曝光装置及曝光方法

专利名称：曝光装置及曝光方法
技术领域：
本发明有关于使用投影光学系统投影既定图案的像的曝光装置及使用 此曝光装置的曝光方法，适用于例如用以在制造半导体元件及液晶显示器等 各种元件的光刻工艺中，将光掩膜图案转印至基板上所使用者。
背景技术：
例如于半导体元件的工艺之一的光刻工艺中，为了将形成于作为光掩膜 的标线片(或光掩膜等)的图案转印曝光至作为基板的涂有光刻胶的晶片(或 玻璃板等)上，使用步进器等一次曝光型的投影曝光装置、及扫描步进器等 扫描曝光型的投影曝光装置等的曝光装置。
这些曝光装置中，进行标线片及晶片的定位与移动的载台、该载台的支 撑机构、以及投影光学系统的支撑机构等机构部的刚性，对除振性能及曝光 精度(重叠精度等)等装置性能、机构部的重量、以及曝光装置的制造成本会 有重大影响。 一般而言，具有高刚性机构部的曝光装置，虽具有较高装置性 能，但另一方面，却有机构部重量变大、制造成本上升的倾向。因此，提出 了一种于必要部分维持高刚性，但为了减轻机构部整体的重量，而将标线片 载台及晶片载台的底座等以具有能分别伸縮的复数杆的平行连杆机构，予以 独立支撑的曝光装置(例如，参照专利文献l)。
此外，最近，也开发出为提高分辨率而在投影光学系统与晶片的间供应
液体的液浸型曝光装置(例如，参照专利文献2)。 专利文献l:国际公开第01 / 022480号小册子 专利文献2:国际公幵第99 /49504号小册子

发明内容
若使用现有技术的具有复数支能分别伸縮的杆的平行连杆机构的方法 的话，虽能减轻机部重量及提高载台可动部的控制精度，但也有机构部的构 成复杂化，而使载台的定位及加减速时的控制也复杂化之虞。
又，曝光装置中，有使用用以测量投影光学系统与晶片载台等的位置关 系的传感器，以往，该传感器被支撑为与投影光学系统一体。然而，即使以 例如高刚性支撑构件将投影光学系统与传感器支撑为一体，也会因曝光用照 明光的照射热或来自地面的振动等影响，而使投影光学系统与传感器间的位 置关系变动有超过容许范围之虞。再者，将投影光学系统与传感器支撑为一 体的构成，在例如进行曝光装置的组装调整时，会有将两者的位置关系设定 成既定目标的位置关系所需时间变长、且进行投影光学系统及传感器的保养 维修的时间也变长的问题。
又，现有液浸型的曝光装置，由于将液体供应至投影光学系统与晶片间 的装置的一部分被支撑为与投影光学系统一体，因此该液体供应装置所产生 的振动将会传至投影光学系统，而有曝光精度降低之虞。
本发明有鉴于上述问题，其第l目的在于提供一种曝光装置，其能在减 少对投影光学系统的振动影响的状态下，以较为简单且轻量的机构来支撑用 以测量投影光学系统与既定构件间的位置关系的传感器。
又，本发明的第2目的在于提供一种曝光装置，其能在减少对投影光学
系统的振动影响的状态下，以较为简单且轻量的机构来支撑用以将液体供应 至投影光学系统与曝光对象物体间的装置的一部分。
本发明的第l曝光装置，以投影光学系统PL投影图案像，具备测量
单元15，其具备用以测量该投影光学系统、与和该投影光学系统相关连定位 的构件WST间的位置关系的传感器12;以及第1支撑装置38A、 38B、 38C、 39A，其具有第1柔性构造38A，用以将该测量单元与该投影光学系统分离
悬吊支撑。
根据本发明，该第l柔性构造，较刚性构造轻量而能以低价格构成，且
也能通过该柔性构造得到遮断振动、消除热位移等较佳特性。因此，能在减 少对投影光学系统的振动影响的状态下，以较为简单且轻量的机构支撑该传 感器。
其次，本发明的第2曝光装置，以投影光学系统PL将图案像投影至物 体W上，其特征在于，具备液体供应装置61、 62、 63，用以将液体供应 至该投影光学系统与该物体之间；以及第1支撑装置38A、 38B、 38C、 39A， 其具有第1柔性构造38A，用以将该液体供应装置的至少一部分与该投影光 学系统分离悬吊支撑。
本发明中，由于也有使用该第1柔性构造，因此也能在减少对投影光学 系统的振动影响的状态下，以较为简单且轻量的机构来支撑该液体供应装置 的一部分。
