TWI534408B - Position measuring system, exposure apparatus, position measuring method, exposure method and component manufacturing method, and measuring tool and measuring method - Google Patents

Position measuring system, exposure apparatus, position measuring method, exposure method and component manufacturing method, and measuring tool and measuring method Download PDF

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Description

位置測量系統、曝光裝置、位置測量方法、曝光方法及元件製造方法、以及測量工具及測量方法
本發明係關於位置測量系統、曝光裝置、位置測量方法、曝光方法及元件製造方法、工具以及測量方法，詳言之，係關於用以測量在既定平面內移動之移動體之位置資訊的位置測量系統、具備此系統的曝光裝置、測量在既定平面內移動之移動體之位置資訊的位置測量方法、使用此方法之曝光方法及使用此曝光方法的元件製造方法、以及適合測量編碼器之讀頭與標記檢測系統之位置關係的工具及使用此工具的測量方法。
於製造半導體元件(積體電路等)、液晶顯示元件等電子元件(微元件)之微影製程，主要係使用步進重複(step & repeat)方式之投影曝光裝置(所謂之步進機)、步進掃描(step & scan)方式之投影曝光裝置(所謂之掃描步進機(亦稱掃描機))等。
然而，半導體元件由於係在基板(晶圓或玻璃板體等)上重疊形成多層電路圖案，因此各層間良好之重疊精度是非常重要的。因此，一般，係在基板上之複數個照射區域之各個分別預先形成標記(對準標記)，以檢測該標記在曝光裝置之載台座標系統上之位置資訊(位置座標)。之後，根據此標記之位置資訊與新形成之圖案(例如標線片圖案)之已知位置資訊，進行將基板上之一個照射區域相對該圖 案加以位置對準的晶圓對準。晶圓對準之方式，就與生產率之平衡觀點來看，目前係以例如專利文獻1等所揭示之加強型全晶圓對準(EGA)等之全晶圓對準為主流。
另一方面，曝光裝置中，保持基板之基板載台之位置，一般係以干涉儀測量，但該干涉儀之測量光束光路之温度變化等引起之測量值短期變動卻越來越無法忽視。因此，有採用與干涉儀相較其測量值之短期變動較少之線性編碼器來作為基板載台之位置測量裝置的動向。然而，使用線性編碼器測量在2維面內移動之基板載台之位置時，必須採用不致妨礙基板載台之移動、且光路較短之編碼器配置。欲滿足此條件，可考慮在與該2維面平行之面內配置複數個讀頭、並於基板載台上配置光柵。此場合，須一邊切換複數個讀頭一邊進行基板載台之位置管理，並進一步根據晶圓對準之結果，使用編碼器進行基板載台之位置管理以使重疊精度良好。因此，以良好精度求出檢測對準標記之標記檢測系統與各讀頭間之位置關係、以及複數個讀頭之位置資訊(含讀頭彼此間之位置關係)是非常重要的。
此外，欲以良好精度進行例如基板載台之2維面內之位置管理，控制2維面內之基板載台之旋轉亦是非常重要的。然而，為以高精度進行此旋轉控制，基板載台在重設時之姿勢再現性亦必須良好。
[專利文獻1]日本特開昭61-44429號公報
本發明第1觀點之第1位置測量系統，係用以測量在 既定平面內移動之移動體之位置資訊，其具備：第1光柵，配置在該移動體與該移動體外部之兩者中之一者之與該平面平行之既定面上，包含以既定方向為週期方向之光柵；校準區域(calibration area)，設置在該既定面上與該第1光柵不同之位置；以及編碼器，具有設置在該移動體與該移動體外部之兩者中之另一者之至少1個讀頭，根據與該第1光柵對向之讀頭之輸出，測量該移動體於該既定方向之位置資訊。
據此，在移動體與移動體外部之兩者中之一者之既定面上配置第1光柵，於既定面上與第1光柵之不同位置設有校準區域。因此，使用校準區域進行既定校準處理，例如進行與編碼器之讀頭或移動體位置相關之某種校準處理，即能在該校準處理後，使用編碼器以良好精度進行移動體於既定方向之位置控制。
本發明第2觀點之第2位置測量系統，係用以測量在既定平面內移動之移動體之位置資訊，其具備：光柵，係配置在該移動體之與該平面平行之既定面，包含以既定方向為週期方向之光柵；以及校準區域，設置在該既定面上之該光柵於該既定方向之一側。
據此，於移動體之既定面上配置光柵，於該光柵之既定方向之一側設有校準區域。因此，能藉由移動移動體進行使用校準區域之既定校準處理。
本發明第3觀點之曝光裝置，係使物體曝光以形成既定圖案，具備：移動體，可保持該物體於既定平面內移動； 以及上述第1、第2位置測量系統之任一者，以測量該移動體之位置資訊。
據此，例如，於曝光開始前先進行前述校準，於該校準後進行物體曝光之場合，能使用位置測量系統以良好精度管理曝光時移動體之位置。
本發明第4觀點之曝光裝置，係使物體曝光以形成既定圖案，具備：移動體，可保持該物體於既定平面內移動；第1光柵，配置在該移動體與該移動體外部之兩者中之一者之與該平面平行之既定面上，包含以既定方向為週期方向之光柵；編碼器，具有設置在該移動體與該移動體外部之兩者中之另一者之至少1個讀頭，根據與該第1光柵對向之讀頭之輸出，測量該移動體於該既定方向之位置資訊；圖案生成裝置，用以在該物體上形成圖案；標記檢測裝置，用以檢測該物體上之標記；以及校準區域，係設置在以該圖案生成裝置對該物體之圖案形成、與使用該標記檢測裝置之該物體上之標記檢測的任一者皆未進行之既定時間，該讀頭所對向之該既定面上之位置。
據此，在以圖案生成裝置對物體之圖案形成、與使用標記檢測裝置之物體上之標記檢測的任一者皆未進行之既定時間，於讀頭所對向之既定面上之位置設有校準區域。因此，藉由校準區域之設置，在進行標記檢測或圖案形成之通常之移動體移動時，使用讀頭之移動體位置資訊之測量動作不致受到不良影響，另一方面，在標記檢測及圖案形成之任一方皆未進行時，能進行編碼器之校準。
本發明第5觀點之位置測量方法，係測量於既定平面內移動之移動體之位置資訊，其包含：第1步驟，係一邊將該移動體驅動於與該平面平行之面內的既定方向，一邊對配置在該移動體與該移動體外部之兩者中之一者與該平面平行之既定面上、以既定方向為週期方向之光柵部，從設在該移動體與該移動體外部之兩者中之另一者之編碼器之讀頭照射光束，並擷取接收來自該光柵部之繞射光之受光系統之光電轉換訊號；以及第2步驟，根據該光電轉換訊號與既定閾值，算出該移動體上之基準點於該既定方向之位置資訊。
據此，一邊將移動體驅動於與既定平面平行之面內的既定方向，一邊對配置在移動體與移動體外部之兩者中之一者與既定平面平行之既定面上、以既定方向為週期方向之光柵部，從設在移動體與移動體外部之兩者中之另一者之編碼器之讀頭照射光束，並擷取接收來自光柵部之繞射光之受光系統之光電轉換訊號。並根據光電轉換訊號與既定閾值，算出移動體上之基準點於前述既定方向之位置資訊。據此，能以良好精度求得移動體上之基準點於既定方向之位置資訊，進而以良好精度求得讀頭於既定方向之位置資訊。因此，根據此讀頭之測量值控制移動體於既定方向之位置，即能進行高精度之位置控制。
本發明第6觀點之曝光方法，係使物體曝光以形成既定圖案，其包含：使用上述位置測量方法，測量保持該物體、於既定平面內移動之移動體之位置資訊的步驟；以及 為對該物體形成圖案，而考慮該測量結果控制該移動體之位置的步驟。
據此，為對物體形成圖案，考量前述測量結果控制保持物體、於既定平面內移動之移動體之位置，因此能在物體上以良好精度形成圖案。
本發明第7觀點之工具，係搭載於能從同一方向對向於編碼器之讀頭與標記檢測系統的移動體上，其特徵在於：具備由光透射性材料構成之板體；於該板體之一面形成有能以該標記檢測系統檢測之標記；於該板體另一面之與該該標記對向之區域外之位置，形成有該讀頭可對向之光柵。
據此，在能從同一方向對向於編碼器之讀頭與標記檢測系統之移動體上搭載工具。驅動移動體以標記檢測系統檢測形成在工具之一面之標記之位置資訊，並驅動移動體使編碼器之讀頭對向於形成在板體之另一面之光柵，根據該讀頭之輸出檢測光柵之位置資訊。之後，根據標記與光柵之位置關係、所檢測之標記之位置資訊、及光柵之位置資訊，算出標記檢測系統之檢測中心與讀頭之位置關係。如此，即能以良好精度求得標記檢測系統之檢測中心與讀頭之位置關係。
本發明第8觀點之測量方法，包含：在能從同一方向對向於編碼器之讀頭與標記檢測系統的移動體上，搭載上述工具的第1步驟；驅動該移動體以該標記檢測系統檢測該標記之位置資訊的第2步驟；驅動該移動體以使該編碼 器之該讀頭對向於該光柵，根據該讀頭之輸出檢測該光柵之位置資訊的第3步驟；以及根據該標記與該光柵之位置關係、該標記之位置資訊、以及該光柵之位置資訊，算出該標記檢測系統之檢測中心與該讀頭之位置關係的第4步驟。
如此，即能以良好精度求得標記檢測系統之檢測中心與讀頭之位置關係。
《第1實施形態》
以下，根據圖1~圖14(C)說明本發明之第1實施形態。
圖1中概略顯示了第1實施形態之曝光裝置100之構成。此曝光裝置100，係步進掃描方式之掃描型曝光裝置，亦即所謂之掃描機。如後所述，本實施形態中，設有投影光學系統PL，以下，係將與此投影光學系統PL之光軸AX平行之方向設為Z軸、在與此正交之面內相對掃描標線片與晶圓之方向為Y軸方向、與Z軸及Y軸正交之方向為X軸方向，並將繞X軸、Y軸及Z軸之旋轉(傾斜)方向分別設為θ x、θ y及θ z方向來進行說明。
曝光裝置100，包含：照明系統10，用以保持來自該照明系統10之曝光用照明光(以下，稱照明光或曝光用光)IL所照明之標線片R的標線片載台RST，包含將從標線片R射出之照明光IL投射於晶圓W上之投影光學系統PL的投影單元PU，具備晶圓載台WST及測量載台MST的載台 裝置50，以及控制此等的控制系統等。晶圓載台WST上裝載有晶圓W。
載台裝置50，具備：配置在地面F上所設底盤12上的晶圓載台WST及測量載台MST，驅動此等載台WST,MST的載台驅動系統124(圖1中未圖示、參照圖4)，具有包含測量載台WST,MST之位置資訊之Y軸干涉儀16,18之載台干涉儀系統118(參照圖4)與曝光時等用以測量晶圓載台WST之位置資訊之後述編碼器系統(載台編碼器)70的位置測量系統200(圖1中未圖示、參照圖4)等。
在晶圓載台WST、測量載台MST之各底面，於複數處設有例如真空予壓型空氣静壓軸承(以下，稱氣墊)，藉由此等氣墊，將晶圓載台WST、測量載台MST透過數μm程度之間隙非接觸方式支承在底盤12上。
晶圓載台WST，包含：藉由例如複數個線性馬達之驅動而能在XY平面內、亦即X軸方向、Y軸方向、θ z方向移動的載台本體91，以及透過未圖示之Z調平機構(例如音圈馬達等)搭載在該載台本體91上、相對載台本體91被微驅動於Z軸方向、θ x方向、θ y方向的晶圓台WTB。包含上述複數個線性馬達及音圈馬達等，來構成構成載台驅動系統124之一部分的晶圓載台驅動系統。
於晶圓台WTB上，設有以真空吸附方式保持晶圓W之例如針型承載盤(pin chuck)方式的晶圓保持具(未圖示)。晶圓保持具可與晶圓台WTB一體形成，但本實施形態中係將晶圓保持具與晶圓台WTB分開構成，例如真空吸附等方 式將晶圓保持具固定在晶圓台WTB之凹部內。又，於晶圓台WTB上面設有板體(撥液板)28，此板體具有與裝載於晶圓保持具上之晶圓表面大致同面高、經對液體Lq(關於此點，留待後述)之撥液化處理的表面(撥液面)，且外形(輪廓)為矩形、其中央部形成有較晶圓保持具(晶圓之裝載區域)大一圈之圓形開口。此板體28，係由低熱膨脹係數之材料、例如玻璃或陶瓷(首德公司之Zerodur(商品名))、Al2O3或TiC等)構成，於其表面例如由氟樹脂材料、聚四氟乙烯(鐵氟龍(註冊商標))等氟系統樹脂材料、丙烯酸系統樹脂材料或矽系統樹脂材料等來形成撥液膜。進一步地，如圖2所示，板體28具有用以包圍圓形開口之外形(輪廓)為矩形之第1撥液區域28a、以及配置於第1撥液區域28a周圍之矩形框狀(環狀)第2撥液區域28b。於第1撥液區域28a形成有例如在進行曝光動作時，從晶圓表面突出之液浸區域14之至少一部分，於第2撥液區域28b形成有後述編碼器系統用之標尺。此外，板體28之表面之至少一部分亦可不與晶圓表面為同一面高，亦即亦可係相異之高度。又，板體28雖可係單一板體，但在本實施形態中為複數個板體，例如組合分別與第1及第2撥液區域28a,28b對應之第1及第2撥液板來構成。本實施形態中，由於如前所述係使用純水來作為液體Lq，因此以下將第1及第2撥液區域28a,28b亦稱為第1及第2撥水板28a,28b。
