CN101680783B - 移动体系统、图案形成装置、曝光装置及测量装置、以及器件制造方法 - Google Patents

移动体系统、图案形成装置、曝光装置及测量装置、以及器件制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种移动体系统，具备：具有沿XY平面移动的载台本体(91)、在该载台本体上可微动于与XY平面正交的方向(Z轴方向)及对XY平面倾斜的方向上的台(WTB)的载台(WST)，测量在XY平面内的载台(WST)的位置信息的测量装置。测量装置具有设于台(WTB)的多个编码器读头(60C等)、与各读头对置地将端部设于载台本体(91)且在端部处光轴与Z轴方向实质平行的光纤(24、26)，根据和与XY平面实质平行配置的光栅部(RG)对置的读头的输出，测量载台(WST)的位置信息。并在各读头与光纤的端部之间进行信号的空中传输。

Description

移动体系统、图案形成装置、曝光装置及测量装置、以及器件制造方法
技术领域
本发明涉及移动体系统、图案形成装置、曝光装置及测量装置、以及器件制造方法，进一步详言之，涉及包含实质沿既定平面移动的移动体的移动体系统、具备该移动体系统的图案形成装置、具备前述移动体系统的曝光装置及设于曝光装置的测量装置、以及使用前述曝光装置的器件制造方法。
背景技术
以往，在制造半导体元件(集成电路等)、液晶显示元件等的电子器件(微型器件)的光刻工序中，较常使用步进重复方式的投影曝光装置(所谓步进机)、步进扫描方式的投影曝光装置(所谓扫描步进机(也称扫描机))等。
然而，将来，半导体元件将更为高集成化，随此，应形成于晶片上的电路图案毫无疑问地将更为微细化，作为半导体元件的大量生产装置的曝光装置，势必被要求更进一步的提升晶片等的位置检测精度。
例如，专利文献1中揭示了一种在基板台上搭载了编码器型的传感器(编码器读头(encoder head))的曝光装置。然而，将编码器读头装载于基板台上的情形，由于基板台会进行上下运动及倾斜驱动，因此作用于用以对该编码器读头供应电源等的布线的张力，有可能对基板台的圆滑的动作造成妨碍。将多个编码器读头搭载于基板台上的情形，此布线的配线有造成极大障碍的虞。
[专利文献1]美国专利申请公开第2006/0227309号说明书
发明内容
本发明的第1态样提供一种移动体系统，包含沿既定平面移动的移动体，该移动体系统具备：移动体，具有沿上述既定平面移动的本体部、以及在该本体部上至少可微动于与上述既定平面正交的方向及对上述既定平面倾斜的方向上的台构件；以及测量装置，具有设于上述台构件的多个编码器读头，根据和在上述移动体外部与上述既定平面实质上平行地配置的光栅部对置的至少1个编码器读头的输出，测量在上述既定平面内的上述移动体的位置信息；上述测量装置具有在各上述多个编码器读头与其外部的构成部分之间以无线通信方式进行测量光和/或信号的收发的收发装置。
此处，所谓无线通信，广泛包含使用电磁波的通信，不仅仅是以微波及其它频带的电波进行的无线通信，也包含红外线无线通信及其它光无线通信。本说明书中在此定义下使用无线通信的用语。
根据本发明的移动体系统，测量装置具有在设于台构件的各多个编码器读头与其外部构成部分之间，以无线通信方式进行测量光和/或信号的收发的收发装置。因此，即使移动体的本体部沿既定平面移动、且台构件在与既定平面正交的方向上微动，也能在各该多个编码器读头与其外部构成部分之间，毫无障碍地进行测量光和/或信号的收发。因此，能在不受台构件微动的影响的情形下，以良好精度测量移动体在既定平面内的位置信息。
本发明的第2态样提供一种曝光装置，利用能量束使物体曝光，该曝光装置具备：载台组件，具有保持上述物体、且在与既定平面正交的方向上可动的台构件，以及以非接触方式支承该台构件、移动于与上述既定平面平行的方向上的本体部；光栅部，与上述台构件对置配置，被设置成与上述既定平面实质上平行；以及测量装置，具有设于上述台构件的多个编码器读头，以及在各上述多个编码器读头与其外部的构成部分之间以无线通信方式进行测量光和/或信号的收发的收发装置，根据对置于上述光栅部的至少1个上述编码器读头的输出，测量在上述既定平面内的上述台构件的位置信息。
根据本发明的曝光装置，测量装置具有在设于保持物体并在与既定平面正交的方向上可动的台构件的各多个编码器读头与其外部构成部分之间，以无线通信方式进行测量光和/或信号的收发的收发装置。此外，台构件系以非接触方式被支承于载台组件的本体部。因此，在载台组件的本体部沿既定平面移动、且台构件微动于与既定平面正交的方向的情形，能在各该多个编码器读头与其外部构成部分之间，毫无障碍地以无线通信方式进行测量光和/或信号的收发。因此，能在不受台构件微动的影响的情形下，以良好精度求得载台组件在既定平面上的位置，进而以高精度控制曝光时载台组件在既定平面内的位置，可对台构件所保持的物体进行高精度的曝光。
