底桌台52提供的通道62，其连接空间39和罐61；以及泵64，其经由阀63连接到罐61。此外，此通道62在倾斜表面5的下端部分(下方)附近对空间39开放，并且通道62的内壁表面也经过上述斥液性处理。
根据本发明的回收装置包括抽吸装置60，以及板部件30的亲液性内周表面3和倾斜表面5。
此外，作为衬底P的曝光表面的前表面PA被涂覆以光刻抗蚀剂(光敏材料)90。在本实施例中，光敏材料90是用于ArF受激准分子激光的光敏材料(例如由Tokyo Ohka Kogyo Co.，Ltd.制造的TARF-P6100)，是斥液性的(斥水)，并且具有约70-80°的接触角。此外，在本实施例中，衬底P的侧表面PB经历斥液性处理(斥水性处理)。具体而言，衬底P的侧表面PB也被涂覆以上述斥液性光敏材料90。此外，衬底P的后表面PC也通过被涂覆以上述光敏材料90而经历斥液性处理。
此外，在衬底P的外周边中形成了V形凹口部分PV，用于对准衬底P(参考图3)。此外，凹口部分PV的截面在图4中示出，并且超出凹口部分PV的衬底外周边由链状双虚线示出。在这种情况下，超出凹口部分PV的衬底外周边和板部件30的内周表面3之间的缝隙例如是0.3-0.5mm，并且凹口部分PV的衬底外周边和板部件30的内周表面3之间的缝隙例如是1.5-2.0mm。
另一方面，衬底台PST包括向空间38提供负压的抽吸装置40，所述空间38由衬底支撑器PH的周边壁部件33所围绕。抽吸装置40包括：多个抽吸端口41，这些抽吸端口41被提供到衬底支撑器PH的基底部件35的上表面；真空部件42，其包括在衬底台PST外部提供的真空泵；以及通道43，其形成在基底部件35内部，并且将真空部件42连接到多个抽吸端口41中的每一个。抽吸端41是在基底部件35的上表面上不同于支撑部件34的多个规定位置处提供的。抽吸装置40抽吸形成在周边壁部件33、基底部件35和由支撑部件34支撑的衬底P之间的空间38内的气体(空气)，并且通过在空间38中产生负压吸到周边壁部件33和支撑部件34，以支撑衬底P。控制装置CONT控制回收装置(抽吸装置60)和抽吸装置40的操作。
以下说明具有上述构造的曝光装置EX执行衬底P的边缘区域E的浸润曝光的方法。
当执行如图4所示的衬底P的边缘区域E的浸润曝光时，浸润区域AR2的液体1被布置在衬底P的前表面PA的一部分和板部件30的平坦表面31的一部分上。此时，如果要曝光的边缘区域E处于未提供衬底P的凹口部分PV的位置，则由于衬底P的前表面PA和板部件30的平坦表面31经历了斥液性处理，并且由于期间的缝隙(以下称为缝隙A)不大，因此浸润区域AR2的液体1难以渗透缝隙A，并且实际上由于液体1的表面张力因而没有液体1流入其中。
另一方面，如果要曝光的边缘区域E处于衬底P的凹口部分PV处，则液体1可能会渗透图4所示的空间39，这是因为图案的外周边PB和板部件30的内周表面3之间的缝隙增大到例如约2mm。
这里，由于衬底P的外周边PB是斥液性的，板部件30的内周表面3和倾斜表面5是亲液性，因此流进空间39中的液体1由于其自身重量以及与内周表面3的亲合力而从内周表面3移动(流动)到倾斜表面5，并且到达通道62的开口部分。通过连续地操作抽吸装置60的泵64，当液体1阻塞通道62时负压增大，并且到达其开口部分的液体1因而可以通过通道62被抽吸和回收到罐61中。罐61具有排放通道61A，其在积累规定的量时排放液体1。
此外，即使在液体1四处流动到衬底P的后表面PC的情况下，也可以防止液体1从后表面PC和周边壁部件33之间的缝隙渗透到空间38中，这是因为后表面PC和周边壁部件33的上端面33A是斥液性的。
