TW201433886A - 移動體系統及移動體驅動方法、圖案形成裝置及圖案形成方法、曝光裝置及曝光方法、以及元件製造方法 - Google Patents

移動體系統及移動體驅動方法、圖案形成裝置及圖案形成方法、曝光裝置及曝光方法、以及元件製造方法 Download PDF

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Abstract

構成編碼器系統之複數個讀頭設於晶圓台，根據與標尺板(21)(繞射格子(RG))對向之讀頭之輸出測量晶圓台在XY平面內之位置資訊。此處，各讀頭、例如讀頭(60C)之與晶圓台之相對位置(包含相對姿勢、旋轉)，係藉由設於讀頭內部之測量系統(640)所測量。因此，藉由根據所測量之相對位置之資訊修正位置資訊，即使在隨著晶圓台之移動使讀頭之位置(姿勢、旋轉)變化時，仍能進行高精度之晶圓台之位置資訊的測量。

Description

移動體系統及移動體驅動方法、圖案形成裝置及圖案形成方法、曝光裝置及曝光方法、以及元件製造方法
本發明，係關於移動體系統及移動體驅動方法、圖案形成裝置及圖案形成方法、曝光裝置及曝光方法、以及元件製造方法，更詳言之，係關於包含實質沿既定平面移動之移動體之移動體系統及驅動該移動體之移動體驅動方法、具備該移動體系統之圖案形成裝置及利用該移動體驅動方法之圖案形成方法、具備該移動體系統之曝光裝置及利用該移動體驅動方法之曝光方法、以及使用該曝光裝置或該曝光方法的元件製造方法。
以往，在製造半導體元件(積體電路等)、液晶顯示元件等之電子元件(微型元件)的微影製程中，主要是使用步進重複方式之投影曝光裝置(所謂步進器)，或步進掃描方式之投影曝光裝置(所謂掃描步進器(亦稱掃描器))等。
然而，將來半導體元件會更高度集成化，伴隨於此待形成於晶圓上之電路圖案會更細微化乃確實之事，對半導體元件之大量生產裝置之曝光裝置而言，要求晶圓等之位置檢測精度的進一步提升。
例如，美國專利申請公開第2006/0227309號說明書揭示一種在基板台上裝載編碼器型感測器(編碼器讀頭)之曝光裝置。然而，當於基板台上裝載編碼器讀頭時，因使基板台移動(對基板台施加加速度)，而會使編碼器讀頭對基板台之設置位置及/或設置姿勢變化，而有可能損害使用該編碼器讀頭之基板台之位置測量的精度。
本發明係有鑑於上述情事而完成者，根據本發明之第1態樣，提供一種移動體系統，其具備：移動體，係實質地沿既定平面移動；測量裝置，具有設於該移動體之一面之複數個編碼器讀頭，係根據在該移動體外部配置成與該既定平面平行之光柵部所對向之至少一個該編碼器讀頭的輸出，測量該移動體之位置資訊；以及驅動裝置，根據該測量裝置所測量之該位置資訊、以及該至少一個之該編碼器讀頭與該移動體之相對位置的相關資訊，驅動該移動體。
藉此，藉由驅動裝置，根據測量裝置所測量之在既定平面內之移動體的位置資訊、以及用於測量該位置資訊且在配置成與既定平面平行之光柵部所對向之至少一個之編碼器讀頭與該移動體之相對位置的相關資訊，驅動移動體。因此，即使隨著驅動移動體使編碼器讀頭相對移動體移動時，仍可進行高精度之移動體之位置資訊之測量、進而進行高精度之移動體之驅動控制。
根據本發明之第2態樣，提供一種圖案形成裝置，係於物體形成圖案，其具備：供該物體裝載於該移動體上之本發明之移動體系統；以及於裝載於該移動體上之物體上生成圖案的圖案化裝置。
藉此，能以良好精度於物體上形成圖案。
根據本發明之第3態樣，提供一種曝光裝置，係藉由能量射束之照射而於物體形成圖案，其具備：對該物體照射該能量射束的圖案化裝置；以及供該物體裝載於該移動體上之本發明之移動體系統；驅動裝載該物體之移動體，以使該能量射束與該物體相對移動。
藉此，能藉由掃描曝光以良好精度於該物體上形成圖案。
根據本發明之第4態樣，係提供一種元件製造方法，其包含：使用本發明之曝光裝置使物體曝光的動作；以及使該已曝光之物體顯影的動作。
根據本發明之第5態樣，係提供一種移動體驅動方法，其包含：測量步驟，根據設於實質沿既定平面移動之移動體之一面之複數個編碼器讀頭中、在該移動體外部配置成與該既定平面平行之光柵部所對向之至少一個該編碼器讀頭的輸出，測量該移動體之位置資訊；以及驅動步驟，根據所測量之該位置資訊、以及用於測量該位置資訊之編碼器讀頭與該移動體之相對位置的相關資訊，驅動該移動體。
藉此，係在驅動步驟中，根據測量步驟中所測量之移動體在既定平面內之位置資訊、以及用於測量該位置資訊且配置成與既定平面平行之光柵部所對向之至少一個之編碼器讀頭與移動體之相對位置的相關資訊，驅動移動體。因此，即使隨著驅動移動體使編碼器讀頭相對移動體移動時，仍可進行高精度之移動體之位置資訊之測量、進而進行高精度之移動體之驅動控制。
根據本發明之第6態樣，係提供一種圖案形成方法，係於物體上形成圖案，其包含：為了形成該圖案而使用本發明之移動體驅動方法，沿既定平面驅動保持該物體之移動體的步驟。
藉此，能以良好精度於物體上形成圖案。
根據本發明之第7態樣，係提供一種曝光方法，係藉由照射能量射束而於物體上形成圖案，其包含：為形成該圖案，而使用本發明之移動體驅動方法，驅動保持該物體之移動體的步驟。
藉此，能藉由能量射束之照射使物體曝光，於該物體上以良好精度形成圖案。
根據本發明之第8態樣，係提供一種元件製造方法，其包含：使用本發明之曝光方法使物體曝光的步驟；以及使該曝光後之物體顯影的步驟。
10‧‧‧照明系統
11‧‧‧標線片載台驅動系統
12‧‧‧載台底座
13A,13B‧‧‧標線片對準檢測系統
14a‧‧‧線圈
15‧‧‧移動鏡
16‧‧‧標線片干涉儀
17a,17b,17c,17d‧‧‧反射面
18‧‧‧晶圓干涉儀系統
18X1,18X2‧‧‧X干涉儀
18Y‧‧‧Y干涉儀
20‧‧‧主控制裝置
21‧‧‧標尺板
22‧‧‧殼體
22a‧‧‧光學系統收容部
22b‧‧‧光纖收容部
24‧‧‧貫通孔
26a~26d‧‧‧光纖
27‧‧‧晶圓載台驅動系統
28‧‧‧光纖保持部
30‧‧‧平面馬達
50‧‧‧載台裝置
60A,60B,60C,60D‧‧‧讀頭
62a~62d‧‧‧光纖
62a1‧‧‧第1部分
62a2‧‧‧第2部分
64‧‧‧光學系統
640‧‧‧副光學系統
70‧‧‧編碼器系統
70A,70C‧‧‧Y編碼器
70B,70D‧‧‧X編碼器
91‧‧‧台本體
91a‧‧‧滑件部
100‧‧‧曝光裝置
AF‧‧‧多點AF系統
ALG‧‧‧對準系統
AX‧‧‧光軸
IAR‧‧‧照明區域
IL‧‧‧照明光
L2a,L2b‧‧‧透鏡
LB0,LB1,LB2,LB12‧‧‧測量射束
PBS,PBS0‧‧‧偏振分光器
PL‧‧‧投影光學系統
PU‧‧‧投影單元
R‧‧‧標線片
R1a,R1b,R2a,R2b‧‧‧反射鏡
RG‧‧‧繞射格子
RM‧‧‧反射面
RM0‧‧‧參照反射鏡
RST‧‧‧標線片載台
W‧‧‧晶圓
WP,WP0‧‧‧λ/4板
WP1a,WP1b‧‧‧λ/4板
WTB‧‧‧晶圓台
WST‧‧‧晶圓載台
圖1，係顯示一實施形態之曝光裝置概略構成的圖。
圖2，係用以說明編碼器讀頭及干涉儀之配置的圖。
圖3，係將圖1之晶圓載台之一部分透視顯示的放大圖。
圖4，係放大圖3之圓C內一部分顯示的圖。
圖5，係用以說明讀頭之內部構成的圖。
