TWI602032B - Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method - Google Patents

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Yuichi Shibazaki
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Description

曝光裝置、曝光方法、以及元件製造方法
本發明，係關於移動體驅動方法及移動體驅動系統、圖案形成方法及圖案形成裝置、曝光方法及裝置、以及元件製造方法，更詳言之，係關於在移動面內驅動移動體之移動體驅動方法及移動體驅動系統、利用該移動體驅動方法之圖案形成方法及具備該移動體驅動系統之圖案形成裝置、利用該移動體驅動方法之曝光方法及具備該移動體驅動系統之曝光裝置、以及利用該圖案形成方法之元件製造方法。
以往，在製造半導體元件、液晶顯示元件等之微型元件(電子元件)的微影製程中，較常使用步進重複方式之縮小投影曝光裝置(所謂步進器)、步進掃描方式之縮小投影曝光裝置(所謂掃描步進器(亦稱掃描器))等。
此種曝光裝置，為了將標線片(或光罩)之圖案轉印於晶圓上之複數個照射區域，保持晶圓之晶圓載台係藉由例如線性馬達等驅動於XY二維方向。特別是掃描步進器，不僅可驅動晶圓載台，亦可將標線片載台藉由線性馬達等在既定動程驅動於掃描方向。標線片載台或晶圓載台之測量，一般係使用長期測量值之穩定性良好、具高分析能力之雷射干涉儀。
然而，因半導體元件之高積體化所伴隨之圖案之微細化，而越來越被要求須有更高精度之載台位置控制，目前，因雷射干涉儀之光束光路上之環境氣氛之溫度搖晃導致之測量值短期變動，係占了重疊精度相當大的比重。
另一方面，作為使用於測量載台位置之雷射干涉儀以外的測量裝置雖有編碼器，但由於編碼器係使用標尺，因此該標尺欠缺機械性長期穩定性(格子間距之偏移、固定位置偏移、熱膨脹等)，與雷射干涉儀相較，有欠缺測量值之線性，長期穩定性差的缺點。
有鑑於上述雷射干涉儀與編碼器之缺點，已有提出各種併用雷射干涉儀與編碼器(使用繞射格子之位置檢測感測器)，來測量載台位置的裝置(參照專利文獻1,2等)。
又，習知之編碼器之測量分析能力，雖與干涉儀相較較差，但最近係出現了測量分析能力與雷射干涉儀相同程度以上的編碼器(參照例如專利文獻3等)，將上述雷射干涉儀與編碼器組合之技術日漸受到矚目。
因此，例如使用編碼器測量保持晶圓二維移動之曝光裝置之晶圓載台在移動面內的位置時，為了避免該晶圓載台過度之大型化，必須使用複數個編碼器，以在晶圓載台之移動中切換用於控制之編碼器，亦即須在複數個編碼器間進行連續銜接。然而，若考量到例如於晶圓載台配置有光柵的情形，即可容易地想像到，欲在在晶圓載台之移動中、特別是使晶圓載台沿特定路徑正確地二維移動，並在複數個編碼器間進行連續銜接，並非易事。
又，因反覆連續銜接動作而在連續銜接時產生之誤差的累積，會隨時間之經過使晶圓載台之位置誤差擴大，其結果亦有導致曝光精度(重疊精度)惡化之虞。
另一方面可考量到一點，即並不一定需要使用編碼器系統在晶圓載台可疑動之範圍全區，測量晶圓載台的位置。
此外，編碼器之讀頭之檢測訊號、亦即受光元件之光電轉換訊號等之電氣訊號在電線中的傳播速度係有限，供編碼器之檢測訊號傳播之電線的長度，一般係數m至10m，很少超過10m。若考量到以光速在此種長度之 電線中進行訊號傳播，則隨著此傳播導致之延遲時間之影響則係無法忽視的等級。
〔專利文獻1〕日本特開2002-151405號公報
〔專利文獻2〕日本特開2004-101362號公報
〔專利文獻3〕日本特開2005-308592號公報
本發明係有鑑於上述情形而完成，從第1觀點觀之，為一種第1移動體驅動方法，係用以在包含彼此正交之第1軸及第2軸的移動面內驅動移動體，其包含：測量步驟，係使用包含複數個編碼器之編碼器系統的至少兩個編碼器，測量該移動體在該移動面內的位置資訊，該編碼器具有對光柵照射檢測光並接收來自該光柵之檢測光的讀頭；以及切換步驟，係以在切換前後維持該移動體在該移動面內之位置的方式，將用於該移動體之位置控制之編碼器的至少一個切換至另一編碼器。
藉此，係在移動體之驅動中，使用編碼器系統之至少兩個編碼器測量移動體在移動面內的位置資訊，並以在切換前後維持移動體在該移動面內之位置的方式，將用於移動體之位置控制之編碼器，從該至少兩個編碼器中之任一編碼器切換至另一編碼器。因此，即使進行用於移動體之位置控制之編碼器的切換，亦能在切換前後維持移動體在移動面內的位置，正確地進行連續銜接。藉此，可一邊在複數個編碼器間進行連續銜接，一邊正確地使移動體沿既定路徑二維移動。
本發明從第2觀點觀之，為一種第2移動體驅動方法，係在移動面內驅動移動體，其包含：擷取步驟，係在將該移動體驅動於該移動面內之既定方向時，以既定控制取樣間隔擷取與包含複數個讀頭之編碼器系統之至少一個讀頭的檢測訊號對應的測量資料，該複數個讀頭係用以測量該移動體在該移動面內的位置資訊；驅動步驟，係根據包含最後擷取之最新測量 資料與至少一個資料前之資料的過去測量資料的複數個資料、以及因該檢測訊號於傳播路徑中之傳播所導致之延遲時間的資訊來驅動該移動體，以修正因該檢測訊號之傳播所導致之測量延遲而造成之該讀頭的測量誤差。
藉此，在將該移動體驅動於移動面內之既定方向時，以既定控制取樣間隔擷取與用以測量移動體在移動面內之位置資訊之編碼器系統之至少一個讀頭的檢測訊號對應的測量資料，並根據包含最後擷取之最新測量資料與至少一個資料前(一控制取樣間隔前)之資料的過去測量資料的複數個資料、以及因檢測訊號於傳播路徑中之傳播所導致之延遲時間的資訊來驅動移動體，以修正因檢測訊號之傳播所導致之測量延遲而造成之該讀頭的測量誤差。因此，不會受到因編碼器讀頭之檢測訊號於傳播路徑中之傳播所導致之測量延遲的影響，將移動體以高精度驅動於所欲方向。
本發明從第3觀點觀之，為一種圖案形成方法，其包含：將物體裝載於可在移動面內移動之移動體上的步驟；以及為了於該物體形成圖案而藉由本發明之第1、第2移動體驅動方法來驅動該移動體的步驟。
藉此，能將圖案形成於使用本發明之第1、第2移動體驅動方法中之任一方法驅動之移動體上所裝載的物體，以於物體上形成所欲圖案。
本發明從第4觀點觀之，為一種包含圖案形成步驟之第1元件製造方法，其中：係在該圖案形成步驟中，使用本發明之圖案形成方法來於基板上形成圖案。
本發明從第5觀點觀之，為一種第1曝光方法，係藉由能量束之照射將圖案形成於物體，其中：係使用本發明之第1、第2移動體驅動方法中之任一方法驅動裝載該物體的移動體，以使該能量束與該物體相對移動。
藉此，能使用本發明之第1、第2移動體驅動方法中之任一方法以良好精度驅動裝載該物體之移動體，以使照射於物體之能量束與該物體相對移動，如此，可藉由掃描曝光將所欲圖案形成於物體上。
本發明從第6觀點觀之，為一種第2曝光方法，係依序更換在移動面內移動之移動體上的物體，依序對更換後之物體進行曝光以於各物體上分別形成圖案，其中：係每在該移動體上更換物體時，使用在包含曝光位置之既定有效區域內測量該移動體在該移動面內之位置資訊的編碼器系統的至少三個編碼器，再次開始該移動體在該移動面內之位置控制。
藉此，係每在該移動體上更換物體時，使用在有效區域內測量移動體在移動面內之位置資訊的編碼器系統的至少三個編碼器，再次開始移動體在該移動面內之位置控制。如此，在每此更換物體時，移動體之位置誤差即被消除，即不會隨著時間之經過使移動體之位置誤差擴大。因此，能在包含曝光位置之既定有效區域內，藉由編碼器系統以良好精度長期測量移動體在移動面內之位置資訊，藉此能長期維持曝光精度。
本發明從第7觀點觀之，為一種第3移動體驅動方法，係在移動面內驅動移動體，其包含：隨時擷取包含複數個編碼器之編碼器系統之各編碼器的輸出，且將從用於該移動體之位置控制之編碼器切換至用於該移動體之位置控制之另一編碼器的動作，與該移動體之位置控制時點同步執行的步驟，複數個編碼器，係分別具有對光柵照射檢測光並接收來自該光柵之檢測光的讀頭，用以測量該移動體在該移動面內的位置資訊。
藉此，係在移動體之驅動中，隨時擷取編碼器系統之各編碼器的輸出，且將從用於移動體之位置控制之編碼器切換至用於該移動體之位置控制之另一編碼器的動作，與移動體之位置控制時點同步執行。如此，不須以高速進行編碼器之切換，亦不需要用以進行該切換之高精度硬體，可謀求成本之減低。
本發明從第8觀點觀之，為一種第4移動體驅動方法，係用以在包含彼此正交之第1軸及第2軸的移動面內驅動移動體，其包含：測量步驟，係使用包含複數個編碼器之編碼器系統的至少一個編碼器，測量該移動體 在該移動面內的位置資訊，該複數個編碼器，分別具有對光柵照射檢測光並接收來自該光柵之檢測光的讀頭；排程步驟，係根據該移動體之移動路徑將用於該移動體之位置控制之編碼器從任意編碼器切換至另一編碼器、作為該切換對象之編碼器的組合及切換時點予以排程；以及切換步驟，係根據該排程之內容，從該任意編碼器切換至另一編碼器。
藉此，可根據移動體之移動路徑將用於該移動體之位置控制之編碼器從任意編碼器切換至另一編碼器、作為該切換對象之編碼器的組合及切換時點予以排程。接著，在移動體之移動中，使用編碼器系統之至少一個編碼器測量移動體在移動面內的位置資訊，並根據上述排程之內容，從任意編碼器切換至另一編碼器。藉此，可對應移動體之目標軌道、進行合適之編碼器的切換。
本發明從第9觀點觀之，為一種第1移動體驅動系統，係用以在包含彼此正交之第1軸及第2軸的移動面內驅動移動體，其具備：編碼器系統，具有複數個編碼器，該複數個編碼器，分別具有向光柵照射檢測光並接收來自該光柵之檢測光的讀頭，且包含用於測量該移動體在平行於該第1軸之方向之位置資訊的第1編碼器；以及控制裝置，係使用該編碼器系統之至少一個編碼器測量該移動體在該移動面內的位置資訊，且以在切換前後維持該移動體在該移動面內之位置的方式，將用於測量該移動體在該移動面內之位置資訊之編碼器的至少一個切換至另一編碼器。
藉此，係在移動體之驅動中，使用至少包含各一個編碼器系統之第1編碼器與該第2編碼器之至少兩個編碼器測量移動體在移動面內的位置資訊，並藉由控制裝置，以在切換前後維持移動體在移動面內之位置的方式，將用於測量移動體在移動面內之位置資訊的編碼器，從該至少兩個編碼器中之任一編碼器切換至另一編碼器。因此，即使進行用於移動體之位置控制之編碼器的切換，亦能在切換前後維持移動體在移動面內的位置，正確 地進行連續銜接。藉此，可一邊在複數個編碼器間進行連續銜接，一邊正確地使移動體沿既定路徑二維移動。
本發明從第10觀點觀之，為一種第2移動體驅動系統，係在移動面內驅動移動體，其具備：編碼器系統，包含用以測量該移動體在該移動面內之位置資訊的複數個讀頭；以及控制裝置，係在將該移動體驅動於該移動面內之既定方向時，以既定控制取樣間隔擷取與該編碼器系統之至少一個讀頭的檢測訊號對應的測量資料，且根據包含最後擷取之最新測量資料與至少一個資料前之資料的過去測量資料的複數個資料、以及因該檢測訊號於傳播路徑中之傳播所導致之延遲時間的資訊來驅動該移動體，以修正因該檢測訊號之傳播所導致之測量延遲而造成之該讀頭的測量誤差。
藉此，在藉由控制裝置將移動體驅動於移動面內之既定方向時，以既定控制取樣間隔擷取與編碼器系統之至少一個讀頭的檢測訊號對應的測量資料，並根據包含最後擷取之最新測量資料與至少一個資料前之資料的過去測量資料的複數個資料、以及因檢測訊號於傳播路徑中之傳播所導致之延遲時間的資訊來驅動移動體，以修正因檢測訊號之傳播所導致之測量延遲而造成之該讀頭的測量誤差。因此，不會受到因編碼器讀頭之檢測訊號於傳播路徑中之傳播所導致之測量延遲的影響，將移動體以高精度驅動於所欲方向。
本發明從第11觀點觀之，為一種第3移動體驅動系統，係用以在移動面內驅動移動體，其具備：編碼器系統，包含用以測量該移動體在該移動面內之位置資訊的複數個讀頭；干涉儀系統，用以測量該移動體在該移動面內之位置資訊；處理裝置，係將該移動體驅動於既定方向，且在該驅動中以既定取樣時點對該編碼器系統之複數個讀頭同時擷取各讀頭之檢測訊號與該干涉儀系統的檢測訊號，並執行延遲時間取得處理，以根據兩檢測訊號，以該干涉儀系統之檢測訊號為基準取得該複數個讀頭各自之檢測訊 號於傳播路徑中之傳播所導致之延遲時間的資訊；以及控制裝置，係根據與該編碼器系統之該複數個讀頭各自之檢測訊號對應的測量資料、以及該複數個讀頭各自之該延遲時間的資訊，驅動該移動體。
藉此，係藉由處理裝置，將移動體驅動於既定方向，且在該驅動中以既定取樣時點對編碼器系統之複數個讀頭同時擷取各讀頭之檢測訊號與干涉儀系統的檢測訊號，並執行延遲時間取得處理，以根據兩檢測訊號，以干涉儀系統之檢測訊號為基準取得該複數個讀頭各自之檢測訊號於傳播路徑中之傳播所導致之延遲時間的資訊。藉此，處理裝置本身，能以干涉儀系統之檢測訊號為基準取得複數個讀頭各自之延遲時間的資訊。接著，藉由控制裝置，係根據與編碼器系統之複數個讀頭各自之檢測訊號對應的測量資料、以及所取得之複數個讀頭各自之該延遲時間的資訊，驅動該移動體。藉此，即使於各讀頭之該延遲時間不同，亦不會受到該複數個讀頭間之延遲時間不同的影響，能使用編碼器系統之各編碼器以良好精度驅動移動體。
本發明從第12觀點觀之，為一種第1圖案形成裝置，其具備：移動體，用以裝載物體且可保持該物體在移動面內移動；以及本發明之第1至第3移動體驅動系統中之任一個，係驅動該移動體以於該物體形成圖案。
藉此，可藉由圖案化裝置，將圖案形成於藉由本發明之第1至第3移動體驅動系統中之任一系統驅動之移動體上的物體，而於物體上以良好精度形成所欲圖案。
本發明從第13觀點觀之，為一種第1曝光裝置，係藉由能量束之照射將圖案形成於物體，其具備：圖案化裝置，係對該物體照射該能量束；以及本發明之第1至第3移動體驅動系統之任一項；以該移動體驅動系統驅動裝載該物體的移動體，以使該能量束與該物體相對移動。
藉此，能使用本發明之第1至第3移動體驅動系統中之任一個驅動裝 載該物體之移動體，以使從圖案化裝置照射於物體之能量束與該物體相對移動，如此，可藉由掃描曝光將所欲圖案形成於物體上。
本發明從第14觀點觀之，為一種第2曝光裝置，係依序更換在移動面內移動之移動體上的物體，依序對更換後之物體進行曝光以分別於各物體上形成圖案，其具備：編碼器系統，包含至少三個編碼器，其可在包含曝光位置之既定有效區域內測量該移動體在該移動面內的位置資訊；以及控制裝置，係每在該移動體上更換物體時，使用該編碼器系統的至少三個編碼器，再次開始該移動體在該移動面內之位置控制。
藉此，藉由控制裝置每在該移動體上更換物體時，使用在有效區域內測量移動體在移動面內之位置資訊的編碼器系統的至少三個編碼器，再次開始移動體在該移動面內之位置控制。如此，在每此更換物體時，移動體之位置誤差即被消除，即不會隨著時間之經過使移動體之位置誤差擴大。因此，能在包含曝光位置之既定有效區域內，藉由編碼器系統以良好精度長期測量移動體在移動面內之位置資訊，藉此能長期維持曝光精度。
本發明從第15觀點觀之，為一種第4移動體驅動系統，係在移動面內驅動移動體，其具備：編碼器系統，具有複數個編碼器，該複數個編碼器，分別具有向光柵照射檢測光並接收來自該光柵之檢測光的讀頭，用以測量該移動體在該移動面內之位置資訊；以及控制裝置，係隨時擷取該編碼器系統之各編碼器的輸出，且將從用於該移動體之位置控制之編碼器切換至用於該移動體之位置控制之另一編碼器的動作，與該移動體之位置控制時點同步執行。
藉此，係在移動體之驅動中，藉由控制裝置隨時擷取編碼器系統之各編碼器的輸出，且將從用於移動體之位置控制之編碼器切換至用於移動體之位置控制之另一編碼器的動作，與移動體之位置控制時點同步執行。如此，不須以高速進行編碼器之切換，亦不需要用以進行該切換之高精度硬 體，可謀求成本之減低。
本發明從第16觀點觀之，為一種第5移動體驅動系統，係用以在包含彼此正交之第1軸及第2軸的移動面內驅動移動體，其包含：編碼器系統，包含複數個編碼器，該複數個編碼器，分別具有向光柵照射檢測光並接收來自該光柵之檢測光的讀頭，用以測量該移動體在該移動面內之位置資訊；以及控制裝置，係根據該移動體之移動路徑，將用於該移動體之位置控制之編碼器從該編碼器系統之任意編碼器切換至另一編碼器、作為切換對象之編碼器的組合及切換時點予以排程。
藉此，可藉由控制裝置，根據移動體之移動路徑將用於移動體之位置控制之編碼器從編碼器系統之任意編碼器切換至另一編碼器、作為切換對象之編碼器的組合及切換時點予以排程。接著，在移動體之移動中，使用編碼器系統之至少一個編碼器測量移動體在移動面內的位置資訊，並根據上述排程之內容，從任意編碼器切換至另一編碼器。藉此，可對應移動體之目標軌道、進行合適之編碼器的切換。
本發明從第17觀點觀之，為一種第2圖案形成裝置，其具備：移動體，可裝載物體，並保持該物體在移動面內移動；以及本發明之第4、第5移動體驅動系統中之任一個，係驅動該物體以於該物體形成圖案。
藉此，可藉由圖案化裝置，將圖案形成於藉由本發明之第4、第5移動體驅動系統中之任一系統驅動之移動體上的物體，而於物體上以良好精度形成所欲圖案。
本發明從第18觀點觀之，為一種第3曝光裝置，係藉由能量束之照射將圖案形成於物體，其具備：圖案化裝置，係對該物體照射該能量束；以及本發明之第4、第5移動體驅動系統中之任一個；以該移動體驅動系統驅動裝載該物體的移動體，以使該能量束與該物體相對移動。
藉此，能使用本發明之第4、第5移動體驅動系統中之任一個以良好精 度驅動裝載該物體之移動體，以使從圖案化裝置照射於物體之能量束與該物體相對移動，如此，可藉由掃描曝光將所欲圖案形成於物體上。
本發明從第19觀點觀之，為一種第4曝光裝置，係以能量束使物體曝光，其具備：移動體，係保持該物體，至少可移動於在既定平面內正交之第1及第2方向；編碼器系統，係於保持該物體之該移動體之一面設有格子部與讀頭單元之其中一方，另一方則與該移動體之一面對向設置，藉由該讀頭單元之複數個讀頭中與該格子部對向之讀頭，測量該移動體在該既定平面內之位置資訊；以及控制裝置，係隨著該移動體之移動而切換用於該測量的讀頭時，根據以該切換前之讀頭測量之位置資訊、以及該移動體在不同於該第1及第2方向之方向的位置資訊，決定待以該切換後之讀頭測量的位置資訊。
藉此，可在隨著移動體之移動而用於測量移動體位置之讀頭的切換前後維持移動體之位置，順利地進行讀頭之切換。藉此，能一邊在複數個讀頭間進行切換，一邊在至少既定平面內正確地使移動體二維移動，進而以良好精度使移動體上之物體曝光。
本發明從第20觀點觀之，為一種第5曝光裝置，係以能量束使物體曝光，其具備：移動體，係保持該物體，至少可移動於在既定平面內正交之第1及第2方向；編碼器系統，係於保持該物體之該移動體之一面設有格子部與讀頭單元之其中一方，另一方則與該移動體之一面對向設置，藉由該讀頭單元之複數個讀頭中與該格子部對向之讀頭，測量該移動體在該既定平面內之位置資訊；以及控制裝置，係在該移動體之移動中將用於該測量之讀頭切換至另一讀頭，持續該測量，且根據以該另一讀頭測量之該編碼器系統的測量資訊、以及該移動體在不同於該切換時之該第1及第2方向之方向的位置資訊，控制該移動體在該既定平面內的位置。
藉此，能一邊在複數個讀頭間進行切換，一邊在至少既定平面內正確 地使移動體二維移動，進而以良好精度使移動體上之物體曝光。
本發明從第21觀點觀之，為一種第6曝光裝置，係以能量束使物體曝光，其具備：移動體，係保持該物體，至少可移動於在既定平面內正交之第1及第2方向；編碼器系統，係於保持該物體之該移動體之一面設有格子部與讀頭單元之其中一方，另一方則與該移動體之一面對向設置，藉由該讀頭單元之複數個讀頭中與該格子部對向之至少三個讀頭，測量該移動體在該第1方向、該第2方向、以及該既定平面內之旋轉方向的位置資訊；以及控制裝置，係在該移動體之移動中，將用於該測量之三個讀頭切換成至少一個不同的三個讀頭，持續該測量，且在該切換時，根據以該切換前之三個讀頭測量之位置資訊，決定待以與該切換前之三個讀頭不同之該切換後之三個讀頭的至少一個讀頭測量的位置資訊。
藉此，可在隨著移動體之移動而用於測量移動體位置之讀頭的切換前後維持移動體在既定面內之位置(包含既定面內之旋轉)，順利地進行讀頭之切換。藉此，能一邊在複數個讀頭間進行切換，一邊在至少既定平面內正確地使移動體二維移動，進而以良好精度使移動體上之物體曝光。
本發明從第22觀點觀之，為一種第7曝光裝置，係以能量束使物體曝光，其具備：移動體，係保持該物體，至少可移動於在既定平面內正交之第1及第2方向；編碼器系統，係於保持該物體之該移動體之一面設有格子部與讀頭單元之其中一方，另一方則與該移動體之一面對向設置，藉由該讀頭單元之複數個讀頭中與該格子部對向之讀頭，測量該移動體在該既定平面內的位置資訊；以及控制裝置，根據用於測量該位置資訊之讀頭在與該既定平面平行之面內的位置資訊、以及該編碼器系統的測量資訊，控制該移動體在該既定平面內的位置。
藉此，即不會受到編碼器系統之測量誤差(因用於測量位置資訊之讀頭在與既定平面平行之面內之位置的偏移(例如從設計上之位置的偏移)所導 致)的影響，可至少既定平面內正確地使移動體二維移動，進而以良好精度使移動體上之物體曝光。
本發明從第23觀點觀之，為一種第8曝光裝置，係以能量束使物體曝光，其具備：移動體，係保持該物體，至少可移動於在既定平面內正交之第1及第2方向；編碼器系統，係於保持該物體之該移動體之一面設有格子部與讀頭單元之其中一方，另一方則與該移動體之一面對向設置，藉由該讀頭單元之複數個讀頭中與該格子部對向之讀頭，測量該移動體在該既定平面內的位置資訊；以及控制裝置，係測量該讀頭單元之複數個讀頭在與該既定平面平行之面內的位置資訊，並根據所測量之位置資訊、以及該編碼器系統的測量資訊，控制該移動體在該既定平面內的位置。
藉此，可至少既定平面內正確地使移動體二維移動，進而以良好精度使移動體上之物體曝光。
本發明從第24觀點觀之，為一種第3曝光方法，係以能量束使物體曝光，其中：係將該物體裝載於至少可移動於在既定平面內正交之第1及第2方向的移動體；使用編碼器系統測量該移動體之位置資訊，該編碼器系統，係於裝載該物體之該移動體之一面設有格子部與讀頭單元之其中一方，另一方則與該移動體之一面對向設置，藉由該讀頭單元之複數個讀頭中與該格子部對向之讀頭，測量該移動體在該既定平面內的位置資訊；係隨著該移動體之移動而切換用於該測量的讀頭時，根據以該切換前之讀頭測量之位置資訊、以及該移動體在不同於該第1及第2方向之方向的位置資訊，決定待以該切換後之讀頭測量的位置資訊。
藉此，可在隨著移動體之移動而用於測量移動體位置之讀頭的切換前後維持移動體之位置，順利地進行讀頭之切換。藉此，能一邊在複數個讀頭間進行切換，一邊在至少既定平面內正確地使移動體二維移動，進而以良好精度使移動體上之物體曝光。
本發明從第25觀點觀之，為一種第4曝光方法，係以能量束使物體曝光，其中：係將該物體裝載於至少可移動於在既定平面內正交之第1及第2方向的移動體；使用編碼器系統測量該移動體之位置資訊，該編碼器系統，係於裝載該物體之該移動體之一面設有格子部與讀頭單元之其中一方，另一方則與該移動體之一面對向設置，藉由該讀頭單元之複數個讀頭中與該格子部對向之讀頭，測量該移動體在該既定平面內的位置資訊；在該移動體之移動中將用於該測量之讀頭切換至另一讀頭，持續該測量，且根據以該另一讀頭測量之該編碼器系統的測量資訊、以及該移動體在不同於該切換時之該第1及第2方向之方向的位置資訊，控制該移動體在該既定平面內的位置。
藉此，能一邊在複數個讀頭間進行切換，一邊在至少既定平面內正確地使移動體二維移動，進而以良好精度使移動體上之物體曝光。
本發明從第26觀點觀之，為一種第5曝光方法，係以能量束使物體曝光，其中：係將該物體裝載於至少可移動於在既定平面內正交之第1及第2方向的移動體；使用編碼器系統測量該移動體之位置資訊，該編碼器系統，係於裝載該物體之該移動體之一面設有格子部與讀頭單元之其中一方，另一方則與該移動體之一面對向設置，藉由該讀頭單元之複數個讀頭中與該格子部對向之至少三個讀頭，測量該移動體在該第1方向、該第2方向、以及該既定平面內之旋轉方向的位置資訊；在該移動體之移動中，將用於該測量之三個讀頭切換成至少一個不同的三個讀頭，持續該測量，且在該切換時，根據以該切換前之三個讀頭測量之位置資訊，決定待以與該切換前之三個讀頭不同之該切換後之三個讀頭的至少一個讀頭測量的位置資訊。
藉此，可在隨著移動體之移動而用於測量移動體位置之讀頭的切換前後維持移動體在既定面內之位置(包含既定面內之旋轉)，順利地進行讀頭之 切換。藉此，能一邊在複數個讀頭間進行切換，一邊在至少既定平面內正確地使移動體二維移動，進而以良好精度使移動體上之物體曝光。
本發明從第27觀點觀之，為一種第6曝光方法，係以能量束使物體曝光，其中：係將該物體裝載於至少可移動於在既定平面內正交之第1及第2方向的移動體；根據編碼器系統的測量資訊、以及用於測量該位置資訊之讀頭在與該既定平面平行之面內的位置資訊，控制該移動體在該既定平面內的位置，該編碼器系統，係於保持該物體之該移動體之一面設有格子部與讀頭單元之其中一方，另一方則與該移動體之一面對向設置，藉由該讀頭單元之複數個讀頭中與該格子部對向之讀頭，測量該移動體在該既定平面內的位置資訊。
藉此，即不會受到編碼器系統之測量誤差(因用於測量位置資訊之讀頭在與既定平面平行之面內之位置的偏移(例如從設計上之位置的偏移)所導致)的影響，可至少既定平面內正確地使移動體二維移動，進而以良好精度使移動體上之物體曝光。
本發明從第28觀點觀之，為一種第7曝光方法，係以能量束使物體曝光，其中：係將該物體裝載於至少可移動於在既定平面內正交之第1及第2方向的移動體；係測量編碼器系統之讀頭單元之複數個讀頭在與該既定平面平行之面內的位置資訊，該編碼器系統，係於裝載該物體之該移動體之一面設有格子部與讀頭單元之其中一方，另一方則與該移動體之一面對向設置，藉由該讀頭單元之複數個讀頭中與該格子部對向之讀頭，測量該移動體在該既定平面內的位置資訊；根據所測量之位置資訊與該編碼器系統之測量資訊，控制該移動體在該既定平面內的位置。
藉此，可至少既定平面內正確地使移動體二維移動，進而以良好精度使移動體上之物體曝光。
本發明從第29觀點觀之，為一種第2元件製造方法，係包含微影步驟， 其中：該微影步驟中，係使用本發明第3至7曝光方法中任一曝光方法，使裝載於該移動體上之感應物體曝光，以將圖案形成於該感應物體上。
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
11‧‧‧標線片載台驅動系統
12‧‧‧底座
14‧‧‧液浸區域
15‧‧‧移動鏡
16,18‧‧‧Y干涉儀
17a,17b,19a,19b‧‧‧反射面
20‧‧‧主控制裝置
28‧‧‧板體
28a‧‧‧第1撥液區域
28b‧‧‧第2撥液區域
28b1‧‧‧第1部分區域
28b2‧‧‧第2部分區域
30‧‧‧測量板
31A‧‧‧液體供應管
31B‧‧‧液體回收管
32‧‧‧嘴單元
34‧‧‧記憶體
36‧‧‧框體
37,38‧‧‧光柵線
39X1,39X2‧‧‧X標尺
39Y1,39Y2‧‧‧Y標尺
40‧‧‧鏡筒
41A,41B‧‧‧板狀構件
42‧‧‧安裝構件
43A,43B‧‧‧Z干涉儀
44‧‧‧受光系統
45‧‧‧空間像測量裝置
46‧‧‧CD桿
47A,47B‧‧‧減震器
47A,48B‧‧‧制動器機構
49A,49B‧‧‧開閉器
50‧‧‧載台裝置
51A,51B‧‧‧開口
52‧‧‧基準光柵
54‧‧‧支撐構件
561~564‧‧‧臂
581~584‧‧‧真空墊
601~604‧‧‧旋轉驅動機構
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‧‧‧X讀頭
68‧‧‧調整裝置
70A,70C‧‧‧Y線性編碼器
70B,70D‧‧‧X線性編碼器
70E,70F‧‧‧Y軸線性編碼器
72a~72d‧‧‧Z感測器
741,1~742,6‧‧‧Z感測器
761,1~762,6‧‧‧Z感測器
78‧‧‧局部空調系統
80,81‧‧‧X軸固定件
82,84,83,85‧‧‧Y軸可動件
86,87‧‧‧Y軸固定件
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‧‧‧感測器群
100‧‧‧曝光裝置
116‧‧‧標線片干涉儀
118‧‧‧干涉儀系統
124‧‧‧載台驅動系統
126,130‧‧‧X干涉儀
142,143‧‧‧固定構件
144A,145A‧‧‧發光部
144B,145B‧‧‧受光部
191‧‧‧前端透鏡
AL1‧‧‧第一對準系統
AL21~AL24‧‧‧第二對準系統
AS‧‧‧照射區域
AX‧‧‧光軸
B41,B42,B51,B52‧‧‧測距光束
CL,LL‧‧‧中心線
CT‧‧‧上下動銷
FM‧‧‧基準標記
IA‧‧‧曝光區域
IAR‧‧‧照明區域
IBX1,IBX2,IBY1,IBY2‧‧‧測距光束
IL‧‧‧照明用光
L2a,L2b‧‧‧透鏡
LB‧‧‧雷射光束
LB1,LB2‧‧‧光束
LD‧‧‧半導體雷射
LP‧‧‧裝載位置
Lq‧‧‧液體
LH,LV‧‧‧直線
M‧‧‧光罩
MTB‧‧‧測量台
MST‧‧‧測量載台
O‧‧‧旋轉中心
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
SL‧‧‧空間像測量狹縫圖案
UP‧‧‧卸載位置
W‧‧‧晶圓
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的概略構成圖。
圖2，係顯示圖1之載台裝置的俯視圖。
圖3，係顯示圖1之曝光裝置所具備之各種測量裝置(編碼器、對準系統、多點AF系統、Z感測器等)配置的俯視圖。
圖4(A)，係顯示晶圓載台之俯視圖，圖4(B)，係顯示晶圓載台之一部分截面的概略側視圖。
圖5(A)，係顯示測量載台之俯視圖，圖5(B)，係顯示測量載台之一部分截面的概略側視圖。
