TWI394006B - A method of manufacturing an exposure apparatus and an element - Google Patents

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Description

曝光裝置及元件製造方法
本發明，係關於在將投影光學系統與基板間之至少一部分以液體加以充滿，以投影光學系統加投影之圖案像來使基板曝光之曝光裝置，此曝光裝置所使用之液體除去裝置、以及使用此曝光裝置之元件製造方法。
半導體元件及液晶顯示元件，係使用將光罩上形成之圖案轉印至感光性基板上之所謂的微影法來加以製造。此微影製程中所使用之曝光裝置，具有支持光罩之光罩載台與支持基板之基板載台，一邊逐次移動光罩載台及基板載台、一邊透過投影光學系統將光罩圖案轉印至基板。近年來，為因應元件圖案更進一步之高積體化，皆要求投影光學系統具有更高的解像度。投影光學系統之解像度，隨著所使用之曝光波長越短、投影光學系統之孔徑數越大而越高。因此，隨著積體電路之微細化，投影曝光裝置所使用之曝光波長亦年年短波長化，且投影光學系統之孔徑數亦增大。目前，雖仍以krF準分子雷射248nm之曝光波長為主流，但波長更短之ArF準分子雷射之193nm亦日漸實用化。又，在進行曝光時，與解像度同樣的，焦深(DOF)亦非常重要。解像度R及焦深δ分別以下式定義。
R=k1．λ/NA (1) δ=±k2．λ/NA2 (2)
此處，λ係曝光波長、NA係投影光學系統之孔徑數、k1,k2係製程系數。根據式(1)、式(2)可知，為提高解像度R，而縮短曝光波長λ、加大孔徑數NA時，焦深δ將變窄。
若焦深變得過窄的話，欲將基板表面對齊投影光學系統之像面將會非常困難，而有曝光動作時限界(margin)不足之虞。因此，作為一種實質上縮短曝光波長且使焦深廣之方法，例如於國際公開第99/49504號中提出了一種浸沒法。此浸沒法，係將投影光學系統之下面與晶圓表面之間，以水、或有機溶媒等液體加以充滿，利用曝光用光在液體中之波長為空氣中之1/n倍(n係液體之折射率，一般為1.2~1.6左右)之特性，來提昇解像度且將焦深擴大至約n倍的方法。
上述曝光裝置，係在基板之曝光中對基板表面投射檢測光，藉接收其反射光來檢測基板表面位置，根據此檢測結果，來適當的調整透過投影光學系統所形成之圖案像面與基板表面間之位置關係。然而，使用上述浸沒法之浸沒曝光裝置，於投影光學系統與基板之間存在液體，受該液體溫度變化等之影響，有可能無法正確的檢測基板表面之面位置，而無法適當的調整圖案像面與基板表面間之位置關係。同樣的，透過液體來進行基板上之對準標記之檢測時，受該液體溫度變化等之影響，有可能無法正確進行基板之標記檢測，而無法正確的進行光罩與基板之位置對齊。
本發明有鑑於上述問題，其目的在提供一種在投影光學系統與基板之間充滿液體之狀態下進行曝光處理時，能以良好之圖案轉印精度使基板曝光的浸沒曝光裝置及浸沒曝光方法。此外，另一目的在提供一種能將基板表面與圖案像面間之位置關係調整至最佳狀態的浸沒曝光裝置及浸沒曝光方法。再者，本發明之再一目的，在提供一種能正確的進行基板之位置對準的浸沒曝光裝置及浸沒曝光方法。
為解決上述課題，本發明係採用對應圖1~圖7所示之各實施形態的以下構成。但賦予各要件後括號內之符號僅係例示該要件，並無限定各要件之意圖。
本發明第1態樣之曝光裝置(EX)，係透過液體(50)將圖案像轉印至基板(P)上以使基板曝光，其特徵在於，具備：投影光學系統(PL)，係將圖案像投影至基板；第1基板載台(PST)，係保持該基板(P)；液體供應裝置(1)，係將該液體(50)供應至該投影光學系統(PL)之像面側；以及面檢測系統(14)，係不透過液體(50)檢測該基板(P)表面之面資訊；根據該檢測出之面資訊，一邊調整該基板(P)表面與使用該投影光學系統(PL)透過該液體(50)所形成之像面的位置關係，一邊進行該基板(P)之浸沒曝光。
根據本發明，由於係在不透過浸沒曝光用之液體進行基板表面面資訊之檢測後，根據該等資訊來進行浸沒曝光，因此能不受液體溫度變化等之影響，正確的進行基板表 面與透過液體形成之像面間之位置關係的調整，以及基板上各曝光照射區域與圖案像投影位置間之位置對準。此外，不需將對準系統作成對應浸沒曝光之構成，可直接使用習知之檢測系統。
本發明第2態樣之曝光裝置(EX)，係透過液體(50)將圖案像依序曝光於基板(P)上之複數個曝光照射區域(S1~S20)，以使基板上之複數個曝光照射區域曝光，其特徵在於，具備：投影光學系統(PL)，係將圖案像投影至基板(P)；第1基板載台(PST)，係保持該基板(P)；液體供應裝置(1)，係將該液體(50)供應至該投影光學系統(PL)之像面側；以及第1對準系統(18)，係不透過液體(50)檢測該基板(P)上之對準標記；根據該第1對準系統(18)之檢測結果，一邊進行基板(P)與圖案之對準，一邊進行基板(P)之浸沒曝光。
根據本發明，由於係在不透過浸沒曝光用之液體進行基板表面面資訊之檢測後，根據該等資訊來進行浸沒曝光，因此與第1態樣之曝光裝置同樣的，能不受液體溫度變化等之影響，正確的進行基板表面與透過液體形成之像面間之位置關係的調整，以及基板上各曝光照射區域與圖案像投影位置間之位置對準。此外，不需將對準系統作成對應浸沒曝光之構成，可直接使用習知之檢測系統。
本發明，提供一種使用上述態樣之曝光裝置為特徵的元件製造方法。
本發明第3態樣之浸沒曝光方法，係透過液體(50)將 圖案像轉印至基板(P)上來使基板曝光，其特徵在於，包含：藉由不透過供應至該基板(P)上之液體的測量，來獲得基板表面之面資訊的步驟(S2,S4)；將液體供應至該基板上的步驟(S5)；以及根據該求得之面資訊，一邊調整該基板表面、與透過該液體形成之像面的位置關係，一邊進行該基板之浸沒曝光的步驟(S8)。根據此方法，由於基板表面之面資訊係以不透過液體之測量來求得，因此不受液體溫度等物理變化之影響，能正確且容易的實施基板之定位。
本發明第4態樣之浸沒曝光方法，係透過液體(50)將圖案像轉印至基板(P)上來使基板曝光，其特徵在於，包含：在未對基板上供應液體時，檢測該基板上之對準標記的步驟(S1)；將液體供應至該基板上的步驟(S5)；以及根據該對準標記之檢測結果，一邊進行供應有液體之該基板與該圖案之對準，一邊進行該基板之浸沒曝光的步驟(S8)。根據此方法，由於係在不透過液體之狀態(乾燥狀態)下進行基板曝光照射區域之對準，因此不受浸沒曝光所使用之液體溫度等物理變化之影響，能正確且容易的實施基板曝光照射區域之定位。另一方面，由於曝光動作係在供應液體之狀態下進行，因此能進行焦深廣之曝光。此外，由於對準系統可使用習知之裝置，因此能抑制隨浸沒曝光造成之裝置成本的增加。
 《第1實施形態》
以下，參照圖式，說明本發明之曝光裝置及元件製造方法。圖1，係顯示本發明之曝光裝置之一實施形態的概略構成圖。
圖1中，曝光裝置本體EX，具備：支持光罩M的光罩載台MST，支持基板P的基板載台PST，以曝光用光EL照射光罩載台MST所支持之光罩M的照明光學系統IL，將以曝光用光EL照明之光罩M之圖案像投影至基板P上的投影光學系統PL，以及統籌控制曝裝置EX全體之動作的控制裝置CONT。
此處，本實施形態之曝光裝置本體EX，係以使用一邊使光罩M與基板P於掃描方向以彼此不同之面向(反方向)同步移動，一邊將光罩M上所形成之圖案曝光至基板P的掃描型曝光裝置(所謂之掃描步進器)為例，來作說明。以下之說明中，係取與投影光學系統光軸AX一致的方向為Z軸方向，與Z軸方向垂直之平面內取光罩M與基板P之同步移動方向(掃描方向)為X軸方向，取與Z軸方向及Y軸方向垂直之方向為Y軸方向(非掃描方向)。此外，取繞X軸、Y軸、及Z軸方向分別為θ X方向、θ Y方向、及θ Z方向。又，此處所指之「基板」包含在半導體晶圓上塗布光阻者，所謂之「光罩」則包含其上形成欲縮小投影至基板上之元件圖案的標線片。
