CN1969371A - 光学构件的支撑方法及支撑构造、光学装置、曝光装置、以及元件制造方法 - Google Patents

光学构件的支撑方法及支撑构造、光学装置、曝光装置、以及元件制造方法 Download PDF

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Abstract

将间隔构件(93)配置于复数个透镜中最下端的透镜(92)与配置于其下方的平行平板(94)间，藉由吸引透镜(92)及平行平板的一部分，使平行平板悬吊支撑于透镜(92)。藉此，不须将间隔构件(93)作成较平行平板(94)大，与采用藉由把持来保持平行平板(94)的保持机构相较，能确保平行平板(94)附近的空间。又，由于不把持平行平板(94)，因此能避免平行平板(94)的变形，抑制像差产生于投影单元(PU)。

Description

光学构件的支撑方法及支撑构造、光学装置、曝光装置、以及元件制造方法
技术领域
本发明，是关于光学构件的支撑方法及支撑构造、光学装置、曝光装置、以及元件制造方法，更详言之，是有关适于将另一光学构件支撑于透镜等光学构件的光学构件的支撑方法及支撑构造、将该支撑构造采用于其一部分的光学装置、具备该光学装置的曝光装置、以及使用该曝光装置来将元件图案转印于物体上的元件制造方法。
背景技术
以往，在制造半导体元件(集成电路等)、液晶显示元件等电子元件的微影制程中，主要是使用步进重复方式的缩小投影曝光装置(即所谓步进器)，其是将光罩(或标线片)的图案像透过投影光学系统转印于涂布有光阻剂(感光剂)的晶圆或玻璃板等感光性物体(以下称为“晶圆”)上的各照射区域；或使用步进扫描方式的投影曝光装置(即所谓扫描步进器(亦称扫描仪))。
此种投影曝光装置，随着集成电路更高积体化所带来的图案的微细化，而逐年要求更高的解析力(分辨率)，因此曝光用光的短波长化及投影光学系统的数值孔径(NA)增大化(大NA化)亦逐渐进展。然而，曝光用光的短波长化及投影光学系统的大NA化，虽会提高投影曝光装置的解析力，但另一方面却会导致焦深的窄化。又，将来曝光波长势必会更短波长化，因此若保持现状，焦深即过窄，有在进行曝光动作时产生焦点裕度不足的可能。
因此，最近有一种利用液浸法，来作为于实质上缩短曝光波长、且与在空气中相较更加增大(放大)焦深的方法的曝光装置逐渐受到瞩目。作为此利用液浸法的曝光装置，已有一种在将液浸区域(被水或有机溶媒等充满的局部区域)形成于投影光学系统下端面(亦即位于与晶圆对向的投影光学系统终端)的光学构件下面与晶圆表面间的状态下进行曝光(例如，参照下述专利文献1)。此专利文献1所述的曝光装置，是利用液体中的曝光用光波长为空气中的1/n倍(n是液体的折射率，通常为1.2～1.6左右)这点来提高分辨率，且与不使用液浸法、而能得到与该分辨率相等的分辨率的投影光学系统(假设能制造此种投影光学系统)相较，能将焦深放大n倍，亦即与在空气中相较能使焦深在实质上放大n倍。
然而，液浸曝光装置，由于终端的光学构件下面是直接接触液体(水等)，因此为了防止因光阻附着于该光学构件下面、或反复进行液体的供应及回收而产生的液体附着痕迹等使曝光精度降低，须较频繁地交换终端的光学构件。有鉴于此，习知的投影曝光装置，例如是以金属等构成，将机械式地把持终端光学构件的机构设于投影光学系统的镜筒下端，而以此机构将终端光学构件以能拆装的方式保持于镜筒。
然而，使用如上述机构来保持终端光学构件时，由于终端光学构件的中央部是光路，因此必然会把持(保持)该光学构件的外缘部，使得该机构的一部分必然会突出于终端光学构件外侧，而较终端光学构件更为大型。因此，例如是液浸型曝光装置时，用以将液浸区域形成于终端光学构件下面与晶圆表面间的嘴，即被迫移至上述光学构件的把持机构外侧(亦即投影光学系统外侧)。此是表示液浸区域会变得更宽。该液浸区域的扩大，是指于晶圆周围需有与晶圆表面大致相等平面的区域，其结果会使保持晶圆的载台大型化，进而使其位置控制更为困难。又，例如以光学式传感器来检测投影光学系统的照明光投射区域中晶圆表面的高度位置时，即必须将该传感器配置于从投影光学系统离开的位置。如此，采用以机械方式把持终端光学构件的机构，即会造成曝光装置大型化的原因之一。
又，若采用以机械方式把持终端光学构件的机构时，亦会导致终端光学构件的变形，甚而有导致投影光学系统的成像性能劣化的可能。再者，亦有从该机械机构的金属溶出金属离子至液体中而使曝光精度降低的可能。
上述光阻飞沫附着于终端光学构件的情形，由于亦会同样产生于非液浸型的投影曝光装置，因此此种装置中，是将以机械方式把持上述终端光学构件的机构设于投影光学系统的镜筒下端，并以此机构将终端光学构件以拆装自如的方式保持于镜筒。如此，采用以机械方式把持该终端光学构件的机构时的问题，除液浸本身的问题外，亦存在于一般投影曝光装置。
基于上述理由，而期待有一种能在不突出于终端光学构件外侧的状态下支撑该光学构件的新技术出现。
[专利文献1]国际公开第99/49504号说明书
发明内容
本发明有鉴于上述情形，从第一观点视之，是一种光学构件的支撑方法，其特征在于：将间隔构件安装于第1光学构件与第2光学构件之间，藉由以该间隔构件吸引该第1光学构件周缘部的至少一部分与该第2光学构件周缘部的至少一部分中的至少一方，来透过该间隔构件将该第2光学构件支撑于该第1光学构件。
本说明书中所谓光学构件周缘部的至少一部分，是指仅由光学元件构成光学构件时的该光学元件周缘部的至少一部分，而当光学构件具有光学元件与一体安装于其周缘部的另一构件时，即亦包含该另一构件的一部分。又，本说明书中，所谓吸引是指真空吸引，但亦包含磁力的吸引或静电力的吸引等。
