曝光裝置、曝光方法、及元件制造方法
【專利說明】曝光裝置、曝光方法、及元件制造方法
[0001 ] 本發明申請是國際申請日為2008年07月16日、國際申請號為PCT/JP2008/062802、進入中國國家階段的國家申請號為200880025096.X、發明名稱為“測量方法、載臺裝置、及曝光裝置”的發明專利申請的分案申請。
技術領域
[0002]本發明，是關于用以測量進行物體移動的載臺等可動構件的位置資訊的測量技術及載臺技術、使用該載臺技術進行物體的曝光的曝光技術、使用該曝光技術制造半導體元件及液晶顯示元件等的元件的元件制造技術。
【背景技術】
[0003]在制造半導體元件或液晶顯示元件等的元件(電子元件、微型元件)的微影制程中，主要是使用步進機等的靜止曝光型(一次曝光型)的投影曝光裝置、以及掃描步進機等的掃描型的投影曝光裝置(掃描型曝光裝置)等的曝光裝置，以將形成于標線片(或光罩等)的電路圖案通過投影光學系統投影曝光于涂布有光阻的晶圓(或玻璃板等)上。此種曝光裝置，為了減低所制造的電路圖案的位置歪斜或重疊誤差，以往是使用以頻率穩定化激光為光源的激光干涉儀，來作為用以定位或移動晶圓等的載臺的位置測量用途。
[0004]激光干涉儀中，激光所傳遞的光路上的氣體的折射率，會依存于該器體的溫度、壓力、濕度等而變動，折射率的變動會導致產生干涉儀的測量值的變動(干涉儀的搖晃)。因此，曝光裝置在以往是使用對干涉儀的測量光束的光路吹送經溫度控制的氣體的送風系統，藉由使該光路的氣體的溫度穩定化，來減低干涉儀的搖晃情形。最近，為了進一步提高激光干涉儀的測量光束的光路上氣體的溫度穩定性，也提出了一種使用筒狀外罩等覆蓋該測量光束的光路的至少一部分的曝光裝置(參照例如專利文獻1、專利文獻2)。
[0005]專利文獻1:日本特開平5 — 2883313號公報
[0006]專利文獻2:日本特開平8 — 261718號公報
[0007]如上所述，在使用激光干涉儀時，有需要施以防止搖晃的對策。然而，特別是掃描型曝光裝置的晶圓載臺，在測量對象的載臺高速地縱橫移動時，由于會因載臺的移動導致氣流不規則地變動，而仍有干涉儀會搖晃某種程度的問題。
[0008]本發明的狀態，其目的是提供能減低周圍氣體的折射率變動的影響的測量技術及載臺技術、能使用該載臺技術提高載臺的定位精度等的曝光技術、以及使用該曝光技術的元件制造技術。
【發明內容】
[0009]本發明的第1測量方法，是測量可動構件相對既定構件的位移資訊，其具有:在該既定構件與該可動構件中的一方設置標尺，在另一方設置可檢測該標尺的多個檢測器的步驟；以線膨脹系數較該可動構件小的支撐構件一體支撐設置于該既定構件的該標尺或該多個檢測器的步驟;以及從該多個檢測器的檢測結果測量該可動構件的位移資訊的步驟。
[0010]本發明的第2測量方法，是以多個檢測器檢測設置于可動構件的標尺，以測量該可動構件的位移資訊，其具有:以支撐構件一體支撐該多個檢測器的步驟；以及從該多個檢測器的檢測結果測量該可動構件的位移資訊的步驟;該支撐構件，是通過前端部可在相對基座構件沿該標尺表面的方向位移的多個撓曲構件，連結于線膨脹系數較該支撐構件大的該基座構件。
[0011]本發明的載臺裝置，可將載臺相對既定構件定位，其具備:設置于該載臺與該既定構件的一方的標尺;設置于該載臺與該既定構件的另一方，用以檢測與該標尺位置相關的資訊的多個檢測器;一體支撐設置于該既定構件的該標尺或該多個檢測器，且線膨脹系數較該載臺小的支撐構件；以及從該多個檢測器的檢測結果求出該載臺的位移資訊的控制裝置。
[0012]本發明的第1曝光裝置，是對基板照射曝光用光而在該基板形成既定圖案;其具有本發明的載臺裝置，是藉由該載臺裝置定位該基板。