本发明的第3态样提供一种测量装置，设在利用能量束使由载台组件保持的物体曝光的曝光装置中，并测量上述物体在既定平面内的位置信息，该测量装置具备：多个编码器读头，设在上述载台组件中的保持上述物体且在与上述既定平面正交的方向上可动的台构件上；以及收发装置，至少一部分设在上述载台组件中的以非接触方式支承上述台构件且移动于与上述既定平面平行的方向上的本体部上，在各上述多个编码器读头与其外部的构成部分之间，以无线通信方式进行测量光和/或信号的收发；根据和在上述移动体外部与上述既定平面实质上平行地设置的光栅部对置的至少1个上述编码器读头的输出，测量在上述既定平面内的上述台构件的位置信息。
根据本发明的测量装置，能不受台构件在与既定平面正交的方向上微动的影响，以良好精度测量在既定平面内的台构件的位置信息。
附图说明
图1是概略显示一实施形态的曝光装置的构成的图。
图2是用以说明编码器读头及干涉仪的配置的图。
图3是图1的晶片载台的部分剖断放大图。
图4是放大显示图3的圆C内的一部分的图。
图5是用以说明读头的内部构成的图。
图6是显示图1的曝光装置中与载台控制相关的控制系统的主要构成的方块图。
图7是构成第2实施形态的曝光装置的晶片载台的部分剖断放大图。
图8是用以说明图7的读头的内部构成的图。
具体实施方式
《第1实施形态》
以下，根据图1～图6说明本发明的第1实施形态。
图1中显示第1实施形态的曝光装置100的概略构成。曝光装置100是步进扫描方式的投影曝光装置、也即所谓的扫描机。如后述般，本实施形态中设有投影光学系统PL，以下，将与此投影光学系统PL的光轴AX平行的方向设为Z轴方向、将在与该Z轴方向正交的面内标线片(reticle)与晶片相对扫描的方向设为Y轴方向、将与Z轴及Y轴正交的方向设为X轴方向，且将绕X轴、Y轴、及Z轴的旋转(倾斜)方向分别设为θx、θy及θz方向来进行说明。
曝光装置100具备照明系统10、保持标线片R的标线片载台RST、投影单元PU、包含装载晶片W的晶片载台WST的晶片载台装置50及它们的控制系统等。
照明系统10，例如美国专利申请公开第2003/0025890号说明书等所揭示，其包含：光源；具有包含光学积分器等的照度均一化光学系统、以及标线片遮帘等(均未图示)的照明光学系统。照明系统10利用照明光(曝光用光)IL以大致均一的照度来照明被标线片遮帘(屏蔽系统)规定的标线片R上的狭缝状照明区域IAR。作为一例，使用ArF准分子激光(波长193nm)来作为照明光IL。
在标线片载台RST上例如利用真空吸附固定有标线片R，该标线片R在其图案面(图1的下表面)上形成有电路图案等。标线片载台RST能利用包含例如线性马达等的标线片载台驱动系统11(图1中未图示、参照图6)而在XY平面内微幅驱动，且能在扫描方向(图1的纸面内左右方向即Y轴方向)上以既定的扫描速度进行驱动。
标线片载台RST在XY平面(移动面)内的位置信息(包含θz方向的旋转信息)，利用图1所示的对移动镜15(实际上，设有具有与Y轴方向正交的反射面的Y移动镜(或复归反射器(retroreflector))和具有与X轴方向正交的反射面的X移动镜)照射测长光束的标线片激光干涉仪(以下称为「标线片干涉仪」)16例如以0.25nm左右的解析能力随时检测。
投影单元PU配置在标线片载台RST的图1中的下方(-Z侧)，被保持在未图示的机体的一部分。投影单元PU具有镜筒40、以及由保持于该镜筒40的多个光学元件组成的投影光学系统PL。作为投影光学系统PL，例如使用沿与Z轴方向平行的光轴AX排列的多个光学元件(透镜元件)所构成的折射光学系统。投影光学系统PL，例如两侧远心且具有既定投影倍率(例如1/4倍、1/5倍、或1/8倍等)。因此，当以来自照明系统10的照明光IL对照明区域IAR进行照明时，利用通过投影光学系统PL的第1面(物体面)与图案面大致配置成一致的标线片R的照明光IL，使该照明区域IAR内的标线片R的电路图案缩小像(电路图案的一部分缩小像)经由投影光学系统PL形成于区域(曝光区域)IA；该区域IA是配置于投影光学系统PL的第2面(像面)侧、且表面涂敷有光刻胶(感应剂)的晶片W上的与前述照明区域IAR共轭的区域。接着，利用标线片载台RST与晶片载台WST的同步驱动，使标线片R相对照明区域IAR(照明光IL)相对移动于扫描方向(Y轴方向)，且使晶片W相对曝光区域(照明光IL)相对移动于扫描方向(Y轴方向)，由此对晶片W上的一个照射区域(划分区域)进行扫描曝光，以将标线片R的图案转印于该照射区域。也即，本实施形态中，利用照明系统10、标线片R及投影光学系统PL将图案生成于晶片W上，利用由照明光IL对晶片W上的感应层(光刻胶层)的曝光将该图案形成于晶片W上。
在镜筒40的-Z侧端部周围，以和镜筒40下端面大致成为同一面的高度，与XY平面平行配置有标尺板21。此标尺板21，在本实施形态中，由其一部分具有使镜筒40的-Z侧端部插入的圆形开口、及使后述对准系统的-Z侧端部插入的圆形开口的矩形板件构成，悬吊支承于未图示的机体。在标尺板21的下表面(-Z侧的面)形成有由以Y轴方向为周期方向的既定间距、例如1μm的格子、与以X轴方向为周期方向的既定间距、例如1μm的格子所构成的反射型2维衍射光栅RG(参照图4及图5)。此2维衍射光栅RG涵盖晶片载台WST的移动范围。
晶片载台装置50，具备：在地面上被多个(例如3个或4个)防振机构(省略图示)大致支承为水平的载台基座12、配置在该载台基座12上方的晶片载台WST、驱动该晶片载台WST的晶片载台驱动系统27(图1中仅图示一部分、参照图6)、及后述编码器系统及晶片激光干涉仪系统等。
