TW201320152A - 曝光方法 - Google Patents
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Abstract
提供一種曝光方法,可以所希望的狀態進行液體的供給及回收,且可抑制投影至基板上的圖案像的劣化。曝光裝置具備噴嘴構件(70),及防振機構(60)。噴嘴構件(70)具有供給液體(LQ)的供給口(12)與回收液體(LQ)的回收口(22)。防振機構(60)是相對於主柱(1)的下側段部(7)防振支撐著噴嘴構件(70)。
Description
本發明是有關於一種經由液體讓基板曝光的曝光方法,及使用此曝光裝置的元件製造方法。
本申請案主張2004年3月25日在日本申請的申請案特願2004-89348號的優先權,並引用其內容。
半導體元件或液晶顯示元件,是把光罩上所形成的圖案轉寫到感光性基板上,即利用所謂的微影手法來製造。在此微影過程中使用的曝光裝置,具有支撐光罩的光罩載台(stage)與支撐基板的基板載台(stage),在逐次移動光罩載台及基板載台的同時,透過投影光學系,把光罩的圖案轉寫到基板上。近年來,為了對應元件圖案的進一步高積集化,期望投影光學系能更高解析度化。使用曝光波長短者、或投影光學系的數值孔徑(numerical aperture)大者,其投影光學系的解析度較高。所以,曝光裝置所使用的曝光波長則年年有短波長化的現象,投影光學系的數值孔徑也有增大的現象。因而,現在主流的曝光波長是KrF準分子雷射的248nm,更,短波長的ArF準分子雷射的193nm也已實用化。此外,在進行曝光時,焦點深度(DOF)也和解析度一樣重要。解析度R、焦點深度δ是如以下的關係式表示。
R=k1‧λ/NA---(1)
δ=±k2‧λ/NA2---(2)
在此,λ是曝光波長,NA是投影光學系的數值孔徑,k1、k2是製程係數。利用式子(1)、(2)可知,為了提高解析度R,而一旦使曝光波長λ變短,且增加數值孔徑NA時,會使焦點深度變窄。
一旦當焦點深度δ過窄時,很難使基板表面相對於投影光學系的像面相吻合,恐有曝光動作時的聚焦範圍(focus margin)不足的問題。在此,實質上採用的作法是使曝光波長變短且使焦點深度變廣,例如在下述專利文獻1中揭露的液浸法。此液浸法是在投影光學系的先端面(下面)與基板表面之間充滿水或有機溶媒等的液體,在液體中的曝光光的波長是空氣中的1/n(n是液體的折射率,通常是1.2~1.6程度),利用此點以提昇解析度,同時把焦點深度放大約n倍。在本國際申請案的指定國(或選擇的國家)的國內法令許可的條件下,則引用下述文獻的記載作為本說明書的一部分。
[專利文獻1]國際申請案公開號99/49504號。
然而,在上述習知技術中,液體的供給及回收是使用噴嘴來執行,一旦上述噴嘴產生的振動傳到如投影光學系時,透過投影光學系與液體而投影至基板上的圖案像可能會劣化。且,因液體的壓力變化,噴嘴的位置也可能會變動,所以可能難以使液體的供給與回收依所期望的狀態進行。
本發明是有鑑於上述課題而做成,提供一種曝光裝
置,能夠以所期望的狀態進行液體的供給與回收,並能抑制投影到基板上的圖案像的劣化,及使用此曝光裝置的元件製造方法。
為了解決上述課題,本發明採用了對應到實施例所示的圖1~圖6的以下結構。
本發明的曝光裝置(EX)是透過液體(LQ)曝光基板(P)的曝光裝置。其包括:噴嘴構件(70)及防振機構(60)。噴嘴構件(70)具有供給液體(LQ)的供給口(12)及回收液體(LQ)的回收口(22)的至少一方。防振機構(60)是相對於規定的支撐構件(7、1),防振支撐著噴嘴構件(70)。
依照本發明特徵,因為設有防振機構,以相對於規定的支撐構件防振支撐著噴嘴構件,所以能夠抑制噴嘴構件產生的振動對曝光精度的影響。因此,可防止投影至基板上的圖案像的劣化。
本發明的曝光裝置(EX)是透過液體(LQ)曝光基板(P)的曝光裝置,其包括:噴嘴構件(70)、支撐構件(7、1)及調整機構(60)。噴嘴構件(70)具有供給液體(LQ)的供給口(12)及回收液體(LQ)的回收口(22)的至少一方。支撐構件(7、1)支撐著噴嘴構件(70)。調整機構(60)調整支撐構件(7、1)與噴嘴構件(70)的位置關係。
依照本發明特徵,因為利用調整機構可相對於支撐構件調整噴嘴構件的位置,所以可在噴嘴構件配置在最適位置的狀態下,形成液浸區域,以進行液體的供給及回收。因此,可良好地形成液浸區域,並進行精度良好的液浸曝
光。
本發明的曝光裝置(EX)是透過光學系(PL)與液體(LQ)曝光基板(P)的曝光裝置,其包括:噴嘴構件(70)及調整機構(60)。噴嘴構件(70)具有供給液體(LQ)的供給口(12)及回收液體(LQ)的回收口(22)的至少一方,且被規定的支撐構件(7、1)支撐著。調整機構(60)調整光學系(PL)與噴嘴構件(70)的位置關係。
依照本發明特徵,因為利用調整機構可相對於光學系調整噴嘴構件的位置,所以可在噴嘴構件配置在最適位置的狀態下,形成液浸區域,以進行液體的供給及回收。因此,可良好地形成液浸區域,並進行精度良好的液浸曝光。
本發明的曝光裝置(EX)是透過液體(LQ)曝光基板(P)的曝光裝置,其包括:噴嘴構件(70)、基板載台(PST)及調整機構(60)。噴嘴構件(70)具有供給液體(LQ)的供給口(12)及回收液體(LQ)的回收口(22)的至少一方,且被規定的支撐構件(7、1)支撐著。基板載台(PST)保持著基板(P)。調整機構(60)具有驅動裝置(61、62、63),以相對於支撐構件(7、1)驅動噴嘴構件(70),且調整機構調整基板載台(PST)與噴嘴構件(70)的位置關係。
依照本發明特徵,因為利用調整機構可相對於基板載台調整噴嘴構件的位置,所以可在噴嘴構件配置在最適位置的狀態下,形成液浸區域,以進行液體的供給及回收。因此,可良好地形成液浸區域,並進行精度良好的液浸曝光。
又,本發明在不同實施例的曝光裝置(EX)是透過液體(LQ)曝光基板(P)的曝光裝置,其包括具有供給液體(LQ)的供給口(12)及回收液體(LQ)的回收口(22)中至少一方的噴嘴構件(70),且噴嘴構件(70)的至少一部份可在曝光基板(P)的曝光光的光軸(AX)的方向上移動。
本發明的元件製造方法,其特徵在於利用上述記載的曝光裝置(EX)。依照本發明特徵,因為可把圖案像精度良好地轉寫到基板上,所以可以製造具有所期望性能的元件。
依照本發明,因為液體的供給與回收可在所期望的狀態下進行,所以可抑制投影至基板上的圖案像的劣化。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉較佳實施例,並配合所附圖式,作詳細說明如下。
以下參照圖面說明本發明的曝光裝置及元件製造方法。圖1是示出本發明的曝光裝置的一實施的概略構成圖。
在圖1中,曝光裝置EX包括:支撐光罩M的光罩載台MST、支撐基板P的基板載台PST、以曝光光EL照明被支撐在光罩載台MST上的光罩M的照明光學系IL、把受曝光光EL照明的光罩M的圖案像投影曝光到被支撐在基板載台PST上的基板P的投影光學系PL、總括控制(general control)曝光裝置EX全體動作的控制裝置CONT。
控制裝置CONT連接至曝光裝置EX的各種測定手段
(例如干涉儀35、45、聚焦-水平檢出系、噴嘴位置計測器84~86等)、或驅動裝置(例如光罩載台驅動裝置、基板載台驅動裝置、噴嘴驅動裝置61~63)等,其構成為可傳達此些元件間的測定結果或驅動指令。
更,曝光裝置EX包括主柱(main column)1,其支撐光罩載台MST及投影光學系PL。主柱1是設置在水平載置於地面的基座板(base plate)BP上。在主柱1上形成有向內側突出的上側段部3及下側段部7。
本實施例的曝光裝置EX是為了將曝光波長實質變短以提高解析度同時把焦點深度實質變廣而適用液浸法的液浸曝光裝置。其包括把液體LQ供給到基板P上的液體供給機構10,及回收基板P上的液體LQ的液體回收機構20。曝光裝置EX,至少在光罩M的圖案像轉寫至基板P上的期間,利用從液體供給機構10所供給的液體LQ,在包含投影光學系PL的投影區域AR1的基板P上的一部份形成液浸區域AR2。具體而言,曝光裝置EX是在投影光學系PL的像面側先端部的光學元件2與基板P的表面之間充滿液體LQ,再透過位於此投影光學系PL與基板P之間的液體LQ及投影光學系PL,把光罩M的圖案像投影到基板P上,藉此以曝光基板P。
