CN1875460A - 曝光装置以及器件制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种使用曝光光在基片上形成规定的图案的曝光装置，具备：可相对于上述曝光光的光轴进行移动的载物台装置；设置在上述载物台装置、对上部供给液体的透光性部件；以及在进行检测时可配置在上述透光性部件下部的检测装置。能够防止曝光用的液体向波面像差检测器等光学测量仪器的泄漏和浸入，以良好地进行图像性能和光学特性等的光学调整。

Description

曝光装置以及器件制造方法
技术领域
本发明涉及经由投影光学系统和液体来曝光基片的曝光装置以及使用该曝光装置的器件制造方法。
背景技术
以往，在用于制造半导体元件或液晶显示元件等的光刻工序中，使用经由投影光学系统将形成于掩模或者中间掩模(下面统称为“掩模”)的图案(下面也称之为“中间掩模图案”)  转印到涂布了抗蚀剂等的晶片或者玻璃平板等基片(下面适当地统称为“基片”)上的曝光装置。作为这样的曝光装置，主要使用所谓的光刻机等静态曝光型曝光装置或者所谓的扫描光刻机等扫描曝光型曝光装置。
在这样的曝光装置中，需要以高的分辨力忠实地在基片上投影被形成于中间掩模的图案。为此，有人提出通过使用如下述公开专利文献1所披露的波面像差测量技术来调整投影光学系统，以便能够测量投影光学系统残存的诸像差，并获得期望的图像性能或光学特性的方法。
另一方面，近年来，为了适应器件图案的更进一步的高集成化，人们希望投影光学系统也进一步的高分辨率化。使用的曝光波长越短、或投影光学系统的数值口径越大，则投影光学系统的分辨率就越高。为此，曝光装置所使用的曝光波长正在逐年地短波长化，投影光学系统的数值口径也在不断增大。而且，虽然现在的主流曝光波长是KrF准分子激光器的248nm，但更短波长的ArF准分子激光器的193nm也正在不断地被实用化。另外，在进行曝光之际，聚焦深度(DOF)也变得与分辨率同样地重要。分辨率R及聚焦深度δ可以分别用下面的关系式表示。
R＝k1·λ/NA           ...(1)
δ＝±k2·λ/NA2      ...(2)
式中，λ为曝光波长，NA是投影光学系统的数值口径，k1、k2是处理系数。由(1)式、(2)式可知，如果为了提高分辨率R而缩短曝光波长λ、加大数值口径NA，则聚焦深度δ将变短。
如果聚焦深度δ过于窄短，则使基片表面相对于投影光学系统的像面吻合将变得困难，曝光动作时的聚焦容限(margin)可能就会不足。因而，作为实质上缩短曝光波长且扩展聚焦深度的方法，有人提出诸如下面公开专利文献2所公开的浸液法(liquid immersionmethod)。该浸液法是在投影光学系统的下面与基片表面之间用水或有机溶媒等液体充满，形成浸液区域，利用在液体中曝光光的波长为空气中的1/n(n是液体的折射率，通常为1.2～1.6左右)这一事实来提高分辨率，同时将聚焦深度扩大约n倍这样的方法。
在本国际专利申请指定的指定国(或者选择了的选择国)的国内法令允许的限度内，援引下面公报以及下述公开专利的公开内容作为本说明书记载之一部分。
专利文献1：特开2002-2022221号公开专利
专利文献2：国际公开专利第99/49504号公报
发明内容
但是，浸液曝光装置的投影光学系统的波面像差检测方法需要经由曝光用的液体在波面像差检测器和投影光学系统之间进行。在此，存在如果曝光用的液体泄漏并浸入波面像差检测器的内部，则会因该液体而导致该波面像差检测器出现故障、漏电等不良现象之类的问题。另外，由此而不能准确地测量各种像差，而不能调整投影光学系统，从而不能良好地进行曝光处理。
本发明就是鉴于上述这样的问题而完成的，其目的在于提供一种能够防止曝光用液体的向波面像差检测器等光学测量仪器的泄漏和浸入，良好地进行图像性能或光学特性等光学调整的曝光装置以及使用了该曝光装置的器件制造方法。
为了解决上述课题，本发明采用了与实施形态所示的与图1～图7相对应起来的以下构成。
本发明的曝光装置(EX)是一种通过用液体(1)充满由载物台装置(PST)保持的基片(P)和投影光学系统(PL)之间并经由投影光学系统(PL)和液体(1)在基片上投影图案像来曝光基片的曝光装置，其特征在于：载物台装置(PST)具有用于在该载物台装置(PST)上设置可装卸的检测装置(70)的设置部(71)和在设置部(71)上设置检测装置(70)时位于检测装置(70)的检测光的光路上地配置的透光性部件(72)。
根据本发明，通过设置透光性部件(72)，就可以在透光性部件(72)的上面保持液体(1)，该液体(1)不会流出到透光性部件(72)的外部。因而，可以防止液体(1)向检测装置(70)的泄漏和浸入。故可以良好地进行光学特性的调整。
本发明还提供一种使用曝光光在基片上形成规定的图案的曝光装置(EX)，其特征在于具有可相对于上述曝光光的光轴移动的载物台装置(PST)；设置在上述载物台装置上可以向上部供给液体的透光性部件(72)以及在进行检测时可以配置在上述透光性部件的下部的检测装置(70)。
本发明的器件制造方法以使用上述任意之一所记载的曝光装置(EX)为特征。根据本发明，由于通过设置透光性部件(72)而不会产生检测装置(70)的故障，又防止因液体(1)向检测装置(70)的粘附所导致的错误测量，实施准确的光学测量和光学调整，从而可以以良好的装置环境来进行器件制造。
根据本发明，由于可以抑制或降低因曝光用液体的泄漏和浸入导致的对周边装置/部件或者曝光动作的影响，故可以进行精度良好的曝光处理，制造具有所期望的性能的器件。
附图说明
图1是表示本发明曝光装置第1实施形态的概略构成图；
图2是表示基片载物台的斜视图；
图3是表示投影光学系统前端部附近、液体供给机构以及液体回收机构的概略构成图；
图4是表示基片保持架的平面图；
图5是表示图4的A-A断面的侧截面图；
