TWI398734B - A method of manufacturing an exposure apparatus and an element - Google Patents

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TWI398734B
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Description

曝光裝置及元件製造方法
本發明，係有關在供製造高集積半導體電路元件之微影步驟中，於轉印步驟所使用之曝光裝置。
本案，對於2004年2月19日申請之日本特願2004－43114號主張優先權，在此援用其內容。
半導體元件或液晶顯示元件，係利用將形成於光罩上的圖案轉印於感光性基板上之微影方法來加以製造。
在此微影製程所使用之曝光裝置，係具有：用來支持光罩之光罩載台、及用來支持基板之基板載台，邊逐一移動光罩載台及基板載台，邊透過投影光學系統將光罩的圖案轉印於基板上。
近年來，為了對應元件圖案更高集積化，而期望更高解析度之投影光學系統。投影光學系統之解析度，係使用之曝光波長越短、且投影光學系統之數值孔徑越大，則變得越高。因此，在曝光裝置所使用之曝光波長年年短波長化，投影光學系統之數值孔徑亦增大。又，現在主流之曝光波長為KrF準分子雷射之248nm，進而，更短波長之ArF準分子雷射之193nm亦逐漸實用化。又，在進行曝光之際，焦點深度(DOF)係與解析度同樣重要。解析度Re及焦點深度δ分別如以下之數學式表示。
Re＝k1 ×λ/NA………(1) δ＝±k2 ×λ/NA2 ………(2)在此，λ為曝光波長，NA為投影光學系統之數值孔徑，k1 、k2 為處理係數。由(1)式、(2)式可知，為了提高解析度Re，而將曝光波長λ縮短、且增大數值孔徑，則會使焦點深度δ變小。
若焦點深度δ過小，則不易使將基板表面與投影光學系統之像面對準，會有曝光動作時裕度不足之虞。因此，提案有：實質將曝光波長縮短、且使焦點深度變大的方法，例如下述專利文獻1所揭示之液浸法。該液浸法，係於投影光學系統下面與基板表面間以有機溶劑等液體填滿而形成液浸區域，利用在液體中曝光用光的波長係成為在空氣中的1/n（n係液體的折射率，通常為1.2~1.6左右）來提高解析度，並且將焦點深度放大約n倍。只要係本案國際申請指定國（或選擇國）之國內法令容許，則援用下記文件的揭示以當作本說明書的一部份。
（專利文獻1）國際公開第99/49504號文件
然而，上述液浸曝光裝置，由於在投影光學系統下面與基板表面之間配置液體，而使基板周邊的溼度容易變動，因此，來自雷射干涉計（供量測基板位置）的測長光的波長會不穩定，而有發生量測誤差的問題。
特別地，在具備供保持基板的2個載台，以移動進行曝光的區域與進行對準處理的區域之雙載台型之曝光裝置，期待能防止在對準處理區域之雷射干涉計的量測誤差發生。
本發明有鑑於此，其目的係提供：在液浸曝光裝置，能防止基板位置量測用之測長光的搖動，而能抑制量測誤差發生之曝光裝置及元件製造方法。
為解決上述問題，本發明之曝光裝置及元件製造方法，係採用以下手段。
第1發明之曝光裝置(EX)，係具有：透過光學系統(30)與液體(L)將曝光用光(EL)照射於基板(W)之曝光區域(E)；及在曝光前用以取得該基板(W)相關位置的資訊之量測區域(A)；使基板(W)移動於曝光區域(E)與量測區域(A)之間，以進行基板(W)的曝光；其具備侵入阻絕機構(60)，供防止曝光區域(E)周邊的氣體(G)侵入量測區域(A)。依本發明，由於在溫度容易變動的曝光區域周邊的氣體不會侵入量測區域，因此可正確進行在量測區域之藉雷射干涉計之基板位置量測。
又，由於侵入阻絕機構(60)係設於曝光裝置(EX)之空調系統(60)，因此不需設置新的特別裝置，故可抑制裝置成本的上升。
又，由於空調系統(60)具備：室(61)，包含曝光區域(E)與量測區域(A)；及送風部(65)，用以將室內的氣體(G)自量測區域(A)流向曝光區域(E)，因此曝光區域周邊的氣體幾乎不會朝曝光區域移動，故可確實提升在量測區域之藉雷射干涉計之基板位置精度。
又，由於送風部(65)具備：形成於量測區域(A)側之供氣口(63)，及形成於曝光區域(E)側之排氣口(64)，因此從供氣口供應至室內之氣體，係從量測區域朝曝光區域、接著朝排氣口送出，故可將溼度等調整後之氣體供應至量測區域，進而溼度上升的氣體不會流向量測區域而朝室外排出，藉此，可確實提升在量測區域之藉雷射干涉計之基板位置精度。
又，由於空調系統(60)具備阻絕部(67)，以防止氣體(G)通過曝光區域(E)與量測區域(A)之間，故可確實防止防止曝光區域周邊的氣體朝量測區域移動。
又，由於阻絕部(67)係氣簾(68)，故不必進行室內之構成要件（例如基板載台等）之形狀變更，並且容易形成阻絕部，藉此可抑制裝置成本的上升。
又，由於在各曝光區域(E)與量測區域(A)分別形成供氣口(63)與排氣口(64)，故曝光區域周邊的氣體與量測區域的氣體幾乎不會混合，藉此能將各區域的氣體維持在所要條件而不會彼此影響。