於第2撥水板28b上面，如圖2所示，沿其四邊各以既定間距直接形成有多數個光柵線。進一步詳言之，於第2 撥水板28b之X軸方向一側與另一側(圖2中之左右兩側)的區域以左右對稱之配置分別形成有Y標尺39Y1,39Y2。Y標尺39Y1,39Y2，配置在第2撥水板28b之X軸方向一側與另一側除+Y側端部之區域。於第2撥水板28b之X軸方向一側與另一側之+Y側端部(邊緣附近)，與Y標尺39Y1,39Y2分別相距既定間隔形成有輔助標尺39Y3,39Y4。Y標尺39Y1與輔助標尺39Y3之間、以及Y標尺39Y1與輔助標尺39Y4之間，設有相同尺寸之間隙區域(無光柵線之區域)。本實施形態中，Y標尺39Y1,39Y2之各+Y側之區域(含形成有輔助標尺39Y3,39Y4之區域)為校準區域。
Y標尺39Y1,39Y2係分別以X軸方向為長邊方向之光柵線以既定間距、例如138nm~4μm間之間距，例如以1μm間距沿Y軸方向形成，以Y軸方向為週期方向之反射型光柵(例如繞射光柵)所構成。
又，輔助標尺39Y3,39Y4亦係以X軸方向為長邊方向之光柵線以既定間距(此間距，並一定須與Y標尺39Y1,39Y2之光柵線之間距相同，但此處為相同間距1μm)沿Y軸方向形成、以Y軸方向為週期方向之反射型光柵(例如繞射光柵)所構成。輔助標尺39Y3~39Y4之Y軸方向尺寸L1(圖7(A)參照)，只要是大於從後述編碼器之讀頭所照射之雷射光束LB(圖7(A)等參照)之Y軸方向尺寸、例如大於2mm即可，實際上為數mm左右，但在圖2等中，為便於圖示及為顯示光柵之存在而顯示得較實際來得大。又，前述間隙區域之Y軸方向尺寸L2(圖7(A)參照)設定為較上述雷射光束LB之Y 軸方向尺寸、例如2mm大。
同樣的，在第2撥水板28b之Y軸方向一側與另一側(圖2中之上下兩側)之區域，以被一對輔助標尺39Y3,39Y4、Y標尺39Y1,39Y2分別包夾之狀態，分別形成有標尺39X1,39X2。X標尺39X1,39X2，係分別以Y軸方向為長邊方向之光柵線以既定間距、例如138nm~4μm間之間距，例如以1μm間距沿X軸方向形成，以X軸方向為週期方向之反射型光柵(例如繞射光柵)所構成。
上述各標尺，例如係以全像片等來於第2撥水板28b表面作成反射型繞射光柵RG(參照圖3(A)以及圖3(B)等)。此時，於各標尺係以既定間隔(間距)刻出由窄狹縫或槽等構成之光柵來作為標度。用於各標尺之繞射光柵之種類並不限定，不僅能以機械方式形成槽等，例如亦可係將干涉紋燒結於感光性樹脂來加以作成。不過，各標尺係例如在薄板狀之玻璃以上述間距刻出上述繞射光柵之標度來作成。此等標尺表面係以既定尺寸、例如1mm厚度之玻璃罩(cover glass)覆蓋，該玻璃罩被前述撥液膜(撥水膜)所覆蓋。又，圖2中，為便於圖示，將光柵之間距顯示成遠寬於實際之間距。其他圖中亦相同。此外，本實施形態中，各標尺係設置成該玻璃罩表面與晶圓W表面實質上同高。
如以上所述，本實施形態中由於係以第2撥水板28b本身構成標尺，因此乃使用低熱膨膨脹之玻璃板作為第2撥水板28b。然而，並不限於此，亦可將形成有光柵之低熱膨脹之玻璃板等所構成的標尺構件，藉由例如板彈簧(或真 空吸附)等固定於晶圓台WTB上面，以避免其產生局部性之伸縮，此時，亦可將於全面施有同一撥水塗布膜之撥水板代用為板體28。或者，亦可以低熱膨脹係數之材料來形成晶圓台WTB，此情形下，一對Y標尺與一對X標尺亦可直接形成於該晶圓台WTB上面。
回到圖1，於晶圓台WTB之-Y端面、-X端面，分別施有鏡面加工形成有反射面。構成載台干涉儀系統118之一部分之晶圓載台干涉儀系統118A(圖1中，僅顯示一部分之Y軸干涉儀16，參照圖4)，對該等反射面分別投射複數條干涉儀光束(測定光束)，以測量晶圓載台WST之位置資訊(例如，包含X軸、Y軸及Z軸方向之位置資訊，與θ x、θ y以及θ z方向之旋轉資訊)，將此測量供應至控制裝置20(圖1中未圖示，參照圖4)。又，晶圓載台干涉儀系統(以下，簡略說明干涉儀系統)118A之詳細狀況，已揭示於例如特表2001-510577號公報(對應國際公開第99/28790號小冊子)。又，雖可僅使用干涉儀系統118A、或使用干涉儀系統118A與後述編碼器系統70之雙方，來進行晶圓載台WST(晶圓W)之XY平面內之位置控制，但本實施形態中，至少在曝光動作時係僅使用該編碼器系統70進行晶圓載台WST之位置控制，干涉儀系統118A則使用於曝光動作以外之既定動作，例如該編碼器系統70之校正(校準)動作、編碼器系統70之讀頭位置之測量動作、或載台之重設動作等。
測量載台MST，包含：以例如線性馬達等在XY平面內移動之載台本體92、與透過未圖示之Z調平機構搭載在該 載台本體92上之測量台MTB。包含線性馬達等及Z調平機構，來構成構成載台驅動系統124之一部分之測量載台驅動系統。
於測量台MTB(及載台本體92)，雖未圖示，但設有各種測量用構件。作為測量用構件，例如係採用具有針孔狀受光部在投影光學系統PL之像面上接收照明光IL的照度不均感測器、用以測量投影光學系統PL所投影之圖案空間像(投影像)的空間像測量器、以及例如國際公開第03/065428號小冊子等所揭示的夏克一哈特曼(Shack-Hartman)方式之波面像差測量器等。作為照度不均感測器，可使用與例如特開昭57-117238號公報(對應美國專利第4,465,368號說明書)等所揭示者相同構成之物。又，作為空間像測量器，可使用與例如特開2002-14005號公報(對應美國專利申請公開第2002/0041377號說明書)等所揭示者相同構成之物。此外，除了上述各感測器外，亦可採用例如特開平11-16816號公報(對應美國專利申請公開第2002/0061469號說明書)等所揭示之在投影光學系統PL之像面上接收照明光IL之既定面積之受光部的照度監視器。
於測量台MTB之-Y側端面，於X軸方向延設有由剖面矩形之棒狀構件構成之作為基準構件的基準桿(以下簡稱為「FD桿」)46。
由於FD桿46為標準器(測量基準)，因此其材料係採用低熱膨脹係數之光學玻璃陶瓷、例如首德公司之Zerodur(商品名)等。此FD桿46之上面(表面)的平坦度設 定得較高，與所謂基準平面板相同程度，且於該FD桿46之長邊方向一側與另一側端部附近，如圖2所示，分別形成有以Y軸方向為周期方向的基準光柵(例如繞射光柵)52。
又，於該FD桿46上面以圖2所示之配置形成有複數個基準標記M。該複數個基準標記M，係以同一間距在Y軸方向形成為三行的排列，各行排列形成為在X軸方向彼此錯開既定距離。各基準標記M，例如使用可藉由後述一次對準系統、二次對準系統來檢測之尺寸的二維標記。又，本實施形態中，FD桿46之表面及測量台MTB(亦可包含前述測量用構件)之表面均分別以撥液膜(撥水膜)覆蓋。
測量台MTB之+Y端面、-X端面亦與前述晶圓台WTB同樣的形成有反射面。測量載台干涉儀系統118B(圖1中僅顯示一部分之Y軸干涉儀18，參照圖4)分別對此等反射面投射干涉儀光束(測距光束)，以測量載台MST之位置資訊(例如至少包含X軸及Y軸方向之位置資訊與θ z方向之旋轉資訊)，並將此測量值供應至控制裝置20。測量載台干涉儀系統118B係與測量載台干涉儀系統118A同樣之構成。
本實施形態之曝光裝置100，如圖2所示，配置有一次(primary)對準系統AL1，此一次對準系統AL1在通過投影單元PU之中心(與投影光學系統PL之光軸AX一致，本實施形態中亦與前述曝光區域IA(參照圖1)之中心一致)且與Y軸平行之直線LV上，從該光軸往-Y側相隔既定距離的位置具有檢測中心。隔著此一次對準系統AL1，於X軸方向一側與另一側，分別設有其檢測中心相對該直線LV配置成 大致對稱之二次(secondary)對準系統AL21,AL22與AL23,AL24。亦即，五個對準系統AL1,AL21~AL24之檢測中心，係在X軸方向配置於相異位置，亦即沿X軸方向配置。
各二次對準系統AL2n(n=1~4)，如代表顯示之對準系統AL24般，係固定於能以旋轉中心O為中心往圖2中之順時針及逆時針方向旋轉既定角度範圍的臂56n(n=1~4)前端(旋動端)。本實施形態中，各二次對準系統AL2n之一部分(例如至少包含將對準光照射於檢測區域、且將檢測區域內之對象標記所產生之光導至受光元件的光學系統)係固定於臂56n，剩餘之一部分則設於用以保持投影單元PU的主框架。二次對準系統AL21,AL22,AL23,AL24能藉由分別以旋轉中心O旋動來調整X位置。亦即，二次對準系統AL21,AL22,AL23,AL24之檢測區域(或檢測中心)能獨立移動於X軸方向。因此，一次對準系統AL1及二次對準系統AL21,AL22,AL23,AL24能調整其檢測區域在X軸方向的相對位置。此外，本實施形態中，雖藉由臂之旋動來調整二次對準系統AL21,AL22,AL23,AL24的X位置，但並不限於此，亦可設置將二次對準系統AL21,AL22,AL23,AL24往復驅動於X軸方向的驅動機構。又，二次對準系統AL21,AL22,AL23,AL24之至少一個亦可不僅可移動於X軸方向而亦可移動於Y軸方向。此外，由於各二次對準系統AL2n之一部分係藉由臂56n來移動，因此可藉由未圖示感測器例如干涉儀或編碼器等來測量固定於臂56n之一部分的位置資訊。此感測器可僅測量二次對準系統AL2n在X軸方向的位置資訊，亦能使其 可測量其他方向例如Y軸方向及/或旋轉方向(包含θ x及θ y方向之至少一方)之位置資訊。
於前述各臂56n上面，設有由差動排氣型之空氣軸承構成的真空墊58n(n=1~4，圖2中未圖示，參照圖4)。又，臂56n，例如藉由包含馬達等之旋轉驅動機構60n(n=1~4，圖2中未圖示，參照圖4)，可依控制裝置20之指示來旋動。控制裝置20在臂56n之旋轉調整後，即使各真空墊58n作動以將各臂56n吸附固定於未圖示主框架。藉此，即可維持各臂56n之旋轉角度後的狀態，亦即維持相對一次對準系統AL1之4個二次對準系統AL21~AL24的所欲位置關係。
又，圖1中，係將含5個對準系統AL1,AL21~AL24以及保持此等之保持裝置顯示為對準裝置99。本實施形態中，雖將對準裝置99設置在主框架41，但在圖1之曝光裝置係將投影單元PU懸吊支承於主框架41之構成時，例如可與投影單元PU一體懸吊支承對準裝置99，或者亦可在與投影單元PU分開獨立的懸支承於主框架41之測量框架設置對準裝置99。
進一步的，本實施形態之曝光裝置100，如圖2所示，係以從四方圍繞前述嘴單元32周圍的狀態配置有編碼器系統70之四個讀頭單元62A~62D。此等讀頭單元62A~62D，雖在圖2等中為了避免圖式過於複雜而予以省略，但實際上係透過未圖示之支承構件以懸吊狀態加以固定於前述主框架41(參照圖1)。此外，如前所述的，在圖1之曝光裝置係將投影單元PU懸吊支承於主框架41之構成時，例如 可與投影單元PU一體懸吊支承讀頭單元62A~62D，或者亦可在與投影單元PU分開獨立的懸吊支承於主框架41之測量框架設置讀頭單元62A~62D。特別是後者之情形時，可將讀頭單元62A~62D與對準裝置99分別獨立懸吊支承之測量框架。
讀頭單元62A,62C，係於投影單元PU之+X側、-X側，分別以X軸方向為長邊方向且相對投影光學系統PL之光軸AX對稱的配置成從光軸AX大致相隔同一距離。又，讀頭單元62B,62D，係於投影單元PU之+Y側、-Y側，分別以Y軸方向為長邊方向且沿著通過投影光學系統PL之光軸AX之前述直線LV配置成相距光軸AX大致同一距離。
讀頭單元62A及62C，具備複數個(此處為六個)以既定間隔配置於通過投影光學系統PL之光軸AX且與X軸平行之直線LH上的Y讀頭64。讀頭單元62A(62C)，係構成使用前述Y標尺39Y1(39Y2)來測量晶圓載台WST(晶圓台WTB)在Y軸方向之位置(Y位置)之多眼(此處為六眼)的Y線性編碼器。此處，相鄰Y讀頭64(測量光束)彼此之間隔，係設定成較前述Y標尺39Y1,39Y2在X軸方向的寬度窄。此外，讀頭單元62A(62C)亦用於使用輔助標尺39Y3(39Y4)之後述測量。