照明光學系統IL，係用來以曝光用光EL照明被光罩載台MST所支持之光罩M，具有：曝光用光源，用以使曝光用光源所射出之光束照度均勻化之光學積分器，用以 將來自光學積分器之曝光用光EL加以聚光之聚光透鏡，中繼透鏡系統，及可變視野光闌(用來將曝光用光EL照射於光罩M上之照明區域設定成狹縫狀)等。光罩M上之既定照明區域，係使用照明光學系統IL以照度分佈均勻之曝光用光EL來加以照明。從照明光學系統IL射出之曝光用光EL，例如係使用從水銀燈射出之紫外線帶之亮線(g線、h線、i線)以及KrF準分子雷射光(波長248nm)等之遠紫外光(DUV光)、ArF準分子雷射光(波長193nm)及F2 雷射光(波長157nm)等之真空紫外光等。本實施形態，係使用ArF準分子雷射光。
光罩載台MST係用來支持光罩M，能在與投影光學系統PL之光軸AX垂直的平面內，亦即能在XY平面內進行2維移動及θ Z方向之微小旋轉。光罩載台MST係以線性馬達等之光罩載台驅動裝置MSTD來加以驅動。光罩載台驅動裝置MSTD係以控制裝置CONT來加以控制。光罩載台MST上設有移動鏡56。又，在移動鏡56之對向位置，設有雷射干涉儀57。光罩載台MST上光罩M之2維方向位置、及旋轉角，係以雷射干涉儀57即時加以測量，測量結果被送至控制裝置CONT。控制裝置CONT，根據雷射干涉儀57之測量結果來驅動光罩載台驅動裝置MSTD，據以進行光罩載台MST所支持之光罩M之定位。
投影光學系統PL，係以既定投影倍率β將光罩M之圖案投影曝光至基板P，以複數個光學元件(透鏡)構成，此等光學元件係以金屬構件之鏡筒PK來加以支持。本實施 形態中，投影倍率β係例如1/4或1/5之縮小系統。又，投影光學系統PL可以是等倍系統或放大系統任一者，或使用反射鏡來構成亦可。此外，在本實施形態之投影光學系統PL前端側(基板P側)，光學元件(透鏡)60係從鏡筒PK露出。此光學元件60係以能裝卸(更換)之方式設於鏡筒PK。
基板載台(第1基板載台)PST係用來支持基板P，具備：透過基板保持具來保持基板P之Z載台51，用以支持Z載台之XY載台52，以及用以保持XY載台52之基座53。基板載台PST係以線性馬達等之基板載台驅動裝置PSTD加以驅動。基板載台驅動裝置PSTD係以控制裝置CONT加以控制。
基板P表面之面資訊(Z軸方向之位置資訊及傾斜資訊)，係以面檢測系統之焦點、水平檢測系統14加以檢測。焦點、水平檢測系統14，具備：將檢測光投射至基板P表面的投射系統14A，與接收來自該基板P之反射光的受光系統14B。焦點、水平檢測系統14之檢測結果輸出至控制裝置CONT。控制裝置CONT，根據焦點、水平檢測系統14之檢測結果驅動Z載台51，以調整Z載台所保持之基板P於Z軸方向之位置(焦點位置)及傾斜角，以自動聚焦方式、及自動調平方式將基板P表面對準投影光學系統PL之像面成最佳狀態。此外，亦可將Z載台與XY載台形成為一體。
基板載台PST(Z載台51)上，設有與基板載台PST一 起相對投影光學系統PL移動之移動鏡54。又，在移動鏡54之對向位置設有雷射干涉儀55。基板載台PST上基板P之2維方向位置及旋轉角，係以雷射干涉儀55即時加以測量，測量結果輸出至控制裝置CONT。控制系統CONT根據雷射干涉儀55之測量結果透過基板載台驅動裝置PSTD驅動XY載台52，據以調整基板P在XY方向之位置(與投影光學系統PL之像面實質上平行方向的位置)，來進行基板載台PST所支持之基板P的定位。
投影光學系統PL之前端附近，配置有用來檢測基板P上之對準標記、或Z載台51上所設之基準標記(後述)的基板對準系統(第1對準系統)18。此外，在光罩載台MST附近設有光罩對準系統(第2對準系統)19，以透過光罩M與投影光學系統PL來檢測Z載台51上之基準標記。
又，作為自動聚焦、水平檢測系統14之構成，例如，於日本專利特開平8-37149號公報(美國專利6,195,154)中有所揭示。此外，作為基板對準系統18之構成，例如，於日本專利特開平4-65603號公報(美國專利5,493,403)中有所揭示。再者，作為光罩對準系統19之構成，例如，於日本專利特開平7-176468號公報(美國專利5,646,413)中有所揭示。本案在申請國之法令許可範圍內，援引該等文獻之揭示作為本說明書記載之一部分。
本實施形態，為實質上縮短曝光波長以提昇解像度，且為了實質上獲得較廣之焦深，而採用了浸沒法。因此，至少在將光罩M之圖案像轉印至基板P上之期間，係將基 板P表面與投影光學系統PL之基板側光學元件(透鏡)60之前端面(下面)7之間，以既定液體50加以充滿。如前所述，從投影光學系統PL前端側露出透鏡60，液體50僅接觸透鏡60。據此，得以防止由金屬製成之鏡筒PK的腐蝕。本實施形態中，液體50係使用純水。純水，不僅能使ArF雷射光穿透，例如在使用從水銀燈射出之紫外線帶亮線(g線、h線、i線)及KrF準分子雷射光(波長248nm)等遠紫外線(DUV光)來作為曝光用光EL時，亦能使此曝光用光EL穿透。
曝光裝置EX，具備液體供應裝置1與液體回收裝置2，其中，液體供應裝置1係用來將既定之液體50供應至投影光學系統PL前端面(透鏡60之前端面)7與基板P間之空間56，液體回收裝置2則係用來回收空間56之液體50。液體供應裝置1，係用來將液體50充滿於投影光學系統PL與基板P間之至少一部分，具備收納液體50之容器、加壓泵等。於液體供應裝置1連接供應管3之一端，於供應管3之另一端則連接了供應嘴4。液體供應裝置1係透過供應管3及供應嘴4，將液體50供應至空間56。
液體回收裝置2，具備吸引泵、及用來儲存所回收之液體50的容器等。於液體回收裝置2連接回收管6之一端，於回收管6之另一端則連接了回收嘴5。液體回收裝置2係透過回收管6及回收嘴5，來回收空間56之液體50。欲將液體50充滿於空間56時，控制裝置CONT即驅動液體供應裝置1，透過供應管3及供應嘴4，對空間56 供應每時間單位既定量之液體50，並驅動液體回收裝置2，透過回收管6及回收嘴5從空間56回收每單位時間既定量之液體50。據此，在投影光學系統PL前端面7與基板P間之空間56保持液體50。液體50之溫度，例如係設定成與收容曝光裝置EX之處理室內溫度相同程度。
圖2，係顯示曝光裝置EX之投影光學系統PL下部、液體供應裝置1及液體回收裝置2等之圖1的部分放大圖。圖2中，投影光學系統PL最下端之透鏡60，其前端部60A係在掃描方向留下所需部分，形成為於Y方向(非掃描方向)細長之矩形。於掃描曝光時，光罩M之部分圖案像被投影於前端部60A正下方之矩形投影區域，相對於投影光學系統PL，光罩M係於-X方向(或+X方向)以速度V移動，基板P則與此同步，透過XY載台52於+X方向(或-X方向)以速度β．V(β係投影倍率)移動。在對一個曝光照射區域之曝光結束後，藉由基板P之步進移動將下一個曝光照射區域移動至掃描開始位置，之後即以步進掃描方式依序進行對各曝光照射區域之曝光。本實施形態中，液體50之流動方向，係設定成沿基板P之移動方向。
圖3，係顯示投影光學系統PL之透鏡60前端部60A、往X軸方向供應液體50之供應嘴4(4A~4C)、與用以回收液體50之回收嘴5(5A,5B)之位置關係的圖。圖3中，透鏡60之前端部60A之形狀，係於Y軸方向細長之矩形，以在X軸方向挾著投影光學系統PL之透鏡60之前端部60A的方式，在+X方向側配置有3個供應嘴4A~4C，在 -X方向側配置有2個回收嘴5A,5B。又，供應嘴4A~4C係透過供應管3連接於液體供應裝置1，回收嘴5A,5B則係透過回收管4連接於液體回收裝置2。又，在將供應嘴4A~4C與回收嘴5A,5B相對前端部60A中心旋轉大致180度之位置，配置有供應嘴8A~8C及回收嘴9A,9B。此處，供應嘴4A~4C與回收嘴9A,9B係於Y軸方向交互排列，供應嘴8A~8C與回收嘴5A,5B係於Y軸方向交互排列，供應嘴8A~8C係透過供應管10連接於液體供應裝置1，回收嘴9A,9B則係透過回收管11連接於液體回收裝置2。