圖6係顯示圖1之曝光裝置中與載台控制相關連之控制系統之主要構成的方塊圖。
以下，根據圖1~圖6說明本發明之一實施形態。
圖1係顯示一實施形態之曝光裝置100的概略構成。曝光裝置100，係步進掃描方式之掃描型曝光裝置、亦即所謂掃描機。如後述般，本實施形態中係設有投影光學系統PL，以下，將與此投影光學系統PL之光軸AX平行之方向設為Z軸方向、將在與該Z軸方向正交之面內標線片與晶圓相對掃描的方向設為Y軸方向、將與Z軸及Y軸正交之方向設為X軸方向，且將繞X軸、Y軸、及Z軸之旋轉(傾斜)方向分別設為θx、θy、及θz方向。
曝光裝置100，包含：照明系統10；標線片載台RST，係保持標線片R；投影單元PU；晶圓載台裝置50，包含裝載晶圓W之晶圓載台WST；以及上述裝置之控制系統等。
照明系統10，例如美國專利申請公開第2003/0025890號說明書等所揭示，其包含光源、具有包含光學積分器等之照度均一化光學系統、標線片遮簾等(均未圖示)的照明光學系統。照明系統10，係籍由照明光(曝光用光)IL，以大致均一之照度來照明被標線片遮簾(光罩系統)規定之標線片R上的狹縫狀照明區域IAR。此處，作為一例，係使用ArF準分子雷射光(波長193nm)來作為照明光IL。
於標線片載台RTS上例如籍由真空吸附固定有標線片R，該標線片R係於其圖案面(圖1中之下面)形成有電路圖案等。標線片載台RST，能籍由 例如包含線性馬達等之標線片載台驅動系統11(在圖1中未圖示，參照圖6)而在XY平面內微幅驅動，且能以既定之掃描速度驅動於掃描方向(圖1中紙面內左右方向之Y軸方向)。
標線片載台RST在XY平面(移動面)內之位置資訊(包含θz方向之位置(以下亦稱為θz旋轉量)之資訊)，係藉由對圖1所示之移動鏡15(實際上，係設有具有與Y軸正交之反射面的Y移動鏡(或後向反射器)、以及具有與X軸正交之反射面的X移動鏡)照射測距射束之標線片雷射干涉儀(下稱「標線片干涉儀」)16例如以0.25左右之分析能力隨時檢測。此外，將例如美國專利申請公開第2007/0288121號說明書等所揭示之編碼器系統，取代標線片干涉儀16、或與該標線片干涉儀16組合使用，測量標線片R在至少3自由度方向之位置資訊亦可。
投影單元PU，係配置於標線片載台RST之圖1下方(一Z側)，由構成未圖示之機體之一部分的主框架(度量衡框架)所保持。投影單元PU，包含：鏡筒40；以及投影光學系統PL，由保持於該鏡筒40內之複數個光學元件構成。作為投影光學系統PL，例如係使用沿與Z軸方向平行之光軸AX排列之複數個光學元件(透鏡元件)所構成的折射光學系統。投影光學系統PL，例如係兩側遠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，當以來自照明系統10之照明光IL來照明照明區域IAR時，籍由通過標線片R(投影光學系統PL之第1面(物體面)與圖案面大致配置成一致)的照明光IL，使該照明區域IAR內之標線片R的電路圖案之縮小像(電路圖案一部分之縮小像)，透過投影光學系統PL形成於配置於投影光學系統PL之第2面(像面)側、表面塗布有光阻(感光劑)之晶圓W上的曝光區域IA(與該照明區域IAR共軛的區域)。接著，藉由標線片載台RST與晶圓載台WST之同步驅動，使標線片R相對照明區域IAR(照明光IL)移動於掃描方向(Y軸方向)，且使晶圓W相對曝光區域(照明光IL)移動於掃描方向(Y 軸方向)，藉此對晶圓W上之一個照射區域(區劃區域)進行掃描曝光，以將標線片R之圖案轉印於該照射區域。亦即，本實施形態中，係藉由照明系統10及投影光學系統PL將標線片R之圖案生成於晶圓W上，藉由照明光IL對晶圓W上之感光層(光阻層)之曝光將該圖案形成於晶圓W上。
此外，主架可為習知使用之門型、及例如美國專利申請公開第2008/0068568號說明書等所揭示之懸吊支撐型的任一者。
於鏡筒40之一Z側端部周圍，以例如與鏡筒40之下端面大致成為同一面的高度將標尺板21配置成與XY平面平行。標尺板21，在本實施形態中係由矩形板體構成，懸吊支撐於未圖示之機體，於其一部分具有供鏡筒40之一Z側端部插入之圓形開口、以及供後述之對準系統一Z側端部插入的圓形開口。本實施形態中，於用以支撐投影單元PU之未圖示主框架(度量衡框架)懸吊支撐標尺板21。於標尺板21之下面(一Z側之面)，形成有以Y軸方向為週期方向之既定間距(例如1μm)之格子、以及以X軸方向為週期方向之既定間距(例如1μm)之格子構成的反射型二維繞射格子RG(參照圖4及圖5)。此繞射格子RG涵蓋晶圓載台WST之移動範圍。
晶圓載台裝置50，具備於地面上藉由複數個(例如三個或四個)防振機構(省略圖示)支撐成大致水平的載台底座12、配置於該載台底座12上之晶圓載台WST、驅動該晶圓載台WST之晶圓載台驅動系統27(圖1中僅圖示一部分，參照圖6)、以及測量晶圓載台WST(晶圓台WTB)之位置資訊的測量系統。測量系統具備圖6所示之編碼器系統70及晶圓雷射干涉儀系統18等。此外，關於編碼器系統70及晶圓雷射干涉儀系統18將於後述。
載台底座12，由具有平板狀外形的構件構成，其上面之平坦度作成非常高，而作為晶圓載台WST移動時之導引面。於載台底座12內部收容有線圈單元，該線圈單元包含以XY二維方向為行方向、列方向配置成矩陣狀的複數個線圈14a。
晶圓載台WST，如圖1所示，具有載台本體91、及配置於該載台本體91上方、藉由未圖示之Z傾斜驅動機構相對載台本體91非接觸支撐的晶圓台WTB。此時，晶圓台WTB，係藉由Z傾斜驅動機構，在3個點調整電磁力等向上之力(斥力)與包含本身重量之向下之力(引力)的均衡，藉此以非接觸支撐，且微幅驅動於Z軸方向、θx方向、及θy方向的3自由度方向。在載台本體91之底部設有滑件部91a。滑件部91a具有由在XY平面內XY二維排列之複數個磁石構成的磁石單元、收容該磁石單元的筐體、及設在該筐體底面周圍的複數個空氣軸承。磁石單元與上述線圈單元一起構成例如美國專利第5196745號說明書等所揭示之羅倫茲電磁力驅動的平面馬達30。此外，作為平面馬達30，不限於羅倫茲電磁力驅動方式，亦可使用可變磁氣阻力驅動方式的平面馬達。
晶圓載台WST藉由上述複數個空氣軸承透過既定間隙、例如數μm程度之間隙懸浮支撐於載台底座12上，藉由平面馬達30被驅動於X軸方向、Y軸方向、以及θz方向。是以，晶圓台WTB(晶圓W)可相對載台底座12驅動於6自由度方向。此外，亦可藉由平面馬達30將晶圓載台WST驅動於六自由度方向。
本實施形態中，供應至構成線圈單元之各線圈14a之電流的大小及方向，係藉由主控制裝置20所控制。包含平面馬達30與前述Z傾斜驅動機構而構成圖6之晶圓載台驅動系統27。此外，平面馬達30不限於動磁方式，亦可係移動線圈方式。又，亦可使用磁浮方式之平面馬達作為平面馬達30。此時，亦可不設置前述空氣軸承。又，使晶圓台WTB能在X軸方向、Y軸方向、及Z軸方向之至少一方向微幅移動亦可。亦即，藉由粗微動載台構成晶圓載台WST亦可。
於晶圓台WTB上透過未圖示之晶圓保持具裝載晶圓W，藉由未圖示之夾具機構例如真空吸附(或靜電吸附)而固定。又，在晶圓台WTB之+Y 側之面(+Y端面)及一X側之面(一X端面)，分別施以鏡面加工，如圖2所示，形成有後述晶圓雷射干涉儀系統18所使用之反射面17a,17b。