此外，凹陷部分32的内部对于大气压力是开放的，因此，其中的压力被保持在恒定的水平，处于液体1不阻塞通道62的状态，伴随抽吸操作振动不会被传递到衬底P，并且因而可以防止由于这些振动引起的不利影响。
此外，在液体回收机构20的回收构件23、24之间的板部件30中形成缝隙，但是平坦表面31是斥液性的，因此可以防止液体1流出此缝隙并且避免阻碍曝光过程。
从而，本实施例防止了液体1四处流动到衬底P和支撑器PH(周边壁部件33)之间的空间，即使在对衬底P的边缘区域E进行曝光时也是如此，因此可以在令人满意地将液体1支撑在投射光学系统PL下方的同时执行浸润曝光。具体而言，对于本实施例，可以很容易地利用作为亲液性部分的内周表面3和倾斜表面5来回收流进空间39中的液体1，以将液体1引导到处于与衬底P间隔开来的位置的抽吸装置60的通道62，并且因此可以防止液体1在凹口部分PV上四处流动，并且可以令人满意地执行浸润曝光，即使在使用其中形成了用于对准的凹口部分PV的衬底P的情况下也是如此。此外，对于本实施例，倾斜表面5的上端部分4被放置得高于作为衬底支撑表面的上端面33A，因此可以在流进空间39的液体1到达上端面33A之前将其引导到倾斜表面5，从而使得对液体1的抽吸和回收更为可靠。
此外，对于本实施例，衬底支撑器PH的周边壁部件33的侧表面37和上端面33A是斥液性的，因此可以防止液体1渗透到空间38中，即使在液体1四处流动到衬底P的后表面一侧的情况下也是如此。此外，由于板部件30的平坦表面31经历了斥液性处理，因此防止了形成浸润区域AR2的液体1过度散布到板部件30的外侧，这使得可以令人满意地形成浸润区域AR2，并且可以防止诸如液体1的流出、弥散之类的问题。
(第二实施例)
图5和图6示出本发明的台装置的第二实施例。
对于第一实施例，液体1由于其自身重量流动到板部件30的倾斜表面，并且沿远离衬底P的方向被引导；但是，第二实施例采用了利用毛细现象来抽吸液体1的构造。
以下说明是参考图5和图6进行的。
此外，图5和图6中与图4等中示出的第一实施例的构成元件相同的构成元件被分配以相同的附图标记，并且对其的说明被省略。
如图5中所示，本实施例中的板部件30包括从内周表面3的下端部分4(充当基底端)沿水平方向(基本上平行于衬底支撑表面33A)延伸的后表面7。向后表面7提供了多个狭缝(凹陷部分)8，其中每个狭缝8的一端对形成在衬底P的侧表面PB和内周表面3之间的空间39开放。
如图6的部分放大平面图中所示，每个狭缝8具有微小的宽度，并且狭缝8以规定的间隔径向地形成在内周表面3的整个周边周围。此外，抽吸装置60的通道62的开口部分被布置在狭缝8的端部分处。包括狭缝8的底面7经历上述亲液处理，因此是亲液性的。
此外，为了帮助理解，图6示出了减少狭缝8的数目的状态，但是实际上以微间距形成了多个狭缝8，以便液体1可以被有效地抽吸。
本实施例的构造的其他方面与上述第一实施例相同。
对于本实施例，流进空间39中的液体1通过其与狭缝8的亲合力以及被毛细现象被吸到狭缝8中，并且通过通道62被从狭缝8的末端部分抽吸和回收；因此，可以防止液体1四处流动到衬底P的后表面一侧，并且可以令人满意地执行浸润曝光。
此外，将本实施例的狭缝施加于第一实施例中的倾斜表面5的构造也是合适的。在这种情况下，由于毛细现象引起的抽吸力被添加到液体1的自重上，这提高了抽吸力并且使得能够对其进行更可靠的抽吸和回收。
(第三实施例)
图7示出了本发明的台装置的第三实施例。