讀頭單元62B，具備複數個(此處為7個)以既定間隔配置於上述直線LV上的X讀頭66。又，讀頭單元62D，具備複數個(此處為11個(不過，圖2中與一次對準系統AL1重疊之11個中之3個未圖示))以既定間隔配置於上述直線LV 上的X讀頭66。讀頭單元62B，係構成使用前述X標尺39X1(39X2)測量晶圓載台WST(晶圓台WTB)在X軸方向之位置(X位置)之多眼(此處為7眼(11眼))的X線性編碼器。又，相隣X讀頭66(測量光束)彼此之間隔，係設定為較前述X標尺39X1，39X2之Y軸方向寬度窄。
再者，於二次對準系統AL21之-X側、二次對準系統AL24之+Y側，分別設有在平行於X軸之直線(通過一次對準系統AL1之檢測中心)上且其檢測點相對該檢測中心配置成大致對稱的Y讀頭64y1,64y2。Y讀頭64y1,64y2之間隔，係設定成大致與前述距離L相等。Y讀頭64y1,64y2，在晶圓載台WST上之晶圓W中心位於上述直線LV上之圖2所示的狀態下，分別與Y標尺39Y2,39Y1對向。在進行後述之對準動作時，Y標尺39Y2,39Y1係分別與Y讀頭64y1,64y2對向配置，藉由此Y讀頭64y1,64y2(Y線性編碼器)測量晶圓載台WST的Y位置(及θ z旋轉)。此外，Y讀頭64y1,64y2亦用於為進行後述晶圓載台WST之重設時之θ z旋轉之複歸、而使用輔助標尺39Y4,39Y3之測量。
上述各線性編碼器之測量值被供應至控制裝置20，控制裝置20根據各線性編碼器之測量值，控制晶圓台WTB在XY平面內之位置。又，至少在曝光動作時，除前述使用編碼器系統70之晶圓載台WST於XY平面內(X軸、Y軸及θ z方向)之位置控制外，亦可使用其他測量裝置進行晶圓載台WST於Z軸、θ x及θ y方向之位置控制。此處，此處，作為其他測量裝置，可能使用前述干涉儀系統118A、或例如 特開平6-283403號公報(對應美國專利第5,448,332號說明書)所揭示之多焦點位置檢測系統等。設置此多焦點位置檢測系統之場合時，可將複數個測量點之至少一部分設定在液浸區域14(或後述曝光區域IA)內，或將所有皆設定在液浸區域14之外側。
又，本實施形態中，於二次對準系統之後述基準線測量時等，係使FD桿46之一對基準光柵52與Y讀頭64y1，64y2分別對向，藉由Y讀頭64y1,64y2與一對基準光柵52，測量FD桿46之Y位置。此等測量值被供應至未圖示之控制裝置20，控制裝置20根據此等測量值，控制FD桿之θ z旋轉。
本實施形態中，由於係使用上述X讀頭、Y讀頭之配置，因此在晶圓載台WST之有效行程範圍(為進行對準及曝光動作而移動之範圍)，一定是X標尺39X1,39X2與讀頭單元62B,62D(X讀頭66)分別對向、且Y標尺39Y1,39Y2與讀頭單元62A,62C(Y讀頭64)或Y讀頭64y1,64y2分別對向。此外，圖2中為便於理解，雖係將投影單元PU與對準系統AL1,AL21~AL24在Y軸方向加以分離顯示，但實際上，與圖2相較，對準系統AL1,AL21~AL24係與投影單元PU近接配置。
因此，控制裝置20，可在晶圓載台WST之有效行程範圍中，根據此等編碼器之測量值，控制驅動晶圓載台WST之線性馬達等，據以高精度的控制晶圓載台WST於XY平面內之位置(含θ z旋轉)。又，於該有效行程範圍內晶圓載台WST移動時，在X標尺或Y標尺之對向狀態解除前一刻 之X讀頭或Y讀頭之測量值，即延續至新的與X標尺或Y標尺對向之X讀頭或Y讀頭之測量值。
又，將具有上述讀頭單元之編碼器系統70，於以下之說明中，適當的(含前述標尺)稱為「載台編碼器70(參照圖4)」。其次，代表性的舉圖3(A)中放大顯示之構成載台編碼器70之一部分的Y編碼器70A，來說明載台編碼器70之構成等。此處，所謂Y編碼器70A，係為方便起見而將包含對Y標尺39Y1照射檢測光(測量光束)之讀頭單元62A所構成之編碼器如此稱之。圖3(A)中，顯示一個對Y標尺39Y1照射檢測光(測量光束)之讀頭單元62A之一個Y讀頭64。
Y讀頭64，可大分為由照射系統64a、光學系統64b以及受光系統64c之三部分構成。
照射系統64a，包含將雷射光束LB射出於相對Y軸及Z軸成45°方向之光源、例如半導體雷射LD，以及配置在從該半導體雷射LD射出之雷射光束LB之光路上的透鏡L1。
光學系統64b，具備其分離面與XZ平面平行之偏光分束器PBS、一對反射鏡R1a,R1b、透鏡L2a,L2b、四分之一波長板(以下，記為λ/4板)WP1a,WP1b、以及反射鏡R2a,R2b等。
前述受光系統64c包含偏光子(檢光子)以及光檢測器等。
於此Y編碼器70A，從半導體雷射LD射出之雷射光束LB經由透鏡L1入射至偏光分束器PBS，被偏光分離後成為2條光束LB1、LB2。透射過偏光分束器PBS之光束LB1經由 反射鏡R1a而到達形成於Y標尺39Y1之反射型繞射光柵RG，被偏光分束器PBS反射之光束LB2則經由反射鏡R1b到達反射型繞射光柵RG。又，此處之「偏光分離」，係指入射光束被分離P偏光成分與S偏光成分之意。
因光束LB1,LB2之照射而從繞射光柵RG產生之既定次數之繞射光束、例如1次繞射光束，分別經由透鏡L2b、L2a被λ/4板WP1b,WP1a轉換為圓偏光後，被反射鏡R2b,R2a反射而而再度通過λ/4板WP1b,WP1a，循著與來路相同之光路逆方向到達偏光分束器PBS。
到達偏光分束器PBS之2條光束，其各自之偏光方向已相對原來方向旋轉90度。因此，先透射過偏光分束器PBS之光束LB1之1次繞射光束，被偏光分束器PBS反射而射入受光系統64c，且先被偏光分束器PBS反射之光束LB2之1次繞射光束，則透射過偏光分束器PBS而被合成為與光束LB1之1次繞射光束同軸，射入受光系統64c。
上述2條1次繞射光束，在受光系統64c內部藉檢光子而使其偏光方向一致，彼此干涉而成為干涉光，以光檢測器檢測此干涉光，而被轉換為對應干涉光強度之電氣訊號。
由上述說明可知，於Y編碼器70A，由於干涉之2條光束之光路長極短且大致相等，因此幾乎能完全忽視空氣擾動之影響。此外，當Y標尺39Y1(亦即晶圓載台WST)移動於測量方向(此場合為Y軸方向)時，2條光束相位分別變化而使干涉光之強度變化。此干涉光之強度變化被受光系統64c 檢測出，對應該強度變化之位置資訊即成為Y編碼器70A之測量值而輸出。包含讀頭單元62C構成之Y編碼器、包含讀頭單元62B,62D而分別構成之X編碼器等，亦係與編碼器70A同樣構成。各編碼器，係使用分解能力為例如0.1nm程度者。又，本實施形態之編碼器，如圖3(B)所示，係將在光柵RG之週期方向細長延伸之剖面形狀的雷射光束LB，作為檢測光從讀頭照射於對向之光柵RG。圖3(B)中，與光柵RG相較將光束LB誇張顯示得較大。
回到圖1，照明系統10係例如特開2001-313250號公報(對應美國專利申請公開第2003/0025890號說明書)等所揭示，包含光源及具有光學積分器等之照度均一化光學系統、標線片遮簾等(皆未圖示)之照明光學系統。此照明系統10，將被標線片遮簾規定之標線片R上狹縫狀之照明區域藉照明光(曝光用光)IL以大致均一之照度加以照明。此處，作為照明光IL，例如係使用ArF準分子雷射光(波長193nm)。又，光學積分器可使用複眼透鏡、棒狀積分器(內面反射型積分器)或繞射光學元件等。
於標線片載台RST上，例如以真空吸附方式固定有其圖案面(圖1之下面)形成有電路圖案等之標線片R。標線片載台RST可藉由標線片載台驅動系統111(圖1中未圖示，參照圖4)於XY平面內微驅動，且能於既定掃描方向(此處係圖1之紙面內左右方向的Y軸方向)以指定之掃描速度驅動。標線片載台RST之位置資訊以標線片干涉儀116(圖1中未圖示、參照圖4)隨時加以測量。
投影單元PU透過凸緣FLG被保持於主框架41，此主框架41係於地面F上透過未圖示之防振單元以複數支(例如3支)支承構件43支承為水平。投影單元PU，包含鏡筒40、以及具有於該鏡筒40內以既定位置關係保持之複數個光學元件之投影光學系統PL。投影光學系統PL，係使用包含例如沿與Z軸方向平行之光軸AX排列之複數個透鏡(透鏡要件)的折射光學系統。此投影光學系統PL例如為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，以來自照明系統10之照明光IL照明標線片R上之照明區域IAR時，即藉由通過此標線片R之照明光IL，透過投影光學系統PL(投影單元PU)將該照明區域IAR內之標線片R之電路圖案縮小像(電路圖案之部分縮小像)，形成在與表面塗有抗蝕劑(感光劑)之晶圓W上之前述照明區域IAR共軛之區域(曝光區域)IA。又，本實施形態中雖係將投影單元PU載置於主框架41，但亦可例如國際公開第2006/038952號小冊子所揭示，於圖1中將支承構件43延伸於+Z側，相對主框架41將投影單元PU於3處加以懸吊支承。
又，本實施形態之曝光裝置100，由於進行適用液浸法之曝光，為防止投影光學系統之大型化、且滿足珀茲伐條件，因此投影光學系統可使用包含反射鏡與透鏡所構成之折反射系統(catadioptric系統)。
又，本實施形態之曝光裝置100，由於進行適用液浸法之曝光，以圍繞構成投影光學系統PL之最靠近像面側(晶圓W側)之光學元件、此處係保持透鏡(以下，亦稱「前端 透鏡」)191之鏡筒40下端部周圍之方式，設有構成局部液浸裝置8之一部分之前述嘴單元32。此嘴單元32，具備液體Lq之供應口及回收口、對向配置有晶圓W且設有回收口之下面、以及分別連接液體供應管31A及液體回收管31B之供應流路及回收流路。
本實施形態，係經由液體供應管31A、供應流路及供應口，從液體供應裝置5(圖2中未圖示、參照圖4)將液體供應至前端透鏡191與晶圓W之間，且經由回收口、回收流路及液體回收管31B，以液體回收裝置6(圖2中未圖示、參照圖4)從前端透鏡191與晶圓W之間回收液體，據以在前端透鏡191與晶圓W之間保持一定量之液體Lq(參照圖1)。此場合，保持在前端透鏡191與晶圓W間之液體Lq係隨時替換。
又，本實施形態中，作為液體係使用可使ArF準分子雷射光(波長193nm之光)透射之純水(以下，僅稱為「水」)。水對ArF準分子雷射光之折射率n大致為1.44，於此水中，照明光IL之波長會被縮短為193nm×1/n=約134nm。此外，圖2中，以水Lq形成之液浸區域以符號14加以表示。
又，在測量載台MST位於投影單元PU下方之情形時，亦可同樣的如後述般在測量台與前端透鏡191之間充滿水。
再者，本實施形態之曝光裝置100，如圖2所示，設有由照射系統90a及受光系統90b所構成、與例如特開平6-283403號公報(對應美國專利第5.448.332號說明書)等所揭示之同樣構成之斜入射方式之多焦點位置檢測系統 (以下，簡稱為「多點AF系統」)。此多點AF系統，於本實施形態中，具有至少於X軸方向分離配置之複數個測量點。
圖4中，顯示了曝光裝置100之控制系統之主要構成。此控制系統，係以統籌控制裝置全體之微電腦(或工作站)構成之控制裝置20為中心所構成。
接著，說明以本實施形態之曝光裝置100所進行之用以進行為晶圓載台WST之θ z旋轉之復歸的測量動作。
首先，作為前提，假設干涉儀系統118A之各干涉儀之重設已完成。控制裝置20，依作業員之指示，根據干涉儀系統118A之測量值驅動晶圓載台WST，使其位置於圖5(A)所示之位置。圖5(A)中，為便於說明，省略了對準系統AL1、AL21~AL24以及晶圓載台WST以外之構成部分(圖5(B)、圖6(A)以及圖6(B)中亦同)。
其次，控制裝置20根據干涉儀系統118A之各干涉儀之測量值，如圖5之箭頭F所示，將晶圓載台WST驅動於+Y方向。此時，控制裝置20，以能忽視干涉儀系統之Y干涉儀測量值之短期變動程度的速度驅動晶圓載台WST較佳。於此驅動途中，如圖5(B)所示，Y讀頭64y1,64y2即對向於輔助標尺39Y4,39Y3之+Y端。
之後，亦由控制裝置20將晶圓載台WST以上述速度驅動於+Y方向。其結果，從圖5(B)之狀態經6(A)、圖6(B)之狀態，Y讀頭64y1,64y2即於Y軸方向橫越輔助標尺39Y4,39Y3。