又，本發明之另一形態之曝光裝置(EX)，係具有：透過光學系統(30)與液體(L)將曝光用光(EL)照射於基板(W)之曝光區域(E)；及在曝光前用以取得該基板(W)相關位置的資訊之量測區域(A)；使基板(W)移動於曝光區域(E)與量測區域(A)之間，以進行基板(W)的曝光；其具備供氣部(63)，用以對曝光區域(E)與量測區域(A)分別供應氣體(G)。
又，另一形態之曝光裝置(EX)，係具有：透過光學系統(30)與液體(L)將曝光用光(EL)照射於基板(W)之曝光區域(E)；及在曝光前用以取得該基板(W)相關位置的資訊之量測區域(A)；使基板(W)移動於曝光區域(E)與量測區域(A)之間，以進行基板(W)的曝光；其具備供氣部(63)，用以對曝光區域(E)與量測區域(A)之至少一方供應氣體(G)；及排氣部(64)，用以將曝光區域(E)周邊的氣體與量測區域(A)周邊的氣體分別獨立排出。
第2發明之元件製造方法，係包含微影步驟，在微影步驟中，係使用第1發明之曝光裝置(EX)來製造元件。依本發明，由於可提升基板的對準精度，且在曝光區域能良好地進行圖案曝光，故可製造高品質的元件。
依本發明可獲得以下效果。
在第1發明，由於可正確進行在量測區域之藉雷射干涉計之基板位置量測，故可提升基板的對準精度，且可良好地進行在曝光區域之圖案曝光。
在第2發明，能以穩定且低成本來製造高品質的元件。
以下，參照圖式說明本發明之曝光裝置及元件製造方法之實施形態。圖1係表示本發明之曝光裝置的構成之示意圖。
曝光裝置EX，具備：照明光學系統10，以曝光用光EL照明標線片R；供保持標線片R之標線片載台20；投影光學系統30，將自標線片R射出之曝光用光EL投射於晶圓W上；供保持晶圓W之晶圓載台系統100；供綜合控制曝光裝置EX之控制裝置50；及空調系統60等，供管理晶圓載台系統100等周邊的氣體G。
又，在以下說明，將與投影光學系統30的光軸AX一致的方向設為Z軸方向，在垂直於Z軸方向的平面內且與標線片R和晶圓W兩者的同步移動方向（掃描方向）設為Y軸方向，與Z軸方向及Y軸方向垂直的方向（非掃描方向）設為X軸方向。進而，將繞X軸、Y軸、及Z軸周圍的方向分別設為θX、θY、θz方向。
又，曝光裝置EX係液浸型曝光裝置，其適用於將曝光波長實質變短、提高解析度、且將焦點深度實質變大之液浸法，其具備：用來將液體L供應於晶圓W上之液體供應裝置81，及將晶圓W上的液體回收之液體回收裝置82。
又，在本實施形態，液體L係使用純水。純水，例如可使由水銀燈射出之紫外域光線（g線、h線、i線）、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）等之真空紫外光（VUV光）透過。
照明光學系統10，係以曝光用光EL照明被支持於光罩載台20之標線片R，其具有：曝光用光源5、使由曝光用光源5射出之光束照度均勻化之光學積分器、將來自光學積分器之曝光用光EL聚光之聚光透鏡、中繼透鏡系統、及藉曝光用光EL於標線片R上所形成的照明區域設定成狹縫狀之可變視野光圈等（皆未圖示）。
又，從曝光用光源5射出之雷射光束，係射入照明光學系統10，雷射光束的截面形狀係整形為狹縫狀或矩形狀（多角形），並形成照度分布大致均勻的照明光（曝光用光）EL而照射於標線片R上。
又，作為由照明光學系統10射出之曝光用光EL，例如可使用由水銀燈射出之紫外域的光線（g線、h線、I線）及KrF準分子雷射光（波長248nm）等之遠紫外光（DUV光），或ArF準分子雷射光（波長193nm）等之遠紫外光（DUV光）及F2 雷射光（波長157nm）等之真空紫外光（VUV光）等。在本實施形態係使用ArF準分子雷射光。
標線片載台20，係用來支持標線片R，且在與投影光學系統的光軸AX垂直之平面內、即在XY平面內能作2維移動及能沿θZ方向作微小旋轉，其具備：供保持標線片R之標線片微動載台；標線片粗動載台，能與標線片微動載台一體以既定行程(stroke)沿Y軸方向（掃描方向）移動；及用來使該等移動之線性馬達等（皆未圖示）。又，在標線片微動載台，形成矩形開口，並在開口周邊部設置標線片吸附機構，俾以真空吸附等保持標線片。
在標線片載台20（標線片微動載台）上設有移動鏡21。又，在與移動鏡21對向的位置設置雷射干涉計22。又，在標線片載台20上的標線片R之2維方向的位置及旋轉角，係藉雷射干涉計22即時量測後，將該量測結果輸至控制裝置50。然後，控制裝置50根據雷射干涉計22的量測結果驅動線性馬達等，藉以進行被標線片載台20支持之標線片R的定位等。
投影光學系統30，係以既定投影倍率β將標線片R的圖案投影曝光於晶圓W上，其具備複數個光學元件（含設於晶圓W側的前端（下端）部之光學元件32），該等光學元件係以鏡筒31支持。在本實施形態，投影光學系統30之投影倍率β例如係1/4或1/5之縮小系統。又，投影光學系統30亦可係等倍系統或放大系統。又，投影光學系統30的前端部之光學元件32能對鏡筒31裝卸。
配置於投影光學系統30下端之光學元件32係以螢石形成。由於螢石與水的親和性高，故可使液體L與光學元件32之液體接觸面的大致全面密合。即，由於供應與光學元件32之液體接觸面的親和性高的液體L（水），故光學元件32之液體接觸面與液體L的密合性高，而可於光學元件32與晶圓W之間以液體L確實填滿。又，光學元件32亦可係與水的親和性高的石英。又，在光學元件32之液體接觸面亦可施以親水化（親液化）處理，俾更提高其與液體L的親和性。