編碼器系統70測量晶圓載台WST在XY平面內之位置資訊(包含θz旋轉量的資訊)。此處，詳細說明關於編碼器系統70之構成等。
在晶圓台WTB，如圖2之俯示圖所示，在四角分別配置編碼器讀頭(以下，簡稱為讀頭)60A,60B,60C,60D。該等讀頭60A~60D，如圖3中以讀頭60C為代表所示，收容於分別形成在晶圓台WTB之Z軸方向之貫通孔24的內部。
位於晶圓台WTB上面之一對角線上的一對讀頭60A,60C，係以Y軸方向為測量方向之讀頭。又，位於晶圓台WTB上面之另一對角線上的一對讀頭60B,60D，係以X軸方向為測量方向之讀頭。讀頭60A~60D分別使用與例如美國專利第7238931號說明書、及國際公開第2007/083758號等所揭示之讀頭(編碼器)同樣構成者。此外，本實施形態中，如後所述光源及光檢測器係設於各讀頭之外部，僅光學系統設於各讀頭之內部。此外，光源及光檢測器與光學系統，係透過未圖示之光纖以光學方式連接。
讀頭60A,60C分別構成Y線性編碼器(以下，適當稱為Y編碼器或編碼器)70A,70C(參照圖6)，該Y編碼器70A,70C係對標尺板21照射測量射束(測量光)，接收來自形成於標尺板21表面(下面)之以Y軸方向為週期方向之格子的繞射射束，以測量晶圓載台WST在Y軸方向的位置。又，讀頭60B,60D分別構成X線性編碼器(以下，適當稱為編碼器)70B,70D(參照圖6)，該編碼器70B,70D係對標尺板21照射測量射束，接收來自形成於標尺板21表面之以X軸方向為週期方向之格子的繞射射束，以測量晶圓載台WST在X軸方向的位置。
本實施形態中，如將圖3之圓C內之一部分放大之圖4所示，具有一殼體22，該殼體22具有與寬度及深度相較高度較低之四角柱狀(亦即長方 體狀)之光學系統收容部22a、以及沿Y軸方向延設於該光學系統收容部22a下方之既定長度之四角柱狀光纖收容部22b之兩部分。光學系統收容部22a係較光纖收容部22b周圍整體往外側突出一部分。前述貫通孔24如圖4所示，形成為與外殼22之形狀對應的形狀。又，外殼22，係以上述突出部之下面抵接於貫通孔24之段部的狀態安裝於晶圓台WTB。此時，為了使殼體22往貫通孔24內部之插入更為容易，係將兩者之尺寸設定為於貫通孔24之內壁面與殼體22之外周面之間形成既定之空隙。
光纖62a,62b及62c之一端分別連接於殼體22。光纖62a,62b,62c，係在光纖收容部22b之下端、亦即晶圓台WTB下面之附近，藉由突設於載台本體91之上端部之光纖保持部28被保持成，即使晶圓台WTB相對載台本體91被微幅驅動，亦不會對該等施加應力。
光纖62a係送光用光纖，其另一端以光學方式連接於設於載台本體91之光源(未圖示)、例如半導體雷射等。又，光纖62b,62c係受光用光纖，其各自之另一端以光學方式連接於設於載台本體91之第1、第2受光系統(未圖示)。第1、第2受光系統，分別包含偏光件(檢光件)及光檢測器、例如光電倍增管等。此外，光纖62a,62b,62c在殼體22內部之構成，留待後述。
此處，根據圖5說明讀頭60C收容於殼體22內部之光學系統的構成。
於光學系統收容部22a內部，如圖5所示，收容有主光學系統64與副光學系統640(詳細留待後述)，該主光學系統64係由其分離面與XZ平面平行之偏振分光器PBS，一對反射鏡R1a,R1b，透鏡L2a,L2b，四分之一波長板(以下記載為λ/4板)WP1a,WP1b及反射鏡R2a,R2b等以既定位置關係透過未圖示之支撐構件等固定於殼體22而構成。
與光學系統64之偏振分光器PBS之射入面對向地配置光纖62a之第1部分62a1之一端側的端面，與偏振分光器PBS之射出面對向地配置光纖62b之一端側的端面。
此讀頭60C(Y編碼器70C)中，從設於載台本體91之光源(未圖示)射出雷射射束，透過光纖62a(更正確而言，系第2部分62a2、偏振分光器PBS、以及第1部分62a1)射入偏振分光器PBS，並藉由偏振分離而成為測量射束LB1,LB2。透射過偏振分光器PBS之測量射束LB1，透過反射鏡R1a到達標尺板21，在偏振分光器PBS反射之測量射束LB2透過反射鏡R1b到達標尺板21。此外，此處之「偏振光分離」，係指將射入射束分離成P偏光成分與S偏光成分。
藉由測量射束LB1,LB2之照射而從繞射格子RG產生之既定次數的繞射射束、例如一次繞射射束，係在分別透過透鏡L2b,L2a而被λ/4板WP1a,WP1b轉換成圓偏光後，在反射鏡R2a,R2b反射而再度通過λ/4板WP1a,WP1b，沿與返路相同光路之相反方向到達偏振分光器PBS。
到達偏振分光器PBS之兩個一次繞射射束，其各自之偏振方向相對原本之方向被旋轉了90度。因此，先透射過偏振分光器PBS之測量射束LB1的一次繞射射束，係在偏振分光器PBS反射。而先在偏振分光器PBS反射之測量射束LB2的一次繞射射束，則透射過偏振分光器PBS。接著，測量射束LB1,LB2於同軸上合成，而成為合成射束LB12射入光纖62b。合成射束LB12透過光纖62b被送至設於載台本體91之第1受光系統(未圖示)。
在第1受光系統(未圖示)內部，被合成為合成射束LB12之射束LB1,LB2之一次繞射射束，係被例如測光件整合其偏振方向，而彼此干涉成為干涉光，該干涉光被光檢測器檢測，並轉換成與干涉光強度對應之電氣訊號。此處，會因藉晶圓載台WST之移動而產生之讀頭60C與標尺板21在測量方向(此時為Y軸方向)之相對移動，使兩個射束間之相位差變化而使干涉光之強度變化。此干涉光之強度變化係被受光系統(未圖示)檢測出，與此強度變化對應之位置資訊作為Y編碼器70C之主測量值輸出至主控制裝置20(參照圖6)。
從以上說明可知，Y編碼器70C(編碼器毒頭60C)中，由於射束LB1,LB2在空氣中之光路長極短，因此幾乎可忽視空氣搖晃之影響。
其他讀頭60A,60B,60D(編碼器70A,70B,70D)等亦與讀頭60C(編碼器70C)同樣構成。
如前所述，當於晶圓台WTB上裝載讀頭時，有可能會因晶圓台WTB之移動(晶圓台WTB被施加加速度)等，使讀頭之位置從設計位置偏移，或使此姿勢從基準姿勢變化，此種讀頭之位置(包含姿勢)之變化，成為編碼器系統70對晶圓台WTB(晶圓載台WST)之位置測量之誤差要因。因此，本實施形態中，係分別於讀頭60A~60D設置用以測量讀頭相對晶圓台WTB之位置及姿勢之變化的前述副光學系統640。
此處，代表性地舉出圖5所示之讀頭60C之殼體22內部之副光學系統640，以說明副光學系統之構成等。
於殼體22之光纖收容部22b內部收容有副光學系統640，該副光學系統640係由具有分離面(與XY平面及XZ平面成45度)之偏振分光器PBS0，λ/4板WP,WP0及參照反射鏡RM0等以既定位置關係透過未圖示之支撐構件等固定於殼體22而構成。
藉由前述偏振分光器PBS而透過光纖62a之第2部分62a2被導引之雷射射束LB，被分歧成對主光學系統64之射入射束、以及測量射束LB0。測量射束LB0，射入副光學系統640之偏振分光器PBS0，而被偏振分離成為測距射束與參照射束。測距射束係在偏振分光器PBS0被反射，而沿與Y軸平行之光路通過λ/4板WP，透過光纖收容部22b(殼體22)射入晶圓台WTB之貫通孔24之+Y側內壁面。