载台基座12由具有平板状外形的构件构成，其上面被作成具有非常高的平坦度，为晶片载台WST移动时的导引面。在载台基座12内部，收容有包含以XY二维方向为行方向、列方向配置成矩阵状的多个线圈14a的线圈单元。
晶片载台WST，如图1所示，具有载台本体91、以及配置在该载台本体91上方，利用未图示的Z倾斜驱动机构相对载台本体91以非接触方式支承的晶片台WTB。此场合，晶片台WTB，利用Z倾斜驱动机构，在3点上调整电磁力等向上的力(斥力)、与包含自重的向下的力(引力)的平衡，来以非接触方式支承，并被微驱动于Z轴方向、θx方向及θy方向的3个自由度方向。在载台本体91的底部设有滑件部91a。此滑件部91a，具有：由在XY平面内XY二维排列的多个磁铁构成的磁铁单元、收容该磁铁单元的筐体、以及设在该筐体底面周围的多个空气轴承。磁铁单元与前述线圈单元一起，构成例如美国专利第5,196,745号说明书等所揭示的罗伦兹力(电磁力)驱动方式的平面马达30。又，作为平面马达30，不限于罗伦兹力(电磁力)驱动方式，也可使用可变磁阻驱动方式的平面马达。
晶片载台WST，利用上述多个空气轴承经由既定间隙、例如数μm程度的间隙被悬浮支承于载台基座12的上方，由上述平面马达30驱动于X轴方向、Y轴方向及θz方向。因此，晶片台WTB能相对载台基座12被驱动于6个自由度方向。
本实施形态中，供应至构成线圈单元的各线圈14a的电流大小及方向由主控制装置20加以控制。包含平面马达30与前述Z倾斜驱动机构，构成图6的晶片载台驱动系统27。又，作为平面马达30，也可使用磁浮方式的平面马达。
在晶片台WTB上经由未图示的晶片保持具装载晶片W，利用未图示的夹头机构被例如真空吸附(或静电吸附)、固定。
又，晶片载台WST在XY平面内的位置信息能由编码器系统70(图1中未图示，参照图6)加以测量。以下，详述编码器系统70的构成等。
在晶片台WTB上面，如图2的俯视图所示，在其4个角上分别安装有编码器读头(以下，适当简称为读头)60A～60D。这些读头60A～60D，如图3中代表性地举读头60C为例所示，被收容在分别形成于晶片台WTB的Z轴方向的贯通孔内部。
此处，位于晶片台WTB的一个对角线上的一对读头60A、60C，是以Y轴方向为测量方向的读头。又，位于晶片台WTB的另一个对角线上的一对读头60B、60D，则是以X轴方向为测量方向的读头。作为各读头60A～60D，使用与例如美国专利第7,238,931号说明书、及国际公开第2007/083758号小册子等所揭示的读头(编码器)相同构成的读头。不过，本实施形态中，如后述般，光源及光检测器设在各读头外部，仅光学系统设在各读头内部。此外，光源及光检测器、以及光学系统，经由包含后述光纤的光通信路径在光学上连接。
读头60A、60C分别构成对标尺板21照射测量光束(测量光)，并接收来自形成在标尺板21表面(下表面)的以Y轴方向为周期方向的格子的衍射光束，以测量晶片载台WST的Y轴方向位置的Y线性编码器70A、70C(参照图6)。又，读头60B、60D则分别构成对标尺板21照射测量光束，并接收来自形成在标尺板21表面的以X轴方向为周期方向的格子的衍射光束，以测量晶片载台WST的X轴方向位置的X线性编码器70B、70D(参照图6)。
本实施形态，如对图3的圆C内的一部分进行放大的图4所示，读头60C具有外罩22，此外罩22具有高度低于直径的圆筒状的光学系统收容部22a、以及在该光学系统收容部22a下方延设于Z轴方向的既定长度的圆筒状的光纤收容部22b这2部分。在光纤收容部22b的下端面外部分别露出短的导波路(波导)、例如光纤62a、62b的一端部。光纤62a、62b的另一端，如后所述，分别连接于光学系统收容部22a内部的光学系统(参照图5)。与光纤62a、62b的一端分别对置地配置光纤24、26的一端。又，图4中，为便于图示，光纤62a、62b与光纤24、26间的间隙显示得较实际来得大。
光纤24、26，利用突设在载台本体91上端部的光纤保持部28，保持成各自的一端部与Z轴平行。其一端配置成与光纤62a对置的光纤24为送光用光纤，该光纤24的另一端则光学上连接于设在载台本体91的光源、例如半导体激光器等。又，其一端配置成与光纤62b对置的光纤26为受光用光纤，光学上连接于包含设在载台本体91的偏振器(检偏器)及光检测器、例如光电倍增管等的受光系统(未图示)。
接着，针对读头60C内部的光学系统的概略构成等，根据图5加以说明。在读头60C的光学系统收容部22a内部收容有光学系统64，此光学系统64包含：其分离面与XZ平面平行的偏振分束器PBS、一对反射镜R1a、R1b、透镜L2a、L2b、四分之一波片(以下，称λ/4板)WP1a、WP1b及反射镜R2a、R2b等。
与分束器PBS的入射面对置配置光纤62a的另一端面，与分束器PBS的射出面对置配置光纤62b的另一端面。