晶圓載台系統100，具備供保持晶圓W之2個載台，俾在對晶圓W進行對準處理的區域（以下稱對準區域A）與曝光處理的區域（以下稱曝光區域E）之間進行交互移動。
圖2、圖3係晶圓載台系統100的詳細圖。
晶圓載台系統100具備2個載台103、104，俾將當作XY平面的基準面之定盤101的上面以既定行程(stroke)朝X方向及Y方向驅動。在定盤101的上面與載台103、104之間配置未圖示之非接觸式軸承（空氣軸承）以構成浮接支撐。又，載台103、104係以2個X線性馬達111、112朝X方向驅動，並以2個Y線性馬達121、122朝Y方向驅動。又，在各載台103、104之上部具備供載置晶圓W之載台105、106。
X線性馬達111、112共有朝與X方向大致平行延設2個固定元件113，並具備對應各固定元件113而設置之一對可動元件114、115。可動元件114係以朝與Y方向平行延設之Y導桿161連結。同樣地，可動元件115係以朝與Y方向平行延設之Y導桿162連結。因此，X線性馬達111、112能使各Y導桿161、162朝X方向移動，並且因共有固定元件113，故彼此限制X方向的移動。又，固定元件113係透過4支馬達柱109而支持於定盤101。
Y線性馬達121、122共有朝與Y方向大致平行延設2個固定元件123，並具備對應各固定元件123而設置之一對可動元件124、125。可動元件124係以朝與X方向平行延設之X導桿151連結。同樣地，可動元件125係以朝與X方向平行延設之X導桿152連結。因此，Y線性馬達121、122能使各X導桿151、152朝Y方向移動，並且因共有固定元件123，故彼此限制Y方向的移動。又，固定元件123與固定元件113同樣地，透過4支馬達柱109而支持於定盤101。
在X導桿151、152分別設有能沿X導桿151、152且朝X方向平行移動之X導件153、154。同樣地，在Y導桿161、162分別設有能沿Y導桿161、162且朝Y方向平行移動之Y導件163、164。又，X導桿151、152與X導件153、154、及Y導桿161、162與Y導件163、164，係以電磁力連結。
又，X導件153、154之任一方（在圖2係X導件153）與Y導件163係與載台103連結。又，另一X導件153、154（在圖2係X導件154）與Y導件164係與載台104連結。
藉由以上構成，驅動線性馬達111、112、121、122，藉此，載台105、106（載台103、104）可沿正交之X、Y軸移動。
又，如圖3所示，形成正方體狀之載台103、104係與X導件153、154及Y導件163、164連結。又，在載台103、104的上部配置大致四角形之載台105、106。又，載台105、106分別具備供吸附保持晶圓W之晶圓保持具107、108。
載台103、104與載台105、106，係透過未圖示之致動器連結，藉由驅動致動器，可使載台105、106朝X方向、Y方向、Z方向、及該等軸（方向）的周圍方向6方向（自由度）微動。又，致動器，能以一個或複數個旋轉馬達、音圈馬達、線性馬達、電磁致動器、或其他類的致動器構成。又，亦可於X方向、Y方向、Z方向之3自由度構成可微動的情形。
又，在載台103、104的側面之中，在與Y方向正交之二面（即，與X導件153、154連結之二面）分別設置未圖示之電磁夾具。又，藉由驅動2個電磁夾具之任一方（或兩者），可將X導件153、154與載台103、104以可拆卸的方式連結。另一方面，Y導件163與載台103、及Y導件164與載台104，係以無法拆卸的方式連結。
又，組合藉各線性馬達111、112、121、122使載台103、104朝既定位置移動，以及藉2個電磁致動器使導件153、154、163、164與載台103、104裝拆，藉此，可在載台103與載台104之間進行位置交換。以此方法進行複數個載台位置交換之載台系統，係例如揭示於日本特願2003－190627號。
又，供X導件153、154與載台103、104之裝拆的機構，未限於電磁夾具，例如亦可係利用空氣之夾具機構。
回到圖2，在晶圓載台系統100，設置供測定各載台105、106的2維位置（X、Y方向）之量測系統180。具體言之，在各載台105、106的上面沿正交之三邊固定移動鏡181~186。
又，在該等移動鏡181~186設置用來投射測長用雷射之4個雷射干涉計191~194。雷射干涉計191~194，係沿X方向或Y方向配置。又，雷射干涉計191、193係供進行位於對準區域A之載台105、106的位置測定，雷射干涉計192、194係供進行位於曝光區域E之載台105、106的位置測定。又，雷射干涉計191~194，係具有複數光軸之多軸干涉計，除了可進行XY平面之位置測定外，亦可進行X、Y、θZ軸方向之測定。又，亦可獨立測定各光軸之輸出值。