据此，是透过间隔构件(安装于第1光学构件与第2光学构件间、用以吸引第1光学构件周缘部的至少一部分与第2光学构件周缘部的至少一部分的至少一方)使第2光学构件支撑于第1光学构件。此时，由于间隔构件例如是吸引第1光学构件、第2光学构件相互的对向面的至少一部分，因此能使该间隔构件不会突出于第1光学构件及第2光学构件外侧。藉此，例如第2光学构件是与前述投影光学系统的晶圆对向的光学构件(终端光学构件)时，即能在不突出于其外侧的状态下支撑终端光学构件。又，能确保第2光学构件附近的空间。又，由于是利用了真空或其它吸引力的支撑方法，因此能抑制第2光学构件的变形。又，藉由解除吸引力，而能容易地拆下第2光学构件，因此其交换是容易的。
本发明从第二观点视之，是一种光学构件的支撑构造，其特征在于：具备间隔构件，其安装于第1光学构件周缘部与第2光学构件周缘部之间，用以吸引该第1光学构件周缘部的至少一部分与该第2光学构件周缘部的至少一部分中的至少一方，以将该第2光学构件支撑于该第1光学构件。
据此，是具备间隔构件，其安装于第1光学构件周缘部与第2光学构件周缘部之间、用以吸引该第1光学构件周缘部的至少一部分与该第2光学构件周缘部的至少一部分中的至少一方，以将该第2光学构件支撑于该第1光学构件。此时，由于间隔构件例如能吸引第1光学构件、第2光学构件相互的对向面的至少一部分，因此能使该间隔构件不会突出于第1光学构件及第2光学构件外侧。藉此，例如第2光学构件是与前述投影光学系统的晶圆对向的光学构件(终端光学构件)时，即能在不突出于其外侧的状态下支撑终端光学构件。又，能确保第2光学构件附近的空间。又，由于是利用了真空或其它吸引力的支撑构造，因此能抑制第2光学构件的变形。又，藉由解除吸引力，而能容易地拆下第2光学构件，因此其交换是容易的。
本发明从第三观点视之，是一种含有复数个光学构件的光学装置，其特征在于：具备间隔构件，其配置于该复数个光学构件中的第1光学构件周缘部与第2光学构件周缘部之间，用以吸引该第1光学构件周缘部的至少一部分与该第2光学构件周缘部的至少一部分中的至少一方，以将该第2光学构件支撑于该第1光学构件。
据此，是透过间隔构件(安装于复数个光学构件中第1光学构件与第2光学构件间、用以吸引该第1光学构件周缘部的至少一部分与该第2光学构件周缘部的至少一部分中的至少一方)使第2光学构件支撑于第1光学构件。此时，由于间隔构件能吸引第1光学构件、第2光学构件相互的对向面的至少一部分，因此能使该间隔构件不会突出于第1光学构件及第2光学构件外侧。藉此，例如第2光学构件是与前述投影光学系统的晶圆对向的光学构件(终端光学构件)时，即能在不突出于其外侧的状态下支撑终端光学构件。又，能确保第2光学构件附近的空间。又，由于是利用真空或其它吸引力的支撑构造，因此能抑制第2光学构件的变形。又，藉由解除吸引力，而能容易地拆下第2光学构件，因此其交换是容易的。
本发明从第四观点视之，是一种将既定图案像投影于物体上的曝光装置，其特征在于，具备：装载该物体的载台；以及将该图案像投影于该物体的本发明的光学装置。
据此，由于具备将形成于光罩的图案像投影于物体的本发明的光学装置，因此能抑制第2光学构件的变形，且能容易地进行其交换。藉此，能长期良好地维持此第2光学构件的光学性能，进而能将曝光精度维持于高精度。又，例如若将第2光学构件作成与投影光学系统的晶圆对向的光学构件(终端光学构件)时，由于已确保其第2光学构件附近的空间，因此能将曝光时所需的构件配置于投影光学系统附近，藉此能谋求曝光装置整体的小型化。
此种情形下，能进一步具备在该第2光学构件与该物体之间形成充满液体的液浸区域的液浸装置。此时，由于已确保第2光学构件附近的空间，因此能使液浸装置接近第2光学构件附近，而能缩小液浸区域。藉此，由于亦能谋求保持物体的载台的小型化，因此能提高载台的位置控制性，从此点来看亦能提高曝光精度。
又，微影制程中，由于使用本发明的曝光装置将元件图案转印于物体上，因此能将微细图案以良好精度转印于物体上。据此，本发明从另一观点视的，亦能说是一种元件制造方法，其包含：使用本发明的曝光装置，将元件图案转印于物体上的微影制程。
附图说明
图1是显示一实施形态的曝光装置的概略图。
图2是投影光学系统下端部附近的纵截面图。
图3(A)是显示从上方观察间隔构件的状态的立体图。
图3(B)是显示从下方观察间隔构件的状态的立体图。
图4是间隔构件的纵截面图。
图5(A)是显示环状构件的内部构造及液浸装置的构成的图。
图5(B)是环状构件的仰视图。
图6是用以说明液浸装置的作用的图。
【主要元件符号说明】
10                     照明系统
11                     标线片载台驱动部
12                     基盘
15，17                 移动镜
16                     标线片干涉仪
20                     主控制装置
21                     密闭空间(液体室)
28                     晶圆载台本体
40                     镜筒
41，42，43             密封构件
50                     载台装置
51a，51b               阀
61a，61b，61c，61d     真空吸引管