對晶圓台WTB之貫通孔24之+Y側內壁面施以鏡面加工而形成與Y軸成垂直之反射面RM。因此，測距光束在反射面RM被反射，沿與原本光路之相反方向返回偏振分光器PBS0。此時，藉由測距光束兩次通過λ/4板 WP，而使其偏振方向從原本之方向旋轉了90度。因此，測距光束係透射過偏振分光器PBS0。
另一方面，參照射束係透射過偏振分光器PBS0，而沿與Y軸平行之光路通過λ/4板WP0，並射入參照反射鏡RM0而被反射。被反射之參照射束沿與原本光路之相反方向再度通過λ/4板WP0，返回偏振分光器PBS0。此處，藉由參照光束兩次通過λ/4板WP0，而使其偏振方向從原本之方向旋轉了90度。因此，參照光束係在偏振分光器PBS0被反射。
透射過偏振分光器PBS0之測量射束，係與在偏振分光器PBS0被反射之參照射束於同軸上合成，而成為合成射束LB0射入光纖62c。合成射束LB0透過光纖62c被送至設於載台本體91之第2受光系統(未圖示)。
在第2受光系統(未圖示)內部，被合成為合成射束LB0之射束測距射束與參照射束，係被例如測光件整合其偏振方向，而彼此干涉成為干涉光，該干涉光被光檢測器檢測，並轉換成與干涉光強度對應之電氣訊號。此處，當因伴隨例如晶圓台WTB之移動而使讀頭60C之設置位置偏離於Y軸方向時，讀頭60C內之副光學系統640與反射面RM之相對距離即變化。藉此，測距射束之光路長則變化，由於會使該測距光束與參照光束之光路長之差(光路差)變化，而會使干涉光之強度變化。此干涉光之強度變化係被受光系統檢測出，讀頭60C與反射面RM在Y軸方向之相對位置、亦即與晶圓台WTB之相對位置dY的相關資訊，係作為Y編碼器70C(讀頭60C)之副測量值輸出至主控制裝置20。
此外，除了副光學系統640以外亦可設置與副光學系統640相同之其他副光學系統，並將該其他副光學系統配置於往副光學系統640之+Z側分隔既定距離之處。例如，可將光纖62a之第1部分切斷成兩個，於該切斷之兩部分之端面間與偏振分光器同樣地配置其他分光器，將射向主光學系統64之雷射射束一部分以該分光器予以分歧後擷取出，使之成為對其他副光 學系統之射入光束。當然，其他副光學系統之測量射束與參照射束之合成射束，係與上述同樣地透過光纖送至其他受光系統(第3受光系統)。此時，主控制裝置20，能求出讀頭60C與晶圓台WTB在Y軸方向之相對位置dY作為副光學系統640與其他副光學系統之副測量值的平均值，且能根據兩個副測量值之差，求出讀頭60C與晶圓台WTB在θx方向之相對姿勢(傾斜)dθx。以下，以設有兩個副光學系統為前提進行說明。
如上所述，可取得相對於標尺板21之讀頭60C在Y軸方向之位置資訊Y(主測量值)與在不同Z位置中讀頭60C相對晶圓台WTB在Y軸方向之相對位置dY(兩個副測量值)以作為Y編碼器70C(讀頭60C)之輸出。因此，主控制裝置20可使用該兩個副測量值，如前所述地，算出讀頭60C相對晶圓台WTB在Y軸方向之相對位置dY與在θx方向之相對姿勢dθx，使用該相對位置dY與相對姿勢dθx之算出結果，求出對位置資訊Y之校正量△Y，將該校正量△Y(dY,θx)加於位置資訊Y之測量值校正成Y+△Y(dY,θx)。此外，亦可將從兩個副測量值算出讀頭60C相對晶圓台WTB在Y軸方向之相對位置dY與在θx方向之相對姿勢dθx的運算電路，作為Y編碼器70C之一部分設置。
此外，校正量△Y(dY,θx)，能根據以標尺板21上面為基準之讀頭60C之位置及姿勢透過幾何學方式求出。或者，亦可根據操作人員之指示，主控制裝置20以下述方式實驗地求出校正量△Y(dY,θx)。亦即，主控制裝置20，係針對既定之複數個取樣點，一邊將晶圓台WTB驅動於例如Y軸方向、一邊使用編碼器系統70與後述晶圓干涉儀18(參照圖6)同時測量晶圓台WTB在Y軸方向及θx方向的位置。其次，主控制裝置20針對複數個取樣點分別求出Y編碼器70C(讀頭60C)之測量值與從晶圓干涉儀系統18之測量結果預測之Y編碼器70C(讀頭60C)之測量值預測值之差。接著，主控制裝置20求出表示該差之讀頭60C之相對位置dY與相對姿勢dθx之相 關函數，以該函數為校正量△Y(dY,θx)。
於其他讀頭60A,60B,60D(編碼器70A,70B,70D)亦分別設有與Y編碼器70C(讀頭60C)相同之兩個副光學系統。不過，主控制裝置20，係根據讀頭60A,60D(編碼器70B,70D)之測量值算出讀頭60B,60D相對晶圓台WTB在X軸方向之相對位置dX與在θy方向之相對姿勢dθy。接著，主控制裝置20針對此等讀頭，使用相對位置dX與相對姿勢dθy之算出結果，求出對在X軸方向之位置資訊X之校正量△X(dX,θy)，將該求出之校正量加於在X軸方向之位置資訊X之測量值校正成X+△X(dX,θy)。此外，此時亦可將從兩個副測量值算出各讀頭相對晶圓台WTB在測量方向之相對位置與在測量方向之傾斜方向之相對姿勢的運算電路，作為各編碼器之一部分設置。
編碼器系統70之各讀頭(60A~60D)之測量值及副測量值被供應至主控制裝置20。主控制裝置20係如上所述根據各讀頭之副測量值進行既定運算，求出對位置資訊(例如讀頭60C則為位置資訊Y)之校正量，並將校正量加於位置資訊之測量值予以校正。接著，使用形成有繞射格子RG之標尺板21之下面所對向之至少三個讀頭(亦即輸出有效測量值之至少三個讀頭)之校正後的測量值，測量晶圓台WTB(晶圓載台WST)在XY平面內之位置資訊(包含θz旋轉量之資訊)。
又，本實施形態之曝光裝置100中，晶圓載台WST之位置，亦可藉由晶圓雷射干涉儀(以下稱為「晶圓干涉儀系統」)18(參照圖6)與編碼器系統70獨立地測量。
如圖2所示，晶圓干涉儀系統18具備：對晶圓台WTB之反射面17a照射與Y軸方向平行之複數個測距射束之Y干涉儀18Y、以及對反射面17b照射與X軸方向平行之1或2以上之測距射束之X干涉儀，此X干涉儀包含複數個、在本實施形態中為兩個X干涉儀18X1,18X2。
Y干涉儀18Y在Y軸方向之實質測距軸，係通過投影光學系統PL之光軸AX與後述對準系統ALG之檢測中心之Y軸方向的直線。Y干涉儀18Y，係測量晶圓台WTB在Y軸方向、θz方向(及θx方向)之位置資訊。
又，X干涉儀18X1在X軸方向之實質測距軸，係通過投影光學系統PL之光軸AX之X軸方向的直線。X干涉儀18X1，係測量晶圓台WTB在X軸方向、θy方向(及θz方向)之位置資訊。
X干涉儀18X2之測距軸，係通過對準系統ALG之檢測中心之X軸方向的直線。X干涉儀18X2，係測量晶圓台WTB在X軸方向(及θy方向)之位置資訊。
例如，亦可取代反射面17a,17b，而於例如晶圓台WTB之端部安裝由平面反射鏡構成的移動鏡。又，亦可於晶圓台WTB設置相對XY平面傾斜45度之反射面，並透過該反射面測量晶圓台WTB在Z軸方向之位置。
晶圓干涉儀系統18之各干涉儀之測量值供應至主控制裝置20。其中，本實施形態中，晶圓載台WST(晶圓台WTB)在XY平面內之位置(包含θz旋轉量之資訊)，主要係使用上述編碼器系統70所測量，干涉儀18,18X1,18X2之測量值係用於修正(校正)編碼器系統70之測量值之長期性變動(例如因標尺隨時間之變形等所造成)之情形，或作為編碼器系統之輸出異常時之備用等而輔助性地使用。