又，藉由雷射干涉計191~194，可測定載台105、106位於XY平面之距離（位置資訊），並將其測定資訊傳送至控制裝置50。又，在控制裝置50求出載台105、106位於XY平面之位置等。藉此，能高精度求出載置於載台105、106上的晶圓W之X、Y方向、θz的位置等。
又，為了測定載台105、106之Z方向的位置，而在載台105、106下方配置未圖示之Z方向測定系統。Z方向之位置測定，係僅於後述之曝光區域E及對準區域A量測。
回到圖1，控制裝置50係用來綜合控制曝光裝置EX，其除了具備供進行各種運算及控制之運算部之外，並具備供記錄各種資訊之記憶部及輸出入部等。
又，例如，根據標線片載台20及設於晶圓載台系統100之雷射干涉計22、191~194等之檢測結果來控制標線片R及晶圓W的位置，並重複進行將形成於標線片R之圖案像轉印於晶圓W上的照射(shot)區域之曝光動作。
液體供應裝置81及液體回收裝置82，係供在至少將標線片R之圖案像轉印於晶圓W上期間，藉由既定之液體L（水）於晶圓W上（包含投影光學系統30的投影區域）的一部份形成液浸區域AR。
具體言之，藉由液體供應裝置81，在投影光學系統30的前端部之光學元件32與晶圓W的表面之間填滿液體L，透過該投影光學系統30與晶圓W之間的液體L及投影光學系統30，將標線片R之圖案像投影於晶圓W上，以對晶圓W曝光。同時，藉由液體回收裝置82回收液浸區域AR的液體L，藉此，可使液浸區域AR的液體L循環，並嚴密進行液體L的污染防止及溫度管理等。
又，藉由液體供應裝置81及液體回收裝置82對晶圓W上每單位時間的液體供應量及液體回收量，係藉由控制裝置50來控制。
又，構成液體供應裝置81及液體回收裝置82之各構件之中，至少供液體L流通的構件，例如係以聚四氟化乙烯形成。藉此，可抑制雜質包含於液體L。
空調系統（侵入阻絕機構）60，係用以將晶圓載台系統100周邊的環境條件（洗淨度、溫度、壓力、溼度等）維持大致一定的裝置，其內部空間收容有投影光學系統30的下端與晶圓載台系統100。
又，空調系統60具備：設於潔淨室內地面上之室61、形成於室61且和供應口63與排氣口64連結之管62、將氣體G（空氣）供應至室61內之送風機（送風部）65等。又，在管62設有：供去除氣體G中的粒子之空氣過濾器AF、供去除化學物質之化學過濾器CF、以及供調整溫度及溼度之溫調部66等。又，室61及管62等，係以不鏽鋼(SUS)或鐵氟龍（商標名）等脫氣較少的材料形成。
又，藉由控制裝置50控制送風機65及溫調部66等，藉此，由於可使室61內的氣體G透過管62循環時加以淨化、溫調等，故可使室61內的環境條件維持大致一定。
又，在圖1的構成，雖將晶圓載台系統100與投影光學系統30的下端收容於室61內，惟未限於此。例如，亦可將照明光學系統10、標線片載台20、投影光學系統30、液體供應裝置81、及液體回收裝置82全部皆收容於室61內，或收容該等之一部份。
在此，圖4係表示空調系統60的俯視圖。
供應口63，係設於室61之對準區域A側的側壁（－Y側）。另一方面，排氣口64係設於曝光區域E側的側壁（＋Y側）。即，供應口63與排氣口64，係以其兩者之間隔著對準區域A與曝光區域E的方式而對向配置。因此，在使空調系統60動作之際，可使室61內的氣體G從之對準區域A側朝曝光區域E側流通。
又，在圖1雖省略，照明光學系統10及投影光學系統30，分別於其內部空間以惰性氣體（例如氮、氦等）置換，又，標線片載台20亦收容於未圖示之室內，故可維持極佳之洗淨度。
接著，說明使用上述曝光裝置EX將標線片R的圖案像曝光於晶圓W上的方法。又，載台105、106係如圖1所示般配置，在載台105上之晶圓保持具107載置對準處理後之晶圓W，另一方面，在載台106上之晶圓保持具108並未載置晶圓W。
首先，按照控制裝置50的指令，驅動X線性馬達111及Y線性馬達121，以將載置晶圓W之載台103（載台105）移至曝光區域E。然後，在曝光區域E，從雷射干涉計191、193朝配置於載台105上之移動鏡181、182投射測長用雷射，並將晶圓W用來對晶圓W進行第1照射（第1照射區域）曝光之加速開始位置（掃描開始位置）。
其次，控制裝置50使液體供應裝置81動作，俾開始進行對晶圓W上之液體供應動作。當使液體供應裝置81動作，則液體L會供應至晶圓W上，在投影光學系統30與晶圓W之間的區域填滿液體L，而形成液浸區域AR。接著，在形成液浸區域AR後，亦使液體回收裝置82動作，將液體L的供應量與回收量設成大致相同或使供應量較回收量略多，並維持該狀態。如此，在曝光開始時液浸區域AR會被液體L填滿。
接著，在各種曝光條件設定後，開始進行標線片載台20及載台103朝Y軸方向的掃描，當標線片載台20、載台103分別達到目標掃描速度時，則藉由曝光用光EL照射標線片R的圖案區域，俾開始進行掃描曝光。接著，以曝光用光EL逐次照射與標線片R的圖案區域不同的區域，完成對圖案區域全面的照明，藉此，完成對晶圓W上之第1照射區域之掃描曝光。藉此，標線片R的圖案透過投影光學系統30及液體L，而縮小投影至晶圓W上之第1照射區域之光阻層。
當完成對該第1照射區域之掃描曝光，控制裝置50則使晶圓W朝X、Y軸方向步進移動而移至供進行第2照射區域曝光之加速開始位置。即，在照射期間進行步進動作。然後，對第2照射區域進行如上述之掃描曝光。