於上述晶圓載台WST之Y軸方向驅動中，編碼器之各Y讀頭64y1,64y2之受光系統64c(內部之光檢測器)之輸出訊號(光電轉換訊號)，以既定取樣間隔被擷取至控制裝置20。本實施形態中，如圖7(A)中簡化所示，從Y讀頭64y1,64y2分別射出之雷射光束LB之Y軸方向尺寸，較輔助標尺39Y4,39Y3之Y軸方向尺寸L1以及間隙區域之Y軸方向尺寸L2小、且在第2撥水板28b之+Y側端縁與輔助標尺39Y4，39Y3之間設有不存在光柵之間隙區域(Y軸方向之尺寸為、雷射光束LB之尺寸之1/2以上)，因此於上述驅動中，例如能分別從Y讀頭64y1,64y2獲得圖7(B)中以實曲線所示之光強度訊號S1。圖7(B)中，横軸為Y位置、縱軸為光強度I。
接著，根據圖8~圖10(B)，說明能獲得如圖7(B)所示之光強度訊號S1之原理。此處，如圖8所示，針對雷射光束LB之Y軸方向尺寸與光柵RG之Y軸方向尺寸L1大致一致之情形加以說明。又，圖8中，省略了光束LB1之光路等之圖示。
本實施形態中，如圖8中針對光束LB2所示，因光柵RG而繞射、經透鏡L2b之1次繞射光束，被反射鏡R2b反射、而沿與入射時就透鏡L2b之光軸成對稱之光路返回光柵RG，沿著與原來之光路成平行之光路返回偏光分束器PBS。因此，如圖9(A)所示，即使雷射光束LB之一部分已到達光柵RG，但在已到達之部分較雷射光束LB之一半少的階段，是不會有繞射光回到受光系統64c(亦即，編碼器並非有 效)。又，本實施形態中，即使雷射光束LB之一部分已到達光柵RG，但在已到達之部分較雷射光束LB之一半少的階段，係使用繞射光不會回到受光系統64c之構成的輔助標尺，但不限於此，亦可於各標尺設置輸出為0之間隙區域(無光柵部分)，將此作為輔助標尺加以使用。
另一方面，當晶圓台WTB從圖9(A)之位置往+Y方向移動，而圖9(B)所示，雷射光束LB之一半到達光柵RG時，雷射光束LB1,LB2即同時有效，通過透鏡L2a,L2b之光軸之一次繞射光之反射光即回到受光系統64c。
在晶圓台WTB從圖9(B)之位置進一步的往+Y方向移動之圖10(A)之階段，則除了通過透鏡L2a,L2b之光軸之1次繞射光外，通過透鏡L2a,L2b之光軸周圍之雷射光束LB1,LB2之1次繞射光之反射光亦回到受光系統64c。
在晶圓台WTB從圖10(A)之位置進一步的往+Y方向移動之圖10(B)之階段，雷射光束LB之全體即照射於光柵RG，回到受光系統之雷射光束LB1,LB2之1次繞射光之反射光(光量)成為最大。
之後，當晶圓台WTB進一步移動於+Y方向時，於前述狀態相反的，依序經由與圖10(A)、圖9(B)相同之狀態而使得回到受光系統之1次繞射光之反射光逐漸減少後，在超過雷射光束LB之1/2之部分射不到光柵RG之時間點，繞射光即不會回到受光系統64c。
如此，在雷射光束LB之Y軸方向尺寸與光柵RG之Y軸方向尺寸L1大致一致之情形時，光強度即隨著晶圓台WTB 之移動逐漸増加，在達到最大光量後逐漸減少。然而，本實施形態之場合，從Y讀頭64y1,64y2分別射出之雷射光束LB之Y軸方向尺寸，小於輔助標尺39Y4,39Y3之Y軸方向尺寸L1(以及間隙區域之Y軸方向尺寸L2)，因此圖10(B)之狀態會持續既定時間(既定之移動區間)。據此，而能得到如圖7(B)所示之光強度訊號S1。
採以上之方式，而從Y讀頭64y1,64y2分別獲得與圖7(B)中之光強度訊號S1同樣之訊號時，控制裝置20即使用各訊號，依下式求出輔助標尺39Y4,39Y3之Y軸方向之中央點之位置座標Y0，作為各輔助標尺39Y4,39Y3之基準點之位置資訊。
Y0=(Y1+Y2)/2…(1)
此處，Y1、Y2係光強度訊號S1與既定之截剪位準(slice level)SL之交點之Y座標(圖7(B)參照)。又，作為輔助標尺而使用(設置)無前述光柵之部分的情形時，亦可以是求出「無光柵部分」之中心。
此處，當假設分別使用Y讀頭64y1,64y2之光強度訊號所求之輔助標尺39Y4,39Y3之Y軸方向中央點之位置座標為Y01、Y02，Y01與Y02有差異時，若假設輔助標尺39Y4,39Y3之晶圓台WTB上之形成位置無誤差的話，則該差異必然是Y讀頭64y1,64y2之間於Y軸方向之設置位置誤差，另一方面，若假設Y讀頭64y1,64y2之任一者皆無設置位置誤差的話，則該差異必然為輔助標尺39Y4,39Y3於晶圓台WTB上之形成位置誤差。但不管如何，控制裝置20皆預先 以上述順序求出各輔助標尺39Y4,39Y3之基準點之位置資訊、亦即求出上述位置座標Y01、Y02，將該等值儲存至記憶體。
而在晶圓載台WST之重設時等，則使用干涉儀系統118A以和上述同樣之順序，求出輔助標尺39Y4,39Y3之Y軸方向中央點之位置座標(分別設為Y01’,Y02’)後，依據下式(2)求出晶圓台WTB之θ z旋轉誤差(yawing量)△θ z，並使晶圓台WTB旋轉θ z以使θ z旋轉誤差為零後，重設干涉儀系統118A之X,Y干涉儀。
△θ z={(Y01’-Y01)-(Y02’-Y02)}/L…(2)
此處，L係Y讀頭64y1,64y2間之設計上距離。本實施形態中，距離L與前述FD桿46上之一對基準光柵之間隔一致。又，距離L可以不是設計值而是實測值。
在求取上述位置座標Y01,Y02時，以編碼器讀頭之受光系統所得之光量(光強度)之位準因某種理由而降低之情形時，所得之光強度訊號會成為如圖7(B)中以虛線所示之訊號S2。即使是在此種場合，本實施形態中，只要光強度訊號S2與截剪位準SL存在2交點，下式(3)即成立，因此幾乎不會受到影響。
Y0≒(Y1’+Y2’)/2≒(Y1+Y2)/2……(3)
又，光強度訊號S之光強度位準充分大時，如圖7(C)所示，控制裝置20，亦可將事先以實驗或模擬等所求出之截剪位準SL與訊號S之1個交點之Y座標Y0’、亦即將輔助標尺39Y4,39Y3之一端(例如+Y端)之點之Y座標，作為 各輔助標尺39Y4,39Y3於基準點之Y位置資訊。此外，使用讀頭64y1,64y2以和前述同樣之順序測量FD桿46之一對基準光柵52，並求出該一對基準光柵52之Y軸方向中央點之Y位置資訊，則針對測量載台MST(測量載台干涉儀系統118B)，亦能和晶圓載台WST(干涉儀系統118A)同樣的進行θ z旋轉之復歸(重設)。
其次，說明以曝光裝置100進行之相對一次對準系統AL1檢測中心之載台編碼器70各讀頭之位置資訊測量動作。此測量，係使用如圖11(A)及圖11(B)所示之工具晶圓WM。
工具晶圓WM，具有與覆蓋晶圓台WTB上各標尺表面之前述玻璃罩大致相同厚度之玻璃晶圓P，於此玻璃晶圓P上面形成有圖11(A)之俯視圖及圖11(B)之縱剖面圖所示的2維標記M’。2維標記M’與晶圓W上之對準標記同樣的，係能以一次對準系統AL1測量之標記。又，在對向於此2維標記M’之玻璃晶圓P(工具晶圓WM)之背面，如圖11(B)所示，形成有遮光膜SF。遮光膜SF係用以將工具晶圓WM吸附於晶圓台WTB上之晶圓保持具以進行2維標記M之測量時，避免來自晶圓保持具之不需要之光入射於一次對準系統AL1。因此，若無需考慮會產生此種來自晶圓保持具之不需要之返回光的話，遮光膜SF是不一定需要形成的。
又，於工具晶圓WM之背面，遮光膜SF附近形成有能以載台編碼器70之各讀頭64,64y1,64y2或67加以測量之光柵、例如2維反射型繞射光柵TDG。
使用此工具晶圓WM之測量，以下述方式進行。此場合之前提，亦係假設未圖示之干涉儀系統118A之各干涉儀已完成重設。
首先，以控制裝置20透過未圖示之晶圓搬送系統將工具晶圓WM搭載於晶圓台WTB上之晶圓保持具上，以晶圓保持具加以吸附保持。此時，工具晶圓WM係與元件製造用晶圓W同樣的，在已修正旋轉誤差之狀態下被搭載於晶圓保持具上。
其次，控制裝置20根據干涉儀系統118A之各干涉儀之測量值在XY平面內驅動晶圓載台WST，以使工具晶圓WM上面之2維標記M’位於一次對準系統AL1之檢測視野內。接著，控制裝置20使用一次對準系統AL1測量2維標記M’之位置資訊(相對於檢測中心之位置資訊)，並根據該測量結果、以及作為測量時干涉儀系統118A之測量值之位置資訊，算出一次對準系統之檢測中心位置座標(X,Y)將其儲存於記憶體。
其次，控制裝置20根據干涉儀系統118A之各干涉儀之測量值在XY平面內驅動晶圓載台WST，以使工具晶圓WM之光柵TDG於Y軸方向横越載台編碼器70之任意讀頭(以下，稱對象讀頭)之下方，以和前述同樣之順序，使用該對象讀頭測量光柵TDG之中央點之Y座標。接著，控制裝置20根據干涉儀系統118A之各干涉儀之測量值在XY平面內驅動晶圓載台WST，以使工具晶圓WM之光柵TDG於X軸方向横越對象讀頭之下方，以和前述同樣之順序，使用該對象 讀頭測量光柵TDG之中央點之X座標。控制裝置20將上述光柵TDG之位置座標(X,Y)作為對象讀頭之位置座標(X,Y)儲存於記憶體。
此處，本實施形態中，如先前之說明，使用如圖7(B)所示之讀頭橫越光柵時所得之光強度訊號，求取對象讀頭之位置座標(X,Y)，因此針對Y讀頭64亦能測量X座標，同樣地針對X讀頭67亦能進行Y座標之測量。
控制裝置20對載台編碼器70之其他讀頭之位置座標，亦與上述同樣方式進行測量，將其儲存於記憶體。
接著，控制裝置20根據標記M’與光柵TDG之已知位置關係、所測量之各讀頭之位置座標、以及所測量之一次對準系統AL1之檢測中心位置座標，算出一次對準系統AL1之檢測中心與載台編碼器70之所有讀頭的位置關係，將其儲存於記憶體。
其次，針對主要在開始對各批晶圓之處理前一刻(批前頭)所進行之、二次對準系統AL2n(n=1~4)之基準線測量動作加以說明。此處，所謂二次對準系統AL2n之基準線，係指以一次對準系統AL1(之檢測中心)為基準之各二次對準系統AL2n(之檢測中心)的相對位置。又，一次對準系統AL1之基準線(投影光學系統PL之圖案(例如標線片R之圖案)投影位置與一次對準系統AL1之檢測中心的位置關係(或距離))之測量(基準線檢查)，係假設已進行。又，二次對準系統AL2n(n=1~4)，係根據例如批內晶圓之曝光照射圖資料，以前述旋轉驅動機構60n加以驅動來設定X軸方向 之位置。
於批前頭進行之二次對準系統之基準線測量(以下，亦適當的稱為Sec-BCHK)時，控制裝置20，首先如圖12(A)所示，以一次對準系統AL1檢測(圖12(A)中之星標記參照)批前頭之晶圓W(製程晶圓)上特定之對準標記，使該檢測結果、與該檢測時載台編碼器70之測量值對應，儲存於記憶體。接著，控制裝置20使晶圓載台WST於-X方向移動既定距離，如圖12(B)所示，以二次對準系統AL21檢測(參照圖12(B)中之星標記)上述特定對準標記，使該檢測結果、與該檢測時上述載台編碼器之測量值對應，儲存於記憶體。
以同樣之方式，控制裝置20將晶圓載台WST移動於+X方向，以其他二次對準系統AL22,AL23,AL24依序檢測上述特定對準標記，將其檢測結果與檢測時載台編碼器之測量值，依序以對應關係儲存於記憶體，控制裝置20根據上述處理結果，分別算出各二次對準系統AL2n之基準線。
如以上所述，使用批前頭之晶圓W(製程晶圓)，以一次對準系統AL1與各二次對準系統AL2n檢測該晶圓W上之同一對準標記，據以求出各二次對準系統AL2n之基準線，藉由此測量，其結果，起因於製程之對準系統間檢測偏差亦獲得修正。又，亦可取代晶圓之對準標記而使用晶圓載台WST或測量載台MST上之基準標記，進行二次對準系統AL2n之基準線測量。又，本實施形態中，由於一次對準系統AL1以及二次對準系統AL2n能分別檢測2維標記(X,Y標記)，因此藉由在二次對準系統AL2n之基準線測量時使用2維標 記，能同時求出二次對準系統AL2n之X軸及Y軸方向之基準線。
其次，說明在批內之晶圓處理中，於既定時序、例如從晶圓曝光結束至次一晶圓裝載至晶圓台WTB上之動作完畢為止之期間(亦即晶圓更換中)所進行之Sec-BCHK動作。此場合之Sec-BCHK，由於係以每次晶圓更換之間隔(interval)進行，因此亦記載為Sec-BCHK(間隔)。
於進行此Sec-BCHK(間隔)時，控制裝置20，如圖13所示，移動測量載台MST以使一次對準系統AL1之檢測中心將被配置之上述直線LV與中央線CL大致一致，且FD桿46對向於一次對準系統AL1及二次對準系統AL2n。然後，根據FD桿46上與一對基準光柵52分別對向之Y讀頭64y1,64y2之測量值，調整FD桿46之θ z旋轉、並根據檢測位於測量台MTB之中央線CL上或其附近之基準標記M的一次對準系統AL1之測量值，使用例如干涉儀之測量值調整FD桿46之XY位置。
接著在此狀態下，控制裝置20使用4個二次對準系統AL21~AL24，同時測量分別在二次對準系統視野內之FD桿46上之基準標記M，據以分別求出4個二次對準系統AL21~AL24之基準線。於之後之處理時，則使用新測量之基準線，修正4個二次對準系統AL21~AL24之基準線之偏移(drift)。