圖6，係顯示一實施形態之曝光裝置之控制系統主要構成的方塊圖。
圖7(A)，係顯示編碼器構成例的圖，圖7(B)，係顯示使用伸長延伸於格子RG周期方向之截面形狀的雷射光束LB來作為檢測光。
圖8(A)，係顯示因移動面而散射之光所承受之多普勒效應的圖，圖8(B)，係用以說明編碼器讀頭內之光束相對反射型繞射格子之入射光、繞射光的關係。
圖9(A)，係顯示即使於編碼器之讀頭與標尺之間產生在非測量方向之相對運動時計數值亦不會變化之情形的圖，圖9(B)，係顯示於編碼器之讀頭與標尺之間產生在非測量方向之相對運動時測量值變化之情形一例的圖。
圖10(A)~圖10(D)，係用以說明於讀頭與標尺之間產生在非測量方向之相對運動時，編碼器之測量值變化之情形與測量值不變化之情形的圖。
圖11(A)及圖11(B)，係說明用以取得修正資訊之動作的圖，該修正資訊係用以修正因往非測量方向之讀頭與標尺之相對運動而產生之編碼器(第 1編號之編碼器)的測量誤差。
圖12，係顯示縱搖量θ x=a時編碼器相對Z位置變化之測量誤差的圖表。
圖13，係說明用以取得修正資訊之動作的圖，該修正資訊係用以修正因往非測量方向之讀頭與標尺之相對運動而產生之編碼器(第2編號之編碼器)的測量誤差。
圖14，係用以說明讀頭位置之校正處理的圖。
圖15，係用以說明用以求出阿貝偏差量之校正處理的圖。
圖16，係用以說明以複數個讀頭測量同一標尺上之複數個測量點時產生之不良情形的圖。
圖17，係用以說明測量標尺凹凸之方法的圖(其1)。
圖18(A)~(D)，係用以說明測量標尺凹凸之方法的圖(其2)。
圖19，係用以說明標尺之格子間距修正資訊及格子變形之修正資訊之取得動作的圖。
圖20，係說明用以求出隨著各Y讀頭之檢測訊號在電線中之傳播導致之延遲時間的方法。
圖21，係說明因各讀頭之檢測訊號在電線中之傳播所導致之測量延遲而造成之編碼器測量誤差的修正方法一例。
圖22(A)及圖22(B)，係說明將修正完畢之編碼器之測量值轉換成晶圓載台WST之位置的具體方法。
圖23(A)及圖23(B)，係說明分別包含配置成陣列狀之複數個讀頭之編碼器對晶圓台在XY平面內之位置測量及讀頭間之測量值連續銜接。
圖24(A)~圖24(E)，係說明編碼器切換之步驟的圖。
圖25，係說明用於控制晶圓載台WST在XY平面內之位置之編碼器之切換處理的圖。
圖26，概念式地顯示晶圓載台的位置控制、編碼器之計數值之擷取、以及編碼器切換的時點。
圖27，係顯示對晶圓載台上之晶圓進行步進掃描方式之曝光的狀態下晶圓載台及測量載台的狀態。
圖28，係顯示曝光結束後，從晶圓載台與測量載台分離之狀態移行至兩載台彼此接觸之狀態後一刻之兩載台的狀態。
圖29，係顯示一邊保持晶圓台與測量台在Y軸方向之位置關係、一邊使測量載台往-Y方向移動且使晶圓載台往卸載位置移動時兩載台的狀態。
圖30，係顯示測量載台在到達將進行Sec-BCHK(時距)之位置時晶圓載台與測量載台的狀態。
圖31，係與進行Sec-BCHK(時距)同時將晶圓載台從卸載位置移動至裝載位置時晶圓載台與測量載台的狀態。
圖32，係顯示測量載台往最佳並列待機位置移動、晶圓裝載於晶圓台上時晶圓載台與測量載台的狀態。
圖33，係顯示測量載台在最佳並列待機位置待機中、晶圓載台往進行Pri-BCHK前半之處理之位置移動時兩載台的狀態。
圖34，係使用對準系統AL1,AL22,AL23，來同時檢測附設於三個第一對準照射區域之對準標記時晶圓載台與測量載台的狀態。
圖35，係顯示進行聚焦校正前半之處理時晶圓載台與測量載台的狀態。
圖36，係使用對準系統AL1,AL21~AL24，來同時檢測附設於五個第二對準照射區域之對準標記時晶圓載台與測量載台的狀態。
圖37，係在進行Pri-BCHK後半之處理及聚焦校正後半之處理之至少一者時晶圓載台與測量載台的狀態。
圖38，係使用對準系統AL1,AL21~AL24，來同時檢測附設於五個第三對準照射區域之對準標記時晶圓載台與測量載台的狀態。
圖39，係使用對準系統AL1,AL22,AL23，來同時檢測附設於五個第二對準照射區域之對準標記時晶圓載台與測量載台的狀態。
圖40，係顯示對焦匹配結束時晶圓載台與測量載台的狀態。
圖41，係用以說明元件製造方法之實施形態的流程圖。
圖42，係用以顯示圖41之步驟204之具體例的流程圖。
以下，根據圖1~圖40說明本發明之一實施形態。
圖1係概略顯示一實施形態之曝光裝置100的構成。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θ x、θ y、及θ z方向。
曝光裝置100，包含：照明系統10；標線片載台RST，係保持該照明系統10之曝光用照明用光(以下稱為「照明光」或「曝光用光」)IL所照明的標線片R；投影單元PU，係包含用以使從標線片R射出之照明光IL投射於晶圓W上的投影光學系統PL；載台裝置50，係具有晶圓載台WST及測量載台MST；以及上述裝置之控制系統等。於晶圓載台WST上裝載有晶圓W。
照明系統10，例如特開2001-313250號公號(對應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。該照明系統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(遮罩系統)規定之標線片R上的狹縫狀照明區域。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。又，作為光學積分器，係可使用例如複眼透鏡、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之下面)形成有電路圖案等。標線片載台RST，能籍由包含例如線性馬達等之標線片載台驅動系統11(在圖1未圖示、參照圖6)而在XY平面內微幅驅動，且能以指定之掃描速度驅動於既定掃描方向(指圖1之圖面內左右方向的Y軸方向)。
標線片載台RST在移動面內之位置資訊(包含θ z方向之旋轉資訊)，係藉由標線片雷射干涉儀(以下稱為「標線片干涉儀」)116，透過移動鏡15(實際上，係設有具有與Y軸方向正交之反射面的Y移動鏡、以及具有與X軸方向正交之反射面的X移動鏡)例如以0.5~1nm左右之分析能力隨時檢測。標線片干涉儀116之測量值，係傳送至主控制裝置20(於圖1未圖示，參照圖6)，主控制裝置20，即根據標線片干涉儀116之測量值算出標線片載台RST在X軸方向、Y軸方向及θ z方向的位置，且籍由根據該計算結果控制標線片載台驅動系統11，來控制標線片載台RST之位置(及速度)。此外，亦可對標線片載台RST之端面進行鏡面加工來形成反射面(相當於移動鏡15之反射面)，以代替移動鏡15。又，標線片干涉儀116亦可測量標線片載台RST在Z軸、θ x及θ y方向之至少一個方向的位置資訊。
投影單元PU，係配置於標線片載台RST之圖1下方。投影單元PU，包含：鏡筒40；以及投影光學系統PL，具有由以既定位置關係保持於該鏡筒40內之複數個光學元件。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排列之複數個透鏡(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)。藉此，當以來自照明系統10之照明光IL來照明照 明區域IAR時，籍由通過投影光學系統PL之第1面(物體面)與其圖案面大致配置成一致之標線片R的照明光IL，使該照明區域IAR內之標線片的電路圖案縮小像(電路圖案之一部分縮小像)透過投影光學系統PL(投影單元PU)及液體Lq(參照圖1)形成於區域(曝光區域)IA；該區域IA係與配置於其第2面(像面)側、表面塗布有光阻(感光劑)之晶圓W上的前述照明區域IAR共軛。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(照明用光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、標線片及投影光學系統PL將圖案生成於晶圓W上，藉由照明光IL對晶圓W上之感應層(光阻層)之曝光將該圖案形成於晶圓W上。此處雖未圖示，但投影單元PU係透過防振機構搭載於以三支支柱支持之鏡筒固定座，但例如亦可如國際公開第2006/038952號小冊子所揭示，將投影單元PU懸吊支撐於配置在投影單元PU上方之未圖示主框架構件、或懸吊支撐於配置標線片載台RST之底座構件等。
又，本實形形態之曝光裝置100，由於係進行適用液浸法的曝光，因此於作為構成投影光學系統PL之最靠像面側(晶圓W側)之光學元件、此處為透鏡(以下亦稱「前端透鏡」)191，係設有構成局部液浸裝置8一部分之嘴單元32來包圍用以保持該透鏡191之鏡筒40之下端部周圍。本實施形態中，嘴單元32係如圖1所示其下端面與前端透鏡191之下端面設定成大致同一面高。又，嘴單元32，具備液體Lq之供應口及回收口，與晶圓W對向配置且設有回收口之下面，以及分別與液體供應管31A及液體回收管31B連接之供應流路及回收流路。液體供應管31A與液體回收管31B，如圖3所示，在俯視時(從上方觀看)係相對X軸方向及Y軸方向傾斜45°，相對 通過投影光學系統PL之光軸AX之Y軸方向的直線LV配置成對稱。
於液體供應管31A，連接有其一端連接於液體供應裝置5(圖1中未圖示、參照圖6)之未圖示供應管的另一端，於液體回收管31B，連接有其一端連接於液體回收裝置6(圖1中未圖示、參照圖6)之未圖示回收管的另一端。
液體供應裝置5，係包含液體槽、加壓泵、溫度控制裝置、以及用以控制液體對液體供應管31A之供應及停止的閥等。該閥最好係使用例如不僅可進行液體之供應及停止、亦能調整流量的流量控制閥。前述溫度控制裝置，係將液體槽內之液體溫度調整至收納有曝光裝置之處理室(未圖示)內之溫度同樣程度。此外，供應液體之槽、加壓泵、溫度控制裝置、閥等，曝光裝置100不需全部具備，亦能將其至少一部分由設有曝光裝置100之工廠內的設備來代替。
液體回收裝置6，係包含液體之槽及吸引泵、以及透過液體回收管31B控制液體之回收及停止的閥等。該閥最好係使用與液體供應裝置5之閥相同的流量控制閥。此外，回收液體之槽、吸引泵、閥等，曝光裝置100不需全部具備，亦能將其至少一部分由設有曝光裝置100之工廠內的設備來代替。
本實施形態中，作為上述液體，係使用可使ArF準分子雷射光(波長193nm之光)透射的純水(以下除特別必要情況外，僅記述為「水」)。純水，具有在半導體製造工廠等能容易地大量獲得且對晶圓上之光阻及光學透鏡等無不良影響的優點。
水對ArF準分子雷射光之折射率n為大致1.44。於該水中，照明光IL之波長，係縮短至193nm×1/n=約134nm。
液體供應裝置5及液體回收裝置6分別具備控制器，各控制器籍由主控制裝置20來控制(參照圖6)。液體供應裝置5之控制器，係根據來自主 控制器20之指令，以既定開度開啟連接於液體供應管31A的閥，透過液體供應管31A、供應流路、以及供應口將水Lq供應至前端透鏡191與晶圓W之間。又，此時，液體回收裝置6之控制器，係根據來自主控制器20之指令，以既定開度開啟連接於液體回收管31B的閥，透過回收口、回收流路、以及液體回收管31B，從前端透鏡191與晶圓W之間將水Lq回收至液體回收裝置6(液體槽)內部。此時，主控制裝置20，係對液體供應裝置5之控制器、液體回收裝置6之控制器發出指令，以使供應至前端透鏡191與晶圓W間的水Lq量與回收之水Lq量恆相等。據此，使前端透鏡191與晶圓W間之水Lq(參照圖1)保持一定量。此時，保持於前端透鏡191與晶圓W之間的水Lq係隨時更換。
從上述說明可清楚得知，本實施形態之局部液浸裝置8，係包含嘴單元32、液體供應裝置5、液體回收裝置6、液體供應管31A及液體回收管31B等。局部液浸裝置8，可藉由嘴單元32，以液體Lq充滿前端透鏡191與晶圓W之間，以形成包含光路空間之局部液浸空間(相當於液浸區域14)。因此，嘴單元32亦稱為液浸空間形成構件或containment member(confinement member)等。此外，局部液浸裝置8之一部分、例如至少嘴單元32，亦可懸吊支撐於用以保持投影單元PU之主框架(包含前述之鏡筒固定座)，或亦可設於與主框架不同之框架構件。或者，當如前所述將投影單元PU懸吊支撐時，雖亦可將投影單元PU與嘴單元32一體懸吊支撐，但本實施形態中，係將嘴單元32設於與投影單元PU獨立懸吊支撐之測量框架。此情況下，亦可不懸吊支撐投影單元PU。
此外，即使測量載台MST位於投影單元PU下方時，亦能與上述同樣地將水充滿於後述測量台與前端透鏡191之間。
又，上述說明中，作為一例，雖分別設有各一個液體供應管(嘴)與液體回收管(嘴)，但並不限於此，只要在考量與周圍構件之關係下亦能進行配置 的話，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個嘴之構成。又，亦能將例如嘴單元32之下面配置成較前端透鏡191之射出面更接近投影光學系統PL之像面(亦即晶圓)附近，或除了前端透鏡191之像面側之光路以外，於前端透鏡191之物體面側的光路空間亦以液體充滿。扼要言之，只要係至少能將液體供應至構成投影光學系統PL之最下端之光學構件(前端透鏡)191與晶圓W之間的構成，該構成可為任意者。例如，本實施形態之曝光裝置，亦能適用在揭示於國際公開第2004/053955號小冊子之液浸機構或歐洲專利公開第1420298號公報的液浸機構等。
回到圖1，載台裝置50，具備；晶圓載台WST及測量載台MST，係配置於底座12上方；干涉儀系統118(參照圖6)，包含測量此等載台WST、MST之位置資訊的Y干涉儀16、18；後述之編碼器系統，係在曝光時等用以測量晶圓載台WST之位置資訊；以及載台驅動系統124(參照圖6)，係驅動載台WST、MST等。
於晶圓載台WST、測量載台MST各自之底面之複數處，設有未圖示之非接觸軸承、例如真空預壓型空氣靜壓軸承(以下稱為「空氣墊」)。籍由從此等空氣墊往底座12上面噴出之加壓空氣的靜壓，使晶圓載台WST、測量載台MST透過數μm程度之間隙以非接觸方式支撐於底座12的上方。 又，載台WST、MST，係可藉由載台驅動系統124而獨立驅動於既定平面(XY平面)內之Y軸方向(圖1之紙面內左右方向)及X軸方向(圖1之紙面正交方向)的二維方向。
進一步詳述之，如圖2之俯視圖所示，於地面上，延伸於Y軸方向之一對Y軸固定件86,87隔著底座12分別配置於X軸方向之一側與另一側。Y軸固定件86,87例如由內裝有永久磁石群之磁極單元構成，該永久磁石群係由沿Y軸方向以既定間隔交互配置之複數組N極磁石與S極磁石構成。於Y軸固定件86,87，各兩個之Y軸可動件82,84及83,85係設置成 分別以非接觸方式卡合的狀態。亦即，合計四個之Y軸可動件82,84,83,85，係呈插入於XZ截面為U字型之Y軸固定件86或87之內部空間的狀態，分別透過未圖示空氣墊例如透過數μm程度之間隙來以非接觸方式支撐於所對應的Y軸固定件86或87。各Y軸可動件82,84,83,85，例如係由內裝有沿Y軸方向相距既定間隔所配置之電樞線圈的電樞元件單元所構成。亦即，本實施形態中，係以電樞元件單元所構成之Y軸可動件82,84與磁極單元所構成之Y軸固定件86，來分別構成移動線圈型的Y軸線性馬達。同樣地，以Y軸可動件83,85與Y軸固定件87，分別構成移動線圈型之Y軸線性馬達。以下，將上述四個Y軸線性馬達分別使用與各可動件82,84,83,85相同的符號來適當稱為Y軸線性馬達82、Y軸線性馬達84、Y軸線性馬達83及Y軸線性馬達85。
上述四個Y軸線性馬達中，兩個Y軸線性馬達82,83之可動件82,83，係分別固定於延伸於X軸方向之X軸固定件80長邊方向的一端與另一端。又，剩餘之兩個Y軸線性馬達84,85之可動件84,85，係固定於延伸於X軸方向之X軸固定件81的一端與另一端。據此，X軸固定件80,81，即可藉由各一對之Y軸線性馬達82,83,84,85分別沿Y軸被驅動。
各X軸固定件80,81，例如係由分別內裝有沿X軸方向相距既定間隔配置之電樞線圈的電樞元件單元所構成。
一X軸固定件81，係設置成插入形成於載台本體91(構成晶圓載台WST一部分，圖2中未圖示，參照圖1)之未圖示開口的狀態。於該載台本體91之上述開口內部例如設有具永久磁石群的磁極單元，該永久磁石群係由沿X軸方向以既定間隔且交互配置之複數組N極磁石與S極磁石構成。以該磁極單元與X軸固定件來構成用以將載台本體91驅動於X軸方向之動磁型X軸線性馬達。同樣地，另一X軸固定件80，係設置成插入形成於載台本體92(構成測量載台MST，圖2中未圖示，參照圖1)之未圖示開口的狀態。於 該載台本體92之上述開口內部設有與晶圓載台WST側載台本體91側)同樣的磁極單元。以該磁極單元與X軸固定件80來構成用以將測量載台MST驅動於X軸方向之動磁型X軸線性馬達。
本實施形態中，構成載台驅動系統124之上述各線性馬達，係由圖8所示之主控制裝置20來控制。此外，各線性馬達，並不限定於動磁型或移動線圈型之任一方，能視需要來適當選擇。
此外，籍由稍微改變一對Y軸線性馬達84,85分別產生的推力，而能控制晶圓載台WST之偏轉(繞θ z之方向的旋轉)。又，籍由稍微改變一對Y軸線性馬達82,83分別產生的推力，而能控制測量載台MST之偏轉。
晶圓載台WST，包含：前述載台本體91；以及裝載於該載台本體91上的晶圓台WTB。此晶圓台WTB及載台本體91，可藉由未圖示Z調平機構(包含例如音圈馬達等)，相對底座12及X軸固定件81被微小驅動於Z軸方向、θ x方向、以及θ z方向。亦即，晶圓台WTB可相對XY平面(或投影光學系統PL之像面)微幅移動於Z軸方向或傾斜。此外，圖6中將上述各線性馬達及Z調平機構、以及測量載台MST之驅動系統一起顯示為載台驅動系統124。又，晶圓台WTB亦可構成為可微動於X軸、Y軸、以及θ z方向的至少一個。
於前述晶圓台WTB上設有藉由真空吸附等來保持晶圓W的晶圓保持具(未圖示)。晶圓保持具雖可與晶圓台WTB形成為一體，但本實施形態中晶圓保持具與晶圓台WTB係分別構成，藉由例如真空吸附等將晶圓保持具固定於晶圓台WTB之凹部內。又，於晶圓台WTB上面設有板體(撥液板)28，該板體具有與裝載於晶圓保持具上之晶圓表面大致同一面高、已對液體Lq進行撥液化處理的表面(撥液面)，其外形(輪廓)為矩形且於其中央部形成有較晶圓保持具(晶圓之裝載區域)大一圈的圓形開口。板體28，係由低熱膨脹率之材料、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))等氟系樹脂材料、丙烯酸系樹脂材料或矽系樹脂材料等來形成撥液膜。進一步地，如圖4(A)之晶圓台WTB(晶圓載台WST)之俯視圖所示，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。第1撥液區域28a，例如在進行曝光動作時，形成有從晶圓表面超出之液浸區域14之至少一部分，第2撥液區域28b，係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。
此情形下，與曝光用光IL會照射於內側之第1撥水板28a相對地，曝光用光IL幾乎不會照射到外側之第2撥水板28b。考量到此點，本實施形態中係於第1撥水板28a表面形成有第1撥水區域，其係被施以對曝光用光IL(此時為真空紫外區之光)有充分之耐性之撥水塗布膜，而於第2撥水板28b表面則形成第2撥水區域，其係被施以對曝光用光IL之耐性較第1撥水區域差之撥水塗布膜。由於一般而言，並不容易對玻璃板施以對曝光用光IL(此時為真空紫外區之光)有充分之耐性之撥水塗布膜，因此若如上述般將第1撥水板28a與其周圍之第2撥水板28b分離成兩個部分可更具效果。此外亦並不限於此，亦可對同一板體之上面施加對曝光用光IL之耐性相異之兩種撥水塗布膜，以形成第1撥水區域及第2撥水區域。又，第1及第2撥水區域之撥水塗布膜的種類亦可相同。或例如亦可於同一板體僅形成一個撥水區域。
又，由圖4(A)可清楚得知，於第1撥水板28a之+Y側端部之X軸方 向的中央部形成有長方形缺口，於此缺口與第2撥水板28b所包圍之長方形空間內部(缺口內部)埋入有測量板30。於此測量板30之長邊方向中央(晶圓台WTB之中心線LL上)形成基準標記FM，於該基準標記之X軸方向一側與另一側，形成有相對基準標記中心配置成對稱之一對空間像測量狹縫圖案SL。各空間像測量狹縫圖案SL，例如係使用具有沿Y軸方向與X軸方向之邊的L字形狹縫圖案。
又，如圖4(B)所示，於其內部收納有光學系統(包含物鏡、反射鏡、中繼透鏡等)之L字形框體36，係以從晶圓台WTB貫通載台本體91內部一部分之狀態，安裝成一部分埋入於上述各空間像測量狹縫圖案SL下方之晶圓載台WST部分的狀態。雖省略圖示，但框體36係與上述一對空間像測量狹縫圖案SL對應設置有一對。
上述框體36內部之光學系統，係將從上方往下方透射過空間像測量狹縫圖案SL之照明光IL沿L字形路徑導引，並朝向-Y方向射出。此外，以下為了方便說明，係使用與框體36相同之符號將上述框體36內部之光學系統記述為送光系統36。
再者，於第2撥水板28b上面，沿其四邊各以既定間距直接形成有多數個格子線。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4(A)中之左右兩側)的區域分別形成有Y標尺39Y1,39Y2。Y標尺39Y1,39Y2，例如係以X軸方向為長邊方向之格子線38以既定間距沿平行於Y軸之方向(Y軸方向)而形成之、以Y軸方向為周期方向之反射型格子(例如繞射格子)所構成。
同樣地，於第2撥水板28b之Y軸方向一側與另一側(圖4(A)中之上下兩側)的區域分別形成有X標尺39X1,39X2。X標尺39X1,39X2，例如係以Y軸方向為長邊方向之格子線37以既定間距沿平行於X軸之方向(X軸方向)而形成之、以X軸方向為周期方向之反射型格子(例如繞射格子)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格子RG(參照圖7)。此時，於各標尺係以既定間隔(間距)而刻出由窄狹縫或槽等構成之格子來作為標度。用於各標尺之繞射格子之種類並不限定，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，例如係以138nm~4μm間之間距(例如1μm間距)將上述繞射格子之標度刻於薄板狀玻璃來作成。此等標尺係被前述撥液膜(撥水膜)覆蓋。此外，圖4(A)中為了方便表示，光柵之間距係圖示成較實際間距大許多。此點在其他的圖中亦相同。
承上所述，本實施形態由於將第2撥水板28b本身構成標尺，因此係使用低熱膨脹之玻璃板來作為第2撥水板28b。然而並不限於此，亦可將形成有格子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，亦可以低熱膨脹率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。此外，為了保護繞射格子，以具備撥液性之低熱膨脹率的玻璃板來覆蓋亦為有效。此處，玻璃板之厚度例如為1mm，於晶圓載台WST上面設置成其表面與晶圓面相同高度。因此，保持於晶圓載台WST之晶圓W表面與標尺之格子面在Z軸方向的間隔為1mm。
又，於標尺端附近，設有用以決定後述編碼器讀頭與標尺間之相對位置之定位圖案。此定位圖案由反射率不同之格子線構成，當編碼器讀頭在此圖案上掃描時，編碼器之輸出訊號強度即會變化。因此，係預先決定臨限值，以檢測輸出訊號強度超過該臨限值的位置。以此檢測出之位置為基準設定編碼器讀頭與標尺間之相對位置。
本實施形態中，主控制裝置20，可從干涉儀系統118(參照圖6)之測量 結果，求出晶圓載台WST在全動程區域中之六自由度方向(Z、X、Y、θ x、θ y、及θ z方向)的移位。此處之干涉儀系統118，包含X干涉儀126~128、Y干涉儀16、以及Z干涉儀43A,43B。
前述晶圓台WTB之-Y端面，-X端面，係分別施以鏡面加工而形成為圖2所示之反射面17a，反射面17b。構成干涉儀系統118(參照圖6)一部分之Y干涉儀16及X干涉儀126,127,128(圖1中X干涉儀126~128並未圖示，參照圖2)，係分別對此等反射面17a,17b投射干涉儀光束(測距光束)，並籍由接收各自之反射光，測量各反射面從基準位置(一般係於投影單元PU側面配置固定鏡，再以該處為基準面)的位移、亦即晶圓載台WST在XY平面內的位置資訊，並將該測量值供應至主控制裝置20。本實施形態中，如後所述，作為上述各干涉儀，除了一部分以外均使用具有複數個側長軸之多軸干涉儀。
另一方面，於載台本體91之-Y側端面，如圖1及圖4(B)所示，透過未圖示動態支撐機構安裝有以X軸方向為長邊方向的移動鏡41。
與移動鏡41對向設有用以將測距光束照射於該移動鏡41、構成干涉儀系統118(參照圖6)一部分的一對干涉儀43A,43B(參照圖1及圖2)。進一步詳述此點，從綜合圖2及圖4(B)後可知，移動鏡41係設計成其X軸方向之長度較晶圓台WTB之反射面17a長至少Z干涉儀43A,43B的間隔量。又，移動鏡41係由具有將長方形與等角梯形一體化之六角形截面形狀的構件構成。對移動鏡41-Y側之面施以鏡面加工，形成有三個反射面41b,41a,41c。
反射面41a，係構成移動鏡41之-Y側端面，與XZ平面成平行且延伸於X軸方向。反射面41b，係構成與反射面41a之+Z側相鄰的面，與相對XZ平面繞圖4(B)之順時針方向傾斜既定角度的面平行且延伸於X軸方向。反射面41c，係構成與反射面41a之-Z側相鄰的面，係設置成隔著反射面41a與反射面41b對稱。
從綜合觀看圖1及圖2可知，Z干涉儀43A,43B，係於Y干涉儀16之X軸方向一側與另一側分離大致同一距離，且分別配置成略低於Y干涉儀16的位置。
如圖1所示，從Z干涉儀43A,43B分別向反射面41b投射沿Y軸方向之測距光束B1，且向反射面41c(參照圖4(B))投射沿Y軸方向之測距光束B2。本實施形態中，具有與被反射面41b反射之測距光束B1正交之反射面的固定鏡47A、以及具有與被反射面41c反射之測距光束B2正交之反射面的固定鏡47B，係在從移動鏡41往-Y方向分離既定距離的位置，在不干涉於測距光束B1,B2之狀態下分別延伸設置於X軸方向。
固定鏡47A,47B，係被支撐於設在用以支撐例如投影單元PU之框架(未圖示)的同一支撐體(未圖示)。此外，固定鏡47A,47B，亦可設於前述測量框架等。又，本實施形態中，雖設置具有三個反射面41b,41a,41c的移動鏡41、以及固定鏡47A,47B，但並不限於此，例如可將具有45度斜面的移動鏡設於載台本體91側面，並將固定鏡配置於晶圓載台WST上方。此時，只要將固定鏡設於前述支撐體或測量框架等即可。
如圖2所示，Y干涉儀16，係從平行於Y軸(通過投影光學系統PL之投影中心(光軸AX，參照圖1))之直線沿於-X側，+X側分離同一距離的Y軸方向測距軸，將測距光束B41,B42投射於晶圓台WTB之反射面17a，再接收各自之反射光，藉此來檢測晶圓台WTB之測距光束B41,B42之照射點中的Y軸方向位置(Y位置)。此外，圖1中僅代表性地將測距光束B41,B42圖示為測距光束B4。
又，Y干涉儀16，係於測距光束B41,B42之間在Z軸方向隔開既定間隔，沿Y軸方向測距軸將測距光束B3投射向反射面41a，再接收被反射面41a反射的測距光束B3，藉此來檢測移動鏡41之反射面41a(亦即晶圓載台WST)的Y位置。
主控制裝置20，係根據Y干涉儀16之與測距光束B41,B42對應的測距軸之測量值平均值，算出反射面17a、亦即晶圓台WTB(晶圓載台WST)的Y位置(更正確而言為Y軸方向之移位△Y)。又，主控制裝置20係從與測距光束B41,B42對應的測距軸之測量值差，算出晶圓台WTB在θ z方向的移位(偏搖量)△θ z(Y)。又，主控制裝置20，係根據反射面17a及在反射面41a之Y位置(Y軸方向之移位△Y)，算出晶圓載台WST在θ x方向的移位(偏搖量)△θ x。
又，如圖2所示，X干涉儀126，係沿在X軸方向之直線LH相距同一距離之雙軸測距軸，將測距光束B51,B52投射於晶圓台WTB，主控制裝置20，係根據與測距光束B51,B52對應的測距軸之測量值，算出晶圓台WTB在X軸方向的位置(X位置，更正確而言為X軸方向之移位△X)。又，主控制裝置20係從與測距光束B51,B52對應的測距軸之測量值差，算出晶圓載台WST在θ z方向的移位(偏搖量)△θ z(X)。此外，從X干涉儀126獲得之△θ z(X)與從Y干涉儀16獲得之△θ z(Y)彼此相等，代表晶圓載台WST往θ z方向的移位(偏搖量)△θ z。
又，如圖2之虛線所示，從X干涉儀128沿平行於X軸之測距軸射出測距光束B7。此X干涉儀128，實際上係沿連結後述卸載位置UP與裝載位置LP(參照圖3)之X軸的平行測距軸，將測距光束B7投射於位在卸載位置UP與裝載位置LP附近位置之晶圓台WTB的反射面17b。又，如圖2所示，來自X干涉儀127之測距光束B6係投射至晶圓台WTB的反射面17b。實際上，測距光束B6係沿通過對準系統AL1檢測中心之X軸的平行測距軸，投射至晶圓台WTB的反射面17b。
主控制裝置20，亦可從X干涉儀127之測距光束B6之測量值、以及X干涉儀128之測距光束B7之測量值，求出晶圓台WTB在X軸方向的移位△X。不過，三個X干涉儀126,127,128之配置係在Y軸方向不同，X 干涉儀126係使用於進行圖27所示之曝光時，X干涉儀127係使用於進行圖34等所示之晶圓對準時，X干涉儀128係使用於進行圖32之晶圓裝載時及圖30所示之卸載時。