62                     液体供应管
63                     液体回收管
70                     晶圆保持具
72                     排水槽
74，78                 贯通孔
76                     排水管
80                     供水管
86a，86b               阀群组
88                     液体供应装置
89                     供应管路
92                     透镜
93                     间隔构件
93a                    第1槽
93b                    第2槽
94                     平行平板
95                     环状构件
98                     排水路
99                     液体回收装置
100                    曝光装置
124                    载台驱动部
193a，193b，193c，193d 通气路
200                    真空吸引装置
293a，293b             流路
AX                     光轴
FC                     框架脚轮
IL                     照明光
Lq1，Lq2               液体
PL                     投影光学系统
PU                     投影单元
R                      标线片
RST                    标线片载台
W                      晶圆
WST                    晶圆载台
WTB                    晶圆台
具体实施方式
以下，根据图1至图6说明本发明的一实施形态。
图1是显示一实施形态的曝光装置100的概略构成。此曝光装置100，是步进扫描方式的投影曝光装置，亦即所谓扫描步进器(亦称扫描仪)。此曝光装置100，具备照明系统10、保持作为光罩的标线片R的标线片载台RST、作为光学装置的投影单元PU、具有作为载台的晶圆载台WST的载台装置50、以及此等的控制系统等。于晶圆载台WST上装载有作为物体的晶圆W。
前述照明系统10，是包含未图标的标线片遮帘等(均未图标)所构成。此照明系统10，是藉由作为能量光束的照明光(曝光用光)IL，以大致均匀的照度，照明在被标线片遮帘所限定的标线片R上往X轴方向延伸的狭缝状照明区域。此处，就一例而言，可使用ArF准分子激光(波长193nm)来作为照明光IL。
于该标线片载台RST上，例如以真空吸引方式固定有于其图案面(在图1为下面)形成有电路图案等的标线片R。标线片载台RST，例如是藉由含线性马达等的标线片载台驱动部11，而能在与照明系统10的光轴(与后述投影光学系统PL的光轴AX一致)垂直的XY平面内微幅驱动，且能以指定的扫描速度，沿既定扫描方向(此处为与图1的纸面左右方向的Y轴方向)驱动。
标线片载台RST的载台移动面内的位置(含绕Z轴的旋转)，是随时以标线片激光干涉仪(以下称为”标线片干涉仪”)16并透过移动镜15例如以0.5～1nm左右的解析能力检测。此外，移动镜15，实际上是设有具有与Y轴方向正交的反射面的Y移动镜、以及具有与X轴方向正交的反射面的X移动镜。此标线片干涉仪16的测量值，被送至主控制装置20，主控制装置20，即根据该标线片干涉仪16的测量值算出标线片载台RST的X轴方向、Y轴方向及θz方向(绕Z轴的旋转方向)，且藉由根据此算出结果控制标线片载台驱动部11，以控制标线片载台RST的位置(及速度)。
前述投影单元PU，是配置于标线片载台RST的下方(图1)。投影单元PU，包含：镜筒40、于该镜筒40内被保持成既定的位置关系的复数个光学元件、以及包含与晶圆对向的平行平板94的投影光学系统PL(图1中未图标，参照图2)。本实施形态中，例如使用包含具Z轴方向的共通光轴AX的复数个透镜(透镜元件)及前述平行平板94的折射光学系统，来作为投影光学系统PL。
前述平行平板94，如图2(投影单元PU下端部附近的截面图)所示，是透过间隔构件93而被支撑于第1光学构件的透镜92(位于投影单元PU的镜筒40内部的复数个透镜中最下端)下方。
又，从图2可知，透镜92与平行平板94之间，充填有使ArF准分子激光(波长193nm的光)透射的折射率较1大的液体Lq2。
本实施形态中，于实质上构成有投影光学系统PL，其包含镜筒40内部的复数个透镜(含透镜92)、水Lq2、以及平行平板94，由两侧远心、具有既定投影倍率(例如1/4倍或1/5倍)的折射光学系统所构成。
又，于平行平板94与晶圆W间供应有使ArF准分子激光透射的折射率较1大的液体、与该液体Lq2相同的液体Lq1。
藉此，当标线片R上的照明区域被来自照明系统10的照明光IL照明时，藉由通过此标线片R的照明光IL，使该照明区域内的电路图案的缩小像(电路图案一部分的缩小像)，透过上述投影光学系统PL及液体Lq1形成于照明光IL的照明区域(是与于表面涂布有光阻(感光剂)的晶圆上的该照明区域共轭)。
