TWI744251B - 曝光裝置、平面顯示器之製造方法、元件製造方法、及曝光方法 - Google Patents

曝光裝置、平面顯示器之製造方法、元件製造方法、及曝光方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種液晶曝光裝置，係透過投影光學系(16)以照明光使基板(P)曝光，其具備：保持基板(P)的基板保持具(34)、包含讀頭單元(60)與標尺(52、56)並根據讀頭單元(60)之輸出取得基板保持具(34)之位置資訊的基板編碼器系統(50)、以及使基板保持具(34)上之讀頭單元(60)與標尺(52)中之一方相對另一方移動的驅動部。

Description

曝光裝置、平面顯示器之製造方法、元件製造方法、及曝光方法
本發明係關於曝光裝置、平面顯示器之製造方法、元件製造方法及曝光方法，進一步詳言之，係關於以照明光使物體曝光之曝光裝置及曝光方法、以及使用前述曝光裝置之平面顯示器或元件之製造方法。
一直以來，在用以製造液晶顯示元件、半導體元件(積體電路等)等電子元件(微元件)之微影製程中，係使用一邊使光罩(光罩)或標線片(以下，統稱為「光罩」)、與玻璃板或晶圓(以下，統稱為「基板」)沿既定掃描方向(scan方向)同步移動、一邊將形成在光罩之圖案使用能量束轉印至基板上之步進掃描(step & scan)方式之曝光裝置(所謂的掃描步進機(亦稱掃描機)等。
作為此種曝光裝置，有一種具備使用基板載台裝置所具有之棒狀鏡(長條鏡)以求出曝光對象基板在水平面內之位置資訊的光干涉儀系統者廣為人知(例如，參照專利文獻1)。
此處，使用光干涉儀系統求出基板之位置資訊時，無法忽視空氣波動之影響。又，上述空氣波動之影響，雖可藉由編碼器系統之使用 來降低，但因近年來之基板之大型化，欲準備一能涵蓋基板之全移動範圍之標尺是非常困難的。
先行技術文獻
[專利文獻1]美國專利申請公開第2010/0266961號說明書
本發明第1態樣提供一種曝光裝置，係透過投影光學系以照明光使物體曝光，其具備：保持該物體的保持部、包含測量部與被測量部並根據該測量部之輸出取得該保持部之位置資訊的位置測量部、以及使該保持部上之該測量部與該被測量部中之一方相對另一方移動的第1驅動部。
本發明第2態樣提供一種平面顯示器之製造方法，其包含：使用該第1態樣之曝光裝置使該物體曝光的動作，以及使曝光後之該物體顯影的動作。
本發明第3態樣提供一種元件製造方法，其包含：使用該第1態樣之曝光裝置使該物體曝光的動作，以及使曝光後之該物體顯影的動作。
本發明第4態樣提供一種曝光方法，係透過投影光學系以照明光使物體曝光，其包含：根據包含測量部與被測量部之位置測量部之該測量部之輸出，取得保持該物體之保持部之位置資訊的動作；以及以第1驅動部使該保持部上之該測量部與該被測量部中之一方相對另一方移動的動作。
10‧‧‧液晶曝光裝置
11‧‧‧地面
12‧‧‧照明系
14‧‧‧光罩載台裝置
16‧‧‧投影光學系
18‧‧‧裝置本體
18a‧‧‧上架台部
18b‧‧‧下架台部
18c‧‧‧中架台部
19‧‧‧防振裝置
20、220‧‧‧基板載台裝置
22X‧‧‧X粗動載台
22Y‧‧‧Y粗動載台
34‧‧‧基板保持具
36‧‧‧凹部
40‧‧‧光罩保持具
42‧‧‧光罩導件
43‧‧‧編碼器底座
44‧‧‧讀頭單元
45‧‧‧單元底座
46‧‧‧標尺
47‧‧‧標尺
48‧‧‧光罩編碼器系統
49‧‧‧讀頭
50、150‧‧‧基板編碼器系統
52‧‧‧標尺
56‧‧‧標尺
60‧‧‧讀頭單元
90‧‧‧主控制裝置
256‧‧‧導件裝置
IL‧‧‧照明光
M‧‧‧光罩
P‧‧‧基板
圖1係概略顯示第1實施形態之液晶曝光裝置之構成的圖。
圖2(A)係概略顯示圖1之液晶曝光裝置具備之光罩編碼器系統之構成的圖、圖2(B)係光罩編碼器系統之局部(圖2(A)之A部分)放大圖。
圖3(A)~圖3(E)係用以說明在光罩編碼器系統及基板編碼器系統之讀頭輸出之接續處理的圖(其1~其5)。
圖4(A)及圖4(B)係第1實施形態之基板編碼器系統的概念圖(分別為側視圖、俯視圖)，圖4(C)係顯示基板編碼器系統之具體例的圖。
圖5(A)及圖5(B)係基板編碼器系統之局部(圖4(C)之B部分)放大圖。
圖6係基板編碼器系統的概念圖。
圖7係顯示以液晶曝光裝置之控制系為中心構成之主控制裝置之輸出入關係的方塊圖。
圖8(A)係顯示曝光動作時之光罩編碼器系統之動作的圖(其1)、圖8(B)係顯示曝光動作時之基板編碼器系統之動作的圖(其1)。
圖9(A)係顯示曝光動作時之光罩編碼器系統之動作的圖(其2)、圖9(B)係顯示曝光動作時之基板編碼器系統之動作的圖(其2)。
圖10(A)係顯示曝光動作時之光罩編碼器系統之動作的圖(其3)、圖10(B)係顯示曝光動作時之基板編碼器系統之動作的(其3)。
圖11(A)及圖11(B)係第2實施形態之基板編碼器系統的概念圖(分別為側視圖、俯視圖)、圖11(C)係顯示基板編碼器系統之具體例的圖。 圖12係顯示第1實施形態之基板編碼器系統之變形例的圖。
圖13係顯示第2實施形態之基板編碼器系統之變形例的圖。
圖14(A)及圖14(B)係用以說明用以求出一對讀頭間之距離之測量系之構成的圖(其1及其2)。
圖15(A)及圖15(B)係用以說明用以求出Y滑動台之傾斜量之測量系之構成的圖(其1及其2)。
圖16係顯示測量光束在編碼器標尺上之照射點的圖。
《第1實施形態》
以下，針對第1實施形態，使用圖1~圖10(B)加以說明。
圖1中概略的顯示了第1實施形態之液晶曝光裝置10之構成。液晶曝光裝置10，例如係以用於液晶顯示裝置(平面顯示器)等之矩形(方型)玻璃基板P(以下，簡稱為基板P)為曝光對象物之步進掃描方式之投影曝光裝置，所謂的掃描機。
液晶曝光裝置10，具有照明系12、保持形成有電路圖案等之光罩M的光罩載台裝置14、投影光學系16、裝置本體18、保持表面(圖1中朝向+Z側之面)塗布有光阻劑(感應劑)之基板P的基板載台裝置20、以及此等之控制系等。以下，將曝光時光罩M與基板P相對投影光學系16分別被掃描之方向設為X軸方向、水平面內與X軸正交之方向為Y軸方向、與X軸及Y軸正交之方向為Z軸方向，並將繞X軸、Y軸及Z軸旋轉之方向分別設為θ x、θ y及θ z方向來進行說明。此外，將於X軸、Y軸及Z軸方向之位置分別設為X位置、Y位置及Z位置來進行說明。
照明系12，具有與例如美國專利第5,729,331號說明書等所揭露之照明系相同之構成。照明系12，將從未圖示之光源(例如水銀燈)射出之光，分別透過未圖示之反射鏡、分色鏡、遮簾、濾波器、各種透鏡等，作為曝光用照明光(照明光)IL照射於光罩M。照明光IL，係使用例如i線(波長365nm)、g線(波長436nm)、h線(波長405nm)等之光(或上述i線、g線、h線之合成光)。
光罩載台裝置14，包含將光罩M以例如真空吸附方式加以保持的光罩保持具40、用以將光罩保持具40以既定長行程驅動於掃描方向(X軸方向)並適當微幅驅動於Y軸方向及θ z方向的光罩驅動系91(圖1中未圖示。參照圖7)、以及用以求出光罩保持具40於XY平面內之位置資訊(亦包含θ z方向之旋轉量資訊。以下同)的光罩位置測量系。光罩保持具40，係由例如美國專利申請公開第2008/0030702號說明書所揭示之形成有俯視矩形開口部之框狀構件構成。光罩保持具40係透過例如空氣軸承(未圖示)載置在固定於作為裝置本體18之一部分之上架台部18a的一對光罩導件42上。光罩驅動系91，包含例如線性馬達(未圖示)。
光罩位置測量系具備光罩編碼器系統48，此光罩編碼器系統48包含透過編碼器底座43固定在上架台部18a之一對編碼器讀頭單元44(以下，僅稱為讀頭單元44)、與在光罩保持具40之下面對應上述一對讀頭單元44配置之複數個編碼器標尺46(圖1中係於紙面深度方向重疊。參照圖2(A))。關於此光罩編碼器系統48之構成，待後詳細說明。