[0013]本發明的第2光裝置，是對可移動的載臺所保持的基板照射曝光用光而在該基板形成既定圖案，其具備:設置于該載臺的標尺;用以檢測與該標尺位置相關的資訊的多個檢測器;一體支撐該多個檢測器的支撐構件;線膨脹系數較該支撐構件大的基座構件;將該支撐構件以可位移于沿該標尺表面的方向的狀態連結于該基座構件的連結機構；以及從該多個檢測器的檢測結果求出該載臺的位移資訊的控制裝置;該連結機構包含多個撓曲構件，該多個撓曲構件，是連結該支撐構件與該基座構件，且前端部可在沿該標尺表面的方向位移。
[0014]又，本發明的元件制造方法，為一種包含微影制程的元件制造方法，其中:是在該微影制程中使用本發明的曝光裝置。
[0015]根據本發明，由于是以檢測器檢測設置于可動構件(或載臺)或既定構件的標尺的方式，因此不需如激光干涉儀般設置與可動構件的移動動程相同程度的光路。能減低周圍氣體的折射率變動的影響。又，當可動構件或既定構件的標尺從一個檢測器的檢測對象區域脫離時，例如能切換成可檢測該標尺的另一檢測器來持續進行測量。此時，由于支撐構件的線膨脹系數較可動構件或基座構件小，因此假使周圍溫度變動，也能抑制多個檢測器間或標尺內的位置關系的變動，縮小切換多個檢測器時的測量誤差。因此，在曝光裝置的情形，能提升載臺的定位精度。
【附圖說明】
[0016]圖1，是顯示第1實施形態的曝光裝置概略構成的一部分欠缺的圖。
[0017]圖2，是顯不圖1的載臺裝置的俯視圖。
[0018]圖3，是顯示圖1的測量框架21的截面圖。
[0019]圖4，是顯示圖1的對準系統ALl，AL2i?AL24及位置測量用編碼器的配置的圖。
[0020]圖5(A)，是顯示晶圓載臺的俯視圖，圖5(B)，是顯示晶圓載臺的一部分截面的側視圖。
[0021]圖6(A)，是顯示測量載臺的俯視圖，圖6(B)，是顯示測量載臺的一部分截面的側視圖。
[0022]圖7，是顯示第1實施形態的曝光裝置的控制系統主要構成的方框圖。
[0023]圖8(A)及圖8(B)，是用以說明分別包含配置成陣列狀的多個讀頭的多個編碼器對晶圓臺在XY平面內的位置測量及讀頭間的測量值的接續。
[0024]圖9(A)，是顯示編碼器構成一例的圖，圖9(B)，是顯示使用沿格子RG的周期方向延伸較長的截面形狀的激光光束LB來作為檢測光的情形。
[0025]圖10(A)，是顯示進行第一對準照射區域AS的測量的狀態的圖，圖10(B)，是顯示進行第二對準照射區域AS的測量的狀態的圖，圖10(C)，是顯示晶圓的對準照射區域AS的排列一例的圖。
[0026]圖11，是顯示第1實施形態的測量及曝光動作一例的流程圖。
[0027]圖12，是顯示第2實施形態的曝光裝置概略構成的一部分欠缺的圖。
[0028]圖13，是顯示第3實施形態的曝光裝置概略構成的一部分欠缺的圖。
[0029]圖14，是圖13的主要部位的放大立體圖。
[0030]圖15，是圖13的測量框架與讀頭座的長度變化時的動作說明圖。
[0031]圖16(A)，是顯示細長棒狀構件的圖，圖16(B)，是顯示形成有槽部的撓曲構件的圖。
[0032]圖17，是顯示圖13的變形例的連結方法的一部分欠缺的立體圖。
[0033]圖18，是用以說明微型元件的制程一例的流程圖。
[0034]圖19，是顯示其他實施形態的曝光裝置主要部位的一部分欠缺的圖。
[0035]圖20，是沿圖19的AA線的仰視圖。
[0036]20:主控制裝置21，21M:測量框架
[0037]26:讀頭座32:嘴單元
[0038]39Χι，39Χ2:Χ標尺39Υι，39Y2: Y標尺
[0039]62Α?62D:讀頭單元64:Υ讀頭