本发明中，可进一步具备第2支撑装置35A、 35B、 35C、 36A，此第2 支撑装置具有第2柔性构造35A、用以悬吊支撑该投影光学系统。据此，能 提升投影光学系统的防振性能。
其次，本发明的曝光方法使用本发明的曝光装置将该图案像转印至物体上。
又，虽为易于理解本发明而己对应显示一实施方式的图面进行说明，但 本发明当然不限于该实施方式。此外，对应图面的实施方式的构成可适当加 以改良，也可以其它构成物来取代至少一部分。
根据本发明的第1曝光装置，能在减少对投影光学系统的振动影响的状 态下，以较为简单且轻量的机构来支撑用以测量投影光学系统与既定构件间 的位置关系的传感器。
又，根据本发明，由于测量单元(测量部)与投影光学系统分别以不同的 悬吊构件加以悬吊支撑，因此测量单元与投影光学系统在热传递上彼此分 离。因此，即使于测量单元配置有热源，来自热源的热也不致传递至投影光 学系统的镜筒。故，由于热所造成的变形不会产生于镜筒，因此不致于对镜筒内部所配置的光学元件施加不必要的应力。是以，能抑制投影光学系统的 成像性能的恶化。
又，根据本发明的第2曝光装置，能在减少对投影光学系统的振动影响 的状态下，以较为简单且轻量的机构来支撑用以将液体供应至投影光学系统 与曝光对象物体间的装置的一部分。
再者，本发明也将有可能成为振动源的液体供应装置的至少一部分(例 如用以供应及/或回收液体的嘴部)固定于测量单元等构件，并将此构件与 投影光学系统分别以不同的悬吊构件予以悬吊支撑。故，由于振动不会传至 投影光学系统的镜筒，因此本发明的曝光装置，能将光掩膜等的图案正确的 转印至基板上。


图1是显示本发明第1实施方式的投影曝光装置的概略构成的图。
图2是显示该第1实施方式的投影曝光装置机构部的概略构成的部分剖 断图。
图3是显示图2中的测量框15及投影光学系统PL的部分剖断俯视图。 图4是显示图2中的悬吊构件35A及防振装置36A的构成例的部分剖 断放大图。
图5是显示图4的防振装置36A的立体图。
图6是显示本发明第2实施方式的投影曝光装置机构部的概略构成的部 分剖断图。
主要元件符号说明 15:测量框
18:基座框
35A 35C:悬吊构件 36A,39A:防振装置
38A 38C:悬吊构件 40A 40C，41A 41C:致动器 61:供应部
63:供应用嘴部
65:回收用嘴部
67:回收部
R:标线片
RST:标线片载台
PL:投影光学系统
W:晶片
具体实施例方式
以下，参照图1 图5说明本发明的较佳第1实施方式。
图1是将构成本例曝光装置的投影曝光装置的各功能单元以方块化表示
的图，此图1中，省略收纳投影曝光装置的处理室(chamber)。图1中，作为 曝光用光源系使用KrF准分子激光(波长248nm)或ArF准分子激光(波长 193nm)所构成的激光光源1。作为该曝光用光源，除此之外，也可使用F2 激光(波长157nm)、输出来自固态激光光源(YAG或半导体激光等)的高次谐 波激光的光源、或水银放电灯等。
来自激光光源1的作为曝光光束(曝光用光)的曝光用照明光IL，通过由 透镜系统与复眼透镜系统所构成的均一化光学系统2、分束器3、光量调整 用可变减光器4、反射镜5、以及中继透镜系统6，以均一的照度分布照射标 线片遮帘(blind)机构7。本例的投影曝光装置为扫描曝光型，标线片遮帘机 构7具备用以规定狭缝状照明区域的固定遮帘、与扫描曝光时开关该照明区 域的可动遮帘。通过标线片遮帘机构7的照明光IL，通过成像透镜系统8 照射于作为光掩膜的标线片R上的照明区域。照明光学系统9是包含均一化光学系统2、分束器3、可变减光器4、反射镜5、中继透镜系统6、标线片 遮帘机构7、以及成像透镜系统8的构成。又，图l为功能方块图，照明光 学系统9内的光路弯折用反射镜的数量及配置，与实际的配置不同。
形成于标线片R的电路图案中，受照明光照射部分的像，通过两侧远心 且投影倍率为縮小倍率(例如1 / 4等)的投影光学系统PL，被投影而成像于 作为物体(感应基板或感光体)的涂有光刻胶的晶片W上。以下，取平行于投 影光学系统PL的光轴AX的轴为Z轴、在垂直于Z轴的平面内取平行于图 1纸面的方向为X轴、取垂直于图1纸面的方向为Y轴来进行说明。本例中， 沿Z轴的方向(Z方向)为垂直方向。又，沿Y轴的方向(Y方向)为扫描曝光 时标线片R及晶片W的扫描方向，标线片R上的照明区域为沿非扫描方向 的X轴方向(X方向)的细长形状，且相对光轴AX偏向扫描方向。