此外，本实施形态的曝光装置100，由于要执行适用液浸法的曝光，因此随着数值孔径NA实质上增大，标线片侧的孔径亦变大。如此，仅以透镜构成的折射光学系统，是难以满足珀兹伐条件(Petzval Condition)，使投影光学系统趋向大型。为避免此投影光学系统的大型化，亦可采用包含反射镜以及透镜所构成的反射折射系统(catadi optric系统)。
此外，包含间隔构件93等投影光学系统PL的下端部附近的构成、或执行液体Lq1，Lq2的供应等的液浸装置构成等，将详述于后。
返回图1，前述载台装置50，具备：框架脚轮FC、透过未图标的防振机构设于该框架脚轮FC上的底盘12、配置于该基盘12上面的上方的晶圆载台WST、以及驱动该晶圆载台WST的载台驱动部124。
该基盘12，是由亦称为定盘的板状构件构成，该基盘12上面是加工成高平坦度，以作为晶圆载台WST移动时的导引面。
如图1所示，该晶圆载台WST，具备：晶圆载台本体28，是配置于基盘12上，藉由线性马达等能移动于2维面内；以及晶圆台WTB，透过未图标的Z·倾斜驱动机构装载于该晶圆载台本体28上。Z·倾斜驱动机构，实际上，是包含在晶圆载台本体28上以3点支撑晶圆台WTB的3个致动器(例如，音圈马达或EI铁芯)等所构成，使晶圆台WTB往Z轴方向、θx方向(绕X轴的旋转方向)、θy方向(绕Y轴的旋转方向)的3自由度方向微幅驱动。
于前述晶圆台WTB上设有保持晶圆W的晶圆保持具70。晶圆保持具70，具备：板状的本体部、以及固定于该本体部上面、于其中央形成有较晶圆W直径大2mm的圆形开口的辅助板。于此辅助板的圆形开口内部的本体部区域配置有多数个销，藉由该多数个销以支撑晶圆W的状态来真空吸引。此时，在真空吸引晶圆W的状态下，其晶圆表面与辅助板表面的高度为大致同一高度。
又，晶圆台WTB的位置，是藉由透过设于其上面端部的移动镜17而配置于外部的干涉仪18，以0.5～1nm程度的分解能来测量。此处，实际上，于晶圆台WTB上面，沿Y轴方向延伸设置有在X轴方向一端(-X侧端)具有与X轴正交的反射面的X移动镜，沿X轴方向延伸设置有在Y轴方向一端(+Y侧端)具有与Y轴正交的反射面的Y移动镜。将来自X轴干涉仪、Y轴干涉仪的干涉仪光束(测长光束)，分别投射于该等移动镜的各反射面，藉由以各干涉仪接收各反射光，测量来自各反射面的基准位置(一般而言，是将固定反射镜配置于投影单元PU侧面、或未图标的离轴对准系统侧面，并以该处为基准面)的测量方向的移位。Y轴干涉仪，具有与连接投影光学系统PL的投影中心(光轴AX)及对准系统的检测中心的Y轴平行的测长轴，X轴干涉仪，则具有与Y轴干涉仪的测长轴在投影光学系统PL的投影中心垂直交叉的测长轴。
前述Y轴干涉仪，是至少具有3支光轴的多轴干涉仪，各光轴的输出值是能独立测量。此Y轴干涉仪的输出值(测量值)，是供应至主控制装置20，主控制装置20根据来自Y轴干涉仪的输出值，而不仅能测量晶圆台WTB的Y轴方向位置(Y位置)，亦能测量绕X旋转的旋转量(纵摇量)及绕Z轴旋转的旋转量(偏转量)。又，X轴干涉仪，是至少具有2支光轴的多轴干涉仪，各光轴的输出值是能独立测量。此X轴干涉仪的输出值(测量值)，是供应至主控制装置20，主控制装置20根据来自X轴干涉仪的输出值，而不仅能测量晶圆台WTB的X轴方向位置(X位置)，亦能测量绕Y轴旋转的旋转量(横摇量)。
如上所述，于晶圆台WTB上，实际上虽设有X轴移动镜、Y轴移动镜，且对应于此设有X轴干涉仪、Y轴干涉仪，但图1中仅显示有移动镜17、干涉仪18来代表此等。此外，例如亦可将晶圆台WTB的端面加工成镜面来形成反射面(相当于移动镜17的反射面)。
其次说明投影单元PU的下端部附近的构成。
前述镜筒40内部最下端的透镜92是一平凸透镜，其由石英玻璃、氟掺杂、氟化物结晶(萤石、氟化锂等)构成，其下端面为平面，上侧为球面(或非球面)。于此透镜92外缘附近，是横越全周形成有倾斜面。且如图2的截面图所示，是以镜筒40下端部的锥形部从下方支撑此倾斜面的状态来固定透镜92。于镜筒40下端设有环状密封构件43。
前述间隔构件93，如从斜上方所视的立体图的图3(A)及从斜下方所视的立体图的图3(B)所示，是截面大致梯形(参照图2)且具有圆环状的形状，例如是由接近石英玻璃(为透镜材料)等的热膨胀率的非金属(例如石英玻璃或低热膨胀陶瓷等)构成。于此间隔构件93上端面，横越全周形成有由凹槽构成的第1槽93a，于其下端面形成有与第1槽93a相同的第2槽93b。
如图4的截面图所示，于间隔构件93的+Y侧端部附近的第1槽93a下方，形成有截面L字形的通气路193b，该通气路193b的一端是于第1槽93a的内部底面开口。通气路193b的另一端，是于间隔构件93外周面开口。于此通气路193b的另一端连接有真空吸引管61b的一端。真空吸引管61b的另一端则连接于真空吸引装置200。
于间隔构件93的-Y侧端部附近的前述第1槽93a下方，亦左右对称地形成有与该通气路193b相同的通气路193a，此通气路193a的一端是于第1槽93a的内部底面开口。于此通气路193a的另一端连接有真空吸引管61a的一端。真空吸引管61a的另一端则连接于前述真空吸引装置200(参照图4))。
于间隔构件93的+X侧、-X侧端部附近的前述第2槽93b上方，是分别形成有与前述通气路193b相同的L字形通气路193c，193d，此等通气路193c，193d的一端，如图3(B)所示，分别于前述第2槽93b的内部底面开口。于此等通气路193c，193d各另一端连接有真空吸引管61c，61d的一端，真空吸引管61c，61d的另一端，则连接于前述真空吸引装置200。