又，上述Sec-BCHK(間隔)，雖係使用複數個二次對準系統對不同基準標記進行同時測量，但不限於此，亦可使 以複數個二次對準系統依序(非同時)測量FD桿46上之同一基準標記M，據以分別求出4個二次對準系統AL21~AL24之基準線。
以上述方式，求取二次對準系統AL21~AL24之基準線之結果，根據此基準線、與先前測量儲存於記憶體內之一次對準系統檢測中心與載台編碼器70之所有讀頭之位置關係，亦求出各二次對準系統AL21~AL24與載台編碼器之各讀頭之位置關係。因此，根據後述晶圓對準之結果，使用載台編碼器控制曝光時晶圓載台之位置，即能以良好精度將晶圓W上各照射區域對準於標線片圖案之投影位置。
本實施形態之曝光裝置100係進行使用晶圓載台WST與測量載台MST之平行處理動作。此平行處理動作中，晶圓載台WST之XY面內位置主要使用載台編碼器70加以測量，在無法使用載台編碼器70之範圍，則使用干涉儀系統118A加以測量。又，測量載台MST之位置使用係使用測量載台干涉儀系統118B加以測量。之後，曝光裝置100，在載置於晶圓載台WST之晶圓W上使用局部液浸裝置8形成液浸區域14，透過投影光學系統PL及液浸區域14之液體Lq以照明光IL進行晶圓W之曝光動作。此曝光動作，係反覆進行下列動作來進行，即根據以控制裝置20事前進行之對準系統AL1,AL21~AL24之晶圓對準(EGA)結果及對準系統AL1,AL21~AL24之最新的基準線等，移動晶圓載台WST以將晶圓W上之各照射區域移動至為進行曝光之掃描開始位置(加速開始位置)的照射(shot)間移動動作、與將形成 於標線片R之圖案以掃描曝光方式轉印至各照射區域的掃描曝光動作。並在將晶圓裝載(或更換)至晶圓載台WST上之期間，控制裝置20使用被測量載台MST支承之FD桿46，進行測量4個二次對準系統相對於一次對準系統AL1之位置的Sec-BCHK(間隔)。
進一步的，當結束晶圓裝載(或更換)之晶圓載台WST移動至對準系統AL1,AL21~AL24下方時，控制裝置20即以下述方式執行對準動作。
又，本實施形態中之對準動作，係將以圖14(C)所示之配置(照射圖、shot map)形成有複數個照射區域之晶圓W上著色之16個照射區域AS作為對準照射區域。此外，圖14(A)、圖14(B)中省略了測量載台MST之圖示。
作為前提，係設二次對準系統AL21~AL24已配合對準照射區域AS之配置，於事前進行了X軸方向之位置調整(使用旋轉驅動機構60n之位置調整)。
首先，控制裝置20將被定位在未圖示之裝載位置(圖14(A)之右下側)之晶圓載台WST，移動至圖14(A)所示位置之略下側(晶圓W之中心位於直線LV上之既定位置(後述對準開始位置))。此移動，係根據使用載台編碼器70及干涉儀系統118A所測量之晶圓載台WST之位置資訊進行。
其次，控制裝置20根據載台編碼器70之測量值，使晶圓載台WST於+Y方向移動既定距離將其定位於圖14(A)所示之位置，使用一次對準系統AL1、二次對準系統AL22,AL23，大致同時且個別的檢測3個附設於第1對準照射區域 AS之對準標記(參照圖14(A)中之星標記參照)，使上述3個對準系統AL1,AL22,AL23之檢測結果與其檢測時之載台編碼器70之測量值具有關連性而儲存於未圖示之記憶體。又，此時未檢測對準標記之兩端之二次對準系統AL21,AL24，可使其不對晶圓台WTB(或晶圓)照射檢測光、或照射檢測光。又，本實施形態之晶圓對準，係以一次對準系統AL1位於晶圓台WTB之中央線上的方式，設定晶圓載台WST其X軸方向之位置，此一次對準系統AL1檢測位於晶圓W之子午線上之對準照射區域之對準標記。
其次，控制裝置20根據載台編碼器70之測量值，使晶圓載台WST於+Y方向移動既定距離以將5個對準系統AL1,AL21~AL24定位於能大致同時且個別檢測附設於晶圓W上5個第2對準照射區域AS之對準標記的位置，使用5個對準系統AL1,AL21~AL24大致同時且個別檢測5個對準標記，使上述5個對準系統AL1,AL21~AL24之檢測結果與該檢測時載台編碼器70之測量值具有關連性，儲存於未圖示之記憶體。
其次，控制裝置20根據載台編碼器70之測量值，使晶圓載台WST於+Y方向移動既定距離將5個對準系統AL1,AL21~AL24定位於能大致同時且個別檢測附設於晶圓W上5個第3對準照射區域AS之對準標記的位置，使用5個對準系統AL1,AL21~AL24大致同時且個別的檢測5個對準標記(參照圖14(B)中之星標記)，使上述5個對準系統AL1,AL21~AL24之檢測結果與該檢測時載台編碼器70之測量值具有 關連性而儲存於未圖示之記憶體。
其次，控制裝置20根據載台編碼器70之測量值，使晶圓載台WST於+Y方向移動既定距離，將其定位於能使用一次對準系統AL1，二次對準系統AL22,AL23大致同時且個別檢測附設於晶圓W上之3個第4對準照射區域AS之對準標記的位置，使用上述3個對準系統AL1,AL22,AL23大致同時且個別檢測3個對準標記，使上述3個對準系統AL1,AL22,AL23之檢測結果與該檢測時載台編碼器70之測量值具有關連性而儲存於未圖示之記憶體。
控制裝置20，使用以此方式所得合計16個對準標記之檢測結果及對應載台編碼器70之測量值、與二次對準系統AL2n之基準線，進行例如特開昭61-44429號公報(以及對應美國專利第4,780,617號說明書)等所揭示之EGA方式之統計運算，算出以載台編碼器70(47個讀頭單元)之測量軸規定之座標系統(例如，以投影光學系統PL之光軸為原點之XY座標系統)上之晶圓W上所有照射區域之排列(座標值)。
如此，本實施形態，藉由使晶圓載台WST移動於+Y方向、並將晶圓載台WST定位於其移動路徑上之4個位置，即能與使用單一對準系統依序檢測16個對準標記之情形等相較，以極短時間獲得合計16個對準標記於對準照射區域AS之位置資訊。此場合，例如就對準系統AL1,AL22,AL23觀察的話尤其易於明白，對準系統AL1,AL22,AL23與上述晶圓載台WST之移動連動，分別檢測依序配置於檢測視野 內、沿Y軸方向排列之複數個對準標記。因此，在上述對準標記之位置測量時，無需使晶圓載台WST移動於X軸方向。
又，此場合，由於晶圓載台WST於XY面內之位置(特別是Y位置(亦即，相對複數個對準系統之晶圓W之進入程度))，與複數個對準系統同時檢測之晶圓W上之對準標記之檢測點數(測量點數)不同，因此可在將晶圓載台WST移動於與複數個對準系統之排列方向(X軸方向)正交之Y軸方向時，視晶圓載台WST之Y軸方向位置，換言之，視晶圓W上之照射排列，使用所需數之對準系統同時檢測晶圓W上彼此不同位置之標記。
又，本實施形態中，係在上述對準中之晶圓載台WST移動期間，使用由照射系統90a及受光系統90b所組成之多點AF系統來取得晶圓W表面全面之Z位置。
之後，控制裝置20，根據前述晶圓對準(EGA)之結果及預先測量之一次對準系統之基準線等，進行步進掃描方式之液浸曝光，將標線片圖案依序轉印至晶圓W上之複數個照射區域。其後，對批內之其餘晶圓反覆進行同樣的動作。又，關於曝光中之晶圓載台WST於Z軸方向之控制，係根據使用多點AF系統於對準中取得之晶圓W表面全面之Z位置，來進行晶圓載台WST之Z軸、θ x及θ y方向之位置控制的前述其他測量裝置來進行。
如以上所說明，依本實施形態，於晶圓台WTB(晶圓載台WST)上面之X軸方向兩端部分別配置Y標尺39Y1,39Y2， 於各Y標尺39Y1,39Y2之+Y側、亦即晶圓台WTB之+Y側邊緣附近，配置有以Y軸方向為光柵週期方向、與Y標尺39Y1,39Y2相較，週期方向之尺寸較小的輔助標尺39Y3,39Y4。因此，如前所述，根據干涉儀系統118A之測量值，將晶圓載台WST驅動於+Y方向，以使載台編碼器之2個Y讀頭64y2,64y1分別横越輔助標尺39Y3,39Y4，根據該驅動中所得之Y讀頭64y2,64y1之光電轉換訊號(光強度訊號)與截剪位準SL之2交點之Y座標，求出輔助標尺39Y3,39Y4之Y軸方向中點之Y座標，以作為晶圓台WTB於X軸方向兩端部之基準點的Y位置資訊。以既定時序進行此種晶圓台WTB之基準點之Y位置資訊檢測，在至進行下一基準點之Y位置資訊檢測之期間，藉使用該基準點之Y位置資訊，即能如前所述，以良好的再現性進行晶圓載台(干涉儀系統)重設時之θ z旋轉的復歸。
又，與上述晶圓台WTB之X軸方向兩端部之基準點的Y位置資訊測量相同之測量，就載台編碼器70之各讀頭分別進行，即能正確求出各讀頭之位置資訊。
在進行上述測量(一種校準處理)後，即能使用載台編碼器70以良好精度進行晶圓載台WST之位置控制。
又，本實施形態之曝光裝置100，如前所述，使用工具晶圓WM亦能以良好精度測量載台編碼器之位置資訊。於此場合，能以良好精度求出一次對準系統AL1之檢測中心與各讀頭之位置關係，亦能求出讀頭間之位置關係。
又，於曝光開始前進行上述各測量之情形時，由於係 在曝光時考慮前述測量結果進行對晶圓之圖案形成，因此能使用位置測量系統200之載台編碼器70以良好精度管理晶圓載台WST之位置，據此，於晶圓上以良好精度形成圖案。
又，上述實施形態，雖針對在晶圓台WTB(晶圓載台WST)上面之X軸方向兩端部分別配置Y標尺39Y1,39Y2，於Y標尺39Y1,39Y2之+Y側、亦即於晶圓台WTB之+Y側邊緣附近配置有以Y軸方向為光柵之週期方向、與Y標尺39Y1,39Y2相較週期方向之尺寸較小之輔助標尺39Y3,39Y4之情形作了說明，但本發明並不限定於此。例如，可僅將輔助標尺39Y3,39Y4之一方設於晶圓台WTB上。此場合，例如載台編碼器70之各讀頭位置資訊之測量，亦能以和前述同樣之方式進行。
或者，亦可在形成輔助標尺39Y3,39Y4之區域形成光柵以外之圖案、或完全不設置圖案，而形成用於測量編碼器之讀頭、或其他晶圓載台WST之位置資訊之測量裝置某種校準(calibration)所使用的校準區域。此場合，使用校準區域之既定校準處理，可移動晶圓載台WST來進行。
又，上述實施形態，雖係針對對準裝置99具備4支二次對準系統之情形作了說明，但不限於此，二次對準系統可以是任意支數。又，一次對準系統AL1不限於1支而可以是複數支，或與二次對準系統同樣的、採用可在XY面內驅動之構成。
又，上述各對準系統不限於FIA系統，當然亦可單獨 或適當組合對對象標記照射同條(coherent)檢測光、以檢測乾對象標記所產生之散射光或繞射光，或使該對象標記產生之2個繞射光(例如同次數之繞射光、或繞射於同方向之繞射光)干涉以檢測的對準感測器。
又，上述實施形態，雖使用具有晶圓對向配置之下面的嘴單元，但不限於此，亦可採用例如國際公開第99/49504號小冊子所揭示之具有多數嘴之構成。只要是能對在構成投影光學系統PL之最下端之光學構件(前端透鏡)191與晶圓W之間供應液體的話，任何構成皆可。例如，國際公開第2004/053955號小冊子所揭示之液浸機構、歐洲專利公開第1420298號公報所揭示之液浸機構，亦能適用於本實施形態之曝光裝置。
又，上述實施形態，雖係針對在晶圓載台WST側進行各晶圓之更換期間，於測量載台MST側使用FD桿46進行Sec-BCHK(間隔)之情形作了說明，但不限於此，亦可使用測量載台MST之測量器群進行照度不均測量(及照度測量)、空間像測量、波面像差測量等之至少一者，並將其測量結果反映於之後進行之晶圓曝光。具體而言，可例如根據測量結果進行投影光學系統PL之調整。又，亦可在晶圓更換中於測量載台MST上保持液浸區域，而在與測量載台之更換將晶圓載台WST配置於投影單元PU之下方時，將測量載台上之液浸區域移動至晶圓載台上。
又，上述實施形態中，晶圓載台WST雖係包含載台本體91與晶圓台WTB，但不限於此，亦可採用能以6自由度 移動之單一載台作為晶圓載台WST。又，亦可取代反射面，而於晶圓台WTB設由平面反射鏡構成之移動鏡。又，測量載台之構成，不限於上述實施形態所說明者，亦可採用例如將測量台MTB構成為能相對載台本體92微動於X軸方向、Y軸方向及θ z方向之所謂的粗微動構造之測量載台MST，或將測量台MTB固定於載台本體92並將包含該測量台MTB之載台本體92構成為能驅動於6自由度方向。