以此读头60C构成的Y编码器70C中，从光源射出的激光束LB(测量光)依序经由光纤24、空气层及光纤62a射入偏振分束器PBS，被偏振分离而成为2条光束LB1、LB2。透射过偏振分束器PBS的光束LB1经由反射镜R1a到达形成于标尺板21的反射型的2维衍射光栅RG，被偏振分束器PBS反射的光束LB2则经由反射镜R1b到达2维衍射光栅RG。又，此处所谓「偏振分离」，指将入射光束分离为P偏振光成分与S偏振光成分。
因光束LB1、LB2的照射而从衍射光栅RG产生的既定次数的衍射光束、例如1次衍射光束，分别经由透镜L2b、L2a而被λ/4板WP1b、WP1a转换成圆偏振光后，被反射镜R2b、R2a反射而再度通过λ/4板WP1b、WP1a，反方向循着与往路相同的光路到达偏振分束器PBS。
到达偏振分束器PBS的2条光束，其各自的偏振方向相对原方向被旋转90度。因此，先透射过偏振分束器PBS的光束LB1的1次衍射光束，被偏振分束器PBS反射，依序经光纤62b、空气层及光纤26射入受光系统，且先被偏振分束器PBS反射的光束LB2的1次衍射光束，则透射过偏振分束器PBS被合成为与光束LB1的1次衍射光束同轴，依序经光纤62b、空气层及光纤26射入受光系统。
上述2条1次衍射光束，在受光系统内部被检偏器将偏振方向对齐而彼此干涉成为干涉光，此干涉光被光检测器检测出，而转换成对应干涉光强度的电气信号。
由上述说明可知，在Y编码器70C(编码器读头60C)中，由于所干涉的2条光束在空气中的光路长极短且大致相等，因此可几乎忽略空气波动的影响。当晶片载台WST往测量方向(此场合为Y轴方向)移动、也即读头60C相对标尺板21(2维衍射光栅RG)相对移动于测量方向时，2条光束各自的相位产生变化而使干涉光的强度变化。此干涉光的强度变化被受光系统检测出，对应该强度变化的位置信息作为Y编码器70C的测量值输出。其它的读头60A、60B、60D(编码器70A、70B、70D)等也与读头60C(编码器70C)同样构成。
又，上述说明中，读头60A～60D分别具有光纤62a、62b，分别单独对应于读头60A～60D所具备的光纤62a、62b，在载台本体91上合计设置了8条光纤24、26。然而，并不限于此，只要可将来自1个或多个光源的光(测量光)，以空中传输方式导向读头60A～60D分别具备的光纤62a，且能将来自读头60A～60D分别具备的光纤62b的光(光信息)，以空中传输方式分别单独导向设于载台本体91的受光系统的话，则其条数无任何限制。例如，可取代光纤24、26，在载台本体91上设置针对各读头为1条、合计为4条的可双方向进行光传输的光纤(例如2芯光纤)。
依据同样理由，光纤收容部22b内的光纤也不限于2条光纤。
又，本实施形态中，晶片台WTB的位置可使用晶片激光干涉仪系统(以下，称「晶片干涉仪系统」)18(参照图6)，与编码器系统70独立地加以测量。
晶片台WTB的+Y侧的面(+Y端面)及-X侧的面(-X端面)分别被施以镜面加工而形成有反射面17a、17b(参照图2)。晶片干涉仪系统18，具备：对反射面17a照射多个Y轴方向测长光束的至少1个Y干涉仪18Y、以及对反射面17b照射1或2以上的X轴方向测长光束的多个、本实施形态中为2个的X干涉仪18X1、18X2(参照图2及图6)。
Y干涉仪18Y的关于Y轴方向的实质的测长轴，是通过投影光学系统PL的光轴AX与后述对准系统ALG的检测中心的与Y轴平行的直线。Y干涉仪18Y测量晶片台WTB的Y轴方向、θz方向及θx方向的位置信息。
又，X干涉仪18X1的关于X轴方向的实质的测长轴，是通过投影光学系统PL的光轴AX的与X轴平行的直线。X干涉仪18X1测量晶片台WTB的X轴方向、θy方向(及θz方向)的位置信息。
此外，X干涉仪18X2的测长轴是通过对准系统ALG的检测中心的与X轴平行的直线。X干涉仪18X1测量晶片台WTB的X轴方向及θy方向的位置信息。
又，也可例如取代上述反射面17a、17b，在晶片台WTB的端部安装由平面反射镜构成的移动镜。此外，也可在晶片台WTB设置相对XY平面倾斜45°的反射面，经由该反射面来测量晶片台WTB的Z轴方向的位置。
晶片干涉仪系统18的各干涉仪的测量值供应至主控制装置20(参照图6)。但本实施形态中，晶片载台WST(晶片台WTB)在XY平面内的位置信息(包含θz方向的位置信息(旋转信息))主要由上述编码器系统70加以测量，干涉仪18Y、18X1、18X2的测量值则辅助性的用于修正(校正)该编码器系统70的测量值的长期变动(例如标尺的经时变形等造成)的场合、或编码器系统的输出异常时的备用(back up)等。
对准系统ALG在投影光学系统PL的-Y侧相距既定间隔配置。本实施形态中，作为对准系统ALG使用的是：例如将不致使晶片上的光刻胶感光的宽频带的检测光束照射于对象标记，使用摄影元件(CCD等)拍摄利用来自该对象标记的反射光而在受光面上成像的对象标记的像、与未图示的指标(设于各对准系统内的指标板上的指标图案)的像，并输出它们的摄影信号的图像处理方式的FIA(Field ImageAlignment)系统。来自对准系统ALG的摄影信号被供应至图6的主控制装置20。
又，作为对准系统ALG，不限于FIA系统，当然也能例如单独或适当组合使用能将相干检测光照射于对象标记以检测从此对象标记产生的散射光或衍射光的对准传感器，或是使该对象标记产生的两条衍射光(例如同次数的衍射光、或衍射于同方向的衍射光)干涉以检测的对准传感器。