對準系統ALG如圖1及圖2所示，係相隔既定間隔配置於投影光學系統PL之一Y側之離軸方式之對準系統。本實施形態中，作為對準系統ALG，舉一例而言，使用以鹵素燈等廣帶域之光照明標記，對該標記影像進行影像處理以測量標記位置之影像處理方式之對準感測器之一種的FIA(Field Image Alignment(場像對準))系統。來自對準系統ALG之攝影訊號，係透過未圖示之對準訊號處理系統供應至主控制裝置20(參照圖6)。
此外，作為對準系統ALG，不限於FIA系統，當然亦能單獨或適當組 合使用能將同調檢測光照射於標記以檢測從此標記產生之散射光或繞射光的對準感測器，或是使從標記產生之兩繞射光(例如同次數之繞射光、或繞射於同方向之繞射光)彼此干涉來加以檢測的對準感測器。作為對準系統ALG，採用例如美國專利申請公開第2008/0088843號說明書等所揭示之具有複數個檢測區域的對準系統亦可。
此外，本實施形態之曝光裝置100，在投影單元PU附近，設有與例如美國專利第5,448,332號說明書等所揭示者相同構成之斜入射方式的多點焦點位置檢測系統(以下，簡稱為多點AF系統)AF(圖1中未圖示，參照圖6)。多點AF系統AF之檢測訊號，係透過AF訊號處理系統(未圖示)供應至主控制裝置20(參照圖6)。主控制裝置20，根據多點AF系統AF之檢測訊號，檢測各檢測點上晶圓W表面在Z軸方向的位置資訊，根據該檢測結果執行掃描曝光中之晶圓W之所謂聚焦調平控制。此外，在對準系統ALG附近設置多點AF系統，進行晶圓對準時事先取得晶圓表面之面位置資訊(凹凸資訊)，當曝光時，使用該面位置資訊與檢測晶圓台上面在Z軸方向之位置之另一感測器(例如，編碼器或干涉儀等)之測量值，執行晶圓W之所謂聚焦調平控制亦可。
曝光裝置100，進一步在標線片R上方設置使用曝光波長之光之TTR(Through The Reticle)方式之一對標線片對準檢測系統13A,13B(圖1中未圖示，參照圖6)。標線片對準檢測系統13A,13B之檢測訊號，係透過未圖示之對準訊號處理系統供應至主控制裝置20。
圖6係顯示省略曝光裝置100之載台控制相關之控制系統之一部分後的方塊圖。此控制系統係以主控制裝置20為中心構成。主控制裝置20包含由CPU(中央運算處理裝置)、ROM(唯讀記憶體)、RAM(隨機存取記憶體)等構成之所謂微電腦(或工作站)，統籌控制裝置整體。
以上述方式構成之曝光裝置100，當製造元件時，使用上述標線片對準 檢測系統13A,13B、晶圓台WTB上之基準板(未圖示)等，以與通常之掃描步進器同樣之步驟(例如美國專利第5646413號說明書等所揭示之步驟)，進行標線片對準及對準系統ALG之基線測量，在此前後進行晶圓對準(例如美國專利第4780617號說明書等所揭示之加強型全晶圓對準(EGA,Enhanced Global Alignment)等)。
接著，藉由主控制裝置20，根據基線之測量結果及晶圓對準之結果，進行步進掃描方式之曝光動作，在晶圓W上之複數個照射區域分別轉印標線片R的圖案。此曝光動作，係交互反覆進行掃描曝光動作(進行上述標線片載台RST與晶圓載台WST之同步移動)與照射區域間移動(步進)動作(使晶圓載台WST往用以使照射區域曝光的加速開始位置移動)。
本實施形態之曝光裝置100，係在上述一連串之動作中，藉由主控制裝置20，一邊以前述步驟校正構成編碼器系統70之複數個編碼器讀頭60A~60D中、形成有繞射格子RG之標尺板21之下面所對向之至少三個編碼器讀頭(亦即，輸出有效測量值之至少三個編碼器讀頭)的測量值，一邊根據該校正後之測量值，使晶圓台WTB在XY平面內被驅動。
如以上所說明，根據本實施形態之曝光裝置100，藉由主控制裝置20，根據透過編碼器系統70所測量之在XY平面內之晶圓台WTB(晶圓載台WST)的位置資訊(包含θz旋轉量之資訊)、以及用於測量該位置資訊之與標尺板21(繞射格子RG)對向之至少三個之編碼器讀頭(亦即，輸出有效測量值之至少三個編碼器讀頭(編碼器讀頭60A~60D中之至少三個))各自與晶圓台WTB之相對位置的相關資訊，驅動晶圓台WTB(晶圓載台WST)。因此，即使隨著晶圓台WTB(晶圓載台WST)之驅動使編碼器讀頭相對移動體移動時，仍可進行高精度之晶圓台WTB(晶圓載台WST)之位置資訊之測量、進而進行高精度之晶圓台WTB(晶圓載台WST)之驅動控制。
又，根據本實施形態之曝光裝置100，即使在掃描曝光時，亦藉由主控 制裝置20，如上所述地一邊將與標尺板21(繞射格子RG)對向之至少三個編碼器讀頭之測量值，根據各編碼器讀頭與晶圓台WTB之相對位置之相關資訊予以修正，一邊與標線片R(標線片載台RST)同步地將晶圓載台WST(晶圓台WTB)以良好精度驅動於掃描方向，因此可不受掃描曝光前後之晶圓載台WST之加減速的影響，將標線片R之圖案以良好精度轉印於晶圓W上。
此外，上述實施形態中，讀頭60A,60C(編碼器70A,70C)，係僅對在其測量方向即Y軸方向上與晶圓台WTB之相對位置dY、以及在測量方向之傾斜方向(θx方向)上與晶圓台WTB之相對姿勢(傾斜)dθx具有感度，而在此前提下進行了說明。然而，當讀頭60A,60C(編碼器70A,70C)，係對在Y軸方向上與晶圓台WTB之相對位置dX、以及在θy方向上與晶圓台WTB之相對姿勢dθy亦具有感度時，最好係進一步設置測量相對位置dX與相對姿勢dθy之副光學系統。此時，主控制裝置20，係使用相對位置dX,dY及相對姿勢dθx,dθy之測量值，求出對在Y軸方向之位置資訊Y的校正量△Y(dX,dY,dθx,dθy)，將之用於校正位置資訊Y的測量值。
同樣地，當讀頭60B,60D(編碼器70B,70D)，係僅對Y軸方向上與晶圓台WTB之相對位置dY、以及θx方向上與晶圓台WTB之相對姿勢dθx亦具有感度時，最好係進一步設置測量相對位置dY與相對姿勢dθx之副光學系統。此時，主控制裝置20，係使用相對位置dX,dY及相對姿勢dθx,dθy之測量值，求出對在X軸方向之位置資訊X的校正量△X(dX,dY,dθx,dθy)，將之用於校正位置資訊X的測量值。此外，校正量能與先前同樣地求出。
此外，上述實施形態中，作為各讀頭60A~60D(編碼器70A~70D)，係例示使用僅以一個方向(X軸方向或Y軸方向)為測量方向之一維編碼器的情形，但亦可代替此等讀頭，採用以X軸方向與Y軸方向為測量方向之二維讀頭(編碼器)。此時，必須有求出上述校正量△Y(dX,dY,dθx,dθy)、 △X(dX,dY,dθx,dθy)的處理。亦即，將與副光學系統640相同構成之副光學系統至少四個設於各讀頭之光纖收容部22b。具體而言，係於Z軸方向分離設置於Y軸具有測距軸之兩個副光學系統，並於Z軸方向分離設置於X軸具有測距軸之兩個副光學系統。接著，根據從此等副光學系統各自輸出之副測量值，主控制裝置20，算出各讀頭相對晶圓台WTB在X軸方向及Y軸方向之相對位置dX,dY與在θx方向及θy方向之相對姿勢dθx,dθy，並根據此算出結果，求出對在位置資訊X,Y之校正量△X(dX,dY,dθx,dθy)，將此等校正量用於校正位置資訊X,Y的測量值。此外，校正量能與先前同樣地求出。
再者，當讀頭60A~60D(編碼器70A~70D)，係對晶圓台WTB之相對位置dZ、以及/或相對姿勢(旋轉)dθz亦具有感度時，最好係進一步設置測量相對位置dZ以及/或相對姿勢dθz之副光學系統。又，主控制裝置20，係使用相對位置dX,dY及相對姿勢dθx,dθy、以及相對位置dZ以及/或相對姿勢dθz之測量結果(算出結果)，求出修正量，將之用於校正各讀頭在測量方向之位置資訊的測量值。此外，校正量能與先前同樣地求出。