本实施形态中，藉由真空吸引管61a～61d及真空吸引装置200，来构成能使形成在间隔构件93的通气路193a～193d及第1、第2槽93a，93b内产生负压的真空吸引机构。
如图3(A)及图4所示，于前述间隔构件93，形成有从其外周面外侧至内周面内侧的半径方向的流路293b。此前述流路293b的一端连接于液体供应管62的一端，该液体供应管62的另一端侧则连接于液体供应装置88(于图4未图标，参照图5(A))。此液体供应装置88，包含：液体槽、加压泵、温度控制装置。前述温度控制装置，是将液体槽内的液体温度调整成与收纳有曝光装置本体的室(未图标)内的温度相同程度。又，于液体供应管62的一部分设有用以控制液体的供应、停止的阀51a。此外，作为此阀51a，最好是使用例如除了能进行液体的供应、停止外亦能进行流量的调整的流量控制阀。又，阀51a亦能设于液体供应装置88内部。
另一方面，如图3(A)所示，相对间隔构件93的流路293b于相反侧的位置(点对称的位置)形成有流路293a。此时从图3(A)可知，流路293a的开口端，是较前述流路293b的开口端相对重力方向形成在更高位置。于此流路293a的一端连接有液体回收管63，该液体回收管63的另一端则连接于包含液体槽及吸引泵的液体回收装置99(于图3(A)未图标，参照图5(A))。于液体回收管63的一部分设有用以控制液体的供应、停止的阀51b。作为此阀51b，最好是对应前述液体供应装置的阀而使用流量控制阀。此外，阀51b亦能设于液体回收装置99内部。
此处，是使用能使ArF准分子激光(波长193nm的光)透射的超纯水(以下除特别需要，皆简述为”水”)来作为前述液体。超纯水，其优点为能容易地在半导体制造工厂等处大量取得，且对涂布于晶圆上的光阻(感光剂)或对光学透镜等的不良影响较少。
如图3(A)所示，前述平行平板94，整体而言是一圆板状构件，其上面与下面为平行的平面，与透镜92同样由萤石、氟化锂等的氟化物结晶构成。于此平行平板94下面的外缘部，横越周方向整体形成有倾斜部(锥形部)(参照图2等)。
本实施形态中，如前所述，由于透过真空吸引管61a～61d将真空吸引装置200连接于间隔构件93，因此如图2所示，藉由在将间隔构件93安装于透镜92下面(平面)与平行平板94上面(平面)之间的状态下使真空吸引装置200动作，使间隔构件93的通气路193a～193d内部及第1、第2槽93a，93b内部产生负压，而能使透镜92周缘部及平行平板94周缘部真空吸引于间隔构件93，以此方式，使平行平板94透过间隔构件93支撑于透镜92。
又，由于间隔构件93是圆环状构件，因此被透镜92、间隔构件93、以及平行平板94所包围的空间即为密闭空间21(参照图2)。由于在前述密闭空间21内保持有液体(水)，因此，以下说明中将此密闭空间21称为液体室21。本实施形态中，是以下述方式将液体(水)Lq2保持于液体室21内。
亦即，主控制装置20(参照图1)，是以既定开度开启连接于液体供应管62的阀51a，并透过流路293b开始将水供应至前述液体室21内。接着，在液体室21内被水充满前，主控制装置20，是以既定开度开启连接于液体回收管63的阀51b，并透过流路293a从液体室21开始将水回收至液体回收装置99(液体槽)内部(参照图5)。此时，主控制装置20，是将供应至液体室21内的水量与从液体室21回收的水量随时保持相等。藉此，于液体室21内即保持一定量的水Lq2(参照图2)。此情形下，保持于液体室21内的水Lq2是随时更换。又，本实施形态中，由于水是从液体室21下端部附近供应，并从液体室21上端部附近回收，因此液体室21内的空气会在回收水时同时被回收，而能将水确实充满液体室21内。
如图2所示，于前述平行平板94周围，以包围前述平行平板94及间隔构件93的状态设有环状构件95。更详言之，环状构件95，是在将其前端部(内周侧的端部)插入平行平板94的前述锥形部与晶圆W间的状态下，且在其底面平行于XY平面的状态下，透过未图标的支撑构件悬吊支撑于保持例如投影单元PU的保持构件。藉此，能将投影光学系统PL与环状构件95对投影光学系统PL的光轴AX方向(Z轴方向)的位置关系维持在一定。
又，环状构件95，是以图2的状态，于其内周侧上端面附近形成段部(透过既定的间隙从下方嵌合(卡合)于间隔构件93的外周缘附近)。于此环状构件95的段部上面设有压接间隔构件93下面的环状密封构件42。又，于此环状构件95上面的段部内周侧，设有从下方压接平行平板94的前述锥形部的环状密封构件41。此时，若解除间隔构件93的真空吸引力，即藉由环状构件95，分别透过密封构件42，41从下方支撑间隔构件93、平行平板94。
虽在图2为省略，但若综合图5(A)及图5(B)的环状构件95的仰视图即可知，于环状构件95底面，是从内侧依序向外侧形成圆环状供水槽70及圆环状排水槽72，且形成为同心圆形。此外，图5(A)、图5(B)中的2个槽70，72中，供水槽70的槽宽是设定成大于排水槽72的槽宽。
于供水槽70的内部底面(图5(A)内部上面)，以大致相等间隔形成有复数个沿上下方向贯通的贯通孔78，供水管80的一端分别从上方连接于各贯通孔78。各供水管80的另一端，则分别透过阀86a分别连接于供应管路90(其一端是连接于前述的液体供应装置88)的另一端。此时，所对应的阀86a为开启状态时，若液体供应装置88进行动作，例如已被温度控制装置调温成与收纳有曝光装置100(的本体)的室(省略图标)内温度相同温度的液浸用液体，即依序透过供应管路90、供水管80、以及贯通孔78，供应至环状构件95的供水槽70内部。此外，于下述中，将设于各供水管80的阀86a汇整而亦称为阀群86a。