除此之外，在本实施形态的曝光装置100中，在投影单元PU的附近，设有与例如美国专利第5,448,332号说明书等的揭示相同构成的斜入射方式的多点焦点位置检测系统(以下，简称为多点AF系统)AF(图1中未图示，参照图6)。多点AF系统AF的检测信号，经由未图示的AF信号处理系统供应至主控制装置20(参照图6)。主控制装置20根据多点AF系统AF的检测信号，检测在各多个检测点上的晶片W表面在Z轴方向的位置信息，根据该检测结果实施扫描曝光中的晶片W的所谓的聚焦调平控制。又，也可在对准检测系统ALG的附近设置多点AF系统，事先取得晶片对准时晶片表面的面位置信息(凹凸信息)，在曝光时，使用该面位置信息与检测晶片载台上面的Z轴方向位置的其它传感器的测量值，来实施晶片W的所谓的聚焦调平控制。
曝光装置100，进一步在标线片R的上方，具备由使用曝光波长的光的TTR(Through The Reticle)对准系统构成的一对标线片对准检测系统13A、13B(图1中未图示，参照图6)。标线片对准检测系统13A、13B的检测信号经由未图示的对准信号处理系统供应至主控制装置20。
图6中以方块图显示与曝光装置100的载台控制相关连的控制系统的部分省略图。此控制系统以主控制装置20为中心构成。主控制装置20，包含由CPU(中央运算处理装置)、ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)等构成的所谓的微计算机(或工作站)，统筹控制装置全体。
以上述方式构成的曝光装置100，在器件的制造时，使用前述标线片对准检测系统13A、13B、晶片台WTB上的未图示的基准板等，以和一般扫描步进机相同的步骤(例如揭示于美国专利第5,646,413号说明书等的步骤)，进行标线片对准及对准系统ALG的基准线测量，并与此先后进行晶片对准(例如美国专利第4,780,617号说明书等所揭示的加强型全晶片对准(EGA)等)等。
并由主控制装置20根据基准线的测量结果、及晶片对准的结果进行步进扫描方式的曝光动作，在晶片W上的多个照射区域分别转印标线片R的图案。此曝光动作，通过交替反复进行扫描曝光动作(进行前述标线片载台RST与晶片载台WST的同步移动)、与将晶片载台WST移动至为进行照射区域的曝光的加速开始位置的照射间移动(步进)动作来进行。
上述扫描曝光中，主控制装置20一边使用编码器系统70测量晶片台WTB在XY平面内的位置信息(含θz方向的旋转信息)、一边控制晶片台WTB在XY平面内的位置，并根据多点AF系统AF的测量值驱动未图示的Z倾斜驱动机构，从而实施使晶片W的曝光对象的照射区域的一部分(对应曝光区域IA的区域)重合(一致)到投影光学系统PL的焦深内的晶片W的所谓的聚焦调平控制。因此，在聚焦调平时晶片台WTB被驱动于Z轴方向、θx方向及θy方向的至少1个方向。此场合，晶片台WTB在Z轴方向上的可动行程为例如100μm(从中立位置起上下50μm)程度，因此以各读头的安装位置来看，晶片台WTB仅被大致沿Z轴以100μm程度以下的行程驱动。因此，例如就读头60C来看，以图4所示的状态为基准，光纤62a、62b的端面与光纤24、26的端面的间隔，最大也不过扩大100μm程度。因此，前述激光LB的光纤24、62a间的空中传输、及光束LB1、LB2的1次衍射光束的光纤62b、26间的空中传输，几乎不会受到影响。其他读头也相同。
如上所述，根据本实施形态的曝光装置100，能在实施晶片W的所谓聚焦调平控制的同时，根据编码器系统70的各编码器的测量信息高精度地控制晶片载台WST在XY平面内的位置(含θz方向的旋转)。
如以上的说明，根据本实施形态，编码器系统70具有与设在晶片台WTB的多个读头60A～60D分别对置地，其一端部设于晶片载台WST的载台本体91且在该一端部上实质平行于光轴与XY平面正交的方向(Z轴方向)的光纤24、26。各该读头60A～60D，正确来说，读头60A～60D在其内部具备的光纤62a、62b与光纤24、26的一端部之间，进行激光LB、光束LB1、LB2的1次衍射光束的空中传输。因此，即使载台本体91沿XY平面(沿载台基座12的上面)移动，且为进行晶片的聚焦调平控制而晶片台WTB微动于与XY平面正交的Z轴方向、θx方向及θy方向的至少一方向，各读头60A～60D仅在光纤24、26端部的沿光轴的方向(Z轴方向)微动，因此能在各读头与光纤24、26的一端部之间，毫无障碍地进行激光LB、光束LB1、LB2的1次衍射光束的空中传输。因此，能不受晶片台WTB的微动影响，以良好精度测量晶片载台WST在XY平面内的位置信息。