在使基板P往箭頭Xa所示之掃描方向(-X方向)移動來進行掃描曝光時，係使用供應管3、供應嘴4A~4C、回收管4、及回收嘴5A,5B，以液體供應裝置1及液體供應裝置2進行液體50之供應及回收。亦即，在基板P往-X方向移動時，透過供應管3及供應嘴4(4A~4C)從液體供應裝置1將液體50供應至投影光學系統PL與基板P之間，且透過回收嘴5(5A,5B)及回收管6將液體50回收至液體回收裝置2，使液體50往-X方向流動以充滿透鏡60與基板P之間。另一方面，在使基板P往箭頭Xb所示之掃描方向(+X方向)移動來進行掃描曝光時，係使用供應管10、供應嘴8A~8C、回收管11、及回收嘴9A,9B，以液體供應裝置1及液體供應裝置2進行液體50之供應及回收。亦即，在基板P往+X方向移動時，透過供應管10及供應嘴8(8A~8C)從液體供應裝置1將液體50供應至投 影光學系統PL與基板P之間，且透過回收嘴9(9A,9B)及回收管11將液體50回收至液體回收裝置2，液體50往+X方向流動以充滿透鏡60與基板P之間。如此，控制裝置CONT，使用液體供應裝置1及液體回收裝置2，沿基板P之移動方向注入液體50。此時，例如從液體供應裝置1透過供應嘴4所供應之液體50，係隨著基板P往-X方向之移動而被吸入流至空間56，因此即使液體供應裝置1之供應能量小，亦能輕易的將液體50供應至空間56。此外，視掃描方向切換液體50之流動方向，則無論在從+X方向、或-X方向之任一方向掃描基板P時，皆能以液體50將透鏡60之前端面7與基板P之間予以充滿，獲得高解像度及廣的焦深。
又，上述實施形態中，上述嘴部之形狀並無特別之限定，例如，亦可是在前端部60A之長邊以二對嘴部來進行液體之供應或回收。又，此時，為了在+X方向、-X方向之任一方向皆能進行液體50之供應及回收，可將供應嘴與回收嘴上下並排配置。再者，雖未圖示，但進行液體50之供應及回收之嘴部，係以既定間隔設在投影光學系統PL之透鏡60周圍，在基板P往掃描方向(+X方向、-X方向)以外之方向移動時，亦能與基板P之移動方向平行的、往基板P之移動方向的同方向流動液體50
圖4，係從上方觀察Z載台51之概略俯視圖。在矩形Z載台51之彼此垂直的二個側面配置移動鏡54，在Z載台51之大致中央透過未圖示之保持具保持基板P。在基板 P上，設定有複數個曝光照射區域S1~S20。在基板P周圍設有輔助板41，其具有與基板P表面大致相同高度的平面。基板P之邊緣與輔助板41之間雖有1~2mm程度之間隙，但由於液體50之表面張力的關係，液體50幾乎不會流入該間隙，即使在基板P周緣附近之曝光時，亦能將液體50保持在投影光學系統PL之下。
在Z載台51之1個角落，與輔助板41一體的設有基準板(基準構件)42。於基準板42，以既定關係設有使用基板對準系統18檢測之基準標記PFM，與使用光罩對準系統19檢測之基板標記MFM。此外，基準板42之表面大致平坦，亦具有作為焦點、水平檢測系統14之基準面的功能。又，將焦點、水平檢測系統14之基準面與基準板42不同的，設在Z載台51上亦可。又，亦可將基準板42設置成離輔助板41約1~2mm左右。又，將基準標記PFM與基板標記MFM分別設在不同構件上亦可。再者，基準板42之表面係被設定成與基板p表面及輔助板42表面大致相高度，可在投影光學系統PL下保持液體50之狀態，將投影光學系統PL下之浸沒部分在基準板42與基板P之間移動。
接著，參照圖8之流程圖，說明使用上述曝光裝置EX將光罩M之圖案曝光至基板P之順序。
[在乾燥狀態下之對準標記(XY方向)之檢測]
在進行從液體供應裝置1供應液體50前，基板P上沒有液體之狀態下，首先進行測量處理。控制裝置CONT ，一邊監測雷射干涉儀55之輸出一邊移動XY載台52，以使投影光學系統PL之光軸AX在曝光照射區域S1~S20上，沿圖4之2點鏈線箭頭43前進。於移動途中，基板對準系統18不透過液體檢測形成在基阪P上之複數個對準標記(未圖示)。又，基板對準系統18在進行對準標標記之檢測時，XY載台52係停止。其結果，在以雷射干涉儀55規定之座標系內檢測各對準標記之位置資訊。此外，以基板對準系統18進行之對準標記之檢測，可檢測基板P上之所有對準標記，亦可僅檢測其一部分。又，若能在一邊移動基板對準系統18之情形下，一邊檢測基板P上之對準標記的話，不停止XY載台52亦可。
[在乾燥狀態下之基板表面位置(Z方向)之檢測]
又，於該XY載台52之移動中，以焦點、水平檢測系統14不透過液體檢測基板P之表面資訊(S2)。以焦點、水平檢測系統14進行之表面資訊檢測，係對基板P上之所有曝光照射區域S1~S20之各個進行，檢測結果則係對應基板P之掃描方向(X軸方向)位置，儲存在控制裝置CONT。又，以焦點、水平檢測系統14進行之表面資訊檢測，亦可僅對部分曝光照射區域進行。
此外，XY載台52之移動並不限於圖4所示，其移動方式亦可盡可能的以較短距離來完成期望之檢測作業。
又，亦可先完成複數個對準標記之位置檢測與基板P面資訊之檢測的其中之一後，再實施另一檢測。
[在乾燥狀態下之基準標記PFM(XY方向)之檢測]
基板P之對準標記檢測、及基板P面資訊之檢測結束後，控制裝置CONT即移動XY載台52，將基板對準系統18之檢測區域定位在基準板42上。基板對準系統18檢測出基準板42上之基準標記PFM，以測量基準標記PFM在雷射干涉儀55所規定之座標系統內的位置資訊(S3)。
結束此基準標記PFM之檢測處理，即能求出基準標記PFM與基板P上複數個對準標記間之位置關係。由於複數個對準標記與曝光照射區域S1~S20間之位置關係為已知，因此求出基準標記PFM與基板P上複數個對準標記間之位置關係後，即表示已分別求出基準標記PFM與基板P上複數個曝光照射區域S1~S20間之位置關係。此外，由於基準標記PFM與基板標記MFM間係既定之位置關係，因此即表示決定了在XY平面內之基板標記MFM與基板P上複數個曝光照射區域S1~S20間之位置關係。
[在乾燥狀態下之基準板之表面位置(Z方向)之檢測]
以基板對準系統18進行之基準標記PFM之檢測前或檢測後，控制裝置CONT以焦點、水平檢測系統14來檢測基準板42表面(基準面)之表面資訊(S4)。此基準板42表面之檢測處理結束後，即代表求出了基準板42表面與基板P表面之關係。
[在潮濕狀態下之基準標記MFM之檢測(XY方向)]
接著，控制裝置CONT移動XY載台52，以能使用光罩對準系統19來檢測基準板42上之基準標記MFM。當然，在此狀態下，投影光學系統PL之前端部60A與基準板 42係對向。此時，控制裝置CONT即開始以液體供應裝置1及液體回收裝置2進行之液體50之供應及回收，將投影光學系統PL與基準板42之間以液體50加以充滿(S5)。
其次，控制裝置CONT，使用光罩對準系統19透過光罩M、投影光學系統PL、及液體50，進行基準標記MFM之檢測(S6)。亦即，透過投影光學系統PL與液體來檢測光罩M上標記與基準標記MFM間之位置關係。據此，透過投影光學系統PL與液體50，使用基準標記MFM檢測出XY平面內之光罩M之位置、即光罩M之圖案像之投影位置資。
[在潮濕狀態下之基準板之檢測(Z方向)]
又，控制裝置CONT，在投影光學系統PL與基準板42之間供應有液體50之狀態下，以焦點、水平檢測系統14檢測基準板42之表面(基準面)，以測量透過投影光學系統PL及液體50形成之像面、與基準板42表面間之關係(S7)。焦點、水平檢測系統14，能在潮濕狀態下，檢測透過投影光學系統PL及液體50形成之像面、與被檢面之間的位置關係(偏移)，以潮濕狀態檢測基準板42之表面，即係以基準板42檢測透過投影光學系統PL及液體50形成之像面、與基板P表面間的關係。
[在潮濕狀態下之對準及曝光]
在結束以上之測量處理後，控制裝置CONT為進行基板P上各曝光照射區域S1~S20之曝光，即一邊進行液體50之供應及回收，一邊移動XY載台52將投影光學系PL 下之浸沒部分往基板P上移動。