在本實施例中,是使用掃瞄型曝光裝置(所謂的掃瞄步進器,scanning stepper)作為曝光裝置EX的例子來說明,其光罩M與基板P的掃瞄方向相異地(相反)同步移動,且把光罩M上形成的圖案曝光到基板P。在以下的說明中,
以與投影光學系PL的光軸AX一致的方向為Z軸方向、在與Z軸方向垂直的平面內與光罩M、基板P同步移動的方向(掃瞄方向)為X軸方向、與Z軸方向及X軸方向垂直的方向(非掃瞄方向)為Y軸方向。且,以繞X軸、Y軸、Z軸回轉(傾斜)的方向分別為θX、θY、θZ方向。又,在此所謂的[基板]包含在半導體晶圓上塗佈了感光性材料的光阻的東西,[光罩]包含形成有縮小投影於基板上的元件圖案的標線(reticle)。
照明光學系IL,是利用固定於主柱1上部的支撐柱4來支撐。照明光學系IL是用曝光光EL照明被光罩載台MST所支撐的光罩M,其包括:曝光用光源、把從曝光用光源射出的光束照度均一化的光學積分器(optical integrator)、把從光學積分器而來的曝光光EL進行集光的聚光鏡(condenser lens)、重放透鏡系(relay lens),及把曝光光在光罩M上的照明區域設成細縫狀(slit)的可變視野光圈。光罩M上的規定照明區域是藉由照明光學系IL,利用均一照度分布的曝光光EL來進行照明。可用例如水銀燈射出的紫外線區域的亮線(g線、h線、i線)及KrF準分子雷射光(波長248nm)等的遠紫外光(DUV光)或、ArF準分子雷射光(波長193nm)及F2雷射光(波長157nm)等的真空紫外光(UVU光)等,當作從照明光學系IL射出的曝光光EL。在本實施例中,是採用ArF準分子雷射光。
在本實施例中,液體LQ可使用純水。純水不僅是ArF準分子雷射光可透過,例如是從水銀燈射出的紫外線區域
的亮線(g線、h線、i線)及KrF準分子雷射光(波長248nm)等的遠紫外光(DUV光)也可透過。
光罩載台MST是支撐著光罩M者,在其中央部具有供光罩M的圖案像通過的開口部36。主柱1的上側段部3是透過防振單元33而支撐著光罩定盤31。在光罩定盤31的中央部也形成有供光罩M的圖案像通過的開口部37。在光罩載台MST的下面設有多個非接觸軸承的氣體軸承(air bearing)32。
光罩載台MST是利用氣體軸承32,以相對於光罩定盤32的上面(導引面)31A呈非接觸地被支撐著。並利用線性馬達等的光罩載台驅動裝置,可在投影光學系PL的光軸AX的垂直平面內,亦即可在XY平面內二維移動且可在θZ方向微小回轉。在光罩載台MST上的+X側的規定位置處設有移動鏡34。且在移動鏡34的對向位置處設有雷射干涉儀35。同樣的,雖然未圖示出,但在光罩載台MST上的+Y側處也設有移動鏡,與此對向的位置設有雷射干涉儀。光罩載台MST上的光罩M的二維方向的位置,及θZ方向的回轉角(視情況也包含θX、θY方向的回轉角),是利用雷射干涉儀35實時(real time)計測的,並將計測結果輸出到控制裝置CONT。控制裝置CONT是連接到雷射干涉儀35及前述光罩載台驅動裝置,根據雷射干涉儀35的計測結果來驅動光罩載台驅動裝置,藉此以定位出被光罩載台MST支撐的光罩M的位置。
投影光學系PL是以規定的投影倍率β把光罩M的圖
案投影曝光至基板P,其是由包含光學元件(透鏡)2的多個多個光學元件構成,其中光學元件2是設在基板P側(投影光學系PL的像面側)的終端部,此些光學元件是利用鏡筒PK被支撐著。在本實施例中,投影光學系PL,其投影倍率β例如是1/4或1/5的縮小系。且,投影光學系PL也可以是等倍系或是放大系。又,本實施例的投影光學系PL的先端部的光學元件(透鏡)2是相對於鏡筒PK呈可裝拆(可交換)地裝設著,光學元件2接觸液浸區域AR2的液體LQ。
光學元件2是由螢石形成。因為螢石和水的親和性高,所以可使液體LQ密接至光學元件2的液體接觸面2A的約略全面。亦即,因為在本實施例中,是供給與光學元件2的液體接觸面2A親和性高的液體(水)LQ,所以可提高光學元件2的液體接觸面2A與液體LQ的密接性,且可利用液體LQ確實充滿光學元件2與基板P之間的光路。又,光學元件2也可以用與水親和性高的石英。且也可以對光學元件2的液體接觸面2A施以使MgF2、Al2O3、SiO2等附著的親水(親液)處理,可更進一步提高其與液體LQ的親和性。
鏡筒PK外周部設有凸緣部8。且主柱1的下側部7的上面是透過防振單元6而支撐著鏡筒定盤5。凸緣部8接合至鏡筒定盤5,藉此,鏡筒PK是被鏡筒定盤5支撐著。投影光學系PL是透過鏡筒定盤5及防振單元6被主柱1的下側段部7所支撐。
基板載台PST是設成透過基板支架PH可移動地保持著基板P。基板載台PST上設有凹部46,基板支架PH配置在凹部46。基板載台PST中的凹部46以外的上面47是形成與被基板支架PH保持的基板P的表面約略同高(同一面)的平坦面(平坦部)。
基板P的周圍設有與基板P表面約略同一平面的上面47,藉此,即使是對基板P的邊緣區域E進行液浸曝光,也能把液體LQ保持在投影光學系PL的像面側,而良好地形成液浸區域AR2。又,雖然在基板P的邊緣部與上面47之間有0.1~2mm的間隙,利用液體LQ的表面張力可使液體LQ幾乎不會流入間隙,即使是對基板P的周緣附近進行曝光時,利用上面47也可把液體LQ保持在投影光學系PL之下。
基板載台PST的上面47也被撥液化處理而具有撥液性(liquid repellency)。上面47所進行的撥液化處理,例如是塗佈氟系樹脂材料或是丙烯基(acryl)系樹脂材料等的撥液性材料,或是貼附由前述撥液性材料構成的薄膜。具有撥液性的撥液材料可採用對液體LQ呈非溶解性的材枓。又,基板載台PST全體或是一部份也可用具有四氟乙烯(鐵氟龍®)等的氟系樹脂等的具有撥液性的材料來形成。
基板載台PST的下面設有多個非接觸軸承的氣體軸承(空氣軸承)42。基板定盤41是透過防振單元43被支撐在基座板BP上。基板載台PST是利用空氣軸承42相對於基板定盤(基座部)41的上面(導引面)41A呈非接觸地被支撐
著,利用包含後述的線性馬達51、52、53等的基板載台驅動裝置,在投影光學PL的光軸AX的垂直平面內,亦即可在XY平面內二維移動且可在θZ方向微小回轉。更基板載台PST是設成可在Z軸方向、θX方向及θY方向移動。
基板載台PST,是利用X導引載台54呈X軸方向可移動自如地被支撐著。基板載台PST,是利用可相對於X導引載台54在Z軸方向維持規定量間隙的磁鐵及致動器構成的磁性導引部非接觸地被支撐著。基板載台PST會被X導引載台54導引,且利用X線性馬達53可在X軸方向移動規定衝程。X線性馬達53包括:在X導引載台54處往X軸方向延伸設置的定子53A,及對應此定子53A而設且固定於基板載台PST的轉子53B。轉子53B是相對於定子53A驅動,藉此基板載台PST會在X軸方向上移動。基板載台PST是被X導引載台54非接觸地支撐著,在此狀態下,利用X線性馬達53在X軸方向上移動。
X導引載台54的長邊方向兩端處設有一對Y線性馬達51、52,使此X導引載台54及基板載台PST可同時在Y軸方向上移動。Y線性馬達51、52分別具有設於X導引載台52B的長邊方向兩端的轉子51B、52B及對應此轉子51B、52B而設的定子51A、52A。定子51A、51B被支撐在基座板BP上。轉子51B、52B是相對於定子51A、52A驅動,藉此使X導引載台54與基板載台PST同時在Y軸方向上移動。又,藉由各別調整Y線性馬達51、52的驅動,也可使X導引載台54在θZ方向上回轉移動。因此,
利用此Y線性馬達51、52,基板載台PST可與X導引載台54約略一體地在Y軸方向及θZ方向移動。
夾基板定盤41而在X軸方向兩側分別設有引導X導引載台54往Y軸方向移動的導引部55、55。導引部55是被支撐在基座板BP上。另一方面,X導引載台54的下面的長邊方向兩端部分別設有凹狀的被導引構件57。導引部55是設成與被導引部57相接合,且導引部55的上面(導引面)與被導引構件57的內面呈對向。導引部55的導引面設有非接觸軸承的氣體軸承(空氣軸承)56,X導引載台54是相對於導引面被非接觸地支撐著。