投影光學系16配置在光罩載台裝置14之下方。投影光學系16，係與例如美國專利第6,552,775號說明書等所揭示之投影光學系具有相 同構成之、所謂的多透鏡(multi-lens)投影光學系，具備以例如兩側遠心之等倍系形成正立正像的複數隻(本實施形態中，係例如11隻。參照圖2(A))光學系。
於液晶曝光裝置10，當以來自照明系12之照明光IL照明光罩M上之照明區域時，藉由通過光罩M之照明光，透過投影光學系16將其照明區域內之光罩M之電路圖案之投影像(部分正立像)，形成在基板P上與照明區域共軛之照明光的照射區域(曝光區域)。並相對照明區域(照明光IL)使光罩M於掃描方向移動且相對曝光區域(照明光IL)使基板P於掃描方向移動，據以進行基板P上之一個照射(shot)區域之掃描曝光，於照射區域轉印形成在光罩M之圖案。
裝置本體18支承上述光罩載台裝置14及投影光學系16，透過複數個防振裝置19設置在無塵室之地面11上。裝置本體18，具有與例如美國專利申請公開第2008/0030702號說明書所揭示之裝置本體相同之構成，具有支承上述投影光學系16之上架台部18a(亦稱光學平台等)、下架台部18b及一對中架台部18c。
基板載台裝置20係用以將基板P相對投影光學系16(照明光IL)高精度加以定位位之物，將基板P沿水平面(X軸方向及Y軸方向)以既定之長行程加以驅動、並將該基板P微幅驅動於6自由度方向。基板載台裝置20之構成雖無特別限定，但以使用例如美國專利申請公開第2008/129762號說明書、或美國專利申請公開第2012/0057140號說明書等所揭示之包含高架式(gantry type)之2維粗動載台、與相對該2維粗動載台被微幅驅動之微動載台之所謂的粗微動構成之載台裝置較佳。
基板載台裝置20，具備Y粗動載台22Y、X粗動載台22X及基板保持具34。Y粗動載台22Y，例如係透過Y致動器等相對投影光學系16於Y軸方向被以既定長行程驅動。X粗動載台22X，例如係透過X致動器等在Y粗動載台22Y上於X軸方向被以既定長行程驅動。X粗動載台22X與Y粗動載台22Y一體的往Y軸方向移動。基板保持具34係由俯視矩形之板狀構件構成，於其上面上載置基板P。基板保持具34，係藉由複數個微動致動器(例如音圈馬達)與X粗動載台22X一體的相對投影光學系16被以既定長行程驅動於X軸及/或Y軸方向、並被微幅驅動於6自由度方向。上述Y致動器、X致動器、微動致動器構成基板驅動系93(參照圖7)之一部分。
又，液晶曝光裝置10，具有用以求出基板保持具34(亦即基板P)之6自由度方向之位置資訊的基板位置測量系。基板位置測量系，如圖7所示，包含用以求出基板P之Z軸、θ x、θ y方向(以下，稱Z傾斜(tilt)方向)之位置資訊的Z傾斜位置測量系98、及用以求出基板P於XY平面內之位置資訊的基板編碼器系統50。Z傾斜位置測量系98之構成雖無特別限定，但可使用例如美國專利申請公開第2010/0018950號說明書所揭示之使用安裝在包含基板保持具34之系的複數個感測器，以裝置本體18(例如下架台部18b)為基準求出基板P之Z傾斜方向之位置資訊的測量系。基板編碼器系統50之構成，留待後敘。
其次，使用圖2(A)及圖2(B)說明光罩編碼器系統48之構成。如圖2(A)之示意，在光罩保持具40之光罩M(詳言之，係用以收容光罩M之未圖示的開口部)之+Y側及-Y側之區域，分別配置有 複數個編碼器標尺46(以下，僅稱為標尺46)。又，為便於理解，圖2(A)中雖係顯示成以實線標示複數個標尺46、並配置在光罩保持具40之上面，但複數個標尺46實際上如圖1所示，係以複數個標尺46各個之下面之Z位置與光罩M之下面(圖案面)之Z位置一致之方式，配置在光罩保持具40之下面側。
本實施形態之光罩保持具40，在光罩M之+Y側及-Y側之區域，分別有標尺46於X軸方向以既定間隔例如配置有3個。亦即，光罩保持具40，合計具有例如6個標尺46。複數個標尺46之各個，除了在光罩M之+Y側與-Y側於紙面上下對稱配置之點外，實質相同。標尺46，係由例如石英玻璃形成之延伸於X軸方向之俯視矩形之板狀(帶狀)構件構成。光罩保持具40係以例如陶瓷形成，複數個標尺46被固定在光罩保持具40。
如圖2(B)所示，在標尺46下面(本實施形態中，係朝向-Z側之面)之寬度方向一側(圖2(B)中為-Y側)之區域，形成有X標尺47x。又，在標尺46下面之寬度方向另一側(圖2(B)中為+Y側)之區域，形成有Y標尺47y。X標尺47x，係由具有在X軸方向以既定間距形成(以X軸方向為週期方向)之延伸於Y軸方向之複數個格子線的反射型繞射光柵(X光柵)構成。同樣的，Y標尺47y，係由具有在Y軸方向以既定間距形成(以Y軸方向為週期方向)之延伸於X軸方向之複數個格子線的反射型繞射光柵(Y光柵)構成。本實施形態之X標尺47x及Y標尺47y，其複數個格子線係以例如10nm以下之間隔形成。又，圖2(A)及圖2(B)中，為便於圖示，格子間之間隔(pitch)顯示的遠大於實際。其他 圖亦同。
又，如圖1所示，於上架台部18a之上面固定有一對編碼器底座43。一對編碼器底座43，其中一方配置在+X側之光罩導件42之-X側、另一方則配置在-X側之光罩導件42之+X側(亦即一對光罩導件42間之區域)。此外，上述投影光學系16之一部分配置在一對編碼器底座43之間。編碼器底座43，如圖2(A)所示，由延伸於X軸方向之構件構成。在一對編碼器底座43各個之長邊方向中央部固定有編碼器讀頭單元44(以下，僅稱為讀頭單元44)。亦即，讀頭單元44係透過編碼器底座43固定於裝置本體18(參照圖1)。一對讀頭單元44，除了在光罩M之+Y側與-Y側於紙面上下對稱配置之點外，實質相同，因此，以下僅針對其中一方(-Y側)加以說明。
如圖2(B)所示，讀頭單元44具有由俯視矩形之板狀構件構成之單元底座45。於單元底座45，固定有於X軸方向分離配置之一對X讀頭49x、及於X軸方向分離配置之一對Y讀頭49y。亦即，光罩編碼器系統48，具有例如4個X讀頭49x、並具有例如4個Y讀頭49y。又，圖2(B)中，一方之X讀頭49x與一方之Y讀頭49y係被收容在一個箱體內、另一方之X讀頭49x與另一方之Y讀頭49y被收容在另一箱體內，但上述一對X讀頭49x及一對Y讀頭49y，可以是分別獨立配置。此外，圖2(B)中，為易於理解，係顯示成一對X讀頭49x與一對Y讀頭49y配置在標尺46之上方(+Z側)，但實際上，一對X讀頭49x係配置X標尺47y之下方、而一對Y讀頭49y則係配置在Y標尺47y之下方(參照圖1)。
一對X讀頭49x及一對Y讀頭49y，為避免例如因振動等導 致一對X讀頭49x間之距離、及一對Y讀頭49y間之距離變化，係固定在單元底座45。又，單元底座45本身，亦為避免一對X讀頭49x間之距離、及一對Y讀頭49y間之距離，例如因溫度變化等而產生變化，係以熱膨脹率較標尺46低(或與標尺46同等)之材料形成。
X讀頭49x及Y讀頭49y，係例如美國專利申請公開第2008/0094592號說明書所揭示之所謂的繞射干涉方式之編碼器讀頭，藉由對對應之標尺(X標尺47x、Y標尺47y)照射測量光束、並接收來自該標尺之光束，據以將光罩保持具40(亦即光罩M。參照圖2(A))之位移量資訊供應至主控制裝置90(參照圖7)。亦即，於光罩編碼器系統48，係以例如4個X讀頭49x與和該X讀頭49x對向之X標尺47x(因光罩保持具40之X位置而不同)，構成用以求出光罩M於X軸方向之位置資訊的例如4個X線性編碼器92x(圖2(B)中未圖示。參照圖7)，以例如4個Y讀頭49y與和該Y讀頭49y對向之Y標尺47y(因光罩保持具40之X位置而不同)構成用以求出光罩M於Y軸方向之位置資訊的例如4個Y線性編碼器92y(圖2(B)中未圖示。參照圖7)。