图6是用于说明使用了波面像差测量装置的波面像差测量方法的说明图；
图7是表示一例半导体器件制造工序的流程图。
附图标记说明
1：液体；70：波面像差测量装置(检测装置)；71：托架(设置部)；72：壳罩(透光性部件)；73：沟槽部(凹凸部)；PST：载物台装置；P基片；PL：投影光学系统；EX：曝光装置
具体实施方式
下面参照附图对本发明的曝光装置进行说明。图1所示是本发明曝光装置第1实施形态的概略构成图。
图1中，曝光装置EX具有：支持掩模M的掩模载物台MST、支持基片P的基片载物台PST、用曝光光束EL对掩模载物台MST所支持的掩模M进行照明的照明光学系统IL、将用曝光光束EL照明的掩模M的图案像投影到基片载物台PST所支持的基片P上进行曝光的投影光学系统PL和对曝光装置EX整体的动作进行统括控制的控制装置CONT。这里，掩模载物台MST以及投影光学系统PL由主框架3支撑，该主框架3设置在水平地载置于地板上的基础底座4上。此外，在主框架3上形成有朝向内侧突出的上侧段部3A以及下侧段部3B。
本实施形态的曝光装置EX是在实质地缩短曝光波长提高分辨力的同时，为实质地扩大聚焦深度而采用了浸液法的浸液曝光装置，具有：在基片P上供给液体1的液体供给机构10和回收基片P上的液体1的液体回收机构20。曝光装置EX至少在将掩模M的图案像转印到基片P上期间，借助于由液体供给机构10供给的液体1，在包含投影光学系统PL的投影区域AR1的基片P上的部分区域形成浸液区域AR2。具体言之就是，曝光装置EX在投影光学系统PL前端部(终端部)的光学元件2与基片P的表面之间充满液体1，通过经由该投影光学系统PL与基片P之间的液体1以及投影光学系统PL，将掩模M的图案像投影到基片P上对该基片P进行曝光。
在本实施形态中，作为曝光装置EX，以使用一边在扫描方向的相互不同的方向(逆方向)上同步移动掩模M与基片P，一边将掩模M上所形成的图案对基片P进行曝光的扫描型曝光装置(所谓扫描光刻机)的情况为例进行说明。在下面的说明中，设与投影光学系统PL的光轴AX一致的方向为Z轴方向，在垂直于Z轴方向的平面内同步移动掩模M和基片P的方向(扫描方向)为X轴方向，垂直于Z轴方向以及X轴方向的方向(非扫描方向)为Y轴方向。另外，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。此外，这里所说的「基片」包括在半导体晶片上涂敷了作为感光性材料的抗蚀剂的情况，「掩模」包括在基片上形成经过缩小投影的器件图案的中间掩模(reticle)。
照明光学系统IL由固定在主框架3的上部的支撑框架5支撑着。照明光学系统IL是通过曝光光束EL对掩模载物台MST所支持的掩模M进行照明的设备，具有：曝光用光源、使从曝光用光源射出的光束的照度均一化的光积分器、对来自光积分器的曝光光束EL进行聚光的聚光镜、中继透镜系统以及将利用曝光光束EL的掩模M上的照明区域设定为狭缝状的可变视场光圈等。掩模M上的规定照明区域由照明光学系统IL以均一照度分布的曝光光束EL进行照明。作为从照明光学系统IL射出的曝光光束EL，可以使用如从水银灯射出的紫外区的亮线(g线、h线、i线)及KrF准分子激射光(波长248nm)等远紫外光(DUV光)，或ArF准分子激射光(波长193nm)以及F2激光光(波长157nm)等真空紫外光(VUV光)等。在本实施形态中使用ArF准分子激射光。
在本实施形态中，液体1可以使用纯水。纯水不仅可以透过ArF准分子激射光，而且也可以透过如从水银灯出射的紫外区域的亮线(g线、h线、i线)以及KrF准分子激射光(波长248nm)等的远紫外光(DUV光)。
掩模载物台MST是保持掩模M的部分，其中央部配备了使掩模M的图案像通过的开口部34A。在主框架3的上侧段部3A上经由防振单元6支撑着掩模底座31。在掩模底座31的中央部也形成有使掩模M的图案像通过的开口部34B。在掩模载物台MST的下面设置了多个作为非接触轴承的气体轴承(空气轴承)32。掩模载物台MST相对于掩模底座31的上面(引导面)31A由气体轴承32非接触地支撑，通过线性电机等掩模载物台驱动装置驱动，可以在垂直于投影光学系统PL的光轴AX的平面内、即在XY平面内二维移动以及在θZ方向进行微小旋转。此外，在掩模载物台MST上设置有移动镜35。另外，在与移动镜35对向的位置还设置了激光干涉仪36。
掩模载物台MST上的掩模M的二维方向的位置以及θZ方向的旋转角度(根据情况也包含θX、θY方向的旋转角)由激光干涉仪36进行实时检测，检测结果被输出到控制装置CONT。控制装置CONT基于激光干涉仪36的检测结果通过驱动掩模载物台驱动装置控制由掩模载物台MST所支持的掩模M的位置。
投影光学系统PL是以规定的投影倍率β将掩模M的图案投影到基片P上进行曝光的设备，由包含设置在基片P侧前端部的光学元件(透镜)2的多个光学元件构成，这些光学元件用镜筒PK支撑。
在本实施形态中，投影光学系统PL是投影倍率β为例如1/4或者1/5的缩小系统。这里，投影光学系统PL当然也可以是等倍系统及放大系统中的某一种系统。在镜筒PK的外周部设置了凸缘部FLG。另外，在主框架3的下侧段部3B上，经由防振单元7支撑着镜筒底座。进而，通过在镜筒底座8上系合投影光学系统PL的凸缘部FLG，可以由镜筒底座8支撑投影光学系统PL。为此，若如上述那样通过曝光光EL来照明掩模M上的照明区域，则由投影光学系统PL以投影倍率β缩小了该掩模M上所形成的图案的像(部分倒立像)就被投影转印到在表面涂敷了刻蚀剂(感光剂)的基片P上的狭缝状的曝光区域。
此外，在投影光学系统PL上，上述多个透镜元件中特定的透镜元件(例如，规定的5个透镜元件)可以分别独立地移动。所涉及的透镜元件的移动由支撑支持特定透镜元件的透镜支撑部件、与镜筒PK相连结的、设置在每个特定透镜上的3个压电元件等驱动元件进行。即，既可以分别独立地对应于各驱动元件的变位量使特定的透镜元件沿光轴AX平行移动，也可以相对于与光轴AX垂直的平面给予期望的倾斜。