然後，使用前述測量處理中所求得之各資訊，進行基板P上各曝光照射區域S1~S20之掃描曝光(S8)。亦即，在對各曝光照射區域之掃描曝光中，根據供應液體50前所求得之基準標記PFM與各曝光照射區域S1~S20間之位置關係資訊、及供應液體50後使用基準標記MFM所求出之光罩M之圖案像之投影位置資訊，進行基板P上各曝光照射區域S1~S20與光罩M間的對準(S8)。
又，對各曝光照射區域S1~S20之掃描曝光中，係根據供應液體50前所求得之基準板42表面、與透過液體50所形成之面間的位置關係資訊，不使用焦點、水平裝置14，而調整基板P表面與透過液體50形成之像面間的位置關係。如前所述，由於焦點、水平檢測系統14透過液體50進行之檢測，僅係進行在基板P之曝光開始前之基準板42表面之檢測，因此能將液體50之溫度變化等影響抑在最小限，而進行焦點、水平檢測系統14之檢測動作。
此外，亦可在掃描曝光中使用焦點、水平檢測系統14檢測基板P表面之面資訊，將其用於基板P表面與像面間之位置關係調整結果的確認。又，在掃描曝光中，使用焦點、水平檢測系統14檢測基板P表面之面資訊，進一步加上掃描曝光中所檢測之面資訊，來調整基板P表面與像面間之位置關係亦可。
又，上述實施形態中，在無液體之狀態下檢測基板P之表面資訊時，雖使用了將檢測光投射至形成光罩M之圖 案像之投影區域內或附近的焦點、水平檢測系統14，但使用搭載於基板對準系統18之焦點、水平檢測系統(未圖示)亦可。搭載於基板對準系統18之焦點、水平檢測系統，係用來在以基板對準系統18檢測基板P上之對準標記時，調整基板P之表面位置。作為焦點、水平檢測系統之具體構成，例如已揭示於日本專利特開平2001-257157號(美國專利公報2001/0023918A)，本案在申請國法令允許範圍內，援用該等公報之揭示作為本說明書記載之一部分。
又，上述實施形態中，基板P表面與像面間之位置關係的調整係移動保持基板P之XY載台來進行，但亦可移動構成光罩M或投影光學系統PL之複數片透鏡的一部分，來將像面對齊於基板P表面亦可，會對曝光用光EL之長進行微調整亦可。
又，上述實施形態中，係在基板P上之對準標記及基準標記PFM之檢測後，從液體供應裝置1開始供應液體50，但若可能的話，於該檢測前從液體供應裝置1供應液體50，在投影光學系統PL之像面側局部的保持液體50的狀態下，不透過液體來檢測基板P上之對準標記及基準標記PFM亦可。
又，上述實施形態中，雖係透過基準板42，來決定乾燥狀態下測量之基板P之表面資訊、與透過投影光學系統PL與液體50形成之像面間的關聯性，但亦可取代基板42而以基板P上之既定區域作為基準面，在乾燥狀態下及潮濕狀態下，使用焦點、水平檢測系統14來檢測該既定區 域，以決定乾燥狀態下測量之基板P之表面資訊、與透過投影光學系統PL與液體50形成之像面間的關聯性。
又，上述實施形態中，焦點、水平檢測系統14雖係使用於乾燥狀態及潮濕狀態之雙方，但亦可分別設置乾燥狀態用之焦點、水平檢測系統與潮濕狀態用之焦點、水平檢測系統。
又，使用焦點、水平檢測系統14在乾燥狀態下檢測出之基板P表面資訊、與使用投影光學系統PL透過液體形成之像面間之關係(偏置)若事先知道的話，則可省略使用焦點、水平檢測系統14在潮濕狀態下之檢測，而根據乾燥狀態下測量之基板P之表面資訊，一邊調整使用投影光學系統PL透過液體形成之像面與基板P表面間之位置關係，一邊對基板P上之各曝光照射區域進行浸沒曝光。此時，不將作為基準面之基準板42設在基板載台PST上亦可。但形成有基準標記之基準構件是必要的。
如以上之說明，由於係在不透過浸沒曝光用之液體50檢測基板P上之對準標記、及檢測基板P表面資訊後，根據該等資訊進行浸沒曝光，因此能正確的進行基板P上各曝光照射區域S1~S20與光罩M間之位置對準、以及正確的調整基板P表面與透過液體50形成之像面間的位置關係。
圖5係本發明之變形例，顯示投影光學系統PL之透鏡60附近之概略構成的圖。又，圖5中為簡單起見，省略了液體供應裝置1與液體回收裝置2基板對準系統18 等。
圖5所示之曝光裝置EX中，在投影光學系PL之透鏡60兩側(關於X軸方向)，以和焦點、水平檢測系統14相同構成，設有用以檢測基板P表面之面資訊的焦點、水平檢測系統61,62。焦點、水平檢測系統61,62之各檢測區域，係設定成在投影光學系統PL之下供應液體50(在投影光學系統PL之像面側局部的保持液體50)時，亦係離開該浸沒部分之位置。焦點、水平檢測系統61係用在基板P一邊往-X方向移動一邊進行掃描曝光時，焦點、水平檢測系統62則係用在基板P一邊往+X方向移動一邊進行掃描曝光時。
本實施形態之曝光裝置，光罩M與基板P上各曝光照射區域間之位置對齊(對準)，係與上述實施形態同樣的進行。
本實施形態之測量處理中，係在投影光學系統PL與基準板42之間供應液體50之狀態下，以焦點、水平檢測系統14來檢測基準板42之表面位置，根據該檢測結果移動Z載台51，將基準板42表面對齊於透過投影光學系統PL及液體50形成之像面，此時，焦點、水平檢測系統61,62之各檢測區域亦位在基準板42上(此時，焦點、水平檢測系統61,62之檢測區域中不存在液體)，藉由焦點、水平檢測系統61,62來分別檢測基準板42之表面，控制裝置CONT即能據以求出透過投影光學系統PL及液體50形成之像面、與使用焦點、水平檢測系統61,62不透過液體所 檢測之各面資訊間的關係。
以上之測量處理結束後，控制裝置CONT，為進行基板P上各曝光照射區域S1~S20之曝光，一邊進行液體50之供應及回收一邊移動X載台52，將投影光學系統PL下之浸沒部分移動至基板P上。然後，控制裝置CONT，使用前述測量處理中求得之各資訊，對基板P上各曝光照射區域S1~S20進行掃描曝光。基板P上各曝光照射區域之掃描曝光中，透過投影光學系統PL及液體50形成之像面與基板P表面間之位置關係的調整，不使用焦點、水平檢測系統14，而係使用焦點、水平檢測系統61,62(在投影光學系統PL與基板P間之浸沒部分外側具有檢測區域)。例如，使基板P一邊往-X方向移動一邊進行基板上某一曝光照射區域之掃描曝光時，係在該曝光對象之曝光照射區域進入投影光學系統PL與基板P間之浸沒部分前，以焦點、水平檢測系統61依序檢測該曝光照射區域表面之面位置資訊，在該曝光照射區域通過投影光學系統PL與基板P間之浸沒部分時，根據以焦點、水平檢測系統61檢測出之面位置資訊，來調整該曝光照射區域與像面間之位置關係。由於以焦點、水平檢測系統61檢測出之面資訊與最佳像面間之關係，係事先使用基準板42來求得，因此僅以焦點、水平檢測系統61檢測出之面位置資訊，亦能不受液體50之溫度變化等影響，而將該曝光照射區域正確的對齊於最佳像面。又，如先前之實施形態所述，當然亦可在曝光中併用焦點、水平檢測系統14。
又，近年來，出現了一種裝載有2個用來保持基板之載台的雙載台曝光裝置，本發明亦能適用於雙載台型之曝光裝置。
圖6係雙載台型曝光裝置的概略構成圖。雙載台型曝光裝置，具備能在共用的基座71上各自獨立移動之第1、第2基板載台PST1,PST2。第1、第2基板載台PST1,PST2，分別具有與圖4所示之基準板42同等構成之基準板74,75。又，雙載台型曝光裝置具有曝光站與測量更換站，於曝光站搭載有除基板對準系統18以外之圖4的所有系統(含焦點、水平檢測系統14)。此外，於測量更換站，搭載有基板對準系統72、與具有投射系統73A及受光系統73B的焦點、水平檢測系統73。
此種雙載台型曝光裝置之基本動作，例如，於曝光站進行第2基板載台PST2上之基板P之曝光處理中，於測量更換站進行第1基板載台PST1上基板P之更換及測量處理。在各作業分別結束後，第2基板載台PST2移動至測量更換站移動，與此同時，第1基板載台PST1移動至曝光站，而於第2基板載台PST2進行測量及更換處理，對第1基板載台PST1上之基板P進行曝光處理。