如此，重複進行對晶圓W的照射區域之掃描曝光與供進行下一照射區域的步進動作，俾將標線片R的圖案依序轉印於晶圓上的全部曝光對象照射區域。
接著，當晶圓的曝光處理完成時，則停止液體供應裝置81的動作，且增加液體回收裝置82之液體L的回收量，以將液浸區域AR之全部液體L回收。
另一方面，在未載置晶圓W之載台104（載台106），藉由未圖示之晶圓搬送裝置載置晶圓W，並以晶圓保持具108吸附保持。接著，保持有晶圓W之載台104移至對準區域A。
然後，在對準區域A，從雷射干涉計192、194朝配置於載台106上的移動鏡185、186投射測長用雷射，俾以高精度測定載台106的位置。
如此，可獨立且同時進行載置於載台105上的晶圓W之曝光處理步驟、與將晶圓W載置於載台106上之對準處理步驟。但，例如亦有以下的情形發生，即，伴隨曝光處理之載台103（載台105）朝XY方向的移動，載台104（載台106）的移動（或對準處理）受到限制（中斷）。
接著，當載台105上的晶圓W之曝光處理、及載台106上的晶圓W之對準處理完成時，載台103（載台105）則從曝光區域E移至對準區域A，另一方面，載台104（載台106）則從對準區域A移至曝光區域E。
接著，開始進行載台106上的晶圓W之曝光處理。另一方面，載台105上的晶圓W則藉由晶圓搬送裝置卸載，進而，在載台105上載置新的晶圓W，並開始進行新的晶圓W之對準處理。
如此，將載台103（載台105）與載台104（載台106）在曝光區域E與對準區域A之間交互來回移動，藉此，能以高生產性進行複數片晶圓W之曝光處理。
惟，在進行曝光處理與對準處理之際，藉由空調系統60，使室61內的氣體G從對準區域A朝曝光區域E流通。因此，伴隨形成液浸區域AR而溼度上升之曝光區域E周邊的氣體G並未流向對準區域A周邊而朝室61外排出。又，載台103、104（載台105、106）從曝光區域E移至對準區域A之際，由於在各載台103、104上形成之液浸區域AR的液體L會被回收，進而施以乾燥處理，故可防止伴隨載台103、104的移動而使液體L侵入對準區域A。因此，可將對準區域A周邊的環境條件維持一定。
如此，依本發明之曝光裝置EX，由於在溼度容易變動之曝光區域E周邊的氣體G不會侵入對準區域A，因此，可正確進行對準區域A之藉雷射干涉計192、194之晶圓W的位置量測。藉此，可提升晶圓W的對準精度，且能良好地進行曝光區域之圖案曝光。
其次，說明空調系統60的變形例。
在上述之實施形態，係將形成於室61之供應口63與排氣口64設於對向之側壁，惟未限於此。例如，如圖5所示，亦可於同一側壁形成供應口63與排氣口64。進而，亦可在對準區域A與曝光區域E之間設置阻絕板（阻絕部）67，藉此形成室61內的氣體G從對準區域A朝曝光區域E流通之流路。
又，阻絕板67未限於有形物，亦可係氣簾68。在氣簾68之情形，就算是複雜形狀之晶圓載台系統100，亦能將對準區域A與曝光區域E確實分離，故氣體G的洩漏幾乎不會發生。又，如設置阻絕板67的情形，具有不會限制晶圓載台系統100的形狀之優點。
又，亦可設置複數個供應口63與排氣口64。例如，如圖6A所示般設置2個排氣口64，或如圖6B所示般分別設置2個供應口63與排氣口64，而形成室61內的氣體G從對準區域A朝曝光區域E流通之流路。在此情形，較佳係亦在對準區域A與曝光區域E之間設置阻絕板67或氣簾68。在圖6B的構成，由於對曝光區域E供應氣體之供應口、與對對準區域A供應供應氣體之供應口，係分別對各區域個別設置，故可將從各供應口供應之氣體的特性（流量、溼度、溫度、成分、及濃度等）設成彼此不同。
又，在上述之實施形態，雖已說明排除溼度對雷射干涉計192、194（供量測對準區域A之晶圓W的位置）的影響，當然，排除溼度對雷射干涉計191、193（供量曝光區域E之晶圓W的位置）的影響。
例如，如圖7所示，在曝光區域E周邊配置呈噴嘴狀之排氣口69，藉此，可防止溼度上升的氣體G擴散至室61內。排氣口69連接於未圖示之真空源等，存在於曝光區域E（液浸區域AR）周邊之溼度變高的氣體，可從該排氣口69吸引而朝室61的外部排出。藉此，不僅可排除對雷射干涉計191~194的影響，亦可防止對室61內之電氣配線或光學元件的不良影響（例如，因結露所造成之漏電及光學特性劣化）。
又，在上述之實施形態，雖已說明2個載台103、104（載台105、106）在曝光區域E與對準區域A交互移動的情形，惟，例如載台亦可係1個的情形或至少3個的情形。又，除了曝光區域E與對準區域A之外，亦可係藉雷射干涉計所進行之位置量測之其他區域。在此情形，曝光區域E周邊的氣體G，較佳係設成不會侵入其他區域。
又，在上述之實施形態所說明之動作順序、或各構成構件的形狀及組合等僅係其中一例，在未脫離本發明主旨的範圍，可依據處理條件或設計要求等作各種變更。本發明，例如亦可設成包含以下的變更。
如上述般，在本實施形態，由於使用ArF準分子雷射作為曝光用光EL，故可將純水作為液浸曝光用液體。純水不僅在半導體製造工廠等容易大量入手，且具有對晶圓W上的光阻及光學元件（透鏡）等無不良影響的優點。又，由於純水對環境無不良影，且雜質的含有量極低，故亦可期待對晶圓W表面、以及設於投影光學系統30的前端面之光學元件32表面的洗淨作用。