此外，上述實施形態中，係例示了對各讀頭60A~60D使用用以測量該等對晶圓台WTB之相對位置(包含相對姿勢)之光學式(非接觸式)之位移感測器(副光學系統640)的情形。然而，除了此位移感測器以外亦可使用加速度感測器。此時，係從各讀頭輸出晶圓台WTB在測量方向之位置資訊的測量值、以及加於此讀頭之加速度資訊的測量值。此等測量值送至主控制裝置20。主控制裝置20係對加速度資訊之測量值施以數值處理，並轉換成讀頭與晶圓台WTB之相對位置。主控制裝置20，係使用藉由轉換所求出之相對位置，與先前同樣地校正晶圓台WTB之位置資訊。
又，位移感測器可係於讀頭設置標尺之編碼器等，不限於非接觸式，亦可係接觸式。
又，上述實施形態中，係說明了在掃描曝光時等使用位移感測器即時測量各讀頭60A~60D相對於晶圓台WTB之相對位置(包含相對姿勢)，並根據其測量結果取得用以校正晶圓台WTB之位置資訊的校正資訊的情形，但並不限於此，亦可於事前進行測試曝光，並根據其結果取得校正訊。
又，在使用加速度資訊時，其測量系統不限於加速度感測器，亦可係例如從干涉儀之測量資訊取得加速度資訊，亦可不設置加速度資訊之測量系統，而從用以使晶圓台WTB(晶圓載台WST)移動之推力之資訊求出讀頭的位移資訊。雖不僅晶圓台WTB(晶圓載台WST)之移動，例如亦會因晶圓台WTB或讀頭之熱變形等而產生測量誤差，但上述實施形態中，就其結果而言亦校正了其測量誤差。
於晶圓台(微動載台)設置編碼器讀頭時，晶圓台(微動載台)及編碼器讀頭之傾斜(θx方向及θy方向之旋轉)之測量誤差係以編碼器系統原本地校正計算，因此，使用位移感測器，不僅算出各讀頭相對於晶圓台WTB在X軸方向及Y軸方向之相對位置dX,dY，亦算出在θx方向及θy方向之相對姿勢dθx,dθy，使用根據此算出結果所算出之校正量校正位置資訊X,Y之測量值時，係不二度校正因傾斜導致之測量誤差。
此外，上述實施形態中，雖例示了將本發明適用於具備單一晶圓載台之曝光裝置的情形，但並不限於此，亦可將本發明適用於例如美國專利第6,590,634號說明書、美國專利第5,969,441號說明書、美國專利第6,208,407號說明書等所揭示，具備複數個晶圓載台之多載台型曝光裝置。又，亦可將本發明適用於，例如國際公開第2005/074014號等所揭示之與晶圓載台分別獨立具備測量載台(包含例如基準標記、及/或感測器等之測量構件)的曝光裝置(參照)。亦即，其係一具備測量載台之曝光裝置，當以編碼器測量測量載台之位置資訊時，亦可將編碼器之測量誤差與前述同樣地校正。
再者，當係具備複數個晶圓載台之多載台型曝光裝置、例如具備兩個 晶圓載台之曝光裝置，在以測量站測量晶圓之位置資訊(包含標記資訊、面位置資訊等)時，亦可將本發明以同樣方式予以適用，校正測量晶圓載台(位於該測量站)之位置之編碼器器的測量誤差。此時，可從編碼器之位移資訊修正編碼器之測量誤差，或校正標記位置之測量誤差。又，雖在面位置資訊之測量時與XY座標賦予對應關係儲存其結果，但亦可校正該賦予對應關係之XY座標。
又，上述實施形態中，雖說明編碼器系統70具備一對X讀頭與一對Y讀頭之情形，但本發明並不限定於此。亦即，雖編碼器讀頭之數目並不特別限制，但若為了測量晶圓載台WST在XY平面內之位置資訊(包含θz旋轉量之資訊)，只要包含至少各一個X讀頭與Y讀頭而合計三個讀頭即可。又，當取代上述一維X讀頭而採用二維讀頭時，只要有至少兩個二維讀頭，即可測量晶圓載台WST在XY平面內之位置資訊(包含θz旋轉量之資訊)。
此外，上述實施形態中晶圓載台上之編碼器(讀頭)之配置為一例，本發明並不限於此。例如，在晶圓載台之4角，分別從載台中心沿著放射方向配置編碼器及其備用編碼器亦可。
又，在晶圓台WTB(晶圓載台WST)等移動體之一面上配置編碼器讀頭時，將讀頭本體配置於移動體內部，僅將受光部配置於該一面亦可。
又，上述實施形態中，可併用可測量Z軸方向之位置資訊的感測器(或讀頭)，或組合可測量X軸方向及Y軸方向之位置資訊的感測器(或讀頭)或以X軸方向為測量方向之感測器(X感測器)與以Y軸方向為測量方向之感測器(Y感測器)。又，除了主感測器以外，可亦設置在該主感測器之輸出異常時等用於備用之備用感測器，在將主感測器與備用感測器設置複數組時，亦可依各組兼用作微動載台之光柵。
又，上述實施形態中，編碼器雖係可測量在X軸方向及Y軸方向之至少一方的位置資訊，但並不限於此，例如亦可係僅能測量Z軸方向之構成。
又，上述實施形態中，雖係於標尺板21之下面形成有二維繞射格子之構成，但並不限於此，只要係基於晶圓載台WST之移動路徑(各讀頭之移動路徑)所作的配置，亦可於標尺板21之下面，組合形成以X軸方向為週期方向之X光柵與以Y軸方向為週期方向之Y光柵。又，亦可組合複數個標尺板構成標尺板21。或者，亦可僅將標尺配置成可在至少曝光動作與對準動中以編碼器進行測量。
又，在例如投影光學系統與對準系統係分離之曝光裝置等的情形，亦可在投影光學系統附近(周圍)與對準系統附近(周圍)配置各自之標尺板。此時，在進行晶圓W之曝光動作時，係使用配置於投影光學系統附近之標尺板，藉由編碼器系統測量晶圓載台之位置，在進行晶圓對準時等，係使用配置於對準系統附近之標尺板，藉由編碼器系統測量晶圓載台之位置。
又，上述實施形態中，雖例示了除了編碼器系統以外亦設置晶圓干涉儀系統之情形，但晶圓干涉儀系統並不一定要設置。
又，上述實施形態中，雖說明了於讀頭60A~60D外部(粗動載台91)設置光源及受光系統(包含光檢測器)，並在此等光源及受光系統與讀頭60A~60D各自之間，使用光纖26a~26d將從光源射入編碼器讀頭之光(測量光)及從編碼器讀頭返回受光系統之光兩者加以導引的情形，但本發明並不限定於此。例如，當於編碼器讀頭內具有半導體雷射等之光源時，亦可僅以光纖光學地連接各編碼器讀頭與受光系統(包含光檢測器)之間。或者，亦可於編碼器讀頭內具有受光系統(包含光檢測器)。此情形下，當於讀頭外部具有光源時，係與上述實施形態同樣地在光源與讀頭之間進行來自光源之測量光透過光纖的傳送。
又，上述實施形態中，亦可取代前述各光纖而使用中繼光學系統等其他光傳送光學系統。又，上述實施形態中，雖例示了透過讀頭60A~60D各自與光纖以光學方式連接之光源及受光系統(包含光檢測器)配置於載台 本體91的情形，但並不一定要將光源及受光系統(包含光檢測器)等全部配置於載台本體91。
又，為了提昇晶圓台WTB(微動載台)之定位精度，在載台本體91(粗動載台)與晶圓台WTB(微動載台)之間(以下簡稱為粗微動載台間)，空中傳遞雷射光等亦可，或將讀頭設於載台本體91(粗動載台)，藉由該讀頭測量載台本體91(粗動載台)的位置，且以另一感測器測量粗微動載台間之相對位移亦可。
又，上述實施形態中，雖說明了將本發明適用於掃描步進器，但並不限於此，亦能將本發明適用於步進器等靜止型曝光裝置。即使係步進器等，亦可藉由以編碼器測量裝載有曝光對象之物體之載台的位置，而與使用干涉儀測量該載台之位置的情形不同地，使起因於空氣搖晃之位置測量誤差的發生可能性成為幾乎零，並能根據編碼器之測量值將載台高精度地定位，其結果即能將高精度之標線片圖案轉印至物體上。又，亦可將本發明適用於用以合成照射區域與照射區域之步進接合方式的縮小投影曝光裝。