包含上述線性馬達51、52、53的基板載台驅動裝置是連接至控制裝置CONT,控制裝置CONT控制基板載台驅動裝置。且曝光裝置EX包括聚焦-水平檢出系(未圖示),以檢測出被基板載台PST所支撐的基板P的表面位置。聚焦-水平檢出系連接至控制裝置CONT,控制裝置CONT根據聚焦-水平檢出系的檢測結果,來控制基板載台PST上的基板P的聚焦位置(Z位置)及傾斜角,以使基板P的表面利用自動焦聚方式,及自動水平方式吻合投影光學系PL的像面。
在基板載台PST上設有移動鏡44。移動鏡44的上面是與基板載台PST的上面47形成為約略同一平面。移動鏡44的上面也和基板載台PST的上面一樣,被施以撥液化處理而具有撥液性。且,在移動鏡44的對向位置設有雷射干涉儀45。基板載台PST上的基板P的二維方向的位
置,及回轉角是利用雷射干涉儀45來計測,計測的結果被輸出到控制裝置CONT。雷射干涉儀45及基板載台驅動裝置連接至控制裝置CONT,控制裝置CONT根據雷射干涉儀45的計測結果,來驅動基板載台驅動裝置,藉此,以在被基板載台PST支撐的基板P的XY平面內的進行定位。
液體供給機構10是用以把規定的液體LQ供給至投影光學系PL的像面側者,其包括:可送出液體LQ的液體供給部11,及一端部連接至液體供給部11的供給管13(13A、13B)。液體供給部11包括收容液體LQ的槽(tank),及加壓泵等。控制裝置CONT連接至液體供給部11,液體供給部11的液體供給動作是利用控制裝置CONT來控制。當欲在基板P上形成液浸區域AR2時,液體供給機構10便將液體LQ供給至基板P上。
液體回收機構20是用以回收投影光學系PL的像面側的液體LQ者,其包括可回收液體LQ的液體回收部21,及一端部連接至液體回收部21的回收管23(23A、23B)。液體回收部21例如是真空泵等的真空系(抽吸裝置)、把被回收的液體LQ與氣體分離的氣液分離器,及收容回收的液體LQ的收容槽等。又,作為真空系,也可以不在曝光裝置EX中設真空泵,而使用在配置曝光裝置EX的工廠處的真空系。控制裝置CONT連接至液體回收部21,液體回收部21的液體回收動作是利用控制裝置CONT來控制。為了在基板P上形成液浸區域AR2,液體回收機構20是把從液體供給機構10供給的基板P上的液體LQ回收規
定量。
在構成投影光學系PL的多個光學元件中,在連接至液體LQ的光學元件2的附近配置有噴嘴構件70。噴嘴構件70是相對於主柱1的下側段部7,利用防振機構60被支撐著。噴嘴構件70是在基板P(基板載台PST)的上方設成包圍光學元件2的側面的環狀構件,其分別構成液體供給機構10及液體回收機構20的一部份。
且,噴嘴構件70,舉例而言可用鋁、鈦、不鏽鋼、硬鋁合金(duralmin)及包含此些金屬的合金來形成。或者是,噴嘴構件70用玻璃(石英)等的具有透光性的透明構件(光學構件)來構成亦可。
其次,參照圖2及圖3來說明噴嘴構件70。圖2是噴嘴構件70附近的放大側視圖,圖3是從上方看噴嘴構件70的平面圖。
噴嘴構件70設於基板P(基板載台PST)的上方,其具備與基板P表面呈對向配置的液體供給口12(12A、12B)。在本實施例中,噴嘴構件70具有兩個液體供給口12A、12B。液體供給口12A、12B是設在噴嘴構件70的下面70A。
且噴嘴構件70,在其內部具有對應液體供給口12(12A、12B)的供給流路14(14A、14B)。前述供給管13(13、13B)對應液體供給口12A、12B及供給流路14A、14B而設有多個(兩個)。
更,噴嘴構件70設於基板P(基板載台PST)的上方,其具備與基板P表面呈對向配置的液體回收口22(22A、
22B)。在本實施例中,噴嘴構件70具有兩個液體回收口22A、22B。液體回收口22A、22B是設在噴嘴構件70的下面70A。
且噴嘴構件70,在其內部具有對應液體回收口22A、22B的回收流路24(24A、24B)。前述回收管23(23、23B)對應液體回收口22A、22B及回收流路24A、24B而設有多個(兩個)。
上述供給管13A、13B的另端部是連接到可伸縮且具有撓性的管(tube)構件16(16A、16B)的一端部。供給流路14A、14B的一端部是連接到前述管構件16A、16B的另端部,供給流路14A、14B的另端部是連接至液體供給口12A、12B。
又,上述回收管23A、23B的另端部是連接到可伸縮且具有撓性的管(tube)構件26(26A、26B)的一端部。回收流路24A、24B的一端部是連接到前述管構件26A、26B的另端部,回收流路24A、24B的另端部是連接至液體回收口22A、22B。
構成液體供給機構10的液體供給口12A、12B是夾投影光學系PL的投影區域AR1而分別設於X軸方向兩側的位置。構成液體回收機構20的液體回收口22A、22B是相對於投影光學系PL的投影區域AR1而設於液體供給機構10的液體供給口12A、12B的外側。如圖3所示,在本實施例中,投影光學系PL的投影區域AR1,是設成平面視圖以Y軸方向為長邊方向,並以X軸方向為短邊方向的矩
形形狀。液體供給口12A、12B分別形成為以Y軸方向為長邊方向且兩端往內側彎曲的細縫狀(slit)。
液體回收口22A、22B分別形成為以Y軸方向為長邊方向且其兩端往內側彎曲的細縫狀(slit),並設成圍住液體供給口12A、12B及投影區域AR1的形狀。
噴嘴構件70的下面(液體接觸面)70A,和光學元件2的液體接觸面2A一樣,具有親液性(親水性)。且噴嘴構件70的下面70A約略為平坦面,光學元件2的下面2A也是平坦面,且噴嘴構件70的下面和光學元件2的下面2A是形成為約略同一平面。以此方式,可以在寬廣的範圍中良好地形成液浸區域AR2。
噴嘴構件70具有形成了上述供給流路14及回收流路24的本體部70B,及本體部70B外側的鍔部70T。且在主柱1的下側段部7上形成有可配置噴嘴構件70的鍔部70T而朝往內側的凹部7H。
防振機構60是相對於主柱1的下側段部7防振地支撐著噴嘴構件70,其包含了:與下側段部7的凹部7H及噴嘴構件70的鍔部70T相連結的多個噴嘴驅動裝置61(61A~61C)、62(62A)、63(63A~63C);相對於主柱1的下側段部7,主動地對噴嘴構件70進行防振的主動防振機構65;相對於下側段部7的凹部7H的底面7A,被動地對噴嘴構件70的鍔部70T進行防振的被動防振機構72(72A~72C)。
噴嘴驅動機構61~63,舉例而言可利用由羅倫茲力
(Lorentz force)驅動的音圈馬達或線性馬達等來構成。利用羅倫茲力驅動的音圈馬達等具有線圈部及磁鐵部,這些線圈部和磁鐵部是以非接觸狀態驅動。因此,利用音圈馬達等的羅倫茲力力來驅動的驅動裝置構成噴嘴驅動裝置61~63,藉此可抑制振動的發生。
且,被動防振機構72,例如可由空氣彈簧(氣缸、空氣風箱(air bellows))等構成,利用氣體(空氣)的彈性作用,以防振支撐噴嘴構件70。在本實施例中,如圖3所示,被動防振機構72(72A~72C)設有多個(3個)以圍住投影光學系PL。
又,防振機構60是以噴嘴構件70相對於投影光學系PL(光學元件2)呈分開的狀態支撐著噴嘴構件70。噴嘴構件70與投影光學系PL(光學元件2)是呈分離而被支撐著,藉此,噴嘴構件70所產生的振動便不會直接傳達至投影光學系PL。
液體供給機構10及液體回收機構20是利用規定的支撐機構,相對於鏡筒定盤5呈分離而被支撐著。以此方式,液體供給機構10及液體回收機構20所產生的振動便不會透過鏡筒定盤5而傳到投影光學系PL。
主動防振機構65,包括:X驅動裝置61(61A~61C)、Y驅動裝置62(62A),及Z驅動裝置63(63A~63C)。X驅動裝置61(61A~61C)與下側段部7的凹部7H的X側的內側面7B及噴嘴構件70的X側的側面相連結,並相對於內側面7B(下側段部7),在X軸方向上驅動噴嘴構件70。Y驅
動裝置62(62A)與下側段部7的凹部7H的Y側的內側面7B及噴嘴構件70的Y側的側面相連結,並相對於內側面7B(下側段部7),在Y軸方向上驅動噴嘴構件70。Z驅動裝置63(63A~63C)與下側段部7的凹部7H的頂面7C及噴嘴構件70的上面相連結,並相對於頂面7C(下側段部7),在Z軸方向上驅動噴嘴構件70。