对于本实施例，利用亲液部件和相对于板部件30和衬底P的抽吸压力差来抽吸和回收液体1。
以下说明是参考图7进行的。
此外，在图7中，与图4等所示的第一实施例中的那些相同的构成元件被分配以相同的附图标记，并且对其的说明被省略。
如图7所示，本实施例的板部件30形成为环形板形状，并且被安放和固定到衬底桌台52上。向上开口的凹槽9被形成在衬底桌台52中，在被板部件30覆盖的位置处围绕其整个周边。此外，抽吸装置60的通道62被提供给衬底台52，并且连接凹槽9和罐61。在衬底桌台52中的凹槽9的内周边一侧形成了阶梯部件52A，其在衬底桌台52和板部件30的后表面7之间形成了微缝隙，并且凹槽9和空间39通过此缝隙通信。阶梯部件52A和板部件30的后表面7是已经经历过上述亲液处理的亲液性部件。
对于具有上述构造的曝光装置EX，控制装置CONT控制抽吸装置40、60，以便向凹槽9的内部施加抽吸的负压抽吸力大于抽吸空间38的负压抽吸力，后者将衬底P支撑到衬底支撑器PH。因此，如果液体1流到空间39中，则凹槽9中的负压(板部件30一侧)大于空间38中的负压(衬底支撑器PH一侧)，因此液体1通过板部件30的后表面7和衬底桌台52的阶梯部件52A之间的缝隙被抽吸到凹槽9中，并且进一步通过通道62被抽吸和回收到罐61中。具体而言，对于本实施例，衬底P的后表面PC和衬底支撑器PH(周边壁部件33)的33A是斥液性的，而板部件30的后表面7和衬底桌台52的阶梯部件52A是亲液性的，因此可以通过其对液体1的亲合力而将液体1很容易地抽吸和可靠地回收到板部件30一侧。
此外，对于上述第一实施例，板部件30包括亲液性的内周表面3和倾斜表面5，但是本发明不限于此；如图8所示，内周表面3可以形成为跨板部件30的整个厚度，而不形成倾斜表面。在这种情况下，内周表面3经历亲液处理，并且可以被提供以抽吸装置60的通道62的开口部分。
利用上述构造，流进空间39中的液体1由于其自身重量及其与内周表面3的亲液性而流动到内周表面3，并且通过通道62被抽吸和回收到罐61中，因此可以获得与上述第一实施例相同的效果。
此外，上述实施例中的板部件30的平坦表面31的整个表面不需要是斥液性的，而是至少与液体回收机构20的第一和第二回收构件23、24相对的位置应当是斥液性的。此外，衬底支撑器PH的整个表面也不需要是斥液的，而是与衬底P的后表面PC相对的周边壁部件33的上端面33A和与板部件30(空间39)相对的侧表面37应当是斥液性的。
类似地，对于亲水性来说，例如第二实施例中的狭缝8应当是亲液性的，而后表面7不一定需要如此。
此外，上述实施例中的衬底P的前表面PA、侧表面PB和后表面PC的整个表面被涂覆以光敏材料90，以便对它们进行斥液性处理，但是可以采用只对衬底P的侧表面PB以及图案的后表面PC的与周边壁部件33相对的区域进行斥液性处理的构造。
衬底P的侧表面PB和后表面PC被涂覆以斥液性光敏材料90，作为斥液性处理，但是它们也可以被涂覆以除光敏材料90之外的其他斥液性(斥水性)规定材料。例如，存在这样的情况，其中涂覆在作为衬底P的曝光表面的前表面PA上的光敏材料90的上层例如被涂覆以称为面涂层的保护层(保护光敏材料90免受液体影响的膜)，形成此面涂层的材料(例如氟树脂材料)在例如110°的接触角处是斥液性(斥水性)的。因此，衬底P的侧表面PB和后表面PC被涂覆以这种面涂层形成材料。当然，它们也可以被涂覆以除光敏材料90和面涂层形成材料之外的其他斥液性材料。