將本發明適用於雙載台曝光裝置之情時，於上述實施形態中說明之不透過液體進行之測量處理，係在測量更換站進行。例如，在對第2基板載台PST2上之基板P、於曝光站進行浸沒曝光處理之中，對第1基板載台PST1上之基板P，係於測量站使用基板對準系統72、焦點水平檢測 系統73、及基準板74，進行不透過液體之測量處理。在結束不透過液體之測量處理後，進行第1基板載台PST1與第2基板載台PST2更換作業，如圖6所示，將第1基板載台PST1定位成第1基板載台之基準板74與投影光學系統PL對向。於此狀態下，控制裝置CONT開始液體50之供應，將投影光學系統PL與基準板74之間以液體50加以充滿，來進行與前述實施形態同樣之透過液體的測量處理及曝光處理。又，在測量交換站暫時求出之各曝光照射區域之對準資訊，係將基準板之基準標記PFM定為(儲存為)基準，於曝光站實施浸沒曝光時，控制第1基板載台PST1之移動，以根據基準標記MFM與光罩M之位置關係(對基準板之基準標記PFM以既定關係形成)來定位各曝光照射區域之位置。亦即，於測量交換站求得之各曝光照射區域之對準資訊，係使用基準標記PFM、MFM有效的交至曝光站。
如前所述，若係雙載台型曝光裝置時，由於在一載台進行浸沒曝光處理中，能在另一載台進行不透過液體之測量處理，因此能提昇曝光處理之效率。關於雙載台型曝光裝置之構造及曝光動作，例如，係揭示於日本專利特開平10-163099號及特開平10-214783號(對應美國專利第6,341,007號、6,400,441號、6,549,269號及6,590,634號)、特表2000-505958號(對應美國專利第5,969,441號)或美國專利第6,208,407號中，在本案申請國法令允許範圍內，援用該等之記載作為本說明記載之一部分。
又，上述雙載台型之曝光裝置中，雖係在曝光站配置了焦點、水平檢測系統14，但如美國專利6,208,407之揭示，省略曝光站之焦點、水平檢測系統14，而使用用來測量基板載台PST之Z方向位置資訊的干涉儀，來調整投影光學系統PL之像面與基板P表面之位置關係亦可。當然，亦可併用用來測量基板載台PST之Z方向位置資訊的干涉儀與焦點、水平檢測系統14。
又，上述實施形態中，基準板(例如基準板42)之基準標記MFM係透過液體50以光罩對準系統19來加以檢測，但亦可在基準標記MFM上配置既定厚度之透明構件(玻璃蓋片、修正構件)，而不透過液體以光罩對準系統19進行基準標記MFM之檢測。此時，由於係以透明構件在投影光學系統PL與基準標記MFM之間形成一擬似的浸沒狀態，因此即使不透過液體，亦能使用基準標記MFM正確的測量光罩M之圖案像之投影位置資訊。因此，不僅是基板P上之對準標記，基準標記MFM之檢測亦不透過液體50進行，因此，能安定、正確的求出用來將光罩M與基板P加以對齊之對準資訊。
又，光罩對準系統19，並不限於日本專利特開平7-176468號公報所揭示之構成，重點是只要能檢測出光罩M(光罩M之標記)與基板載台PST上之基準(MFM)間之位置關係即可。
又，上述實施形態中，在沒有液體之狀態下檢測基板P上之對準標記後，由於係將液體供應至基板P上，因此 有可能會因液體重量或液體溫度而產生基板P之變形(伸縮)、或基板載台PST之變形等，即使根據在乾燥狀態下檢測出之對準標記之位置資訊或基板P之表面資訊來進行浸沒曝光，亦可能產生位置偏差、或散焦等之錯誤，而無法以期望狀態將光罩M圖案投影至基板P上。
若產生此種情形時，關於圖案像與基板P上各曝光照射區域之位置對準，例如使用特開平2002-353121(美國專利公報2002/0042664A)所揭示之方法，預先準備修修正資訊(用來修正因將液體50供應至基板P上所產生之對準偏差)，將此修正資訊加入以乾燥狀態所檢測之基板P之對準標記之位置資訊中，來進行圖案像與基板P上各曝照射區域之位置對齊即可。或者，進行測試曝光，從各曝光照射區域之位置偏差量求出同樣的修正資訊，使用該修正資訊，來進行基板P與各曝光照射區域之位置對齊亦可。
此外，關於焦點、水平控制，亦可預先求出修正資訊(用以修正因進測試曝光、將液體供至基板P上所產生之誤差(散焦等))，將此修正資訊加入以乾燥狀態所檢測之基板P之表面資訊中，來調整以投影光學系統PL透過液體形成之像面與基板P表面之位置關係即可。
如前所述，本實施形態之液體50係以純水構成。使用純水之優點在於，在半導體製造工廠能容易的大量取得，且對基板P上之光阻及光學元件(透鏡)等沒有不良影響。此外，純水不至於對環境造成不良影響，且由於雜質之含量極低，因此亦可期待對基板P之表面、及對設在投影光 學系統PL前端面之光學元件表面的洗淨作用。
又，純水(水)對波長為193nm左右之曝光用光EL的折射率n被認為在1.47~1.44左右，而作為曝光用光EL之光漁而使用ArF準分子雷射光(波長193nm)時，在基板P上為1/n，亦即193nm之波長經純水而成為131~134nm左右之短波長，能獲得高的解像度。再者，由於焦深與空氣中相較約為n倍，亦即被放大約1.47~1.44倍左右，因此只要能確保與在空氣中使用時相同程度之焦深即可之情形時，能更進一步的增加投影光學系統PL之孔徑數，就此點而言，亦能提昇解像度。
上述實施形態中，雖於投影光學系統PL之前端安裝有透鏡60，但作為安裝於投影光學系統PL前端之光學元件，亦可是用來調整投影光學系統PL之光學特性，例如調整像差(球面像差、慧形像差等)所使用之光學板。或者，亦可是能使曝光用光EL穿透之平行平面板。以較透鏡便宜之平行平面板來作為與液體50接觸之光學元件，則在曝光裝置EX之搬送、組裝、調整時等，即使在該平行平面板附著會使投影光學系統PL之透射率、曝光用光EL在基板P上之照度、及照度分佈之均勻性降低的物質(例如矽系有機物等)時，只要在供應液體50之前一刻更換該平行平面板即可，與使用透鏡作為與液體50接觸之光學元件的情形相較，具有更換成本較低之優點。亦即，由於曝光用光EL之照射而從光阻產生之飛散粒子、或液體50中雜質等之附著會污染與液體50接觸之光學元件表面，而 必須定期更換該光學元件，但若使用便宜的平行平面板來作為此光學元件，則與透鏡相較不但更換零件的成本低，且能縮短更換所需時間，抑制維修保養費用(運轉成本)的上昇及生產率之降低。
又，在因液體50之流動而使投影光學系統前端之光學元件與基板P間之壓力較大時，亦可不採取更換該光學元件之構成，而堅固的固定光學元件以避免因該壓力而移動。
又，上述實施形態之液體50雖為水，但亦可是水以外之液體，例如，在曝光用光EL之光源為F2 雷射時，由於此F2 雷射不會穿透水，因此，此時作為液體50可使用能使F2 雷射穿透之例如氟素系油(氟素系液體)、或全氟化聚醚(PFPE)。又，作為液體50，除此以外，亦可使用曝光用光之穿透性高且折射率盡可能的高，並且對投影光學系統PL及基板P表面所塗之光阻安定者(例如杉木油、cedar oil)。
又，作為上述各實施形態之基板P，不僅是半導體元件製造用之半導體晶圓，亦可適用顯示元件用之玻璃基板、薄膜磁頭用陶瓷晶圓、或用於曝光裝置之光罩或標線片原板(合成石英、矽晶圓)等。
又，上述實施形態中，雖係採用在投影光學系統PL與基板P之間局部的充滿液體之曝光裝置，但本發明亦能適用於將保持有曝光對象基板之載台在液槽中移動之浸沒曝光裝置，或適用於在載台上形成既定深度之液體槽、於 其中保持基板之浸沒曝光裝置。作為將保持有曝光對象基板之載台在液槽中移動之浸沒曝光裝置，例如已詳細的揭示於日本專利特開平6-124873號公報中，而作為在載台上形成既定深度之液體槽、於其中保持基板之浸沒曝光裝置，例如已詳細的揭示於特開平10-303114號公報(美國專利5,825,043號公報)中，本案在申請國法令允許範圍內，援用該等公報之揭示作為本說明書記載之一部分。
作為曝光裝置EX，除可使用同步移動光罩M與基板P來掃描曝光光罩M之圖案的步進掃描(step & scan)方式之掃描型曝光裝置(掃描步進器)外，亦可適用在光罩M與基板P靜止狀態下將光罩M之圖案予以一次性的曝光，並使基板P依序步進移動之步進重複(step & repeat)方式之投影曝光裝置(步進器)。此外，本發明亦能適用於在基板P上將至少2個圖案加以部分重疊轉印之步進接合(step & stitch)方式之曝光裝置。