此些各驅動裝置61~63與控制裝置CONT連接,控制裝置CONT控制各驅動裝置61~63的驅動。
在本實施例中,防振機構60具有多個(3個)X驅動裝置61。具體而言,防振機構60包括:在噴嘴構件70的+X側沿Y方向並排設置的兩個X驅動裝置61A、61B,及設於噴嘴機構70的-X側的X驅動裝置61C。控制裝置CONT藉由以相同的驅動量驅動多個X驅動裝置61A~61C,可使噴嘴構件70在X軸方向上移動(並進)。
且,藉由以不同的驅動量驅動多個X驅動裝置61A~61C,可使噴嘴構件70在θZ方向上移動(回轉)。
在本實施例中,防振機構60具有1個Y驅動裝置62。具體而言,防振機構60具備設於噴嘴構件70的-Y側的Y驅動裝置62A。控制裝置CONT藉由驅動Y驅動裝置62A,可使噴嘴構件70在Y軸方向上移動(並進)。
在本實施例中,防振機構60具有多個(3個)Z驅動裝置63。具體而言,防振機構60包括:設於噴嘴構件70的+Z側且圍住投影光學系PL的3個Z驅動裝置63A、63B、63C。控制裝置CONT藉由以相同的驅動量驅動多個Z驅
動裝置63A~63C,可使噴嘴構件70在Z軸方向上移動(並進)。又,藉由以不同的驅動量驅動多個Z驅動裝置63A~63C,可使噴嘴構件70在θX方向及θY方向上移動(回轉)。
像這樣,防振機構60利用多個驅動裝置61~63,可以6自由度的方向(X軸、Y軸、Z軸、θX、θY及θZ方向)驅動噴嘴構件70。
且在本實施例中,被動防振機構72(72A~72C)與Z驅動裝置63(63A~63C)是設成剛好相同的數量。且如圖3所示,各被動防振機構72A~72C分別與各Z驅動裝置63A~63C配置成相互接近。
又,X驅動裝置61、Y驅動裝置62,及Z驅動裝置63的數量及配置可任意設定。舉例而言,也可以把Z驅動裝置63設成與噴嘴構件70的鍔部70T的下面及下側段部7的凹部7T的底面7A相連結。或者是設1個X驅動裝置61,設兩個Y驅動裝置62亦可。其結構只要能夠利用多個驅動裝置61~63以6自由度方向驅動噴嘴構件70的話即可。
且,也可以使被動防振機構72(72A~72C)對噴嘴構件70的各作用點,與Z驅動機構63(63A~63C)對噴嘴構件70的各作用點在XY平面上分別一致,以把相對應的各作用點設定在同一線(紬)上。
曝光裝置EX具備對驅動裝置61~63進行溫度調整(冷卻)的未圖示的調溫系(冷卻系)。因為驅動裝置61~63是發
熱源,藉由使用冷卻系來冷卻,可抑制曝光裝置EX的置放環境(溫度)的變動。且冷卻系也可以使用液浸曝光用的液體LQ來進行冷卻,也可以用液浸曝光用的液體LQ以外的其他的規定冷卻用液體(冷媒)來進行冷卻。
且曝光裝置EX包括噴嘴位置計測器80,以計測主柱1的下側段部7與噴嘴構件70的位置關係。在本實施例中,噴嘴位置計測器80是利用雷射干涉儀來構成。噴嘴位置計測器80包括:計測下側段部7的凹部7H的X側的內側面7B與噴嘴構件70的X側的側面的距離(相對位置)的X干涉儀81(81A、81B)、計測下側段部7的凹部7H的Y側的內側面7B與噴嘴構件70的Y側的側面的距離(相對位置)的Y干涉儀82(82A),及計測下側段部7的凹部7H的頂面7C與噴嘴構件70的上面的距離(相對位置)的Z干涉儀83(83A~83C)。此些各干涉儀81~83是與控制裝置CONT相連接,各干涉儀81~83的計測結果被輸出至控制裝置CONT。
在本實施例中,噴嘴位置計側器80具有多個(兩個)X干涉儀81。具體而言,噴嘴位置計測器80包括:在下側段部7的凹部7H的+X側的內側面7B沿Y軸方向並排設置的兩個X干涉儀81A、81B。且在噴嘴構件70的+X側的側面,在前述X干涉儀81A、81B的各對向位置,設有反射面84A、84B。控制裝置CONT根據多個X干涉儀81A、81B中的至少一方的計測結果,可求出相對於下側段部7的噴嘴構件70關於X軸方向的位置。且控制裝置
CONT根據多個X干涉儀81A、81B的各計測結果,可求出相對於下側段部7的噴嘴構件70關於θZ方向的位置。
又,在本實施例中,噴嘴位置計側器80具有1個Y干涉儀82。具體而言,噴嘴位置計測器80包括:設在下側段部7的凹部7H的-Y側的內側面7B的Y干涉儀82A。且在噴嘴構件70的-Y側的側面,在前述Y干涉儀82A的對向位置,設有反射面85A。控制裝置CONT根據Y干涉儀82A的計測結果,可求出相對於下側段部7的噴嘴構件70的Y軸方向的位置。
且,在本實施例中,噴嘴位置計測器80包括多個(3個)Z干涉儀83。具體而言,噴嘴位置計測器80包括:在下側段部7的凹部7H的頂面7C沿X軸方向並排設置的Z干涉儀83A、83B,及相對於此Z干涉儀83B在Y軸方向並排設置的Z干涉儀83C。且在噴嘴構件70的上面,在前述Z干涉儀83A、83B、83C的各對向位置,設有反射面86A、86B、86C。控制裝置CONT根據多個Z干涉儀83A、83B、83C中的至少一個計測結果,可求出相對於下側段部7的噴嘴構件70關於Z軸方向的位置。且控制裝置CONT根據多個Z干涉儀83A、83B、83C中的至少任兩個計測結果,可求出相對於下側段部7的噴嘴構件70關於θX方向及θY方向的位置。
像這樣,控制裝置CONT根據多個干涉儀81~83的計測結果,可以求出在6自由度的方向(X軸、Y軸、Z軸、θX、θy及θZ方向)上噴嘴構件70相對於下側段部7(主柱
1)的位置。
且,X干涉儀81、Y干涉儀82及Z干涉儀83的數量及配置方式可任意設定。舉例而言,把Z干涉儀83設置成用以計測噴嘴構件70鍔部70T的下面與下側段部7的凹部7T的底面7A的距離(相對位置)亦可。或者是,把X干涉儀81設成1個,把Y干涉儀82設成兩個亦可。其結構只要能夠利用多個干涉儀81~83計測出噴嘴構件70在6自由度方向的位置的話即可。
又,作為噴嘴位置計測器80,並不限於干涉儀,舉例而言,也可用靜電容量感測器、編碼器等具有其他構成的位置計測器。
曝光裝置EX具備計測噴嘴構件70的加速度資訊的加速度計測器90。在本實施例中,加速度計測器90包括:計測出噴嘴構件70關於X軸方向的加速度的X加速度計測器91(91A、91B)、計測出噴嘴構件70關於Y軸方向的加速度的Y加速度計測器92(92A),及計測出噴嘴構件70的Z軸方向的加速度的Z加速度計測器93(93A~93C)。
此些各加速度計側器91~93與控制裝置CONT連接,各加速度計測器91~93的計測結果被輸出至控制裝置CONT。
在本實施例中,加速度計測器90包括多個(兩個)X加速度計測器91。具體而言,加速度計測器90包括:在噴嘴構件70的+X側沿Y軸方向並排設置的兩個X加速度計測器91A、91B。控制裝置CONT根據X加速度計測器
91A、91B中的至少任一個計測結果,可求出噴嘴構件70關於X軸方向的加速度。且控制裝置CONT根據多個X加速度計測器91A、91B的各計測結果,可求出噴嘴構件70關於θZ方向的加速度。
又,在本實施例中,加速度計測器90包括1個Y加速度計測器92。具體而言,加速度計測器90包括:設於噴嘴構件70的-Y側的側面的Y加速度計測器92A。控制裝置CONT根據Y加速度計測器92A的計測結果,可求出噴嘴構件70關於Y軸方向的加速度。
在本實施例中,加速度計測器90包括多個(3個)Z加速度計測器93。具體而言,加速度計測器90包括:在噴嘴構件70的上面沿X軸方向並排設置的Z加速度計測器93A、93B,及相對於此Z加速度計測器93B在Y軸方向並排設置的Z加速度計測器93C。控制裝置CONT根據Z加速度計測器93A、93B、93C中的至少任一個計測結果,可求出噴嘴構件70關於Z軸方向的加速度。且控制裝置CONT根據多個Z加速度計測器93A、93B、93C中的至少任兩個計測結果,可求出噴嘴構件70關於θX方向及θY方向的加速度。
像這樣,控制裝置CONT可根據多個加速度計測器91~93的計測結果,求出在6自由度的方向(X軸、Y軸、Z軸、θX、θY及θZ方向)上的噴嘴構件70的加速度。
又,X加速度計測器91、Y加速度計測器92,及Z加速度計測器93的數量及配置可任意設定。舉例而言,也