图2是从一X方向观察图1的投影曝光装置的机构部的部分剖断概略 图，如图2所示，本例的投影光学系统PL在镜筒的凸部PLa内收纳凹面镜 的折反射型投影光学系统，且进行Y方向正立、X方向反转的投影。作为此 种投影光学系统PL，可使用例如国际专利公开第2004 /019128号小册子所 记载的折反射型投影光学系统。此外，也可使用国际专利公开第2004 / 107011号小册子或国际专利公开第2005 / 59617号小册子、美国专利公开 2005 /0117224号公报所记载的折反射型投影光学系统。又，也可使用折射 系统来作为投影光学系统PL。
回到图1，投影光学系统PL以非接触状态配置在平板状构件的测量框 15(测量单元)的中央部开口 15a内。于测量框15固定有各种传感器(详情后 叙)。测量框15的外形，虽如图3的俯视图所示，以投影光学系统PL为中 心的多角形状，但也可以是圆形等。
图1中，配置在投影光学系统PL的物体面侧的标线片R，以真空吸附 等方式保持在标线片载台RST。标线片载台RST，通过空气轴承于Y方向(扫 描方向)在标线片基座31(参照图2)上定速移动，且能调整X方向、Y方向的
位置与绕Z轴的旋转角"R。标线片载台RST相对投影光学系统PL的坐标 位置(X方向、Y方向位置，及旋转角coR)，以固定于标线片载台RST的移 动镜Mr、固定于投影光学系统PL上部侧面的参照镜Me、以及与这些对向 配置的激光干涉仪10加以逐次测量。激光干涉仪10包含激光干涉仪本体 部10a、将激光束分割至移动镜Mr与参照镜Me的分束器10b、以及将激光 束供应至参照镜Me的反射镜10c。
又，激光干涉仪IO，实际上包含在X方向分离的2处测量标线片载 台RST的Y坐标的激光干涉仪IOA(参照图2)、以及用以测量标线片载台 RST的X坐标的激光干涉仪IOB(参照图3)。激光干涉仪10A及IOB，固定 在分别固定于测量框15的传感器用支柱34B(参照图2)以及34C(参照图3) 的上端部。图1中，标线片载台RST的移动通过以线性马达或微动致动器 等构成的驱动系统11来进行。激光干涉仪10的测量信息供应至载台控制单 元14，载台控制单元14根据来自主控制系统20(由统筹控制该测量信息及 装置全体的动作的计算机构成)的控制信息(输入信息)，控制驱动系统11的 动作。
另一方面，图1中，配置在投影光学系统PL的像面侧的晶片W，通过 未图标的晶片保持具吸附保持在晶片载台WST上。晶片载台WST通过空气 轴承装载在晶片座WB(参照图2)上，能在扫描曝光时以定速至少移动于Y 方向，且能于X方向及Z方向步进移动。晶片载台WST相对投影光学系统 PL的坐标位置(X方向、Y方向位置，及绕Z轴的旋转角"W)，以固定于投 影光学系统PL下部的参照镜Mfl、固定于晶片载台WST的移动镜Mw、以 及与此等对向配置的激光干涉仪12加以逐次测量。与激光干涉仪10同样地， 激光干涉仪12也包含激光千涉仪本体部12a、分束器12b、以及反射镜12c。 激光干涉仪12，实际上也包含用以测量晶片载台WST的Y坐标的激光干 涉仪12A(参照图2)、在对晶片的曝光中于Y方向分离的2处测量晶片载台 WST的X坐标的激光干涉仪12C(参照图2)、以及用以测量晶片更换中晶片
载台WST的X坐标的激光干涉仪12D(参照图3)。激光干涉仪12, 12C, 12D， 固定在分别固定于测量框15的传感器用支柱34A(参照图2)以及34C, 34D(参 照图3)的下部。