作为上述液浸用液体，与前述液体Lq2同样地，此处亦使用能使ArF准分子激光(波长193nm的光)透射的超纯水。水的折射率n大致为1.44。于此水中，照明光IL的波长是被缩短成193nm×1/n＝约134nm。又，由于超纯水对环境无不良影响，且杂质的含量极低，因此亦能期待有洗净晶圆表面及平行平板94表面的作用。
于前述排水槽72的内部底面(图5(A)内部上面)，以大致相等间隔形成有复数个沿上下方向贯通的贯通孔74，排水管76的一端分别从上方连接于各贯通孔74。前述各排水管76的另一端，则分别透过阀86b分别连接于排水路98(其一端是连接于前述的液体回收装置99)的另一端。此时，所对应的阀86b为开启状态时，在环状构件95下面与晶圆W表面间的存在于排水槽72附近的水，即透过排水管76而被液体回收装置99回收。此外，于下述中，将设于各排水管76的阀86b汇整而亦称为阀群组86b。
此处，作为阀群组86a，86b的各阀，是与前述同样地，使用除了能进行开闭以外尚能调整其开度的调整阀(例如流量控制阀)等。
其次，说明液浸用水的供排动作。此处，晶圆载台WST为静止。
首先，主控制装置20，在以既定开度开启阀群组86a各阀的状态下，开始从液体供应装置88对环状构件95进行供水，且在以既定开度开启阀群组86b各阀的状态下，开始液体回收装置99的动作。藉此，即从液体供应装置88透过供水路90及各供水管80将既定压力(正压)的水送入环状构件95的供水槽70内部，此送入的水的一部分，流经环状构件95的供水槽70内部及环状构件95下面与晶圆W间的空间、且流经平行平板94与晶圆W间的空间后，透过排水槽72、各贯通孔74被回收至液体回收装置99。
此时，主控制装置20，是将阀群组86a，86b各阀的开度、从液体供应装置88所供应的水压、液体回收装置99于各排水管76内部产生的负压等，设定成对环状构件95的供水量会相等于从排水槽72所排出的水量。如此一来，随时保持一定量的水即会被送入平行平板94下方，且此所送入的水即随时被液体回收装置99回收。
此外，亦可将另一排水槽形成于环状构件95底面的供水槽70内侧，并将此另一排水槽内部透过未图标的管路释放至大气。此时，主控制装置20，即须将阀群组86a，86b各阀的开度、从液体供应装置88所供应的水压、液体回收装置99于各排水管76内部产生的负压等，设定成对环状构件95的供水量会稍微多于从排水槽72所排出的水量。如此一来，供应至环状构件95、而未从排水槽72排出的残留水，即在充满环状构件95下面及平行平板94与晶圆W间的空间后，透过另一排水槽及管路排出至外部。此时，由于另一排水槽是被大气开放的被动性排水槽，因此几乎不会施加水压于平行平板94，而不会产生应力。
无论如何，当晶圆载台WST沿既定方向、例如沿图6中箭头C所示的方向移动时，于平行平板94下方即产生如该图箭头F所示的水的流动。此箭头F所示的流动，是一非压缩性的黏性流体，且为构成牛顿粘性法则的牛顿流体的水，因晶圆W表面与平行平板94下面的相对移位而承受剪力所产生的层流库页特(Couette)流动。
本实施形态的曝光装置100中，当驱动晶圆载台WST及晶圆W时，例如晶圆载台WST(及晶圆W)于照射间步进时及扫瞄曝光时等，由于会产生对应其驱动方向的层流库页特流动，因此会替换平行平板94下方的水。
以上述方式构成的本实施形态的曝光装置100中，是与通常的扫瞄步进器同样地，在使用未图标的标线片对准系统、对准检测系统等进行标线片对准、对准检测系统的基线测量、以及EGA(增强型全晶圆对准，Enhanced Global Alignment)等的晶圆对准等既定准备作业后，即进行步进扫瞄方式的曝光动作，将标线片R的图案转印于晶圆W上的各照射区域。此外，此等各动作，除了如前所述在将液体Lq2保持于液体室21内、且将液体Lq1保持于平行平板94与晶圆W间的状态下执行标线片对准及曝光动作这点以外，由于与通常的扫瞄步进器的情形并无特别不同之处，因此省略详细说明。
从至此为止的说明可知，本实施形态中，形成于环状构件95的各贯通孔78及供水槽70是发挥液体供应嘴的功能，而形成于环状构件95的各贯通孔74及排水槽72则发挥液体回收嘴的功能。不过，本实施形态的构成仅为一例，亦可例如将如国际公开第99/49504号说明书所揭示的供应嘴及回收嘴代替环状构件95来加以设置。
如上述说明，根据本实施形态的投影单元PU，是采用本发明的支撑构造来作为构成前述投影单元PU的平行平板94的支撑构造。亦即，透过安装于位在复数个透镜(构成投影光学系统PL)中镜筒40内部的最下端的透镜与平行平板94间、用以吸引透镜92周缘部与平行平板94周缘部之间隔构件93，将平行平板94支撑于透镜92。此时，间隔构件93，由于是分别吸引透镜92与平行平板94彼此的对向面，因此不会使该间隔构件93突出于透镜92及平行平板94外侧。如此，能以间隔构件93在不突出于其外侧的状态下支撑平行平板94。藉此，能确保平行平板94附近的空间。
又，藉由间隔构件93的平行平板94的支撑方法，由于是利用了真空吸引力的支撑方法，因此能抑制平行平板94的变形。又，藉由解除吸引力，能容易地拆下平行平板94，由于其交换容易，因此能较频繁地交换平行平板94。
承上所述，根据本实施形态的曝光装置100，藉由上述理由，能使用良好维持成像性能的投影光学系统PL将标线片R的图案转印于晶圆W上。