又，從Z干涉儀43A,43B分別投射沿Y軸之測距光束B1,B2向移動鏡41。此等測距光束B1,B2，係分別以既定入射角(設為θ/2)射入移動鏡41之反射面41b,41c。又，測距光束B1,B2，係分別在反射面41b,41c反射，而呈垂直射入固定鏡47A,47B的反射面。接著，在固定鏡47A,47B之反射面反射之測距光束B1,B2，再度分別在反射面41b,41c反射(逆向反轉於射入時之光路)而以Z干涉儀43A,43B接收光。
此處，若將晶圓載台WST(亦即移動鏡41)往Y軸方向之移位設為△Yo，將往Z軸方向之移位設為△Zo，則以Z干涉儀43A,43B接收光之測距光束B1的光路長變化△L1及測距光束B2的光路長變化△L2，可分別以下式(1),(2)表示。
△L1=△Yo×(1+cos θ)-△Zo×sin θ …(1)
△L2=△Yo×(1+cos θ)+△Zo×sin θ …(2)
接著，依據式(1),(2)，△Yo及△Zo可由下式(3),(4)求出。
△Zo=(△L2-△L1)/2sin θ …(3)
△Yo=(△L1+△L2)/{2(1+cos θ)} …(4)
上述之移位△Zo、△Yo，係分別以Z干涉儀43A,43B求出。因此，將以Z干涉儀43A求出之移位設為△ZoR,△YoR，將以Z干涉儀43B求出之移位設為△ZoL,△YoL。接著，將Z干涉儀43A,43B分別投射之測距光束B1,B2在X軸方向分離的距離設為D(參照圖2)。在上述前提之下，移動鏡41(亦即晶圓載台WST)往θ z方向之移位(偏搖量)△θ z、以及移動鏡41(亦即晶圓載台WST)往θ y方向之移位(偏搖量)△θ y可由下式(5),(6)求出。
△θ z≒(△YoR-△YoL)/D …(5)
△θ y≒(△ZoL-△ZoR)/D …(6)
承上所述，主控制裝置20可藉由使用上述式(3)~式(6)，根據Z干涉儀43A,43B的測量結果，算出晶圓載台WST在四自由度的移位△Zo、△Yo、△θ z、△θ y。
承上所述，主控制裝置20，可從干涉儀系統118之測量結果，算出晶圓載台WST在六自由度方向(Z,X,Y,△θ z,△θ x,△θ y方向)的移位。此外，本實施形態中，干涉儀系統118雖能測量晶圓載台WST在六自由度方向之位置資訊，但測量方向不限於六自由度方向，亦可係五自由度以下的方向。
此外，作為干涉儀之主要誤差要因，有因光束光路上之環境氣體溫度變化與溫度梯部所產之空氣搖晃的效果。空氣搖晃會使光之波長λ變化成λ+△λ。此波長之微小變化△λ所導致之相位差K△L的變化，由於波數K=2 π/λ，因此可求出2 π△L△λ/λ2。此處，假設光之波長λ=1μm、微小變化△λ=1nm，當光路差△L=100mm時，相位變化則為2 π×100。此相位變化，係與測量單位之一百倍對應。如此，當光路長設定成較長時，干涉儀受短時間引起之空氣搖晃的影響較大，短期穩定性差。此種情形下，最好係使用編碼器。
本實施形態中，雖說明了晶圓載台WST(91,WTB)係可在六自由度移動之單一載台，但並不限於此，亦可使晶圓載台WST構成為包含可在XY面內移動自如之載台本體91，以及搭載於該載台本體91上、能相對載台本體91相對微幅驅動於至少Z軸方向、θ x方向、以及θ y方向的晶圓台WTB。此時，前述之移動鏡41係設於晶圓台WTB。又，亦可於晶圓台WTB設置由平面鏡構成之移動鏡來代替反射面17a，反射面17b。
不過，本實施形態中，晶圓載台WST(晶圓台WTB)在XY平面內之位 置資訊(包含θ z方向之旋轉資訊的三自由度方向的位置資訊)，主要係藉由後述編碼器系統來測量，干涉儀16,126,127之測量值係輔助性地用於修正(校正)該編碼器系統之測量值長期性變動(例如因標尺隨時間之變化等所造成)、以及編碼器之輸出異常發生時之備用等。此外，本實施形態中，晶圓載台WST之六自由度方向的位置資訊中、包含X軸方向、Y軸方向、以及θ z方向之三自由度方向的位置資訊，係由後述編碼器系統來測量，其餘之三自由度方向、亦即Z軸方向、θ x方向、以及θ y方向的位置資訊，則藉由後述之具有複數個Z感測器的測量系統來測量。此處，其餘之三自由度方向，亦可藉由測量系統與干涉儀系統18兩者來測量。例如藉由測量系統測量在Z軸方向及θ y方向的位置資訊，藉由干涉儀系統118測量在θ x方向的位置資訊。
此外，干涉儀系統118之至少一部分(例如光學系統等)，雖可設於用以保持投影單元PU之主框架，或與如前所述懸吊支撐之投影單元PU設置成一體，但本實施形態中係設於前述測量框架。
測量載台MST，包含前述載台本體92與裝載於該載台本體92上之測量台MTB。測量台MTB係透過未圖示之Z調平機構裝載於載台本體92上。然而並不限於此，亦可採用可將測量台MTB相對載台本體92微動於X軸方向、Y軸方向及θ z方向之所謂粗微動構造的測量載台MST，或將測量載台MST固定於載台本體92，並使包含該測量台MTB與載台本體92之測量載台MST整體構成為可驅動於六自由度方向。
於測量台MTB(及載台本體92)設有各種測量用構件。作為該測量用構件，例如圖2及圖5(A)所示，係採用具有針孔狀受光部來在投影光學系統PL之像面上接收照明光IL的照度不均感測器94、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96、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98等。波面像差感測器98，例如能使用國際公開第99/60361號小冊子(對應歐洲專利第1,079,223號)所揭示者。
照度不均感測器94，例如能使用與日本特開昭57-117238號公報(對應美國專利第4,465,368號說明書)等所揭示者相同之構造。又，空間像測量器96，例如能使用與日本特開2002-14005號公報(對應美國專利申請公開第2002/0041377號說明書)等所揭示者相同之構造。此外，本實施形態中雖將三個測量用構件(94,96,98)設於測量載台MST，但測量用構件之種類、及/或數量等並不限於此。測量用構件，例如可使用用以測量投影光學系統PL之透射率的透射率測量器、及/或能採用用以觀察前述局部液浸裝置8、例如嘴單元32(或前端透鏡191)等的測量器等。再者，亦可將與測量用構件相異之構件、例如用以清潔嘴單元32、前端透鏡191等的清潔構件等裝載於測量載台MST。
本實施形態中，參照圖5(A)可知，使用頻率高之感測器類、照度不均感測器94或空間像測量器96等，係配置於測量載台MST之中心線CL(通過中心之Y軸)上。因此，本實施形態中，使用此等感測器類之測量，並非係以使測量載台MST移動於X軸方向之方式來進行，而係僅以使其移動於Y軸方向之方式來進行。
除了上述感測器以外，尚能採用例如日本特開平11-16816號公報(對應美國專利申請公開第2002/0061469號說明書)等所揭示之照度監測器(具有在投影光學系統PL之像面上接收照明光IL之既定面積的受光部)，此照度監測器最好亦配置於中心線上。
此外，本實施形態中，對應所進行之籍由透過投影光學系統PL與液體(水)Lq之曝光用光(照明光)IL來使晶圓W曝光的液浸曝光，使用照明光IL之測量所使用的上述照度不均感測器94(以及照度監測器)、空間像測量器96、以及波面像差感測器98，即係透過投影光學系統PL及水來接收照明 光IL。又，各感測器，例如亦可僅有光學系統等之一部分裝載於測量台MTB(及載台本體92)，或亦可將感測器整體配置於測量台MTB(及載台本體92)。
如圖5(B)所示，於測量載台MST之載台本體92之-Y側端面固定有框狀安裝構件42。又，於載台本體92之-Y側端面，安裝構件42開口內部之在X軸方向之中心位置附近，係以能與前述一對送光系統36對向之配置固定有一對受光系統44。各受光系統44，係由中繼透鏡等之光學系統、受光元件(例如光電倍增管等)、以及收納此等之框體來構成。由圖4(B)及圖5(B)、以及截至目前為止之說明可知，本實施形態中，在晶圓載台WST與測量載台MST於Y軸方向接近既定距離以內之狀態(包含接觸狀態)下，透射過測量板30之各空間像測量狹縫圖案SL的照明光IL係被前述各送光系統36導引，而以各受光系統44之受光元件接收光。亦即，藉由測量板30、送光系統36、以及受光系統44，來構成與前述日本特開2002-14005號公報(對應美國專利申請公開第2002/0041377號說明書)等所揭示者相同之空間像測量裝置45(參照圖6)。
於前述安裝構件42上，沿X軸方向延伸設置有由截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「CD桿」)。此CD桿46，係藉由全動態框構造以動態方式支撐於測量載台MST上。
由於CD桿46為原器(測量基準)，因此其材料係採用低熱膨脹率之光學玻璃陶瓷、例如首德公司之Zerodur(商品名)等。此CD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。又，於該CD桿46之長邊方向一側與另一側端部附近，係如圖5(A)所示分別形成有以Y軸方向為周期方向的基準格子(例如繞射格子)52。此一對基準格子52之形成方式，係隔著既定距離(L)在CD桿46之X軸方向中心、亦即相隔前述中心線CL配置成對稱。此外，距離L係例如400mm以上的距離。
又，於該CD桿46上面以圖5(A)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軸方向彼此偏移既定距離。各基準標記M，例如使用可藉由後述第一對準系統、第二對準系統來檢測之尺寸的二維標記。基準標記M之形狀(構成)雖亦可與前述基準標記FM相異，但本實施形態中基準標記M與基準標記FM係相同構成，且亦與晶圓W之對準標記相同構成。此外，本實施形態中，CD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端面亦形成有與前述晶圓台WTB同樣之反射面19a,19b(參照圖2及圖5(A))。干涉儀系統118(參照圖6)之Y干涉儀18及X干涉儀130(圖1中X干涉儀130並未圖示，參照圖2)，係如圖2所示分別對此等反射面19a,19b投射干涉儀光束(測距光束)，並籍由接收各自之反射光，測量各反射面從基準位置的位移、亦即測量載台MST的位置資訊(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)，並將該測量值供應至主控制裝置120。
本實施形態之曝光裝置100，雖在圖1中為了避免圖式過於複雜而予以省略，但實際上如圖3所示，係配置有第一對準系統AL1，該第一對準系統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。此第一對準系統AL1，係透過支撐構件54固定於未圖示主框架之下面。隔著此第一對準系統AL1之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配置成大致對稱之第二對準系統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。
各第二對準系統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3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，各第二對準系統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。第二對準系統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，第二對準系統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，第一對準系統AL1及第二對準系統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第二對準系統AL21,AL22,AL23,AL24的X位置，但並不限於此，亦可設置將第二對準系統AL21,AL22,AL23,AL24往復驅動於X軸方向的驅動機構。又，第二對準系統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，由於各第二對準系統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。此感測器可僅測量第二對準系統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方向的至少一方)的位置資訊。
於各臂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)。又，臂56n，例如藉由包含馬達等之旋轉驅動機構60n(n=1~4，圖3中未圖示，參照圖6)，可依主控制裝置20之指示來旋動。主控制裝置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，亦即維持相對第一對準系統AL1之4個第二對準系統AL21~AL24的所欲位置關係。
此外，與主框架之臂56n對向的部分只要係磁性體，亦可代替真空墊 58採用電磁石。
本實施形態之第一對準系統AL1及4個第二對準系統AL21~AL24，可使用例如影像處理方式之FIA(Field Image Alignment(場像對準))系統，其能將不會使晶圓上之光阻感光的寬頻檢測光束照射於對象標記，並以攝影元件(CCD(電荷耦合裝置)等)拍攝藉由來自該對象標記之反射光而成像於受光面的對象標記像、以及未圖示之指標(設於各對準系統內之指標板上的指標圖案)像，並輸出該等之拍攝訊號。來自第一對準系統AL1及4個第二對準系統AL21~AL24各自之攝影訊號，係供應至圖6的主控制裝置20。
此外，作為上述各對準系統係不限於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對象標記以檢測從此對象標記產生之散射光或繞射光的對準感測器，或是干涉從該對象標記產生之兩繞射光(例如同階數之繞射光、或繞射於同方向之繞射光)來加以檢測的對準感測器。又，本實施形態中雖設置了五個對準系統AL1,AL21~AL24，但其數目並不限於五個，亦可係兩個以上且四個以下，或六個以上亦可，或亦可非為奇數而為偶數。再者，五個對準系統AL1,AL21~AL24，雖係透過支撐構件54固定於用以保持投影單元PU的主框架下面，但並不限於此，亦可設於例如前述測量框架。又，對準系統AL1,AL21~AL24，由於係檢測晶圓W之對準標記、以及CD桿46之基準標記，因此在本實施形態中亦單稱為標記檢測系統。
本實施形態之曝光裝置100，如圖3所示，係以從四方包圍前述嘴單元32周圍的狀態配置有編碼器系統之四個讀頭單元62A~62D。此等讀頭單元62A~62D，雖在圖3等中為了避免圖式過於複雜而予以省略，但實際上係透過支撐構件以懸吊狀態固定於用以保持前述投影單元PU的主框架。此外，讀頭單元62A~62D在例如投影單元PU為懸吊支撐的情形下，亦可與投影PU懸吊支撐成一體，或設於前述測量框架。
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相對投影光學系統PL之光軸AX配置成從光軸AX大致相隔同一距離。
如圖3所示，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，係構成使用前述Y標尺39Y1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(以下適當簡稱為「Y編碼器」或「編碼器」)70A(參照圖6)。同樣地，讀頭單元62C，係構成使用前述Y標尺39Y2來測量晶圓載台WST(晶圓台WTB)之Y位置)之多眼(此處為六眼)的Y編碼器70C(參照圖6)。此處，讀頭單元62A,62C所具備之相鄰Y讀頭64(亦即測量光束)的間隔，係設定成較前述Y標尺39Y1,39Y2在X軸方向的寬度(更正確而言為格子線38之長度)窄。又，讀頭單元62A,62C各自具備之複數個Y讀頭64中位於最內側之Y讀頭64，為了儘可能配置於投影光學系統PL之光軸，係固定於投影光學系統PL之鏡筒40下端部(更正確而言為包圍前端透鏡191之嘴單元32的橫方向側)。
如圖3所示，讀頭單元62B，具備複數個(此處為七個)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(此處為十一個(不過，圖3之十一個中與第一對準系統AL1重疊之三個係未圖示))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來測量晶圓載台WST(晶圓台WTB)在X軸方向之位置(X位置)之多眼(此處為七眼)的X線性編碼器(以下適當簡稱為「X編碼器」或「編碼器」)70B(參照圖6)。又，讀頭單元62D，係構成使用前述X標尺39X2 來測量晶圓載台WST(晶圓台WTB)之X位置之多眼(此處為十一眼)的X編碼器70D(參照圖6)。又，本實施形態中，例如在進行後述對準時等讀頭單元62D所具備之十一個X讀頭66中之兩個讀頭66，有時會同時對向於X標尺39X1,X標尺39X2。此時，係藉由X標尺39X1與對向於此之X讀頭66來構成X線性編碼器70B，並藉由X標尺39X2與對向於此之X讀頭66來構成X線性編碼器70D。
此處，十一個X讀頭66中之一部分、此處為三個X讀頭，係安裝於第一對準系統AL1之支撐構件54下面側。又，讀頭單元62B,62D各自具備之相鄰X讀頭66(測量光束)的間隔，係設定成較前述X標尺39X1,39X2在Y軸方向的寬度(更正確而言為格子線37之長度)窄。又，讀頭單元62B,62D各自具備之複數個X讀頭66中位於最內側之X讀頭66，為了儘可能配置於投影光學系統PL之光軸，係固定於投影光學系統PL之鏡筒40下端部(更正確而言為包圍前端透鏡191之嘴單元32的橫方向側)。
再者，於第二對準系統AL21之-X側、第二對準系統AL24之+Y側，分別設有在平行於X軸之直線(通過第一對準系統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3所示的狀態下，係分別與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，藉由該Y讀頭64y1,64y2(亦即藉由此等Y讀頭64y1,64y2構成之Y編碼器70C,70A)來測量晶圓載台WST的Y位置(及θ z旋轉)。
又，本實施形態中，在進行第二對準系統之後述基線測量時，CD桿46之一對基準格子52與Y讀頭64y1,64y2係分別對向，藉由與Y讀頭64y1,64y2對向之基準格子52，以各自之基準格子52的位置來測量CD桿46的Y位 置。以下，將藉由與基準格子52分別對向之Y讀頭64y1,64y2所構成之編碼器稱為Y軸線性編碼器70E,70F(參照圖6)。
上述六個線性編碼器70A~70E，係例如以0.1nm左右的分析能力測量晶圓載台WST各自之測量方向的位置資訊，而該等之測量值(測量資訊)係供應至主控制裝置20，主控制裝置20即根據線性編碼器70A~70D之測量值控制晶圓台WTB在XY平面內的位置，並根據編碼器70E,70F之測量值控制CD桿46在θ z方向之旋轉。此外，線性編碼器之構成等，留待後述。
本實施形態之曝光裝置100，設有用以測量晶圓W在Z軸方向之位置資訊的位置測量裝置。如圖3所示，本實施形態之曝光裝置100，設有與照射系統90a及受光系統90b(參照圖8)所構成、例如於日本特開平6-283403號公報(對應美國專利第5,448,332號說明書)等所揭示者相同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」)。本實施形態中，作為其一例，係於前述讀頭單元62C之-X端部之-Y側配置照射系統90a，並以與其相對之狀態於前述讀頭單元62A之+X端部之-Y側配置受光系統90b。
雖省略圖示，此多點AF系統(90a,90b)之複數個檢測點，係在被檢測面上沿X軸方向以既定間隔配置。本實施形態中，例如配置成一行M列(M為檢測點之總數)或兩行N列(N為檢測點總數之1/2)的矩陣狀。圖3中並未個別圖示檢測光束分別照射之複數個檢測點，而係顯示在照射系統90a及受光系統90b之間延伸於X軸方向的細長檢測區域(光束區域)AF。此檢測區域AF，由於其X軸方向之長度係設定成與晶圓W之直徑相同，因此藉由僅沿Y軸方向掃描晶圓W一次，即能測量晶圓W之大致全面之Z軸方向位置資訊(面位置資訊)。又，該檢測區域AF，由於係於Y軸方向，配置於前述液浸區域14(曝光區域IA)與對準系統(AL1,AL21,AL22,AL23,AL24)之檢測區域之間，因此能同時以多點AF系統與對準系統進行其檢測 動作。多點AF系統雖可設於用以保持投影單元PU之主框架等，但在本實施形態中係設於前述測量框架。
此外，複數個檢測點雖係以1行M列或2行N列來配置，但行數及/或列數並不限於此。不過，當行數為2以上時，最好係在不同行之間使檢測點在X軸方向之位置亦相異。再者，雖複數個檢測點係沿X軸方向配置，但並不限於此，例如亦可沿與X軸及Y軸兩方交叉之方向配置複數個檢測點。亦即，複數個檢測點只要至少在X軸方向位置相異即可。又，雖在本實施形態中係對複數個檢測點照射檢測光束，但例如亦可對檢測區域AF全區照射檢測光束。再者，檢測區域AF在X軸方向之長度亦可不與晶圓W之直徑為相同程度。
本實施形態中，係在多點AF系統之複數個檢測點中位於兩端之檢測點附近、亦即檢測區域AF之兩端部附近，以相對前述直線LV呈對稱之配置設有各一對之Z位置測量用面位置感測器(以下簡稱為「Z感測器」)。72a,72b及72c,72d。此等Z感測器72a~72d固定於未圖示主框架之下面。Z感測器72a~72d，係使用例如使用在CD驅動裝置等之光學讀頭構成的光學式位移感測器(CD拾取方式之感測器)，其係對晶圓台WTB上方照射光，並接收其反射光來測量該光之照射點中晶圓台WTB表面在與XY平面正交之Z軸方向的位置資訊。此外，Z感測器72a~72d亦可設於前述測量框架等。
再者，前述讀頭單元62C，具備隔著X軸方向之直線LH(連結複數個Y讀頭64)位於一側與另一側、分別沿平行於直線LH之兩條直線上且以既定間隔配置的複數個(此處為各六個，合計為十二個)Z感測器74i,j(i=1,2，j=1,2,…,6)。此時，成對之Z感測器741,j、Z感測器742,j，係相對上述直線LH配置成對稱。再者，複數對(此處為六對)之Z感測器741,j、Z感測器742,j與複數個Y讀頭64，係在X軸方向交互配置。各Z感測器74i,j，例如係使用與前述Z感測器72a~72d相同之CD拾取方式的感測器。
此處，位於相對直線LH成對稱之位置的各對Z感測器741,j,742,j之間隔，係設定成與前述Z感測器74a,74b之間隔相同的間隔。又，一對Z感測器741,4,742,4，係位於與Z感測器728,72b相同之與Y軸方向平行的直線上。
又，前述讀頭單元62A，具備相對前述直線LV與上述複數個Z感測器74i,j配置成對稱之複數個、此處為12個之Z感測器76p,q(p=1,2，q=1,2,…,6)。各Z感測器76p,q，例如係使用與前述Z感測器72a~72d相同之CD拾取方式的感測器。又，一對Z感測器761,3,762,3，係位於與Z感測器72c,72d相同之Y軸方向的直線上。此外，Z感測器76i,j,76p,q，例如設於前述主框架或測量框架。又，本實施形態中，具有Z感測器72a~72d、74i,j,74p,q的測量系統，係藉由與前述標尺對向之一個或複數個Z感測器測量晶圓載台WST在Z軸方向的位置資訊。因此，曝光動作中，係依據晶圓載台WST之移動切換用於位置測量之Z感測器74i,j,76p,q。進一步地，在曝光動作中，Y標尺39Y1係至少與一個Z感測器76p,q對向，且Y標尺39Y2係至少與一個Z感測器74i,j對向。因此，測量系統不僅能測量晶圓載台WST在Z軸方向的位置資訊，亦能測量在θ y方向的位置資訊(橫搖)。又，本實施形態中，雖測量系統之各Z感測器係測量標尺之格子面(繞射格子的形成面)，但亦可測量與格子面不同之面，例如覆蓋格子面之罩玻璃的一面。
此外，圖3中係省略測量載台MST之圖示，以保持於該測量載台MST與前端透鏡191之間之水Lq而形成的液浸區域係由符號14表示。又，該圖3中，符號78係顯示局部空調系統，其用以將溫度被調整至既定溫度之乾燥空氣沿圖3中所示之白色箭頭透過降流送至多點AF系統(90a,90b)之光束路附近。又，符號UP，係顯示供進行晶圓在晶圓台WTB上之卸載的卸載位置，符號LP係顯示供進行將晶圓裝載於晶圓台WTB上之裝載位置。本實施形態中，卸載位置UP與裝載位置LP係相對直線LV設定成對稱。 此外，亦能使卸載位置UP與裝載位置LP為同一位置。
圖6，係顯示曝光裝置100之控制系統的主要構成。此控制系統，係以由用以統籌裝置整體之微電腦(或工作站)所構成的主控制裝置20為中心。於連接於此主控制裝置20之外部記憶裝置之記憶體34儲存有後述修正資訊。此外，圖6中，係將前述照度不均感測器94、空間像測量器96、以及波面像差感測器98等設於測量載台MST之各種感測器，合稱為感測器群99。
本實施形態之主控制裝置20，係藉由使用編碼器系統70A~70F(參照圖6)，而能在晶圓載台WST之有效動程區域、亦即為了進行對準及曝光動作而使晶圓載台WST移動之區域中，測量其在三自由度(X,Y,θ z)方向的位置座標。其次，針對編碼器70A~70F之構成等，以放大顯示於圖7(A)之Y編碼器70A為代表進行說明。此圖7(A)中，係顯示用以將檢測光(測量光束)照射於Y標尺39Y1之讀頭單元62A的一個Y讀頭64。
Y讀頭64，大分為照射系統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沿相對Y軸及Z軸成45°之方向射出的光源(例如半導體雷射LD)，以及配置在該半導體雷射LD所射出之雷射光束LB之光路上的透鏡L1。
光學系統64b，包含其分離面與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(以下記述為λ/4板)WP1a,WP1b，以及反射鏡R2a,R2b等。
受光系統640包含偏光件(測光件)及光檢測器等。
該Y編碼器70A中，從半導體雷射LD射出之雷射光束LB係透過透鏡L1射入偏振分光器PBS，使其偏振光被分離成兩個光束LB1,LB2。透射過偏振分光器PBS之光束LB1，透過反射鏡R1a到達形成於Y標尺39Y1 之反射型繞射格子RG，在偏振分光器PBS反射之光束LB2則透過反射鏡R1b到達反射型繞射格子RG。此外，此處之「偏振光分離」，係指將入射光束分離成P偏光成分與S偏光成分。
藉由光束LB1,LB2之照射而從繞射格子RG產生之既定次數的繞射光束、例如一次繞射光束，係在透過透鏡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之兩個光束，其各自之偏光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之光束LB1的一次繞射光束，係在偏振分光器PBS反射而射入受光系統64c，先在偏振分光器PBS反射之光束LB2的一次繞射光束，則透射過偏振分光器PBS後與光束LB1合成為同軸而射入受光系統64c。
接著，上述兩個一次繞射光束，係在受光系統64c內部被測光件整合其偏光方向，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。又，當Y標尺39Y1(亦即晶圓載台WST)移動於測量方向(此時為Y軸方向)時，兩個光束各自之相位即變化使干涉光之強度變化。該干涉光之強度變化被受光系統64c檢測出，與該強度變化相對應之位置資訊即作為Y編碼器70A的測量值輸出。其他之編碼器70B,70C,70D等亦與編碼器70A為相同構成。
從上述說明可知，編碼器70A~70F，由於係使彼此干涉支兩個光束的光路長極短且大致相等，因此能大致忽視空氣搖晃的影響。此外，作為各編碼器，係使用分析能力為例如0.1nm左右者。
此外，如圖7(B)所示，本實施形態之編碼器，亦可使用伸長延伸於格子RG之截面形狀的雷射光束LB來作檢測光。圖7(B)中，與格子RG相較係放大圖示光束LB。
此外，作為另一形態，亦有於編碼器讀頭僅包含光學系統64b、照射系統64a與受光系統64c係從光學系統64b物理性地分離的類型。此類型，上述三部分間係透過光纖以光學方式連接。
其次，以圖7(A)所示Y編碼器70A為例詳細說明編碼器之測量原理。首先，導出由兩個返回光束LB1,LB2合成之干涉光強度與Y標尺39Y2之移位(與Y讀頭64的相對移位)關係。
兩個光束(BEAM)LB1,LB2當因移動之反射型繞射格子RG而散射時，會承受因多普勒(Doppler)效應導致之頻率位移、亦即多普勒位移。圖8(A)係顯示因移動之反射面DS導致之光的散射。不過，圖中之向量K0,K1相對YZ面平行，反射面DS相對Y軸平行且相對Z軸成垂直。
反射面DS係以速度向量v=vy+vz、亦即以速度Vy(=｜vy｜)往+Y方向移動且以速度Vz(=｜vz｜)往+Z方向移動。此反射面，波數向量K0之光係以角度θ0入射，而波數向量K1之光則以角度θ1散射。其中，｜K0｜=｜K1｜=K。入射光K0所承受之多普勒位移(散射光K1與入射光K0之頻率差)fD，係由下式(7)得出。
2 π fD=(K1-K0)．v=2KVycos[(θ1-θ0)/2]cos θ+2KVzcos[(θ1-θ0)/2]sin θ …(7)
此處，由於θ=π/2-(θ1+θ0)/2，因此將上式變形後可得到下式(8)。
2 π fD=KVycos(sin θ1+sin θ0)+KVz(cos θ1+cos θ0) …(8)