以把Z加速度計測器93設在噴嘴構件70的鍔部70T的下面。或者是把X加速度計測器91設成1個,把Y加速度計測器92設成兩個亦可。其結構只要能夠利用多個加速度計測器91~93計測出噴嘴構件70的6自由度方向的加速度的話即可。
其次,說明利用具有上述結構的曝光裝置EX,把光罩M的圖案像曝光至基板P的方法。
控制裝置CONT,其在進行從液體供給機構10對基板P上進行液體LQ的供給的同時,並行地從液體回收機構20對基板P上的液體LQ進行回收,在使支撐基板P的基板載台PST在X軸方向(掃瞄方向)上移動的同時,一邊透過投影光學系PL與基板P之間的液體LQ及投影光學系PL,把光罩M的圖案像投影曝光到基板P上。
為了形成液浸區域AR2,從液體供給機構10的液體供給部11所供給的液體LQ流通過供給管13A、13B及管構件16A、16B之後,再透過形成於噴嘴構件70內部的供給流路14A、14B,從液體供給口12A、12B供給到基板P上。從液體供給口12A、12B供給到基板P上的液體LQ會在投影光學系PL的先端部(光學元件2)的下端面與基板P之間潤濕擴張,以在包含投影區域AR1的基板P上的一部份局部地形成比基板P還要小且比投影區域AR1還要大的液浸區域AR2。此時,控制裝置CONT是分別利用配置在液體供給機構10之中的投影區域AR1的X軸方向(掃瞄方向)兩側的液體供給口12A、12B,在掃瞄方向上從投影
區域AR1的兩側朝基板P上同時供給液體LQ。以此方式,可均一且良好地形成液浸區域AR2。
且基板P上的液體LQ在從噴嘴構件70的液體回收口22A、22B回收之後,透過回收流路24A、24B、管構件26A、26B及回收管23A、23B被回收至液體回收部21。此時,控制裝置CONT可控制液體回收部21的每單位時間的液體回收量,基板P的液體LQ每單位時間可僅剛好被回收規定量。
在本實施例中,曝光裝置EX在使光罩M與基板X往X軸方向(掃瞄方向)移動的同時,一邊把光罩M的圖案像投影曝光至基板P,在掃瞄曝光時,透過液浸區域AR2的液體LQ及投影光學系PL,把光罩M的一部份圖案像投影至投影區域AR1內,使光罩M在-X方向(或+X方向)上以速度V移動,與此同步地,基板P是相對投影區域AR1在+X方向(或-X方向)上以速度β.V(β是投影倍率)移動。基板P上設定有多個拍攝(shot)區域,當1個拍攝區域的曝光終了之後,便利用基板P的步進移動以將次一個拍攝區域移至掃瞄開始位置,以下,以步進掃瞄(step and scan)方式,一邊移動基板P同時對各拍攝區域依次進行掃瞄曝光處理。
藉由進行液體的供給及回收,有可能會在噴嘴構件70處產生振動。又,用以掃瞄曝光的基板載台PST的XY方向的移動或是用以調整聚焦-水平的Z軸方向及傾斜方向(θX、θY方向)的移動,其在基板P側產生的振動成份,有
可能會透過液浸區域AR2的液體LQ傳到噴嘴構件70。且,在掃瞄過基板P的場合,也要考慮到液浸區域AR2的液體LQ的黏性阻抗造成噴嘴構件70移動的場合。亦即,液浸區域AR2的液體LQ的力也有可能影響到噴嘴構件70。
因為支撐著噴嘴構件70的下側段部7(主柱1)也支撐著投影光學系PL,所以噴嘴構件70產生的振動也有可能傳達到投影光學系PL。當噴嘴構件70產生的振動傳達到投影光學系PL時,透過投影光學系PL及液體LQ而被投影至基板P上的圖案像便會劣化。在此,控制裝置CONT使用防振機構60,便可防振而使噴嘴構件70的振動不會傳到投影光學系PL。
噴嘴構件70振動時,噴嘴構件70相對於主柱1的下側段部7的位置會變動,所以控制裝置CONT是根據噴嘴位置計測器80的計測結果來驅動防振機構60的驅動裝置61~63。噴嘴構件70相對於下側段部7的位置是利用噴嘴位置計側器80來計測。控制裝置CONT根據噴嘴位置計測器80的計測結果,把噴嘴構件70相對於下側段部7的位置維持在所希望的狀態,亦即,把下側段部7與噴嘴構件70的位置關係保持一定,以此方式來驅動防振機構60的驅動裝置61~63。
此時,控制裝置CONT是分別根據X、Y、Z位置計測器81、82、83的計測結果進行演算處理,求出噴嘴構件70相對於下側段部7的6自由度的方向(X軸、Y軸、Z軸、
θX、θY、θZ方向)的各位置資訊。控制裝置CONT根據前述求出的6自由度方向的位置資訊,分別驅動X、Y、Z驅動裝置61、62、63,藉此控制噴嘴構件70相對於下側段部7的6自由度方向(X軸、Y軸、Z軸、θX、θY、θZ方向)的各位置。
且,因為噴嘴構件70是利用包含空氣彈簧70的被動防振機構72被支撐著,利用其空氣彈簧的氣體的彈性作用,可降低從噴嘴構件70側即將傳至下側段部7的振動中的高頻成份。利用包含驅動裝置61~63的主動防振機構65,可降低振動中的較低頻的成份(例如1Hz~10Hz),藉此,防振機構60可在廣的頻帶區域中具有除振效果。像這樣,藉由使用驅動裝置61~63的主動防振與使用氣體的彈性作用的被動防振的組合,便可有效地抑制作用於噴嘴構件70的振動透過下側段部7傳達到投影光學系PL。且,在噴嘴構件70的振動成份中,非常低頻的成份(例如1Hz以下的頻率成份)對往基板P上的圖案轉寫精度的影響很小,所以建構對此頻率成份不進行防振控制的防振機構60亦可。以此方式,可防止控制系的發振等的缺點,也可利用較簡易的結構構成控制系。
如以上說明那樣,利用防振機構60,可防止噴嘴構件70產生的振動透過下側段部7(主柱1)傳達到投影光學系PL。因此,可防止透過投影光學系PL及液體LQ投影至基板P上的圖案像的劣化。
又,防振機構60是在噴嘴構件7相對於投影光學系
PL(光學元件2)分離的狀態下支撐著噴嘴構件70。噴嘴構件70與投影光學系PL(光學元件2)分離而被支撐,藉此,噴嘴構件70產生的振動不會直接傳達到投影光學系PL。
液體供給機構10及液體回收機構20是利用規定的支撐機構,相對於鏡筒定盤5分離而被支撐著。以此方式,液體供給機構10及液體回收機構20產生的振動不會透過鏡筒定盤5傳至投影光學系PL。
在本實施例中,供給管13A、13B與噴嘴構件70的供給流路14A、14B是透過可伸縮且具可撓性的管構件16A、16B相連接。同樣地,回收管23A、23B與噴嘴構件70的回收流路24A、24B是透過可伸縮且具可撓性的管構件26A、26B相連接。因此,使用驅動裝置61~63驅動噴嘴構件70時也不會妨礙到噴嘴構件70的驅動。因此,防振機構60可相對於下側段部7良好地防振支撐著噴嘴構件70。
雖然,用以計測基板載台PST的位置資訊的干涉儀系統的參考鏡(固定鏡)是安裝在投影光學系PL的鏡筒PK上,但因為振動不會傳至投影光學系PL,所以用以計測基板載台PST的位置資訊的干涉儀系統的參考鏡(固定鏡)即使安裝在鏡筒PK上,也可精度良好地進行對基板載台PST的位置資訊的計測,及根據計測結果的位置控制。
又,如上述那樣,液浸區域AR2的液體LQ,其力量可能及於噴嘴構件70,藉由此力,噴嘴構件70的位置會變動,有可能在噴嘴構件70相對於基板P或投影區域
AR1,或液浸區域A2未配置在最適位置的狀態下,而進行液體LQ的供給及回收。在此場合,控制裝置CONT使用防振機構60的驅動裝置61~63,來調整下側段部7(主柱1)與噴嘴構件70的位置關係,藉此,便可在噴嘴構件70配置在最適位置的狀態下,供給與回收用以形成液侵區域AR2的液體LQ。因此,可良好地形成液浸區域AR2並精度良好地進行液浸曝光。
控制裝置CONT使用驅動裝置61~63,可調整噴嘴構件70的位置。因此,例如在基板P的液浸曝光終了後,為了回收基板P上(基板載台PST上)的液體LQ,噴嘴構件70往-Z方向(下方向)移動,可在接近噴嘴構件70的液體回收口22與基板P的狀態下,進行液體回收。
或者是,對應液浸曝光條件(基板P的掃瞄速度、液體LQ的物性(黏性)等),使用驅動裝置61~63來調整包含基板P表面與噴嘴構件70的下面70A的距離、基板P與噴嘴構件70的位置關係,以進行液浸曝光亦可。又,當不使用噴嘴構件70時,先使噴嘴構件70往+Z方向(上方向)移動,防止噴嘴構件70與基板P或噴嘴構件70與基板載台PST的接觸,這樣的做法也可以。
在上述實施例中,噴嘴構件70的振動不會透過下側段部7傳到投影光學系PL,控制裝置CONT根據噴嘴位置計測器80的計測結果來驅動各驅動裝置61~63,但也可根據加速度計測器90的計測結果來驅動各驅動裝置61~63。此時,控制裝置CONT是分別根據X、Y、Z加速度計測