又，上述實施形態之曝光裝置中之投影光學系統並不僅可為縮小系統，亦可為等倍系統及放大系統之任一者，投影光學系統PL不僅可為折射系統，亦可係反射系統及反折射系統之任一者，其投影像亦可係倒立像與正立像之任一者。
又，照明光IL，不限於ArF準分子雷射光(波長193nm)，亦能使用KrF準分子雷射光(波長248nm)等之紫外光、F2雷射光(波長157nm)等之真空子外光。可使用例如美國專利第7,023,610號說明書所揭示之諧波，其係以塗布有鉺(或鉺及鐿兩者)之光纖放大器，將從DFB半導體雷射或纖維雷射射出之紅外線區或可見區的單一波長雷射光放大來作為真空紫外光，並以非線形光學結晶將其轉換波長成紫外光。
又，上述實施形態中，作為曝光裝置之照明光IL，並不限於波長100nm 以上之光，亦可使用波長未滿100nm之光。例如，亦可將本發明適用於使用軟X線區域(例如5~15nm之波長域)之EUV(Extreme Ultra Violet)光的EUV曝光裝置。此外，本發明亦適用於使用電子射線或離子光束等之帶電粒子射線的曝光裝置。再者，亦可將本發明適用於例如美國專利申請公開第2005/0259234號說明書等所揭示之於投影光學系統與晶圓之間充滿液體的液浸型曝光裝置等。此液浸型曝光裝置，亦適用上述實施形態之晶圓晶圓載台裝置50所具備之各編碼器讀頭的構成。由於藉由與晶圓台WTB之上面大致同一高度之由玻璃等構成的光柵板阻塞晶圓台WTB上面之開口，因此假使形成液浸區域之液體位於讀頭上，亦幾乎不會產生液體洩漏等之不良情形。
又，上述實施形態中，雖使用於具光透射性之基板上形成既定遮光圖案(或相位圖案，減光圖案)的光透射性光罩(標線片)，但亦可使用例如美國專利第6,778,257號說明書所揭示之電子光罩來代替此光罩，該電子光罩(亦稱為可變成形光罩、主動光罩、或影像產生器，例如包含非發光型影像顯示元件(空間光調變器)之一種之DMD(Digital Micro-mirror Device)等)係根據欲曝光圖案之電子資料來形成透射圖案、反射圖案、或發光圖案。當使用上述可變成形光罩時，裝載晶圓或玻璃板等之載台係相對可變成形光罩進行掃描，因此能藉由使用編碼器測量該載台之位置，來取得與上述實施形態同等之效果。
又，本發明亦能適用於，例如國際公開第2001/035168號說明書所揭示，藉由將干涉紋形成於晶圓W上、而在晶圓W上形成線與間隔圖案之曝光裝置(微影系統)。
進而，例如亦能將本發明適用於例如美國專利第6,611,316號說明書所揭示之曝光裝置，其係將兩個標線片圖案透過投影光學系統在晶圓上合成，藉由一次之掃描曝光來對晶圓上之一個照射區域大致同時進行雙重曝 光。
又，於物體上形成圖案之裝置並不限於前述曝光裝置(微影系統)，例如亦能將本發明適用於以噴墨式來將圖案形成於物體上的裝置。
此外，上述實施形態中待形成圖案之物體(能量射束所照射之曝光對象的物體)並不限於晶圓，亦可係玻璃板、陶瓷基板、膜構件、或者光罩基板等其他物體。
曝光裝置用途並不限定於半導體製造用之曝光裝置，亦可廣泛適用於例如用來製造將液晶顯示元件圖案轉印於方型玻璃板之液晶用曝光裝置，或製造有機EL、薄膜磁頭、攝影元件(CCD等)、微型機器及DNA晶片等的曝光裝置。又，除了製造半導體元件等微型元件以外，為了製造用於光曝光裝置、EUV(極遠紫外線)曝光裝置、X射線曝光裝置及電子射線曝光裝置等的標線片或光罩，亦能將本發明適用於用以將電路圖案轉印至玻璃基板或矽晶圓等之曝光裝置。
此外，本發明之載台裝置不限於曝光裝置，亦可廣泛適用於其他之基板處理裝置(例如雷射修理裝置、基板檢查裝置等其他)，或其他精密機械中之試料定位裝置、打線裝置等具備在二維面內移動之載台等移動體的裝置。
此外，援用至此為止之說明中所引用之曝光裝置等相關之所有公報(包含國際公開公報)、美國專利申請公開說明書及美國專利說明書之揭示，來作為本說明書之記載的一部分。
半導體元件，係經由下述步驟所製造，即：進行元件之功能、性能設計的步驟、根據此設計步驟製作標線片之步驟、由矽材料製作晶圓之步驟、藉由上述實施形態之曝光裝置將形成於光罩之圖案轉印於晶圓等物體上之微影步驟、使已曝光之晶圓(物體)顯影之顯影步驟、藉由蝕刻除去光阻殘存部分以外部分之露出構件的蝕刻步驟、除去結束蝕刻後不需要之光阻之光阻除去步驟、元件組裝步驟(包含切割步驟、接合步驟、封裝步驟)、檢查步 驟等。此時，由於在微影步驟中使用上述實施形態之曝光裝置，因此能以良好良率製造高積體度之元件。
如以上所說明，本發明之移動體系統及移動體驅動方法，適於驅動移動體。又，本發明之圖案形成裝置及方法，適於在物體上形成圖案。又，本發明之曝光裝置及方法，適於照射能量射束以於物體上形成圖案。又，本發明之元件製造方法，適於製造半導體元件或液晶顯示元件等之電子元件等。
21‧‧‧標尺板
22‧‧‧殼體
22a‧‧‧光學系統收容部
22b‧‧‧光纖收容部
24‧‧‧貫通孔
60C‧‧‧讀頭
62b,62c‧‧‧光纖
62a1‧‧‧第1部分
62a2‧‧‧第2部分
64‧‧‧光學系統
640‧‧‧副光學系統
L2a,L2b‧‧‧透鏡
LB0,LB1,LB2,LB12‧‧‧測量射束
PBS,PBS0‧‧‧偏振分光器
R1a,R1b,R2a,R2b‧‧‧反射鏡
RG‧‧‧繞射格子
RM‧‧‧反射面
RM0‧‧‧參照反射鏡
WP,WP0‧‧‧λ/4板
WP1a,WP1b‧‧‧λ/4板

Claims (40)

  1. 一種曝光裝置，係透過投影系統以曝光光束使基板曝光，其具備：框架，係支撐前述投影系統；底座，配置於被前述框架支撐之前述投影系統之下方；基板載台，具有載置前述基板之台與以非接觸方式支撐前述台之本體部，配置於前述底座上；測量裝置，具有設於前述台、分別對支撐於前述框架之光柵部照射測量射束的複數個讀頭，藉由前述複數個讀頭中與前述光柵部對向之讀頭測量前述台之位置資訊；驅動裝置，為了移動前述基板而驅動前述基板載台；以及控制裝置，根據用於測量前述位置資訊之讀頭之位移資訊或補償因前述讀頭之位移而產生之前述測量裝置之測量誤差之修正資訊與以前述測量裝置測量之位置資訊，控制前述基板載台之驅動。
  2. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中，前述位移資訊，包含在前述測量裝置對前述台之位置資訊之測量方向之在前述台之前述讀頭之位移資訊。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之曝光裝置，其中，前述光柵部被前述框架支撐成其下面實質平行於與前述投影系統之光軸正交之既定平面；前述位移資訊包含在與前述既定平面平行之方向之在前述台之前述讀頭之位移資訊。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之曝光裝置，其進一步具備測量前述讀頭之位移資訊之測量系統；前述控制裝置，為了進行前述基板載台之驅動控制而使用前述測量之位移資訊。
  5. 如申請專利範圍第4項之曝光裝置，其中，前述測量系統包含其至少一部分設於前述讀頭之感測器。