又，根据本实施形态，晶片台WTB利用未图示的Z倾斜驱动机构，以非接触方式被支承于晶片载台WST的载台本体91。因此，在载台本体91沿XY平面(沿载台基座12的上面)移动，且晶片台WTB微动于与XY平面正交的Z轴方向、θx方向及θy方向的至少一方向的场合，各读头60A～60D仅有在光纤24、26的端部沿光轴的方向(Z轴方向)以与本体部非接触方式微动。因此，能在各读头与光纤24、26的一端部之间毫无障碍地进行激光LB、光束LB1、LB2的1次衍射光束的空中传输。除此之外，本实施形态中，安装于晶片台WTB的各读头60A～60D仅内置光学系统，因此不需要用以对载台本体91与安装于晶片台WTB的读头供应电源的布线、或用以使读头的输出信号通过的布线等。因此，在晶片台WTB上安装多个编码器读头也不会产生特别的障碍。此外，由于没有针对读头60A～60D的布线等，因此晶片台WTB的Z倾斜驱动能在不受布线张力等不良影响的情况下顺畅地进行。因此，能在不受晶片台WTB微动的影响的情形下，以良好精度求出晶片载台WST在XY平面内的位置信息，进而以高精度控制曝光时晶片载台WST在XY平面内的位置，而能进行对晶片台WTB所保持的晶片W的高精度的曝光。再者，由于读头内不存在成为热源的光源及光检测器，因此能减轻晶片台WTB的热所造成的影响。
又，上述实施形态中，虽说明在读头60A～60D的外部(载台本体91)配置光源及受光系统(含光检测器)，在这些光源及受光系统与各读头60A～60D之间，经由光纤24、26，进行来自光源的光(测量光)、及从编码器读头回到光检测器的光(信号光(光信息))这两者的空中传输的情形，但本发明并不限定于此。
《第2实施形态》
其次，根据图7及图8说明本发明的第2实施形态。此处，与前述第1实施形态相同或同等构成部分使用相同符号并省略其说明。本第2实施形态的曝光装置与前述第1实施形态的曝光装置相比较，仅有各编码器读头的部分内部构成相异，且未设置光纤26这一点及随此差异，在晶片载台WST的载台本体91(或其它编码器读头外部的适当位置)设有接收装置32这一点是不同的。因此，以下的说明，以上述相异点为中心来说明本第2实施形态的曝光装置。
如图7中代表性地举读头60C为例所示，在其外罩22的光纤收容部22b的下端面外部，仅露出了短导波路、例如光纤62a的一端部。与此对应地，在载台本体91的光纤保持部28上，仅有作为送光用光纤的光纤24被保持成与光纤62a的一端部对置。此场合，光纤24也被光纤保持部28保持成其一端部与Z轴平行。
如上所述，本第2实施形态中，未设置前述光纤62b及受光用光纤26。
图8中显示了本第2实施形态的读头60C的外罩22的内部构成。在外罩22的光学系统收容部22a内部，除前述光学系统64外，也收容有受光系统(含光检测器)66。受光系统66与分束器PBS的射出面对置配置。又，在外罩22的光纤收容部22b内部收容有发送装置34。
根据包含以此方式构成的读头60C的Y编码器70C，经由光学上连接于光源(未图示)的光纤24(参照图7)与光学上连接于读头60C的光纤62a，来自光源的激光束LB(测量光)被导向光学系统64的偏振分束器PBS。接着，此测量光被偏振分束器PBS偏振分离而成为2条光束LB1、LB2。这些光束LB1、LB2经与前述相同的路径到达2维衍射光栅RG。
因光束LB1、LB2的照射而从衍射光栅RG产生的既定次数的衍射光束、例如1次衍射光束，分别循与前述相同的光路到达偏振分束器PBS，被偏振分束器PBS合成为同轴后射入受光系统66。此外，上述2条1次衍射光束，在受光系统66内部被检偏器将其偏振方向对齐，彼此干涉而成为干涉光，此干涉光由光检测器加以检测出，而被转换为对应干涉光强度的电气信号。接着，此电气信号被发送装置34调制，该调制信号被载于载波，以无线方式送至接收装置32。此处，作为载波可使用既定频率的电波、例如微波、或光、例如红外线等。也即，作为发送装置34可使用一般的无线发送机、微波发送机、红外线发送机等，作为接收装置32则可使用与它们对应的接收机。除此之外，与上述第1实施形态同样地，将作为受光用光纤的光纤26保持于光纤保持部28，并在光纤收容部22b内部设置光学上连接于发送装置34的输出端的短导波路、例如光纤。也可利用使用光作为载波的发送装置34，调制对应于从受光系统66输出的干涉光强度的电气信号，对将该调制信号载于载波(光)的光信息通过以空气作为传输媒介的光传输(光通信)，在设于发送装置34的输出端的光纤与载台本体91侧的光纤26之间，进行空中传输。
其它的读头60A、60B、60D及包含它们的编码器70A、70B、70D，与上述读头60C及编码器70C同样构成，具有同样功能。本第2实施形态中，各编码器的测量值也供应至控制装置20。
根据以上述方式构成的本第2实施形态的曝光装置，除了能在不受晶片台WTB微动的影响的情形下，以良好精度测量晶片载台WST在XY平面内的位置信息外，也能获得与前述第1实施形态的曝光装置100同等的效果。
又，当采用在读头的外罩内部收容由半导体激光器等的光源及集束透镜等所构成的照射系统的构成时，需要用以对光源进行电力供应的布线。然而，若能忽视因该布线的存在所造成的影响的话，也可采用这种构成。采用这种构成的情形下，作为处理来自各读头的返回光(也即，上述各实施形态的情形下，由偏振分束器PBS加以合成为同轴的光束LB1的1次衍射光束与光束LB2的1次衍射光束的合成光)的构成，可采用与上述第1实施形态及第2实施形态的任一者相同的构成。
此外，上述各实施形态中，虽针对编码器系统70具备一对X读头与一对Y读头的情形作了说明，但本发明并不限定于此。也即，编码器读头的数量无特别限定，但为了测量晶片载台WST在XY平面内的位置信息(含θz方向的旋转)，只要至少包含X读头与Y读头各1个、合计有3个即可。