[0040]66: X 讀頭70A，70C:Y 編碼器[0041 ]70B,70D: X編碼器 113:撓曲構件
[0042]AL1: 第一對準系統 AL2i?AL24:第二對準系統
[0043]AS:照射區域MTB:測量臺
[0044]MST: 測量載臺R:標線片
[0045]ff:晶圓WTB:晶圓臺
[0046]WST: 晶圓載臺
【具體實施方式】
[0047][第1實施形態]
[0048]以下，根據圖式說明本發明的實施形態一例。
[0049]圖1是概略顯示本實施形態的曝光裝置100的構成。此曝光裝置100，是步進掃描方式的掃描型曝光裝置、亦即所謂掃描機。如后述般，本實施形態中是設有投影光學系統PL，以下，將與此投影光學系統PL的光軸AX平行的方向設為Z軸方向、將在與該Z軸方向正交的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軸正交的方向設為X軸方向，且將繞X軸、￥軸、及Z軸的旋轉(傾斜)方向分別設為Θ X、0y、及Θ z方向。
[0050]曝光裝置100，包含:照明系統10;標線片載臺RST，是保持該照明系統10的曝光用照明用光(曝光用光)IL所照明的標線片R;投影單元PU，包含用以使從標線片R射出的照明光IL投射于晶圓W上的投影光學系統PL;載臺裝置50，具有晶圓載臺WST及測量載臺MST;以及上述裝置的控制系統等。在晶圓載臺WST上裝載有晶圓W。
[0051 ] 照明系統10，例如日本特開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(復眼透鏡、桿狀積分器(內面反射型積分器)、繞射光學元件等)等的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。照明系統10，是籍由照明光IL，以大致均一的照度來照明被標線片遮簾規定的標線片R上的狹縫狀照明區域IAR。作為一例，是使用ArF準分子激光(波長193nm)來作為照明光IL。又，例如也能使用KrF準分子激光(波長247nm)、F2激光(波長157nm)、YAG激光的諧波、固態激光(半導體激光等)的諧波、或水銀燈的亮線(i等)等來作為照明光IL。
[0052]在前述標線片載臺RTS上例如籍由真空吸附固定有標線片R，該標線片R是在其圖案面(下面)形成有電路圖案等。標線片載臺RST，能籍由例如包含線性馬達等的圖7的標線片載臺驅動系統11而在XY平面內微幅驅動，且能以指定的掃描速度驅動于掃描方向(Y方向)。
[0053]圖1的標線片載臺RST在移動面內的位置(包含ΘΖ方向的旋轉資訊)，是藉由標線片干涉儀116通過移動鏡15(也可是對載臺的端面進行鏡面加工后的反射面)例如以0.5?lnm左右的分析能力隨時檢測。標線片干涉儀116的測量值，是傳送至圖7的主控制裝置20。主控制裝置20，即根據標線片干涉儀116的測量值算出標線片載臺RST在至少X方向、Y方向及ΘΖ方向的位置，且籍由根據該計算結果控制標線片載臺驅動系統11，來控制標線片載臺RST的位置及速度。又，標線片干涉儀116也可測量標線片載臺RST在Z方向、ΘΧ及0y方向的至少一個的位置資訊。
[0054]圖1中，配置于標線片載臺RST下方的投影單元PU，包含:鏡筒40;以及投影光學系統PL，具有由以既定位置關系保持于該鏡筒40內的多個光學元件。作為投影光學系統PL，例如是使用包含沿光軸AX排列的多個透鏡元件的折射光學系統。投影光學系統PL，例如是兩側遠心且具有既定投影倍率β(例如1/4倍、1/5倍、或1/8倍等)。當以來自照明系統10的照明光IL來照明照明區域IAR時，籍由通過標線片R的照明光IL，使照明區域IAR內的標線片R的電路圖案像通過投影光學系統PL形成于表面涂布有光阻(感光劑)的晶圓W上的曝光區域ΙΑ(與照明區域IAR共軛)。