作為曝光裝置EX之種類，本發明並不限於將半導體元件圖案曝光至基板P之半導體元件製造用的曝光裝置，亦能廣泛的適用於液晶顯示元件製造用或顯示器製造用之曝光裝置，或用以製造薄膜磁頭、攝影元件(CCD)或標線片、光罩等的曝光裝置等。
於基板載台PST或光罩載台MST使用線性馬達時，無論是採用空氣懸浮型(使用空氣軸承)或磁氣懸浮型(使用羅倫茲力或反作用)之任一種皆可。又，各載台PST、MST，可以是沿導軌移動之型式、或不設置導軌之無導軌型式 者皆可。使用線性馬達之例，已揭示於美國專利第5,623,853號及第5,528,118號，本案在申請國法令允許範圍內，援用該等美國專利之揭示作為本說明書記載之一部分。
作為各載台PST、MST之驅動機構，可使用將磁石2維配置之磁石單元、與將線圈2維配置之電樞單元予以對向，藉電磁力來驅動各載台PST、MST之平面馬達。此時，將磁石單元與電樞單元之任一方接觸於載台PST、MST，將磁石單元與電樞單元之另一方設在載台PST、MST之移動面側即可。
因基板載台PST之移動所產生之反作用力，可使用框架構件將其機械性的釋放至地面，以避免傳至投影光學系統PL。此反作用力之處理方法，例如已詳細的揭示於日本專利特開平8-166475號(美國專利第5,528,118號)公報中，本案在申請國之法令允許範圍內，援用此美國專利之揭示，作為本說明書之部分記載。
又，因光罩載台MST之移動所產生之反作用力，可使用框架構件將其機械性的釋放至地面，以避免傳至投影光學系統PL。此反作用力之處理方法，例如已詳細的揭示於日本專利特開平8-330224號(美國專利第5,874,820號)公報中，本案在申請國之法令允許範圍內，援用此美國專利之揭示，作為本說明書之部分記載。
如上述般，本案實施形態之曝光裝置EX，係將包含本案申請專利範圍所例舉之各構成要素的各種次系統，以 能保持既定機械精度、電氣精度、光學精度之方式，加以組裝製造。為確保上述各種精度，於此組裝之前後，對各種光學系統進行用以達成光學精度之調整，對各種機械系統進行用以達成機械精度之調整，對各種電氣系統則進行用達成各種電氣精度之調整。各種次系統組裝至曝光裝置之步驟，包含各種次系統彼此間之機械連接、電氣迴路之連接、氣壓迴路之連接等。此各種次系統組裝至曝光裝置之步驟前，當然有各個次系統之組裝步驟。各種次系統組裝至曝光裝置之步驟結束後，即進行綜合調整，以確保曝光裝置舔之各種精度。又，曝光裝置的製造以在溫度及清潔度等受到管理的無塵室中進行較佳。
半導體元件等之微元件，係如圖7所示，經微元件之功能、性能設計步驟201，根據此設計步驟製作光罩(標線片)的步驟202，製造基板(元件之基材)的步驟203，使用前述實施形態之曝光裝置EX將光罩之圖案曝光至基板的曝光處理步驟204，元件組裝步驟(切割製程、結合製程、封裝製程)205，檢查步驟206而製造。
本發明之浸沒曝光裝置及浸沒曝光方法，由於係在不透過浸沒曝光用之液體檢測基板表面之面資訊、及檢測基板上之對準標記後，根據該等資訊進行浸沒曝光，因此能正確的進行基板表面與透過液體形成之像面間位置關係的調整，及基板上各曝光照射區域與圖案像之投影位置的位置對準。因此，能以良好之精度進行曝光處理，而製造出能發揮期望性能之元件。
1‧‧‧液體供應裝置
2‧‧‧液體回收裝置
3,10‧‧‧供應管
4(4A~4C),8A~8C,13‧‧‧供應嘴
5(5A,5B),9A,9B,15,16‧‧‧回收嘴
6,11‧‧‧回收管
7‧‧‧投影光學系統之前端面
14,61,62,73‧‧‧焦點、水平檢測系統
14A‧‧‧投射系統
14B‧‧‧受光系統
18,72‧‧‧基板對準系統(第1對準系統)
19‧‧‧光罩對準系統(第2對準系統)
41‧‧‧輔助板
42,74‧‧‧基準板
43,44‧‧‧臂部
50‧‧‧液體
51‧‧‧Z載台
52‧‧‧XY載台
53‧‧‧基座
55,57‧‧‧雷射干涉儀
56‧‧‧空間
60‧‧‧光學元件(透鏡)
60A‧‧‧透鏡之前端部
71‧‧‧基座
AX‧‧‧光軸
CONT‧‧‧控制裝置
EL‧‧‧曝光用光
EX‧‧‧曝光裝置本體
IL‧‧‧照明光學系統
M‧‧‧光罩
MST‧‧‧光罩載台
P‧‧‧基板
PK‧‧‧鏡筒
PL‧‧‧投影光學系統
PST1‧‧‧第1基板載台
PST2‧‧‧第2基板載台
PSTD‧‧‧載台驅動裝置
S1~S20‧‧‧曝光照射區域
圖式部分
第1圖，係顯示本發明曝光裝置之一實施形態的概略構成圖。
第2圖，係顯示投影光學系統之前端部與液體供應裝置及液體回收裝置之位置關係的圖。
第3圖，係顯示供應嘴及回收嘴之配置例的圖。
第4圖，係保持基板之基板載台的俯視的圖。
第5圖，係顯示本發明之曝光裝置之其他實施形態的概略構成圖。
第6圖，係顯示本發明之曝光裝置之其他實施形態的概略構成圖。
第7圖，係顯示半導體元件之一製程例的流程圖。
第8圖，係顯示使用曝光裝置將光罩圖案曝光至基板之順序的流程圖。
1‧‧‧液體供應裝置
2‧‧‧液體回收裝置
3‧‧‧供應管
4‧‧‧供應嘴
5‧‧‧回收嘴
6‧‧‧回收管
7‧‧‧投影光學系統之前端面
14‧‧‧焦點、水平檢測系統
14A‧‧‧投射系統
14B‧‧‧受光系統
18‧‧‧基板對準系統
19‧‧‧光罩對準系統
41‧‧‧輔助板
50‧‧‧液體
51‧‧‧Z載台
52‧‧‧XY載台
53‧‧‧基座
54‧‧‧移動鏡
55,57‧‧‧雷射干涉儀
56‧‧‧空間
60‧‧‧透鏡
AX‧‧‧光軸
CONT‧‧‧控制裝置
EL‧‧‧曝光用光
EX‧‧‧曝光裝置本體
IL‧‧‧照明光學系統
M‧‧‧光罩
MST‧‧‧光罩載台
MSTD‧‧‧光罩載台驅動裝置
P‧‧‧基板
PL‧‧‧投影光學系統
PK‧‧‧鏡筒
PST‧‧‧基板載台
PSTD‧‧‧基板載台驅動裝置

Claims (81)

  1. 一種曝光裝置，係透過液體將圖案像投影至基板上以使基板曝光，其特徵在於，具備：投影光學系統，係將圖案像投影至基板；第1載台，係保持該基板；液體供應裝置，係將該液體供應至該投影光學系統之像面側；以及面檢測系統，係在該基板曝光前不透過液體檢測該基板表面之面資訊；根據該檢測出之面資訊，一邊調整該基板表面與使用該投影光學系統透過該液體所形成之像面的位置關係，一邊進行該基板之浸沒曝光。
  2. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中，具有該面檢測系統之基準面且具備設於該第1載台之基準構件，使用該基準面，來決定不透過該液體所檢測出之該基板表面之面資訊、與使用該投影光學系統透過該液體所形成之像面間的關係。
  3. 如申請專利範圍第2項之曝光裝置，其中，該面檢測系統，係檢測該基板表面與該基準面之間的關係，來作為該面資訊。
  4. 如申請專利範圍第3項之曝光裝置，其中，係在該投影光學系統與該基準面之間供應液體的狀態下，檢測使用該投影光學系統透過該液體所形成之像面與該基準面之間的關係，根據該像面與該基準面之關係，來決定該基 板表面與該像面之關係。
  5. 如申請專利範圍第4項之曝光裝置，其中，在該投影光學系統與該基準面之間供應液體的狀態下，所檢測之該像面與該基準面之關係，係使用不同於該面檢測系統之其他的面檢測系統來決定。
  6. 如申請專利範圍第2項之曝光裝置，其中，該液體供應裝置，係在該面檢測系統檢測出該基板表面之面資訊後，在該投影光學系統與該基準面對向的狀態下，開始該液體之供應。
  7. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中，以該面檢測系統不透過液體進行之該基板表面面資訊之檢測，係在該投影光學系統之像面側保持液體的狀態下實行。
  8. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其具備不同於該第1載台之第2載台，在以該面檢測系統進行該第1載台所保持之基板表面面資訊之檢測中，在該第2載台所保持之基板與該投影光學系統之間供應液體的狀態下，對該第2載台所保持之基板進行浸沒曝光。