器91、92、93的計測結果進行演算處理,以求出噴嘴構件70在6自由度方向(X軸、Y軸、Z軸、θX、θY、及θZ方向)的各加速度資訊。控制裝置CONT根據前述求出的6自由度方向的加速度資訊,分別驅動X、Y、Z驅動裝置61、62、63,藉此,可抑制噴嘴構件70的6自由度的方向(X軸、Y軸、Z軸、θX、θY、及θZ方向)的振動成份。
又,振動裝置CONT也可加以考慮噴嘴位置計測器80的計測結果及加速度計測器90的計測結果兩方,來驅動各驅動裝置61~63。
且,作為防振機構60,其結構也可不設主動防振機構65而僅利用被動防振機構72,或者是不設被動防振機構72而僅利用主動防振機構65。
在上述實施例中,噴嘴構件70雖然是具有液體供給口12及液體回收口22兩方,但亦可分開設置具有液體供給口12的噴嘴構件(供給噴嘴)及具有液體回收口22的噴嘴構件(回收噴嘴)。在此場合,防振機構(調整機構)60也可設在供給噴嘴及回收噴嘴兩方,或者是其中任一方亦可。
又,在上述實施例中,噴嘴構件70的位置控制(相對於下側段部7的主動防振控制),是根據位置計測器80的噴嘴構件70的位置計測結果,進行回饋(feedback)控制,在此場合可能產生控制的延遲。在此處,是採用一種前饋(feedfoward)控制,且進行主動防振,其是在曝光前預先求出掃瞄曝光時與曝光裝置EX或液體LQ的舉動相關的物理量,再根據求出的物理量,於曝光時驅動各驅動裝置
61~63,藉此以進行噴嘴構件70的姿勢控制。又,也可以組合回饋控制與前饋控制。
在進行前饋控制的場合,預先進行測試曝光、導出多個物理量。亦即,進行曝光裝置EX的系的識別實驗(同定實驗),以求出包含此系的物理量的動特性。在識別實驗中,透過液體供給機構10及液體回收機構20的噴嘴構件70的液體供給回12及液體回收口22進行液體LQ的供給與回收,在光學元件2及噴嘴構件70與基板P之間形成了液浸區域AR2的狀態下,掃瞄基板載台PST,使用噴嘴位置計測器80檢測出物理量。又,在識別實驗中,驅動裝置61~63當然不會被驅動。作為檢測出的物理量,例如有曝光順序(sequence)中的時刻、基板P的位置、速度、及加速度、噴嘴構件70的位置、速度、加速度、噴嘴構件70與基板P的相對位置、相對速度、及相對加速度等。檢測出這些位置、速度及加速度的X軸、Y軸、Z軸、θX、θY、θZ方向全部(6自由度)的相關值。更,作為檢測出的物理量,例如有供給液體LQ的量(體積、質量)或物性(黏性等)。在識別實驗中檢測出的上述多個物理量,是被記憶在控制裝置CONT中。控制裝置CONT是根據檢測出的物理量,決定用以驅動各驅動裝置61~63的控制量,再根據此決定的物理量,以相對於下側段部7防振的方式來驅動各驅動裝置61~63並同時進行曝光。像這樣,控制裝置CONT可使用驅動裝置61~63,對應曝光裝置EX本身的動特性(動作)來進行防振,可把下側段部7與噴嘴構件70的位置關
係維持成所希望的狀態。
其次,說明本發明的其他實施例。在以下的說明中,關於與上述實施例相同或對等的構成部分是附上相同的符號,其說明便簡略化或省略。
圖4是示出本發明其他實施例的圖。在圖4中,曝光裝置EX具備噴嘴位置計測器100,其計測被主柱1的下側段部7所支撐的投影光學系PL與噴嘴構件70的位置關係。噴嘴位置計測器100具備:計測投影光學系PL與噴嘴構件70關於X軸方向的位置關係的X干涉儀101(101A、101B)、計測投影光學系PL與噴嘴構件70關於Y軸方向的位置關係的Y干涉儀102(但在圖4中未圖示出),及計測投影光學系PL與噴嘴構件70關於Z軸方向的位置關係的Z干涉儀103(103A~103C,但103C在圖4中未圖示出)。此些干涉儀101~103安裝在投影光學系PL的鏡筒PK。各干涉儀101~103與控制裝置CONT相連接,各干涉儀101~103的計測結果被輸出至控制裝置CONT。
控制裝置CONT可根據多個干涉儀101~103的計測結果,求出在6自由度方向(X軸、Y軸、Z軸、θX、θY、及θZ方向)的噴嘴構件70相對於投影光學系PL(鏡筒PK)的位置。控制裝置CONT根據求出的前述位置資訊,以不將噴嘴構件70的振動傳至投影光學系PL的方式來驅動各驅動裝置61~63。或者是,控制裝置CONT根據求出的前述位置資訊來驅動各驅動裝置61~63,以調整投影光學系PL與噴嘴構件70的位置關係。
圖5是示出本發明的其他實施例的圖。在圖5中,曝光裝置EX具備噴嘴位置計測器110,其計測基板載台PST與噴嘴構件70的位置關係。噴嘴位置計測器110具備:計測基板載台PST與噴嘴構件70關於X軸方向的位置關係的X干涉儀111(111A、111B)、計測基板載台PST與噴嘴構件70關於Y軸方向的位置關係的Y干涉儀112(但在圖5中未圖示出),及計測基板載台PST與噴嘴構件70關於Z軸方向的位置關係的Z干涉儀113(113A~113C,但113C在圖5中未圖示出)。此些干涉儀111~113安裝在基板載台PST中不妨礙曝光處理的規定位置。在圖5中,各干涉儀111~113安裝在基板載台PST的側面。各干涉儀111~113與控制裝置CONT相連接,各干涉儀111~113的計測結果被輸出至控制裝置CONT。
控制裝置CONT可根據多個干涉儀111~113的計測結果,求出關於6自由度的方向(X軸、Y軸、Z軸、θX、θY、及θZ方向)的噴嘴構件70相對於基板載台PST的位置。控制裝置CONT根據求出的前述位置資訊,驅動各驅動裝置61~63,以調整基板載台PST與噴嘴構件70的位置關係。
如上述那樣,本實施例中的液體LQ是由純水構成。純水的優點是可在半導體製造工廠容易且大量地取得,且對基板P上的光阻或光學元件(透鏡)等也無不良影響。又,純水對環境也無不良影響,同時其不純物的含有量極低,所以對基板P的表面、及設於投影光學系PL的先端面的光學元件的表面也有洗淨的作用。如果從工廠供給的純水
純度低時,讓曝光裝置具有超純水製造器也可以。
對於波長193nm程度的曝光光EL而言,純水(水)的折射率n約為1.44,用ArF準分子雷射光(波長193nm)當作曝光光EL的光源時,在基板P上可得1/n,即被短波化成134nm的高解析度。更,焦點深度與空氣中相比約n倍,即約放大為1.44倍,所以,若以能夠確保與空氣中使用的場合同程度的焦點深度為佳的場合,可使投影光學系PL的數值孔徑增加,這樣的情況也可以提高解析度。
且,在使用上述液浸法的場合,投影光學系的數值孔徑NA為0.9~1.3。像這樣,投影光學系的數值孔徑NA變大的場合,習知是採用隨機偏光光作為曝光光,因其偏光效果會造成成像性能惡化,所以採用偏光照明較佳。在此場合,進行直線偏光照明與光罩(標線)的線及空白圖案的線圖案的長邊方向吻合,使從光罩(標線)的圖案而來的S偏光成份(TE偏光成份),亦即使沿線圖案的長邊方向的偏光成份的繞射光射出較多亦可。當投影光學系PL與基板P表面塗佈的光阻之間充滿液體的場合,投影光學系PL與基板P表面塗佈的光阻之間充滿空氣(氣體)的場合相比,因為使對比上昇的S偏光成份(TE偏光成份)的繞射光在光阻表面的透過率高,所以即使投影光學系的數值孔徑NA超過1.0也可獲得高成像性能。又,也可適宜地組合相位偏移光罩或日本專利早期公開公報的特開平6-188169號公報所揭露的吻合於線圖案的長邊方向的斜入射照明法(特別是雙極照明法,dipole)等,使其更有效果。例如,把
透光率6%的半色調(half tone)型的相位偏移光罩(半間距(half pitch)45nm程度的圖案)與直線偏光照明法及雙極照明法併用而照明的場合,在照明系的瞳面中,用形成雙極的二光束的外接圓所限定的照明σ為0.95,以瞳面中各光束的半徑為0.125σ,以投影光學系PL的數值孔徑NA=1.2時,即使採用隨機偏光光,也可使焦點深度(DOF)增加150nm程度。