进而，提供给这些驱动元件的驱动指示信号基于来自控制装置CONT的指令由成像特性校正控制器PA进行控制，由此，可以控制各驱动元件的变位量。在这样构成的投影光学系统PL中，通过经由利用控制装置CONT的成像特性校正控制器PA的透镜元件的移动控制，可以调整畸变、像面弯曲、像散、慧差以及球差等光学特性。
另外，在投影光学系统PL的侧部设置有校准显微镜AS。作为该校准显微镜AS，可以使用由观测基片P上所形成的通道线或位置检测用标记(精密对准标记)的成像校准传感器构成的离轴方式的显微镜。有关该校准显微镜AS的详细构成披露于如特开平9-219354号专利公报中。利用校准显微镜AS的观测结果提供给控制装置CONT。
另外，投影光学系统PL前端部的光学元件2可相对于镜筒PK装卸(更换)地设置。在光学元件2上接触浸液区域AR2的液体1。光学元件2用萤石形成。由于萤石与纯水的亲和性高，故可以使液体1紧密贴附在光学元件2的液体接触面2a的近乎整个面上。即、在本实施形态中，由于可以供给与光学元件2的液体接触面2a的亲和性高的液体(水)1，故光学元件2的液体接触面2a与液体1的密贴性高，可以切实地用液体1充满光学元件2与基片P之间的光路。这里，光学元件2也可以是与水亲和性高的石英。此外，也可以对光学元件2的液体接触面2a实施亲水化(亲液化)处理，进一步提高其与液体1的亲和性。
此外，围住光学元件2地设置有平板部件2P。平板部件2P的与基片P相对的面(即下面)为平坦面。光学元件2的下面(液体接触面)2a也为平坦面，平板部件2P的下面与光学元件2的下面近乎为一面。另外，可以与光学元件2同样地对平板部件2P的下面实施表面处理(亲液化处理)。
在基片载物台PST可以移动地设置了用于保持基片P的基片保持架PH，在其下面设置有多个作为非接触轴承的气体支撑(空气轴承)42。在此，基片保持架PH上设置有凹部HB，在该凹部HB的中吸附保持着基片P。在基座板4上，经由防振单元9支撑着基片底座41。空气轴承42具有相对于基片底座41的上面(引导面)41A吹出气体(空气)的吹出口42B和吸引基片载物台PST下面(轴承面)和引导面41A之间的气体的吸气口42A，通过利用从吹出口42B的气体的吹出的反作用力和利用吸气口42A的吸引力的平衡，可以在基片载物台PST下面与引导面41A之间保持一定的间隙。即，基片载物台PST利用空气轴承42相对于基片底座(基座部件)41的上面(引导面)进行非接触支撑，通过线性电机等的基片载物台驱动机构，可以在垂直于投影光学系统PL的光轴AX的平面内、即在XY平面内进行二维移动以及在θZ方向进行微小转动。进而，也可以在Z轴方向、θX方向以及θY方向移动基片保持架PH地进行了设置。基片载物台驱动机构由控制装置CONT控制。即，基片保持架PH在控制基片P的聚焦位置(Z位置)以及倾斜角、以自动聚焦方式以及自动测平方式使基片P的表面重合到投影光学系统PL的像面的同时，还进行基片P的X轴方向以及Y轴方向的定位。
在基片载物台PST(基片保持架PH)上设置有移动镜45。另外，在与移动镜45相对的位置上设置了激光干涉仪46。由激光干涉仪46实时地测量基片载物台PST上的基片P的二维方向的位置以及旋转角，并将测量结果输出到控制装置CONT。控制装置CONT基于激光干涉仪46的测量结果，通过驱动包含线性电机的基片载物台驱动装置进行被基片载物台PST所支撑着的基片P的定位。
此外，在基片载物台PST(基片保持架PH)的周缘一部上，设置了如后述那样用于装卸测量投影光学系统PL的光学特性的波面像差测量装置(检测装置)70的托架(设置部)71和在保护该波面像差测量装置(检测装置)70与液体1隔离的同时使波面像差测量装置70的检测光透过的壳罩(透光性部件)72。
图2所示是基片载物台PST以及驱动该基片载物台PST的基片载物台驱动机构的概略斜视图。图2中，可在X方向自由移动地利用X导引载物台44支撑着基片载物台PST。基片载物台PST可以经X导引载物台44导引，通过X线性电机47在X轴方向移动规定的行程。线性电机47具有可以在X轴方向延伸地设置在X导引载物台44上的定子47A和对应该定子47A设置并固定在基片载物台PST上的活动元件47B。进而，通过相对于定子47A驱动活动元件47B，基片载物台PST可以在X轴方向移动。这里，基片载物台PST相对于X导引载物台44，利用由在Z轴方向维持规定量的间隙的磁铁以及调节器构成的磁导轨以非接触的形式支撑。基片载物台PST以被X导引载物台44非接触支撑的状态通过X线性电机47在X轴方向移动。
在X导引载物台44长度方向两端设置有可以与基片载物台PST同时在Y轴方向移动该X导引载物台44的一对Y线性电机48、48。每个Y线性电机48、48具有设置在X导引载物台44长度方向两端的活动元件48B和相对于该活动元件48B设置的定子48A。
并且，通过相对于定子48A驱动活动元件48B，可以与基片载物台PST一起在Y轴方向移动X导引载物台44。此外，通过调整Y线性电机48、48的各自的驱动，还可以在θZ方向旋转移动X导引载物台44。因而，利用该Y线性电机48、48，可以与X导引载物台44近于一体地在Y轴方向以及θZ方向移动基片载物台PST。
在基片底座41的X轴方向两侧分别设置有正面看呈L字状形成、并导引向X导引载物台44的Y轴方向的移动的导引部49。导引部49由基座平板4支撑着。在本实施形态中，在导引部49的平坦部49B上设置了Y线性电机48的定子48A。另一方面，在X导引载物台44下面的长度方向两端部的各个端部上设置了凹状的被导引部件50。导引部49与被导引部50系合，导引部49的上面(导引面)49A与被导引部50的内面相对地设置。在导引部49的导引面49A上设置有作为非接触轴承的气体轴承(空气轴承)51，相对于导引面49A非接触地支撑着X导引载物台44。