  9. 如申請專利範圍第8項之曝光裝置，其具備第1對準系統，此系統係不透過液體來檢測該第1載台所保持之基板上的對準標記；根據該第1對準系統之檢測結果，一邊進行該基板與該圖案之對準、一邊進行該基板之浸沒曝光。
  10. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中，進一步具備控制裝置，該控制裝置根據該檢測出之面資訊，來 調整該基板表面、與透過該投影光學系統及該液體所形成之像面間的位置關係。
  11. 如申請專利範圍第1之曝光裝置，其具備不透過液體來檢測該基板上之對準標記的對準系統；根據該對準系統之檢測結果，一邊進行該基板與該圖案之對準、一邊進行該基板之浸沒曝光。
  12. 如申請專利範圍第2項之曝光裝置，其中，該基準構件之表面與該第1載台所保持之基板表面大致同高；該第1載台，能在該投影光學系統之像面側局部保持液體的情形下，從該投影光學系統與該基準構件對向之狀態，移動至該投影光學系統與該基板對向之狀態。
  13. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中，該液體係局部的保持在投影光學系統之像面側；該第1載台，於該第1載台所保持之基板周圍，具有與該基板表面大致同高度之平坦部。
  14. 一種曝光裝置，係透過液體將圖案像依序投影於基板上之複數個曝光照射區域，以使基板上之複數個曝光照射區域依序曝光，其特徵在於，具備：投影光學系統，係將圖案像投影至基板；第1載台，係保持該基板；液體供應裝置，係將該液體供應至該投影光學系統之像面側；以及第1對準系統，係在該基板曝光前不透過液體檢測該基板上之對準標記； 根據該第1對準系統之檢測結果，一邊進行該基板與該圖案之對準，一邊進行該基板之浸沒曝光。
  15. 如申請專利範圍第14項之曝光裝置，其具備設於該第1載台、形成有基準之基準構件；使用該基準，來決定該第1對準系統之檢測結果、與使用該投影光學系統透過該液體形成之該圖案像之投影位置間的關係。
  16. 如申請專利範圍第15項之曝光裝置，其中，該第1對準系統係藉由該對準標記之檢測，來決定該基準與該基板上各曝光照射區域的位置關係。
  17. 如申請專利範圍第16項之曝光裝置，其具備透過該投影光學系統來檢測該基準之第2對準系統，根據該第2對準系統之檢測結果，來決定該基板上各曝光照射區域、與使用該投影光學系統透過該液體形成之該圖案像之投影位置間的關係。
  18. 如申請專利範圍第17項之曝光裝置，其中，該第2對準系統，係在該投影光學系統與該基準構件之間供應有液體的狀態下，進行該基準之檢測。
  19. 如申請專利範圍第15項之曝光裝置，其中，具備透過該投影光學系統來檢測該基準與該圖案之位置關係的第2對準系統，根據該第2對準系統之檢測結果，來決定該基板上各曝光照射區域、與使用該投影光學系統透過該液體形成之該圖案像之投影位置間的關係。
  20. 如申請專利範圍第19項之曝光裝置，其中，該圖案係形成在光罩，該第2對準系統係在該投影光學系統 與該基準構件之間供應有液體的狀態下，進行該基準與該光罩之標記之位置關係的檢測。
  21. 如申請專利範圍第17項之曝光裝置，其中，該第2對準系統，係透過配置在該投影光學系統與該基準構件之間的透明構件、及該投影光學系統，來進行該基準之檢測。
  22. 如申請專利範圍第14項之曝光裝置，其中，該液體供應裝置，係在該第1對準系統檢測出該基板上之對準標記後，在該投影光學系統與該基準構件對向的狀態下，開始該液體之供應。
  23. 如申請專利範圍第15項之曝光裝置，其中，該基準構件之表面與該第1載台所保持之基板表面大致同高；該第1載台，能在該投影光學系統之像面側保持液體的情形下，從該投影光學系統與該基準構件對向之狀態，移動至該投影光學系統與該基板對向之狀態。
  24. 如申請專利範圍第14項之曝光裝置，其中，該液體係局部的保持在投影光學系統之像面側；該第1載台，於該第1載台所保持之基板周圍，具有與該基板表面大致同高度之平坦部。
  25. 如申請專利範圍第23項之曝光裝置，其具備不同於該第1載台之第2載台，在以該第1對準系統進行該第1載台所保持之基板上之對準標記之檢測中，在該第2載台所保持之基板與該投影光學系統之間供應液體的狀態下，對該第2載台所保持之基板進行浸沒曝光。
  26. 如申請專利範圍第14項之曝光裝置，其進一步具備控制裝置；該控制裝置，係根據在不對基板上供應液體之狀態下之該第1對準系統之檢測結果，控制基板載台以進行在基板上供應液體之狀態下的該基板、與該圖案之對準。
  27. 一種元件製造方法，係使用透過液體將圖案像投影至基板上以使基板曝光之曝光裝置，其特徵在於，包含：不透過液體而獲得基板表面之面資訊的步驟；將液體供應至該基板上的步驟；以及根據該求得之面資訊，一邊調整該基板表面、與透過該液體形成之像面的位置關係，一邊進行該基板之浸沒曝光的步驟。
  28. 一種浸沒曝光方法，係透過液體將圖案像投影至基板上來使基板曝光，其特徵在於，包含：在該基板曝光前不透過液體而獲得基板表面之面資訊的步驟；將液體供應至該基板上的步驟；以及根據該求得之面資訊，一邊調整該基板表面、與透過該液體形成之像面的位置關係，一邊進行該基板之浸沒曝光的步驟。
  29. 如申請專利範圍第28項之浸沒曝光方法，其中，藉由不透過供應至基板上之液體的測量，來求取基板表面面資訊的步驟，係求取將液體供應至基板上，透過液體 形成之圖案像面與基板表面面資訊間的關係。
  30. 如申請專利範圍第28項之浸沒曝光方法，其中，求取該基板表面資訊之步驟與浸沒曝光之步驟，係在不同的工作站實施。
  31. 一種浸沒曝光方法，係透過液體將圖案像投影至基板上來使基板曝光，其特徵在於，包含：在該基板曝光前不透過液體而檢測該基板上之對準標記的步驟；將液體供應至該基板上的步驟；以及根據該對準標記之檢測結果，一邊進行供應有液體之該基板與該圖案之對準，一邊進行該基板之浸沒曝光的步驟。
  32. 如申請專利範圍第31項之浸沒曝光方法，其中，檢測該對準標記之步驟與進行浸沒曝光之步驟，係在不同的工作站實施。
  33. 一種浸沒曝光裝置，係藉由將圖案像投影至基板上來使該基板曝光，其特徵在於，具備：以及投影光學系統，係用以將該圖案像投影至該基板上；第1檢測系統，係在該基板曝光前不過透過液體而接收來自該基板之檢測光，以取得該基板之位置資訊；在將該投影光學系統與該基板之間以液體充滿之狀態下，根據該基板之位置資訊將該圖案像投影至該基板上。
  34. 如申請專利範圍第33項之浸沒曝光裝置，其中，係根據該基板之位置資訊，調整該圖案像與該基板間之位置關 係，以使該基板曝光。
  35. 如申請專利範圍第33項之浸沒曝光裝置，其中，該第1檢測系統係為了取得該基板之位置資訊，而檢測該基板之對準標記。
  36. 如申請專利範圍第33項之浸沒曝光裝置，其中，該基板之位置資訊包含該基板表面之位置資訊。
  37. 如申請專利範圍第36項之浸沒曝光裝置，其中，該基板表面之位置資訊包含該基板表面之傾斜資訊。
  38. 如申請專利範圍第36或37項之浸沒曝光裝置，其中，係根據該基板之位置資訊，調整透過該投影光學系統與該液體而形成之像面與該基板表面間的位置關係，以使該基板曝光。
  39. 如申請專利範圍第34項之浸沒曝光裝置，其進一步具備：基準構件，其能配置在該投影光學系統像面側；以及第2檢測系統，係透過該投影光學系統與該基準構件間之液體來接收檢測光，以取得該圖案像之位置資訊；根據該基板之位置資訊與該圖案像之位置資訊，調整該基板與該圖案像間的位置關係。
  40. 如申請專利範圍第39項之浸沒曝光裝置，其中，該第2檢測系統具有透過該投影光學系統與該基準構件之間的該液體、以及該投影光學系統接收該檢測光的受光器。
  41. 如申請專利範圍第40項之浸沒曝光裝置，其中，該基準構件具有基準。