  6. 如申請專利範圍第4或5項之曝光裝置，其中，前述測量系統包含以非接觸方式測量前述位移資訊之非接觸感測器。
  7. 如申請專利範圍第4項之曝光裝置，其中，前述測量系統包含測量與前述基板載台之加速度相關之資訊之感測器。
  8. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之曝光裝置，其中，前述位移資訊包含前述基板載台之驅動資訊。
  9. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之曝光裝置，其進一步具備測量前述台之位置資訊之與前述測量裝置不同之測量裝置；前述位移資訊係由前述不同之測量裝置之測量資訊而決定。
  10. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之曝光裝置，其中，前述位移資訊或前述修正資訊係事前取得；前述控制裝置將前述事前取得之位移資訊或修正資訊用於前述基板載台之驅動控制。
  11. 如申請專利範圍第1至10項中任一項之曝光裝置，其中，前述光柵部具有反射型之二維格子，包圍前述投影系統且和與前述投影系統之光軸正交之既定平面實質平行配置。
  12. 如申請專利範圍第11項之曝光裝置，其中，前述複數個讀頭包含分別配置於前述台之四個角部之讀頭。
  13. 如申請專利範圍第11項之曝光裝置，其中，前述複數個讀頭包含隔著載置於前述台之基板分別於兩個對角線上各配置一對之四個讀頭。
  14. 如申請專利範圍第1至13項中任一項之曝光裝置，其中，在前述基板載台之驅動中，藉由前述複數個讀頭中與前述光柵部對向之至少三個讀頭測量前述台之位置資訊； 前述控制裝置，一邊根據前述位移資訊或前述修正資訊修正前述測量之位置資訊，一邊控制前述基板載台之驅動。
  15. 如申請專利範圍第1至14項中任一項之曝光裝置，其中，前述驅動裝置具有：相對前述本體部移動前述台之驅動機構、於前述本體部與前述底座之一方設有磁石單元且於前述本體部與前述底座之另一方設有線圈單元之平面馬達，藉由前述平面馬達使前述基板載台在前述底座上移動。
  16. 如申請專利範圍第15項之曝光裝置，其中，前述平面馬達係於前述本體部設有前述磁石單元之動磁方式。
  17. 如申請專利範圍第15或16項之曝光裝置，其中，前述基板載台藉由前述平面馬達而磁浮在前述底座上。
  18. 如申請專利範圍第1至17項中任一項之曝光裝置，其具備：標記檢測系統，與前述投影系統分離配置，檢測前述基板之標記；以及與前述光柵部不同之光柵部，包圍前述標記檢測系統而配置；前述測量裝置，係在前述標記檢測系統對前述標記之檢測中，藉由前述複數個讀頭中與前述不同之光柵部對向之讀頭測量前述台之位置資訊。
  19. 如申請專利範圍第1至18項中任一項之曝光裝置，其進一步具備：光罩載台，係保持具有以前述曝光光束照明之圖案之光罩；前述測量裝置具有測量前述光罩載台之位置資訊之編碼器系統。
  20. 一種元件製造方法，其包含：使用申請專利範圍第1至19項中任一項之曝光裝置使基板曝光的動作；以及使前述已曝光之物體顯影的動作。
  21. 一種曝光方法，係透過投影系統以曝光光束使基板曝光，其包含：在配置於前述投影系統下方之底座上，驅動具有載置前述基板之台與 以非接觸方式支撐前述台之本體部之基板載台的動作；藉由具有設於前述台、分別對支撐於保持前述投影系統之框架之光柵部照射測量射束的複數個讀頭之測量裝置之前述複數個讀頭中與前述光柵部對向之讀頭，測量前述台之位置資訊的動作；以及根據用於測量前述位置資訊之讀頭之位移資訊或補償因前述讀頭之位移而產生之前述測量裝置之測量誤差之修正資訊與以前述測量裝置測量之位置資訊，控制前述基板載台之驅動的動作。
  22. 如申請專利範圍第21項之曝光方法，其中，前述位移資訊，包含在前述測量裝置對前述台之位置資訊之測量方向之在前述台之前述讀頭之位移資訊。
  23. 如申請專利範圍第21或22項之曝光方法，其中，前述光柵部被前述框架支撐成其下面實質平行於與前述投影系統之光軸正交之既定平面；前述位移資訊包含在與前述既定平面平行之方向之在前述台之前述讀頭之位移資訊。
  24. 如申請專利範圍第21至23項中任一項之曝光方法，其中，前述讀頭之位移資訊係藉由測量系統測量；為了進行前述基板載台之驅動控制而使用前述測量之位移資訊。
  25. 如申請專利範圍第24項之曝光方法，其中，前述位移資訊係藉由至少一部分設於前述讀頭之感測器測量。
  26. 如申請專利範圍第24或25項之曝光方法，其中，前述位移資訊係藉由非接觸感測器測量。
  27. 如申請專利範圍第24項之曝光方法，其中，前述位移資訊包含與前述基板載台之加速度相關之資訊。
  28. 如申請專利範圍第21至23項中任一項之曝光方法，其中，前述位移資訊包含前述基板載台之驅動資訊。
  29. 如申請專利範圍第21至23項中任一項之曝光方法，其中，前述位移資訊係由藉由與前述不同之測量裝置測量之前述台之位置資訊而決定。
  30. 如申請專利範圍第21至23項中任一項之曝光方法，其中，前述位移資訊或前述修正資訊係事前取得；前述事前取得之位移資訊或修正資訊用於前述基板載台之驅動控制。
  31. 如申請專利範圍第21至30項中任一項之曝光方法，其中，前述光柵部具有反射型之二維格子，包圍前述投影系統且和與前述投影系統之光軸正交之既定平面實質平行配置。
  32. 如申請專利範圍第31項之曝光方法，其中，前述複數個讀頭包含分別配置於前述台之四個角部之讀頭。
  33. 如申請專利範圍第31項之曝光方法，其中，前述複數個讀頭包含隔著載置於前述台之基板分別於兩個對角線上各配置一對之四個讀頭。
  34. 如申請專利範圍第31至33項中任一項之曝光方法，其中，在前述基板載台之驅動中，藉由前述複數個讀頭中與前述光柵部對向之至少三個讀頭測量前述台之位置資訊；一邊根據前述位移資訊或前述修正資訊修正前述測量之位置資訊，一邊控制前述基板載台之驅動。
  35. 如申請專利範圍第21至34項中任一項之曝光方法，其中，前述台相對前述本體部移動；前述基板載台藉由於前述本體部與前述底座之一方設有磁石單元且於前述本體部與前述底座之另一方設有線圈單元之平面馬達而移動。
  36. 如申請專利範圍第35項之曝光方法，其中，前述平面馬達係於前述本體部設有前述磁石單元之動磁方式。
  37. 如申請專利範圍第35或36項之曝光方法，其中，前述基板載台藉由前述平面馬達而磁浮在前述底座上。
  38. 如申請專利範圍第21至37項中任一項之曝光方法，其中，藉由與前述投影系統分離配置之標記檢測系統檢測前述基板之標記；在前述標記檢測系統對前述標記之檢測中，藉由前述複數個讀頭中與包圍前述標記檢測系統而配置之與前述光柵部不同之光柵部對向之讀頭測量前述台之位置資訊。
  39. 如申請專利範圍第21至38項中任一項之曝光方法，其中，藉由與前述複數個讀頭不同之編碼器系統，測量保持具有以前述曝光光束照明之圖案之光罩之光罩載台之位置資訊。
  40. 一種元件製造方法，其包含：使用申請專利範圍第21至39項中任一項之曝光方法使基板曝光的動作；以及使前述已曝光之物體顯影的動作。
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