主控制裝置90，如圖7所示，根據例如4個X線性編碼器92x及例如4個Y線性編碼器92y之輸出，將光罩保持具40(參照圖2(A))於X軸方向及Y軸方向之位置資訊，以例如10nm以下之解析能力求出。又，主控制裝置90，根據例如4個X線性編碼器92x(或例如4個Y線性編碼器92y)中之至少2個之輸出求出光罩保持具40之θ z位置資訊(旋轉量資訊)。主控制裝置90，根據從上述光罩編碼器系統48之測量值求出之光罩保持具40於XY平面內之位置資訊，使用光罩驅動系91控制光罩保持 具40於XY平面內之位置。
此處，如圖2(A)所示，於光罩保持具40，如上所述，在光罩M之+Y側及-Y側區域之各個，標尺46於X軸方向以既定間隔例如配置有3個。於本實施形態之光罩載台裝置14，如圖2(B)所示，一個讀頭單元44所具有之一對X讀頭49x及一對Y讀頭49y各個之間隔，係設定的較相鄰標尺46間之間隔寬。如此，於光罩編碼器系統48，一對X讀頭49x中之至少一方恆與X標尺47x對向、且一對Y讀頭49y中之至少一方恆與Y標尺47y對向。因此，光罩編碼器系統48，能持續不斷的將光罩保持具40(參照圖2(A))之位置資訊供應至主控制裝置90(參照圖7)。
具體而言，例如光罩保持具40(參照圖2(A))往+X側移動時，光罩編碼器系統48以下述第1至第5狀態之順序移行，亦即一對讀頭49x之兩方對相鄰一對X標尺47x中之+X側之X標尺47x對向的第1狀態(圖2(B)所示之狀態)、-X側之X讀頭49x對向於上述相鄰一對X標尺47x之間之區域(與任一X標尺47x皆不對向)而+X側之X讀頭49x與上述+X側之X標尺47x對向的第2狀態、-X側之X讀頭49x與-X側之X標尺47x對向且+X側之X讀頭49x與+X側之X標尺47x對向的第3狀態、-X側之X讀頭49x與-X側之X標尺47x對向而+X側之X讀頭49x對向於一對X標尺47x之間之區域(與任一X標尺47x皆不對向)的第4狀態、以及一對讀頭49x之兩方對-X側之X標尺47x對向的第5狀態。因此，至少一方之X讀頭49x是始終對向於X標尺47x。
主控制裝置90(參照圖7)，在上述第1、第3及第5狀態下，係根據一對X讀頭49x之輸出之平均值求出光罩保持具40之X位置資 訊。又，主控制裝置90在上述第2狀態下，係僅根據+X側之X讀頭49x之輸出求出光罩保持具40之X位置資訊，而在上述第4狀態下，則僅根據-X側之X讀頭49x之輸出求出光罩保持具40之X位置資訊。因此，光罩編碼器系統48之測量值不會中斷。
進一步詳言之，於本實施形態之光罩編碼器系統48，為不使光罩編碼器系統48之測量值中斷，在上述第1、第3、第5狀態、亦即一對讀頭之兩方與標尺對向而從該一對讀頭分別供應輸出的狀態，與上述第2、第4狀態、亦即一對讀頭中僅一方與標尺對向而僅從該一方之讀頭供應輸出的狀態之間移行時，進行讀頭輸出之接續處理。以下，使用圖3(A)~圖3(E)說明讀頭之接續處理。又，為簡化說明，圖3(A)~圖3(E)中，於標尺46係假設形成有2維格子(光柵)。又，各讀頭49X、49Y之輸出係設為理想值。此外，以下之說明中，雖係針對相鄰一對X讀頭49X(為方便起見，設為49X1、49X2)之接續處理進行說明，但相鄰一對Y讀頭49Y(為方便起見，設為49Y1、49Y2)亦係進行同樣的接續處理。
如圖3(A)所示，一對X讀頭49X1、49X2之各個，在使用相鄰一對標尺46(為方便起見，設為461、462)中、+X側之標尺462求出光罩保持具40(參照圖2(A))之X位置資訊時，一對X讀頭49X1、49X2之雙方皆輸出X座標資訊。此處，一對X讀頭49X1、49X2之輸出是相同值。接著，如圖3(B)所示，當光罩保持具40往+X方向移動時，X讀頭49X1是在標尺462之測量範圍外，因此是在到達該測量範圍外之前，將X讀頭49X1之輸出視為無效。因此，光罩保持具40之X位置資訊僅根據X讀頭49X2之輸出求出。
又，如圖3(C)所示，當光罩保持具40(參照圖2(A))進一步往+X方向移動時，X讀頭49X1即對向於-X側之標尺461。X讀頭49X1，在使用標尺461成為測量動作可能之狀態後，立即輸出光罩保持具40之X位置資訊，但X讀頭49X1之輸出係從不定值(或零)再開始進行計數，因此無法用於光罩保持具40之X位置資訊之算出。因此，在此狀態下，必須進行一對X讀頭49X1、49X2各個之輸出之接續處理。接續處理，具體而言，係將視為不定值(或零)之X讀頭49X1之輸出，使用X讀頭49X2之輸出(例如成同值之方式)進行修正之處理。該接續處理，係在光罩保持具40進一步往+X方向移動，如圖3(D)所示，在X讀頭49X2到達標尺462之測量範圍外之前完成。
同樣的，如圖3(D)所示，在X讀頭49X2到達標尺462之測量範圍外時，在到達該測量範圍外之前，將X讀頭49X2之輸出視為無效。因此，光罩保持具40(參照圖2(A))之X位置資訊僅根據X讀頭49X1之輸出求出。之後，如圖3(E)所示，在光罩保持具40進一步往+X方向移動，一對X讀頭49X1、49X2之各個可使用標尺461進行測量動作後，立即對X讀頭49X2進行使用X讀頭49X1之輸出的接續處理。之後，根據一對X讀頭49X1、49X2各個之輸出，求出光罩保持具40之X位置資訊。
其次，說明基板編碼器系統50之構成。圖4(A)及圖4(B)中顯示了基板編碼器系統50的概念圖。上述光罩編碼器系統48(參照圖2(A))中係保持複數個標尺46之光罩保持具40相對位置被固定之一對讀頭單元44移動，相對於此，於基板編碼器系統50則係一對讀頭單元60具有基板載台裝置20(本實施形態中為基板保持具34)。
又，一對讀頭單元60可藉由設在基板保持具34之讀頭單元驅動用致動器68(參照圖7)，相對基板保持具34於Y軸方向以既定行程被驅動(參照圖4(B)之箭頭)。讀頭單元驅動用致動器68之種類雖無特別限定，但可使用例如線性馬達、進給螺桿裝置等。又，一對讀頭單元60對基板保持具34往X軸方向之相對移動，例如係被機械性的限制。因此，基板保持具34往X軸方向以長行程移動之際，一對讀頭單元60與該基板保持具34一體的往X軸方向以長行程移動。不過，即使是在讀頭單元60與基板保持具34一體的往X軸方向以長行程移動時，一對讀頭單元60相對基板保持具34往Y軸方向之移動不受妨礙。
此處，如圖1所示，於上架台部18a之下面固定有複數個(圖1中係於紙面深度方向重疊)標尺56。標尺56，如圖4(A)所示，由延伸於X軸方向之構件構成。相對於此，讀頭單元60則與上述光罩編碼器系統48中之讀頭單元44同樣，具有複數個編碼器讀頭(關於編碼器讀頭之詳情留待後敘)。基板保持具34往Y軸方向移動時，主控制裝置90(參照圖7)控制讀頭單元60之Y位置以維持讀頭單元60與標尺56之對向狀態。在此對向狀態下基板保持具34往X軸方向移動時，讀頭單元60亦一體的往X軸方向移動，因此能維持讀頭單元60與標尺56之對向狀態。從而，與基板保持具34在XY平面內之位置無關的，維持讀頭單元60與標尺56之對向狀態。讀頭單元60，藉由該複數個編碼器讀頭之一部分(朝上的讀頭)，使用複數個標尺56求出讀頭單元60相對上架台部18a(參照圖1)在XY平面內之位置資訊(參照圖4(A))。
又，於基板保持具34形成有一對凹部36(參照圖4(B))， 上述一對讀頭單元60分別配置在該一對凹部36之內部。此外，於凹部36之底面固定有複數個編碼器標尺52(以下，僅稱為標尺52)。讀頭單元60，藉由上述複數個編碼器讀頭之其他部分(朝下的讀頭)，使用複數個標尺52求出讀頭單元60本身相對基板保持具34在XY平面內之位置資訊(參照圖4(A))。主控制裝置90(參照圖7)根據上述朝上的讀頭之輸出、與朝下的讀頭之輸出，求出以上架台部18a(參照圖1)為基準之基板保持具34在XY平面內之位置資訊。
以下，針對將圖4(A)及圖4(B)所示之基板編碼器系統50之概念更為具體化之例進行說明。如圖4(C)所示，本實施形態之基板載台裝置20中，在基板P之+X側及-X側之區域，於Y軸方向以既定間隔分別例如配置有4個標尺52。亦即，基板載台裝置20，合計具有例如8個標尺52。複數個標尺52之各個，除在基板P之+X側與-X側於紙面左右對稱配置之點外，為實質相同之物。標尺52與上述光罩編碼器系統48之標尺46(分別參照圖2(A))同樣的，係由例如以石英玻璃形成之延伸於Y軸方向之俯視矩形的板狀(帶狀)構件構成。