另外，在Y线性电机48的定子48A和导引部49的平坦部49B之间，经由作为非接触轴承的气体轴承(空气轴承)52，相对于导引部49的平坦部49B由气体轴承52非接触地支撑着定子48A。为此，根据动量守恒定理，对应于X导引载物台44以及基片载物台PST的+Y方向(-Y方向)的移动，定子48A在-Y方向(+Y方向)上移动。通过该定子48A的移动，可以在抵消伴随X导引载物台44以及基片载物台PST的移动的反作用力的同时，防止重心位置的变化。即，定子48A具有作为所谓反措施的功能。
这样构成的基片载物台PST不仅可以进行扫描方向(Y方向)的移动，而且还可以使基片P上的多个照相区域位于与上述照明区域共轭的曝光区域地在垂直于扫描方向的方向(X方向)移动。进而，伴随着控制装置CONT的驱动信号进行重复扫描曝光基片P上的各个照相区域的动作和移动到下一个照相的曝光开始位置的动作的步进/与/扫描动作。因而，基片载物台PST可以进行向XY二维方向的移动或向θZ方向的旋转移动。
图3所示的是液体供给机构10、液体回收机构20以及投影光学系统PL前端部附近的放大图。液体供给机构10是向投影光学系统PL和基片P之间供给液体1的机构，具有可以送出液体1的液体供给部11，经由供给管15连接于液体供给部11并将由该液体供给部11送出来的液体1供给到基片P上的供给喷嘴14。供给喷嘴14靠近基片P的表面配置。液体供给部11具有收容液体1的罐体以及加压泵等，经由供给管15以及供给喷嘴14向基片P上供给液体1。液体供给部11的液体供给动作由控制装置CONT控制，控制装置CONT可以控制通过液体供给部11对基片P上的每单位时间的液体供给量。
在供给管15的中途设置有计量通过液体供给部11供给到基片P上的液体1的量(每单位时间的液体供给量)的流量计12。流量计12时刻监视供给到基片P上的液体1的量，并将其计量结果输出给控制装置CONT。
另外，在供给管15中的流量计12和供给喷嘴14之间设置了开闭供给管15的流路的阀门13。阀门13的开闭动作可以通过控制装置CONT进行控制。
液体回收机构20是回收通过液体供给机构10供给到基片P上的液体1的装置，具有接近基片P的表面配置的回收喷嘴(吸引口)21和经由回收管24连接于回收喷嘴21的真空系统25。液真空系统25的构成包含真空泵，其动作由控制装置CONT控制。通过真空系统25驱动，可以经由回收喷嘴21与其周围的气体(空气)一起回收基片P上的液体1。这里，作为真空系统25，也可以不在曝光装置EX上设置真空泵地使用配置曝光装置EX的工厂的真空系统。
在回收管24的中途设置了分离从回收喷嘴21吸入的液体1和气体的气液分离器22。在此，如上所述的那样，与基片P上的液体1一起还从回收喷嘴21回收其周围的气体。气液分离器22分离经由回收喷嘴21回收的液体1和气体。作为气液分离器22，可以采用例如使回收的液体和气体流通于具有多个孔部的管部件，通过利用重力作用上液体经由上述孔部落下分离液体和气体的重力分离方式，或者使用远心力分离回收的液体和气体的远心分离方式等。进而，真空系统25可以吸引被气液分离器22分离了的气体。
在回收管24之中，真空系统25和气液分离器22之间，设置有干燥被气液分离器22分离了的气体的干燥器23。即便是被气液分离器22分离的气体中混杂有液体成分，通过干燥器23干燥气体并使该干燥了的气体流入真空系统25，可以防止因液体成分流入导致的真空系统25的故障等不利的情况发生。作为干燥器23，可以采用例如通过使通过气液分离器22供给的气体(混杂了液体成分的气体)冷却到其液体的露点以下消除液体成分的方式，或者通过加热到该液体的沸点以上消除液体成分的方式等。
另一方面，被气液分离器22分离了的液体1经由第2回收管26被液体回收部28回收。液体回收部28具有收容回收了的液体1的罐体等。被液体回收部28回收了的液体1可以废弃或者通过净化返回液体供给部11等再利用。另外，作为第2回收管26的中间，在气液分离器22和液体回收部28之间设置了计量回收的液体1的量(每单位时间的液体回收量)的流量计27。流量计27时刻监视从基片P上回收了的液体1的量，并将其计量结果输出给控制装置CONT。如上所述的那样，虽然是同时从回收喷嘴21回收基片P上的液体1和其周围的气体，但通过用气液分离器22分离液体1和气体并只将液体成分送给流量计27，流量计27可以准确地计量从基片P上回收的液体1的量。
另外，曝光装置EX具有检测由基片载物台PST支撑的基片P的表面位置的聚焦检测系统56。聚焦检测系统56具有经由液体1从斜的方向向基片P上投射检测用光束的投光部56A和接收在基片P反射的上述检测用光束的反射光的感光部56B。控制装置CONT可以基于聚焦检测系统56的检测结果检测出基片P表面的Z轴方向的位置信息。另外，通过由投光部56A投射出多束检测用光束，还可以检测出基片P的θX以及θY方向的倾斜信息。
此外，如图1的部分截面图所示的那样，相对于镜筒底座8分离支撑着液体供给机构10以及液体回收机构20。由此，可以不使在液体供给机构10以及液体回收机构20产生的振动经由镜筒底座8传给投影光学系统PL。
图4是基片载物台PST(基片保持架PH)的平面图。图5所示是图4的A-A截面图，也是基片载物台PST的侧截面图。在基片保持架PH的上面设置了基准平面板81、照射量监视器82、斑点传感器83、AIS送光部84、AIS图案板85和校准标记(FM)86。进而，如上述这样，在基片保持架PH的周缘一部上设置了托架71和壳罩72。这里，托架71是用于装卸测量投影光学系统PL的光学特性的波面像差测量装置70的部位，是总是设置在基片保持架PH的侧部的部位。另外，壳罩72是相当于本发明的透光性部件的部件，是在托架71上安装波面像差测量装置70进行光学测量时，保护从基片保持架PH泄漏的液体1，同时使波面像差检测装置70的检测光透过的部件。