又，上述實施形態，雖係使用純水(水)作為液體，但本發明當然不限於此。作為液體，可使用化學上安定、且照明光IL之透射率高之安全的液體，例如氟系統惰性液體。此氟系統惰性液體，可使用例如Fluorinert(美國3M公司之之商品名)。此氟系統惰性液體之冷却効果亦佳。又，作為液體，亦可使用對照明光IL之折射率高於純水(折射率為1.44程度)高、例如1.5以上之液體。此液體，例如有折射率約1.50之異丙醇(Isopropanol)、折射率約1.61之丙三醇(Glycerol)等具有C-H鍵、O-H鍵之既定液體，己烷、庚烷、癸烷等之既定液體(有機溶劑)。亦可以是該等既定液體中任意2種類以上液體之混合者，或於純水中添加(混合)有上述既定液體者。或者，作為液體，亦可以是於純水中添加(混合)H+、Cs+、K+、Cl+、SO4 2-、PO4 2-等鹼或酸者。進一步的，亦可以是於純水中添加(混合)Al氧化物等之微粒子者。此等液體能使ArF準分子雷射光透射。又，作為液體，以光之吸收係數小、溫度依存性少、且對投影光學系統(前端之光學構件)、及/或晶圓表面所 塗之感光材(及面塗膜或反射防止膜等)安定者較佳。又，在以F2雷射為光源之情形時，選擇氟系統油即可。
又，上述實施形態中，可再利用回收之液體，此場合，最好是能在液體回收裝置、或回收管等設置用以從所回收之液體中除雜質之過濾器。再者，上述實施形態中，曝光裝置所具備前述局部液浸裝置8之全部，但局部液浸裝置8之一部分(例如、液體供應裝置及/或液體回收裝置等)並不須要由曝光裝置具備，而能以例如設置曝光裝置之工場等之設備取代。
又，上述實施形態，雖係針對曝光裝置為液浸型曝光裝置之情形作了說明，但不限於此，亦可採用不透過液體(水)而進行晶圓W之曝光的乾式曝光裝置。
《第2實施形態》
其次，根據圖15~圖23說明本發明之第2實施形態。此處，與前述第1實施形態相同或同等之構成部分係使用相同符號，並簡化或省略其說明。
圖15顯示第2實施形態之曝光裝置300之概略構成。曝光裝置300係步進掃描方式之投影曝光裝置、亦即、所謂之掃描機。
曝光裝置300，具備：照明系統10、保持標線片R之標線片載台RST、投影單元PU、包含裝載晶圓W之晶圓載台WST之晶圓載台裝置150、以及此等之控制系統等。曝光裝置300，其測量晶圓載台WST之位置資訊之編碼器系統之構成與第1實施形態之曝光裝置100不同。又，於曝光裝 置300未設有局部液浸裝置之點，亦與曝光裝置100不同。
於投影單元PU之鏡筒40之-Z側端部周圍，以和鏡筒40之下端面大致同一面高、設有與XY平面平行之標尺板21。標尺板21，於本第2實施形態中，係由其一部分具有鏡筒40之-Z側端部挿入之圓形開口、以及對準系統LG之-Z側端部挿入之圓形開口的矩形板體構成，懸吊支承於未圖示之軀幹。於標尺板21之下面(-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之光柵，以及以X軸方向為週期方向之既定間距、例如1μm之光柵構成的反射型2維繞射光柵RG(圖17參照)。
晶圓載台裝置150，具備：於地面上被複數(例如3個或4個)防振機構(圖示省略)支承為大致水平之底盤12、配置在該底盤12上方之晶圓載台WST、驅動該晶圓載台WST之晶圓載台驅動系統27(圖22參照)、編碼器系統170(圖22參照)、以及晶圓載台干涉儀系統(以下，簡稱為干涉儀系統)218(圖22參照)等。
晶圓載台WST，如圖15所示，具有：載台本體91，以及配置在該載台本體91上方、藉由未圖示之Z傾斜驅動機構相對載台本體91以非接觸方式支承之晶圓台WTB。此場合，晶圓台WTB藉由Z傾斜驅動機構，就3點調整電磁力等向上之力(斥力)、與包含自重之向下之力(引力)的平衡，而被支承為非接觸，且被微驅動於Z軸方向、θ x方向及θ y方向之3自由度方向。
晶圓載台WST，被複數個空氣軸承(未圖示)隔著既定間 隙、例如數μm程度之間隙被懸浮支承在底盤12之上方，藉由晶圓載台驅動系統27驅動於X軸方向、Y軸方向及θ z方向。因此，晶圓台WTB能相對底盤12被驅動於6自由度方向。
於晶圓台WTB上透過未圖示之晶圓保持具裝載晶圓W，藉由未圖示之夾頭機構例如被真空吸附(或静電吸附)而固定。
又，晶圓載台WST之XY平面內位置資訊，可以編碼器系統170加以測量。以下，詳述編碼器系統170之構成等。
於晶圓台WTB，如圖16之俯視圖所示，於其4角分別安裝有編碼器讀頭(以下，適宜的稱為讀頭)60A~60D。此等讀頭60A~60D，如圖17中代表性的以讀頭60C所示，係以測量光束射出端朝向+Z方向之方式被收容在形成於晶圓台WTB之Z軸方向貫通孔內，被固定於晶圓台WTB。
圖16中，位於晶圓台WTB之一對角線上之一對讀頭60A,60C，係以Y軸方向為測量方向之讀頭。又，位於晶圓台WTB之另一對角線上之一對讀頭60B,60D，則係以X軸方向為測量方向之讀頭。各讀頭60A~60D，係使用與前述第1實施形態之讀頭64,66等同樣構成之物。關於與讀頭60A~60D相同之構成，已揭示於例如美國專利第7,238,931號說明書、及國際公開第2007/083758號小冊子等。不過，亦可將構成各讀頭之光源及光檢測器設於各讀頭外部，而僅將光學系統設於各讀頭本體部內，並將光源及光檢測器、與光學系統，透過包含光纖之光通訊路徑加以光學連接。
讀頭60A,60C，係分別構成為對標尺板21之2維繞射光柵RG照射測量光束(測量光)，接收來自構成2維繞射光柵RG之以Y軸方向為週期方向之光柵的繞射光束，以測量晶圓載台WST之Y軸方向位置的Y線性編碼器170A,170C(圖22參照)。又，讀頭60B,60D，則分別構成為對標尺板21之2維繞射光柵RG照射測量光束，接收來自構成2維繞射光柵RG之以X軸方向為週期方向之光柵的繞射光束，以測量晶圓載台WST之X軸方向位置的X線性編碼器170B,170D(圖22參照)。
又，於晶圓台WTB，如圖16所示，例如設有：具有在投影光學系統PL之像面上接收照明光IL之針孔狀受光部的照度不均感測器94、用以測量投影光學系統PL所投影之圖案之空間像(投影像)之光強度的空間像測量器96、以及形成有基準標記FM之基準板等的各種測量用構件。作為測量用構件，可採用例如國際公開第03/065428號小冊子等所揭示之(Shack-Hartman)方式之波面像差測量器等。又，除上述各感測器外，亦可採用例如特開平11-16816號公報(對應美國專利申請公開第2002/0061469號說明書)等所揭示之具有在投影光學系統PL之像面上接收照明光IL之既定面積之受光部的照度監視器。
又，於標尺板21下面(-Z側之面)，如圖18(A)所示，於2維繞射光柵RG之內部形成有輔助標尺139Y1,139Y2,139X1,139X2。此處，如圖18(B)中放大顯示之輔助標尺139X2，輔助標尺139Y1,139Y2,139X1,139X2被2維繞射光 柵RG隔著既定尺寸之間隙區域(無光柵線之區域)包圍。
輔助標尺139Y1,139Y2分別為讀頭60A,60C之校準用輔助標尺，如圖18(A)所示，分別配置在2維繞射光柵RG內之-X側及+Y側。又，輔助標尺139Y1,139Y2之位置關係，與讀頭60A,60C之位置關係大致相等(圖23參照)。輔助標尺139Y1,139Y2，係以和前述輔助標尺39Y3,39Y4同樣的以Y軸方向為週期方向之反射型光柵(例如繞射光柵)所構成。
又，輔助標尺139X1,139X2分別為讀頭60B,60D之校準用輔助標尺，如圖18(A)所示，分別配置在2維繞射光柵RG內之+X,-Y側端部及-X,+Y側端部附近。此外，輔助標尺139X2與輔助標尺139Y1,139Y2之位置關係，大致相等於讀頭60D與讀頭60A,60C之位置關係(圖23參照)。輔助標尺139X1,139X2雖與輔助標尺139Y1,139Y2相同，但係以X軸方向為週期方向之反射型光柵(例如繞射光柵)所構成。又，圖18(A)中，為方便起見，省略了底盤12之圖示。圖19~圖21及圖23中亦同。
又，輔助標尺139Y1,139Y2,139X1,139X2，在圖19(A)所示之曝光中及圖19(B)所示之對準測量中，係配置在不會被讀頭60A,60C,60B,60D掃描之位置。又，此輔助標尺之配置，在使用圖20(A)所示之照度不均感測器94之照明光IL之照度不均測量時、使用圖20(B)所示之空間像測量器96之投影光學系統PL之光學特性測量時、以及使用圖21(A)及圖21(B)中分別顯示之投影光學系統PL及對準系統 ALG之基準標記FM之檢測時，讀頭60A,60C,60B,60D皆不會掃描到輔助標尺139Y1,139Y2,139X1,139X2。
本第2實施形態中，包含形成輔助標尺139Y1,139Y2,139X1,139X2之區域的既定範圍區域，為校準區域。
又，本第2實施形態中，晶圓台WTB之位置可藉由干涉儀系統218(圖22參照)，與編碼器系統170分開獨立加以測量。
干涉儀系統218，如圖16所示，具備：對晶圓台WTB之反射面17A照射複數條Y軸方向之測長光束的至少1個Y干涉儀218Y、以及對反射面17B照射1或2以上之Y軸方向之測長光束之複數個、此處為2個的X干涉儀218X1、218X2(參照圖16及圖22)。
Y干涉儀218Y於Y軸方向之實質的測長軸，係通過投影光學系統PL之光軸AX、與對準系統ALG之檢測中心的Y軸方向直線。Y干涉儀218Y，係測量晶圓台WTB之Y軸方向、θ z方向及θ x方向之位置資訊。
X干涉儀218X1於X軸方向之實質的測長軸，係通過投影光學系統PL之光軸AX的X軸方向直線。X干涉儀218X1,係測量晶圓台WTB之X軸方向、θ y方向(及θ z方向)之位置資訊。
又，X干涉儀218X2之測長軸，係通過對準系統ALG之檢測中心的X軸方向直線。X干涉儀218X1，係測量晶圓台WTB之X軸方向及θ y方向之位置資訊。
此外，亦可例如取代上述反射面17A,17B，而在晶圓 台WTB之端部安裝由平面反射鏡構成之移動鏡。又，亦可於晶圓台WTB設置相對XY平面傾斜45°之反射面，透過該反射面測量晶圓台WTB之Z軸方向位置。
干涉儀系統218之各干涉儀之測量值被供應至控制裝置20。不過，本第2實施形態中，晶圓載台WST(晶圓台WTB)之XY平面內之位置資訊(含θ z方向之位置資訊(旋轉資訊))，主要係以上述編碼器系統170加以測量，干涉儀218Y,218X1,218X2之測量值，則係輔助性的用於該編碼器系統170之校準時、或編碼器系統170之輸出異常時的備用等。
對準系統ALG，係於投影光學系統PL之-Y側相距一既定間隔配置。作為對準系統ALG，係使用例如影像處理方式之FIA(Field Image Alignment)系統。來自對準系統ALG之射攝像訊號被供應至控制裝置20。
又，作為對準系統ALG，不限於FIA系統，當然亦可單獨或適當組合使用例如將同調檢測光照射於對象標記，以檢測該對象標記所產生之散射光或繞射光、或使來自該對象標記所產生之2個繞射光(例如同次數之繞射光、或繞射於同方向之繞射光)干涉以進行檢測的對準感測器。
除此之外，於本第2實施形態之曝光裝置300，在投影單元PU附近，設有與前述多點AF系統(90A,90B)相同之多點AF系統AF(圖15中未圖示、參照圖22)。多點AF系統AF之檢測訊號，經由未圖示之AF訊號處理系統被供應至控制裝置20(圖22參照)。控制裝置20根據多點AF系統AF之檢測訊號，檢測於各檢測點之晶圓W表面之Z軸方向 位置資訊，根據該檢測結果實施掃描曝光中晶圓W之所謂的聚焦調平控制。又，亦可於對準檢測系統ALG之附近設置多點AF系統，於事前取得晶圓對準時晶圓表面之面位置資訊(凹凸資訊)，於曝光時，使用該面位置資訊、與檢測晶圓台WTB之Z軸方向位置之另一感測器之測量值，實施晶圓W之所謂的聚焦調平控制。
曝光裝置100中，進一步的於標線片R上方，設有由使用曝光波長之光之TTR(Through The Reticle)對準系統構成的一對標線片對準檢測系統13A,13B(圖15中未圖示、參照圖22)。標線片對準檢測系統13A,13B之檢測訊號，透過未圖示之對準訊號處理系統被供應至控制裝置20。
圖22中，顯示了省略與曝光裝置300之載台控制相關連之控制系統之一部分的方塊圖。此控制系統，係以控制裝置20中心構成。控制裝置20包含由CPU(中央運算處理單元)、ROM(唯讀記憶體)、RAM(隨機動態記憶體)等所構成之所謂的微電腦(或工作站)，統籌控制裝置全體。