又，於本實施形態，雖係針對複數個標尺52係設置在基板保持具34之凹部36(參照圖4(B))內之情形進行說明，但複數個標尺52之配置位置不限於此，亦可以是例如在基板保持具34之外側相對該基板保持具透過既定間隙之狀態，分離(惟於6自由度方向，係與基板保持具34一體移動之方式)配置。
如圖5(A)所示，在標尺52上面之寬度方向一側(圖5(A)中為-X側)之區域，形成有X標尺53x。又，在標尺52上面之寬度方向 另一側(圖5(A)中為+X側)之區域，形成有Y標尺53y。X標尺53x及Y標尺53y之構成與形成在上述光罩編碼器系統48之標尺46(分別參照圖2(A))之X標尺47x、及Y標尺47y(分別參照圖2(B))相同，因此省略其說明。
又，在裝置本體18之上架台部18a(分別參照圖1)之下面，固定有複數個編碼器標尺56(以下，僅稱為標尺56)。本實施形態中，標尺56之Y位置，如圖1所示，與投影光學系16之Y軸方向之中心位置大致一致。標尺56，如圖4(C)所示，在較投影光學系16靠+X側之區域於X軸方向分離配置有例如4個，在較投影光學系16靠-X側之區域亦於X軸方向分離配置有例如4個。亦即，在上架台部18a之下面，合計固定有例如8個標尺56。複數個標尺56之各個，為實質上相同之物。標尺56由延伸於X軸方向之俯視矩形之板狀(帶狀)構件構成，與配置在基板載台裝置20之標尺52同樣的，由例如石英玻璃形成。又，為便於理解，於圖4(C)及圖5(B)中，複數個標尺56係以實線圖示，顯示成格子面朝上(朝向+Z方向)，但複數個標尺56之格子面，實際上，係朝朝下方(-Z側)。
如圖5(B)所示，在標尺56下面之寬度方向一側(圖5(B)中為-Y側)之區域形成有X標尺57x。又，在標尺56下面之寬度方向另一側(圖3(C)中為+Y側)之區域形成有Y標尺57y。X標尺57x及Y標尺57y之構成與形成在上述光罩編碼器系統48之標尺46(分別參照圖2(A))之X標尺47x及Y標尺47y(分別參照圖2(B))相同，因此省略其說明。
回到圖4(C)，例如2個讀頭單元60，如上所述(參照圖4 (A)及圖4(B))，係大致整體(或一部分)被收納在基板保持具34內。例如2個讀頭單元60之各個，除了在圖4(C)於紙面成左右對稱配置之點外，為實質相同之物，因以以下僅針對其中一方(+X側)加以說明。讀頭單元60，由圖5(A)及圖5(B)可知，具備Y滑動台62、一對X讀頭64x、及一對Y讀頭64y(分別參照圖5(B))、以及一對X讀頭66x及一對Y讀頭66y(分別參照圖5(A))。
Y滑動台62由俯視矩形之板狀構件構成，透過例如機械性的Y線性導件裝置(未圖示)安裝在基板保持具34(參照圖4(C))。
X讀頭64x、Y讀頭64y(參照圖5(B))、X讀頭66x、及Y讀頭66y(參照圖5(A))之各個，係與上述光罩編碼器系統48所具有之X讀頭49x、Y讀頭49y(分別參照圖2(B))同樣之、所謂的繞射干涉方式之編碼器讀頭，被固定在Y滑動台62。此處，於讀頭單元60，一對Y讀頭64y、一對X讀頭64x、一對Y讀頭66y及一對X讀頭66x，為避免彼此間之距離因例如振動等而引起變化，係相對Y滑動台62固定。又，Y滑動台62本身，亦為避免一對Y讀頭64y、一對X讀頭64x、一對Y讀頭66y及一對X讀頭66x各個彼此間之距離因例如溫度變化而產生變化，係以熱膨脹率較標尺52、56低(或與標尺52、56同等之)材料形成。
如圖6所示，一對X讀頭64x(朝上的讀頭)之各個，將測量光束照射在X標尺57x上於X軸方向彼此分離之2處(2點)，一對Y讀頭64y(朝上的讀頭)之各個，將測量光束照射在Y標尺57y上於X軸方向彼此分離之2處(2點)。於基板編碼器系統50，藉由上述X讀頭64x及Y讀頭64y接收來自對應之標尺之光束，將Y滑動台62(圖6中未圖示。 參照圖4及圖5)之位移量資訊供應至主控制裝置90(參照圖7)。
亦即，於基板編碼器系統50，係由例如4個(2×2)X讀頭64x、與對向於該X讀頭64x之X標尺57x(因Y滑動台62之X位置而不同)，構成用以求出一對Y滑動台62(亦即、一對讀頭單元60(參照圖4(C)))各個之相對投影光學系16(參照圖1)之X軸方向之位置資訊的例如4個X線性編碼器94x(參照圖7)，由例如4個(2×2)Y讀頭64y、與對向於該Y讀頭64y之Y標尺57y(因Y滑動台62之X位置而不同)，構成用以求出一對Y滑動台62之各個相對投影光學系16之Y軸方向之位置資訊的例如4個Y線性編碼器94y(參照圖7)。
主控制裝置90，如圖7所示，根據例如4個X線性編碼器94x、及例如4個Y線性編碼器94y之輸出，將一對讀頭單元60(參照圖4(C))各個之X軸方向、及Y軸方向之位置資訊，以例如10nm以下之解析能力加以求出。又，主控制裝置90，根據與1個讀頭單元60對應之例如2個X線性編碼器94x(或例如2個Y線性編碼器94y)之輸出，求出該讀頭單元60之θ z位置資訊(旋轉量資訊)。主控制裝置90，根據一對讀頭單元60各個之XY平面內之位置資訊，使用讀頭單元驅動用致動器68(參照圖7)控制讀頭單元60之XY平面內之位置。
又，如圖4(C)所示，標尺56，分別在投影光學系16之+X側及-X側之區域，於X軸方向以既定間隔配置有例如4個。此外，與上述光罩編碼器系統48同樣的，一個讀頭單元60所具有之一對X讀頭64x及一對Y讀頭64y各個之間隔，如圖5(B)所示，被設定為較相鄰之標尺56間之間隔寬。據此，於基板編碼器系統50，一對X讀頭64x中始終至少 有一方對向於X標尺57x、且一對Y讀頭64y中始終至少有一方是對向於Y標尺57y。因此，基板編碼器系統50，可以在不使測量值中斷之情形下求出Y滑動台62之位置資訊。從而，此處亦是進行與上述光罩編碼器系統48中讀頭輸出之接續處理相同之讀頭輸出之接續處理(參照圖3(A)~圖3(E))。
又，如圖6所示，一對X讀頭66x(朝下的讀頭)之各個，將測量光束照射於X標尺53x上於Y軸方向彼此分離之2處(2點)，一對Y讀頭66y(朝下的讀頭)之各個，將測量光束照射於Y標尺53y上於Y軸方向彼此分離之2處(2點)。於基板編碼器系統50，藉由上述X讀頭66x及Y讀頭66y接收來自對應標尺之光束，將讀頭單元60與基板保持具34(圖6中未圖示。參照圖1)之相對位移量資訊供應至主控制裝置90(參照圖7)。
亦即，於基板編碼器系統50，係由例如4個(2×2)X讀頭66x、與對向於該X讀頭66x之X標尺53x(因基板保持具34之Y位置而不同)，構成用以求出一對讀頭單元60之各個相對基板保持具34之X軸方向之位置資訊的例如4個X線性編碼器96x(圖6中未圖示。參照圖7)，由例如4個(2×2)Y讀頭66y、與對向於該Y讀頭66y之Y標尺53y(因基板保持具34之Y位置而不同)，構成用以求出一對讀頭單元60各個之相對基板保持具34之Y軸方向之位置資訊的例如4個Y線性編碼器96y(圖6中未圖示。參照圖7)。
主控制裝置90，如圖7所示，根據例如4個X線性編碼器94x、及例如4個Y線性編碼器94y之輸出、以及上述4個X線性編碼器96x、 及例如4個Y線性編碼器96y之輸出，亦即，根據一對讀頭單元60各個之相對投影光學系16(參照圖1)之XY平面內之位置資訊、與相對基板保持具34之XY平面內之位置資訊的運算結果，例如以10nm以下之解析能力求出基板保持具34(參照圖1)相對裝置本體18(參照圖1)之X軸方向及Y軸方向之位置資訊。又，主控制裝置90，根據例如4個X線性編碼器94x(或例如4個Y線性編碼器94y)中至少2個之輸出，求出讀頭單元60與基板保持具34之θ z方向之相對位置資訊(旋轉量資訊)。主控制裝置90，根據從上述基板編碼器系統50之測量值求出之基板保持具34之XY平面內之位置資訊，使用基板驅動系93控制基板保持具34在XY平面內之位置。