此外，波面像差检测装置70是在曝光动作过程中要从托架71取下，在维护保养曝光装置EX之际，在测量投影光学系统PL的波面像差进行光学调整时，需要安装到托架71上使用的仪器。
该壳罩72位于波面像差检测装置70的检测光的光路上。壳罩72的材料只要是具有透光性的材料即可，并没有什么特定的限制，可以采用玻璃或石英等材料或透明性树脂材料等。另外，壳罩72的上面72T具有疏液性，为获得该上面72T的疏液性，最好实施众所周知的疏液处理(表面处理)。但在壳罩72材料本身具有足够的疏液性时则不需要实施疏液处理。
进而，在Z方向(波面像差检测装置70的检测光的光轴方向)，在壳罩72的上面72T的位置和基片P保持架PH的上面HT的位置近似相同地配置了壳罩72。此外，在同方向上，由设置在基片保持架PH上的凹部HB内吸附保持着基片P，基片保持架PH的上面HT的位置和基片P的上面PT的位置大致相同。
另外，在基片保持架PH和壳罩72的周缘部，呈包围基准平面板81、照射量监视器82、斑点传感器83、AIS送光部84、AIS图案板85和校准标记(FM)86状地设置了沟槽部(凹凸部)73。如后述的那样，该沟槽部73是抑制液体1泄漏到基片保持架PH的外部的沟槽，也是防止液体1触及波面像差检测装置70的构成。
再者，壳罩72和基片保持架PH由螺钉等紧固部件进行固定。
这里，通过紧固部件的紧固应力可以使基片保持架PH不产生变形。另外，为了高精度地确定壳罩72的上面72T的位置和基片P保持架PH的上面HT的位置，最好设置与紧固部件邻接的位置固定销。此外，基片P保持架PH和壳罩72的接合面的空隙最好为数微米以下，具体言之就是借助于壳罩72的上面72T的疏液性而不使液体1浸入到该接合部的程度即可。
例如，可以将基片保持架PH和壳罩72的空隙(间隙)设定为0.1～1mm左右。也可以将空隙设定在0.3mm以下。通过采用这样的做法，可以使因液体1的表面张力液体1流入该间隙的现象几乎不出现。这里，本发明并非仅限于这样的情况，也可以使壳罩72紧密接触基片保持架PH进行固定。此外，还可以采用可交换地在基片保持架PH上安装壳罩72的构成，以便在壳罩72被液体弄脏了的情况下能够进行更换。
由于托架71是在使用波面像差检测装置70时保持该波面像差检测装置70的部位，故采用了具有充分的保持强度的构造。该托架71也与上述壳罩72一样，紧固在基片保持架PH上，以不使基片保持架PH产生变形。
此外，在本实施形态中，作为保持液体1的保持部，采用了在壳罩72和基片保持架PH的周缘部设置沟槽部73的构成，但未必一定需要形成凹状部的部位，也可以采用形成了凸状部的部位的构成。
另外，壳罩72也可以是构成波面像差检测装置70的光学元件的一部分。例如，也可以使之具有作为透镜的功能。在壳罩72具有透镜功能时，最好是在壳罩72的里面(波面像差检测装置70一侧)实现凸透镜或者凹透镜。
接着，参照图1、图3以及图6对使用了波面像差检测装置70的投影光学系统PL的像差测量方法进行说明。
首先，每当进行像差测量，就要在托架71上安装波面像差检测装置70。这里，规定波面像差检测装置70的测量结果输出给控制装置CONT，控制装置CONT依照测量结果来控制成像特性校正控制器PA。
这样，在安装了波面像差检测装置70之后，通过液体供给机构10供给液体1，在壳罩72和光学元件的液体接触面2a之间充满液体1。进而，液体回收机构20回收壳罩72上的液体1。这样的液体的供给与回收连续且自动地进行。波面像差检测装置70在该状态下测量投影光学系统PL的波面像差。这里，由于波面像差检测装置70检测的检测光经由作为透明性部件的壳罩72透过液体1内，故可以进行浸液曝光时的波面像差的测量。并且，波面像差检测装置70的测量结果被输出给控制装置CONT，控制装置CONT使成像特性校正控制器PA适当地动作，控制移动投影光学系统PL的透镜元件，自动地进行光学特性的调整。
此外，在本实施形态中通过波面像差检测装置70进行波面像差的测量过程中，采用的是连续地进行液体1的供给和回收，但本发明并非仅限于此。例如，可以在测量过程中停止液体1的供给和回收，也可以断续地进行供给和回收。只要是对应检测装置的构成等适当设定这样的液体1的供给/回收动作即可。
如上述那样，在这样的波面像差测量中，由于采用的是在波面像差检测装置70的上方设置了壳罩72的构成，故可以防止液体1向波面像差检测装置70的泄漏和浸入。因而，可以良好地进行光学特性的调整。此外，虽然在壳罩72上被液体1浸渍，但因为壳罩72的上面72T具有疏液性，故可以防止壳罩72上滞留液体1。另外，由于形成了沟槽部73，故即使是液体1到达了壳罩72的周缘部，因该液体1被沟槽部73导流，故可以防止出现液体1泄漏到壳罩72的周缘部外侧的情况。再有，由于在Z方向基片P的上面PT、基片保持架PH的上面HT、壳罩72的上面72T大致处于同一位置，故液体接触面2a与上面PT的距离和液体接触面2a与上面72T的距离近似相同，因而，可以以与浸液曝光时同样的液体1的液量进行波面像差测量，可以进行更为准确的测量。这里，不仅壳罩72的上面72T具有疏液性，还可以让基片保持架PH的上面HT也具有疏液性。
此外，利用波面像差检测装置70的测量过程披露于例如前述的特开2002-202221号公报中，其内容也可适用于本发明。
另外，由于在本实施形态中作为曝光光使用了ArF准分子激射光，故液体1由纯水构成。纯水具有可以容易地在半导体制造工厂等大量获得且没有对基片P上的抗蚀剂或光学元件(透镜)等的不良影响的优点。此外，因为纯水在没有对环境的不良影响的同时，其不纯物的含有量也极低，故还可以期待其洗净基片P的表面以及设置在投影光学系统PL前端面的光学元件的表面的作用。
