曝光装置、曝光方法、及元件制造方法
【专利说明】曝光装置、曝光方法、及元件制造方法
[0001 ] 本发明申请是国际申请日为2008年07月16日、国际申请号为PCT/JP2008/062802、进入中国国家阶段的国家申请号为200880025096.X、发明名称为“测量方法、载台装置、及曝光装置”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明，是关于用以测量进行物体移动的载台等可动构件的位置资讯的测量技术及载台技术、使用该载台技术进行物体的曝光的曝光技术、使用该曝光技术制造半导体元件及液晶显示元件等的元件的元件制造技术。
【背景技术】
[0003]在制造半导体元件或液晶显示元件等的元件(电子元件、微型元件)的微影制程中，主要是使用步进机等的静止曝光型(一次曝光型)的投影曝光装置、以及扫描步进机等的扫描型的投影曝光装置(扫描型曝光装置)等的曝光装置，以将形成于标线片(或光罩等)的电路图案通过投影光学系统投影曝光于涂布有光阻的晶圆(或玻璃板等)上。此种曝光装置，为了减低所制造的电路图案的位置歪斜或重叠误差，以往是使用以频率稳定化激光为光源的激光干涉仪，来作为用以定位或移动晶圆等的载台的位置测量用途。
[0004]激光干涉仪中，激光所传递的光路上的气体的折射率，会依存于该器体的温度、压力、湿度等而变动，折射率的变动会导致产生干涉仪的测量值的变动(干涉仪的摇晃)。因此，曝光装置在以往是使用对干涉仪的测量光束的光路吹送经温度控制的气体的送风系统，藉由使该光路的气体的温度稳定化，来减低干涉仪的摇晃情形。最近，为了进一步提高激光干涉仪的测量光束的光路上气体的温度稳定性，也提出了一种使用筒状外罩等覆盖该测量光束的光路的至少一部分的曝光装置(参照例如专利文献1、专利文献2)。
[0005]专利文献1:日本特开平5 — 2883313号公报
[0006]专利文献2:日本特开平8 — 261718号公报
[0007]如上所述，在使用激光干涉仪时，有需要施以防止摇晃的对策。然而，特别是扫描型曝光装置的晶圆载台，在测量对象的载台高速地纵横移动时，由于会因载台的移动导致气流不规则地变动，而仍有干涉仪会摇晃某种程度的问题。
[0008]本发明的状态，其目的是提供能减低周围气体的折射率变动的影响的测量技术及载台技术、能使用该载台技术提高载台的定位精度等的曝光技术、以及使用该曝光技术的元件制造技术。
【发明内容】
[0009]本发明的第1测量方法，是测量可动构件相对既定构件的位移资讯，其具有:在该既定构件与该可动构件中的一方设置标尺，在另一方设置可检测该标尺的多个检测器的步骤；以线膨胀系数较该可动构件小的支撑构件一体支撑设置于该既定构件的该标尺或该多个检测器的步骤;以及从该多个检测器的检测结果测量该可动构件的位移资讯的步骤。
[0010]本发明的第2测量方法，是以多个检测器检测设置于可动构件的标尺，以测量该可动构件的位移资讯，其具有:以支撑构件一体支撑该多个检测器的步骤；以及从该多个检测器的检测结果测量该可动构件的位移资讯的步骤;该支撑构件，是通过前端部可在相对基座构件沿该标尺表面的方向位移的多个挠曲构件，连结于线膨胀系数较该支撑构件大的该基座构件。
[0011]本发明的载台装置，可将载台相对既定构件定位，其具备:设置于该载台与该既定构件的一方的标尺;设置于该载台与该既定构件的另一方，用以检测与该标尺位置相关的资讯的多个检测器;一体支撑设置于该既定构件的该标尺或该多个检测器，且线膨胀系数较该载台小的支撑构件；以及从该多个检测器的检测结果求出该载台的位移资讯的控制装置。