又，上述各实施形态中，虽针对本发明适用于扫描步进机的情形作了说明，但不限于此，也能将本发明适用于步进机等的静止型曝光装置。即使是步进机等，由于使用编码器测量搭载曝光对象物体的载台位置，与使用干涉仪来测量其载台位置的场合不同地，可使起因于空气波动的位置测量误差的产生几乎为零，因此可根据编码器的测量值高精度地进行载台的定位，其结果能以高精度将标线片图案转印至物体上。又，本发明也能适用于将照射区域与照射区域加以合成的步进接合(step & stitch)方式的缩小投影曝光装置。
又，上述各实施形态的曝光装置中的投影光学系统不仅可以是缩小系统，也可以是等倍系统及放大系统的任一者，投影光学系统PL不仅可以是折射系统，也可以是反射系统及反射折射系统的任一者，其投影像也可以是倒立像与正立像的任一者。
又，照明光IL不限于ArF准分子激光(波长193nm)，也能使用KrF准分子激光(波长248nm)等的紫外光、F2激光(波长157nm)等的真空紫外光。另外，例如美国专利第7,023,610号说明书所揭示，作为真空紫外光可使用将从DFB半导体激光器或纤维激光器振荡出的红外线区或可见光区的单一波长激光，用掺杂有例如铒(或铒及镱两者)的光纤放大器加以放大，并使用非线性光学结晶予以波长转换成紫外光的高次谐波。
又，上述各实施形态中，作为曝光装置的照明光IL并不限于波长100nm以上的光，当然也可使用波长未满100nm的光。例如，本发明也能适用于使用软X线区域(例如5～15nm的波长带)的EUV(Extreme Ultraviolet)光的EUV曝光装置。此外，本发明也适用于使用电子射线或离子束等的带电粒子射线的曝光装置。再者，也可将本发明适用于、例如美国专利申请公开第2005/0259234号说明书等所揭示的在投影光学系统与晶片之间充满液体的液浸型曝光装置等。
又，上述各实施形态中，虽使用在具有光透射性的基板上形成既定遮光图案(或相位图案，减光图案)的光透射性掩模(标线片)，但也可取代此标线片使用例如美国专利第6,778,257号说明书所揭示的电子掩模，该电子掩模(也称为可变成形掩模、主动掩模、或影像产生器，例如包含作为非发光型图像显示元件(空间光调制器)的一种的DMD(Digital Micro-mirror Device)等)根据欲曝光图案的电子数据来形成透射图案、反射图案、或发光图案。使用该可变成形掩模的场合，由于装载晶片或玻璃板件等的载台相对可变成形掩模被扫描，因此使用编码器测量该载台的位置，从而能获得与上述实施形态同等的效果。
又，本发明也能适用于，例如国际公开第2001/035168号小册子所揭示，利用将干涉纹形成于晶片W上、而在晶片W上形成线与空间(line & spae)图案的曝光装置(光刻系统)。
进一步地，也能将本发明适用于例如美国专利第6,611,316号说明书所揭示的将两个标线片图案经由投影光学系统在晶片上合成，利用一次的扫描曝光来对晶片上的一个照射区域大致同时进行双重曝光的曝光装置。
又，在物体上形成图案的装置并不限于前述曝光装置(光刻系统)，例如也能将本发明适用于以喷墨方式将图案形成于物体上的装置。
此外，上述各实施形态中待形成图案的物体(能量束所照射的曝光对象的物体)并不限于晶片，也可以是玻璃板件、陶瓷基板、薄膜构件或者掩模基板(mask blanks)等其它物体。
曝光装置的用途并不限定于半导体制造用的曝光装置，也可广泛适用于例如将液晶显示元件图案转印于方型玻璃板件的液晶用曝光装置，或用来制造有机EL、薄膜磁头、摄影元件(CCD等)、微型机器及DNA芯片等的曝光装置。又，除了制造半导体元件等微型器件以外，为了制造用于光曝光装置、EUV曝光装置、X射线曝光装置及电子射线曝光装置等的标线片或掩模，也能将本发明适用于用以将电路图案转印至玻璃基板或硅晶片等的曝光装置。
又，本发明的移动体系统，不仅是曝光装置，也能广泛的适用于其它的基板处理装置(例如、激光修复装置、基板检查装置及其它)，或其它精密机械中试样的定位装置、打线(wire bonding)装置等的具备移动载台的装置。
此外，援用与上述实施形态所引用的曝光装置等相关的所有公报、国际公开小册子、美国专利申请公开说明书及美国专利说明书的揭示，来作为本说明书的记载的一部分。
又，半导体器件，经由进行器件的功能、性能设计的步骤，根据此设计步骤制作标线片的步骤，从硅材料制作晶片的步骤，使用上述实施形态的曝光装置将形成于掩模的图案转印至晶片等物体上的光刻步骤，使曝光后晶片(物体)显影的显影步骤，将残存光刻胶的部分以外部分的露出构件以蚀刻加以去除的蚀刻步骤，去除蚀刻完成后不要的光刻胶的光刻胶除去步骤，器件组装步骤(含切割步骤、接合步骤、封装步骤)、及检查步骤等加以制造。此场合，在光刻步骤中使用上述实施形态的曝光装置，因此能以良好生产性制造高集成度的器件。
如以上的说明，本发明的移动体系统适于以良好精度管理移动体的位置。本发明的曝光装置适于制造半导体元件及液晶显示元件等的电子器件等。又，本发明的测量装置适合以良好精度测量载台组件的位置。

Claims (18)

1.一种移动体系统，包含沿既定平面移动的移动体，该移动体系统具备：