又，由于确保了平行平板94附近的空间，因此能将曝光所需的构件配置于其空间，例如配置上述的环状构件95等喷嘴形成构件，藉此能缩小液浸区域。据此，能谋求晶圆台WTB的小型化，提高晶圆台WTB的位置控制性，就此点来看亦能提高曝光精度。
再者，根据本实施形态的曝光装置，由于透过呈将水(液体)供应至液体室21(形成于透镜92与平行平板94之间)的状态的投影光学系统PL，并在平行平板94与晶圆W间形成液浸区域的状态下进行曝光，因此能进行高分辨率且与空气中相较焦深更大(NA＞1)的曝光，而能将标线片R的图案以良好精度转印于晶圆上，实现例如作为元件规格(device rule)的70～100nm程度的微细图案转印。
又，本实施形态中，由于投影光学系统PL的最靠像面侧的光学元件为平行平板94，因此能简单地进行交换前后的定位，且于交换前后几乎不会产生成像性能的变化。据此，就此点来看，亦能维持投影光学系统PL的良好成像性能。
又，上述实施形态中，亦可藉由隔壁分隔前述供水槽70及排水槽72而形成复数个小室。如此一来，将环状构件95盖上晶圆的边缘部分时，即使对应边缘部分的小室产生压力变化，亦能使该压力变化的影响不会波及其它小室。
又，上述实施形态中，虽以环状构件95透过密封构件42，41从下方支撑平行平板94，但并不一定非是此构成不可。
又，上述实施形态中，虽说明了将本发明采用于液浸曝光装置的情形，但并不限于此，亦能采用于通常的曝光装置。此时，藉由平行平板94，能在涂布于晶圆W表面的光阻飞散时，防止光阻附着于透镜92。
又，上述实施形态中，虽采用平行平板94作为配置于透镜92下侧的光学构件，但本发明不限于此，亦可采用透镜代替平行平板94。此时，亦可将透镜上面的周缘部附近加工成平面，并真空吸引该平面，亦可将保持构件(凸缘)设于透镜，再真空吸引该凸缘部分。
又，上述实施形态中，虽说明了将间隔构件93作成环状的情形，但本发明并不限于此。作为间隔构件93，并不限于单体的情形，亦可例如将3个间隔构件对光学构件的周缘部相距既定距离来配置，以3个构件悬吊支撑平行平板94。
再者，并不限于如上述实施形态般使真空吸引力作用于间隔构件93与透镜92间、以及间隔构件93与平行平板94间的双方，亦可在任一方、例如使真空吸引力仅作用于平行平板94，而将另一方以螺栓等固定。此时，亦可将突缘设于透镜92周围，再以螺栓等固定该突缘。
又，上述实施形态中，虽使用真空吸引力来作为吸引力，但本发明不限于此，例如亦可使用静电力或磁力。
又，上述实施形态中，虽说明了安装间隔构件93、来使平行平板94保持于构成投影光学系统PL的最下端的透镜92，但本发明并不限于此，亦可将间隔构件93安装于投影光学系统PL内的一透镜、与配置于该一透镜下方的另一透镜间，使另一透镜支撑于该一透镜。
又，本发明的支撑方法，并不限于采用在构成投影光学系统的光学构件的支撑，亦可采用在构成照明系统的光学构件的支撑。
又，上述实施形态中，虽使用超纯水(水)作为液体，但本发明当然不限定于此。亦可使用化学性质稳定、照明光IL的透射率高的安全液体来作为液体，例如氟是惰性液体。作为此氟是惰性液体，例如能使用氟洛黎纳特(Fluorinert，美国3M公司的商品名称)。此氟是惰性液体亦具优异冷却效果。又，作为液体，亦能使用具有对照明光IL的透射性、且折射率尽可能较高者，或使用对涂布于投影光学系统或晶圆表面的光阻较稳定者(例如杉木油、cedar oil)。又，将F2激光作为光源时，最好是选择全氟聚醚油(Fomblin Oil)。
又，上述实施形态中，亦可再利用已回收的液体，此时，最好是将用以从所回收的液体除去杂质的过滤器预先设于液体回收装置或回收管等。
又，上述实施形态中，虽说明了将本发明适用于步进扫瞄方式等的扫瞄型曝光装置，但本发明的适用范围当然并不限定于此。亦即本发明亦能适用于步进重复方式的投影曝光装置，进一步地能适用于步进针迹(step and stitch)方式的曝光装置、或接近(proximity)方式的曝光装置等。
曝光装置用途并不限定于半导体制造用的曝光装置，亦可广泛适用于例如用来制造将液晶显示元件图案转印于方型玻璃板的液晶用曝光装置、或制造有机EL、薄膜磁头、摄影元件(CCD等)、微型机器及DNA芯片等。又，除了制造半导体元件等微型元件以外，为了制造用于光曝光装置、EUV(极远紫外线)曝光装置、X射线曝光装置及电子束曝光装置等的标线片或光罩，亦能将本发明适用于将电路图案转印于玻璃基板或硅晶圆等的曝光装置。
此外，上述各实施形态的曝光装置中，作为照明光IL，并不限于ArF准分子激光源，亦能使用KrF准分子激光源(波长248nm)、F2激光源(波长157nm)、AF2激光源(波长146nm)等脉冲激光，或能使用来自超高压水银灯的g线(波长436nm)、i线(波长365nm)等的亮线等。又，可使用YAG谐波、或一种谐波，其是以涂布有铒(或铒及镱两者)的光纤放大器，将从DFB半导体激光或纤维激光射出的红外线区或可见区的单一波长激光放大，并以非线形光学结晶将其转换波长成紫外光。又，投影光学系统不仅可为缩小系统，亦可是等倍及放大系统的任一种。
又，上述实施形态中，作为曝光装置的照明光IL，并不限于波长大于100nm的光，亦可使用波长未满100nm的光。例如，近年来，为了曝光70nm以下的图案，已进行EUV曝光装置的开发，其是以SOR或电浆激光为光源来产生软X线区域(例如5～15nm的波长域)的EUV(Extreme Ultra Violet)光，且使用根据其曝光波长(例如13.5nm)所设计的全反射缩小光学系统及反射型光罩。此装置中，是使用圆弧照明同步扫描光罩与晶圆来进行扫瞄曝光的构成。