类似地，与斥液性处理一样，已经说明了衬底台PST和衬底支撑器PH可以被涂覆以氟树脂材料或丙烯酸树脂材料，但是它们也可以被涂覆以上述光敏材料或面涂层形成材料；相反，衬底P的侧表面PB和后表面PC可以被涂覆以在衬底台PST和衬底支撑器PH的斥液性处理中使用的材料。
经常出现这种情况：提供上述面涂层以防止浸润区域AR2的液体1渗透到光敏材料90中；但是，即使例如在面涂层上形成液体1的粘附的残余(所谓的水印)，在浸润曝光之后消除面涂层也可以连同面涂层一起消除水印，并且后续的规定过程，例如显影过程，随后可以被执行。在这里，如果面涂层例如是由氟树脂材料制成的，则它可以用基于氟的溶剂来消除。从而，不再需要装置等(例如用于去除水印的衬底清洁装置)来消除水印，并且在通过简单的装置利用溶剂消除面涂层而消除水印之后，可以令人满意地执行规定的过程。
此外，上述实施例已经说明，提供了在平面图中为V形的凹口部分以用于对准衬底P，但是本发明也可以适合于具有所谓的定向平面的衬底，其中衬底P在与径向正交的方向上有凹口，并且当然也可以适合于其中未形成用于对准的凹口部分的衬底。
上述每个实施例中的液体1包括纯水。纯水的有利之处在于在半导体加工工厂等中它很容易大量获得，并且纯水对于光学元件(透镜)、衬底P上的光刻抗蚀剂等等没有不利影响。此外，由于纯水对于环境没有不利影响，并且具有极低的杂质含量，因此还可以预期它具有清洁衬底P的表面和在投射光学系统PL的顶端表面上提供的光学元件的表面的作用。此外，PFPE(含氟聚醚)可以被用作液体1。
此外，由于纯水对于波长约为193nm的曝光用光EL的折射率n基本为1.44，因此使用ArF受激准分子激光(193nm波长)作为曝光用光EL的光源将会把衬底P上的波长缩短到1/n，即约134nm，从而获得高分辨率。此外，由于聚焦深度大约会增大为空气中的n倍，即约1.44倍，因此如果优选确保聚焦深度与用于空气中时大致相同，则投射光学系统PL的数值孔径可以进一步增大，并且从这个角度来说分辨率也提高了。
在本实施例中，光学元件2被附着到投射光学系统PL的顶端，并且该透镜可以调整投射光学系统PL的光学特性，例如象差(球形象差、慧形象差等)。此外，附着到投射光学系统PL的顶端的光学元件可以是用于调整投射光学系统PL的光学特性的光学板。或者，它可以是能够透射曝光用光EL的平行板。
此外，如果由液体1在投射光学系统PL顶端处的光学元件2和衬底P之间的流动所产生的压力较高，则光学元件2可以被严格地固定，从而它不会由于该压力而移动，相反使得光学元件2可更换。
此外，本实施例被构造成液体1被填充在投射光学系统PL和衬底P的表面之间，但是它也可以被构造成例如液体1在这样的状态中被填充：其中包括平行板的防护玻璃罩被附着到衬底P的表面。
此外，虽然本实施例中的液体1是水，但是它也可以是除水之外的其他液体。例如，如果曝光用光EL的光源是F2激光器，则F2激光不会透射过水，因此可以接受用能够透射F2激光的基于氟的流体(例如基于氟的油)作为液体1。此外，还可以使用对曝光用光EL透明、具有尽可能高的折射率并且相对于投射光学系统PL和涂覆在衬底P的表面上的光刻抗蚀剂来说稳定的液体(例如香柏油)。在这种情况下，也可以根据使用的液体1的极性来执行表面处理。
此外，在上述每个实施例中的衬底P不限于用于加工半导体器件的半导体晶片，也适用于用于显示设备的玻璃衬底、用于薄膜磁头的陶瓷晶片，或者被曝光装置使用的刻线(合成石英、硅晶片)的掩模或原始板，等等。