又，如圖3(A)所示，於基板保持具34，如上所述，分別在基板P之+X側及-X側之區域，標尺52於Y軸方向以既定間隔例如備置有4個。此外，與上述光罩編碼器系統48同樣的，一個讀頭單元60所具有之一對X讀頭66x及一對Y讀頭66y各個之間隔，如圖5(A)所示，被設定為較相鄰標尺52間之間隔寬。據此，於基板編碼器系統50，一對X讀頭66x中始終至少有一方係對向於X標尺53x，且一對Y讀頭66y中始終至少有一方是對向於Y標尺53y。從而，基板編碼器系統50，能在不使測量值中斷之情形下，求出讀頭單元60與基板保持具34(參照圖3(A))之相對位置資訊。因此，此處，亦是進行與上述光罩編碼器系統48中之讀頭輸出之接續處理同樣的讀頭輸出之接續處理(參照圖3(A)~圖3(E))。
圖7之方塊圖，顯示了以液晶曝光裝置10(參照圖1)之控制系為中心構成，統籌控制構成各部之主控制裝置90之輸出入關係。主控制裝置90，包含工作站(或微電腦)等，統籌控制液晶曝光裝置10之構成 各部。
以上述方式構成之液晶曝光裝置10(參照圖1)，係在主控制裝置90(參照圖7)之管理下，藉由未圖示之光罩裝載器進行光罩M往光罩載台裝置14上之裝載，並藉由未圖示之基板裝載器進行基板P往基板載台裝置20(基板保持具34)上之裝載。之後，由主控制裝置90，使用未圖示之對準檢測系實施對準測量，該對準測量結束後，對設定在基板P上之複數個照射區域逐次進行步進掃描(step & scan)方式之曝光動作。
其次，使用圖8(A)~圖15(B)說明曝光動作時之光罩載台裝置14、及基板載台裝置20之一動作例。又，以下之說明，雖係針對一片基板P上設定有4個照射區域之情形(所謂取4面之情形)，但一片基板P上設定之照射區域之數量及配置，可適當變更。
圖8(A)中顯示了對準動作結束後之光罩載台裝置14、圖8(B)中則顯示了對準動作結束後之基板載台裝置20(不過，基板保持具34以外之構件未圖示。以下同)。曝光處理，舉一例而言，如圖8(B)所示，係從設定在基板P之-Y側且+X側之第1照射區域S1進行。於光罩載台裝置14，如圖8(A)所示，係以光罩M之+X側端部較來自照明系12之照明光IL(分別參照圖1)照射之照明區域(不過，圖8(A)所示之狀態，照明光IL尚未照射於光罩M)略位於-X側之方式，根據光罩編碼器系統48(參照圖7)之輸出進行光罩M之定位。
具體而言，例如，相對照明區域將光罩M之圖案區域之+X側端部，往-X側偏移為以既定速度進行掃描曝光所需之助走距離(亦即，為達到既定速度所需之加速距離)配置，於該位置設有標尺46而能以光罩 編碼器系統48測量光罩M之位置。主控制裝置90(參照圖7)亦係在至少3個(4個讀頭49x、及4個讀頭49y中之3個)讀頭不會從標尺46脫離(不會到達可測量範圍外)之範圍，進行光罩保持具40之位置控制。
又，於基板載台裝置20，如圖8(B)所示，第1照射區域S1之+X側端部係較來自投影光學系16之照明光IL(參照圖1)照射之曝光區域(不過，圖8(B)所示之狀態，照明光IL尚未照射於基板P)略位於-X側之方式，根據基板編碼器系統50(參照圖7)之輸出進行基板P之定位。具體而言，例如，相對曝光區域將基板P之第1照射區域S1之+X側端部，往-X側偏移為以既定速度進行掃描曝光所需之助走距離(亦即，為達到既定速度所需之加速距離)配置，於該位置設有標尺52而能以基板編碼器系統50測量基板P之位置。主控制裝置90(參照圖7)亦係在至少3個(4個讀頭64x、及4個讀頭64y中之3個)讀頭不會從標尺56脫離(不會到達可測量範圍外)之範圍，進行基板保持具34之位置控制。又，圖8(B)中，+X側之讀頭單元60雖未與標尺56對向，但藉由與-X側讀頭單元60之同步驅動，可控制+X側讀頭單元60於XY平面之位置。此外，為使一對讀頭單元60始終不脫離標尺56，以可追加設置標尺56。
又，在結束照射區域之掃描曝光而分別進行光罩M及基板P之減速之側，亦是同樣的為從掃描曝光時之速度減速至既定速度為止使光罩M及基板P進一步移動所需之減速距離，而能以光罩編碼器系統48、基板編碼器系統50分別測量光罩M、基板P之位置之方式設有標尺46、56。或者，亦可做成在加速中及減速之至少一方之動作中，以和光罩編碼器系統48、基板編碼器系統50不同之其他測量系分別測量光罩M及基板P之 位置。
接著，如圖9(A)所示，光罩保持具40被驅動往+X方向(加速、等速驅動及減速)，並與該光罩保持具40同步，如圖9(B)所示，基板保持具34被驅動(加速、等速驅動及減速)往+X方向。光罩保持具40被驅動時，主控制裝置90(參照圖7)根據光罩編碼器系統48(參照圖7)之輸出進行光罩M之位置控制、並根據基板編碼器系統50(參照圖7)之輸出進行基板P之位置控制。
基板保持具34被驅動於X軸方向時，一對讀頭單元60相對基板保持具34不移動(相對基板保持具34為靜止狀態)，而與基板保持具34一體的往X軸方向移動。亦即，於掃描方向，基板保持具34(基板P)與一對讀頭單元60(複數個讀頭64x、64y、66x、66y)係藉由共通之驅動系(基板驅動系93(參照圖7))進行位置控制。光罩保持具40及基板保持具34被等速驅動於X軸方向之期間，於基板P，照射通過光罩M及投影光學系16之照明光IL(分別參照圖1)，據此，光罩M所具有之光罩圖案即被轉印至照射區域S1。此時，原本係脫離標尺56之+X側之讀頭單元60即對向於標尺56，因此在一對讀頭單元60之間進行上述接續處理即可。
當結束對基板P上之第1照射區域S1之光罩圖案之轉印時，於基板載台裝置20，如圖10(B)所示進行對設定在第1照射區域S1之+Y側之第2照射區域S2之曝光動作，基板保持具34即往-Y方向、根據基板編碼器系統50(參照圖7)之輸出被驅動(Y步進)既定距離(基板P之寬度方向尺寸之大致一半距離)。於上述基板保持具34之Y步進動作時，光罩保持具40，如圖10(A)所示，係以光罩M之-X側端部較照明區域(惟 圖10(A)所示之狀態下，光罩M未被照明)略位於+X側之狀態靜止。
又，於基板載台裝置20，與上述基板保持具34往-Y方向之步進動作並行，一對讀頭單元60根據Y線性編碼器96y(參照圖7)之輸出，往+Y方向(亦即，與基板保持具34反方向)與光罩保持具40相同距離，相對光罩保持具40被驅動。此時，讀頭單元60，看起來是相對投影光學系16未往Y軸方向移動。因此，讀頭單元60與標尺56之對向狀態受到維持。
以下，雖未圖示，當基板保持具34之Y步進動作完成時，根據光罩編碼器系統48(參照圖7)之輸出光罩保持具40被驅動於-X方向，並與該光罩保持具40同步，根據基板編碼器系統50(參照圖7)之輸出，基板保持具34被驅動於-X方向。據此，於第2照射區域S2轉印光罩圖案。此時，例如4個讀頭單元60亦是靜止狀態。之後，適當的反覆進行上述光罩保持具40之掃描動作、基板保持具34之Y步進動作及基板保持具34之掃描動作，據以將光罩圖案依序轉印至基板P上之複數個照射區域。於上述曝光動作時，一對讀頭單元60為維持與標尺56之對向狀態，在每一次基板保持具34往+Y方向及往-Y方向步進時，被往與該基板保持具34相反之方向驅動相同距離。
此處，如上所述，Y標尺53y具有延伸於X軸方向之複數個格子線。又，如圖16所示，從Y讀頭66y照射至Y標尺53y上之測量光束之照射點66y(為方便起見，賦予與Y讀頭相同符號進行說明)，係以Y軸方向為長軸方向之橢圓狀。於Y線性編碼器94y(參照圖6)，當Y讀頭66y與Y標尺53y往Y軸方向相對移動而使測量光束跨於格子線時，來自Y讀 頭66y之輸出即根據來自上述照射點之±1次繞射光之相位變化而變化。
相對於此，主控制裝置90(參照圖6)於上述掃描曝光動作中，將基板保持具34往掃描方向(X軸方向)驅動時，為避免讀頭單元60(參照圖4(B))所具有之Y讀頭66y跨於形成Y標尺53y之複數個格子線，亦即，為避免來自Y讀頭66y之輸出變化(變化為零)，控制讀頭單元60之步進方向之位置(Y位置)。