又，本发明亦能适用于使用电子束或离子束等的荷电粒子线的曝光装置。此外，电子线曝光装置，亦可为锥束方式、可变成形光束方式、单元投影(cell projection)方式、遮没孔径阵列(blanking aperture allay)方式、以及光罩投影方式中的任一方式。例如，使用电子束的曝光装置中，虽使用具备电磁透镜的光学系统，但亦可以此光学系统构成曝光光学系统，包含此曝光光学系统的镜筒等来构成曝光光学系统单元。
此外，半导体元件，是经过下述步骤所制造：进行元件的功能、性能设计的步骤；根据此设计步骤来制作标线片的步骤；从硅材料制作晶圆的步骤；藉由以前述调整方法来调整图案转印特性的上述实施形态的曝光装置，将形成于光罩的图案转印于感光物体上的微影步骤；元件装配的步骤(包含切割制程、接合制程、封装制程)；检查步骤等。此时，微影步骤中，由于使用了调整图案转印特性的上述实施形态的曝光装置，因此能以良好良率制造高积体元件。
如上述的说明，本发明的光学构件的支撑方法及支撑构造，适于光学构件的支撑。又，本发明的光学装置，适于用作为构成曝光装置的投影光学系统。又，本发明的曝光装置，适于将形成在光罩的图案转印于物体上。又，本发明的元件制造方法适于微元件的制造。

Claims (21)

1.一种光学构件的支撑方法，其特征在于：
是将间隔构件安装于第1光学构件与第2光学构件之间，且藉由以该间隔构件吸引该第1光学构件周缘部的至少一部分与该第2光学构件周缘部的至少一部分中的至少一方，来透过该间隔构件将该第2光学构件支撑于该第1光学构件。
2.如权利要求第1项的光学构件的支撑方法，其中，该间隔构件，是真空吸引该第1光学构件周缘部的至少一部分、与该第2光学构件周缘部的至少一部分中的至少一方。
3.如权利要求第1项的光学构件的支撑方法，其中，该间隔构件，是以静电力或磁力吸引该第1光学构件周缘部的至少一部分、与该第2光学构件周缘部的至少一部分中的至少一方。
4.一种光学构件的支撑构造，其特征在于：
具备间隔构件，其是安装于第1光学构件周缘部与第2光学构件周缘部之间，用以吸引该第1光学构件周缘部的至少一部分与该第2光学构件周缘部的至少一部分中的至少一方，以将该第2光学构件支撑于该第1光学构件。
5.如权利要求第4项的光学构件的支撑构造，其中，该间隔构件，是真空吸引该第1光学构件周缘部的至少一部分、与该第2光学构件周缘部的至少一部分中的至少一方。
6.如权利要求第4项的光学构件的支撑构造，其中，该间隔构件，是以静电力或磁力吸引该第1光学构件周缘部的至少一部分、与该第2光学构件周缘部的至少一部分中的至少一方。
7.一种光学装置，是含有复数个光学构件，其特征在于：
具备间隔构件，其是配置于该复数个光学构件中第1光学构件周缘部与第2光学构件周缘部之间，用以吸引该第1光学构件周缘部的至少一部分与该第2光学构件周缘部的至少一部分中的至少一方，以将该第2光学构件支撑于该第1光学构件。
8.如权利要求第7项的光学装置，其中，进一步具备真空吸引机构，其是连接于该间隔构件，用以使形成在该间隔构件的通气路内产生负压，藉由用该间隔构件来吸引该第1光学构件周缘部的至少一部分与该第2光学构件周缘部的至少一部分中的至少一方。
9.如权利要求第7项的光学装置，其中，进一步具备吸引机构，其是设于该间隔构件，以静电力或磁力吸引该第1光学构件周缘部的至少一部分与该第2光学构件周缘部的至少一部分中的至少一方。
10.一种曝光装置，是将既定的图案像投影于物体上，其特征在于，具备：
装载该物体的载台；以及
将该图案像投影于该物体的权利要求第7至9项中任一项的光学装置。
11.如权利要求第10项的曝光装置，其中，该第2光学构件，是该复数个光学构件中位于最靠像面侧的光学构件。
12.如权利要求第11项的曝光装置，其进一步具备液浸装置，是在该第2光学构件与该物体之间形成充满液体的液浸区域。
13.如权利要求第12项的曝光装置，其中，该第2光学构件是平行平板。
14.如权利要求第12项的曝光装置，其中，该液浸装置，具有：供应嘴，是将液体供应至该第2光学构件与该物体之间；以及回收嘴，是从该第2光学构件与该物体之间回收液体。
15.如权利要求第14项的曝光装置，其中，该供应嘴及该回收嘴的至少一方，其前端部是插入该第2光学构件与该物体之间。
16.如权利要求第14项的曝光装置，其中，该间隔构件呈环状；
以该第1光学构件、该第2光学构件及该间隔构件所区划出的空间，是充满液体。
17.如权利要求第16项的曝光装置，其中，用以将该液体从外部供应至该空间的流路是形成于该间隔构件。
18.如权利要求第16项的曝光装置，其中，用以将该液体从外部供应至该空间的供应流路、与用以从该空间回收该液体的回收流路，是形成于该间隔构件；
该供应流路的开口端，是设于较该回收流路的开口端更靠重力方向下侧。
19.如权利要求第16项的曝光装置，其中，该供应嘴及该回收嘴，是分别形成于其内周侧端部插入该第2光学构件与该物体间的环状构件，于该环状构件、与该第2光学构件及该间隔构件的至少一方之间，设有隔离该空间与外部的环状密封构件。
20.如权利要求第19项的曝光装置，其中，该环状构件，在解除该间隔构件对该第1光学构件及该第2光学构件的至少一方的吸引时，是透过该密封构件，来支撑该第2光学构件及该间隔构件的至少一方。
21.一种元件制造方法，其特征在于：
包含使用权利要求第10项的曝光装置，将元件图案转印于物体上的微影制程。
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