又，由於對波長193nm左右的曝光用光EL之純水（水）的折射率n大致為1.44，在使用ArF準分子雷射光（波長193nm）當作曝光用光EL的情形，在晶圓W上為1/n、即短波長化為約134nm，而能獲得高解析度。進而，由於焦點深度相較於空氣中約為n倍、即放大約1.44倍。
又，就所使用的液體L而言，對曝光用光EL具有透過性，盡量為高折射率，並且對投影光學系統30及塗布於晶圓W表面的光阻具有穩定作用者。
在使用F2 雷射光作為曝光用光EL的情形，可使用能使F2 雷射光透過的液體，例如氟系油或過氟化聚乙烯(PEPE)等氟系液體來作為液體L。在此情形，在與液體L接觸的部分，較佳係例如以含氟之極性小的分子構造物質形成薄膜而施以親液化處理。
又，作為晶圓W，不僅係半導體元件製造用的半導體晶圓，亦可適用於顯示器元件用之玻璃基板、薄膜磁頭用之陶瓷晶圓等。
作為曝光裝置EX，可適用於：使光罩M與基板P同步移動，以將光罩M的圖案掃描曝光之步進掃描(step and scan)方式之掃描型曝光裝置（掃描步進器）；以及在使標線片與晶圓靜止的狀態下，將標線片的圖案曝光，且依序步進移動晶圓之步進重複(step and repeat)方式之投影曝光裝置（步進器）。
又，例如亦可作為液浸型步進器，其具備倍率1/8之折射系統之光學系統。在此情形，由於無法將大面積的晶片整批曝光，因此在大面積的晶片亦可採用步進接合(step and stitch)方式。
又，雙載台型曝光裝置的構成為限於本實施例之形態，例如亦可係日本特開平10－163099號公報、特開平10－214783號公報、與該等對應之美國專利6,400,441號、日本特表2000－505958號公報及與此對應之美國專利5,699,441號等所揭示者。只要係在本案所指定之指定國（或選擇國）之國內法令許可下，援用上述公報或美國專利所揭示者作為本說明書的一部份。
作為曝光裝置EX的種類，並未限於將半導體元件圖案曝光於晶圓之半導體元件製造用之曝光裝置，其亦可廣泛適用於液晶顯示元件製造用或顯示器製造用之曝光裝置、或是用來製造薄膜磁頭、攝影元件(CCD)、標線片或光罩等之曝光裝置。
在晶圓載台或標線片載台使用線性馬達的情形，可使用氣浮型（使用空氣軸承）或是利用洛倫茲(Lorentz)力或反作用力之磁浮型。又，載台可為沿導件移動或未設置導件之無導件型。進而，在使用平面馬達作為載台之驅動機構的情形，可將磁鐵單元（永久磁鐵）與電樞單元兩者任一方連接於載台，而將磁鐵單元與電樞單元兩者另一方設於載台之移動面側（基座）。
藉由晶圓載台的移動所產生的反作用力，以使其不傳導於投影光學系統的方式，如日本特開平8－166475號公報及與其對應之美國專利5,528,118所記載般，可使用框體構件將其機械性地釋放於地板（大地）。只要係在本案所指定之指定國（或選擇國）之國內法令許可下，援用上述公報或美國專利所揭示者作為本說明書的一部份。
藉由標線片載台的移動所產生的反作用力，以使其不傳導於投影光學系統的方式，如日本特開平8－330224號公報及與其對應之美國專利5,874,820所記載般，可使用框體構件將其機械性地釋放於地板（大地）。只要係在本案所指定之指定國（或選擇國）之國內法令許可下，援用上述公報或美國專利所揭示者作為本說明書的一部份。
藉由光罩載台MST的移動所產生的反作用力，以使其不傳導於投影光學系統PL的方式，如日本專利特開平8－330224號公報(US S/N 08/416,558)所記載般，可使用框體構件將其機械性地釋放於地板（大地）。只要係在本案所指定之指定國（或選擇國）之國內法令許可下，援用上述公報或美國專利所揭示者作為本說明書的一部份。
又，如上述般，在採用液浸法的情形，亦有投影光學系統30的數值孔徑NA為0.9~1.3情形。當投影光學系統30的數值孔徑NA較大的情形，由於習知作為曝光用光所使用之隨機偏光光，會因偏光效應而使成像性能惡化，故較佳係使用偏光照明。在此情形，進行與標線片之線和空間(line and space)圖案之線圖案長邊方向配合之直線偏光照明，來自標線片R的圖案係能設成S偏光成分（沿線圖案的長邊方向的偏光方向成分）的繞射光較多射出。在投影光學系統30與塗布於晶圓W表面的光阻之間填滿液體的情形，相較於在投影光學系統30與塗布於晶圓W表面的光阻之間填滿氣體G（空氣）的情形，由於有助於提高對比的S偏光成分的繞射光在光阻表面的透過率高，因此，就算在投影光學系統30的數值孔徑NA超過1.0的情形，仍可獲得高成像性能。又，若將與相移光罩或日本特開平6－188169所揭示之線圖案的長邊方向配合之斜入射照明法（特別係二極(dipole)照明法）等加以適當組合，則更具效果。只要係在本案所指定之指定國（或選擇國）之國內法令許可下，援用上述公報所揭示者作為本說明書的一部份。