反射面DS，在時間△t之期間，會移位移位向量△t、亦即往+Y方向移位距離△Y=Vy△t、往+Z方向移位距離△Z=Vz△t。伴隨於此，散射光K1之相位亦位移φ=2 π fD△t。若代入式(8)，相位位移φ即可由式(9)求出。
φ=K△Y(sin θ1+sin θ0)+K△Z(cos θ1+cos θ0) …(9)
此處，入射角θ0與散射角θ1係成立次式之關係(繞射條件)。
sin θ1+sin θ0=n λ/p …(10)
其中，λ係光之波長，p係繞射格子之間距，n係繞射次數。此外，繞射次數n，係以散射角(繞射角)-θ0之零次繞射光為基準，相對散射(產生)於+Y方向之繞射光為正，相對產生於-Y方向之繞射光為負。將式(10)代入式(9)，相位位移φ即可改寫成次式(11)。
φ=2 π n△Y/p+K△Z(cos θ1+cos θ0) …(11)
從上式(11)可知，若反射面DS停止，亦即若△Y=△Z=0，相位位移φ亦為零。
使用式(11)求出兩個光束LB1,LB2之相位位移。首先考量光束LB1之相位位移。圖8(B)中，以反射鏡R1a反射之光束LB1，係以角度θa0射入反射型繞射格子RG，而在角度θa1產生na次繞射光。此時，繞射光承受之相位位移與式(11)右邊相同形式。接著，被反射鏡R2a反射而沿返路的返回光束，即以角度θa1射入反射型繞射格子RG。接著再度產生繞射光。此處，在θa0產生而沿原來光路射向反射鏡R1a的繞射光，係與在返路產生之繞射光相同次數的na次繞射光。因此，光束LB1在返路承受之相位位移，係與在往路承受之相位位移相等。因此，光束LB1承受之全相位位移，可如次式(12)求出。
φ1=4 π na△Y/p+2K△Z(cos θa1+cos θa0) …(12)
其中，繞射條件可由次式(13)求出。
sin θa1+sin θa0=naλ/p …(13)
另一方面，光束LB2係以角度θb0射入反射型繞射格子RG，而在θb1產生nb次繞射光。此繞射光，係在反射鏡R2b反射而沿相同光路返回至反射鏡R1b。光束LB2承受之全相位位移，可與式(12)同樣地，由次式(14)求 出。
φ2=4 π nb△Y/p+2K△Z(cos θb1+cos θb0) …(14)
其中，繞射條件可由次式(15)求出。
sin θb1+sin θb0=nbλ/p …(15)
此情形下，兩個返回光束LB1,LB2所合成之干涉光的強度I，係與光檢測器之受光位置的兩個返回光束LB1,LB2間之相位的差φ，呈I□cos φ的關係。不過，兩個光束之強度LB1,LB2係彼此相等。此處，相位差φ，可使用式(12)與式(14)如次式(16)求出，以作為因兩個光束LB1,LB2各自之反射型繞射格子RG之Y,Z移位導致之相位位移的差(亦即φ2-φ1)、以及因兩個光束LB1,LB2之光路差△L導致的相位差(K△L)的和。
φ=K△L+4 π(nb-na)△Y/p+2K△Zf(θa0,θa1,θb0,θb1)+ψ0 …(16)
此處，由反射鏡R1a,R1b,R2a,R2b之配置與繞射條件(13),(15)決定之幾何學因子，係如次式(17)表示。
f(θa0,θa1,θb0,θb1)=cos θb1+cos θb0-cos θa1-cos θa0 …(17)
又，將由其他要素(例如位移△L,△Y,△Z之基準位置的定義等)決定之定位相項標示為ψ0。
此處，編碼器係構成為可滿足光路差△L=0及次式(18)所示對稱性。
θa0=cos θb0、θa1=cos θb1 …(18)
此時，由於式(16)之右邊第三項之括弧內為零，同時滿足nb=-na(=n)，因此可得到次式(19)。
φ sym(△Y)=2 π△Y/(p/4n)+ψ0 …(19)
從上述(19)可知，相位差φ sym係不取決於光之波長。又，可知干涉光之強度I，在位移△Y每增加或減少測量單位(亦稱測量間距)p/4n即反覆 強弱。因此，測量干涉光隨著從預先決定之基準位置之位移△Y而產生之強度強弱的次數。接著，藉由使用其計數值c△Y，由次式(20)算出位移△Y的測量值C△Y。
C△Y=(p/4n)×c△Y …(20)
進一步地，可使用內插器(interpolator)分割干涉光之正弦強度變化，藉此測量其相位φ’(=φ sym%2 π)。此時，位移△Y的測量值C△Y可由次式(21)算出。
C△Y=(p/4n)×[c△Y+(φ’-φ0)/2 π] …(21)
上式(21)中，將定位相項ψ0設為相位偏置(其中，定義為0≦φ0<2 π)，以保持位移△Y在基準位置的相位φ sym(△Y=0)。
由以上說明可知，可藉由併用內插器，以測量單位(p/4n)以下之測量分析能力測量位移△Y。測量分析能力，係取決於由相位φ’之分割單位決定之離散誤差(亦稱為量子化誤差)、以及因位移△Y使干涉光強度變化I(△Y)=I(φ sym(△Y))從理想正弦波形偏移導致的內插誤差等。此外，位移△Y的離散單位，例如係測量單位(p/4n)之數千分之一、約0.1nm，由於其值非常小，因此若未特別提及，將編碼器之測量值C△Y視為連續量。
另一方面，當晶圓載台WST往與Y軸方向不同之方向移動，而在讀頭64與Y標尺39Y1之間往欲測量之方向以外的方向進行相對運動(非測量方向之相對運動)時，大部分的情形下，會因此而使Y編碼器70A產生測量誤差。以下，根據上述編碼器之測量原理，說明測量誤差產生之情形。
此處，簡單舉出在圖9(A)，圖9(B)所示之兩個情形中，考量上式(16)所示相位差ψ的變化。首先，圖9(A)之情形，係讀頭64之光軸一致於Z軸方向(讀頭64並未傾斜)。此處，晶圓載台WST已於Z軸方向移位(△Z≠0,△Y=0)。此時，由於光路差△L不會變化，因此式(16)右邊之第1項不會變化。第2項則假定△Y=0而為零。接著，第3項由於滿足了式(18)之對 稱性，因此為零。綜上所述，相位差ψ不會產生變化，且亦不會產生干涉光之強度變化。其結果，編碼器之測量值亦不會變化。
另一方面，圖9(B)之情形，係讀頭64之光軸相對Z軸呈傾斜(讀頭64為傾斜)。此狀態下，晶圓載台WST已於Z軸方向移位(△Z≠0,△Y=0)。此時亦同樣地，由於光路差△L不會變化，因此式(16)右邊之第1項不會變化。第2項則假定△Y=0而為零。不過，由於讀頭傾斜而破壞了式(18)之對稱性，因此第3項不為零，而係與Z移位△Z成正比變化。綜上所述，相位差ψ會產生變化，其結果則使測量值變化。此外，即使讀頭64不產生倒塌，例如亦會因讀頭之光學特性(聚焦遠心(telecentricity)等)而破壞式(18)之對稱性，同樣地計數值亦變化。亦即，編碼器系統之測量誤差產生要因之讀頭單元的特性資訊，不僅讀頭之倒塌亦包含其光學特性等。
又，雖省略圖式，但在晶圓載台WST往垂直於測量方向(Y軸方向)與光軸方向(Z軸方向)移位的情形(△X≠0,△Y=0,△Z=0)下，繞射格子RG之格子線所朝向的方向(長邊方向)僅在與測量方向正交時測量值不會變化，但只要不正交即會以與其角度成正比之增益產生感度。
其次，使用圖10(A)~圖10(D)，考量晶圓載台WST之旋轉(其傾斜會變化)的情形。首先，圖10(A)之情形，係讀頭64之光軸一致於Z軸方向(讀頭64並未傾斜)。此狀態下，即使晶圓載台WST往+Z方向移位而成為圖10(B)的狀態，由於與先前之圖9(A)的情形相同，因此編碼器之測量值不會變化。
其次，假設在圖I0(B)之狀態下，晶圓載台WST繞X軸旋轉而成為圖10(C)所示的狀態。此時，雖讀頭與標尺未相對運動，亦即為△X=△Z=0，但由於會因晶圓載台WST之旋轉使光路差△產生變化，因此編碼器之測量值會變化。亦即，會因晶圓載台WST之傾斜(tilt)使編碼器系統產生測量誤差。
其次，假設在圖10(C)之狀態下，晶圓載台WST往下方移動而成為圖10(D)的狀態。此時，由於晶圓載台WST不旋轉，因此光路差△L不會產生變化。然而，由於破壞了式(8)之對稱性，因此透過式(7)之右邊第3項可知會因Z移位△Z使相位差ψ變化。如此，會使編碼器之測量值變化。此外，圖10(D)之情形之編碼器之計數值，係與圖10(A)相同的計數值。
從發明者群進行模擬後的結果可知，編碼器之測量值，不僅對測量方向之Y軸方向之標尺位置變化，對θ x方向(縱搖)、θ z旋轉(偏搖)之姿勢變化亦具有感度，且在前述對稱性被破壞的情形下，亦取決於Z軸方向之位置變化。亦即，上述之理論性的說明與模擬結果一致。
因此，本實施形態中，係以下述方式取得修正資訊，該修正資訊係用以修正因往上述非測量方向之讀頭與標尺之相對運動而導致之各編碼器的測量誤差。
a.首先，主控制裝置20，係一邊監測干涉儀系統118之Y干涉儀16、X干涉儀126及Z干涉儀43A,43B的測量值，一邊透過載台驅動系統124驅動晶圓載台WST，而如圖11(A)及圖11(B)所示，使讀頭單元62A之最靠-Y側之Y讀頭64，對向於晶圓台WTB上面之Y標尺39Y1的任意區域(圖11(A)中以圓圈框住的區域)AR。
b.接著，主控制裝置20即根據Y干涉儀16及Z干涉儀43A,43B之測量值驅動晶圓台WTB(晶圓載台WST)，以使晶圓台WTB(晶圓載台WST)之橫搖量θ y及偏搖量θ z均為零且使縱搖量θ x成為所欲之值α0(此處為α0=200μrad)，在其驅動後從上述Y讀頭64將檢測光照射於Y標尺39Y1之區域AR，並將來自接收其反射光之讀頭64之與光電轉換訊號對應之測量值儲存於內部記憶體。
c.其次，主控制裝置20，根據Y干涉儀16及Z干涉儀43A,43B之測量值維持晶圓台WTB(晶圓載台WST)之姿勢(縱搖量θ y=α0，偏搖量θ z =0，橫搖量θ y=0)，並如圖11(B)中之箭頭所示，使晶圓台WTB(晶圓載台WST)在既定範圍內、例如-100μm~+100μm的範圍內驅動於Z軸方向，在該驅動中從上述讀頭64往Y標尺39Y1的區域AR照射檢測光，並以既定取樣間隔依序擷取來自接收其反射光之讀頭64之與光電轉換訊號對應的測量值，並儲存於內部記憶體。
d.其次，主控制裝置20，即根據Y干涉儀16之測量值將晶圓台WTB(晶圓載台WST)之縱搖量θ x變更成(θ x=α0-△α)。
e.其次，就該變更後之姿勢重複與上述c.相同的動作。
f.其後，交互反覆上述d.與e.的動作，而在縱搖量θ x例如-200μrad<θ x<+200μrad的範圍，以△α(rad)、例如40μrad的間隔擷取上述Z驅動範圍內之讀頭64的測量值。
g.其次，將經由上述b.~e.之處理而獲得之內部記憶體內的各資料標記於以橫軸為Z位置、縱軸為編碼器計數值之二維座標系統上，依序連結縱搖量為相同時之標記點，藉由使縱搖量為零之線(中央之橫線)以通過原點的方式，在縱軸方向使橫軸位移，即能得到如圖12所示的圖表(用以顯示與晶圓載台之Z調平對應之編碼器(讀頭)的測量值變化特性的圖表)。
此圖12之圖表上各點的縱軸之值，必定是縱搖量θ x=α之編碼器在各Z位置的測量誤差。因此，主控制裝置20即將此圖12之圖表上各點的縱搖量θ x、Z位置、編碼器測量誤差作成資料表，並將該資料表作為載台位置起因誤差修正資訊儲存於記憶體34(參照圖6)。或者，主控制裝置20係將測量誤差設為Z位置z、縱搖量θ x之函數，以例如最小平方法算出未定係數以求出其函數，並將該函數作為載台位置起因誤差修正資訊儲存於記憶體34。
h.其次，主控制裝置20，係一邊監測干涉儀系統118之X干涉儀126的測量值，一邊透過載台驅動系統124將晶圓載台WST往-X方向驅動既 定量，而如圖13所示，使自讀頭單元62A之-X側端起第二個Y讀頭64(之前已取得資料之Y讀頭64旁邊的Y讀頭)，對向於晶圓台WTB上面之Y標尺39Y1的前述區域AR(圖13中以圓圈框住所示的區域)。
i.接著，主控制裝置20即使該Y讀頭64進行與上述相同之處理，將該Y讀頭64與Y標尺39Y1所構成之Y編碼器70A的修正資訊儲存於記憶體34。
j.其後亦同樣地，分別求出讀頭單元62A之剩餘各Y讀頭64與Y標尺39Y1所構成之Y編碼器70A的修正資訊、讀頭單元62B之各X讀頭66與X標尺39X1所構成之X編碼器70B的修正資訊、讀頭單元62C之各X讀頭64與Y標尺39Y2所構成之Y編碼器70C的修正資訊、讀頭單元62D之各X讀頭66與X標尺39X2所構成之X編碼器70D的修正資訊，並儲存於記憶體34。
此處重要的是，當使用讀頭單元62B之各X讀頭66來進行上述測量時，係與前述同樣地使用X標尺39X1上的同一區域，當使用讀頭單元62C之各Y讀頭64來進行上述測量時，係使用Y標尺39Y2上的同一區域，當使用讀頭單元62D之各Y讀頭66來進行上述測量時，係使用X標尺39X2上的同一區域。其理由在於，只要干涉儀系統118之各干涉儀的修正(包含反射面17a,17b及反射面41a,41b,41c之彎曲修正)結束，任何時候均可根據該等干涉儀之測量值將晶圓載台WST之姿勢設定成所欲姿勢，藉由使用各標尺之同一部位，即使標尺面傾斜亦不會受其影響而在各讀頭間產生測量誤差。
又，主控制裝置20，係於Y讀頭64y1,64y2，與上述讀頭單元62C,64A之各Y讀頭64同樣地，分別使用Y標尺39Y2,39Y2上的同一區域進行上述測量，求出與Y標尺39Y2對向之Y讀頭64y1所構成之編碼器70C的修正資訊、以及與Y標尺39Y1對向之Y讀頭64y2所構成之編碼器70A的修 正資訊，儲存於記憶體34。
其次，主控制裝置20，即以與上述使縱搖量變化之情形同樣的順序，將晶圓載台WST之縱搖量及橫搖量均維持於零，並將晶圓載台WST之偏搖量θ z在-200μrad<θ z<+200μrad的範圍依序變化，並在各位置，使晶圓台WTB(晶圓載台WST)在既定範圍內、例如-100μm~+100μm的範圍內驅動於Z軸方向，在該驅動中以既定取樣間隔依序擷取讀頭64之測量值，並儲存於內部記憶體。於所有讀頭64或66進行上述測量，並以與前述相同之順序，將內部記憶體內的各資料標記於以橫軸為Z位置、縱軸為編碼器測量值之二維座標系統上，依序連結偏搖量為相同時之標記點，藉由使偏搖量為零之線(中央之橫線)以通過原點的方式使橫軸位移，即能得到與圖12相同的圖表。接著，主控制裝置20即將所得到之圖表上各點的偏搖量θ z、Z位置、測量誤差作成資料表，並將該資料表作為修正資訊儲存於記憶體34。或者，主控制裝置20係將測量誤差設為Z位置z、偏搖量θ z之函數，藉由例如最小平方法算出未定係數，以求出其函數，來並將該函數作為修正資訊儲存於記憶體34。
此處，當晶圓載台WST之縱搖量非為零，且偏搖量非為零時，晶圓載台WST在Z位置z時之各編碼器的測量誤差，可考量為在該在Z位置z時與上述縱搖量對應的測量誤差、以及與偏搖量對應的測量誤差之單純的和(線形和)。其理由在於，經模擬之結果，可知使偏搖量變化的情形下，測量誤差(計數值)亦會隨著Z位置之變化而於線形變化。
以下，為簡化說明，對各Y編碼器之Y讀頭，係求出以次式(22)所示表示測量誤差△y之晶圓載台WST之縱搖量θ x、偏搖量θ z、Z位置z的函數，並儲存於記憶體34內。並對各X編碼器之X讀頭，係求出以次式(23)所示表示測量誤差△x之晶圓載台WST之橫搖量θ y、偏搖量θ z、Z位置z的函數，並儲存於記憶體34內。
△y=f(z,θ x,θ z)=θ x(z-a)+θ z(z-b) …(22)
△x=g(z,θ y,θ z)=θ y(z-c)+θ z(z-d) …(23)
上式(22)中，a係圖12之圖表之各直線交叉之點的Z座標，b係為了取得Y編碼器之修正資訊而使偏搖量變化時與圖12相同圖表的各直線交叉之點的Z座標。又，上式(23)中，c係為了取得X編碼器之修正資訊而使橫搖量變化時與圖12相同圖表的各直線交叉之點的Z座標，d係為了取得X編碼器之修正資訊而使偏搖量變化時與圖12相同圖表的各直線交叉之點的Z座標。
此外，上述之△y或△x，由於係顯示Y編碼器或X編碼器在非測量方向(θ x方向或θ y方向、θ z方向及Z軸方向)之晶圓載台WST位置會影響Y編碼器或X編碼器之測量值的程度，因此以下稱之為載台位置起因誤差，由於係將此載台位置起因誤差直接使用為修正資訊，因此將此修正資訊稱之為載台位置起因誤差修正資訊。
其次，說明作為將後述編碼器之測量值轉換成晶圓載台WST在XY平面內之位置資訊的處理、以及在複數個編碼器間之連接處理等的前提，用以取得各讀頭在XY平面內之位置座標、特別是用以取得在非測量方向之位置座標之讀頭位置的校正處理。此處，作為一例，說明分別構成讀頭單元62A,62C之Y讀頭64在與測量方向正交之非測量方向(X軸方向)之位置座標的校正處理。
首先，在開始此校正處理時，主控制裝置20，係驅動晶圓載台WST，使Y標尺39Y1,39Y2分別位於讀頭單元62A,62C下方。例如圖14所示，使從讀頭單元62A左邊算起第三個Y讀頭64A3、以及從讀頭單元62C右邊算起第二個Y讀頭64C5分別對向於Y標尺39Y1,39Y2。
其次，主控制裝置20，根據Y干涉儀16之測距光束B41,B42各自之測量值或Z干涉儀43A,43B的測量值，使晶圓載台WST如圖14中箭頭RV 所示，以投影光學系統PL之光軸AX為中心在XY平面內旋轉既定角度(設為θ)，取得在此旋轉中與Y讀頭64A3,64C5對向之Y標尺39Y1,39Y2所分別構成之編碼器70A,70C的測量值。圖14中，分別顯示在此晶圓載台WST之旋轉中與Y讀頭64A3,64C5所測量之測量值對應之向量MA,MB。
此時，由於θ係微小角度，MA=b．θ及MB=a．θ即成立，向量MA,MB之大小比MA/MB係等於旋轉中心至Y讀頭64A3,64C5之距離a,b的比a/b。
因此，主控制裝置20，係根據上述編碼器70A,70C的測量值、以及分別從Y干涉儀16之干涉儀光束B41,B42各自之測量值得到的前述既定角度θ，算出距離b,a、亦即Y讀頭64A3,64C5之X座標值，或根據該算出之X座標值進一步進行計算，算出Y讀頭64A3,64C5相對於設計上之位置之在X軸方向的位置偏移量(亦即其位置偏移量修正資訊)。
又，當於圖14所示位置有晶圓載台WST時，實際上，讀頭單元62B,62D係分別對向於X標尺39X1,39X2。因此，主控制裝置20，係在上述晶圓載台WST旋轉時，同時取得X標尺39X1,39X2與分別對向於X標尺39X1,39X2之讀頭單元62B,62D各一個X讀頭66所構成之編碼器70B,70D的測量值接著，與上述同樣地，算出分別對向於X標尺39X1,39X2之各一個X讀頭66之Y座標值，或根據該算出結果進一步進行計算，算出該等X讀頭相對於設計上之位置之在Y軸方向的位置偏移量(亦即其位置偏移量修正資訊)。
其次，主控制裝置20即使晶圓載台WST往X軸方向以既定間距移動，並在各定位位置進行與上述相同步驟的處理，藉此可對讀頭單元62A,62C其餘之Y讀頭，亦求出X座標值、或相對於設計上之位置之在X軸方向的位置偏移量(亦即其位置偏移量修正資訊)。
又，主控制裝置20即從圖14之位置往Y軸方向以既定間距移動，並在各定位位置進行與上述相同步驟的處理，藉此可對讀頭單元62B,62D其 餘之X讀頭，亦求出Y座標值、或相對於設計上之位置之在Y軸方向的位置偏移量(亦即其位置偏移量修正資訊)。
如此，主控制裝置20可取得所有Y讀頭64、Y讀頭64y1,64y2之X座標值或相對於設計上之位置之在X軸方向的位置偏移量(亦即其位置偏移量修正資訊)、以及所有X讀頭66之Y座標值或相對於設計上之位置之在Y軸方向的位置偏移量(亦即其位置偏移量修正資訊)，因此將該等取得之資訊儲存於記憶裝置、例如記憶體34。儲存於此記憶體34內之各讀頭之X座標值或Y座標值、或相對於設計上之位置之在X軸方向或Y軸方向的位置偏移量，係在將後述編碼器之測量值轉換成晶圓載台WST在XY平面內之位置資訊時等使用。此外，將後述編碼器之測量值轉換成晶圓載台WST在XY平面內之位置資訊時，係使用設計值作為各Y讀頭之Y座標值、各X讀頭之X座標值。之所以如此，係因此等各讀頭在測量方向之位置座標給予晶圓載台WST之位置控制精度的影響非常弱(對控制精度之效力非常遲鈍)，因此即使使用設計值亦相當足夠。
此外，當在晶圓台WTB上之各標尺表面(光柵表面)之高度(Z位置)、以及包含曝光中心(為前述曝光區域IA之中心，在本實施形態中係與投影光學系統PL之光軸AX一致)之基準面的高度有誤差時，即會在晶圓載台WST繞與XY平面平行之軸(X軸或Y軸)旋轉(縱搖或橫搖)時使編碼器之測量值產生所謂阿貝誤差，因此有修正該誤差之必要。此處之基準面，係指作為干涉儀系統118所測量之晶圓載台WST在Z軸方向之移位△Zo基準的面，在本實施形態中係與投影光學系統PL之像面一致。
為了修正上述誤差，需要正確地求出各標尺表面(光柵表面)相對晶圓載台WST之基準面之高度差(所謂阿貝偏差量)。之所以如此，係因若修正起因於上述阿貝偏差量之阿貝誤差，即能使用編碼器系統正確地控制晶圓載台WST在XY平面內的位置。考量到此點，本實施形態中，主控制裝置 20係以下述步驟進行用以求出上述阿貝偏差量的校正。
首先，在開始此校正處理時，主控制裝置20，係驅動晶圓載台WST，使Y標尺39Y1,39Y2分別位於讀頭單元62A,62C下方。此時，例如圖15所示，使從讀頭單元62A左邊算起第三個Y讀頭64A3，在前述載台位置起因誤差修正資訊之取得時，與Y標尺39Y1上之特定區域AR對向。又，此時例如圖15所示，使從讀頭單元62C左邊算起第四個Y讀頭64C4，在前述載台位置起因誤差修正資訊之取得時，與Y標尺39Y2上之特定區域AR對向。
其次，主控制裝置20，即根據使用前述干涉儀光束B41,B42及B3之Y干涉儀16的測量結果，而當晶圓載台WST相對XY平面之往θ x方向的移位(縱搖量)△θ x非為零時，即根據干涉儀系統118之Y干涉儀16的測量結果，使晶圓載台WST繞平行於X軸(通過曝光中心)之軸傾斜，以使該縱搖量△θ x成為零。此時，干涉儀系統118之各干涉儀由於已完成所有的修正，因此可控制此種晶圓載台WST之縱搖控制。
接著，在調整上述晶圓載台WST之縱搖量後，即取得Y標尺39Y1,39Y2與對向之Y讀頭64A3,64C4所分別構成之編碼器70A,70C的測量值yA0,yC0。
其次，主控制裝置20，即根據使用干涉儀光束B41,B42及B3之Y干涉儀16的測量結果，如圖15中箭頭RX所示，使晶圓載台WST繞平行於X軸(通過曝光中心)之軸傾斜角度ψ。接著，取得Y標尺39Y1,39Y2與對向之Y讀頭64A3,64C4所分別構成之編碼器70A,70C的測量值yA1,yC1。
接著，主控制裝置20，係根據上述取得之編碼器70A,70C之測量值yA0,yC0及yA1,yC1以及上述角度ψ，算出Y標尺39Y1,39Y2之所謂阿貝偏差量hA,hC。此時，由於ψ係微小角度，因此sin ψ=ψ、cos ψ=1即成立。
hA=(yA1-YA0)/ψ …(24)
hC=(yC1-yC0)/ψ …(25)
其次，主控制裝置20在調整晶圓載台WST之縱搖量以使該縱搖量△θ x成為零後，即視必要將晶圓載台WST驅動於X軸方向，以在前述載台位置起因誤差修正資訊之取得時，使讀頭單元62B,62D之既定X讀頭對向於X標尺39X1,39X2上之特定區域。
其次，主控制裝置20係使用前述Z干涉儀43A,43B之輸出進行前述式(6)的計算，而當晶圓載台WST相對XY平面之往θ y方向的移位(橫搖量)△θ y非為零時，即使晶圓載台WST繞平行於Y軸(通過曝光中心)之軸傾斜，以使該橫搖量△θ y成為零。接著，在調整上述晶圓載台WST之橫搖量後，即取得X標尺39X1,39X2與對向之各X讀頭66所分別構成之編碼器70B,70D的測量值yB0,yD0。
其次，主控制裝置20，即根據Z干涉儀43A,43B的輸出，使晶圓載台WST繞平行於Y軸(通過曝光中心)之軸傾斜角度ψ，取得X標尺39X1,39X2與對向之各X讀頭66所分別構成之編碼器70B,70D的測量值xB1,xD1。
接著，主控制裝置20，係根據上述取得之編碼器70B,70D之測量值yB0,yD0及yB1,yB1以及上述角度ψ，算出X標尺39X1,39X2之所謂阿貝偏差量hB,hD。此時，ψ係微小角度。
hB=(XB1-XB0)/ψ …(26)
hD=(XD1-XD0)/ψ …(27)
由上式(24),(25)可知，當將晶圓載台WST之縱搖量設為ψ x時，伴隨晶圓載台WST之縱搖之Y編碼器70A,70C的阿貝誤差△AA,△Ac，能以次式(28),(29)表示。
△AA=hA。ψ x …(28)
△Ac=hC。ψ x …(29)
由上式(26),(27)可知，當將晶圓載台WST之橫搖量設為ψ y時，伴隨晶圓載台WST之橫搖之X編碼器70B,70D的阿貝誤差△AB,△AD，能以 次式(30),(31)表示。
△AB=hB．ψ y …(30)
△AD=hD．ψ y …(31)
主控制裝置20，係將以上述方式求出之hA~hD或式(28)~式(31)儲存於記憶體34。藉此，主控制裝置20，係可在批量處理中等之實際晶圓載台WST的位置控制時，修正因編碼器系統所測量之晶圓載台WST在XY平面(移動面)內之位置資訊所含的阿貝誤差、亦即因Y標尺39Y1,39Y2表面(光柵表面)相對於前述基準面之阿貝偏差量所導致之與晶圓載台WST之縱搖量相對應的Y編碼器70A,70C測量誤差，或因X標尺39X1,39X2表面(光柵表面)相對於前述基準面之阿貝偏差量所導致之與晶圓載台WST之橫搖量相對應的X編碼器70B,70D測量誤差，且高精度地在XY平面內之任意方向驅動(位置控制)晶圓載台WST。
此外，當編碼器之讀頭之光軸與Z軸大致一致，且晶圓載台WST之縱搖量、橫搖量、以及偏搖量均為零時，從上述式(22)，式(23)可知，應不會產生因晶圓台WTB之姿勢而導致上述的編碼器測量誤差，但實際上即使係上述情形，編碼器之測量誤差也不會是零。此係因Y標尺39Y1,39Y2,X標尺39X1,39X2之面(第2撥水板28b之面)非為理想平面，而多少存在有凹凸之故。當於標尺之面(正確而言，亦包含繞射格子表面、或當繞射格子被罩玻璃覆蓋時之罩玻璃的面)存在凹凸時，即使晶圓載台WST沿與XY平面平行之面移動，標尺面亦會相對編碼器之讀頭移位(上下移動)或傾斜於Z軸方向。其結果，必定會使讀頭與標尺在非測量方向產生相對運動，而此相對運動會成為測量誤差之要因，關於此點已於前述。
又，如圖16所示，當以例如複數個讀頭66A,66B測量同一標尺39X上之複數個測量點P1,P2時，該複數個讀頭66A,66B之光軸傾斜會不同，且當於標尺39X表面存在有凹凸(包含傾斜)時，從圖16中之△XA≠△XB 可清楚得知，因該傾斜差異而使凹凸對測量值之影響，於各讀頭均不同。因此，為了排除此影響的差異，有必要先求出標尺39X表面之凹凸。此標尺39X表面之凹凸，雖可使用例如前述Z感測器等編碼器以外的測量裝置來測量，但在此種情形下，會因該測量裝置之測量分析能力不同而使凹凸之測量裝置受限，因此為了以高精度測量凹凸，有可能需使用較原本目的所需之感測器更高精度且更昂貴的測量器，來作為Z感測器。
因此，本實施形態中，係採用使用編碼器系統本身來測量標尺面之凹凸的方法。以下說明此點。
如前述用以顯示與晶圓載台WST之Z調平對應之編碼器(讀頭)之測量值變化特性的圖12圖表(誤差特性曲線)所示，各編碼器讀頭，係對晶圓載台WST之傾斜動作不具有感度，亦即，不論晶圓載台WST相對XY平面之傾斜角度、編碼器之測量誤差均為零的特異點僅於Z軸方向存在一點。只要將晶圓載台WST與取得前述載台位置起因誤差修正資訊時同樣地移動並找出此點，該點(Z位置)即能定位成相對該編碼器讀頭之特異點。只要對標尺上之複數個測量點進行找出此特異點的動作，即能求出該標尺面之形狀(凹凸)。
(a)因此，主控制裝置20，首先係一邊監測干涉儀系統118之Y干涉儀16、X干涉儀126及Z干涉儀43A,43B之測量值，一邊透過載台驅動系統124驅動晶圓載台WST，如圖17所示，使讀頭單元62A之任意Y讀頭、例如該圖17中之Y讀頭64A2，對向於Y標尺39Y1之+Y側端部附近。接著，主控制裝置20，即與前述同樣地，在該位置使晶圓載台WST之縱搖量(θ x旋轉量)至少以兩階段變更，並於每次變更時，以維持此時之晶圓載台WST之姿勢的狀態，從Y讀頭64A2將檢測光照射於為Y標尺39Y1之對象的測量點，將晶圓載台WST以既定動程範圍掃描(移動)於Z軸方向，並對該掃描(移動)中對向於Y標尺39Y1之Y讀頭64A2(編碼器70A)的測量結果 進行取樣。此外，上述取樣，係在將晶圓載台WST之偏搖量(及橫搖量)維持於零的狀態下來進行
接著，主控制裝置20即根據其取樣結果進行既定運算，藉此於複數個姿勢求出與晶圓載台WST之Z位置對應之上述編碼器70A之該對象測量點中的誤差特性曲線(參照圖12)，並將該複數個誤差特性曲線之交點，亦即，不論晶圓載台WST相對XY平面之傾斜角度、上述編碼器70A之測量誤差均為零的點，設為作為對象測量點中的特異點，求出此特異點之Z位置資訊z1(參照圖18(A))。
(b)其次，主控制裝置20，一邊監測干涉儀系統118之Y干涉儀16、X干涉儀126及Z干涉儀43A,43B之測量值，一邊在將晶圓載台WST之縱搖量、橫搖量維持於零的狀態下，透過載台驅動系統124使晶圓載台WST往+Y方向步進移動既定量。此移動，係以可忽視干涉儀之空氣搖晃所導致測量誤差程度的低速進行。
(c)接著，在其步進移動後的位置，與上述(a)同樣地，求出該位置中上述編碼器70A之特異點之Z位置資訊zp(此處，P=2)。
其後，主控制裝置20藉由反覆進行與上述(b)及(c)相同之動作，求出於標尺39Y1上之Y軸方向以既定間隔設定之複數個(例如n-1個)測量點中的Z位置資訊zp(此處，P=2,3……,i,……k,……n)。
圖18(B)，係顯示以上述方式求出之第i編號之測量點中特異點之Z位置資訊zi，圖18(C)，係顯示第k編號之測量點中特異點之Z位置資訊zk。