而且，由于纯水(水)相对于波长193nm左右的曝光光束EL的折射率n大致为1.44左右，故在利用ArF准分子激光器(波长193nm)作为曝光光束EL的光源的情况下，可以在基片P上以1/n、即约134nm左右短波长化来获得高的分辨率。进而，由于与在空气中相比，聚焦深度也被扩大了约n倍、即约1.44倍，故在能够确保与在空气中使用的情况相同程度的聚焦深度即可的情况下，可以使投影光学系统PL的数值口径进一步增加，分辨率也将在这一点上得到改善。
此外，虽然本实施形态的液体1是水，但其也可以是水之外的液体，例如，在曝光光EL的光源为F2激光器时，由于该F2激光光不透过水，故此时作为液体1可以使用可通过F2激光光的例如氟系列油脂或氟化聚醚(PFPE)等氟系列的液体即可。另外，作为液体1，除此此外也可以使用对曝光光EL有透光性且折射率尽可能高、相对于投影光学系统PL或基片P表面涂布的抗蚀剂性能稳定的物质(例如洋杉油)。
此外，虽然在本实施形态中采用了由托架71可装卸地保持波面像差检测装置70的构成，但本发明并非仅限于该装置。例如，作为检测装置，也可以使用照度计等其他的光学测量仪器。并且，也可以利用对这样的检测装置进行检测时使用的光具有透过性的部件形成壳罩72。另外，在波面像差检测装置70中，虽然是可装卸的部分配置了检测光的感光部(检测部)，但本发明并非仅限于这样的构成。例如，作为检测装置，也可以采用总是在曝光装置侧(载物台侧)配置感光部，在可装卸的部分配置检测光的光源部这样的构成。此外，还可以通过使壳罩72不仅相对于检测光具有透光性，而且还使其一部具有反射检测光的功能，形成可以偏转检测光的光路的构成。
在本实施形态中，采用了由托架71保持检测装置(波面像差检测装置)70的构成，但其保持动作既可以手动进行，也可以自动进行。另外，虽然是对在投影光学系统PL的光学元件2和壳罩72之间充满了液体1的状态下进行检测的情况进行了说明，但本发明并非仅限于此。例如，也可以适用于代替光学元件2配置其他的部件并在该部件和壳罩72之间充满液体1的状态下使用检测装置70的情况，或者只在壳罩72上充满了液体1的状态下使用检测装置70的情况。作为这样的使用方法，例如，可以设想观察液体1的状态的情况。
另外，虽然是在基片保持架PH上设置了托架71，但托架71的位置并非仅限于此，例如，也可以设置在基片载物台PST上。进而，只要不妨碍基片载物台PST的移动，也可以设置在曝光装置EX内的任何一个固定部分上，在使用检测装置70时将基片载物台PST移动到规定的位置。此时，在托架71上安装了检测装置70后，只要对基片载物台PST(或者基片保持架PH)进行定位以使壳罩72位于该检测装置70的检测光的光轴或者光路上即可。
另外，也可以在移动机构上安装托架71，在利用检测装置70进行检测时，驱动移动机构使安装在托架71上的检测装置70配置到壳罩72的下部。作为这样的移动机构，例如，可以通过旋转电机和连接于该旋转电机的机械臂进行构成，只要在机械臂的前端设置托架71将检测装置70移动到规定的位置即可。
进而，还可以总是将检测装置70安装在托架71或者固定部位上，在进行检测时，如上述这样，移动壳罩72和检测装置70的至少一方，使检测装置配置到壳罩72(透光性部件)72的下部(壳罩72位于检测装置70的检测光的光轴或者光路上)。
另外，本发明也可以适用于诸如特开2001-338868号公报以及与之对应的美国专利6,690,455号公报披露的照度计、或特愿2003-168037号公报披露的偏光度测量仪等可以在载物台(基片载物台)上装卸的其他检测装置。在本国际专利申请指定的指定国(或者选定的选定国)国内法令允许的限度内，援引上述公报以及上述美国专利的公开内容作为本说明书记载的一部分。
进而，虽然在上述的实施形态中，采用的是在投影光学系统PL与基片P之间局部地充满液体的曝光装置，但本发明也适用于使保持着曝光对象的基片的载物台在液槽之中进行移动的浸液曝光装置，或在载物台上形成规定深度的液体槽并于其中保持基片的浸液曝光装置。有关使保持着曝光对象的基片的载物台在液槽中进行移动的浸液曝光装置的构造以及曝光动作，披露于例如特开平6-124873号公报中，而有关在载物台上形成规定深度的液体槽并在其中保持基片的浸液曝光装置则分别披露于例如特开平10-303114号公报或美国专利第5,825,043号公报中。在本国际专利申请所指定的指定国(或选定的选定国)的国内法令允许的限度内，援引上述公报或美国专利中的公开内容作为本说明书记载的一部分。
另外，本发明也可以适用于如特开平11-135400号公报所披露的那样具有可保持晶片等被处理基片移动的曝光载物台(第1载物台)和配备了各种计量部件或传感器的计量载物台(第2载物台)的曝光装置。此时，也可以将壳罩72或检测装置70用的托架71设置在上述计量载物台侧。在本国际专利申请指定的指定国(或者选定的选定国)国内法令允许的限度内，援引上述公报以及上述美国专利的公开内容作为本说明书记载的一部分。
另外，虽然应用了上述浸液法的曝光装置采用的是用液体(纯水)充满投影光学系统PL终端光学元件出射侧的光路空间对晶片W(基片P)进行曝光的构成，但也可以如国际公开专利第2004/019128号文本所披露的那样，也用液体(纯水)充满投影光学系统PL终端光学元件入射侧的光路空间。在本国际专利申请所指定(或选定的选定国)的国家的法令所允许的限度内，援引上述文本的公开内容作为本说明书记载之一部分。