又,例如以ArF準分子雷射為曝光光,使用1/4程度的縮小倍率的投影光學系PL,把微細的線及空白圖案(例如25~50nm程度的線及空白)曝光到基板P上時,藉由光罩M的結構(例如圖案的微細度或是鉻的厚度),利用波導(wave guide)效果使光罩M具有偏光板的作用,S偏光成(TE偏光成份)的繞射光比使對比低下的P偏光成份(TM偏光成份)的繞射光從光罩M射出更多。在此場合,雖使用上述的直線偏光照明較佳,但就算使用隨機偏光光來照明光罩M,即使是投影光學系PL的數值孔徑NA像0.9~1.3那樣大的場合,也能獲得高解析性能。
且,光罩M上的極微細的線及空白圖案曝光至基板P上的場合,利用線柵(Wire Gird)的效果,有可能使P偏光成份(TM偏光成份)比S偏光成份(TE偏光成份)大,例如,以ArF準分子雷防為曝光光,使用1/4程度的縮小倍率的投影光學系PL,把比25nm大的線及空白圖案曝光到基板P上的場合,因可使比P偏光成份(TM偏光成份)的繞射光多的S偏光成分(TE偏光成份)的繞射光從光罩M射出,
所以投影光學系PL的數值孔徑NA即使像0.9~1.3那樣大的場合也能獲得高解析度。
更,不僅是吻合於光罩(標線)的線圖案的長邊方向的直線偏光照明(S偏光照明),像日本專利早期公開公報的特開平6-53120號公報所揭露的那樣,在以光軸為中心的圓的接線(周)方向上組合直線偏光的偏光照明法與斜入射照明法也有效。特別是,不只是光罩(標線)的圖案在規定的一方向延伸的線圖案,在混入多個不同方向延伸的線圖案的場合,同樣與特開平6-53120號公報所揭露的那樣,在以光軸為中心的圓的接線方向上併用直線偏光的偏光照明法與環帶照明法,藉此,即使投影光學系的數值孔徑NA大的場合,也可獲得高成像性。例如,把透光率6%的半色調型的相位偏移光罩(半間距63nm程度的圖案),與在以光軸為中心的圓的接線方向上直線偏光的偏光照明法,及環帶照明法(環帶比3/4)併用而照明的場合,以照明σ為0.95,投影光學系PL的數值孔徑NA=1.00,利用隨機偏光光,可使焦點深度(DOF)增加250nm程度,在半間距55nm程度的圖案中,數值孔徑NA=1.2可使焦點深度增加100nm程度。
在本實施例中,在投影光學系PL的先端安裝光學元件2,利用此透鏡,可調整投影光學PL的光學特性,例如像差(球面像差、彗形(coma)像差等)。又,作為安裝在投影光學系PL先端的光學元件,也可以是用於投影光學系PL的光學特性的調整的光學板。或者是可讓曝光光EL通
過的平行平面板。
且,因液體LQ的流動產生的投影光學系PL的先端的光學元件與基板P之間的壓力大時,其光學元件也可以不交換,而利用其壓力使光學元件不動地呈堅固地固定亦可。
且,在本實施例中,其結構雖然是投影光學系PL與基板P表面之間充滿液體LQ,但例如在基板P的表面安裝著由平行平面板構成的蓋玻璃的狀態下充滿液體LQ的構成亦可。
又,本實施例的液體LQ雖然是水,但水以外的液體也可以,例如,曝光光EL的光源為F2雷射的場合,因為此F2雷射光不能透過水,作為液體LQ而可供F2雷射光透過的,例如是全氟聚醚(PEPE)或氟系油等的氟系流體亦可。在此場合,與液體LQ接觸的部分,例如是利用含氟的極性小的分子結構物質形成薄膜,以進行親液化處理。且,作為液體LQ,其他也可使用對曝光光EL具透光性而折射率儘可能高者,且對投影光學系PL或基板P表面塗佈的光阻穩定者(例如香柏油,cedar oil)。在此場合,也依所用液體LQ的極性進行表面處理。
且,作為上述各實施例的基板P,不只是半導體元件製造用的半導體晶圓,顯示元件用的玻璃基板,或是薄膜磁頭用的陶瓷晶圓,或是曝光裝置中所用的光罩或標線的原版(合成石英、矽晶圓)等皆適用。
作為曝光裝置EX,除了光罩M與基板P同步移動而掃瞄曝光光罩M的圖案的步進掃瞄方式的掃瞄型曝光裝
置(掃瞄步進器)以外,也可適用於光罩M與基板P在靜止狀態下整體曝光光罩M的圖案,並使基板P依次步進移動的步進重覆方式(step and repeat)的投影曝光光裝置(步進器)。又,本發明是在基板P上把至少兩個圖案部份地重疊以轉寫的步進來回移動方式(step and stitch)的曝光裝置。
又,在第1圖案與基板P略呈靜止的狀態下,用投影光學系(例如1/8縮小倍率且不含反射元件的折射型投影光學系),把第1圖案的縮小像以整體曝光的方式曝光至基板P上的曝光裝置也適用。在此場合之後,在第2圖案與基板P略呈靜止的狀態下,利用其投影光學系把第2圖案的縮小像與第1圖案部份重疊,整體曝光至基板P上的來回移動方式的整體曝光裝置也適用。
本發明也可適用於例如日本專利早期公開公報的特開平10-163099、特開平10-214783號公報及對應此些公報的美國專利6,400,441號,與特表2000-505958號公報,及對應此公報的美國專利5,969,441號及美國專利6,262,796號記載的雙載台(twin stage)型的曝光裝置。在本國際申請案所指定的指定國(或所選擇的選擇國)的國內法令許可的條件下,引用上述公報或美國專利的記載作為本說明書的一部份。
且,本發明如日本專利早期公開公報的特開平11-135400號公報所揭露的那樣,也可適用於具備保持著晶圓等的被處理基板而可移動的曝光載台、具各種計測構件或感測器的計測載台的曝光裝置。在本國際申請案所指
定的指定國(或所選擇的選擇國)的國內法令許可的條件下,引用上述公報及對應的美國專利的記載作為本說明書的一部份。
在上述實施例中,雖然是利用在透光性基板上形成規定的遮光圖案(或相位圖案-減光圖案)的透光型光罩,或是利用光反射性基板上規定反射圖案的光反射型光罩,但並不限定於此。舉例而言,取代掉像這樣的光罩,根據欲曝光的圖案的電子資料,利用形成透過圖案或反射圖案,或發光圖案的電子光罩(作為光學系的一種)亦可。像這樣的電子光罩,例如已揭露於美國專利6,778,257號中。在本國際申請案所指定的指定國(或所選擇的選擇國)的國內法令許可的條件下,引用上述美國專利的記載作為本說明書的一部份。且上述的電子光罩為包含了非發光型影像顯示元件與自發光型影像顯示元件兩者的概念。
且,例如,也可適用在像稱為2光束干涉儀那樣,利用多個光束的干涉產生的干涉條紋(interference fringe)曝光至基板的曝光裝置。像這樣的曝光方法及曝光裝置,例如已揭露於國際申請案的公開第01/35168號文獻中。在本國際申請案所指定的指定國(或所選擇的選擇國)的國內法令許可的條件下,引用上述文獻的記載作為本說明書的一部份。
又,在上述實施例中,雖然採用的是投影光學系PL與基板P之間的局部地方充滿液體的曝光裝置,但本發明也適用於使保持著曝光對象的基板的載台在液槽中移動的
液浸曝光裝置,或是在載台上形成規定深度的液體槽,並將基板保持於其中的液浸曝光裝置。關於使保持著曝光對象的基板的載台在液槽中移動的液浸曝光裝置的結構及曝光動作,例如已揭露於日本專利早期公開公報的特開平6-124873號公報,關於在載台上形成規定深度的液體槽並將基板保持於其中的液浸曝光裝置,已揭露於日本早期公開公報的特開平10-303114號公報或美國專利5,825,043號。在本國際申請案所指定的指定國(或所選擇的選擇國)的國內法令許可的條件下,引用上述公報或美國專利的記載作為本說明書的一部份。
且,適用上述液浸法的曝光裝置雖然是用液體(純水)充滿投影光學系PL的終端光學元件的射出側的光路空間,以曝光晶圓W(基板P),但也可像國際申請案的公開第2004/019128號文獻記載的那樣,用液體(純水)充滿投影光學系的終端光學構件的入射側的光路空間。在本國際申請案所指定的指定國(或所選擇的選擇國)的國內法令許可的條件下,引用上述文獻的記載作為本說明書的一部份。
作為曝光裝置EX的種類,並不限於把半導體元件圖案曝光至基板P的半導體元件製造用的曝光裝置,也可廣泛地適用在液晶顯示元件製造用或顯示器製造用的曝光裝置、或用以製造薄膜磁頭、攝像元件(CCD)或者是標線或光罩等的曝光裝置等。
在基板載台PST或光罩載台MS使用線性馬達(參照USP5,623,853或USP5,528,118)的場合,使用空氣軸承的
空氣浮上型及羅倫茲力或電抗力(reactance force)的磁浮型皆可。又,各載台PST、MST是沿著導引部移動的類型亦可,未設導引部的類型亦可。在本國際申請案所指定的指定國(或所選擇的選擇國)的國內法令許可的條件下,引用上述美國專利的記載作為本說明書的一部份。