(d)接著，主控制裝置20，係根據就上述複數個測量點分別求出之特異點之Z位置資訊z1,z2,……zn，求出標尺39Y1之面的凹凸。如圖18(D)所示，只要使顯示標尺39Y1上各測量點中特異點之Z位置資訊ZP的兩箭頭一端一致於既定基準線，連結各兩箭頭之另一端的曲線，即表示標尺39Y1的面形狀(凹凸)。因此，主控制裝置20，係將各兩箭頭之另一端點進行曲線 配合(curve fit，最小平方近似)來求出表示此凹凸之函數z=f1(y)，並儲存於記憶體34。此外，y係以Y干涉儀16測量之晶圓載台WST的Y座標。
(e)主控制裝置20，係以與上述同樣之方式，分別求出表示Y標尺39Y2之凹凸之函數z=f2(Y)、表示X標尺39X1之凹凸之函數z=g1(X)、以及表示X標尺39X2之凹凸之函數z=g2(X)，並儲存於記憶體34。此外，x係以X干涉儀126測量之晶圓載台WST的X座標。
此處，當在各標尺上之各測量點求出上述誤差特性曲線(參照圖12)時，若求出不論Z之變化而測量誤差恆為零的誤差特性曲線，取得該誤差特性曲線時之晶圓載台WST的縱搖量即會對應標尺面在該測量點的傾斜量。因此，上述方法中，最好係除了標尺面之高度資訊以外亦取得在各測量點之傾斜的資訊。如此，在進行上述曲線配合時，可得到更高精度的配合。
此外，編碼器之標尺，會隨著使用時間之經過因熱膨脹等其他原因導致繞射格子變形，或繞射格子之間距會產生部分或整體變化，欠缺機械式之長期穩定性。因此，由於其測量值所含之誤差會隨著使用時間之經過而變大，因此有需要進行修正。以下，根據圖19說明以本實施形態之曝光裝置100進行之標尺之格子間距修正資訊及格子變形之修正資訊的取得動作。
該圖17中，測距光束B41,B42，係相對前述直線LV配置成對稱，Y干涉儀16之實質測距軸與通過投影光學系統PL之與Y軸方向呈平行的直線LV一致。因此，只要藉由Y干涉儀16，即能在無阿貝誤差之狀態下測量晶圓台WTB的Y位置。同樣地，測距光束B51,B52，係相對前述直線LH配置成對稱，X干涉儀126之實質測距軸與通過投影光學系統PL之光軸且與X軸平行之直線LH一致。因此，只要藉由X干涉儀126，即能在無阿貝誤差之狀態下測量晶圓台WTB的X位置。
首先，說明X標尺之格子線變形(格子線彎曲)之修正資訊與Y標尺之格子間距之修正資訊的取得動作。此處為了使說明較為簡單，係假設反射 面17b為一理想平面。又，在此取得動作前，係測量上述各標尺表面之凹凸資訊，表示Y標尺39Y1之凹凸之函數z=f1(y)、表示Y標尺39Y2之凹凸之函數z=f2(y)、表示X標尺39X1之凹凸之函數z=g1(x)、以及表示X標尺39X2之凹凸之函數z=g2(x)，係儲存於記憶體34內。
首先，主控制裝置20係將儲存於記憶體34內之函數z=f1(y)、函數z=f2(y)、函數z=g1(x)、以及函數z=g2(x)讀入內部記憶體。
其次，主控制裝置20，即以可忽視Y干涉儀16之測量值之短期變動程度的低速並將X干涉儀126之測量值固定於既定值，且根據Y干涉儀16及Z干涉儀43A,43B之測量值，使縱搖量、橫搖量、以及偏搖量均維持於零的狀態下，將晶圓載台WST如圖19中箭頭F,F’所示，在前述有效動程範圍內移動於+Y方向及-Y方向之至少一方向。在此移動中，主控制裝置20係分別使用上述函數z=f1(y)、函數z=f2(y)來修正Y線性編碼器70A,70C的測量值(輸出)，且以既定取樣間隔擷取該修正後之測量值與Y干涉儀16之測量值(更正確而言，為測距光束B41,B42之測量值)，並根據該擷取之測量值求出Y線性編碼器70A,70C之測量值(與編碼器70A之輸出-函數f1(y)對應的測量值、與編碼器70C之輸出-函數f2(y)對應的測量值)與Y干涉儀16之測量值的關係。亦即，主控制裝置20，係求出隨著晶圓載台WST之移動而依序對向配置於讀頭單元62A及62C之Y標尺39Y1,39Y2之格子間距(相鄰之格子線的間隔)及該格子間距的修正資訊。該格子間距的修正資訊，例如當以橫軸為干涉儀之測量值，以縱軸為編碼器之測量值((起因於標尺面之凹凸的誤差)經修正的測量值)時，可求出為將兩者關係以曲線顯示之修正圖等。此時Y干涉儀16之測量值由於係以前述極低速掃描晶圓載台WST時所得之值，因此不但不包含長期性變動誤差，亦幾乎不包含因空氣晃動等導致之短期性變動誤差，可將之視為可忽視誤差之正確之值。又，主控制裝置20，係對在上述晶圓載台WST之移動中，伴隨該移動而依序對 向配置於前述X標尺39X1,39X2之讀頭單元62B及62D之複數個X讀頭66所得到的測量值(X線性編碼器70B及70D之測量值)，進行統計處理(例如予以平均或加權平均)，而一併求出依序對向於該複數個X讀頭66之格子線37之變形(彎曲)的修正資訊。之所以如此，係當反射面17b為一理想平面時，由於在將晶圓載台WST運送於+Y方向或-Y方向之過程中應會反覆出現相同之模糊圖案，因此只要將以複數個X讀頭66取得之測量資料予以平均化，即能正確地求出依序對向於該複數個讀頭66之格子線37之變形(彎曲)的修正資訊。
此外，當反射面17b非為理想平面之一般情形時，即預先測量該反射面之凹凸(彎曲)以求出該彎曲之修正資料，在上述晶圓載台WST移動於+Y方向或-Y方向時，只要代替將X干涉儀126之測量值固定於既定值之方式，藉由一邊控制晶圓載台WST之X位置，一邊使晶圓載台WST移動於+Y方向或-Y方向，使晶圓載台WST正確地移動於Y軸方向。如此一來，即能與上述同樣地，求得Y標尺之格子間距之修正資訊及格子線37之變形(彎曲)的修正資訊。此外，以上述複數個X讀頭66取得之測量資料係反射面17b在相異部位基準的複數個資料，由於任一X讀頭66均係測量同一格子線37的變形(彎曲)，因此藉由上述之平均化動作，亦有反射面之彎曲修正剩餘誤差經平均化而接近真正之值(換言之，藉由將以複數個X讀頭取得之測量資料(格子線37之彎曲資訊)予以平均化，而能減弱彎曲剩餘誤差之影響)的附帶效果。
其次，說明Y標尺之格子線變形(格子線彎曲)之修正資訊與X標尺之格子間距之修正資訊。此處為了使說明較為簡單，係假設反射面17a為一理想平面。此時，只要在上述修正之情形中將X軸方向與Y軸方向交換來進行處理即可。
亦即首先，主控制裝置20係以可忽視X干涉儀126之測量值之短期變 動程度的低速並將Y干涉儀16之測量值固定於既定值，且根據X干涉儀126及Z干涉儀43A,43B之測量值，使縱搖量、橫搖量、以及偏搖量均維持於零的狀態下，將晶圓載台例如在前述有效動程範圍內移動於+X方向及-X方向之至少一方向。在此移動中，主控制裝置20係分別使用上述函數z=g1(x)、函數z=g2(x)來修正X線性編碼器70B,70D的測量值(輸出)，且以既定取樣間隔擷取該修正後之測量值與X干涉儀126之測量值，並根據該擷取之測量值求出X線性編碼器70B,70D之測量值(與編碼器70B之輸出-函數g1(x)對應的測量值、與編碼器70D之輸出-函數g2(x)對應的測量值)與X干涉儀126之測量值的關係。亦即，如此，主控制裝置20，係求出隨著晶圓載台WST之移動而依序對向配置於讀頭單元62B及62D之X標尺39X1,39X2之格子間距(相鄰之格子線的間隔)及該格子間距的修正資訊。該格子間距的修正資訊，例如當以橫軸為干涉儀之測量值，以縱軸為編碼器之測量值時，可求出為將兩者關係以曲線顯示之修正圖等。此時Y干涉儀126之測量值由於係以前述極低速掃描晶圓載台WST時所得之值，因此不但不包含長期性變動誤差，亦幾乎不包含因空氣晃動等導致之短期性變動誤差，可將之視為可忽視誤差之正確之值。
又，主控制裝置20，係對在上述晶圓載台WST之移動中，伴隨該移動而依序對向配置於前述Y標尺39Y1,39Y2之讀頭單元62A及62C之複數個Y讀頭64所得到的測量值(Y線性編碼器70A及70C之測量值)，進行統計處理(例如予以平均或加權平均)，而一併求出依序對向於該複數個Y讀頭64之格子線38之變形(彎曲)的修正資訊。之所以如此，係當反射面17a為一理想平面時，由於在將晶圓載台WST運送於+X方向或-X方向之過程中應會反覆出現相同之模糊圖案，因此只要將以複數個Y讀頭64取得之測量資料予以平均化，即能正確地求出依序對向於該複數個讀頭64之Y格子線64之變形(彎曲)的修正資訊。
此外，當反射面17a非為理想平面時，即預先測量該反射面之凹凸(彎曲)以求出該彎曲之修正資料，在上述晶圓載台WST移動於+X方向或-X方向時，只要代替將Y干涉儀16之測量值固定於既定值之方式，藉由一邊控制晶圓載台WST之Y位置，一邊使晶圓載台WST移動於+X軸方向或-X方向，即可使晶圓載台WST正確地移動於Y軸方向。如此一來，即能與上述同樣地，求得X標尺之格子間距之修正資訊及格子線38之變形(彎曲)的修正資訊。
主控制裝置20係透過上述方式，在既定之時點中、例如依各批量，求得Y標尺之格子間距之修正資訊及格子線37之變形(彎曲)的修正資訊，以及X標尺之格子間距之修正資訊及格子線38之變形(彎曲)的修正資訊。
接著，在批量之處理中，主控制裝置20係一邊根據前述格子間距之修正資訊及上述格子線38之變形(彎曲)的修正資訊、藉由干涉儀系統118所測量之晶圓載台WST之與Z位置z、縱搖量θx及橫搖量θz對應之載台位置起因誤差修正資訊、以及起因於Y標尺39Y1,39Y2表面之阿貝偏差量導致之與晶圓載台WST的縱搖量△θx對應的阿貝誤差修正資訊，修正讀頭單元62A,62C所得的測量值(亦即編碼器70A,70C之測量值)，一邊使用Y標尺39Y1,39Y2與讀頭單元62A,62C、亦即使用Y線性編碼器70A,70C來進行晶圓載台WST往Y軸方向的移動控制。藉此，可不受Y標尺之格子間距隨時間之變化及構成Y標尺之各格子(線)之彎曲的影響，不受晶圓載台WST在非測量方向之位置變化(讀頭與標尺在非測量方向之相對運動)的影響，亦不受阿貝誤差的影響，使用Y線性編碼器70A,70C以良好精度控制晶圓載台WST在Y軸方向的移動控制。
又，在批量之處理中，主控制裝置20係一邊根據前述格子間距之修正資訊及上述格子線37之變形(彎曲)的修正資訊、藉由干涉儀系統118所測量之晶圓載台WST之與Z位置z、橫搖量θy及偏搖量θz對應之載台位置 起因誤差修正資訊、以及起因於X標尺39X1,39X2表面之阿貝偏差量導致之與晶圓載台WST的橫搖量△θy對應的阿貝誤差修正資訊，修正讀頭單元62B,62D所得的測量值(亦即編碼器70B,70D之測量值)，一邊使用X標尺39X1,39X2與讀頭單元62B,62D、亦即使用X線性編碼器70B,70D來進行晶圓載台WST往X軸方向的移動控制。藉此，可不受X標尺之格子間距隨時間之變化及構成Y標尺之各格子(線)之彎曲的影響，不受晶圓載台WST在非測量方向之位置變化(讀頭與標尺在非測量方向之相對運動)的影響，亦不受阿貝誤差的影響，使用X線性編碼器70B,70D以良好精度控制晶圓載台WST在X軸方向的移動控制。
此外，上述說明中，雖係對Y標尺、X標尺均進行格子間距、以及格子線彎曲之修正資訊的取得，但並不限於此，亦可僅對Y標尺及X標尺之任一者進行格子間距及格子線彎曲之修正資訊的取得，或亦可對Y標尺及X標尺兩者進行格子間距、格子線彎曲中任一者之修正資訊的取得。當例如僅進行X標尺之格子線37彎曲之修正資訊的取得時，亦可不使用Y干涉儀16，而僅根據Y線性編碼器70A,70C之測量值來使晶圓載台WST移動於Y軸方向。同樣地，當例如僅進行Y標尺之格子線38彎曲之修正資訊的取得時，亦可不使用X干涉儀126，而僅根據X線性編碼器70B,70D之測量值來使晶圓載台WST移動於X軸方向。又，亦可僅補償前述載台位置起因誤差、因標尺(例如格子面之平面度(平坦性)、及/或格子之形成誤差(包含間距誤差、格子線彎曲等))而產生之編碼器測量誤差的任一者。此外，在實際曝光時等，係藉由主控制裝置20，以無法忽視因干涉儀之光束光路上之空氣搖晃導致之測量值短期變動的速度，透過載台驅動系統124驅動晶圓載台WST。因此，根據編碼器系統之測量值進行晶圓載台WST之位置控制係非常重要的。例如，在使晶圓載台WST曝光中於Y軸方向掃描時，主控制裝置20，係根據分別與Y標尺39Y1,39Y2對向之一對Y讀頭 64(Y編碼器)之測量值驅動載台驅動系統124。此時，為了根據一對Y讀頭64(Y編碼器)之測量值透過載台驅動系統124將晶圓載台WST正確地移動於Y軸方向，因該一對Y讀頭64各自之檢測訊號(受光元件之光電轉換訊號)在電線中之傳播所導致之測量延遲而造成的測量誤差，須使其不會對晶圓載台WST之位置控制造成影響。又，例如在晶圓上之一個照射區域之曝光與相鄰照射區域之曝光間所進行之晶圓載台WST的照射區域間步進動作時，主控制裝置20，亦須根據分別與X標尺39X1,39X2對向之一對X讀頭66(X編碼器)之測量值控制晶圓載台WST在X軸方向的位置。此時，因該一對X讀頭66各自之檢測訊號(受光元件之光電轉換訊號)在電線中之傳播所導致之測量延遲而造成的測量誤差，須使其不會對晶圓載台WST之位置控制造成影響。又，為了對晶圓W上之所有照射區域進行曝光，須進行後述之複數個編碼器間的連續銜接動作。因此，須預先求出編碼器系統之所有Y讀頭64及X讀頭66、以及一對Y讀頭64y1,64y2之檢測訊號(受光元件之光電轉換訊號)在電線中之傳播所導致之延遲時間的資訊。
另一方面，本實施形態之曝光裝置100，除了編碼器系統以外，亦可藉由干涉儀系統118測量晶圓載台WST在XY平面內的位置資訊。亦即，曝光裝置100，可藉由編碼器系統之各Y讀頭與Y干涉儀16同時測量晶圓載台WST在Y軸方向之位置資訊，且可藉由編碼器系統之各X讀頭與X干涉儀126同時測量晶圓載台WST在X軸方向之位置資訊。
此處，主控制裝置20，係以如下步驟，例如在裝置啟動時等，取得編碼器系統之所有Y讀頭64及X讀頭66、以及一對Y讀頭64y1,64y2之檢測訊號(受光元件之光電轉換訊號)在電線中之傳播所導致之延遲時間的資訊。
首先，主控制裝置20係使晶圓載台WST移動至讀頭單元62A,62C各自之一個Y讀頭64會分別與Y標尺39y1,39y2對向的位置。
其次，主控制裝置20即根據Y干涉儀16及X干涉儀126、以及反射面17b的彎曲修正資料，控制晶圓載台WST之X位置，且根據Y干涉儀16及Z干涉儀43A,43B之測量值，使縱搖量、橫搖量、以及偏搖量均維持於零的狀態下，將晶圓載台WST以既定速度、例如與掃描曝光時相同之速度往+Y方向或-Y方向驅動。在此驅動中，主控制裝置20係同時且以既定取樣間隔，將來自分別與Y標尺39Y1,39Y2對向之兩個Y讀頭64的檢測訊號，擷取至例如記憶體34等的記憶裝置。
其結果，可得到例如圖20所示均以正弦曲線表示之Y干涉儀16的輸出訊號C1、以及各Y讀頭64之檢測訊號C2。圖20中，橫軸係顯示時間t，縱軸係顯示訊號強度I。此外，此圖20，係顯示以兩訊號C1,C2之峰值與底值均成為同一值的方式將至少一方的訊號標準化後的兩訊號。
接著，主控制裝置20，求出圖20中所示之平行於縱軸之直線與兩訊號C1,C2各自的交點Q1,Q2，並求出點Q1,Q2之距離(強度差)△I，將該強度差△I乘以既定係數γ，求出以訊號C1為基準之隨著訊號C2在電線中之傳播之各讀頭64的延遲時間δ。此處之係數γ，係用以將預先透過實驗等求出之強度差△I轉換成前述延遲時間δ的係數。
此處，主控制裝置20，當然係就分別與Y標尺39Y1,39Y2對向之兩個Y讀頭64求出延遲時間δ。
其次，主控制裝置20使晶圓載台WST往-X方向(或+X方向)移動相鄰之Y讀頭的間隔，並以與上述相同的步驟，就分別與Y標尺39Y1,39Y2對向之兩個Y讀頭64求出延遲時間δ。其後，主控制裝置20即反覆相同之步驟，就所有Y讀頭64及Y讀頭64y1,64y2求出延遲時間δ。此外，上述說明中，雖係以兩個Y讀頭為一組求出延遲時間δ，但並不限於此，亦可透過與上述相同的步驟，就各Y讀頭求出延遲時間δ。
又，當依編碼器系統之各X讀頭66求出檢測訊號(受光元件之光電轉 換訊號)在電線中之傳播所導致之延遲時間的資訊時，主控制裝置20，係在上述修正之情形中將X軸方向與Y軸方向交換來進行處理。此外，此處理之詳細情形係省略。
主控制裝置20，即以上述方式，分別求出以Y干涉儀16之測量值為基準之編碼器系統各Y讀頭之檢測訊號在電線中之傳播所導致之延遲時間的資訊、以及以X干涉儀126之測量值為基準之編碼器系統各X讀頭之檢測訊號在電線中之傳播所導致之延遲時間的資訊，並儲存於記憶體34。
其次，根據圖21說明因上述各讀頭之檢測訊號在電線中之傳播所導致之測量延遲而造成之編碼器測量誤差的修正方法一例。此圖21係顯示時間變化曲線y=y(t)與近似直線y=ycal(t)，該時間變化曲線y=y(t)係顯示從既定速度v0以既定加速度(減速度)a減速中之晶圓載台WST在Y軸方向之位置隨時間變化之例，該近似直線y=ycal(t)係用於修正該測量誤差。此處之時間變化曲線y=y(t)，係顯示作為前述各Y讀頭之檢測訊號在電線中之傳播所導致之延遲時間δ的基準、以測量裝置(此處為Y干涉儀16)測量之晶圓載台WST在Y軸方向之位置變化的曲線(對以既定測量取樣間隔獲得之Y干涉儀16之測量值進行最小平方近似後的曲線)。近似直線y=ycal(t)係連結時間變化曲線y=y(t)上之點S1與點S2的直線。點S1，係在將現在時刻設為t時，與在現在時刻t主控制裝置20所取得之最新Y編碼器(Y讀頭)之測量值對應、前述延遲時間δ前之時刻(t-δ)中時間變化曲線y=y(t)上的點。又，點S2，係與現在時刻t1相距1控制取樣間隔△t(△t例如為96μs)前之時刻(t-△t)中主控制裝置20所取得之Y編碼器(Y讀頭)的測量值(亦即一個前之Y編碼器(Y讀頭)之測量值)所對應、時刻(t-△t-δ)中時間變化曲線y=y(t)上的點。因此，主控制裝置20，可根據現在時刻t主控制裝置20所取得之最新Y編碼器(Y讀頭)之測量值、以及一個前之Y編碼器(Y讀頭)之測量值，算出近似直線y=ycal(t)。
此時，近似直線y=ycal(t)可以下式(32)表示。
又，時間變化曲線y=y(t)，由於係顯示從既定速度v0以既定加速度(減速度)a減速中之晶圓載台WST在Y軸方向之位置變化例的曲線，因此作為一例，亦能以下式(33)表示。
y=y(t)=v0t-1/2at2…(33)
因此，圖21中所示之修正誤差、亦即現在時刻t中y=y(t)與y=ycal(t)之差(ycal(t)-y(t))，能以下式(34)表示。
當減速度(加速度)a=20[m/s2]、延遲時間δ=100[ns]、1控制取樣間隔△t=96[μsec]時，修正誤差為0.1nm，若係此量則並不會構成問題。亦即，如可就各Y讀頭正確地求出延遲時間δ，即可透過上述方法，以軟體修正因測量延遲(延遲時間)導致之編碼器的測量誤差。
亦即，主控制裝置20，係根據編碼器系統之各Y讀頭之測量值與1控制取樣間隔前之測量值，找出時刻t、時刻(t-△t)中時間變化曲線y=y(t)上的點S1,S2，算出通過該等點S1,S2之近似直線y=ycal(t)，並求出時刻t中近似直線y=ycal(t)上之點的y座標值，藉此能修正各Y讀頭66之檢測訊號在電線中之傳播所導致之測量延遲而造成的測量誤差，修正編碼器系統之各Y讀頭之測量延遲的影響。
又，主控制裝置20，亦以與上述相同之方式，修正編碼器系統之各X 讀頭之測量延遲(延遲時間δ)的影響。
其他測量誤差之產生要因，可考量有光束光路上之環境氣氛的溫度搖晃(空氣搖晃)。兩個返回光束LB1,LB2間之相位差ψ，由式(16)右邊第1項可知係取決於兩個光束之光路差△L。此處，假設因空氣搖晃使光之波長λ變化成λ+△λ。因此波長之微小變化△λ，會使相位差變化微小量△ψ=2π△L△λ/λ2。假設光之波長λ=1μm、微小變化△λ=1nm，相對於光路差△L而為相位變化△ψ=2π。此相位變化，若換算成編碼器之計數值即相當於1，若換算成位移則相當於p/2(nb-na)。因此，假設nb=-na=1，p=1μm時，即產生0.25μm之測量誤差。
實際之編碼器中，由於彼此干涉之兩個光束的光路長極短，因此起因於空氣搖晃之波長變化△λ非常小。再者，光路差△係設計成在光軸相對反射面呈正交之理想狀態下大致為零。因此，起因於空氣搖晃之測量誤差大致可忽視。即使與干涉儀相較亦相當小，具有優異短期穩定性。
本實施形態之曝光裝置100，亦可在例如裝置啟動時等，由主控制裝置20以前述順序或不同順序反覆複數次前述一連串校正處理，亦即A.載台位置起因誤差修正資訊之取得處理，B.讀頭位置校正處理，C.用以求出阿貝偏差量之校正處理，D.用以求出標尺面之形狀(凹凸)的處理，E.標尺之格子間距修正資訊及格子變形之修正資訊的取得處理，以及F.起因於測量延遲之測量誤差之修正資訊的取得處理。在反覆進行時，亦可根據至前次為止所測量之各種資訊，進行第二次以後之各種校正處理。
例如在進行載台位置起因誤差修正資訊之取得處理時，例如晶圓台WTB(晶圓載台WST)之縱搖(或橫搖)的調整，必須以Z位置z=0之點為中心使晶圓載台WST進行θx旋轉(或θy旋轉)，其前提在於，Y標尺39Y1,39Y2(或X標尺39X1,39X2)之前述阿貝偏差量須為已知。接著，在第一次之載台位置起因誤差修正資訊之取得處理中，係使用設計值作為Y標尺39Y1, 39Y2(或X標尺39X1,39X2)之阿貝偏差量，以前述步驟進行載台位置起因誤差修正資訊之取得處理，其後在進行B.讀頭位置校正處理及C.用以求出阿貝偏差量之校正處理後，進行D.用以求出標尺面之形狀(凹凸)的處理、E.標尺之格子間距修正資訊及格子變形之修正資訊的取得處理，之後，在進行第二次之載台位置起因誤差修正資訊之取得處理時，係根據以上述方式實際求出之阿貝偏差量，以Z位置z=0之點為中心使晶圓載台WST進行θx旋轉(或θy旋轉)，再以前述步驟取得載台位置起因誤差修正資訊。如此，可不受在第二次測量中阿貝偏差量相對設計值之誤差的影響，取得載台位置起因誤差修正資訊。
其次，說明在預先進行上述載台位置起因誤差修正資訊之取得、標尺表面之凹凸測量、標尺之格子間距修正資訊及格子變形之修正資訊的取得、以及標尺表面之阿貝偏差量之取得等的處理後，在實際之批量處理中等所執行之用於晶圓載台WST在XY平面內之位置控制之編碼器的切換處理，亦即在複數個編碼器間之連續銜接處理。
此處，首先在複數個編碼器間之連續銜接處理之說明前，先使用圖22(A)及圖22(B)說明作為其前提之將修正完畢之編碼器之測量值轉換成晶圓載台WST之位置的具體方法。此處為使說明簡單，晶圓載台WST之自由度係三自由度(X,Y,θz)。
圖22(A)，係顯示晶圓載台WST位於座標原點(X,Y,θz)=(0,0,0)的基準狀態。編碼器(Y讀頭)Enc1,Enc2及編碼器(X讀頭)Enc3，均在不從所分別對向之標尺39Y1,39Y2及X標尺39X1之掃描區域脫離的範圍內，驅動晶圓載台WST。承上所述，晶圓載台WST移動至位置(X,Y,θz)之狀態係如圖22(B)所示。
此處，將XY座標系統中編碼器Enc1,Enc2,Enc3之測量點的位置座標(X,Y)分別設為(p1,q1)、(p2,q2)、(p3,q3)。分別從記憶體34內讀出並使用在 前述讀頭位置之校正時所取得的位置資訊，來作為編碼器Enc1,Enc2之X座標值p1,p2及編碼器Enc3之Y座標值q3，從記憶體34內讀出並使用設計上的位置資訊，來作為編碼器Enc1,Enc2之Y座標值q1,q2及編碼器Enc3之X座標值p3。
X讀頭與Y讀頭，係分別測量晶圓載台WST之中心軸LL與LW之相對距離。如此，X讀頭與Y讀頭之測量值CX,CY能分別以下式(35a)、(35b)表示。
CX=r’。ex’…(35a)
CY=r’。ey’…(35b)
此處之ex’、ey’，係晶圓載台WST之相對座標系統(X’,Y’,θz’)中之X’,Y’單位向量，與基準座標系統(X,Y,θz)中之X,Y單位向量ex,ey有下式(36)的關係。
又，r’係相對座標系統中之編碼器之位置向量，可使用基準座標系統中之位置向量r=(p,q)賦予為r’=r-(O’-O)。因此，式(35a)、(35b)可改寫成下式式(37a)、(37b)。
CX=(p-X)cos θz+(q-Y)sin θz…(37a)
CY=-(p-X)sin θz+(q-Y)cos θz…(37b)
因此，如圖22(B)所示，當晶圓載台WST位於座標(X,Y,θz)時，三個編碼器之測量值，理論上能以下式(38a)~(39c)(亦稱為仿射轉換之關係)表示。
C1=-(p1-X)sin θz+(q1-Y)cosθz…(38a)
C2=-(p2-X)sin θz+(q2-Y)cos θz…(38b)
C3=-(p3-X)sin θz+(q3-Y)cos θz…(38c)
此外，在圖22(A)之基準狀態下，透過聯立方程式(38a)~(38c)，即為C1=q1,C2=q2,C3=q3。因此，在基準狀態下，若將三個編碼器Enc1,Enc2,Enc3之三個測量值分別初始設定為q1,q2,q3，對其後晶圓載台WST之移位(X,Y,θz)，三個編碼器即能提示式(38a)~(38c)所賦予之理論值。
聯立方程式(38a)~(38c)中，對變數為三個(X,Y,θz)係賦予三個式。因此，若賦予聯立方程式(38a)~(38c)中之從屬變數C1,C2,C3，即能求出變數X,Y,θz。此處，所適用近似sin θz≒θz，或使用更高次之近似，即能容易地解開方程式。因此，能從編碼器之測量值C1,C2,C3算出晶圓載台WST之位置(X,Y,θz)。
以上述方式構成之本實施形態的曝光裝置100，由於採用如前所述之晶圓台WTB上之X標尺、Y標尺之配置及如前述之X讀頭、Y測頭的配置，因此會如圖23(A)及圖23(B)等之示例所示，晶圓載台WST之有效動程範圍(亦即本實施形態中之為了進行對準及曝光動作而移動的範圍)中，屬於讀頭單元62B,62D之合計18個X讀頭中之至少一個X讀頭66必定會對向於X標尺39X1,39X2中之至少一方，且分別屬於讀頭單元62A,62C之至少各1個Y讀頭中之至少一個Y讀頭64、或Y讀頭64y1,64y2必定會對向於Y標尺39Y1,39Y2。亦即，對應之讀頭至少會有各一個與四個標尺中之至少三個對向。
此外，圖23(A)及圖23(B)中，相對應之與X標尺或Y標尺對向的讀頭係以圓圈框住表示。
因此，主控制裝置20可在前述晶圓載台WST之有效動程範圍中，藉由根據編碼器70A,70C、以及編碼器70B及70D之至少一方之至少合計三個編碼器的測量值控制構成載台驅動系統124的各馬達，來以高精度控制晶圓載台WST在XY平面內的位置資訊(包含θz方向之旋轉資訊)。編碼 器70A~70D之測量值所承受之空氣晃動的影響，由於與干涉儀相較係小到幾乎可忽視，因此起因於空氣晃動之測量值的短期穩定性，係較干涉儀好上許多。
又，當如圖23(A)中白色箭頭所示將晶圓載台WST驅動於X軸方向時，用以測量該晶圓載台WST在Y軸方向之位置的Y讀頭64，係如該圖中之箭頭e1,e2所示依序切換至相鄰之Y讀頭64。例如從實線圓圈框住之Y讀頭64切換至以虛線圓圈框住之Y讀頭64。如此，測量值係在此切換之前後，進行後述之測量值的連續銜接處理。
又，當如圖23(B)中白色箭頭所示將晶圓載台WST驅動於Y軸方向時，用以測量該晶圓載台WST在X軸方向之位置的X讀頭66，係依序切換至相鄰之X讀頭64。例如從實線圓圈框住之X讀頭66切換至以虛線圓圈框住之X讀頭66。如此，測量值係在此切換之前後進行測量值的連續銜接處理。
此處，以圖23(A)中箭頭e1所示之Y讀頭643至644的切換為例，根據圖24(A)~圖24(E)說明編碼器讀頭的切換步驟。
圖24(A)係顯示切換前之狀態。在此狀態下，與Y標尺39Y2上之掃描區域(設有繞射格子之區域)對向的Y讀頭643係作動，偏離掃描區域之Y讀頭644則停止。此處，以黑色圓圈表示作動中之讀頭，以白色圓圈表示停止中之讀頭。接著，主控制裝置20係監視作動中之Y讀頭643的測量值。被監視測量值之讀頭，係以雙重矩形框表示。
此處，晶圓載台WST係往+X方向移動。藉此，Y標尺39Y2係移位至右方向。此處，本實施形態中，如前所述，相鄰之兩個Y讀頭的間隔設定成較Y標尺39Y2在X軸方向的有效寬度(掃描區域之寬度)窄。因此，如圖24(B)所示，Y讀頭643,644係處於與Y標尺39Y2之掃描區域對向的狀態。因此，主控制裝置20，係連同作動中之Y讀頭643一起確認停止中之Y讀 頭644已與掃描區域對向，而使Y讀頭644歸位。不過，主控制裝置20在此時點還未開始測量值之監視。
其次，如圖24(C)所示，在其後將停止之Y讀頭644與掃描區域對向的期間，主控制裝置20，係根據包含Y讀頭643之作動中之編碼器讀頭的測量值，算出已歸位之Y讀頭644的基準位置。接著，主控制裝置20係將該基準位置設定成Y讀頭644之測量值的初始值。此外，關於基準位置之算出與初始值的設定，將於後詳細說明。
主控制裝置20，與上述初始值之設定同時地，將監視測量值之編碼器讀頭，從Y讀頭643切換成644。切換結束後，主控制裝置20即如圖24(D)所示，將Y讀頭643停止於偏離掃描區域之前。藉由上述，編碼器讀頭之切換作業即全部結束，其後，即如圖24(D)所示，由主控制裝置20監視Y讀頭644之測量值。
本實施形態中，讀頭單元62A,62C各自具備之相鄰Y讀頭64的間隔，係例如70mm(有一部分例外)，設定成較Y標尺39Y1,39Y2之掃描區域在X軸方向的有效寬度(例如76mm)窄。又，同樣地，讀頭單元62B,62D各自具備之相鄰X讀頭66的間隔，係例如70mm(有一部分例外)，設定成較X標尺39X1,39X2之掃描區域在Y軸方向的有效寬度(例如76mm)窄。藉此，能如上述順利地執行Y讀頭及X讀頭之切換。
此外，本實施形態中，相鄰之兩讀頭對向於標尺之範圍、亦即圖24(B)所示狀態至圖24(D)所示狀態之晶圓載台WST的移動距離例如為6mm。監視測量值之讀頭，係在其中央、亦即圖24(C)所示晶圓載台WST的位置切換。此切換作頁，係在停止之讀頭從掃描區域偏離為止之期間結束，亦即晶圓載台WST從圖24(C)所示狀態至圖24(D)所示狀態為止移動距離3mm之區域的期間結束。例如載台之移動速度為1m/sec時，係在3msec之時間內結束讀頭的切換作業。