此外，在如上述那样使用了浸液法的情况下，有时投影光学系统的数值口径NA甚至可以达到0.9～1.3。在这样投影光学系统的数值口径NA变大的情况下，由于在以往作为曝光光束所用的随机偏振光中有时其成像性能也会因偏振效果而恶化，故希望使用偏振照明。在此情况下，最好进行重合于掩模(中间掩模)的线/与/空间(line-and-space)图案的线型图案的长度方向(纵向)的线偏振照明，以使得能够从掩模(中间掩模)的图案较多地出射S偏振分量(TE偏振分量)、即沿线型图案的长度方向的偏振方向成分的衍射光。由于在投影光学系统PL和基片P表面所涂布的抗蚀剂之间用液体充满的情况与在投影光学系统PL和基片P表面所涂布的抗蚀剂之间用空气(气体)充满的情况相比，有助于对比度的提高的S偏振分量(TE偏振分量)的衍射光在抗蚀剂表面的透过率升高，故即便是在投影光学系统的数值口径NA超过1.0这样的情况下也能够获得较高的成像性能。另外，通过适当地组合相移(相位移动)掩模或诸如特开平6-188169号公报所披露那样的重合于线型图案长度方向的斜入射照明法(特别是偶极照明法)等则会更有效果。在本国际专利申请所指定的指定国(或选定的选定国)的国内法令允许的限度内，援引上述专利公报的公开内容作为本说明书记载之一部分。
再者，在例如以ArF准分子激射光作为曝光光，使用1/4左右缩小倍率的投影光学系统PL在基片P上曝光微细的线/与/空间图案(例如25～50nm左右的L/S)这样的情况下，因掩模M的构造(例如图案的微细度或铬的厚度)，根据波导(Wave guide)效应，掩模M将作为偏光板而作用，可以使S偏振分量(TE偏振分量)的衍射光多于使对比度低下的P偏振分量(TM偏振分量)的衍射光出射。该情况下，虽然最好也使用上述那样的线偏振光照明，但即使是使用随机偏振光照明掩模M也可以使用数值孔径0.9～1.3那样大的投影光学系统得到高的图像分辨性能。
另外，在基片P上曝光掩模M的极微细的线/与/空间图案这样的情况下，虽然也存在因线栅(Wire Grid)效应而使P偏振分量(TM偏振分量)大于S偏振分量(TE偏振分量)的可能性，但只要是如以ArF准分子激射光作为曝光光，使用1/4左右缩小倍率的投影光学系统在基片P上曝光大于25nm的线/与/空间图案这样的条件，则由于S偏振分量(TE偏振分量)的衍射光可以多于P偏振分量(TM偏振分量)的衍射光地从掩模出射，故即便是投影光学系统的数值孔径大到0.9～1.3这样的情况也可以得到高的图像分辨性能。
进而，不仅是重合于掩模(中间掩模)的线形图案的长度方向的线型偏振光照明(S偏振照明)，而且组合以光轴为中心的圆的切线(圆周)方向线性偏光的偏振光照明法和斜入射照明法的亦有效果。特别地，不仅是在规定的某一方向延伸掩模(中间掩模)图案的线形图案，而且在混合存在沿多个不同方向延伸的线形图案的情况下，通过并用在以光轴为中心的圆的切线方向线性偏光的偏振照明法和环带照明法，即便在投影光学系统的数值口径NA较大的情况下也能够获得较高的成像性能。
此外，作为上述各实施形态的基片P，不仅适用于制造半导体器件用的半导体晶片，也可以适用于显示器件用的玻璃基片、或薄膜磁头用的陶瓷晶片、或者曝光装置中所使用的掩模或中间掩模的原版(合成石英、硅晶片)等。
作为曝光装置EX，除了同步移动掩模M与基片P对掩模M的图案进行扫描曝光的步进/与/扫描方式(step-and-scan)的扫描型曝光装置(扫描光刻机：scanning steppe))之外，也可以适用于在静止掩模M与基片P的状态下总括曝光掩模M的图案并使基片P顺次步进移动的步进/与/重复(step-and-repeat)方式的投影曝光装置(光刻机：stepper)。另外，本发明还适用于在基片P上将至少部分地重叠两个图案进行转印的步进/与/缝合(step-and-stitch)方式的曝光装置。
另外，本发明也适用于特开平10-163099号公报以及与之对应的美国专利6,341,007号公报、特开平10-214783号公报以及与之对应的美国专利6,400,441号公报、特表2000-505958号公报以及与之对应的美国专利5,969,441号公报等所披露的双载物台型的曝光装置。这里，在本国际专利申请所指定的指定国(或所选定的选定国家)国内法令所允许的限度内，援引上述公报的公开内容作为本文记载之一部分。
作为曝光装置EX的种类，其并非仅限于在基片P上曝光半导体元件图案的半导体元件制造用的曝光装置，也可以广泛适用于在液晶显示元件制造用以及显示器制造用的曝光装置或者用于制造薄膜磁头、摄像元件(CCD)或者中间掩模以及掩模等的曝光装置等。
在基片载物台PST或掩模载物台MST上使用线性电机(参照USP5,623,853或者USP5,528,118)时，作为相对于底座使这些载物台悬浮的方式，最好使用利用了空气轴承的空气浮起型以及利用了洛伦兹力或者电抗力的磁悬浮型中的某一种。另外，各载物台PST、MST既可以是沿导轨移动的类型，也可以是不设置导轨的无导向类型。
在本国际专利申请所指定的指定国(或所选定的选定国家)国内法令所允许的限度内，援引上述美国专利公报的公开内容作为本文记载之一部分。
作为各载物台PST、MST的驱动机构，可以使用通过对置二维地配置了磁铁的磁铁单元和二维地配置了线圈的电枢单元利用电磁力驱动各载物台PST、MST的平面电机。在该情况下，只要将磁铁单元和电枢单元中的某一方连接于载物台PST、MST，将磁铁单元和电枢单元的另一方设置在载物台PST、MST的移动面侧即可。
为了不使因基片载物台PST的移动而产生的反作用力传递给投影光学系统PL，可以使用特开平8-166475号公报以及与之对应的美国专利5,528,118号公报所披露的框架部件，以机械的方式将反作用力释放到地面(大地)。在本国际专利申请所指定的指定国(或所选定的选定国家)的国内法令中所允许的限度内，援引上述美国专利的公开内容作为本文记载之一部分。
另外，为了不使因掩模载物台MST的移动而产生的反作用力传递给投影光学系统PL，可以使用特开平8-330224号公报以及与之对应的美国专利5,874,820号公报所披露的框架部件以机械的方式将反作用力释放到地面(大地)。在本国际专利申请所指定的指定国(或所选定的选定国家)的国内法令中所允许的限度内，援引上述美国专利的公开内容作为本文记载之一部分。