作為各載台PST、MST的驅動機構,也可以使用平面馬達,其使二維配置磁石的磁石單元,與二維配置線圈的電機子單元呈對向,以利用電磁力驅動各載台PST、MST。在此場合,磁石單元與電機子單元的任一方連接至載台PST、MST,而磁石單元與電機子單元的另一方連接至載台PST、MST的移動面側。
為了不讓由基板載台PST的移動發生的反力傳到投影光學系PL,也可以像日本專利早期公開公報的特開平8-166475號公報及其對應的美國專利5,528,118號記載的那樣,用框構件把反力機械地丟至地板(大地)亦可。在本國際申請案所指定的指定國(或所選擇的選擇國)的國內法令許可的條件下,引用上述公報或美國專利的記載作為本說明書的一部份。
且,為了不讓由光罩載台MST的移動產生的反力傳到投影光學系PL,也可以像日本專利早期公開公報的特開平8-330224號及其對應的美國專利5874820號記載的那樣,用框構件把反力機械地丟至地板(大地)亦可。在本國際申請案所指定的指定國(或所選擇的選擇國)的國內法令許可的條件下,引用上述公報或美國專利的記載作為本說
明書的一部份。
如以上那樣,本案實施例的曝光裝置EX是把包含本案申請專利範圍列舉的各構成要素的各種副系統(子系統,subsystem),以保持著規定的機械精度、電氣精度、光學精度的方式組合而製造的。為了確保此些的各種精度,在此組合的前後,需進行用以達成各種光學系中光學精度的調整、用以達成各種機械系中機械精度的調整、用以達成各種電氣系中電氣精度的調整。把各種副系統組合成曝光裝置的過程包含了各種副系統相互的機械的連接、電氣回路的配線連接、氣壓回路的配管連接等。在將此各種副系統組合成曝光裝置之前,當然要進行各副系統各自的組合過程。在各副系統的曝光裝置的組合過程終了之後,要進行整合調整,以確保曝光裝置全體的各種精度。且曝光裝置的製造較佳是在管理溫度及潔淨度等的無塵室中進行。
半導體元件等的微元件是如圖6所示,是經由下列步驟而製造:進行微元件的機能-性能設計的步驟201、製作依照此設計步驟的光罩(標線)的步驟202、製造元件基材的基板的步驟203、利用前述實施例的曝光裝置EX把光罩圖案曝光至基板的基板處理步驟204、元件組合步驟(包含切割過程、連接過程、封裝過程)205、檢查步驟206等。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何熟習此技藝者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作些許之更動與潤飾,因此本發明之保護
範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1‧‧‧主柱(main column)
2‧‧‧光學元件
7‧‧‧下側段部(支撐構件)
12‧‧‧液體供給口
22‧‧‧液體回收口
60‧‧‧防振機構(調整機構)
61~63‧‧‧驅動裝置
65‧‧‧主動防振機構
70‧‧‧噴嘴構件
72‧‧‧被動防振機構
80、100、110‧‧‧位置計測器
90‧‧‧加速度計測器
AR1‧‧‧投影區域
AR2‧‧‧液浸區域
EX‧‧‧曝光裝置
LQ‧‧‧液體
P‧‧‧基板
PL‧‧‧投影光學系
PST‧‧‧基板載台
圖1是本發明的曝光裝置的一實施例的概略構成圖。
圖2是示出噴嘴構件附近的側視圖。
圖3是示出噴嘴構件的平面圖。
圖4是示出本發明的曝光裝置的其他實施例的側視圖。
圖5是示出本發明的曝光裝置的其他實施例的側視圖。
圖6是示出半導體元件的製造過程的一例的流程圖。
1‧‧‧主柱
2‧‧‧光學元件
3‧‧‧上側段部
4‧‧‧支撐柱
5‧‧‧鏡筒定盤
6‧‧‧防振單元
7‧‧‧下側段部
8‧‧‧凸緣部
10‧‧‧液體供給機構
11‧‧‧液體供給部
20‧‧‧液體回收機構
21‧‧‧液體回收部
23(23A、23B)‧‧‧回收管
31‧‧‧光罩定盤
31A‧‧‧上面(導引面)
32‧‧‧氣體軸承
33‧‧‧防振單元
34‧‧‧移動鏡
35‧‧‧干涉儀
37‧‧‧開口部
41‧‧‧基板定盤
42‧‧‧空氣軸承
44‧‧‧移動鏡
45‧‧‧雷射干涉儀
46‧‧‧凹部
47‧‧‧上面
51、52、53‧‧‧線性馬達
51A、52A、53A‧‧‧定子
51B、52B、53B‧‧‧轉子
54‧‧‧導引載台
55‧‧‧導引部
56‧‧‧氣體軸承(空氣軸承)
57‧‧‧被導引部
60‧‧‧防振機構
61~63‧‧‧噴嘴驅動裝置
70‧‧‧噴嘴構件
MST‧‧‧光罩載台
PST‧‧‧基板載台
LQ‧‧‧液體
AR1‧‧‧投影區域
AR2‧‧‧液浸區域
PL‧‧‧投影光學系
LQ‧‧‧液體
P‧‧‧基板
M‧‧‧光罩
CONT‧‧‧控制裝置
EX‧‧‧曝光裝置
Claims (24)
- 一種曝光裝置,係透過液體使基板曝光,其特徵在於,具備:光學系統,具有光學元件;噴嘴構件,具有將液體供給至該基板上之供給口及回收從該供給口供給之液體之回收口之中至少任一方;以及防振機構,相對於支撐構件防振支撐該噴嘴構件;該噴嘴構件在該光學元件之周圍延伸;該噴嘴構件具有在使該基板曝光時該基板之表面對向之下面;該回收口係設在該噴嘴構件之該下面。
- 如申請專利範圍第1項之曝光裝置,其中,該光學系統係支撐在該支撐構件。
- 如申請專利範圍第1項之曝光裝置,其中,該防振機構以該噴嘴構件之振動不傳至該光學系統之方式防振。
- 如申請專利範圍第2或3項之曝光裝置,其中,該噴嘴構件與該光學系統係分離支撐。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項之曝光裝置,其中,該供給口係設在該噴嘴構件之該下面。
- 如申請專利範圍第5項之曝光裝置,其中,該回收口係設成在該噴嘴構件之該下面包圍該供給口。
- 如申請專利範圍第1至6項中任一項之曝光裝置,其中,該防振機構包含相對於該支撐構件主動地防振該噴嘴構件之主動防振機構。
- 如申請專利範圍第7項之曝光裝置,其中,該主動防振機構以羅倫茲力使該噴嘴構件動作。
- 如申請專利範圍第7或8項之曝光裝置,其中,該防振機構包含相對於該支撐構件被動地防振該噴嘴構件之被動防振機構。
- 如申請專利範圍第9項之曝光裝置,其中,該被動防振機構使用彈性作用防振支撐該噴嘴構件。
- 如申請專利範圍第1至10項中任一項之曝光裝置,其中,該防振機構具有使該噴嘴構件相對該支撐構件動作之驅動裝置。
- 如申請專利範圍第11項之曝光裝置,其中,該驅動裝置能使該噴嘴構件在6自由度方向移動。
- 如申請專利範圍第11或12項之曝光裝置,其中,該驅動裝置能使該噴嘴構件在該光學系統之光軸方向移動。
- 如申請專利範圍第11至13項中任一項之曝光裝置,其中,該驅動裝置能使該噴嘴構件繞該光學系統之光軸旋轉。
- 如申請專利範圍第11至14項中任一項之曝光裝置,其中,該驅動裝置能使該噴嘴構件在與該光學系統之光軸垂直之方向移動。
- 如申請專利範圍第11至15項中任一項之曝光裝置,其中,該驅動裝置能使該噴嘴構件繞與該光學系統之光軸垂直之軸旋轉。
- 如申請專利範圍第11至16項中任一項之曝光裝置,其中,該驅動裝置以羅倫茲力使該噴嘴構件動作。
- 如申請專利範圍第11至17項中任一項之曝光裝置,其具備計測該噴嘴構件之加速度資訊之加速度計測器;該驅動裝置根據該加速度資訊使該噴嘴構件動作。
- 如申請專利範圍第1至10項中任一項之曝光裝置,其具備計測該噴嘴構件之加速度資訊之加速度計測器。
- 如申請專利範圍第11至19項中任一項之曝光裝置,其具備用以取得該噴嘴構件之位置資訊之位置計測器;該驅動裝置根據使用該位置計測器取得之該噴嘴構件之位置資訊使該噴嘴構件動作。
- 如申請專利範圍第1至10、19項中任一項之曝光裝置,其具備用以取得該噴嘴構件之位置資訊之位置計測器。
- 如申請專利範圍第20或21項之曝光裝置,其中,使用該位置計測器計測該噴嘴構件在該光學系統之光軸方向之位置。
- 如申請專利範圍第20至22項中任一項之曝光裝置,其中,使用該位置計測器計測該噴嘴構件在繞該光學系統之光軸之方向之位置。
- 如申請專利範圍第20至23項中任一項之曝光裝置,其中,使用該位置計測器計測該噴嘴構件在與該光學系統之光軸垂直之方向之位置。
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