其次，以主控制裝置20之動作為中心，說明編碼器讀頭在切換時之連續銜接處理、亦即測量值之初始設定。
本實施形態中，如前所述，係在晶圓載台WST之有效動程範圍內，隨時由三個編碼器(X讀頭及Y讀頭)觀測晶圓載台WST，在進行編碼器之切換處理時，如圖25所示，係由四個編碼器觀測晶圓載台WST。
在用以控制晶圓載台WST在XY平面內之位置之編碼器將進行切換處理(連續銜接)的瞬間，如圖25所示，編碼器Enc1,Enc2,Enc3,Enc4，係分別位於標尺39Y1,39Y2,39X1,39X2之上。乍看此圖25，雖看起來像是將從編碼器Enc1切換至編碼器Enc4，但從編碼器Enc1與編碼器Enc4之測量方向不同這點可知，即使在欲進行連續銜接之時點賦予編碼器Enc1之測量值(計數值)來直接作為編碼器Enc4之測量值初始值，亦無任何意義。
因此，本實施形態中，係將三個編碼器Enc1、Enc2、及Enc3之測量/伺服器，切換至三個編碼器Enc2、Enc3、及Enc4之測量/伺服器。亦即，從圖25可知，此方式與通常之伺服器連續銜接的概念不同，並非從某一讀頭連續銜接至另一讀頭，而係從三個讀頭(編碼器)之組合連續銜接至另外三個讀頭(編碼器)之組合。此外，三個讀頭與另外三個讀頭中不同之讀頭不限於一個。又，在圖25中雖係將編碼器Enc3切換成編碼器Enc4，但亦可代替編碼器Enc4而切換成例如與編碼器Enc3相鄰的編碼器。
主控制裝置20，首先根據編碼器Enc1、Enc2、及Enc3之測量值C1,C2,C3，解開上述聯立方程式(38a)~(38c)，算出晶圓載台WST在XY平面內的位置資訊(X,Y,θz)。
其次，主控制裝置20，將上述算出之Y,θz代入下式(39)之仿射轉換之式，決定編碼器(X讀頭)Enc4之測量值初始值。
C4=(p4-X)cos θz+(q4-Y)sin θz…(39)
上式(39)中，p4,q4係編碼器Enc4之測量點的X座標值、Y座標值。從 記憶體34內分別讀出並使用在前述讀頭位置之校正時取得的位置資訊來作為編碼器Enc4之Y座標值q4，使用設計上之位置資訊作為編碼器Enc4之X座標值p4。
藉由賦予上述初始值C4來作為編碼器Enc4之初始值，即可在維持晶圓載台WST在三自由度方向之位置(X,Y,θz)的狀態下，無矛盾地結束連續銜接。其後，使用切換後所使用之編碼器Enc2、Enc3、及Enc4之測量值C2,C3,C4，解開上述聯立方程式(38b)~(38d)，算出晶圓載台WST的位置資訊(X,Y,θz)。
C2=(p2-X)sin θz+(q2-Y)cos θz…(38b)
C3=(p3-X)sin θz+(q3-Y)sin θz…(38c)
C4=(p4-X)sin θz+(q4-Y)sin θz…(38d)
此外，當第4個編碼器係Y讀頭時，只要代替理論式(38d)使用用了次一理論式(38e)的聯立方程式(38b),(38c),(38d)即可。
C4=(p4-X)sin θz+(q4-Y)sin θz…(38e)
其中，由於上述算出之測量值C4係已修正前述各種編碼器之測量誤差的已修正完畢編碼器之測量值，因此主控制裝置20，係使用前述載台位置起因誤差修正資訊、標尺之格子間距修正資訊(以及格子變形之修正資訊)、阿貝偏差量(阿貝誤差修正資訊)等，逆修正測量值C4，算出修正前的原始數值C4’，並將該原始數值C4’決定為編碼器Enc4之測量值初始值。
此處之逆修正，係指假設使用前述載台位置起因誤差修正資訊、標尺起因誤差修正資訊(例如標尺之格子間距修正資訊(以及格子變形之修正資訊等)、以及阿貝偏差量(阿貝誤差修正資訊)等將未進行任何修正之編碼器測量值C4’修正後之編碼器測量值為C4時，根據測量值C4算出測量值C4’的處理。
此外，晶圓載台WST之位置控制的間隔(控制取樣間隔)雖舉例為96[μ sec]，但干涉儀或編碼器之測量間隔(測量取樣間隔)，須以遠高於此之高速進行。干涉儀或編碼器之取樣較控制取樣高速的理由，係因干涉儀與編碼器均係計算干涉光之強度變化(光紋)的裝置，若取樣間隔太大則難以測量。
然而，晶圓載台WST之位置伺服控制系統，係毎隔96[μsec]之控制取樣間隔更新晶圓載台WST之現在位置，進行用以定位於目標位置的運算，再輸出推力指令值。在毎隔96[μsec]之控制取樣間隔即需要晶圓載台WST之位置資訊，其間之位置資訊則不需用於晶圓載台WST之位置控制。干涉儀或編碼器不過是為了不漏掉光紋而以高速進行取樣。
因此，本實施形態中，主控制裝置20在晶圓載台WST位於前述有效動程範圍內之期間，不論是否從編碼器系統之各編碼器(讀頭)觀察標尺，均隨時連續地接收測量值(計數值)。接著，主控制裝置20係與毎隔96[μsec]進行之晶圓載台WST之位置控制時點同步進行上述編碼器之切換動作(複數個編碼器間之連續銜接動作)。藉此，係不須以電器方式進行高速之編碼器切換動作，亦不一定要設置用以實現上述高速切換動作的高額硬體。圖26，係概念式地顯示本實施形態中進行之晶圓載台WST的位置控制、編碼器之計數值之擷取、以及編碼器切換的時點。此圖26中，符號CSCK係顯示晶圓載台WST之位置控制取樣時鍾(sampling clock)的產生時點，符號MSCK係顯示編碼器(及干涉儀)之測量取樣時鍾的產生時點。又，符號CH係以示意方式顯示編碼器的切換(連續銜接)。
此外，不論是否進行編碼器之切換，主控制裝置20，均在毎隔晶圓載台之位置控制取樣時鍾的產生時點，執行各讀頭之起因於延遲時間δ之測量誤差的修正。藉此，根據將起因於延遲導致之測量誤差修正後之三個編碼器的測量值，控制晶圓載台WST之位置(X,Y,θz)。
此外，上述說明中，係要從哪一讀頭(編碼器)之組合切換至哪一讀頭(編碼器)之組合、或在哪一時點切換均為已知，但實際之程序中亦必須以上述 方式進行。執行連續銜接之時點亦最好事前進行排程。
因此，本實施形態中，主控制裝置20，係根據晶圓載台WST之移動路徑(目標軌道)，將從用於測量晶圓載台WST在XY平面內三自由度(X,Y,θz)方向之位置資訊的三個編碼器(讀頭)之切換(三個讀頭之組合(例如編碼器Enc1,Enc2及Enc3))，切換至另外三個讀頭之組合(例如Enc4,Enc2及Enc3))的動作，預先排程化，並將其排程結果儲存於記憶體34等之記憶裝置。
此處，若不考量重試(RETRY)，各照射區域(曝光圖)均為一定之排程內容，但由於實際上必須考量到重試，因此主控制裝置20最好係一邊進行曝光動作，一邊隨時更新稍前的排程。
此外，上述中，係說明本實施形態中用於晶圓載台WST之位置控制之編碼器之切換方法相關的原理，而雖有編碼器(讀頭)Enc1,Enc2,Enc3,Enc4，但讀頭Enc1,Enc2，僅係代表性地顯示讀頭單元62A,62C之Y讀頭64及一對Y讀頭64y1,64y2的任一者，當然，讀頭Enc3,Enc4，僅係代表性地顯示讀頭單元62B,62D之X讀頭66。又，基於同樣的理由，圖22(A)、圖22(B)、圖25中，編碼器(讀頭)Enc1,Enc2,Enc3等的配置，亦與實際之配置(圖3等)不同。
《切換及連續銜接原理的一般理論》
本實施形態中，為了測量晶圓載台WST在三自由度(X,Y,θz)方向之位置座標，係隨時使用構成編碼器系統70A~70D之X編碼器(讀頭)及Y編碼器(讀頭)中、包含至少一個X讀頭與至少兩個Y讀頭之至少三個讀頭。因此，在切換隨著晶圓載台WST之移動而使用之讀頭時，為了使載台位置之測量結果在切換前後連續銜接，係採用從三個讀頭之組合切換至另外三個讀頭之組合的方式。將此方式稱為第1方式。
然而，若從不同的觀點考量切換及連續銜接處理的基本處理，亦能採取將所使用之三個讀頭中之一個讀頭切換成另外一個讀頭的方式。將此方 式稱為第2方式。因此，以圖24(A)~圖24(E)所示之Y讀頭643至644之切換及連續銜接處理為例，說明第2方式。
切換處理之基本步驟，係與前述步驟同樣地，如圖24(A)~圖24(E)所示，在其後將停止之第1讀頭643與新使用之第2讀頭644兩者對向於所對應之標尺39Y2的期間，由主控制裝置20執行第2讀頭644之歸位與測量值之設定(連續銜接處理)、以及監視測量值之讀頭之切換(以及第1讀頭643之停止)。
在進行測量值之設定(連續銜接處理)，主控制裝置20係使用第1讀頭643之測量值CY3預測第2讀頭644之測量值CY4。此處，從理論式(37b)可知，Y讀頭643,644之測量值CY3,CY4，係取決於下式(39a),(39b)。
CY3=(p3-X)sin θz+(q3-Y)cos θz…(39a)
CY4=(p4-X)sin θz+(q4-Y)cos θz…(39b)
此處之(p3,q3),(p4,q4)係Y讀頭643,644之X,Y設置位置(更正確而言係測量點之X,Y位置)。為了使說明簡單，Y讀頭643,644之Y設置位置係假定為相等(q3=q4)。在此假定下，可從上式(39a),(39b)得出下式(40)。
CY4=CY3+(p3-p4)sin θz…(40)
如此，將其後將停止之第1讀頭643之測量值代入上式(40)之右邊之CY3，來求出左邊之CY4，藉此能預測新使用之第2讀頭644之測量值。
將所得之預測值CY4，在適當之時點設定為第2讀頭644之測量值初始值。設定後，使第1讀頭643從標尺39Y2脫離時停止，結束切換及連續銜接處理。
此外，使用上式(40)預測為第2讀頭644之測量值時，只要從作動中之其他讀頭之測量結果得到之旋轉角θz的值代入變數θz即可。作動中之其他讀頭不限於作為切換對象之第1讀頭643，亦包含所有可提供求取旋轉角θz所需之測量結果的讀頭。此處，由於第1讀頭643係讀頭單元62C之一 個讀頭，因此亦可使用第1讀頭643與例如在切換時與Y標尺39Y1對向之讀頭單元62A的一個讀頭來求出旋轉角θz。或者，亦可將從干涉儀系統118之X干涉儀126、Y干涉儀16、或干涉儀43A,43B等之測量結果得到之旋轉角θz的值代入變數θz。
此外，此處雖係以Y讀頭彼此之切換及連續銜接處理為例進行了說明，但X讀頭彼此之切換及連續銜接處理，或在X讀頭與Y讀頭之間屬於不同讀頭單元之兩個讀頭間之切換及連續銜接處理，亦同樣地能說明為第2方式。
因此，若簡單說明連續銜接處理之原理，係為了使晶圓載台WST之位置測量結果在切換前後連續銜接，而預測新使用之另一讀頭的測量值，並將該預測值設定為第2讀頭之測量值初始值。此處，為了預測其他讀頭之測量值，係根據理論式(37a),(37b)，包含其後將停止之切換對象在內使用必要數目之作動中的讀頭測量值。不過，在進行連續銜接時所需之晶圓載台WST在θz方向之旋轉角，亦可使用從干涉儀系統118之測量結果得到的值。
如上所述，即使與先前之第1方式同樣地，在為了測量晶圓載台WST在三自由度(X,Y,θz)方向之位置而隨時使用至少三個讀頭的前提下，亦不提及用以預測新使用之其他讀頭之測量值的具體步驟，而只要注意作為切換及連續銜接處理之直接對象的兩個讀頭，將使用中之三個讀頭中之一個讀頭切換至另一個讀頭的第2方式即成立。
此外，至此為止，係以使用至少三個讀頭來測量晶圓載台WST在三自由度(X,Y,θz)方向之位置為前提進行了說明。然而，即使係使用至少m個讀頭來測量兩個以上之m個自由度方向(自由度之選擇為任意)的位置，將使用中之m個讀頭中之一個讀頭切換至另一個讀頭的第2方式，很清楚地亦與上述同樣成立。
其次，說明在特殊之條件下，從兩個讀頭之組合切換至其他兩個讀頭之組合的方式(稱為第3方式)亦前後一致地成立。
上述之例中，如圖24(A)~圖24(E)所示，在Y讀頭643,644分別對向於所對應之Y標尺39Y2的期間，執行兩讀頭643,644間之切換及連續銜接處理。此時，根據本實施形態之曝光裝置100所採用之標尺與讀頭之配置，構成讀頭單元62A之Y讀頭中之一個Y讀頭(假設為64A)係與Y標尺39Y2對向，而測量Y標尺39Y1在Y軸方向之相對位移。此處，考量從第1組合之Y讀頭643,64A至第2組合之Y讀頭644,64A之切換及連續銜接處理。
從理論式(37b)可知，Y讀頭643A之測量值CYA，係取決於下式(39c)。
CYA=(pA-X)sin θz+(qA-Y)cos θz…(39c)
此處之(pA,qA)係Y讀頭64A之X,Y設置位置(更正確而言係測量點之X,Y位置)。為了使說明簡單，Y讀頭64A之Y設置位置係假定為與Y讀頭643,644之Y設置位置qA相等(qA=q3=q4)。
將第1組合之Y讀頭643,64A之測量值CY3,CYA所依據之理論式(39a),(39c)代入新使用之Y讀頭644之測量值CY3所依據之理論式(39b)，即可導出次式(41)。
CY4=(1-c)CY3-c‧CYA…(41)
其中，定為定數c=(p3-p4)/(q3-q4)。如此，藉由將Y讀頭643,64A之分別代入上式(41)右邊之CY3,CYA來求出左邊之CY4，藉此能預測新使用之Y讀頭644之測量值。
將所得之預測值CY4，在適當之時點設定為Y讀頭644之測量值初始值。設定後，使Y讀頭643從標尺39Y2脫離時停止，結束切換及連續銜接處理。
此外，根據本實施形態之曝光裝置100所採用之標尺與讀頭之配置，至少一個X讀頭66係對向於X標尺39X1或39X2，以測量往其X軸方向 之相對位移。接著，從一個X讀頭66與兩個Y讀頭643,64A之三個讀頭的測量結果，算出晶圓載台WST在三自由度(X,Y,θz)方向的位置。然而，上述切換及連續銜接處理之例中，X讀頭66僅發揮旁觀的腳色，從兩個Y讀頭643,64A之組合切換至其他兩個Y讀頭644,64A之組合的第3方式，係前後一致地成立。
因此，在為了測量晶圓載台WST在三自由度(X,Y,θz)方向之位置而必須使用三個讀頭的前提下，不論本實施形態之曝光裝置100所採用之標尺與讀頭之配置，作為所有標尺均能適用之切換及連續銜接處理的一般方式，可提出第1方式。接著，根據本實施形態之曝光裝置100所採用之標尺與讀頭之具體配置、以及連續銜接處理之具體步驟，在特別之條件下第3方式係成立。
此外，除了第1方式以外，上述第2及第3方式之編碼器之切換及切換處理中，係預測新使用之其他讀頭之測量值，並將該預測值設定為其他讀頭之測量值初始值，以在切換前後監視之編碼器系統的位置座標可連續銜接。亦可取代此方式，將切換及切換處理所產生之測量誤差亦包含在內算出其他讀頭之測量誤差，以作成該修正資料。接著，在其他讀頭之使用中，使用作成之修正資料，以對晶圓載台WST進行伺服驅動控制。此時，可根據修正資料，修正以其他讀頭測量之晶圓載台WST的位置資訊，亦可修正用以進行伺服控制之晶圓載台WST的目標位置。再者，曝光動作中，可追隨晶圓載台WST之動作對標線片載台進行伺服驅動控制。因此，亦可根據修正資料，代替晶圓載台WST之伺服控制之方式，修正標線片載台之追隨伺服控制。又，根據此等控制方式，亦可直接將切換前之讀頭測量值設定為其他讀頭的初始值。此外，在作成修正資料時，不限於編碼器系統，亦可適當地使用本實施形態之曝光裝置所具備的測量系統。
其次，根據圖27~圖40說明本實施形態之曝光裝置100中使用晶圓載 台WST與測量載台MST的並行處理動作。此外，以下動作中，係透過主控制裝置20，以前述方式進行局部液浸裝置8之液體供應裝置5及液體回收裝置6之各閥的開關控制，藉以隨時將水充滿於投影光學系統PL之前端透鏡191之正下方。以下為了使說明易於理解，省略與液體供應裝置5及液體回收裝置6之控制相關的說明。又，之後之動作說明雖會利用到多數圖式，但於各圖式中有時會對同一構件賦予符號，有時則不會賦予。亦即各圖式所記載之符號雖相異，但不論該等圖式中有無符號，均為同一構成。此點與截至目前為止之說明中所使用之各圖式亦相同。
圖27，係顯示對晶圓載台WST上之晶圓W(此處係例舉某批量(一批量為25片或50片)中間的晶圓)進行步進掃描方式之曝光的狀態。此時之測量載台MST，雖亦可於可避免與晶圓載台WST衝撞之退避位置待機，但本實施形態中係與晶圓載台WST保持既定距離追隨移動。因此，在曝光結束後，在移行至與晶圓載台WST為接觸狀態(或接近狀態)時之測量載台MST的移動距離，只要與上述既定距離為相同距離即足夠。
在此曝光中，藉由主控制裝置20，根據分別對向於X標尺39X1,39X2之圖27中以圓圈框住顯示之兩個X讀頭66(X編碼器70B,70D)、以及分別對向於Y標尺39Y1,39Y2之圖27中以圓圈框住顯示的兩個Y讀頭64(Y編碼器70A,70C)中、至少三個編碼器的測量值，以及干涉儀系統118所測量之與晶圓載台WST之縱搖量、橫搖量、偏搖量、以及Z位置對應之各編碼器的載台位置起因誤差修正資訊(由前述式(22)或式(23)所求出的修正資訊)，以及各標尺之格子間距之修正資訊及格子線之彎曲修正資訊、以及阿貝偏差量(阿貝誤差修正資訊)，控制晶圓台WTB(晶圓載台WST)在XY平面內的位置(包含θz旋轉)。又，藉由主控制裝置20，根據分別對向於晶圓台WTB表面之X軸方向一側與另一側端部(本實施形態中為Y標尺39Y1,39Y2)之各一對Z感測器741,j,742,j,761,q,762,q的測量值，來控制晶圓台WTB 在Z軸方向之位置與θy旋轉(橫搖)及θx旋轉(縱搖)。此外，晶圓台WTB在Z軸方向之位置與θy旋轉(橫搖)係根據Z感測器741,j,742,j,761,q,762,q的測量值來控制，θx旋轉(縱搖)亦可根據Y干涉儀16之測量值來控制。無論如何，在該曝光中晶圓台WTB在Z軸方向之位置、θy旋轉及θx旋轉之控制(晶圓W之聚焦調平控制)，係根據藉由前述多點AF系統事前進行之對焦匹配之結果來進行。
上述曝光動作，係籍由主控制裝置20，根據事前進行之晶圓對準(EGA,加強型全晶圓對準)之結果及對準系統AL1,AL21~AL22之最新基線等，反覆進行照射區域間移動動作(使晶圓載台WST往用以使晶圓W上之各照射區域曝光的掃描開始位置(加速開始位置)移動)與掃描曝光動作(以掃描曝光方式對各照射區域轉印形成於標線片R的圖案)，藉此來進行。此外，上述曝光動作，係在將水保持在前端透鏡191與晶圓W間的狀態下進行。又，依位於圖27之-Y側之照射區域至位於+Y側之照射區域的順序來進行曝光。此外，EGA方式，例如揭示於美國專利第4,780,617號說明書等。
接著，主控制裝置20，當對晶圓W上之最終照射區域進行曝光前，係一邊將X干涉儀130之測量值維持於一定值，一邊根據Y干涉儀18之測量值控制載台驅動系統124，使測量載台MST(測量台MTB)移動至圖19所示之位置。此時，CD桿46(測量台MTB)之-Y側端面與晶圓台WTB之+Y側端面係接觸。此外，亦可監控例如用以測量各台在Y軸方向之位置之干涉儀或編碼器的測量值，使測量台MTB與晶圓台WTB在Y軸方向分離300μm左右，保持非接觸之狀態(接近狀態)。晶圓載台WST與測量載台MST在晶圓W之曝光中設定成圖28所示的位置關係後，即以維持此位置關係的方式進行移動。
其次，如圖29所示，主控制裝置20一邊保持晶圓台WTB與測量台MTB在Y軸方向之位置關係，一邊開始將測量載台MST驅動於-Y方向、 將晶圓載台WST驅動向卸載位置UP的動作。當此動作開始時，在本實施形態中測量載台MST僅移動於-Y方向，晶圓載台WST則移動於-Y方向及-X方向。又，在此移動之階段中，係藉由主控制裝置20，根據三個編碼器之測量值控制晶圓台WTB(晶圓載台WST)在XY平面內的位置(包含θz旋轉)。
如此，當藉由主控制裝置20同時驅動晶圓載台WST、測量載台MST時，保持於投影單元PU之前端透鏡191與晶圓W之間的水(圖29中所示液浸區域14之水)，即隨著晶圓載台WST及測量載台MST往-Y側之移動，而依序照晶圓W→板體28→CD桿46→測量台MTB上之順序移動。此外，在上述移動當中，晶圓台WTB、測量台MTB係保持前述接觸狀態(或接近狀態)。此外，圖29係顯示液浸區域14之水從板體28移至CD桿46前一刻的狀態。又，在此圖29所示之狀態下，藉由主控制裝置20，根據三個編碼器70A,70B,70D的測量值(以及干涉儀系統118所測量之與晶圓載台WST之縱搖量、橫搖量、偏搖量、以及Z位置對應之編碼器70A,70B或70D的載台位置起因誤差修正資訊(儲存於記憶體34內)，以及各標尺之格子間距之修正資訊及格子線之修正資訊等)，控制晶圓台WTB(晶圓載台WST)在XY平面內的位置(包含θz旋轉)。
當從圖29之狀態更進一步地將晶圓載台WST、測量載台MST分別往上述方向同時驅動些微距離時，由於Y編碼器70A(70C)即無法測量晶圓載台WST(晶圓台WTB)之位置，因此在此之前一刻，主控制裝置20即將晶圓載台WST(晶圓台WTB)之Y位置及θz旋轉的控制，從基於Y編碼器70A,70C之測量值之控制切換成基於Y干涉儀16及Z干涉儀43A,43B之測量值之控制。接著在既定時間後，如圖30所示，由於測量載台MST即到達進行以既定時距(此處為每次更換晶圓之時距)進行之第二對準系統之基線測量(以下亦適當稱為Sec-BCHK(時距))的位置。接著，主控制裝置20即使 測量載台MST停止在該位置，且藉由與X標尺39X1對向之圖30中以圓圈框住顯示的X讀頭66(X線性編碼器70B)來測量晶圓載台WST之X位置，以Y干涉儀16及Z干涉儀43A,43B測量Y軸方向及θz旋轉等，同時使晶圓載台WST進一步往卸載位置UP驅動並使其在卸載位置UP停止。此外，在圖21之狀態下，於測量台MTB與前端透鏡191之間保持有水。
其次，主控制裝置20如圖30及圖31所示，根據前述Y軸線性編碼器70E,70F(由圖31中以圓圈框住所示、分別對向於被測量載台MST支撐之CD桿46上的一對基準格子52的Y讀頭64y1,64y2構成)之測量值，調整CD桿46之θz旋轉，且根據用以檢測位於測量台MTB之中心線CL上或其附近之基準標記M的第一對準系統AL1的測量值，調整CD桿46之XY位置。接著，在此狀態下，主控制裝置20即使用四個第2對準系統AL21~AL24，同時測量位於各第二對準系統之視野內之CD桿46上的基準標記M，以進行Sec-BCHK(時距)來分別求出四個第2對準系統AL21~AL24之基線(四個第2對準系統相對第1對準系統AL1的相對位置)。主控制裝置20，以與此Sec-BCHK(時距)同時進行之方式，對未圖示卸載臂之驅動系統下達指令以卸載停在卸載位置UP之晶圓載台WST上的晶圓W，且在卸載時使上升驅動之上下動銷CT(圖30中未圖示，參照圖31)上升既定量，並將晶圓載台WST往+X方向驅動使其移動至裝載位置LP。
其次，主控制裝置20如圖32所示將測量載台MST移動至最佳待機位置(以下稱為「最佳並列待機位置」)，該待機位置係供將測量載台MST從離開晶圓載台WST之狀態移行至與晶圓載台WST之前述接觸狀態(或接近狀態)的位置。主控制裝置20以與上述動作同時進行之方式，對未圖示裝載臂之驅動系統下達指令以將新的晶圓W裝載於晶圓台WTB上。此時，由於維持上下動銷CT上升既定量之狀態，因此與將上下動銷CT下降驅動後收納於晶圓保持具內部之情形相較，能以更短時間來進行晶圓裝載動作。 此外，圖32係顯示晶圓W裝載於晶圓台WTB之狀態。
本實施形態中，上述測量載台MST之最佳並列待機位置，係根據附設於晶圓上之對準照射區域之對準標記的Y座標來適當地設定。又，本實施形態中，係將最佳並列待機位置設定成能使晶圓載台WST停止於供進行晶圓對準之位置，且係能移行至接觸狀態(或接近狀態)的位置。
其次，主控制裝置20，如圖33所示使晶圓載台WST從裝載位置LP移動至測量板30上之基準標記FM定位在第一對準系統AL1之視野(檢測區域)內的位置(亦即進行第一對準系統之基線測量(Pri-BCHK)之前半處理的位置)。此時，主控制裝置20，係藉由在X軸方向則基於編碼器70B之測量值、在Y軸方向及θz旋轉則基於Y干涉儀16及Z干涉儀43A,43B之測量值的不規則控制，控制晶圓台WTB(晶圓載台WST)在XY平面內的位置。接著，當晶圓載台WST到達進行圖33所示Pri-BCHK之前半處理的位置時，主控制裝置20，即將晶圓載台WST在XY平面內的位置控制，從上述不規則控制切換至使用三個編碼器(讀頭)的位置控制。
在晶圓載台WST移動至進行圖33所示Pri-BCHK之前半處理的位置的狀態下，讀頭單元62D之兩個X讀頭66(其中，對向於X標尺39X2之讀頭66係以圓圈框住)分別對向於X標尺39X1,39X2，圖33中以圓圈框住顯示之兩個Y讀頭64y2,64y1係分別對向於Y標尺39Y1,39Y2。在此狀態下，主控制裝置20係選擇兩個Y讀頭64y2,64y1、以及對向於X標尺39X2之讀頭66(此處選擇之三個讀頭在以下稱為原點讀頭)，並使晶圓載台WST在XY平面內微動，以使各原點讀頭之絕對相位成為就各原點讀頭預先決定之初始值。此處，各原點讀頭之絕對相位之初始值，係以晶圓載台WST之θz旋轉誤差成為儘可能接近零之值之方式，預先調整晶圓載台WST之θz旋轉，並決定在其調整後所得之Y讀頭64y2,64y1之絕對相位之測量值、以及與此同時測量之剩餘原點讀頭66之絕對相位之測量值。此外，在開始上述 微動之時點，係以各原點讀頭之測量值相對預先決定之值在干涉紋之1光紋範圍內之方式，控制晶圓載台WST在XY平面內的位置。
接著，主控制裝置20，係在三個原點讀頭66,64y2,64y1之絕對相位分別成為各自之初始值的時點，使用分別對向於Y標尺39Y1,39Y2之原點讀頭(Y讀頭)64y2,64y1(編碼器70A,70C)、以及對向於X標尺39X2之原點讀頭(X讀頭)66(編碼器70D)，再度開始晶圓載台WST在XY平面內的位置控制。亦即，如此，主控制裝置20，係在進行Pri-BCHK前半之處理的位置，將晶圓載台WST在XY平面內之位置控制從前述不規則控制，切換至基於與三個原點讀頭66,64y2,64y1對應之編碼器70A、70C、以及70C之測量值的位置控制。該基於編碼器70A、70C、以及70C之測量值的位置控制，係根據編碼器70A、70C、以及70C之測量值，以及干涉儀系統118所測量之與晶圓載台WST之縱搖量、橫搖量、偏搖量、以及Z位置對應之各編碼器的載台位置起因誤差修正資訊(由前述式(22)或式(23)所求出的修正資訊)，以及各標尺之格子間距之修正資訊及格子線之彎曲修正資訊、以及阿貝偏差量(阿貝誤差修正資訊)，控制晶圓載台WST在XY平面內的位置，藉此來進行。
接著，主控制裝置20，即進行使用第一對準系統AL1來檢測基準標記FM之Pri-BCHK的前半處理。此時，測量載台MST係在前述最佳並列位置待機中。
其次，主控制裝置20一邊根據上述至少三個編碼器之測量值與上述各修正資訊來管理晶圓載台WST之位置，一邊開始使晶圓載台WST往+Y方向移動向用以檢測對準標記(附設於三個第一照射區域)的位置。
接著，當晶圓載台WST到達圖34所示之位置時，主控制裝置20即使晶圓載台WST停止。在此之前，主控制裝置20會在Z感測器72a~72d置於晶圓台WTB上之時點或在此之前之時點作動該等Z感測器72a~72d(使 其導通)，以開始晶圓台WTB之Z位置及傾斜(θy旋轉及θx旋轉)的測量。
在晶圓載台WST停止後，主控制裝置20即使用第一對準系統AL1，第二對準系統AL22,AL23大致同時且個別檢測出附設於三個第一對準照射區域AS之對準標記(參照圖34中之星標記)，再將上述三個對準系統AL11,AL22,AL23之檢測結果與進行該檢測時之上述至少三個編碼器的測量值(上述各修正資訊經修正後的測量值)以彼此相關聯之方式儲存於內部記憶體。
如上所述，本實施形態中，在檢測第一對準照射區域之對準標記之位置，結束移行至測量載台MST與晶圓載台WST成為接觸狀態(或接近狀態)的動作，並藉由主控制裝置20，開始在該接觸狀態(或接近狀態)下之兩載台WST,MST從上述位置往+Y方向的移動(步進移動向用以檢測附設於五個第二對準照射區域之對準標記的位置)。在該兩載台WST,MST往+Y方向之移動開始之前，主控制裝置20係如圖25所示開始從多點AF系統(90a,90b)之照射系統09a將檢測光束對晶圓台WTB照射。藉此於晶圓台WTB上形成多點AF系統的檢測區域。
接著，在上述兩載台WST,MST往+Y方向之移動中，當兩載台WST,MST到達圖35所示之位置時，主控制裝置20即進行前述聚焦校正的前半處理，求出在通過晶圓台WTB之中心(與晶圓W之中心大致一致)之Y軸方向直線(中心線)與前述直線LV一致的狀態下，Z感測器72a,72b,72c,72d之測量值(晶圓台WTB在X軸方向一側與另一側端部的面位置資訊)、以及多點AF系統(90a,90b)對測量板30表面之檢測點(複數個檢測點中位於中央或其附近的檢測點)中之檢測結果(面位置資訊)的關係。此時，液浸區域14係形成於CD桿46與晶圓台WTB之邊界附近。亦即，係液浸區域14從CD桿46移至晶圓台WTB前一刻的狀態。
接著，使兩載台WST,MST在保持接觸狀態(或接近狀態)之狀態下往+Y方向更進一步移動，而到達圖36所示之位置時，即使用五個對準系統 AL1,AL21~AL24大致同時且個別檢測出附設於五個第二對準照射區域之對準標記(參照圖35中之星標記)，再將上述五個對準系統AL1,AL21~AL24之檢測結果與進行該檢測時之三個編碼器70A,70C,70D的測量值(修正資訊之經修正後的測量值)以彼此相關聯之方式儲存於內部記憶體。此時，由於不存在與X標尺39X1對向且位於通過投影光學系統PL之光軸之Y軸方向直線LV上之X讀頭，因此主控制裝置20係根據與X標尺39X2對向之X讀頭66(Y線性編碼器70D)及Y線性編碼器70A,70C的測量值來控制晶圓台WTB在XY平面內的位置。
如上所述，本實施形態中，在第二對準照射區域之對準標記之檢測結束的時間點，可檢測出合計八個之對準標記的位置資訊(二維位置資訊)。因此在此階段時，主控制裝置20亦可使用此等之位置資訊，來進行例如日本特開昭61-44429號公報(對應美國專利第4,780,617號說明書)等所揭示的統計運算，求出晶圓W之標尺(照射倍率)，並根據該算出之照射倍率控制調整裝置68(參照圖6)，以調整投影光學系統PL之光學特性、例如投影倍率。調整裝置68，例如可藉由驅動構成投影光學系統PL之特定可動透鏡，或改變構成投影光學系統PL之特定透鏡間所形成之氣密室內部的氣體壓力，來調整投影光學系統PL之光學特性