以上述方式構成之曝光裝置300，於元件之製造時，使用前述標線片對準檢測系統13A,13B、晶圓台WTB上之基準板(基準標記FM)等，以和一般之掃描步進機相同之順序(例如美國專利第5,646,413號說明書等所揭示之順序)，進行標線片對準及對準系統ALG之基準線測量，並與此前後進行晶圓對準(例如美國專利第4,780,617號說明書等所揭示之全晶圓增強型對準(EGA)等)等。
接著，以控制裝置20根據基準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，將標線片R之圖案分別轉印至晶圓W上之複數個照射區域。此曝光動作，係與為進行前述標線片載台RST與晶圓載台WST之同步移動的掃描曝光動作、以及將晶圓載台WST移動至為進行照射區域之曝光之加速開始位置的照射間移動(步進)動作交互的反覆進行。
上述掃描曝光中，控制裝置20一邊使用編碼器系統170測量晶圓台WTB於XY平面內之位置資訊(含θ z方向之旋轉資訊)、一邊控制晶圓台WTB於XY平面內之位置，並根據多點AF系統AF之測量值驅動未圖示之Z傾斜驅動機構，以使晶圓W之曝光對象之照射區域之一部分(對應曝光區域IA之區域)合致於投影光學系統PL之焦點深度內之晶圓W之所謂的聚焦調平控制。
因此，依曝光裝置300，能一邊實行晶圓W之所謂的聚焦調平控制、一邊根據編碼器系統170之各編碼器之測量資訊，高精度的控制晶圓載台WST之XY平面內之位置(含θ z方向之旋轉)。
又，曝光裝置300，在例如使用空間像測量器96測量形成在標線片或標線片載台RST上之標記板之測量標記之空間像時，例如圖20(B)所示，係在使空間像測量器位於投影光學系統PL下方之狀態，以狹縫掃描方式測量該測量標記以投影光學系統PL形成之投影像(空間像)。
此處，本第2實施形態，如圖23(A)所示，在晶圓載台WST位於底盤12上之-X,+Y側端部附近時，讀頭60A,60C, 60D分別對向於輔助標尺139Y1,139Y2,139X2。又，此時，於投影光學系統PL之下方，沒有設於晶圓載台WST之照度不均感測器94、空間像測量器96及基準標記FM。因此，控制裝置20可一邊使用干涉儀系統218測量晶圓載台WST之位置、一邊將晶圓載台WST移動至底盤12上之-X,+Y側端部附近，使用讀頭60A,60C,60D以和前述第1實施形態相同之方式測量輔助標尺139Y1,139Y2,139X2之位置資訊。亦即，可進行讀頭60A,60C,60D之校準(位置測量)。
又，本第2實施形態中，如圖23(B)所示，在晶圓載台WST位於底盤12上之+X,-Y側之端部附近時，讀頭60B與輔助標尺139X1對向。此時，對準系統ALG下方沒有設於晶圓載台WST之照度不均感測器94、空間像測量器96及基準標記FM。因此，控制裝置20可一邊使用干涉儀系統218測量晶圓載台WST之位置、一邊使晶圓載台WST移動至底盤12上之+X,-Y側之端部附近，使用讀頭60B測量輔助標尺139X1之位置資訊。亦即，能進行讀頭60B之校準(位置測量)。
如以上之說明，根據本第2實施形態之曝光裝置300，除了曝光不以液浸方式而係以非液浸方式之乾式曝光進行之外，能獲得與第1實施形態同等之効果。除此之外，根據曝光裝置300，在未進行對晶圓W之標線片R之圖案轉印/形成、亦即未進行步進掃描方式之曝光、以及使用對準ALG之晶圓W上之對準標記檢測(對準測量)之任一既定時，讀頭60A,60C,60B,60D所對向之標尺板21之-Z側面上 之位置，設有含輔助標尺139Y1,139Y2,139X1,139X2之校準區域。因此，由於校準區域之存在，在進行對準測量或曝光動作之一般晶圓載台WST之移動時，不會受到讀頭60A,60C,60B,60D等之晶圓台WTB之位置資訊測量動作的不良影響，另一方面，在未進行對準測量及曝光動作之任一者時，能進行編碼器系統170之校準。
又，上述第2實施形態中，雖例示了非液浸之乾式曝光裝置，但不限於此，亦可在與上述第2實施形態之曝光裝置300相同之於晶圓台WTB設有讀頭、具備編碼器系統(具有輔助標尺等(校準區域)之標尺板設於晶圓台WTB之外部)之曝光裝置，設置與前述第1實施形態相同的局部液浸裝置等。
又，上述第2實施形態雖係針對編碼器系統170具備一對X讀頭與一對Y讀頭之情形作了說明，但本發明不限定於此。亦即，編碼器讀頭之數量雖不特別設限，但為了測量晶圓載台WST之XY平面內之位置資訊(含θ z方向之旋轉)，只有要X讀頭與Y讀頭至少包含各1、合計具有3個即可。又，作為編碼器讀頭，使用以X軸方向及Y軸方向為測量方向之2維編碼器讀頭(2D讀頭)之情形時，該2D讀頭只要至少2個設於晶圓載台WST即可。
又，上述各實施形態，雖係針對本發明適用於步進掃描方式等之掃描型曝光裝置之情形作了說明，但不限於此，亦能將本發明適用於步進機等之静止型曝光裝置。即使是步進機等，只要以編碼器測量搭載曝光對象物體之載 台之位置，即能同樣的使起因於空氣擾動之位置測量誤差之產生幾乎降至零。此場合，根據使用干涉儀之測量值修正此編碼器測量值之短期變動的修正資訊、與編碼器之測量值，即能高精度的定位載台，其結果能高精度的將標線片圖案準印至物體上。又，本發明亦能適用於將照射區域與照射區域加以合成之步進接合(step & stitch)方式之曝光裝置。再者，本發明亦能適用於例如特開平10-163099號公報及特開平10-214783號公報(對應美國專利第6,590,634號說明書)、特表2000-505958號公報(對應美國專利第5,969,441號說明書)、美國專利第6,208,407號說明書等所揭示之具備複數個晶圓載台之多載台型曝光裝置。尤其是在多載台型之曝光裝置之場合，可以平面馬達驅動晶圓載台。
又，上述各實施形態之曝光裝置中之投影光學系統之倍率不限於縮小系統，亦可以是等倍及放大系統之任一者，投影光學系統亦不限於折射系統，可以是反射系統及折反射系統之任一者，其投影像可以是倒立像及正立像之任一者。
又，照明光IL不限於ArF準分子雷射光(波長193nm)，亦可以是KrF準分子雷射光(波長248nm)等之紫外光、F2雷射光(波長157nm)等之真空紫外光。亦可使用例如國際公開第99/46835號小冊子(對應美國專利第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，並不限於波長大於100nm之光，亦可使用波長未滿100nm之光。例如，近年來，為了曝光70nm以下之圖案，已進行了一種EUV曝光裝置之開發，其係以SOR或電漿雷射為光源來產生軟X線區域(例如5~15nm之波長域)之EUV(Extreme Ultra Violet)光，且使用根據其曝光波長(例如13.5nm)所設計之全反射縮小光學系統及反射型光罩。此裝置由於係使用圓弧照明同步掃描光罩與晶圓來進行掃瞄曝光之構成，因此能將本發明非常合適地適用於上述裝置。此外，本發明亦適用於使用電子射線或離子束等之帶電粒子射線的曝光裝置。
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)。
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上、而在晶圓上形成等間隔線圖案之曝光裝置(微影系統)。
進而，例如亦能將本發明適用於例如日本特表2004- 519850號公報(對應美國專利第6,611,316號)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，上述實施形態及變形例中待形成圖案之物體(能量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。
又，上述實施形態的曝光裝置(圖案形成裝置)，係藉由組裝各種次系統(包含本案申請範圍中所列舉的各構成要素)，以能保持既定之機械精度、電氣精度、光學精度之方式所製造。為確保此等各種精度，於組裝前後，係進行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、對各種電氣系統進 行用以達成電氣精度之調整。從各種次系統至曝光裝置之組裝製程，係包含機械連接、電路之配線連接、氣壓迴路之配管連接等。當然，從各種次系統至曝光裝置之組裝製程前，係有各次系統個別之組裝製程。當各種次系統至曝光裝置之組裝製程結束後，即進行綜合調整，以確保曝光裝置全體之各種精度。此外，曝光裝置之製造最好是在溫度及清潔度等皆受到管理之潔淨室進行。
此外，援用與上述實施形態所引用之曝光裝置等相關之所有公報、國際公開小冊子、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。
又，半導體元件係經過元件功能性能設計步驟、根據設計步驟製作標線片的步驟、由矽材料製作晶圓的步驟、上述實施形態之曝光裝置以前述調整方法調整圖案轉印特性後將形成於光罩之圖案轉印至感光物體上的微影步驟、元件組裝步驟(包含切割、接合、封裝)、檢查步驟等所製成。此時，在微影步驟中，由於係進行上述各實施形態之曝光方法，於物體上形成圖案，因此可提升高積體度元件之生產性。
如以上之說明，本發明之位置測量系統及位置測量方法，非常適合於測量移動體之位置資訊。又，本發明之曝光裝置及曝光方法，適合於在物體上形成圖案。又，本發明之元件製造方法適合於微元件之製造。又，本發明之工具及測量方法適合於測量標記檢測系統與編碼器之讀頭間 之位置關係。
5‧‧‧液體供應裝置
6‧‧‧液體回收裝置
8‧‧‧局部液浸裝置
10‧‧‧照明系統
12‧‧‧底盤
14‧‧‧液浸區域
16,18‧‧‧Y軸干涉儀
17a,17b,19a,19b‧‧‧反射面
20‧‧‧控制裝置
21‧‧‧標尺板
28‧‧‧板體(撥液板)
28a‧‧‧第1撥液區域
28b‧‧‧第2撥液區域
31A‧‧‧液體供應管
31B‧‧‧液體回收管
32‧‧‧嘴單元
39X1,39X2‧‧‧X標尺
39Y1,39Y2‧‧‧Y標尺
39Y3,39Y4‧‧‧輔助標尺
40‧‧‧鏡筒
41‧‧‧主框架
43‧‧‧支承構件
46‧‧‧FD桿
50‧‧‧載台裝置
52‧‧‧基準光柵
561~564‧‧‧臂
601~604‧‧‧旋轉驅動機構
60A~60D‧‧‧編碼器讀頭
62A~62D‧‧‧讀頭單元
64‧‧‧Y讀頭
64a‧‧‧照射系統
64b‧‧‧光學系統
64c‧‧‧受光系統
64y1,64y2‧‧‧Y讀頭
66,67‧‧‧X讀頭
70,170‧‧‧編碼器系統
70A,70C‧‧‧Y編碼器
90a‧‧‧照射系統
90b‧‧‧受光系統
91,92‧‧‧載台本體
94‧‧‧照度不均感測器
96‧‧‧空間像測量器
98‧‧‧波面像差測量器
99‧‧‧對準裝置
100,300‧‧‧曝光裝置
111‧‧‧標線片載台驅動系統
116‧‧‧標線片干涉儀
118‧‧‧載台干涉儀系統
118A,218‧‧‧晶圓載台干涉儀系統
118B‧‧‧測量載台干涉儀系統
124‧‧‧載台驅動系統
139Y1,39Y2,139X1,39X2‧‧‧Y標尺
150‧‧‧晶圓載台裝置
170A,170C‧‧‧Y線性編碼器
170B,170D‧‧‧X線性編碼器
191‧‧‧前端透鏡
200‧‧‧位置測量系統
218X1,218X2‧‧‧X干涉儀
AL1‧‧‧一次對準系統
AL21~AL24‧‧‧二次對準系統
AS‧‧‧照射區域
AX‧‧‧光軸
FLG‧‧‧突緣
IA‧‧‧曝光區域
IAR‧‧‧照明區域
IL‧‧‧曝光用照明光
L2a,L2b‧‧‧透鏡
LB‧‧‧雷射光束
LB1,LB2‧‧‧光束
LD‧‧‧半導體雷射
Lq‧‧‧液體
LH,LV‧‧‧直線
M‧‧‧基準標記
MTB‧‧‧測量台
MST‧‧‧測量載台
PBS‧‧‧偏光分光器
PL‧‧‧投影光學系統
PU‧‧‧投影單元
R‧‧‧標線片
R1a,R1b,R2a,R2b‧‧‧反射鏡
RG‧‧‧反射型繞射光柵
RST‧‧‧標線片載台
S2‧‧‧光強度訊號
SF‧‧‧遮光膜
SL‧‧‧截剪位準
TDG‧‧‧2維反射型繞射格子
W‧‧‧晶圓
WM‧‧‧工具晶圓
WP1a,WP1b‧‧‧λ/4板
WTB‧‧‧晶圓台
WST‧‧‧晶圓載台
圖1，係概略顯示第1實施形態之曝光裝置之構成的圖。
圖2，係顯示圖1之曝光裝置所具備之晶圓載台、測量載台、及各種測量裝置(載台編碼器、對準系統、多點AF系統等)之配置的俯視圖。
圖3(A)係顯示編碼器之一構成例的圖，圖3(B)則係顯示使用剖面形狀為長長地延伸於光柵RG之週期方向之雷射光束LB作為檢測光之狀態的圖。
圖4，係顯示第1實施形態之曝光裝置之控制系統之主要構成的方塊圖。