除了通过同步移动掩模M和衬底P对掩模M的图案进行扫描和曝光的步进扫描系统扫描型曝光装置(扫描步进器)之外，也可以采用一种步进重复系统投射曝光装置(步进器)来作为曝光装置EX，这种步进重复系统投射曝光装置利用处于静止状态的掩模M和衬底P对掩模M的完整图案进行曝光。此外，本发明也适用于将至少两个图案部分地且叠加地转印到衬底P上的步进缝合系统曝光装置。
此外，本发明还适用于日本未经实审专利申请首次公布No.H10-163099、日本未经实审专利申请首次公布No.H10-214783、PCT国际申请的已公布日本翻译版No.2000-505958等中公开的双台型扫描步进器中。
曝光装置EX的类型不限于对衬底P上的半导体器件的图案进行曝光的半导体器件加工曝光装置，而是可以广泛应用到用于加工液晶显示设备或显示器、用于加工薄膜磁头、成像设备(CCD)、刻线和掩模等等的曝光装置。
如果线性电动机(参考美国专利No.5,623,853和美国专利No.5,528,118)被用在衬底台PST或掩模台MST中，则可以采用利用气浮的空气悬浮型或利用洛仑兹力或电抗力的磁悬浮型。此外，台PST、MST中的每一个可以是沿导轨移动型或无导轨型。
对于台PST、MST中每一个的驱动机构，可以采用一个平面电动机，该平面电动机使磁体单元(其中磁体被二维地布置)与电枢单元(其中线圈被二维地布置)相对，并且通过电磁力驱动台PST、MST中的每一个。在这种情况下，磁体单元或电枢单元中的任何一个连接到台PST、MST，并且另一个(或者是磁体单元或者是电枢单元)应当在台PST、MST的移动表面一侧上提供。
由衬底台PST的移动所产生的反作用力可以利用框架构件被机械地释放到地面(地)，以便它不被传递到投射光学系统PL，如日本未经实审专利申请首次公布No.H08-166475(美国专利No5,528,118)中所述。
由掩模台MST的移动所产生的反作用力可以利用框架构件被机械地释放到地面(地)，以便它不被传递到投射光学系统PL，如日本未经实审专利申请首次公布No.H08-330224(美国专利No5,874,820)中所述。此外，可以通过动量守恒定律来消除反作用力，如日本未经实审专利申请首次公布No.8-63231(美国专利No.6,255,796)中所述。
本申请的实施例的曝光装置EX是通过组装各种子系统来制造的，所述子系统包括本申请的权利要求中所述的每个构成元件，从而可以维持规定的机械、电气和光学精度。为了确保这些各种精度，在该组装之前和之后执行调整，包括为实现各种光学系统的光学精度而进行的调整、为实现各种机械系统的机械精度而进行的调整以及为实现各种电气系统的电气精度而进行的调整。从各种子系统组装曝光装置的过程包括各种子系统的相互的机械连接，电路的配线和连接、气动电路的配管和连接，等等。自然，在从这些各种子系统组装曝光装置的过程之前，也存在组装每个个体子系统的过程。当从各种子系统组装曝光装置的过程完成时，执行综合调整以从整体上确保曝光装置的各种精度。此外，优选在其中温度、清洁度水平等受到控制的清洁室中制造曝光装置。
如图9所示，通过以下步骤制造微器件，例如半导体器件：步骤201，该步骤设计微器件的功能和性能；步骤202，该步骤基于此设计步骤加工掩模(刻线)；步骤203，该步骤加工作为器件的基底材料的衬底；曝光处理步骤204，其中上述实施例的曝光装置EX将掩模的图案曝光到衬底上；器件组装步骤205(包括切割过程、粘合过程和封装过程)；检查步骤206；等等。
虽然以上已经描述和示出了本发明的优选实施例，但是应当理解它们是对本发明的例示，而不应被认为是限制性的。在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以进行添加、省略、替换和其他修改。因此，本发明不应当被认为由前述描述所限制，而是仅由所附权利要求的范围所限制。