[0012]本发明的第1曝光装置，是对基板照射曝光用光而在该基板形成既定图案;其具有本发明的载台装置，是藉由该载台装置定位该基板。
[0013]本发明的第2光装置，是对可移动的载台所保持的基板照射曝光用光而在该基板形成既定图案，其具备:设置于该载台的标尺;用以检测与该标尺位置相关的资讯的多个检测器;一体支撑该多个检测器的支撑构件;线膨胀系数较该支撑构件大的基座构件;将该支撑构件以可位移于沿该标尺表面的方向的状态连结于该基座构件的连结机构；以及从该多个检测器的检测结果求出该载台的位移资讯的控制装置;该连结机构包含多个挠曲构件，该多个挠曲构件，是连结该支撑构件与该基座构件，且前端部可在沿该标尺表面的方向位移。
[0014]又，本发明的元件制造方法，为一种包含微影制程的元件制造方法，其中:是在该微影制程中使用本发明的曝光装置。
[0015]根据本发明，由于是以检测器检测设置于可动构件(或载台)或既定构件的标尺的方式，因此不需如激光干涉仪般设置与可动构件的移动动程相同程度的光路。能减低周围气体的折射率变动的影响。又，当可动构件或既定构件的标尺从一个检测器的检测对象区域脱离时，例如能切换成可检测该标尺的另一检测器来持续进行测量。此时，由于支撑构件的线膨胀系数较可动构件或基座构件小，因此假使周围温度变动，也能抑制多个检测器间或标尺内的位置关系的变动，缩小切换多个检测器时的测量误差。因此，在曝光装置的情形，能提升载台的定位精度。
【附图说明】
[0016]图1，是显示第1实施形态的曝光装置概略构成的一部分欠缺的图。
[0017]图2，是显不图1的载台装置的俯视图。
[0018]图3，是显示图1的测量框架21的截面图。
[0019]图4，是显示图1的对准系统ALl，AL2i?AL24及位置测量用编码器的配置的图。
[0020]图5(A)，是显示晶圆载台的俯视图，图5(B)，是显示晶圆载台的一部分截面的侧视图。
[0021]图6(A)，是显示测量载台的俯视图，图6(B)，是显示测量载台的一部分截面的侧视图。
[0022]图7，是显示第1实施形态的曝光装置的控制系统主要构成的方框图。
[0023]图8(A)及图8(B)，是用以说明分别包含配置成阵列状的多个读头的多个编码器对晶圆台在XY平面内的位置测量及读头间的测量值的接续。
[0024]图9(A)，是显示编码器构成一例的图，图9(B)，是显示使用沿格子RG的周期方向延伸较长的截面形状的激光光束LB来作为检测光的情形。
[0025]图10(A)，是显示进行第一对准照射区域AS的测量的状态的图，图10(B)，是显示进行第二对准照射区域AS的测量的状态的图，图10(C)，是显示晶圆的对准照射区域AS的排列一例的图。
[0026]图11，是显示第1实施形态的测量及曝光动作一例的流程图。
[0027]图12，是显示第2实施形态的曝光装置概略构成的一部分欠缺的图。
[0028]图13，是显示第3实施形态的曝光装置概略构成的一部分欠缺的图。
[0029]图14，是图13的主要部位的放大立体图。
[0030]图15，是图13的测量框架与读头座的长度变化时的动作说明图。
[0031]图16(A)，是显示细长棒状构件的图，图16(B)，是显示形成有槽部的挠曲构件的图。
[0032]图17，是显示图13的变形例的连结方法的一部分欠缺的立体图。
[0033]图18，是用以说明微型元件的制程一例的流程图。
[0034]图19，是显示其他实施形态的曝光装置主要部位的一部分欠缺的图。
[0035]图20，是沿图19的AA线的仰视图。
[0036]20:主控制装置21，21M:测量框架
[0037]26:读头座32:嘴单元
[0038]39Χι，39Χ2:Χ标尺39Υι，39Y2: Y标尺