圖5(A)係用以說明為進行晶圓載台WST之θ z旋轉之複歸之測量動作的圖(其1)，圖5(B)係用以說明為進行晶圓載台WST之θ z旋轉之複歸之測量動作的圖(其2)的圖。
圖6(A)係用以說明為進行晶圓載台WST之θ z旋轉之複歸之測量動作的圖(其3)，圖6(B)係用以說明為進行晶圓載台WST之θ z旋轉之複歸之測量動作的圖(其4)的圖。
圖7(A)係顯示從讀頭射出之雷射光束LB於Y軸方向之尺寸、輔助標尺39Y4,39Y3於Y軸方向之尺寸L1、與間隙區域於Y軸方向之尺寸L2間之大小關係的圖，圖7(B)係顯示為進行晶圓載台WST之θ z旋轉之複歸之測量動作時所得之光強度訊號之一例的圖，圖7(C)用以說明輔助標尺39Y4,39Y3於Y軸方向之一側端縁之位置資訊之測量方法的圖。
圖8，係顯示雷射光束LB之Y軸方向尺寸與光柵RG之Y軸方向尺寸L1大致一致之情形的圖。
圖9(A)係用以說明可獲得如圖7(B)所示之光強度訊號之原理的圖，顯示雷射光束LB掃描晶圓台之邊緣部之情形的圖(其1)，圖9(B)係顯示雷射光束LB掃描晶圓台之邊緣部之情形的圖(其2)。
圖10(A)係顯示雷射光束LB掃描晶圓台之邊緣部之情形的圖(其3)，圖10(B)係顯示雷射光束LB掃描晶圓台之邊緣部之情形的圖(其4)。
圖11(A)係顯示工具晶圓的俯視圖，圖11(B)則係顯示工具晶圓的縱剖面圖。
圖12(A)及圖12(B)，係用以說明在批前頭進行之二次對準系統之基準線測量動作的圖。
圖13，係用以說明在每次晶圓更換時進行之二次對準系統之基準線檢查動作的圖。
圖14(A)~圖14(C)，係用以說明以第1實施形態之曝光裝置進行之晶圓對準的圖。
圖15，係概略顯示第2實施形態之曝光裝置之構成的圖。
圖16，係用以說明編碼器讀頭及干涉儀之配置的圖。
圖17，係將圖1之晶圓載台之一部分加以剖開顯示的放大圖。
圖18(A)係顯標尺板上之2維繞射光柵及輔助標尺等之配置等之晶圓載台裝置的俯視圖，圖18(B)係顯示輔助標尺之構成例的圖。
圖19(A)及圖19(B)，係用以說明輔助標尺之配置的俯 視圖(其1及其2)。
圖20(A)及圖20(B)，係用以說明輔助標尺之配置的俯視圖(其3及其4)。
圖21(A)及圖21(B)，係用以說明輔助標尺之配置的俯視圖(其5及其6)。
圖22，係顯示第2實施形態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。
圖23(A)、23(B)，係用以說明第2實施形態之曝光裝置之動作的圖(其1及其2)。
14‧‧‧液浸區域
28(28a,28b)‧‧‧撥液板(第1、2撥液區域)
31A‧‧‧液體供應管
31B‧‧‧液體回收管
32‧‧‧嘴單元
39X1,39X2‧‧‧X標尺
39Y1~39Y4‧‧‧Y標尺
46‧‧‧基準桿
52‧‧‧基準光柵
561~564‧‧‧臂部
62A~62D‧‧‧讀頭單元
64‧‧‧Y讀頭
64y1,64y2‧‧‧Y讀頭
66‧‧‧X讀頭
90a‧‧‧照射系統
90b‧‧‧受光系統
AF‧‧‧多點AF系統
AL1‧‧‧一次校準系統
AL21~AL24‧‧‧二次校準系統
LV‧‧‧通過投影單元PU中心且與Y軸平行之直線
LH‧‧‧通過投影光學系統PL之光軸且與X軸平 行之直線
M‧‧‧基準標記
MST‧‧‧測量載台
O‧‧‧旋轉中心
PL(PU)‧‧‧投影光學系統(投影單元)
WST(WTB)‧‧‧晶圓載台(晶圓台)

Claims (30)

  1. 一種位置測量系統，係用以測量在既定平面內移動之移動體之位置資訊，其具備：第1光柵，以與該平面實質上平行之方式配置在該移動體與該移動體外部之兩者中之一者；校準區域，設置在配置該第1光柵之既定面上與該第1光柵不同之位置；以及編碼器，具有設置在該移動體與該移動體外部之兩者中之另一者之複數個讀頭，根據該複數個讀頭中與該第1光柵對向之讀頭之輸出，測量該移動體之位置資訊；藉由該移動體往與該平面平行之既定方向移動，該複數個讀頭與該第1光柵及該校準區域相對移動，且該複數個讀頭之至少1個與該第1光柵及該校準區域之各個對向配置。
  2. 如申請專利範圍第1項之位置測量系統，其中，於該校準區域配置有該既定方向之尺寸小於該第1光柵的第2光柵。
  3. 如申請專利範圍第2之位置測量系統，其中，該讀頭藉由該移動體之移動，與該第1光柵及該第2光柵之一者對向，且該編碼器包含：對該一者之光柵照射光束的照射系統、以及接收來自該光柵之繞射光的受光系統。
  4. 如申請專利範圍第3項之位置測量系統，其中，該第1光柵係設置在該移動體，且相對於該第1光柵在該既定方向之至少一側相距既定之間隔配置有該第2光柵。
  5. 如申請專利範圍第4項之位置測量系統，其中，該光束於該既定方向之尺寸，小於該第2光柵於該既定方向之尺寸，且小於該既定之間隔。
  6. 如申請專利範圍第5項之位置測量系統，其進一步具備控制裝置，此控制裝置一邊將該移動體驅動於該既定方向、一邊擷取與該第2光柵對向之讀頭之該受光系統之光電轉換訊號，根據該光電轉換訊號與既定閾值，算出該移動體上之基準點之位置資訊。
  7. 如申請專利範圍第6項之位置測量系統，其中，該控制裝置，一邊在該光束横越從該第2光柵之該既定方向之一端至另一端之範圍，將該移動體驅動於該既定方向，一邊於該驅動中擷取接收來自該第2光柵之繞射光之受光系統的光電轉換訊號，根據該光電轉換訊號與該閾值，算出該第2光柵之該既定方向之中點之位置資訊，作為該基準點之位置資訊。
  8. 如申請專利範圍第7項之位置測量系統，其中，該控制裝置，沿該複數個讀頭之至少2個分別對向於該第2光柵之路徑將該移動體驅動，擷取與該第2光柵對向之該各讀頭之該受光系統之光電轉換訊號，根據該光電轉換訊號與既定閾值，分別使用該至少2個讀頭測量該基準點之位置資訊。
  9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之位置測量系統，其中，該第1光柵具有至少以該既定方向為週期方向之光柵。
  10. 一種曝光裝置，係使物體曝光以形成既定圖案，具備：移動體，可保持該物體於既定平面內移動；以及申請專利範圍1~9項中任一項之位置測量系統，以測量該移動體之位置資訊。
  11. 一種曝光裝置，係使物體曝光以形成既定圖案，具備：移動體，可保持該物體於既定平面內移動；第1光柵，以與該平面實質上平行之方式配置在該移動體與該移動體外部之兩者中之一者；編碼器，具有設置在該移動體與該移動體外部之兩者中之另一者之複數個讀頭，根據該複數個讀頭中與該第1光柵對向之讀頭之輸出，測量該移動體之位置資訊；圖案生成裝置，用以在該物體上形成圖案；標記檢測裝置，用以檢測該物體上之標記；以及校準區域，係設置在以該圖案生成裝置對該物體之圖案形成、與使用該標記檢測裝置之該物體上之標記檢測之兩方為不同之既定期間中，在對向配置該讀頭之配置該第1光柵之既定面上與該第1光柵為不同之位置；藉由該移動體往與該平面平行之既定方向移動，該複數個讀頭與該第1光柵及該校準區域相對移動，且該複數個讀頭之至少1個與該第1光柵及該校準區域之各個對向配置。
  12. 如申請專利範圍第11項之曝光裝置，其中，於該 校準區域配置有該既定方向之尺寸小於該第1光柵的第2光柵。
  13. 如申請專利範圍第12之曝光裝置，其中，該讀頭藉由該移動體之移動，與該第1光柵及該第2光柵之一者對向，且該編碼器包含：對該一者之光柵照射光束的照射系統、以及接收來自該光柵之繞射光的受光系統。
  14. 如申請專利範圍第11至13中任一項之曝光裝置，其中，該複數個讀頭中之一個與該校準區域對向時，藉由該複數個讀頭中與該一個讀頭不同之與該第1光柵對向之讀頭，測量該移動體之位置資訊。
  15. 一種元件製造方法，其包含：使用申請專利範圍第14項之曝光裝置使物體曝光之動作；以及使該已曝光之物體顯影之動作。
  16. 一種位置測量方法，係測量在既定平面內移動之移動體之位置資訊，其包含以下之動作：根據編碼器之複數個讀頭中與第1光柵部對向之讀頭之輸出，測量該移動體之位置資訊，其中，該編碼器係對以與該平面實質上平行之方式配置在該移動體與該移動體外部之兩者中之一者的該第1光柵部，透過設置在該移動體與該移動體外部之兩者中之另一者之該複數個讀頭照射光束；以及為了進行該編碼器之校準，而以該複數個讀頭之至少1 個，與設置在配置該第1光柵部之既定面上與該第1光柵部為不同位置之第2光柵部對向之方式，藉由該移動體往與該平面平行之既定方向移動，使該複數個讀頭與該第1及第2光柵部相對移動。
  17. 如申請專利範圍第16項之位置測量方法，其中，該第2光柵部，配置在該既定方向中與該第1光柵部為不同之位置，並且在該既定方向中的尺寸小於該第1光柵部。
  18. 一種位置測量方法，係測量於既定平面內移動之移動體之位置資訊，其包含以下之動作：使編碼器之複數個讀頭中的至少1個，與設置在配置第1光柵部之既定面上與該第1光柵部為不同位置之第2光柵部一邊相對向，一邊往與該平面平行之既定方向相對移動，其中，該編碼器係對以與該平面實質上平行之方式配置在該移動體與該移動體外部之兩者中之一者的該第1光柵部，透過設置在該移動體與該移動體外部之兩者中之另一者的該複數個讀頭照射光束而測量該移動體之位置資訊；擷取接收來自透過該至少1個讀頭而被照射該光束之該第2光柵部之繞射光的該編碼器之光電轉換訊號；以及根據該光電轉換訊號與既定閾值，算出該光柵部之基準點之位置資訊。
  19. 如申請專利範圍第18項之位置測量方法，其中，一邊在該光束横越從該第2光柵部之該既定方向之一端至另一端之範圍，將該移動體驅動於該既定方向，一邊於該 驅動中擷取接收來自該第2光柵部之繞射光之受光系統的光電轉換訊號；根據該光電轉換訊號與該閾值，算出該第2光柵部於該既定方向之中點之位置資訊，作為該基準點之位置資訊。
  20. 如申請專利範圍第19項之位置測量方法，其中，藉由使該複數個讀頭之至少2個分別與該第2光柵部對向，分別以該至少2個讀頭進行該基準點之位置資訊之測量。
  21. 如申請專利範圍第16至20項中任一項之位置測量方法，其中，該第1及第2光柵部分別具有至少以該既定方向為週期方向之光柵。
  22. 如申請專利範圍第21項之位置測量方法，其中，該光束係在該既定面上以該既定方向為長邊方向之細長之光束，並且在該既定方向中的尺寸小於該第2光柵部。
  23. 如申請專利範圍第22項之位置測量方法，其中，該第1及第2光柵部，在該既定面上至少於該既定方向分離配置，該第1及第2光柵部在該既定方向之間隔大於該光束之該既定方向之尺寸。
  24. 一種曝光方法，係使物體曝光以形成既定圖案，其包含：使用申請專利範圍第16至23項中任一項之位置測量方法，測量保持該物體、於既定平面內移動之移動體之位置資訊的步驟；以及為了對該物體形成圖案，而考慮該測量結果控制該移 動體之位置的步驟。
  25. 一種元件製造方法，包含：使用申請專利範圍第24項之曝光方法，使物體曝光以在該物體上形成圖案之步驟；以及使形成有該圖案之物體顯影之步驟。
  26. 一種測量工具，係搭載於能從同一方向對向於編碼器之讀頭與標記檢測系統的移動體上，其特徵在於：具備由光透射性材料構成之板體；於該板體之一面形成有能以該標記檢測系統檢測之標記；於該板體另一面之與該該標記對向之區域外之位置，形成有該讀頭可對向之光柵。
  27. 如申請專利範圍第26項之測量工具，其中，該板體係玻璃晶圓。
  28. 如申請專利範圍第26項之測量工具，其中，於該板體之另一面之與該標記對向之區域形成有遮光膜。
  29. 一種測量方法，包含：第1步驟，係在能從同一方向對向於編碼器之讀頭與標記檢測系統的移動體上，搭載申請專利範圍第26至28項中任一項之測量工具；第2步驟，驅動該移動體並以該標記檢測系統檢測該標記之位置資訊；第3步驟，驅動該移動體使該編碼器之該讀頭對向於該光柵，根據該讀頭之輸出檢測該光柵之位置資訊；以及 第4步驟，根據該標記與該光柵之位置關係、該標記之位置資訊、以及該光柵之位置資訊，算出該標記檢測系統之檢測中心與該讀頭之位置關係。
  30. 如申請專利範圍第29項之測量方法，其中，該編碼器具有複數個讀頭；於該第3步驟，使該複數個讀頭依序對向於該光柵，根據對向於光柵之讀頭之輸出，依序檢測該光柵之複數個位置資訊；於該第4步驟，根據該標記與該光柵之位置關係、該標記之位置資訊、該光柵之複數個位置資訊，算出該標記檢測系統之檢測中心與各該複數個讀頭之位置關係。
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