本实施形态的曝光装置EX可以通过组装包含本申请专利要求的范围中列举的各构成要素的各种子系统进行制造，以确保规定的机械精度、电气精度、光学精度。为了确保这些各种精度，在该组装的前后，需要进行为达到光学精度的对各种光学系统的调整、为达到机械精度的对各种机械系统的调整、为达到电气精度的对各种电气系统的调整。
从各种子系统到曝光装置的组装工序包含各种子系统相互的机械连接、电路的配线连接、气压回路的配管连接等。不言而喻，在由该各种子系统到曝光装置的组装工序之前，还有各子系统各自的组装工序。如果结束了各种子系统的对曝光装置的组装工序，则下一步将进行综合调整，以确保作为曝光装置全体的各种精度。在此，希望曝光装置的制造在进行了温度以及洁净度等的管理的洁净室中进行。
半导体器件等微器件如图7所示那样经过下述各步骤来制造，即：进行微器件的功能、性能设计的步骤201；制作基于该设计步骤的掩模(中间掩模)的步骤202；制造作为器件的基材的基片的步骤203；利用前述实施形态的曝光装置EX在基片上曝光中间掩模的图案的曝光处理步骤204；器件组装步骤(包含切割工序、键合工序、封装工序)205；检查步骤206等。

Claims (27)

1.一种曝光装置，通过用液体充满载物台装置所保持的基片和投影光学系统之间，并经由上述投影光学系统和上述液体在上述基片上投影图案像来曝光上述基片，其特征在于：
上述载物台装置具有用于设置可在该载物台装置上装卸的检测装置的设置部；和
配置成在上述设置部上设置了上述检测装置之际位于上述检测装置的检测光的光路上的透光性部件。
2.根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于：
上述设置部以及上述透光性部件被设置在上述载物台装置的周缘部。
3.根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于：
上述透光性部件具有使上述液体停留在该透光性部件的上面的凹凸部。
4.根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于：
上述透光性部件的上面具有疏液性。
5.根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于：
上述载物台装置的上面和上述透光性部件的上面在上述投影光学系统的光轴方向上被设定在大致相同的位置。
6.根据权利要求5所述的曝光装置，其特征在于：
上述透光性部件的上面在上述投影光学系统的光轴方向上被设定在与上述载物台装置所保持的基片的上面大致相同的位置。
7.根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于：
上述透光性部件是构成上述检测装置的光学元件的一部分。
8.根据权利要求7所述的曝光装置，其特征在于：
上述透光性部件包含透镜。
9.根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于：
上述检测装置在上述透光性部件的上面充满了液体的状态下进行检测。
10.一种曝光装置，利用曝光光在上述基片上形成规定的图案，其特征在于，包括：
可相对于上述曝光光的光轴进行移动的载物台装置；
被设置于上述载物台装置、且其上部被供给液体的透光性部件；
在进行检测时可配置在上述透光性部件的下部的检测装置。
11.根据权利要求10所述的曝光装置，其特征在于：
上述检测装置可在上述载物台装置进行装卸。
12.根据权利要求10所述的曝光装置，其特征在于，还包括：
可以使上述检测装置移动到上述透光性部件的下部的移动机构。
13.根据权利要求10所述的曝光装置，其特征在于：
上述基片被保持在上述载物台装置上。
14.根据权利要求10或13所述的曝光装置，其特征在于，还包括：
投影光学系统，在用液体充满了该投影光学系统和上述基片之间的状态下进行曝光。
15.根据权利要求10所述的曝光装置，其特征在于：
上述透光性部件位于上述检测装置的检测光光路上。
16.根据权利要求10所述的曝光装置，其特征在于：
上述透光性部件是构成上述检测装置的光学元件的一部分。
17.根据权利要求16所述的曝光装置，其特征在于：
上述透光性部件包含透镜。
18.根据权利要求10所述的曝光装置，其特征在于：
上述透光性部件可相对于上述载物台装置进行装卸。
19.根据权利要求10所述的曝光装置，其特征在于：
上述检测装置在上述透光性部件的上面存在液体的状态下进行检测。
20.根据权利要求10所述的曝光装置，其特征在于：
上述透光性部件被设置在上述载物台装置的周缘部。
21.根据权利要求10所述的曝光装置，其特征在于：
在上述透光性部件的上面设有用于保持液体的保持部。
22.根据权利要求10所述的曝光装置，其特征在于：
在上述透光性部件的上面设有用于保持液体的凹凸部。
23.根据权利要求10所述的曝光装置，其特征在于：
上述透光性部件的上面具有疏液性。
24.根据权利要求10所述的曝光装置，其特征在于：
上述透光性部件的上面和载置于上述载物台装置上的基片上面处于大致同一高度。
25.根据权利要求19所述的曝光装置，其特征在于：
上述透光性部件的上面和上述载物台装置的上面处于大致同一高度。
26.根据权利要求10所述的曝光装置，其特征在于：
上述载物台装置具有保持基片的第1载物台和与该第1载物台另行设置的第2载物台，上述透光性部件被设置在上述第2载物台上。
27.一种器件制造方法，其特征在于：
通过在曝光装置上使用权利要求1或者权利要求10所记载的曝光装置来制造器件。
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