具體而言，例如以具有較構成Y標尺53y之格子線間之間距高之解析能力之感測器測量Y讀頭66y之Y位置，在來自該Y讀頭66y之測量光束之照射點即將跨於格子線(Y讀頭66y之輸出即將變化)之前一刻，透過讀頭單元驅動系86(參照圖6)控制Y讀頭66y之Y位置。又，不限於此，例如在來自Y讀頭66y之測量光束跨於格子線而使得Y讀頭66y之輸出變化之情形時，可因應於此，藉由該Y讀頭66y之驅動控制，使實質上來自Y讀頭66y之輸出不變化。此時，不需要測量Y讀頭66y之Y位置的感測器。
藉由以上之程序完成光罩圖案對基板P上之第1~第4照射區域S1~S4之轉印時，即於既定之基板更換位置進行基板P之更換。此處，一般而言，基板更換位置，為避免投影光學系16成為基板更換之障礙，而係設定在離開投影光學系16下方之位置，因此在使基板保持具34往基板更換位置移動時，安裝在讀頭單元60之X讀頭64x、Y讀頭64y脫離(成為非對向狀態)固定在裝置本體18之標尺56，而有基板編碼器系統50之輸出中斷之可能。作為此種情形時之因應對策，可考慮在裝置本體18設置用以因應板片更換時之標尺(或標記)。
如以上之說明，根據本實施形態之液晶曝光裝置10，由於用以求出光罩M於XY平面內之位置資訊的光罩編碼器系統48、及用以求出基板P於XY平面內之位置資訊的基板編碼器系統50(分別參照圖1)，分別對對應標尺照射之測量光束之光路長較短，因此例如與習知干涉儀系統相較能降低空氣波動之影響。因此，能提升光罩M及基板P之定位精度。此外，由於空氣波動之影響小，因此能省略在使用習知干涉儀系統時必須之部分空調設備，而能降低成本。
再者，在使用干涉儀系統之情形，雖然過去是需要將大且重之棒狀反射鏡裝備在光罩載台裝置14及基板載台裝置20，但於本實施形態之光罩編碼器系統48及基板編碼器系統50，因無需棒狀反射鏡，因此包含光罩保持具40之系、以及包含基板保持具34之系可分別小型、輕量化，且重量平衡佳，據此能提升光罩M、基板P之位置控制性。又，與使用干涉儀系統之情形相較，因調整處較少，因此能降低光罩載台裝置14及基板載台裝置20之成本，進而提升維修保養性。此外，組裝時之調整亦容易(或不需要)。
又，於本實施形態之基板編碼器系統50，由於係藉由將一對讀頭單元60往與基板P相反方向之Y軸方向驅動，以維持讀頭單元60與標尺56之對向狀態，因此無需於基板保持具34上沿Y軸方向配置複數個編碼器讀頭(或者，無需大寬度的形成裝置本體18側之標尺56)。因此，能使基板位置測量系之構成簡單，降低成本。
又，於本實施形態之光罩編碼器系統48，由於係將相鄰一對編碼器讀頭(X讀頭49x、Y讀頭49y)之輸出一邊根據光罩保持具40之 X位置適當的加以切換、一邊求出該光罩保持具40於XY平面內之位置資訊，因此即使是將複數個標尺46於X軸方向以既定間隔
Figure 105131973-A0202-12-0027-19
(彼此分離)配置，亦能在不中斷的情形下求出光罩保持具40之位置資訊。從而，無需準備與光罩保持具40之移動行程同等長度(本實施形態之標尺46之約3倍長度)之標尺，可降低成本，尤其適合本實施形態般之使用大型光罩M的液晶曝光裝置10。本實施形態之基板編碼器系統50，亦是同樣的將複數個標尺52於Y軸方向、複數個標尺56於X軸方向，分別以既定間隔配置，因此無需準備與基板P之移動行程同等長度之標尺，非常適合使用大型基板P之液晶曝光裝置10。
《第2實施形態》
其次，針對第2實施形態之液晶曝光裝置，使用圖11(A)~圖11(C)加以說明。第2實施形態之液晶曝光裝置之構成，除基板編碼器系統150之構成不同外，與上述第1實施形態相同，因此，以下僅針對相異點加以說明，對與上述第1實施形態具有相同構成及功能之要素，係賦予與上述第1實施形態相同符號並省略其說明。
上述第1實施形態中，基板載台裝置20(基板保持具34)所具有之一對讀頭單元60，係在基板P之Y步進動作時往與該基板P相反之方向步進移動、並與基板P一體的往掃描方向移動的構成，相對於此，於本第2實施形態，與此相反的，係在基板P之Y步進動作時與基板P一體的進行Y步進動作，並在基板P之掃描曝光動作時，往與該基板P相反之方向以長行程移動的構成。因此，係將構成基板編碼器系統50之讀頭單元60、標尺52、標尺56等之配置，相對上述第1實施形態，成為繞Z軸例 如旋轉90°配置之構成。
圖11(A)及圖11(B)中，顯示了第2實施形態之基板編碼器系統150的概念圖。形成在基板保持具34之凹部36延伸於X軸方向，於該凹部底面固定有延伸於X軸方向之標尺52。讀頭單元60，與上述第1實施形態同樣的，配置在凹部36內，可相對基板保持具34往X軸方向以既定之長行程移動。又，於裝置本體18(參照圖1)，延伸於Y軸方向之標尺56，分別固定在投影光學系16(參照圖11(C))之+Y側與-Y側。
如圖11(C)中具體所示，在基板保持具34之+Y側及-Y側之區域，分別於X軸方向以既定間隔配置有例如5個標尺52，在裝置本體18(參照圖1)之下面、投影光學系16之+Y側及-Y側之區域，分別以既定間隔配置有例如2個標尺56。於各標尺52、54分別形成有X標尺53x、57x、Y標尺53y、57y(參照圖6)，於讀頭單元60安裝有使用該X標尺35x、57x、Y標尺53y、57y、用以測量讀頭單元60相對投影光學系16、或基板保持具34之相對位移量的編碼器讀頭(未圖示)之點，因與上述第1實施形態相同，故省略說明。由於複數個標尺彼此分離配置，因此在相鄰一對讀頭間進行接續處理之點，亦與上述第1實施形態相同。
本第2實施形態，於基板P之掃描曝光動作時，以看起來一對讀頭單元60之X位置不會變之方式，將一對讀頭單元60往與基板P相反方向且相同距離驅動於X軸方向。也就是說，讀頭單元60係相對基板P往X方向移動。如此，一對讀頭單元60即不會脫離對應之標尺56，因此基板編碼器系統150之測量值不會中斷。相對於此，在基板P之Y步進動作時，基板保持具34與一對讀頭單元60可藉由共通之驅動系(基板驅動系 93(參照圖7))一體的往Y軸方向以長行程移動。
又，以上說明之第1及第2各實施形態之構成，僅為一例，可適當變更。例如上述第1實施形態中，一對讀頭單元60係設於基板保持具34、且亦用以驅動該讀頭單元60之致動器亦是由基板保持具34具有，但不限於此，亦可如圖12所示，讀頭單元60係懸吊支承於裝置本體18之上架台部18a。此場合，讀頭單元60係透過將該讀頭單元60往X軸方向直進引導之導件裝置256安裝於裝置本體18。又，基板載台裝置220，與上述第1實施形態相反的，係在X粗動載台22X上載置Y粗動載台22Y之構成。此外，於X粗動載台22X，連接有以機械方式連結在一對讀頭單元60之各個的臂構件222。圖12中，標尺52係配置在基板保持具34之外側，但亦可與上述第1實施形態同樣的，配置在基板保持具34上(或基板保持具34內)。
於本變形例，當X粗動載台22X(及基板保持具34)在掃描曝光動作時往X軸方向以既定長行程移動時，一對讀頭單元60即透過臂構件222與該X粗動載台22X一體的相對投影光學系往X軸方向移動。此時，基板保持具34與一對讀頭單元60，係被共通的驅動系(構成基板驅動系93(參照圖7)之一部分的X致動器)驅動。又，於基板P之Y步進動作時，由於僅Y粗動載台22Y(及基板保持具34)往Y軸方向移動，因此讀頭單元60相對投影光學系16之位置不會變化。如以上所述，本變形例之讀頭單元60之動作，與上述第1實施形態相同。根據本變形例，由於不需要用以驅動讀頭單元60之專用的致動器，因此能抑制在基板P近旁之生熱、或生塵。
又，例如第2實施形態，亦是將一對讀頭單元60設於基板保持具34，且用以驅動該讀頭單元60之致動器亦是由基板保持具34具有，但不限於此，但亦可如圖13所示，將讀頭單元60懸吊支承在裝置本體18之上架台部18a。讀頭單元60，與圖12所示之變形例同樣的，透過導件裝置256安裝在裝置本體18。基板載台裝置220，與第1實施形態同樣的，係於Y粗動載台22Y上載置X粗動載台22X，於Y粗動載台22Y連接有分別接在一對讀頭單元60之一對臂構件222。本變形例中，標尺52亦可以是配置在基板保持具34上(或基板保持具34內)。