又，例如，在將ArF準分子雷射作為曝光用光，使用1/4左右縮小倍率的投影光學系統30，而將微細線和空間圖案（例如20~25nm左右之L/S）曝光於晶圓上的情形，藉由標線片的構造（例如圖案的微細度或鉻的厚度），利用導波(Wave guide)效應而使標線片發揮偏光板的作用，相較於會使對比降低之P偏光成分（TM偏光成分），S偏光成分（TM偏光成分）的繞射光能自標線片射出較多。在此情形，較佳雖亦使用上述之直線偏光照明，惟，就算以隨機偏光光來照明標線片，仍可使用數值孔徑NA大至0.9~1.3之投影光學系統30而獲得高解析度。
又，例如在將標線片上極微細的線和空間圖案曝光於晶圓上的情形，利用導波效應會有使P偏光成分（TM偏光成分）較S偏光成分（TM偏光成分）為大的可能性，惟，例如若在將ArF等分子雷射作為曝光用光，使用1/4左右的縮小倍率之投影光學系統，並將較25nm為大的線和空間圖案曝光於晶圓上的條件下，則由於S偏光成分（TM偏光成分）的繞射光能較P偏光成分（TM偏光成分）的繞射光自標線片射出更多，因此，就算在投影光學系統的數值孔徑NA大至0.9~1.3之情形，仍可獲得高解析度。
進而，不僅係與標線片之線圖案長邊方向配合之直線偏光照明，亦可將朝以光軸為中心之圓的接線（周）方向進行直線偏光之偏光照明法與斜入射照明法加以組合，亦可獲得效果。特別地，不僅係標線片的圖案朝既定之一定方向延伸之線圖案，在將以複數個方法延伸之線圖案混合的情形，藉由併用光軸為中心之圓的接線方向進行直線偏光之偏光照明法與輪帶照明法，藉此，就算在投影光學系統的數值孔徑NA較大情形，仍可獲得高解析度。
又，在上述實施形態，雖採用在投影光學系統與基板之間局部填滿液體之曝光裝置，惟，對於將保持有曝光對象基板之載台移至液槽中之液浸曝光裝置，或在載台上形成既定深度之液體槽且於其中保持基板之液浸曝光裝置，皆可適用本發明。對於將保持有曝光對象基板之載台移至液槽中之液浸曝光裝置的構造及曝光動作，例如己揭示於日本特開平6－124873號公報；對於在載台上形成既定深度之液體槽且於其中保持基板之液浸曝光裝置，例如己揭示於日本特開平10－303114號公報或美國專利第5,825,043號。只要係在本案所指定之指定國（或選擇國）之國內法令許可下，援用上述美國專利所揭示者作為本說明書的一部份。
又，在適用上述液浸法之曝光裝置，雖係將投影光學系統之終端光學構件射出側的光路空間以液體（純水）填滿，俾進行晶圓W曝光的構成，惟，亦可如國際公開第2004/019128號冊子所揭示般，將投影光學系統之終端光學構件射入側的光路空間亦以液體（純水）填滿。只要係在本案所指定之指定國（或選擇國）之國內法令許可下，援用上述冊子所揭示者作為本說明書的一部份。
在上述實施形態，雖使用將既定之遮光圖案（或相位圖案、減光圖案）形成於光透過性基板上之光透過型光罩、或將既定之反射圖案形成於光反射性基板上之光反射型光罩，惟其並未線於此。例如，亦可取代上述光罩，而使用根據將待曝光圖案之電子資料來形成透過圖案或反射圖案、或發光圖案之電子光罩（當作光學系統的一種）。此種電子光罩，例如美國專利第6,778,257號所揭示者。只要係在本案所指定之指定國（或選擇國）之國內法令許可下，援用上述美國專利所揭示者作為本說明書的一部份。又，上述電子光罩，係指含非發光型影像顯示元件與自發光型影像顯示元件兩者之概念。
又，例如，亦可適用於所謂2光束干涉曝光之藉由複數光束產生的干涉波紋曝光於基板上之曝光裝置。此種曝光方法及曝光裝置，例如國際公開第01/35168號冊子所揭示者。只要係在本案所指定之指定國（或選擇國）之國內法令許可下，援用上述冊子所揭示者作為本說明書的一部份。
又，適用於本發明之曝光裝置，係以保持既定機械精度、電氣精度、光學精度的方式，來組裝含本案申請專利範圍所揭示之各構成要件之各種副系統而製造。為確保該等各種精度，在該組裝前後，係進行以下調整，即：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、對各種電氣系統進行用以達成電氣精度之調整。從各種副系統至曝光裝置的組裝步驟，係包含各種副系統彼此之機械性連接、電路之配線連接、氣壓迴路之配管連接等。在該從各種副系統至曝光裝置的組裝步驟前，當然亦具有各副系統之組裝。當從各種副系統至曝光裝置的組裝步驟結束後，則進行綜合調整，以確保曝光裝置全體之各種精度。又，曝光裝置的製造較佳係於溫度及潔淨度受到管理之潔淨室進行。
半導體元件等微元件，係如圖8所示般，經由以下步驟來製造，即：進行微元件之機能、性能設計之步驟201、製作依據該設計步驟之光罩（標線片）之步驟202、製造元件基材之基板之步驟203、藉由前述之實施形態之曝光裝置EX將光罩之圖案曝光於基板上之基板處理步驟204、元件組裝步驟（含切割步驟、接合步驟、封裝步驟）205、檢查步驟206等。
30．．．投影光學系統
60．．．空調系統（侵入阻絕機構）
61．．．室
63．．．供氣口（供氣部）
64．．．排氣口（排氣部）
65．．．送風機（送風部）
67．．．阻絕板（阻絕部）
68．．．氣簾
A．．．對準區域（量測區域）
E．．．曝光區域
L．．．液體
G．．．氣體
W．．．晶圓（基板）
EL．．．曝光用光
EX．．．曝光裝置
圖1係表示曝光裝置EX的構成之示意圖。
圖2係晶圓載台系統100之詳細圖。
圖3係晶圓載台系統100之詳細圖。
圖4係表示空調系統60之俯視圖。
圖5係表示空調系統60之變形例。