[0039]62Α?62D:读头单元64:Υ读头
[0040]66: X 读头70A，70C:Y 编码器[0041 ]70B,70D: X编码器 113:挠曲构件
[0042]AL1: 第一对准系统 AL2i?AL24:第二对准系统
[0043]AS:照射区域MTB:测量台
[0044]MST: 测量载台R:标线片
[0045]ff:晶圆WTB:晶圆台
[0046]WST: 晶圆载台
【具体实施方式】
[0047][第1实施形态]
[0048]以下，根据图式说明本发明的实施形态一例。
[0049]图1是概略显示本实施形态的曝光装置100的构成。此曝光装置100，是步进扫描方式的扫描型曝光装置、亦即所谓扫描机。如后述般，本实施形态中是设有投影光学系统PL，以下，将与此投影光学系统PL的光轴AX平行的方向设为Z轴方向、将在与该Z轴方向正交的面内标线片与晶圆相对扫描的方向设为Y轴方向、将与Z轴及Y轴正交的方向设为X轴方向，且将绕X轴、￥轴、及Z轴的旋转(倾斜)方向分别设为Θ X、0y、及Θ z方向。
[0050]曝光装置100，包含:照明系统10;标线片载台RST，是保持该照明系统10的曝光用照明用光(曝光用光)IL所照明的标线片R;投影单元PU，包含用以使从标线片R射出的照明光IL投射于晶圆W上的投影光学系统PL;载台装置50，具有晶圆载台WST及测量载台MST;以及上述装置的控制系统等。在晶圆载台WST上装载有晶圆W。
[0051 ] 照明系统10，例如日本特开2001 — 313250号公号(对应美国专利申请公开第2003/0025890号说明书)等所揭示，其包含光源、具有包含光学积分器(复眼透镜、杆状积分器(内面反射型积分器)、绕射光学元件等)等的照度均一化光学系统、标线片遮帘等(均未图示)的照明光学系统。照明系统10，是籍由照明光IL，以大致均一的照度来照明被标线片遮帘规定的标线片R上的狭缝状照明区域IAR。作为一例，是使用ArF准分子激光(波长193nm)来作为照明光IL。又，例如也能使用KrF准分子激光(波长247nm)、F2激光(波长157nm)、YAG激光的谐波、固态激光(半导体激光等)的谐波、或水银灯的亮线(i等)等来作为照明光IL。
[0052]在前述标线片载台RTS上例如籍由真空吸附固定有标线片R，该标线片R是在其图案面(下面)形成有电路图案等。标线片载台RST，能籍由例如包含线性马达等的图7的标线片载台驱动系统11而在XY平面内微幅驱动，且能以指定的扫描速度驱动于扫描方向(Y方向)。
[0053]图1的标线片载台RST在移动面内的位置(包含ΘΖ方向的旋转资讯)，是藉由标线片干涉仪116通过移动镜15(也可是对载台的端面进行镜面加工后的反射面)例如以0.5?lnm左右的分析能力随时检测。标线片干涉仪116的测量值，是传送至图7的主控制装置20。主控制装置20，即根据标线片干涉仪116的测量值算出标线片载台RST在至少X方向、Y方向及ΘΖ方向的位置，且籍由根据该计算结果控制标线片载台驱动系统11，来控制标线片载台RST的位置及速度。又，标线片干涉仪116也可测量标线片载台RST在Z方向、ΘΧ及0y方向的至少一个的位置资讯。
[0054]图1中，配置于标线片载台RST下方的投影单元PU，包含:镜筒40;以及投影光学系统PL，具有由以既定位置关系保持于该镜筒40内的多个光学元件。作为投影光学系统PL，例如是使用包含沿光轴AX排列的多个透镜元件的折射光学系统。投影光学系统PL，例如是两侧远心且具有既定投影倍率β(例如1/4倍、1/5倍、或1/8倍等)。当以来自照明系统10的照明光IL来照明照明区域IAR时，籍由通过标线片R的照明光IL，使照明区域IAR内的标线片R的电路图案像通过投影光学系统PL形成于表面涂布有光阻(感光剂)的晶圆W上的曝光区域ΙΑ(与照明区域IAR共轭)。