  42. 如申請專利範圍第41項之浸沒曝光裝置，其具備保持該基板之第1載台；該基準構件係設於該第1載台；該基準構件之表面，係與保持於該第1載台之該基板表面同高。
  43. 如申請專利範圍第33項之浸沒曝光裝置，其進一步具備：保持該基板之第1載台；以及設於該第1載台之基準構件；該基準構件之表面，係與保持於該第1載台之該基板表面同高。
  44. 如申請專利範圍第43項之浸沒曝光裝置，其中，該第1載台具有平坦部，此平坦部係配置成圍繞保持於該第1載台之該基板；該平坦部之表面，係與保持於該第1載台之該基板表面同高。
  45. 如申請專利範圍第43項之浸沒曝光裝置，其中，該基準構件具有基準。
  46. 如申請專利範圍第45項之浸沒曝光裝置，其中，該第1檢測系統為取得該基準之位置資訊，不透過液體而接收來自該基準構件之檢測光。
  47. 如申請專利範圍第33項之浸沒曝光裝置，其中，於該基板之曝光中，在該基板表面之一部分形成有浸沒區域。
  48. 如申請專利範圍第47項之浸沒曝光裝置，其中，該第1檢測系統係不透過該浸沒區域之液體而接收來自該基板 表面之檢測光。
  49. 如申請專利範圍第48項之浸沒曝光裝置，其中，於該基板之曝光中，使用該第1檢測系統接收來自該基板之檢測光，以取得該基板之位置資訊；於該基板之曝光中，根據所取得之該基板之位置資訊調整該圖案像與該基板間之位置關係。
  50. 如申請專利範圍第33項之浸沒曝光裝置，其進一步具備第2檢測系統，此系統係透過配置在該投影光學系統像面側之物體與該投影光學系統之間的液體，接收檢測光。
  51. 如申請專利範圍第50項之浸沒曝光裝置，其中，該物體包含該基板。
  52. 如申請專利範圍第50項之浸沒曝光裝置，其中，該物體包含基準構件。
  53. 如申請專利範圍第52項之浸沒曝光裝置，其中，該第2檢測系統係透過該投影光學系統與該基準構件之間的液體、以及該投影光學系統接收該檢測光。
  54. 一種元件製造方法，其包含：對投影光學系統與基板間之空間供應液體的步驟；在該基板曝光前不透過該液體，而分別測量該基板上複數點之位置的步驟；以及透過該投影光學系統與該液體對該基板上照射曝光用光之步驟。
  55. 如申請專利範圍第54項之元件製造方法，其進一步包含不透過該液體而測量保持該基板之載台上之基準之位置 的步驟。
  56. 如申請專利範圍第55項之元件製造方法，其包含決定該基板上之複數點分別相對該基準之位置的步驟。
  57. 如申請專利範圍第55項之元件製造方法，其進一步包含於曝光位置測量該基準之位置的步驟。
  58. 如申請專利範圍第54項之元件製造方法，其中，測量該基板上複數點之各位置的步驟，包含測量該基板上複數個對準標記之各位置的步驟。
  59. 如申請專利範圍第58項之元件製造方法，其進一步包含不透過該液體測量保持該基板之載台上之基準之位置的步驟。
  60. 如申請專利範圍第59項之元件製造方法，其包含決定該基板上之複數個對準標記分別相對該基準之位置的步驟。
  61. 如申請專利範圍第59項之元件製造方法，其進一步包含於曝光位置測量該基準之位置的步驟。
  62. 如申請專利範圍第54項之元件製造方法，其中，測量該基板上複數點之各位置的步驟，包含測量該基板上複數點之各高度的步驟。
  63. 如申請專利範圍第62項之元件製造方法，其中，該高度之測量，包含對該基板上照射檢測光的步驟、以及檢測於該基板反射之檢測光的步驟。
  64. 如申請專利範圍第54項之元件製造方法，其中，測量該基板上複數點之各位置的步驟，包含測量該基板上複數 點之各傾斜的步驟。
  65. 如申請專利範圍第64項之元件製造方法，其中，該傾斜之測量，包含對該基板上照射檢測光的步驟、以及檢測於該基板反射之檢測光的步驟。
  66. 如申請專利範圍第54項之元件製造方法，其中，該基板之曝光係於曝光站進行；該基板上複數點之各位置之測量，係於測量站進行；保持該基板之載台，係在該曝光站與該測量站之間移動。
  67. 如申請專利範圍第54項之元件製造方法，其中，該基板之曝光係於曝光站進行；該基板上複數點之各位置之測量，係於測量站進行；保持基板之複數個載台，係分別在該曝光站與該測量站之間移動。
  68. 如申請專利範圍第54項之元件製造方法，其進一步包含從該基板上複數點之各位置取得位置資訊的步驟；以及透過該液體進行該基板之曝光之期間，使用該位置資訊控制該基板之位置的步驟。
  69. 如申請專利範圍第54項之元件製造方法，其中，該基板上複數點之各位置之測量，係在對該空間供應該液體之前於曝光位置進行；在對該空間供應該液體後，於該基板之曝光中，根據該複數點之位置調整該基板之位置。
  70. 如申請專利範圍第69項之元件製造方法，其中，該 複數點之各位置係以離軸型之對準系統測量。
  71. 如申請專利範圍第54項之元件製造方法，其中，係對該基板上照射檢測光，且藉由檢測於該基板反射之檢測光，來測量該複數點之各位置。
  72. 一種元件製造方法，其包含：在基板曝光前不透過液體而檢測保持於第1載台之基板之對準標記的步驟；使用檢測該對準標記後之結果，來決定設於該第1載台之基準與該基板之曝光照射區域間之相對位置關係的步驟；使用該基準，透過投影光學系統與液體，取得透過該投影光學系統與該液體形成之圖案像之投影位置資訊的步驟；以及根據該相對位置關係與該投影位置資訊調整該基板之曝光照射區域與該圖案像間之位置關係，且透過該投影光學系統與該液體，將該圖案像投影至該基板之曝光照射區域的步驟。
  73. 如申請專利範圍第72項之元件製造方法，其進一步包含於該第1載台所保持之該基板之對準標記之檢測中，將該圖案像透過該投影光學系統與液體投影至第2載台所保持之基板的步驟。
  74. 如申請專利範圍第72項之元件製造方法，其進一步包含不透過液體，檢測以和該基準之既定位置關係設於該第1載台之基準標記的步驟；根據檢測該基板之對準標記之結果、與檢測該基準標記 之結果，決定該基準與該基板之曝光照射區域間之相對位置關係。
  75. 如申請專利範圍第74項之元件製造方法，其中，係使用形成有該圖案之光罩之基準與設於該第1載台之基準，來取得該圖案像之投影位置資訊。
  76. 一種元件製造方法，其包含：在基板曝光前不透過液體而取得保持於第1載台之基板表面之位置資訊的步驟；使用該位置資訊，來決定設於該第1載台之基準面與該基板表面間之位置關係的步驟；透過該基準面與投影光學系統間之液體，取得透過該投影光學系統與該液體形成之像面與該基準面間之位置關係的步驟；以及根據該基準面與該基板表面間之位置關係、以及該基準面與該像面間之位置關係，來調整該基板表面與該像面間之位置關係，且透過該投影光學系統與液體將該圖案像投影至該基板上的步驟。
  77. 如申請專利範圍第76項之元件製造方法，其進一步包含於該第1載台所保持之該基板之對準標記之檢測中，將該圖案像透過該投影光學系統與液體投影至第2載台所保持之基板的步驟。
  78. 如申請專利範圍第76項之元件製造方法，其中，該基板表面之位置資訊包含該基板表面之傾斜資訊。
  79. 如申請專利範圍第76項之元件製造方法，其進一步 包含取得設於該第1載台之基準面之位置資訊的步驟；根據該基準面之位置資訊與該基板表面之位置資訊，決定該基準面與該基板表面間之位置關係。
  80. 如申請專利範圍第76至79項中任一項之元件製造方法，其中，係藉由透過該投影光學系統與該基準面之間的液體接收檢測光，以取得該基準面與該像面間之位置關係。
  81. 一種元件製造方法，係透過液體將圖案像投影至基板上以製造元件，其特徵在於，包含：在該基板曝光前不透過液體而檢測該基板上之對準標記的步驟；將液體供應至該基板上的步驟；以及根據該對準標記之檢測結果，一邊進行供應有液體之該基板與該圖案之對準，一邊進行該基板之浸沒曝光的步驟。
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