圖6A係表示空調系統60之變形例。
圖6B係表示空調系統60之變形例。
圖7係表示空調系統60之變形例。
圖8係表示半導體元件之製程之一例之流程圖。
5．．．曝光用光源
10．．．照明光學系統
20．．．標線片載台
21．．．移動鏡
22．．．雷射干涉計
30．．．投影光學系統
31．．．鏡筒
32．．．光學元件
50．．．控制裝置
60．．．空調系統（侵入阻絕機構）
61．．．室
62．．．管
63．．．供氣口（供氣部）
64．．．排氣口（排氣部）
65．．．送風機（送風部）
66．．．溫調部
67．．．阻絕板（阻絕部）
68．．．氣簾
81．．．液體供應裝置
82．．．液體回收裝置
100．．．晶圓載台系統
101．．．定盤
103~106．．．載台
191~194．．．雷射干涉計
A．．．對準區域（量測區域）
AF．．．空氣過濾器
AX．．．光軸
CF．．．化學過濾器
E．．．曝光區域
L．．．液體
G．．．氣體
W．．．晶圓（基板）
EL．．．曝光用光
EX．．．曝光裝置

Claims (22)

  1. 一種曝光裝置，其特徵在於具備：曝光區域，配置有光學構件，透過該光學構件將曝光用光照射於基板；量測區域，配置有感測器，在該曝光區域之曝光前使用該感測器測量該基板；可動構件，可保持該基板而移動於該曝光區域與量測區域之間；及防止機構，具有氣流控制構件，供防止氣體在該曝光區域與量測區域之間的移動。
  2. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中該防止機構係供設定該曝光區域或量測區域、或兩者之環境條件。
  3. 如申請專利範圍第2項之曝光裝置，其中該環境條件包含洗淨度、溫度、壓力、或溼度，或其中任一種之組合。
  4. 如申請專利範圍第2項之曝光裝置，其中該防止機構係空調系統。
  5. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中該氣流控制構件係配置於該曝光區域與量測區域之間之阻絕部。
  6. 如申請專利範圍第5項之曝光裝置，其中，該阻絕部係氣簾。
  7. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中該氣流控制構件，係藉由控制氣流的方向，以使該氣流在該曝光區域與量測區域之間的移動不增加。
  8. 如申請專利範圍第7項之曝光裝置，其中，該氣流控制構件具備：室，包含該曝光區域與量測區域；及送風部，用以使該室內的氣體自該量測區域流向該曝光區域。
  9. 如申專利範圍第8項之曝光裝置，其中，該送風部具備：形成於該量測區域側之供氣口，及形成於該曝光區域側之排氣口。
  10. 如申專利範圍第9項之曝光裝置，其中，該送風部係使氣體沿該可動構件移動之表面自該供氣口流向該排氣口。
  11. 如申請專利範圍第7項之曝光裝置，其中該氣流控制構件，在各該曝光區域與量測區域分別形成供氣口與排氣口。
  12. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中該防止機構，具備配置於該曝光區域之第1供氣部、及配置於該量測區域之第2供氣部，且該第1供氣部與第2供氣部之供氣可個別控制。
  13. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中該防止機構，具備配置於該曝光區域之第1排氣部、及配置於該量測區域之第2排氣部，且該第1排氣部與第2排氣部之排氣係個別進行。
  14. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中該防止機構具備吸引機構，供吸引該曝光區域的氣體。
  15. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中該防止機構係供防止該氣體自該曝光區域朝該量測區域的移動。
  16. 如申請專利範圍第15項之曝光裝置，其中該基板係透過液體而被該曝光用光照射。
  17. 如申請專利範圍第16項之曝光裝置，其進一步具備液浸機構，用以在該基板與光學構件之間局部形成液浸區域。
  18. 如申請專利範圍第16項之曝光裝置，其中該防止機構係供防止受到該液體影響之該氣體自該曝光區域朝該量測區域的移動。
  19. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其進一步具備第2可動構件，與該可動構件配置於相同空間，且能與該可動構件獨立移動。
  20. 如申請專利範圍第19項之曝光裝置，其中該第2可動構件可用以保持基板。
  21. 如申請專利範圍第19項之曝光裝置，其中該可動構件及第2可動構件係在相同基座上移動。
  22. 一種元件製造方法，係包含微影步驟之使用半導體之元件製造方法，其特徵在於具有以下步驟：在該微影步驟中，使用申請專利範圍第1至12項中任一項之曝光裝置將基板曝光；及將曝光後之該基板顯影。
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