Claims (16)

1.一种台装置，其被提供以具有支撑衬底的衬底支撑表面的支撑器，以及支撑和移动所述支撑器的台，所述台装置包括：
提供在所述支撑器(PH)周围的板部件(30)，所述板部件(30)包括内周表面(3)，所述内周表面(3)与所述支撑器(PH)支撑的衬底(P)的侧面(PB)相对，在所述内周表面(3)与所述支撑器(PH)支撑的衬底(P)的侧面(PB)之间形成空间(39)，所述板部件(30)还包括以远离所述支撑器(PH)的方向从所述内周表面(3)的下端部分(4)延伸的表面(5或7)；以及
回收设备，具有亲液部分，所述亲液部分包括从所述内周表面(3)的下端部分(4)延伸的所述表面(5或7)，从而利用所述亲液部分吸引从所述支撑器流入所述空间(39)的液体。
2.根据权利要求1所述的台装置，其中
所述回收设备具有抽吸设备，该抽吸设备抽吸被所述亲液部分引导的液体。
3.根据权利要求2所述的台装置，其中
所述衬底被抽吸到所述支撑器，并且所述抽吸设备的抽吸力大于抽吸所述衬底的抽吸力。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的台装置，其中
所述抽吸设备被布置在所述亲液部分下方，并且所述亲液部分具有倾斜部分，该倾斜部分向着所述抽吸设备倾斜。
5.根据权利要求1所述的台装置，其中
所述板部件(30)的内周表面(3)的下端部分(4)高于所述衬底支撑表面。
6.根据权利要求1所述的台装置，其中
所述回收设备在以远离所述支撑器(PH)的方向从所述内周表面(3)的下端部分(4)延伸的表面(7)上提供有多个狭缝(8)，所述狭缝(8)通过毛细现象抽吸所述液体。
7.根据权利要求6所述的台装置，其中
所述多个狭缝(8)是亲液性的。
8.根据权利要求1所述的台装置，其中
所述回收设备具有通道(62)，所述通道(62)具有斥液性的内壁表面，被所述亲液部分引导的液体通过所述通道(62)被回收。
9.根据权利要求1所述的台装置，其中所述支撑器的周边壁部件(33)的上端面(33A)是斥液性的。
10.根据权利要求1所述的台装置，其中所述衬底支撑表面是斥液性的。
11.根据权利要求1所述的台装置，其中所述亲液部分包括内周表面(3)。
12.根据权利要求1所述的台装置，其中所述支撑器的与所述亲液部分相对的部分是斥液性的。
13.一种曝光装置，包括：
根据权利要求1至权利要求12中任何一个所述的台装置。
14.一种将图案曝光到由支撑器支撑的衬底上的曝光方法，包括以下步骤：
支撑所述衬底的所述支撑器(PH)周围提供板部件(30)，所述板部件(30)包括内周表面(3)，所述内周表面(3)与所述支撑器(PH)支撑的衬底(P)的侧面(PB)相对，在所述内周表面(3)与所述衬底(P)的侧面(PB)之间形成空间(39)，所述板部件(30)还包括以远离所述支撑器(PH)的方向从所述内周表面(3)的下端部分(4)延伸的表面(5或7)，所述从所述内周表面(3)的下端部分(4)延伸的表面(5或7)是亲液部分；
将液体提供给所述衬底；以及
对所述图案进行曝光。
15.根据权利要求14所述的曝光方法，还包括以下步骤：
利用所述亲液部分回收流入所述空间(39)的液体。
16.根据权利要求14所述的曝光方法，其中
所述支撑器的周边壁部件(33)的上端面(33A)是斥液性的。
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