移动体，具有沿上述既定平面移动的本体部、以及在该本体部上至少可微动于与上述既定平面正交的方向及对上述既定平面倾斜的方向上的台构件；以及
测量装置，具有设于上述台构件的多个编码器读头，根据和在上述移动体外部与上述既定平面实质上平行地配置的光栅部对置的至少1个编码器读头的输出，测量在上述既定平面内的上述移动体的位置信息；
上述测量装置具有在上述多个编码器读头之各读头与其外部的构成部分之间以无线通信方式进行测量光和/或信号的收发的收发装置；
上述收发装置具有与上述多个编码器读头之各读头分别对置地将端部设于上述本体部且在上述端部处光轴和与上述既定平面正交的方向实质上平行的多个光纤；
在上述多个编码器读头之各读头与对置的上述光纤的端部之间，进行测量光的收发和/或信号光的空中传输。
2.如权利要求1所述的移动体系统，其中，上述收发装置分别经由上述多个光纤，对对置的上述编码器读头供应测量光。
3.如权利要求1或2所述的移动体系统，其中，上述测量装置检测从上述多个编码器读头之各读头对对置的上述光纤进行空中传输的光信息。
4.如权利要求1所述的移动体系统，其中，上述收发装置具有在与上述各编码器读头之间以无线方式进行通信，接收上述各编码器读头的输出信号的接收装置。
5.如权利要求4所述的移动体系统，其中，上述接收装置在与上述多个编码器读头之各读头之间，使用微波或红外线进行通信。
6.如权利要求1、2、4、5中任一项所述的移动体系统，其中，上述台构件由俯视时为矩形的构件构成，在上述台构件的四个角部上分别配置有上述编码器读头。
7.如权利要求1、2、4、5中任一项所述的移动体系统，其中，上述光栅部包含涵盖上述移动体的移动范围的2维格子。
8.如权利要求1、2、4、5中任一项所述的移动体系统，其进一步具备上述移动体的驱动系统，该驱动系统包含在上述既定平面内驱动上述本体部的平面马达。
9.如权利要求1、2、4、5中任一项所述的移动体系统，其中，上述台构件以非接触方式被支承于上述本体部。
10.一种图案形成装置，在物体上形成图案，该图案形成装置具备：
上述物体装载于上述台构件上的权利要求1至9中任一项所述的移动体系统；以及
在装载于上述台构件上的物体上生成图案的图案化装置。
11.如权利要求10所述的图案形成装置，其中，上述物体具有感应层，上述图案化装置通过能量束的照射使上述感应层曝光，由此在上述物体上生成图案。
12.一种曝光装置，通过能量束的照射在物体上形成图案，该曝光装置具备：
对上述物体照射上述能量束的图案化装置；以及
上述物体被装载于上述台构件上的权利要求1至9中任一项所述的移动体系统；
为使上述能量束与上述物体相对移动，而进行装载上述物体的移动体的驱动。
13.一种曝光装置，利用能量束使物体曝光，该曝光装置具备：
载台组件，具有保持上述物体、且在与既定平面正交的方向上可动的台构件，以及以非接触方式支承该台构件、移动于与上述既定平面平行的方向上的本体部；
光栅部，与上述台构件对置配置，被设置成与上述既定平面实质上平行；以及
测量装置，具有设于上述台构件的多个编码器读头，以及在上述多个编码器读头之各读头与其外部的构成部分之间以无线通信方式进行测量光和/或信号的收发的收发装置，根据对置于上述光栅部的至少1个上述编码器读头的输出，测量在上述既定平面内的上述台构件的位置信息；
上述收发装置具有与上述多个编码器读头之各读头对置地将端部设于上述本体部、且在上述端部处光轴和与上述既定平面正交的方向实质上平行的多个光纤；
在上述多个编码器读头之各读头与对置的上述光纤的端部之间，进行测量光的收发和/或信号光的空中传输。
14.如权利要求13所述的曝光装置，其中，上述载台组件可将上述台构件移动于6个自由度方向。
15.如权利要求13所述的曝光装置，其中，上述台构件可移动于包含与上述既定平面正交的方向、以及绕与上述既定平面平行的面内的正交二轴的旋转方向的至少3个自由度方向。
16.如权利要求13所述的曝光装置，其中，上述载台组件包含在上述既定平面内驱动上述本体部的平面马达。
17.一种器件制造方法，包含：
使用权利要求12至16中任一项所述的曝光装置使物体曝光的动作；以及
使上述曝光后物体显影的动作。
18.一种测量装置，设在利用能量束使由载台组件保持的物体曝光的曝光装置中，并测量上述物体在既定平面内的位置信息，该测量装置具备：
多个编码器读头，设在上述载台组件中的保持上述物体且在与上述既定平面正交的方向上可动的台构件上；以及
收发装置，至少一部分设在上述载台组件中的以非接触方式支承上述台构件且移动于与上述既定平面平行的方向上的本体部上，在上述多个编码器读头之各读头与其外部的构成部分之间，以无线通信方式进行测量光和/或信号的收发；
根据和在上述移动体外部与上述既定平面实质上平行地设置的光栅部对置的至少1个上述编码器读头的输出，测量在上述既定平面内的上述台构件的位置信息；
上述收发装置具有与上述多个编码器读头之各读头分别对置地将端部设于上述本体部、且在上述端部处光轴和与上述既定平面正交的方向实质上平行的多个光纤；
在上述多个编码器读头之各读头与对置的上述光纤的端部之间，进行测量光的收发和/或信号光的空中传输。
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