於本變形例，當Y粗動載台22X(及基板保持具34)於Y步進動作時往Y軸方向以既定長行程移動時，一對讀頭單元60即透過臂構件222與該Y粗動載台22Y一體的相對投影光學系往Y軸方向移動。此時，基板保持具34與一對讀頭單元60，係被共通的驅動系(構成基板驅動系93(參照圖7)之一部分的Y致動器)驅動。又，於基板P之掃描曝光動作時，因僅有X粗動載台22X(及基板保持具34)往X軸方向移動，因此讀頭單元60相對投影光學系16之位置不會變化。如以上所述，本變形例之讀頭單元60之動作與上述第2實施形態相同。根據本變形例，由於無需用以驅動讀頭單元60之專用的致動器，因此能抑制在基板P近忙之生熱、或生塵。
又，亦可如圖14(A)及圖14(B)所示，以感測器164、166測量讀頭單元60具有之一對編碼器讀頭(亦即一對X讀頭64x、一對X讀頭66x、一對Y讀頭64y及一對Y讀頭66y之各個)彼此間之距離，使用該測量值修正基板編碼器系統50之輸出。感測器164、166之種類無特別限 定，可使用例如雷射干涉儀等。於基板編碼器系統50，如上所述，係進行一對編碼器讀頭之輸出之接續處理，此接續處理中，一對編碼器讀頭間之間隔已知且不變，為前提條件。因此，安裝各讀頭之Y滑動台62係以例如熱膨脹等之影響少的材料形成，如本變形例般，藉由測量編碼器讀頭間之間隔，即使Y滑動台62產生變形(一對編碼器讀頭間之間隔產生變化)，亦能以高精度求出基板P之位置資訊。同樣的，於光罩編碼器系統48，亦可測量一對編碼器讀頭(亦即一對X讀頭49x及一對Y讀頭49y)間之距離，使用該測量值修正光罩編碼器系統48之輸出。關於光罩編碼器系統48之讀頭49x、49y亦同。此外，亦可測量讀頭單元60所具有之所有(本實施形態中，例如合計8個)讀頭(朝下之一對讀頭66x、66y、朝上之一對讀頭64x、64y)各個之相對的位置關係，來修正測量值。
又，如上所述，亦可進行適當(例如在每次更換基板時)測量讀頭單元60所具有之一對編碼器讀頭(亦即一對X讀頭64x、一對X讀頭66x、一對Y讀頭64y及一對Y讀頭66y之各個)彼此間之距離的校準(calibration)動作。此外，亦可在進行上述讀頭間之間隔測定的校準點之外，設置用以進行光罩編碼器系統48、基板編碼器系統50各個之輸出之原點定位的校準點。用以進行該原點定位之定位標記，可配置在例如複數個標尺46、52之延長線上(外側)、被置在相鄰一對標尺46、52之間、或形成在標尺46、52內。
又，亦可求出安裝各編碼器讀頭64x、64y、66x、66y之Y滑動台62相對水平面之傾斜(θ x、θ y方向之傾斜)量，根據該傾斜量(亦即、各讀頭64x、64y、66x、66y之光軸傾倒量)來修正基板編碼器系統50 之輸出。作為測量系，如圖15(A)所示，可使用將複數個Z感測器64z安裝於Y滑動台62，以上架台部18a為基準求出Y滑動台62之傾斜量的測量系。或者如圖15(B)所示，將2軸雷射干涉儀264設置在基板保持具34(參照圖1)，以求出Y滑動台62之傾斜量(θ x、θ y方向之傾斜量)及旋轉量(θ z方向之旋轉量)。此外，亦可個別測量各讀頭64x、64y、66x、66y之傾斜量。
又，例如，上述第1實施形態之光罩編碼器系統48、基板編碼器系統50中，編碼器讀頭及標尺之配置可以是相反的。亦即，例如用以求出光罩保持具40之位置資訊的X線性編碼器92x、Y線性編碼器92y，可以是編碼器讀頭安裝在光罩保持具40、標尺安裝在編碼器底座43的構成。此外，用以求出基板保持具34之位置資訊的X線性編碼器96x、Y線性編碼器96y，可以是標尺安裝在Y滑動台62、編碼器讀頭安裝在基板保持具34。此場合，安裝在基板保持具34之編碼器讀頭，以沿著Y軸方向(第1實施形態之情形)、或沿著X軸方向(第2實施形態之情形)配置複數個，將之構成為可彼此切換動作較佳。同樣的，用以求出Y滑動台62之位置資訊的X線性編碼器94x、Y線性編碼器94y，可以是標尺安裝在Y滑動台62、編碼器讀頭安裝在裝置本體18。此場合，安裝在編碼器底座54之編碼器讀頭，以沿著X軸方向(第1實施形態之情形)或Y軸方向(第2實施形態之情形)配置複數個，將之構成為可彼此切換動作較佳。此場合，可將固定在Y滑動台62之標尺共通化。
以上，雖係針對於光罩編碼器系統48，例如將3個標尺46於X軸方向分離配置，於第1實施形態之基板編碼器系統50，例如將4個 標尺52於Y軸方向、例如將4個標尺56於X軸方向分別分離配置之情形做了說明，但標尺之數量不限於此，可視例如光罩M、基板P之大小，或移動行程適當的加以變更。又，不一定必須是複數個標尺分離配置，亦可使用例如較長的1個標尺(上述實施形態之情形，例如標尺46之約3倍長度之標尺、標尺52之約4倍長度之標尺、標尺56之約4倍長度之標尺)。
又，設置複數個標尺之情形，各標尺之長度可互異。例如，藉由將延伸於X軸方向之標尺之長度設定為較照射區域之X軸方向長度長，即能避免在掃描曝光動作時之接續處理。針對延伸於Y軸方向之標尺亦同。再者，亦可使配置在投影光學系16一側之標尺、與配置在另一側之標尺長度互異，以能對應照射區域數量變化(例如取4面之情形與取6面之情形)。此外，亦可將兩者在X軸方向相對錯開配置。
又，上述實施形態中，係將X標尺(圖中所示之X軸方向測量用之格子圖案)及Y標尺(圖中所示之Y軸方向測量用之格子圖案)，設置在彼此獨立之標尺用構件(例如配置在編碼器底座上之複數個標尺構件)。然而，亦可將此等複數個格子圖案，在同一個長的標尺用構件上就每一群格子圖案分開形成。此外，亦可在同一個長的標尺用構件上將格子圖案連續形成。
又，在基板保持具34上，將X軸方向之複數個標尺透過既定間隔之間隙連接配置之標尺群(標尺列)，以複數個列配置在彼此於Y軸方向分離之不同位置(例如相對投影光學系16之一側(+Y側)之位置、與另一側(-Y側)之位置)之情形時，可配置成複數個列間，上述既定間隔之間隙之位置在X軸方向不重複。以此方式配置複數個標尺列的話， 即不會有彼此對應標尺列配置之讀頭同時到達測量範圍外(換言之，兩讀頭同時對向於間隙)之情形。
又，於基板保持具34上，在X軸方向之複數個標尺透過既定間隔之間隙間連接配置之標尺群(標尺列)中，可將1個標尺(X軸測量用圖案)之X軸方向長度，做成可連續測定1照射區域之長度(在使基板保持具上之基板一邊往X軸方向移動、一邊進行掃描曝光時，元件圖案被照射而在基板上形成之長度)量的長度。如此一來，在1照射區域之掃描曝光中，無需進行對複數個標尺之讀頭之接續控制，因此能容易的進行掃描曝光中之基板P(基板保持具)之位置測量(位置控制)。
又，在基板保持具34上之透過既定間隔之間隙將複數個標尺於X軸方向連接配置之標尺群(標尺列)中，於上述實施形態，雖係將各標尺之長度相同者連接配置，但亦可將長度互異之標尺連接配置。例如，在基板保持具34上之標尺列中，可將在X軸方向配置在中央部之標尺之長度物理上做成較靠近兩端部分別配置之標尺(標尺列中，配置在各端部之標尺)之X軸方向長度長。
又，於上述實施形態，基板保持具34上之透過既定間隔之間隙將複數個標尺於X軸方向連接配置之標尺群(標尺列)中，複數個標尺間之距離(換言之，間隙長度)、與1個標尺之長度、與相對該標尺列移動之2個讀頭(在1個讀頭單元60內部彼此對向配置之讀頭，例如圖7所示之2個讀頭66x)，係以滿足「1個標尺之長度>對向配置之讀頭間之距離>標尺間之距離」之關係配置。此關係，不僅是設在基板保持具34上之標尺及與其對應之讀頭60，標尺56及與其對應之讀頭60之間亦滿 足上述關係。