又，主控制裝置20，在結束上述附設於五個第二對準照射區域之對準標記的同時檢測動作後，即再度開始在接觸狀態(或接近狀態)下之兩載台WST,MST往+Y方向的移動，同時如圖36所示，使用Z感測器72a~72d與多點AF系統(90a,90b)開始前述之對焦匹配。
接著，當兩載台WST,MST到達圖37所示測量板30配置於投影光學系統PL正下方的位置時，主控制裝置20即進行前述Pri-BCHK之後半處理及聚焦校正之後半處理。此處之Pri-BCHK之後半處理，係指使用前述空間像測量裝置45(將空間像測量狹縫圖案SL形成於測量板30)來測量投影 光學系統PL所投影之標線片R上的一對測量標記投影像(空間像)，並將其測量結果(與晶圓台WTB之XY位置對應的空間像強度)儲存於內部記憶體的處理。此處理，例如可使用與前述美國專利申請公開第2002/0041377號說明書等揭示之方法同樣的方法，透過使用一對空間像測量狹縫圖案SL之狹縫掃描方式的空間像測量動作，測量一對測量標記之空間像。又，聚焦校正之後半處理，係指主控制裝置20，一邊如圖37所示根據Z感測器72a,72b,72c,72d所測量的面位置資訊控制測量板30(晶圓台WTB)在投影光學系統PL之光軸方向的位置(Z位置)，一邊使用空間像測量裝置45，測量標線片R或形成於標線片載台RST上未圖示標記板的測量標記之空間像，並根據其結果測量投影光學系統PL之最佳聚焦位置的處理。此測量標記之投影像的測量動作，揭示於例如國際公開第2005/124834號小冊子等。主控制裝置20，係與一邊使測量載台30移動於Z軸方向、一邊擷取來自空間像測量裝置45之輸出訊號的動作同步，擷取Z感測器741,4、742,4、Z感測器761,3、762,3的測量值。接著，將與投影光學系統PL之最佳聚焦位置對應之Z感測器741,4、742,4、Z感測器761,3、762,3的值儲存於未圖示記憶體。此外，之所以在聚焦校正之後半處理中，使用Z感測器72a,72b,72c,72d所測量的面位置資訊，來控制測量板30(晶圓載台WST)在投影光學系統PL之光軸方向的位置(Z位置)，係因此聚焦校正之後半處理係在前述聚焦的途中進行之故。
此時，由於液浸區域14係形成於投影光學系統PL與測量板30(晶圓台WTB)之間，因此上述空間像之測量係透過投影光學系統PL及水Lq進行。又，測量板30等係裝載於晶圓載台WST(晶圓台WTB)，受光元件等係裝載於測量載台MST，因此上述空間像之測量如圖37所示，係在晶圓載台WST與測量載台MST保持接觸狀態(或接近狀態)下進行。藉由上述測量，求出與投影光學系統PL之最佳聚焦位置對應之、通過晶圓台WTB中心之 Y軸方向直線一致於前述直線LV的狀態下Z感測器741,4、742,4、761,3、762,3的測量值(亦即晶圓台WTB之面位置資訊)。
接著，主控制裝置20根據上述Pri-BCHK之前半處理的結果與Pri-BCHK之後半處理的結果算出第一對準系統AL1之基線。同時，主控制裝置20根據前述聚焦校正前半處理所求得之Z感測器72a,72b,72c,72d之測量值(晶圓台WTB的面位置資訊)、與多點AF系統(90a,90b)對測量板30表面之檢測點中檢測結果(面位置資訊)的關係、以及在前述聚焦校正後半處理所求得之與投影光學系統PL之最佳聚焦位置對應之Z感測器741,4、742,4、761,3、762,3的測量值(亦即，晶圓台WTB的面位置資訊)，求出多點AF系統(90a,90b)對投影光學系統PL之最佳聚焦位置的代表檢測點(此時係複數個檢測點中位於中央或其附近的檢測點)之偏置，並藉由例如光學方法將多點AF系統之檢測原點調整到該偏置成為零。
在此情形下，從提升產量之觀點來看，亦可僅進行上述Pri-BCHK之後半處理及聚焦校正之後半處理之其中一方，亦可在不進行兩處理之狀態下移行至次一處理。當然，若不進行Pri-BCHK之後半處理即亦無進行前述Pri-BCHK之前半處理的必要，此時，主控制裝置20只要使晶圓載台WST移動至可從前述裝載位置LP檢測出附設於第一對準照射區域AS之對準標記的位置即可。此外，當不進行Pri-BCHK處理時，係使用已以相同之動作在曝光對象晶圓W前之晶圓的曝光前一刻進行了測量的基線。又，當不進行聚焦校正之後半處理時，係與基線同樣地，使用已在先前之晶圓的曝光前一刻進行了測量之投影光學系統PL的最佳聚焦位置。
此外，係在該圖37之狀態下持續進行前述聚焦校正。
藉由使在上述接觸狀態(或接近狀態)下之兩載台WST,MST往+Y方向移動，而使晶圓載台WST在既定時間後到達圖29所示之位置時，主控制裝置20即使晶圓載台WST停止在該位置，且使測量載台MST持續往+ Y方向移動。接著，主控制裝置20使用五個對準系統AL1,AL21~AL24大致同時且個別檢測出附設於五個第三對準照射區域之對準標記(參照圖38中之星標記)，並將上述五個對準系統AL1,AL21~AL24之檢測結果與進行該檢測時之上述四個編碼器中至少三個編碼器(經前述各修正資訊修正後的測量值)的測量值以彼此相關聯之方式儲存於內部記憶體。此時，亦持續進行對焦匹配。
另一方面，從上述晶圓載台WST之停止起經過既定時間後，測量載台MST與晶圓載台WST係從接觸(或接近狀態)移行至分離狀態。在移行至此分離狀態後，主控制裝置20即使測量載台MST到達曝光開始待機位置(係在該處待機至曝光開始為止)時即停在該位置。
其次，主控制裝置20使晶圓載台WST往+Y方向移動向附設於前述三個第一對準照射區域之對準標記的檢測位置。此時仍持續進行對焦匹配。另一方面，晶圓載台WST係在上述曝光開始待機位置待機中。
接著，當晶圓載台WST到達圖39所示之位置時，主控制裝置20即立即使晶圓載台WST停止，且使用第一對準系統AL1、第二對準系統AL22,AL23大致同時且個別檢測出附設於晶圓W上三個第一對準照射區域之對準標記(參照圖39中之星標記)，並將上述三個對準系統AL1,AL22,AL23之檢測結果與進行該檢測時之上述四個編碼器中至少個編碼器的測量值以彼此相關聯之方式儲存於內部記憶體。在此時點亦持續進行對焦匹配，測量載台MST則係持續在上述曝光開始待機位置待機。接著，主控制裝置20使用以上述方式獲得之合計十六個對準標記之檢測結果與所對應之編碼器的測量值(經前述各修正資訊修正後的測量值)，透過例如美國專利第4,780,617號說明書等所揭示之EGA方式，算出上述四個編碼器之測量軸所規定之座標系統(以晶圓台WTB之中心為原點的XY座標系統)上晶圓W上之所有照射區域的排列資訊(座標值)。
其次，主控制裝置20一邊再度使晶圓載台WST往+Y方向移動，一邊持續進行對焦匹配。接著，當來自多點AF系統(90a,90b)之檢測光束自晶圓W表面偏離時，即如圖40所示結束對焦匹配。其後，主控制裝置20根據事前進行之晶圓對準(EGA)之結果及五個對準系統AL1,AL21~AL22之最新的基線測量結果等，透過液浸曝光進行步進掃描方式之曝光，以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，對批量內之剩餘晶圓亦反覆進行同樣之動作以使其曝光。
如以上所詳細說明，根據本實施形態之曝光裝置100，係在晶圓載台WST之驅動中，藉由至少各包含一個編碼器系統之X編碼器與Y編碼器的三個編碼器測量晶圓載台WST在XY平面(移動面)內的位置資訊(包含θz旋轉)。接著，藉由主控制裝置20，以在切換前後維持晶圓載台WST在XY平面內之位置的方式，將用於測量晶圓載台WST在XY平面內之位置資訊之編碼器(讀頭)，從該三個編碼器中之任一編碼器切換至另一編碼器。因此，即使進行用於晶圓載台WST之位置控制之編碼器的切換，亦能在切換前後維持晶圓載台WST在XY平面面內的位置，正確地進行連續銜接。又，主控制裝置20，即使在進行此編碼器之切換時，仍使用讀頭(編碼器)之測量誤差(起因於前述測量延遲)已修正完畢之各編碼器的測量值。藉此，可一邊在複數個編碼器間進行連續銜接，一邊正確地使晶圓載台WST沿既定路徑二維移動。
又，根據本實施形態之曝光裝置100，係在例如批量處理中，透過主控制裝置20，藉由至少各包含一個編碼器系統之X讀頭(X編碼器)與Y讀頭(Y編碼器)的三個讀頭(編碼器)測量晶圓載台WST在XY平面(移動面)內的位置資訊(包含θz旋轉)。接著，藉由主控制裝置20，根據該位置資訊之測量結果與用於測量該位置資訊之三個讀頭在移動面內的位置資訊((X,Y)座標值)，在XY平面內驅動晶圓載台WST。此時，係一邊利用仿射轉換之關 係算出晶圓載台WST在XY平面內的位置資訊，一邊在XY平面內驅動晶圓載台WST。藉此，可一邊使用包含讀頭單元62A~62D(分別具有複數個Y讀頭64或複數個X讀頭)之編碼器系統切換在晶圓載台WST之移動中用於控制的讀頭(編碼器)，一邊以良好精度控制晶圓載台WST之移動。
又，根據本實施形態之曝光裝置100，係在晶圓載台WST之驅動中，藉由主控制裝置20隨時(以既定測量取樣間隔)擷取編碼器系統之各編碼器(讀頭)的輸出，且將從用於晶圓載台WST之位置控制之編碼器(讀頭)切換至用於晶圓載台WST之位置控制之另一編碼器(讀頭)的動作，與晶圓載台WST之位置控制時點同步執行。如此，不須與進行干涉儀或編碼器之輸出擷取之測量取樣同步高速進行編碼器之切換，亦不需要用以進行該切換之高精度硬體，可謀求成本之減低。
又，根據本實施形態之曝光裝置100，可藉由主控制裝置20，根據晶圓載台WST之移動路徑將用於晶圓載台WST之位置控制之編碼器從編碼器系統之任意編碼器切換至另一編碼器、作為該切換對象之編碼器的組合及切換時點予以排程。接著，在晶圓載台WST之移動中，藉由主控制裝置20使用編碼器系統之三個編碼器測量晶圓載台WST在XY平面內的位置資訊，並根據上述排程之內容，從任意編碼器切換至另一編碼器。藉此，可對應晶圓載台WST之目標軌道、進行合適之編碼器的切換。
又，根據本實施形態之曝光裝置100，係在晶圓對準時或曝光時等使晶圓載台WST移動於既定方向、例如Y軸方向時，即根據編碼器系統之測量資訊、晶圓載台WST在與Y軸方向不同之方向的位置資訊(包含傾斜資訊，例如θx方向的旋轉資訊等)、標尺之特性資訊(例如格子面之平面度、及/或格子形成誤差等)、起因於標尺之阿貝偏移量之阿貝誤差的修正資訊，將晶圓載台WST驅動於Y軸方向。亦即，係驅動晶圓載台WST以補償因晶圓載台WST往與Y軸方向不同之方向的移位(包含傾斜)與標尺而產生之編 碼器系統(編碼器70A,70C)的測量誤差。本實施形態中，藉由主控制裝置20，根據用以測量晶圓載台WST在既定方向、例如Y軸方向之位置資訊的編碼器70A,70C的測量值、該測量時晶圓載台WST在與Y軸方向不同之方向(非測量方向)的位置資訊(例如干涉儀系統118之Y干涉儀16、Z干涉儀43A,43B所測量之與晶圓載台WST之θx方向、θz方向、以及Z軸方向之位置資訊對應的載台位置起因誤差修正資訊(由前述式(22)所算出的修正資訊))、Y標尺之格子間距的修正資訊(此為考量了Y標尺之凹凸(平面度)的修正資訊)、Y標尺之格子線38的彎曲修正資訊、起因於Y標尺之阿貝偏移量之阿貝誤差的修正資訊，來使晶圓載台WST驅動往Y軸方向。如此，可根據將標尺39Y1、39Y2與Y讀頭64在非測量方向之相對移位、起因於標尺39Y1、39Y2之格子間距及格子線38之彎曲的編碼器70A,70C測量誤差、以及起因於Y標尺之阿貝偏移量之阿貝誤差，透過各修正資訊修正後之編碼器70A,70C的測量值，來控制載台驅動系統124以將晶圓載台WST驅動於Y軸方向。此時，編碼器70A,70C的測量值(計數值)，係與以理想之編碼器(讀頭)測量理想之格子(繞射格子)時相同的結果。此處，所謂理想之格子(繞射格子)，係指其格子之面與載台之移動面(XY平面)平行且完全的平面，格子之間距方向與干涉儀之光束平行且格子線之間隔完全等間隔。理想之編碼器(讀頭)，係指光軸與載台之移動面(XY平面)呈垂直，且不會因Z移位、調平、偏搖等使計數值變化。
又，當使晶圓載台WST移動於X軸方向時，即根據編碼器系統之測量資訊、晶圓載台WST在與X軸方向不同之方向的位置資訊(包含傾斜資訊，例如θy方向的旋轉資訊等)、標尺之特性資訊(例如格子面之平面度、及/或格子形成誤差等)、以及起因於標尺之阿貝偏移量之阿貝誤差的修正資訊，將晶圓載台WST驅動於X軸方向。亦即，係驅動晶圓載台WST以補償因晶圓載台WST往與X軸方向不同之方向的移位(包含傾斜)而產生之編 碼器系統(編碼器70B,70D)的測量誤差。本實施形態中，藉由主控制裝置20，根據用以測量晶圓載台WST在X軸方向之位置資訊的編碼器70B,70D的測量值、該測量時晶圓載台WST在與X軸方向不同之方向(非測量方向)的位置資訊(例如干涉儀系統118Z干涉儀43A,43B所測量之與晶圓載台WST之θy方向、θz方向、以及Z軸方向之位置資訊對應的載台位置起因誤差修正資訊(由前述式(11)所算出的修正資訊))、X標尺之格子間距的修正資訊(此為考量了標尺之凹凸(平面度)的修正資訊)、X標尺之格子線37的彎曲修正資訊、以及起因於X標尺39X1、39X2之阿貝偏移量之阿貝誤差的修正資訊，來使晶圓載台WST驅動往X軸方向。如此，可根據將X標尺39X1、39X2與X讀頭66在非測量方向之相對移位、起因於X標尺39X1、39X2之格子間距及格子線37之彎曲的編碼器70B,70D測量誤差、以及起因於X標尺39X1、39X2之阿貝偏移量之阿貝誤差，透過各修正資訊修正後之編碼器70B,70D的測量值，來控制載台驅動系統124以將晶圓載台WST驅動於X軸方向。此時，編碼器70B,70D的測量值，係與以理想之編碼器(讀頭)測量理想之格子(繞射格子)時相同的結果。
因此，不會受到讀頭與標尺間往欲測量之方向(測量方向)以外之相對運動、阿貝誤差、標尺之凹凸、以及標尺之格子間距及格子彎曲的影響，而可使用編碼器將晶圓載台WST往所欲方向以良好精度驅動。
又，根據本實施形態之曝光裝置100，雖係於晶圓上之各照射區域形成標線片R之圖案時，進行掃描步進方式之曝光，但在此掃描步進方式之曝光動作中，主控制裝置20，係在依據預先設定之排程之編碼器間(編碼器之組合間)，以依照該排程之時點，與晶圓載台WST之位置控制時點同步進行在複數個編碼器間的連續銜接動作。
又，根據本實施形態之曝光裝置100，係藉由主控制裝置20，在將晶圓載台WST驅動於XY平面內之既定方向時，以既定取樣間隔(例如96[μ sec])分別擷取與包含編碼器系統之至少一個、例如X讀頭與Y讀頭而合計為三個讀頭之檢測訊號對應的測量資料，且驅動晶圓載台WST，以就各讀頭，根據最後擷取之最新測量資料與一個前(一控制取樣間隔前)、以及因檢測訊號於電線(傳播路徑)中之傳播所導致之延遲時間δ的資訊，修正因檢測訊號於電線(傳播路徑)中之傳播所導致之測量延遲而造成之讀頭(編碼器)的測量誤差。藉此，不會受到因編碼器讀頭之檢測訊號於電線(傳播路徑)中之傳播所導致之測量延遲的影響，將晶圓載台WST以高精度驅動於所欲方向。
例如，本實施形態之曝光裝置100，在將晶圓載台WST驅動於Y軸方向時，係使用包含編碼器70A,70C(分別具有分別對向於Y標尺39Y1,39Y2之一對Y讀頭64)之合計三個讀頭(編碼器)，測量晶圓載台WST的位置資訊。此時，即使分別對向於Y標尺39Y1,39Y2之一對Y讀頭64相互間的上述延遲時間δ不同，由於亦可藉由主控制裝置20驅動晶圓載台WST，以修正起因於延遲時間δ之讀頭(編碼器)的測量誤差，因此其結果能避免因一對Y讀頭64相互間的上述延遲時間δ不同而使晶圓載台WST產生θz旋轉誤差。
又，本實施形態中，係在上述晶圓載台WST之驅動前，例如在裝置啟動時等，藉由主控制裝置20將晶圓載台WST驅動於XY平面內之既定方向(例如Y軸方向(或X軸方向))，且在該驅動中以既定取樣時點對編碼器系統之複數個讀頭(例如一對Y讀頭64(或X讀頭))同時將該各讀頭之檢測訊號與干涉儀系統118之Y干涉儀16(或X干涉儀126)的檢測訊號擷取至記憶體34等，並執行延遲時間取得處理，以根據兩檢測訊號，以對應之干涉儀系統之檢測訊號為基準取得各讀頭之延遲時間的資訊。如此，曝光裝置100(主控制裝置20)本身，能以干涉儀系統118所對應之干涉儀之檢測訊號為基準取得複數個讀頭各自之延遲時間的資訊。
接著，係根據該取得之編碼器系統之複數個讀頭各自之延遲時間的資 訊、以及與複數個讀頭各自之檢測訊號對應之測量資料，藉由主控制裝置20以上述方式驅動晶圓載台WST。藉此，即使各讀頭之延遲時間不同，亦不會受到該複數個讀頭間之延遲時間不同的影響，能使用編碼器系統之各編碼器以良好精度驅動晶圓載台WST。
又，根據本實施形態之曝光裝置100，當藉由主控制裝置20對晶圓載台WST上之晶圓W的曝光結束時，係使晶圓載台WST依序移動至卸載位置UP、裝載位置LP，已從晶圓載台WST上卸載已曝光結束之晶圓W，以及將新的晶圓W裝載於晶圓載台WST上，亦即，進行晶圓載台WST上之晶圓W的更換。毎在結束晶圓W之更換時，即藉由主控制裝置20將晶圓載台WST定位於進行前述Pri-BCHK前半處理之位置，並依照前述步驟，再次開始使用編碼器系統之三個編碼器對晶圓載台WST在XY平面內之位置控制。因此，即使反覆進行前述複數個編碼器間之連續銜接處理(用於控制晶圓載台WST在XY平面內之位置之編碼器的切換處理)等，亦可在每更換晶圓W時消除起因於該連續銜接處理之晶圓載台WST的位置誤差(於毎進行連續銜接處理時所累積之累積誤差)晶圓載台WST之位置誤差不會累積至超過容許等級。因此，可在包含曝光位置之前述有效區域內以良好精度長期測量晶圓載台WST在XY平面內的位置資訊，藉此可長期維持曝光精度。
又，本實施形態中，係在藉由主控制裝置20將晶圓載台WST之偏搖調整至彼此分離距離L(≧400mm)之一對原點讀頭64y2,64y1之絕對相位成為預先決定之初始值之位置的狀態下，再次開始使用編碼器系統之三個編碼器對晶圓載台WST在XY平面內之位置控制。因此，可將基於三個原點讀頭之測量值、晶圓載台WST在XY平面內位置之控制開始時點中晶圓載台WST之偏搖誤差大致設定為零，其結果，能有效地抑制起因於該晶圓載台WST偏搖誤差之第一對準系統之基線在X軸方向的偏移、晶片旋轉(晶 圓W上之照射區域的旋轉誤差)、以及起因於該晶片旋轉之重疊誤差的產生。
又，本實施形態中，係藉由主控制裝置20，每在晶圓載台WST上更換晶圓W時，在EGA對準測量之開始前，具體而言係在以對準系統AL1,AL22,AL23測量附設於晶圓W上之三個第一對準照射區域之對準標記前，再次開始使用三個編碼器對晶圓載台WST在XY平面內之位置控制。因此，即使在再次開始使用上述三個編碼器對晶圓載台WST在XY平面內之位置控制的時點，編碼器所測量之晶圓載台WST之X位置及Y位置之測量值存在些許誤差，最終亦可藉由其後之EGA消除其誤差。
又，本實施形態中，如圖30、圖31及圖32所示，即使在晶圓載台WST上更換晶圓W之期間，亦藉由主控制裝置20使用編碼器系統之X編碼器70B(與X標尺39X2對向之讀頭單元62D之一個X讀頭66)，持續該X編碼器70B對晶圓載台WST在測量方向之X軸方向之位置資訊的測量。因此用以測量位在卸載位置UP及裝載位置LP之晶圓載台WST之X位置的X干涉儀128，則並不一定要設置。不過，本實施形態中，係以該編碼器之異常時等之支援裝置為目的才設置了X干涉儀128。
又，根據本實施形態之曝光裝置100，為了使自照明系統10透過標線片R、投影光學系統PL、及水Lq而照射於晶圓W的照明光IL與晶圓W之相對運動，係藉由主控制裝置20，根據上述各編碼器之測量值、該測量時與晶圓載台WST在非測量方向之位置資訊對應之各編碼器的載台位置起因誤差修正資訊、各標尺之格子間距之修正資訊及格子線之修正資訊、以及起因於各標尺之阿貝偏差量之阿貝誤差的修正資訊，以良好精度驅動裝載晶圓W的晶圓載台WST。
因此，可藉由掃描曝光及液浸曝光，以良好精度將標線片R之所欲圖案形成於晶圓上之各照射區域。
又，本實施形態中，根據之前之圖33及圖34所說明，主控制裝置20，係在以對準系統AL1,AL22,AL23測量附設於晶圓W上之三個第一對準照射區域之對準標記前(EGA對準測量)，將用於晶圓載台WST之位置控制之測量裝置從干涉儀系統118切換至編碼器系統(將晶圓台WTB在XY平面內之位置控制從前述不規則控制切換至基於編碼器70B,70D與編碼器70A,70C中、至少三個編碼器之測量值的控制)。藉此，即使在切換後一刻之編碼器系統對晶圓載台WST之X位置及Y位置之測量值存在些許誤差，最終亦可藉由其後之EGA消除其誤差。
又，根據本實施形態，主控制裝置20在取得前述編碼器之測量值之載台位置起因誤差修正資訊時，係使晶圓載台WST變化成不同之複數個姿勢，並就各姿勢，根據干涉儀系統118之測量結果維持晶圓載台WST之姿勢的狀態下，一邊從編碼器之讀頭64或66將檢測光照射於標尺39Y1、39Y2,39X1、39X2的特定區域，一邊使晶圓載台WST在既定動程範圍內移動於Z軸方向，並在該移動中對編碼器之測量結果進行取樣。藉此，來得到在各姿勢之與晶圓載台WST在正交於移動面之方向的位置對應之編碼器測量值的變化資訊(例如圖12之圖表所示的誤差特性曲線)。
接著，主控制裝置20即根據此取樣結果，亦即在各姿勢之與晶圓載台WST在Z軸方向之位置對應之編碼器測量值的變化資訊，進行既定運算，藉此求出與晶圓載台WST在非測量方向之位置資訊對應之編碼器測量值的修正資訊。因此，能以簡單之方法，決定載台位置起因誤差修正資訊，以修正因讀頭與標尺在非測量方向之相對變化之編碼器的測量誤差。
又，本實施形態中，由於在對構成同一讀頭單元之複數個讀頭、例如構成讀頭單元62A之複數個Y讀頭64，決定上述修正資訊時，係從各Y讀頭64將檢測光照射於所對應之Y標尺39Y1的相同特定區域，進行上述編碼器之測量結果的取樣，並根據其取樣結果，決定由各Y讀頭64與Y 標尺39Y1構成之各編碼器的載台位置起因誤差修正資訊，其結果，可藉由使用此修正資訊亦修正因讀頭倒塌產生之幾何性誤差。換言之，主控制裝置20，係在以與同一標尺對應之複數個編碼器為對象求出前述修正資訊時，考量使晶圓載台WST移動於Z軸方向時因作為對象之編碼器之讀頭倒塌而產生的幾何誤差，求出作為前述對象之編碼器的修正資訊。因此，本實施形態，亦不會產生因複數個讀頭之倒塌角度不同而產生的餘弦誤差，又，即使Y讀頭64不產生倒塌，而例如因讀頭之光學特性(傾斜度等)等使編碼器產生測量誤差時，同樣地可藉由求出前述修正資訊，來防止測量誤差之產生，進而防止晶圓載台WST之位置控制精度降低。亦即在本實施形態中，係驅動晶圓載台WST以補償因讀頭單元而產生之編碼器系統的測量誤差(以下亦稱為讀頭起因誤差)。此外，亦可根據讀頭單元之特性資訊(包含例如讀頭之倒塌、及/或光學特性等)，算出例如編碼器系統之測量值修正資訊。
當將晶圓載台WST往X軸方向移動時，在上述實施形態中，係例如以讀頭單元62A與讀頭單元62C同時或一部分同時進行讀頭之切換及連續銜接處理，但讀頭單元62A,62C亦可以不同時機進行該處理，此時，例如將讀頭單元62A,62C配置成，相鄰之讀頭之間隔為相同，且使其X軸方向之位置偏移。
此外，上述實施形態中，係藉由同一曝光裝置，實施與編碼器之讀頭之切換及測量值之連續銜接相關的發明，與編碼器系統之各種測量誤差(例如載台位置起因誤差、讀頭起因誤差、標尺起因誤差、以及阿貝誤差等)之修正相關的發明，使用編碼器系統於每更換晶圓時再度開始晶圓載台WST之位置控制的發明(與編碼器系統之重設相關的發明)，將與編碼器(讀頭)之切換動作與晶圓載台之位置控制之時機同步執行、與切換時機相關的發明，根據晶圓載台之移動路徑將該切換時機予以排程的發明，以及與隨著 檢測訊號傳播之測量延遲所導致之編碼器讀頭之測量誤差的修正相關聯的發明等。然而，此等發明，可分別單獨實施，或任意地組合來實施。
又，亦可與前述讀頭之切換、連續銜接處理組合，來實施前述載台位置起因誤差、讀頭起因誤差、標尺起因誤差、以及阿貝誤差之一個或兩個以上之組合的修正。
此外，上述實施形態中，主控制裝置20，雖係根據在現在時刻t取得之各編碼器(讀頭)所取得之各編碼器(讀頭)之最新測量值，與1個前(1控制取樣間隔前)之測量值，算出相對於晶圓載台WST位置之時間變化(參照例如圖10所示之時間變化曲線y=y(t))的近似直線(參照例如圖10所示之直線y=ycal(t))，使用該近似直線驅動晶圓載台WST，以修正編碼器系統之各讀頭之檢測訊號在傳播路徑中之傳播所導致之測量延遲而造成的測量誤差，但本發明並不限定於此。亦即，本發明中，控制裝置亦可除了使用最新測量資料及1個(1控制取樣間隔)前之測量資料以外，亦使用2個(2控制取樣間隔)前之測量資料，算出移動體位置之時間變化曲線之二次近似曲線，根據該近似直線驅動晶圓載台WST，以修正編碼器系統之各讀頭之檢測訊號在傳播路徑中之傳播所導致之測量延遲而造成的測量誤差。扼要言之，控制裝置，只要根據包含編碼器系統之讀頭之最新測量資料與至少一個資料前之資料的過去測量資料的複數個資料、以及因該讀頭之檢測訊號於電線中之傳播所導致之延遲時間的資訊來驅動移動體，以修正因該讀頭之測量延遲而造成之的測量誤差即可。
又，上述實施形態中，主控制裝置20，係執行延遲時間取得處理，以根據編碼器系統之各Y讀頭(或各X讀頭)之檢測訊號、以及Y干涉儀16(或X干涉儀126)之檢測訊號，以Y干涉儀16(或X干涉儀126)之檢測訊號為基準取得各Y讀頭(X讀頭)之該延遲時間的資訊，但不限於此，亦可藉由求出因任一X讀頭(或Y讀頭)之檢測訊號於電線中之傳播所導致之延遲時 間、以及因其他X讀頭(或Y讀頭)之檢測訊號於電線中之傳播所導致之延遲時間的差，以一個X讀頭(或Y讀頭)之檢測訊號為基準取得取得其他X讀頭(或Y讀頭)之該延遲時間的資訊。
又，上述實施形態中，主控制裝置20，雖係對編碼器系統之所有讀頭執行該延遲時間取得處理，但並不限於此，亦可僅對一部分之讀頭執行延遲時間取得處理。
又，上述實施形態中，雖如使用圖20所說明般，主控制裝置20係在進行上述延遲時間取得處理時，根據各讀頭、例如Y讀頭64之檢測訊號C2與所對應之干涉儀、例如Y干涉儀16之輸出訊號C1的強度差△I，算出該Y讀頭64之該延遲時間δ的資訊，但並不限於此，亦可從兩訊號在時間軸方向之偏移直接求出延遲時間的資訊。
此外，上述實施形態中，係說明了當在卸載位置及裝載位置，讀頭單元62D之一個讀頭66以外之其餘所有讀頭不對向於標尺，而無法藉由編碼器系統以物理方式測量晶圓載台在XY平面內的位置的情形，但本發明並不限定於此。亦即，編碼器系統對晶圓載台在XY平面內的位置測量，即使在卸載位置及裝載位置均可能持續時，最好仍與上述實施形態同樣地，在晶圓載台WST從晶圓更換位置回歸至對準區域為止之期間的任一個時點，再度開始使用三個編碼器進行晶圓載台WST之位置測量及位置控制。藉此，可隨著反覆複數個編碼器間之連續銜接處理來定期消除晶圓載台位置的累積誤差。
又，上述各實施形態中，為了簡化說明，雖說明係由主控制裝置20來進行載台系統、干涉儀系統、編碼器系統等曝光裝置構成各部分的控制，但並不限於此，當然亦可由複數個控制裝置來分擔進行上述主控制裝置20所進行之控制的至少一部分。例如，亦可將根據編碼器系統、Z感測器及干涉儀系統之測量值進行晶圓載台WST等之控制的載台控制裝置，設於主控 制裝置20之管理下。又，上述主控制裝置20所進行之控制並不一定要由硬體來實現，亦可藉由用以規定主控制裝置20、或如前述分擔進行控制之數個控制裝置各自之動作的電腦程式，而由軟體來予以實現。
又，上述各實施形態之編碼器系統、干涉儀系統、多點AF系統及Z感測器等構成或配置僅為一例，本發明當然並不限定於此。例如，上述實施形態中之例，雖用於Y軸方向位置之測量之一對Y讀頭39Y1,39Y2、以及用於X軸方向位置之測量之一對X讀頭39X1,39X2，係設於晶圓台WTB上，而與此對應地，一對讀頭單元62A,62C係配置於投影光學系統PL之X軸方向一側與另一側，一對讀頭單元62B,62D係配置於投影光學系統PL之Y軸方向一側與另一側，然而並不限於此，亦可係Y軸方向位置測量用之Y讀頭39Y1,39Y2及X軸方向位置測量用之X讀頭39X1,39X2中至少一方的一個(非一對)設於晶圓台WTB上，或僅設置一對讀頭單元62A,62C及一對讀頭單元62B,62D中至少一方的一個。又，標尺之延設方向及讀頭單元之延設方向，並不限於上述實施形態之X軸方向、Y軸方向之正交方向，亦可為相互交叉之方向。又，繞射格子之周期方向亦可係與各標尺之長邊方向正交(或交叉)的方向，此時，只要在與繞射格子周期方向正交之方向配置對應之讀頭單元的複數個讀頭即可。又，各讀頭單元，亦可具有在與上述繞射格子周期方向正交之方向無間隙地配置的複數個讀頭。
又，上述實施形態中之例，雖係說明於晶圓載台WST之XY平面的平行面(具體而言為上面)配置有X標尺、Y標尺的情形，但並不限於此，亦可於晶圓載台WST之下面、當然亦可於側面配置光柵。或亦可採用於晶圓載台設置讀頭，於移動體外部配置二維格子(或二維配置之一維格子部)之構成的編碼器系統。此時，此時，當於晶圓載台上面亦配置Z感測器時，可將該二維格子(或二維配置之一維格子部)兼用為用以反射來自Z感測器之測量光束的反射面。
此外，上述實施形態中，雖係以干涉儀系統測量晶圓載台WST在θx方向的旋轉資訊(縱搖量)，但例如亦可從一對Z感測器i,j或76p,q之測量值求得縱搖量。或者，亦可與讀頭單元62A,62C同樣地，例如於讀頭單元62B,62D之各讀頭接近配置一個或一對Z感測器，再從與X標尺39X1,39X2分別對向之Z感測器的測量值求得縱搖量。藉此，可不使用干涉儀系統118，而使用前述編碼器與Z感測器測量晶圓載台WST在六自由度之方向、亦即X軸、Y軸、Z軸、θx、θy、θz方向的位置資訊。前述編碼器與Z感測器測量晶圓載台WST在六自由度方向之位置資訊的動作，不僅可在曝光動作進行，亦可在前述對準動作及/或對焦匹配動作進行。