[0055]此外，曝光裝置100，是進行適用液浸法的曝光。此時，也可使用包含反射鏡與透鏡的反折射系統來作為投影光學系統PL。又，在晶圓W可不僅形成感光層，而也可形成例如用以保護晶圓或感光層的保護膜(頂層涂布膜)等。
[0056]又，本實施形態的曝光裝置100，由于是進行適用液浸法的曝光，因此是設有構成局部液浸裝置8—部分的嘴單元32，來包圍用以保持前端透鏡191的鏡筒40的下端部周圍，該前端透鏡191是構成投影光學系統PL的最靠像面側(晶圓W側)的光學元件的透鏡。
[0057]圖1中，嘴單元32具有能供應曝光用液體Lq的供應口與能回收曝光用液體Lq的回收口。在該回收口配置有多孔構件(網眼)。能與晶圓W表面對向的嘴單元32的下面，包含配置成包圍多孔構件的下面及用以使照明光IL通過的開口的各平坦面。又，該供應口，是通過形成于嘴單元32內部的供應流路及供應管31A連接于能送出曝光用液體Lq的液體供應裝置186(參照圖7)。該回收口，是通過形成于嘴單元32內部的回收流路及回收管31B連接于能回收至少液體Lq的液體回收裝置189 (參照圖7)。
[0058]液體供應裝置186，是包含液體槽、加壓栗、溫度控制裝置、以及用以控制液體對供應管31A的供應及停止的流量控制閥等，能送出潔凈且溫度經調整的曝光用液體Lq。液體回收裝置189，是包含液體的槽及吸引栗、以及通過回收管31B控制液體的回收及停止的流量控制閥等，而能回收曝光用液體Lq。此外，液體槽、加壓(吸引)栗、溫度控制裝置、控制閥等，曝光裝置100不需全部具備，也能將其至少一部分由設有曝光裝置100的工廠內的設備來代替。
[0059]圖7的液體供應裝置186及液體回收裝置189的動作籍由主控制裝置20來控制。自圖7的液體供應裝置186送出的曝光用液體Lq，在流經圖1的供應管31A及嘴單元32的供應流路后，自該供應口供應至照明光IL的光路空間。又，藉由驅動圖7的液體回收裝置189，自該回收口回收的曝光用液體Lq，是在流經嘴單元32的回收流路后，通過回收管31B被液體回收裝置189回收。圖7的主控制裝置20，藉由同時進行供應口的液體供應動作與嘴單元32的回收口的液體回收動作，以液體Lq充滿包含圖1的前端透鏡191與晶圓W間的照明光IL的光路空間的液浸區域14(參照圖3)，以形成液體Lq的液浸空間。
[0060]本實施形態中，作為上述曝光用液體Lq，是使用可使ArF準分子激光(波長193nm的光)透射的純水。純水，具有在半導體制造工廠等能容易地大量獲得且對晶圓上的光阻及光學透鏡等無不良影響的優點。水對ArF準分子激光的折射率η為大致1.44。在該水中，照明光IL的波長，被縮短至193nm X 1 /η =約134nm，因此可提升解析度。
[0061]從上述說明可清楚得知，本實施形態的局部液浸裝置8，是包含嘴單元32、液體供應裝置186、液體回收裝置189、液體的供應管31A及回收管31B等。此外，局部液浸裝置8的一部分、例如至少嘴單元32，也可懸吊支撐于用以保持投影單元PU的主框架(包含前述的鏡筒固定座)，或也可設置于與主框架不同的框架構件。本實施形態中，是將嘴單元32設置于與投影單元PU獨立懸吊支撐的測量框架。此情況下，也可不懸吊支撐投影單元PU。
[0062]此外，即使測量載臺MST位于圖1的投影單元PU下方時，也能與上述同樣地將水充滿于后述測量臺與前端透鏡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