[0055]此外，曝光装置100，是进行适用液浸法的曝光。此时，也可使用包含反射镜与透镜的反折射系统来作为投影光学系统PL。又，在晶圆W可不仅形成感光层，而也可形成例如用以保护晶圆或感光层的保护膜(顶层涂布膜)等。
[0056]又，本实施形态的曝光装置100，由于是进行适用液浸法的曝光，因此是设有构成局部液浸装置8—部分的嘴单元32，来包围用以保持前端透镜191的镜筒40的下端部周围，该前端透镜191是构成投影光学系统PL的最靠像面侧(晶圆W侧)的光学元件的透镜。
[0057]图1中，嘴单元32具有能供应曝光用液体Lq的供应口与能回收曝光用液体Lq的回收口。在该回收口配置有多孔构件(网眼)。能与晶圆W表面对向的嘴单元32的下面，包含配置成包围多孔构件的下面及用以使照明光IL通过的开口的各平坦面。又，该供应口，是通过形成于嘴单元32内部的供应流路及供应管31A连接于能送出曝光用液体Lq的液体供应装置186(参照图7)。该回收口，是通过形成于嘴单元32内部的回收流路及回收管31B连接于能回收至少液体Lq的液体回收装置189 (参照图7)。
[0058]液体供应装置186，是包含液体槽、加压栗、温度控制装置、以及用以控制液体对供应管31A的供应及停止的流量控制阀等，能送出洁净且温度经调整的曝光用液体Lq。液体回收装置189，是包含液体的槽及吸引栗、以及通过回收管31B控制液体的回收及停止的流量控制阀等，而能回收曝光用液体Lq。此外，液体槽、加压(吸引)栗、温度控制装置、控制阀等，曝光装置100不需全部具备，也能将其至少一部分由设有曝光装置100的工厂内的设备来代替。
[0059]图7的液体供应装置186及液体回收装置189的动作籍由主控制装置20来控制。自图7的液体供应装置186送出的曝光用液体Lq，在流经图1的供应管31A及嘴单元32的供应流路后，自该供应口供应至照明光IL的光路空间。又，藉由驱动图7的液体回收装置189，自该回收口回收的曝光用液体Lq，是在流经嘴单元32的回收流路后，通过回收管31B被液体回收装置189回收。图7的主控制装置20，藉由同时进行供应口的液体供应动作与嘴单元32的回收口的液体回收动作，以液体Lq充满包含图1的前端透镜191与晶圆W间的照明光IL的光路空间的液浸区域14(参照图3)，以形成液体Lq的液浸空间。
[0060]本实施形态中，作为上述曝光用液体Lq，是使用可使ArF准分子激光(波长193nm的光)透射的纯水。纯水，具有在半导体制造工厂等能容易地大量获得且对晶圆上的光阻及光学透镜等无不良影响的优点。水对ArF准分子激光的折射率η为大致1.44。在该水中，照明光IL的波长，被缩短至193nm X 1 /η =约134nm，因此可提升解析度。
[0061]从上述说明可清楚得知，本实施形态的局部液浸装置8，是包含嘴单元32、液体供应装置186、液体回收装置189、液体的供应管31A及回收管31B等。此外，局部液浸装置8的一部分、例如至少嘴单元32，也可悬吊支撑于用以保持投影单元PU的主框架(包含前述的镜筒固定座)，或也可设置于与主框架不同的框架构件。本实施形态中，是将嘴单元32设置于与投影单元PU独立悬吊支撑的测量框架。此情况下，也可不悬吊支撑投影单元PU。
[0062]此外，即使测量载台MST位于图1的投影单元PU下方时，也能与上述同样地将水充满于后述测量台与前端透镜191之间。又，上述说明中，作为一例，虽分别设有各一个液体供应管(嘴)与液体回收管