又，上述實施形態中，雖係根據前述修正資訊來修正編碼器系統之測量值，以補償因晶圓載台WST往與晶圓載台WST所驅動之既定方向不同之方向的移位(讀頭與標尺之相對移位)而產生之編碼器系統的測量誤差，但並不限於此，例如亦可一邊根據編碼器系統之測量值驅動晶圓載台WST，一邊根據前述修正資訊修正用以定位晶圓載台WST之目標位置。或者，特別是在曝光動作中，亦可一邊根據編碼器系統之測量值驅動晶圓載台WST，一邊根據前述修正資訊修正標線片載台RST的位置。
又，上述實施形態中，例如在曝光時等，根據編碼器系統之測量值僅驅動晶圓載台WST，但例如亦可追加用以測量標線片載台RST位置之編碼器系統，再根據該編碼器系統之測量值、與標線片干涉儀116所測量之標線片載台在非測量方向的位置資訊對應的修正資訊，來驅動標線片載台RST。
又，上述實施形態中，雖說明了具備一個固定之第一對準系統與四個可動之第二對準系統，且以與此等五個對準系統對應之行程檢測附設於晶圓上之十六個對準照射區域的對準標記。然而，第二對準系統亦可非為可動，又，第二對準系統之數目亦可係任意。扼要言之，只要有能檢測晶圓 上之對準標記之至少一個對準系統即可。
此外，上述實施形態中，雖說明了與例如國際公開WO2005/074014號小冊子等所揭示之曝光裝置同樣地，與晶圓載台WST分開獨立地具備測量載台MST之曝光裝置，但並不限於此，即使係例如日本特開平10-214783號小冊子及對應美國專利第6,341,007號、以及國際公開第98/40791號小冊子及對應美國專利第6,262,796號等所揭示，可使用兩個晶圓載台來大致同時執行曝光動作與測量動作(例如對準系統對標記之檢測等)之雙晶圓載台方式的曝光裝置，亦可使用前述編碼器系統(參照圖3等)來進行各晶圓載台之位置控制。此處，雖不僅在曝光動作而在測量動作時，亦可藉由適當地設定各讀頭單元之配置、長度等，來直接使用前述編碼器系統而進行各晶圓載台之位置控制，但亦可與前述讀頭單元(62A~62D)分別獨立地設置可在其測量動作中使用之讀頭單元。例如，亦可設置以一個或兩個對準系統為中心配置成十字形的四個讀頭單元，在上述測量動作時藉由此等讀頭單元與所對應之移動標尺(62A~62D)來測量各晶圓載台WST之位置資訊。雙晶圓載台方式之曝光裝置，係於兩個晶圓載台分別設置至少各兩個移動標尺，當裝載於一晶圓載台之晶圓的曝光動作結束後，即藉由與該一晶圓載台之更換，來將另一晶圓載台(用以裝載已在測量位置進行了標記檢測等之次一晶圓)配置於曝光位置又。與曝光動作同時進行之測量動作，並不限於對準系統對晶圓等之標記檢測，亦可代替此方式或與其組合，進行晶圓之面位置資訊(段差資訊等)的檢測。
此外，上述說明中，雖說明了在晶圓載台WST側進行晶圓更換之期間，使用測量載台MST之CD桿46來進行Sec-BCHK(時距)，但並不限於此，亦可使用測量載台MST之測量器(測量用構件)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個，並將該測量結果反映於其後進行之晶圓曝光。具體而言，例如能根據測量結果，藉由調整裝置68來 進行投影光學系統PL之調整。
又，上述實施形態中，亦可於測量載台MST配置標尺，並使用前述編碼器系統(讀頭單元)來進行測量載台之位置控制。亦即，供進行編碼器系統對位置資訊之測量的移動體，並不限於晶圓載台。
此外，若考量到晶圓載台WST之小型化或輕量化等，雖最好係在晶圓載台WST上儘可能地將標尺配置成接近晶圓W，但在可增大晶圓載台大小之情形時，亦可增大晶圓載台，以增加對向配置之一對標尺的間隔，藉此至少在晶圓之曝光動作中，可隨時在X軸方向及Y軸方分別測量各兩個、合計四個之位置資訊。又，亦可代替增大晶圓載台之方式，將例如標尺設置成其一部分從晶圓載台超出，或使用至少設有一個標尺之輔助板，將標尺配置於晶圓載台本體之外側，藉此來增大同樣對向配置之一對標尺的間隔。
又，上述實施形態中，為了防止異物附著於Y標尺39Y1,39Y2、X標尺39X1,39X2、或污染等導致測量精度降低，例如可對表面施以塗布以覆蓋至少繞射格子，或設置罩玻璃。此時，特別是液浸型曝光裝置，亦可將撥液性保護膜塗布於標尺(格子面)，或於罩玻璃表面(上面)形成撥液膜。再者，各標尺雖於其長邊方向之大致全區連續地形成繞射格子，但亦可將繞射格子區分成複數個區域來斷續地形成，或將各移動標尺以複數個標尺構成。又，上述實施形態中，雖例示了使用繞射干涉方式之編碼器來作為編碼器的情形，但並不限於此，亦可使用所謂擷取方式、磁氣方式等，例如美國專利第6,639,686號說明書等所揭示之所謂掃描編碼器等。
又，上述各實施形態中，作為Z感測器，亦可代替前述光擷取方式之感測器，而使用例如具備下述構成的感測器，亦即：將例如探測光束投射於測量對象面且藉由接收其反射光來以光學方式讀取測量對象面在Z軸方向之位移的第1感測器(亦可係光擷取方式之感測器，或其他之光學式位移 感測器)，用以將該第1驅動於Z軸方向之驅動部，以及用以測量第1感測器再Z軸方向之位移的第2感測器(例如編碼器等)。此種構成之Z感測器，可設定下述兩模式，亦即根據第1感測器之輸出由驅動部將第1感測器驅動於Z軸方向，以使測量對象面例如標尺之面與第1感測器在Z軸方向之距離恆為一定的模式(第1副控制模式)，以及從外部(控制裝置)給予第2感測器之目標值，並使驅動部維持第1感測器在Z軸方向之位置以使第2感測器之測量值與該目標值一致(第2副控制模式)。在第1副控制模式時，Z感測器之輸出可使用測量部(第2感測器)的輸出，在第2副控制模式時亦可使用第2感測器的輸出。又，在使用上述Z感測器的情形下，採用編碼器來作為第2感測器時，其結果能使用編碼器來測量晶圓載台WST(晶圓台WTB)在六自由度方向的位置資訊。又，上述各實施形態中，作為Z感測器亦可採用其他檢測方式之感測器。
又，上述各實施形態中，用以測量晶圓載台WST之位置資訊之複數個干涉儀的構成或組合，並不限定於前述之構成或組合。扼要言之，只要係能測量除了編碼器系統之測量方向以外之方向之晶圓載台WST的位置資訊，干涉儀之構成及組合可為任意。又，除了上述編碼器系統以外，只要有能測量除了編碼器系統之測量方向以外之方向之晶圓載台WST位置資訊的測量裝置(是否為干涉儀均可)即可。例如亦可將前述Z感測器作為測量裝置。
又，上述實施形態中，除了多點AF系統以外亦設有Z感測器，但只要能以多點AF系統在曝光時檢測晶圓W之曝光對象照射區域中之面位置資訊，即不一定要設置測量Z感測器。
此外，上述實施形態中，雖使用純水(水)作為液體，但本發明當然並不限定於此。亦可使用化學性質穩定、照明光IL之透射率高的安全液體來作為液體，例如氟系惰性液體。作為此氟系惰性液體，例如能使用氟洛黎納 特(Fluorinert,美國3M公司之商品名稱)。此氟系惰性液體亦具優異冷卻效果。又，作為液體，亦能使用對照明光IL之折射率較純水(折射率1.44左右)高者，例如折射率為1.5以上之液體。此種液體，例如有折射率約1.50之異丙醇、折射率約1.61之甘油(glycerine)之類具有C-H鍵結或O-H鍵結的既定液體、己烷、庚烷、癸烷等既定液體(有機溶劑)、或折射率約1.60之十氫萘(Decalin：Decahydronaphthalene)等。或者，亦可係混合上述液體中任意兩種類以上之液體者，亦可係於純水添加(混合)上述液體之至少一種者。或者，液體LQ，亦可係於純水添加(混合)H+、Cs+、K+、Cl-、SO4 2-、PO4 2-等鹼基或酸等者。再者，亦可係於純水添加(混合)Al氧化物等微粒子者。上述液體能使ArF準分子雷射光透射。又，作為液體，最好係光之吸收係數較小，溫度依存性較少，並對塗布於投影光學系統PL及/或晶圓表面之感光材(或保護膜(頂層塗布膜)或反射防止膜等)較穩定者。又，在以F2雷射為光源時，只要選擇全氟聚醚油(Fomblin Oil)即可。
又，上述實施形態中，亦可再利用回收之液體，此時，最好將用以從所回收液體除去雜質的過濾器設置於液體回收裝置或回收管等。
此外，上述實施形態中，雖對曝光裝置為液浸型之曝光裝置的情形來加以說明，但並不限於此，亦能採用不透過液體(水)來進行晶圓W之曝光的乾式曝光裝置。
又，上述實施形態中，雖說明了將本發明適用於步進掃描方式等之掃描型曝光裝置，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，亦能藉由編碼器來測量裝載有曝光對象物體之載台的位置，而能同樣地使因空氣搖晃所導致之位置測量誤差的產生可能性幾乎為零。又，即使係步進器，亦可與前述同樣地，進行用於該載台之位置控制之編碼器的切換，進行作為該切換對象之編碼器(讀頭)之組合及切換時機的排程。又，切換動作之時機，能與載台之位置控制時機同步進行。 進而，可根據編碼器之測量值與前述各修正資訊，來以高精度定位載台，其結果能將高精度之標線片圖案轉印至物體上。又，本發明亦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置、近接方式之曝光裝置、或鏡面投影對準曝光器等。
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。再者，透過投影光學系統PL來照射照明光IL之曝光區域IA，雖係在投影光學系統PL之視野內包含光軸AX的軸上區域，但例如亦可與如國際公開第2004/107011號小冊子所揭示之所謂線上型反折射系統同樣地，其曝光區域為不含光軸AX之離軸區域，該線上型反折射系統具有複數個反射面且將至少形成一次中間像之光學系統(反射系統或反折射系統)設於其一部分，並具有單一光軸。又，前述照明區域及曝光區域之形狀雖為矩形，但並不限於此，亦可係例如圓弧、梯形、或平行四邊形等。
又，上述實施形態之曝光裝置的光源，不限於ArF準分子雷射光源，亦能使用KrF準分子雷射光源(輸出波長248nm)、F2雷射(輸出波長157nm)、Ar2雷射(輸出波長126nm)、Kr2雷射(輸出波長146nm)等脈衝雷射光源，或發出g線(波長436nm)、i線(波長365nm)等發射亮線之超高壓水銀燈等。又，亦可使用YAG雷射之諧波產生裝置等。另外，可使用例如國際公開第1999/46835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光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)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。使用此種可變成形光罩時，由於裝載有晶圓或罩玻璃等之載台係對可變成形光罩進行掃描，因此可使用編碼器測量該載台之位置，根據該編碼器之測量值、與干涉儀所測量之載台在非測量方向之位置資訊對應的修正資訊，來驅動該載台，藉此獲得與上述實施形態同等的效果。
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。
此外，本發明之移動控制裝置、移動控制方法，並不限定於曝光裝置，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。
又，上述實施形態的曝光裝置EX(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。
接著，說明在微影步驟使用上述曝光裝置(圖案形成裝置)之元件製造方法的實施形態。
圖41，係顯示元件(IC(積體電路)或LSI等半導體晶片、液晶面板、CCD、薄膜磁頭、微型機器等)的製造例流程圖。如圖37所示，首先，步驟201(設計步驟)中，係進行元件之功能/性能設計(例如半導體元件之電路設計等)，並進行用以實現其功能之圖案設計。接著，步驟202(光罩製作步驟)中，係製作形成有所設計電路圖案之光罩。另一方面，步驟203(晶圓製造步驟)中，係使用矽等材料來製造晶圓。
其次，步驟204(晶圓處理步驟)中，係使用在步驟201~步驟203所準備的光罩及晶圓，如後述般，藉由微影技術等將實際電路等形成於晶圓上。其次，步驟205(元件組裝步驟)中，使用在步驟204所處理之晶圓進行元件組裝。於此步驟205中，係視需要而包含切割製程、接合製程及封裝製程(晶片封入)等製程。
最後，步驟206(檢查步驟)中，係進行在步驟205製成之元件的動作確認測試、耐久測試等檢查。在經過此等步驟後元件即告完成，並將之出貨。
圖42，係顯示半導體元件中該步驟204之詳細流程例。圖36中，步驟211(氧化步驟)，係使晶圓表面氧化。步驟212(CVD(化學氣相沉積)步驟)，係於晶圓表面形成絕緣膜。步驟213(電極形成步驟)，係藉由蒸鍍將電極形成於晶圓上。步驟214(離子植入步驟)，係將離子植入晶圓。以上步驟211~步驟214之各步驟，係構成晶圓處理之各階段的前處理步驟，並視各階段所需處理加以選擇並執行。
晶圓處理的各階段中，當結束上述前處理步驟時，即如以下進行後處理步驟。此後處理步驟中，首先，步驟215(光阻形成步驟)，將感光劑塗布 於晶圓。接著，步驟216(曝光步驟)中，使用以上說明之曝光裝置(圖案形成裝置)及曝光方法(圖案形成方法)將光罩之電路圖案轉印於晶圓。其次，步驟217(顯影步驟)中，使曝光之晶圓顯影，步驟218(蝕刻步驟)中，藉由蝕刻除去光阻殘存部分以外部分之露出構件。接著，步驟219(光阻除去步驟)中，除去結束蝕刻後不需要之光阻。
藉由反覆進行此等前處理步驟及後處理步驟，來於晶圓上形成多重電路圖案。
由於只要使用以上說明之本實施形態的元件製造方法，即會在曝光步驟(步驟216)中使用上述實施形態之曝光裝置(圖案形成裝置)及曝光方法(圖案形成方法)，因此可一邊維持高重疊精度，一邊進行高產能之曝光。據此，能提昇形成有微細圖案之高積體度之微型元件的生產性。 如以上之說明，本發明之移動體驅動系統及移動體驅動方法，係適於在移動面內驅動移動體。又，本發明之圖案形成裝置及圖案形成方法，適於在物體上形成圖案。又，本發明之曝光裝置及曝光方法、以及元製造方法，適於製造微型元件。
30‧‧‧測量板
39X1,39X2‧‧‧X標尺
39Y1,39Y2‧‧‧Y標尺
62A~62D‧‧‧讀頭單元
64y1,64y2‧‧‧Y讀頭
66‧‧‧X讀頭
90a‧‧‧照射系統
90b‧‧‧受光系統
92‧‧‧載台本體
94‧‧‧照度不均感測器
98‧‧‧波面像差測量器
AL1‧‧‧第一對準系統
CL‧‧‧中心線
LP‧‧‧裝載位置
LV‧‧‧直線
MTB‧‧‧測量台
MST‧‧‧測量載台
UP‧‧‧卸載位置
W‧‧‧晶圓
WTB‧‧‧晶圓台
WST‧‧‧晶圓載台

Claims (57)

  1. 一種曝光裝置，透過投影光學系統以照明光將基板曝光，其具備：載台，其配置於前述投影光學系統下方，具有保持前述基板之保持具、與配置於設有前述保持具之上面側之狹縫圖案；空間像測量裝置，其透過前述狹縫圖案檢測透過前述投影光學系統投影之標記像；驅動系統，其具有用以驅動前述載台之馬達；測量系統，其於前述載台設有格子部與讀頭之一方，前述格子部與前述讀頭之另一方以與前述載台對向之方式設於前述投影光學系統之下端側，藉由與前述格子部對向之複數個前述讀頭，測量前述載台之位置資訊；以及控制裝置，其基於以前述測量系統測量之位置資訊控制前述驅動系統；於前述基板之曝光動作與前述標記像之檢測動作中，分別藉由前述測量系統測量前述載台之位置資訊，且於前述曝光動作中使用前述標記像之檢測資訊；前述控制裝置於前述檢測動作中，以使前述標記像投影至前述狹縫圖案上之方式控制前述驅動系統；前述載台之移動中，以取代前述複數個讀頭中之一個而使用與前述複數個讀頭不同之另一讀頭之方式，進行前述讀頭之切換，並基於藉由前述切換前使用之前述複數個讀頭測量之位置資訊，取得為了於前述切換後使用前述另一讀頭控制前述載台之移動之修正資訊；前述切換後，藉由包含前述複數個讀頭中除了前述一個讀頭以外剩餘之讀頭與前述另一讀頭之複數個讀頭，測量前述載台之位置資訊。
  2. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中， 前述標記像之檢測資訊被用於前述基板之對準、與前述投影光學系統之聚焦資訊之取得之至少一方。
  3. 如申請專利範圍第2項之曝光裝置，其中，前述保持具設於前述載台之上面之凹部內，並在前述凹部內保持前述基板，前述狹縫圖案設於測量構件，前述測量構件配置於與前述凹部不同之前述上面之開口內。
  4. 如申請專利範圍第3項之曝光裝置，其中，前述控制裝置一邊變更前述測量構件在前述投影光學系統之光軸方向之位置，一邊以藉由前述空間像測量裝置檢測前述標記像之方式控制前述驅動系統，基於前述標記像之檢測資訊取得前述投影光學系統之聚焦資訊。
  5. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其更具備：對前述基板照射光束以測量前述基板之位置資訊之基板測量系統；於前述基板之測量動作中，藉由前述測量系統測量前述載台之位置資訊。
  6. 如申請專利範圍第5項之曝光裝置，其中，前述控制裝置於前述曝光動作中，使用前述基板測量系統之前述基板之測量資訊、與於前述測量動作中以前述測量系統測量之位置資訊，控制根據以前述測量系統測量之位置資訊而由前述驅動系統進行之前述載台之驅動。
  7. 如申請專利範圍第6項之曝光裝置，其中，前述基板測量系統具有檢測前述基板之標記之標記檢測系統、與測量前述基板在前述投影光學系統之光軸方向之位置資訊之位置測量裝置。
  8. 如申請專利範圍第7項之曝光裝置，其中，前述標記像之檢測資訊被用於前述基板之對準動作、與前述基板之聚 焦調平動作之至少一方，其中，前述對準動作使用前述標記檢測系統之前述基板之測量資訊，前述聚焦調平動作使用前述位置測量系統之前述基板之測量資訊。
  9. 如申請專利範圍第5項之曝光裝置，其更具備：支撐前述投影光學系統之框架構件；前述基板測量系統自前述投影光學系統分離而設於前述框架構件。
  10. 如申請專利範圍第9項之曝光裝置，其中，前述格子部與前述讀頭之另一方設於前述框架構件。
  11. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其更具備：支撐前述投影光學系統之框架構件；前述格子部與前述讀頭之另一方設於前述框架構件。
  12. 如申請專利範圍第11項之曝光裝置，其中，前述格子部與前述讀頭之另一方透過支撐構件由前述框架構件支撐。
  13. 如申請專利範圍第12項之曝光裝置，其中，前述讀頭設於前述載台，且前述格子部透過前述支撐構件被支撐於前述框架構件，於前述曝光動作及前述檢測動作中，前述載台在前述格子部之下方移動。
  14. 如申請專利範圍第13項之曝光裝置，其更具備：設於前述投影光學系統之下方之底座；前述驅動系統用以移動以非接觸方式被支撐於前述底座上之前述載台。
  15. 如申請專利範圍第11至14項中任一項之曝光裝置，其更具備：於前述投影光學系統之下以液體形成液浸區域之嘴單元；前述空間像測量裝置透過前述投影光學系統與前述液浸區域之液體檢 測投影至前述狹縫圖案上之前述標記像，前述嘴單元設於前述框架構件、或與前述框架構件不同之框架構件。
  16. 如申請專利範圍第1至14項中任一項之曝光裝置，其中，前述切換前，藉由與前述格子部對向之三個前述讀頭測量前述載台之位置資訊，前述切換後，藉由包含前述三個讀頭中除了前述一個讀頭以外之二個讀頭、以及與前述三個讀頭不同之前述另一讀頭之三個讀頭，測量前述載台之位置資訊，前述修正資訊係從藉由前述切換前使用之三個讀頭測量之位置資訊取得。
  17. 如申請專利範圍第16項之曝光裝置，其中，前述修正資訊係在包含前述切換前使用之前述三個讀頭與前述另一讀頭之四個讀頭與前述格子部對向之期間取得。
  18. 如申請專利範圍第16項之曝光裝置，其中，前述讀頭之切換，係在包含前述切換前使用之前述三個讀頭與前述另一讀頭之四個讀頭與前述格子部對向之期間進行。
  19. 如申請專利範圍第16項之曝光裝置，其中，前述格子部具有分別形成有反射型格子之四個標尺構件，前述修正資訊之取得及前述讀頭之切換，係在包含前述切換前使用之前述三個讀頭與前述另一讀頭之四個讀頭分別與前述四個標尺對向之期間進行。
  20. 如申請專利範圍第19項之曝光裝置，其中，至少於前述曝光動作中，藉由與前述四個標尺構件之三個或四個分別對向之三個或四個前述讀頭測量前述載台之位置資訊，且藉由前述載台之移動，與前述格子部對向之讀頭自前述三個讀頭與前述四個讀頭之一方變 更為另一方。
  21. 如申請專利範圍第20項之曝光裝置，其中，前述測量系統測量前述載台在六自由度方向之位置資訊，前述六自由度方向包含在與前述投影光學系統之光軸正交之既定平面內彼此正交之第一、第二方向。
  22. 如申請專利範圍第20項之曝光裝置，其更具備：於前述投影光學系統之下以液體形成液浸區域之嘴單元；前述嘴單元以包圍透鏡之方式設於前述投影光學系統之下端側，前述透鏡係前述投影光學系統之複數個光學元件中前述照明光通過之射出面與前述液浸區域之液體接觸之透鏡，前述基板透過前述投影光學系統與前述液浸區域之液體而藉由前述照明光被曝光，前述空間像測量裝置透過前述投影光學系統與前述液浸區域之液體檢測投影至前述狹縫圖案上之前述標記像。
  23. 如申請專利範圍第22項之曝光裝置，其中，前述格子部與前述讀頭之另一方相對於前述投影光學系統設於前述嘴單元之外側。
  24. 如申請專利範圍第23項之曝光裝置，其中，前述嘴單元被設成其下面低於前述透鏡之射出面。
  25. 如申請專利範圍第24項之曝光裝置，其更具備：支撐前述投影光學系統之框架構件；前述嘴單元設於前述框架構件。
  26. 如申請專利範圍第24項之曝光裝置，其更具備：支撐前述投影光學系統之框架構件；以及設有前述嘴單元、與前述框架構件不同之框架構件。
  27. 如申請專利範圍第24項之曝光裝置，其中，前述載台係於其上面之凹部內設有前述保持具，以前述基板之表面與前述載台之上面實質成為同一面之方式，在前述凹部內保持前述基板。
  28. 如申請專利範圍第27項之曝光裝置，其更具備：支撐前述投影光學系統之框架構件；以及自前述投影光學系統分離而設於前述框架構件，用以對前述基板照射光束以測量前述基板之位置資訊之基板測量系統；於前述基板之測量動作中，藉由前述測量系統測量前述載台之位置資訊。
  29. 如申請專利範圍第28項之曝光裝置，其中，前述格子部與前述讀頭之另一方設於前述框架構件。
  30. 一種元件製造方法，其包括：利用申請專利範圍第1至29項中任一項之曝光裝置將基板曝光之動作；以及使曝光後之前述基板顯影之動作。
  31. 一種曝光方法，透過投影光學系統以照明光將基板曝光，其包括：在前述投影光學系統之下方移動載台之動作，前述載台具有保持前述基板之保持具、與配置於設有前述保持具之上面側之狹縫圖案；藉由測量系統之與格子部對向之複數個讀頭測量前述載台之位置資訊之動作，前述測量系統於前述載台設有前述格子部與前述讀頭之一方，前述格子部與前述讀頭之另一方以與前述載台對向之方式設於前述投影光學系統之下端側；以及為了透過前述狹縫圖案檢測透過前述投影光學系統投影之標記像，而以前述標記像會被投影至前述狹縫圖案上之方式配置前述載台之動作；於前述基板之曝光動作與前述標記像之檢測動作中，分別藉由前述測 量系統測量前述載台之位置資訊，且於前述曝光動作中使用前述標記像之檢測資訊；前述載台之移動中，以取代前述複數個讀頭中之一個而使用與前述複數個讀頭不同之另一讀頭之方式，進行前述讀頭之切換，並基於藉由前述切換前使用之前述複數個讀頭測量之位置資訊，取得為了於前述切換後使用前述另一讀頭控制前述載台之移動之修正資訊；前述切換後，藉由包含前述複數個讀頭中除了前述一個讀頭以外剩餘之讀頭與前述另一讀頭之複數個讀頭，測量前述載台之位置資訊。
  32. 如申請專利範圍第31項之曝光方法，其中，前述標記像之檢測資訊被用於前述基板之對準、與前述投影光學系統之聚焦資訊之取得之至少一方。
  33. 如申請專利範圍第32項之曝光方法，其中，前述基板被保持在前述載台之上面之凹部內，前述凹部內設有前述保持具，前述狹縫圖案設於測量構件，前述測量構件配置於與前述凹部不同之前述上面之開口內。
  34. 如申請專利範圍第33項之曝光方法，其中，一邊變更前述測量構件在前述投影光學系統之光軸方向之位置，一邊透過前述狹縫圖案檢測前述標記像，以基於前述標記像之檢測資訊取得前述投影光學系統之聚焦資訊。
  35. 如申請專利範圍第31項之曝光方法，其中，藉由對前述基板照射光束而測量前述基板之位置資訊，於前述基板之測量動作中，藉由前述測量系統測量前述載台之位置資訊。
  36. 如申請專利範圍第35項之曝光方法，其中， 於前述曝光動作中，使用前述基板測量系統之前述基板之測量資訊、與於前述測量動作中以前述測量系統測量之位置資訊，控制根據以前述測量系統測量之位置資訊進行之前述載台之驅動。
  37. 如申請專利範圍第36項之曝光方法，其中，藉由前述基板測量系統，進行前述基板之標記檢測、與前述基板在前述投影光學系統之光軸方向之位置資訊之測量。
  38. 如申請專利範圍第37項之曝光方法，其中，前述標記像之檢測資訊被用於前述基板之對準動作、與前述基板之聚焦調平動作之至少一方，其中，前述對準動作使用前述標記檢測系統之前述基板之測量資訊，前述聚焦調平動作使用前述位置測量系統之前述基板之測量資訊。
  39. 如申請專利範圍第35項之曝光方法，其中，前述基板測量系統自前述投影光學系統分離而設於支撐前述投影光學系統之框架構件。
  40. 如申請專利範圍第39項之曝光方法，其中，前述格子部與前述讀頭之另一方設於前述框架構件。
  41. 如申請專利範圍第31項之曝光方法，其中，前述格子部與前述讀頭之另一方設於支撐前述投影光學系統之框架構件。
  42. 如申請專利範圍第41項之曝光方法，其中，前述格子部與前述讀頭之另一方透過支撐構件由前述框架構件支撐。
  43. 如申請專利範圍第42項之曝光方法，其中，前述讀頭設於前述載台，且前述格子部透過前述支撐構件被支撐於前述框架構件，於前述曝光動作及前述檢測動作中，前述載台在前述格子部之下方移 動。
  44. 如申請專利範圍第43項之曝光方法，其中，前述載台以非接觸方式被支撐於設於前述投影光學系統之下方之底座上。
  45. 如申請專利範圍第41至44項中任一項之曝光方法，其中，藉由嘴單元於前述投影光學系統之下以液體形成液浸區域，前述嘴單元設於前述框架構件、或與前述框架構件不同之框架構件，前述標記像透過前述投影光學系統與前述液浸區域之液體投影至前述狹縫圖案上。
  46. 如申請專利範圍第31至44項中任一項之曝光方法，其中，前述切換前，藉由與前述格子部對向之三個前述讀頭測量前述載台之位置資訊，前述切換後，藉由包含前述三個讀頭中除了前述一個讀頭以外之二個讀頭、以及與前述三個讀頭不同之前述另一讀頭之三個讀頭，測量前述載台之位置資訊，前述修正資訊係從藉由前述切換前使用之三個讀頭測量之位置資訊取得。
  47. 如申請專利範圍第46項之曝光方法，其中，前述修正資訊係在包含前述切換前使用之前述三個讀頭與前述另一讀頭之四個讀頭與前述格子部對向之期間取得。
  48. 如申請專利範圍第46項之曝光方法，其中，前述讀頭之切換，係在包含前述切換前使用之前述三個讀頭與前述另一讀頭之四個讀頭與前述格子部對向之期間進行。
  49. 如申請專利範圍第46項之曝光方法，其中，前述格子部具有分別形成有反射型格子之四個標尺構件， 前述修正資訊之取得及前述讀頭之切換，係在包含前述切換前使用之前述三個讀頭與前述另一讀頭之四個讀頭分別與前述四個標尺對向之期間進行。
  50. 如申請專利範圍第49項之曝光方法，其中，至少於前述曝光動作中，藉由與前述四個標尺構件之三個或四個分別對向之三個或四個前述讀頭測量前述載台之位置資訊，且藉由前述載台之移動，與前述格子部對向之讀頭自前述三個讀頭與前述四個讀頭之一方變更為另一方。
  51. 如申請專利範圍第50項之曝光方法，其中，藉由前述測量系統測量前述載台在六自由度方向之位置資訊，前述六自由度方向包含在與前述投影光學系統之光軸正交之既定平面內彼此正交之第一、第二方向。
  52. 如申請專利範圍第50項之曝光方法，其中，藉由以包圍透鏡之方式設於前述投影光學系統之下端側之嘴單元於前述投影光學系統之下以液體形成液浸區域，前述透鏡係前述投影光學系統之複數個光學元件中前述照明光通過之射出面與前述液浸區域之液體接觸之透鏡，前述基板透過前述投影光學系統與前述液浸區域之液體而藉由前述照明光被曝光，前述標記像透過前述投影光學系統與前述液浸區域之液體投影至前述狹縫圖案上。
  53. 如申請專利範圍第52項之曝光方法，其中，前述格子部與前述讀頭之另一方相對於前述投影光學系統設於前述嘴單元之外側。
  54. 如申請專利範圍第53項之曝光方法，其中， 前述嘴單元被設成其下面低於前述透鏡之射出面。
  55. 如申請專利範圍第54項之曝光方法，其中，前述基板以其表面與前述載台之上面實質成為同一面之方式，被保持在設有前述保持具之前述上面之凹部內。
  56. 如申請專利範圍第55項之曝光方法，其中，藉由自前述投影光學系統分離而設於支撐前述投影光學系統之框架構件，對前述基板照射光束之基板測量系統，測量前述基板之位置資訊，於前述基板之測量動作中，藉由前述測量系統測量前述載台之位置資訊。
  57. 一種元件製造方法，其包括：利用申請專利範圍第31至56項中任一項之曝光方法將基板曝光之動作；以及使曝光後之前述基板顯影之動作。
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