又，在某一讀頭60及與其對應之標尺列(透過既定間隙將複數個標尺於既定方向連接配置之標尺列)往X軸方向相對移動之際，在位於讀頭60內之一組讀頭(例如圖6之X讀頭66x與Y讀頭66y)同時對向於上述標尺間之間隙後，再同時對向於另一標尺之情形時(讀頭66x、66y與另一標尺接續之情形)，必須算出該接續之讀頭的測量初期值。此時，可使用與接續之讀頭不同之另一讀頭60內剩餘之一組讀頭(66x、66y)、與和前述不同之再另一個讀頭(於X軸方向分離、且配置在與脫離之讀頭間之距離較標尺長度短之位置者)之輸出，來算出接續之讀頭之接續時之初期值。上述再另一讀頭，無論是X軸方向之位置測量用讀頭、或Y軸方向之位置測量用讀頭皆可。
又，上述各實施形態中，雖說明有讀頭60與基板保持具34同步移動之情形，此係指讀頭60在大致維持對基板保持具34之相對位置關係的狀態下移動，並非限定於讀頭60、基板保持具34兩者間之位置關係、移動方向及移動速度，以嚴密一致之狀態移動之情形。
又，雖係針對在標尺46、52、56各個之表面，X標尺與Y標尺獨立形成之情形做了說明，但不限於此，亦可使用例如XY2維標尺。此場合，編碼器讀頭亦可使用XY2維讀頭。又，雖針對使用繞射干涉方式之編碼器系統之情形做了說明，但不限於此，亦可使用所謂拾取(pick up)方式、磁氣方式等之其他編碼器，可使用例如美國專利第6,639,686號說明書等所揭示之所謂的掃描編碼器等。又，Y滑動台62之位置資訊，可使用編碼器系統以外之測量系統(例如光干涉儀系統)加以求出。
又，複數個標尺56，雖係直接貼附在上架台部18a(光學平台)下面之構成，但不限於此，亦可將既定之底座構件以相對上架台部18a之下面分離之狀態懸吊配置，於該底座構件貼附複數個標尺56。
又，基板載台裝置20，只要至少能沿水平面以長行程驅動基板P即可，視情形亦可不進行6自由度方向之微幅定位。針對此種2維載台裝置，亦非常適合適用上述各實施形態之基板編碼器系統。
又，照明光可以是ArF準分子雷射光(波長193nm)、KrF準分子雷射光(波長248nm)等之紫外光、或F2雷射光(波長157nm)等之真空紫外光。此外，作為照明光，亦可使用例如將從DFB半導體雷射或光纖雷射發出之紅外線帶或可見光帶之單一波長雷射光以例如摻雜有鉺(或鉺及鐿兩者)之光纖放大器加以增幅，使用非線性光學結晶加以波長轉換為紫外光之諧波。再者，亦可使用固體雷射(波長：355nm、266nm)等。
又，雖係針對投影光學系16為具備複數只光學系之多透鏡方式投影光學系之情形做了說明，但投影光學系之數量不限於此，只要是1只以上即可。此外，亦不限於多透鏡方式之投影光學系，亦可以是使用例如歐夫那(Ofner)型大型反射鏡之投影光學系等。再著，作為投影光學系16可以是縮小系及拡大系之任一種。
又，曝光裝置之用途不限於將液晶顯示元件圖案轉印至方型玻璃板片之液晶用曝光裝置，亦能廣泛的適用於例如有機EL(Electro-Luminescence)面板製造用之曝光裝置、半導體製造用之曝光裝置、用以製造薄膜磁頭、微機器及DNA晶片等之曝光裝置。此外，不僅僅是半導體元件等之微元件，為製造光曝光裝置、EUV曝光裝置、X線曝光 裝置及電子束曝光裝置等所使用之標線片或光罩，而將電路圖案轉印至玻璃基板或矽晶圓等曝光裝置之製造，亦能適用。
又，作為曝光對象之物體不限於玻璃板，亦可以是例如晶圓、陶瓷基板、薄膜構件、或光罩母板(空白光罩)等其他物體。此外，曝光對象物為平板顯示器用基板之情形時，該基板之厚度無特限定，亦包含例如薄膜狀(具可撓性之片狀構件)。又，本實施形態之曝光裝置，在曝光對象物為一邊長度、或對角長500mm以上之基板時尤其有效。
液晶顯示元件(或半導體元件)等之電子元件，係經由進行元件之功能性能設計的步驟、依據此設計步驟製作光罩(或標線片)的步驟、製作玻璃基板(或晶圓)的步驟、以上述各實施形態之曝光裝置及其曝光方法將光罩(標線片)之圖案轉印至玻璃基板的微影步驟、對曝光後之玻璃基板進行顯影的顯影步驟、將殘存抗蝕劑部分以外之部分之露出構件以蝕刻加以去除的蝕刻步驟、將蝕刻後不要之抗蝕劑去除的抗蝕劑除去步驟、以及元件組裝步驟、檢査步驟等而製造出。此場合，於微影步驟使用上述實施形態之曝光裝置實施前述曝光方法，於玻璃基板上形成元件圖案，因此能以良好之生產性製造高積體度之元件。
又，援用關於上述實施形態所引用之曝光裝置等之所有美國專利申請公開說明書及美國專利說明書之揭示，作為本說明書記載之一部分。
產業上之可利用性
如以上之說明，本發明之曝光裝置及曝光方法非常適合以照明光使物體曝光。又，本發明之平面顯示器之製造方法適於平面顯示器之 生產。此外，本發明之元件製造方法適於微元件之生產。
16‧‧‧投影光學系
20‧‧‧基板載台裝置
34‧‧‧基板保持具
36‧‧‧凹部
50‧‧‧基板編碼器系統
52‧‧‧標尺
56‧‧‧標尺
60‧‧‧讀頭單元
P‧‧‧基板

Claims (10)

  1. 一種曝光裝置，係透過投影光學系以照明光使物體曝光，其具備：保持部，係保持該物體，且可往相互交叉的第1方向與第2方向移動；框架構件，支承該投影光學系；移動體，於與該第1方向及該第2方向交叉的第3方向上，設置於該保持部與該框架構件之間，且可往該第2方向移動；第1位置測量部，具有設置了複數個格子區域的第1格子構件，以及對與之對向的該第1格子構件照射測量光束的第1讀頭，該第1格子構件與該第1讀頭之一方設置於該保持部，該第1格子構件與該第1讀頭之另一方設置於該移動體，且根據該第1讀頭之輸出，取得該保持部相對於該移動體之於該第1方向上的第1位置資訊；第2位置測量部，具有設置了複數個格子區域的第2格子構件，以及對與之對向的該第2格子構件照射測量光束的第2讀頭，該第2格子構件與該第2讀頭之一方設置於該框架構件，該第2格子構件與該第2讀頭之另一方設置於該移動體；驅動部，係根據該第1位置資訊，與透過該第2讀頭之輸出而取得之該移動體相對於該框架構件之於該第2方向上的第2位置資訊，使該保持部相對於該框架構件往該第1方向與該第2方向移動；以及連結部，將該驅動部及該移動體連結；該驅動部一邊維持該第2讀頭與該第2格子構件的對向狀態，一邊使該保持部相對於該移動體往該第1方向相對移動；該驅動部一邊維持該第1讀頭與該第1格子構件的對向狀態，一邊使 該保持部與透過該連結部連結至該驅動部的該移動體相對於該框架構件往該第2方向相對移動。
  2. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中該第1讀頭與該第2讀頭，於該保持部往該第1方向與該第2方向移動中，該測量光束從與之對向的一個該格子區域離開的同時，跨越至與該一個格子區域鄰接的其他格子區域。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之曝光裝置，其中該第1讀頭設置於該移動體；該第1格子構件設置於該保持部。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之曝光裝置，其中該第2讀頭設置於該移動體；該第2格子構件設置於該框架構件。
  5. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其具備：使保持既定圖案之圖案保持體於該第1方向移動之驅動裝置，使用能量束透過該圖案保持體於該物體形成該圖案的形成裝置。
  6. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其具備：使保持既定圖案之圖案保持體於該第2方向移動之驅動裝置，使用能量束透過該圖案保持體於往該第2方向移動的該物體形成該圖案的形成裝置。
  7. 如申請專利範圍第5或6項之曝光裝置，該物體係用於平面顯示器之基板。
  8. 如申請專利範圍第7項之曝光裝置，其中，該基板之至少一邊之長 度或對角長為500mm以上。
  9. 一種平面顯示器之製造方法，其包含：使用申請專利範圍第7項之曝光裝置使該物體曝光的動作；以及使曝光後之該物體顯影的動作。
  10. 一種元件製造方法，其包含：使用申請專利範圍第5或6項之曝光裝置使該物體曝光的動作；以及使曝光後之該物體顯影的動作。
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