又，如图2所示，于本例的晶片座WB上，通过空气轴承装载有与晶片 载台WST分开独立、形成有对准用的复数个基准标记的测量用载台29，其 能通过未图标的驱动机构驱动于X方向、Y方向。又，于图1的激光干涉仪 12也包含有激光干涉仪12B及12E(参照图3)，其相对投影光学系统PL侧 面的参照镜Mf2测量测量载台29侧面的移动镜Mm的位置，据以测量测量 用载台29的Y坐标及X坐标。此外，当测量用载台29位于投影光学系统 PL下方时，以图3的激光于涉仪12C测量测量用载台29的X坐标。激光 千涉仪12B及12E分别固定于固定在传感器用支柱34B(参照图2)的下部。 又，于图1的激光干涉仪12，也包含用以测量晶片载台WST绕X轴及Y 轴的旋转角的激光干涉仪。激光干涉仪10及12，可视为是用以测量投影光 学系统PL与作为既定构件的晶片载台WST、标线片载台RST、及图2的测 量用载台29间的位置关系的传感器。
晶片载台WST及测量用载台29的移动，以线性马达及音圈马达(VCM) 等的致动器所构成的图1的驱动系统13来进行。激光干涉仪12的测量信息 供应至载台测量单元14，载台测量单元14根据该测量信息及来自主控制系 统20的控制信息(输入信息)，控制驱动系统13的动作。
图1中，于晶片载台WST也具备控制晶片W的Z方向位置(聚焦位置)、 与绕X轴及Y轴的倾斜角的Z调平机构。于测量框15固定有斜入射方式的 多点自动聚焦传感器(23A， 23B)，此多点自动聚焦传感器由对晶片W表面的 复数个测量点投影狭缝像的投射光学系统23A，与接收来自该表面的反射光 以检测这些狭缝像的再成像的像横移量信息，将其供应至载台控制单元14 的受光光学系统23B所构成。作为一例，投射光学系统23A及受光光学系 统23B，如图2所示，分别固定在第1支撑部16A及第2支撑部16B，第l
支撑部16A及第2支撑部16B在Y方向隔着投影光学系统PL固定在测量框 15的底面。自动聚焦传感器23A、 23B也可视为是用以测量投影光学系统 PL与作为既定构件的晶片W间的位置关系的传感器，且其详细构成，已揭 示于例如日本特开平1一253603号公报。
载台控制单元14，使用来自自动聚焦传感器23A、 23B的狭缝像的横移 量信息，来算出于这些复数个测量点的从投影光学系统PL像面的散焦量， 于曝光时以自动聚焦方式驱动晶片载台WST内的Z调平机构，以使此散焦 量维持在既定的控制精度内。
又，载台控制单元14包含根据激光干涉仪10的测量信息将驱动系统 11控制为最佳的标线片侧控制电路、与根据激光干涉仪系统12的测量信息 将驱动系统13控制为最佳的晶片侧控制电路。此外，主控制系统20，与载 台控制系统14内的各控制电路彼此进行指令及参数的交换，依据操作员所 指定的程序实施最佳曝光处理。因此，设有作为操作员与主控制系统20的 接口的未图标的操作面板单元(包含输入元件与显示元件)。
进一步的，于曝光时必须预先进行晶片W与标线片R的对准。因此， 图1的投影曝光装置，设有用以将标线片R设定于既定位置的标线片对准系 统(以下，称RA系统)21、以及用以检测晶片W上的标记的离轴方式的对准 系统22(标记检测系统)。对准系统22的本体部固定于测量框15，且将其前 端部的对准用照明光导至被检测标记、并将来自该检测标记的光导至该本体 部的送光光学系统，固定于例如图2的第2支撑部16B。对准系统22，可视 为是用以测量投影光学系统PL与晶片W及测量用载台29上的被检测标记 间的位置关系的传感器。
如以上所述，本例中，由于晶片载台WST与测量用载台29分离，因此， 图2中，例如在使晶片载台WST往一Y方向移动并进行晶片更换时，可通 过将测量用载台29移动至投影光学系统PL下方，依序以RA系统21及对 准系统22检测测量载台29上的既定基准标记，来进行基准线量(曝光中心
与对准系统22的检测中心的间隔)的测量。之后，在使测量用载台29往+Y 方向退开，将晶片载台WST移动至投影光学系统PL的下方，使用对准系统 22进行晶片W对准时，即能使用该基准线量高精度地进行对准。
图1中，当激光光源1为准分子激光光源时，设有在主控制系统20的 控制下的激光控制单元25，此控制单元25系控制激光光源1的脉冲振荡模 式(单脉模式、丛发模式、待机模式等)，且为调整射出的脉冲激光的平均光 量而控制激光光源l的放电用高电压。又，光量控制单元27，根据来自光电 检测器260只分传感器，用以接收分束器3所分割的一部分照明光)的信号控 制可变减光器4以获得适当的曝光量，且将脉冲照明光的强度(光量)信息送 至激光控制单元25及主控制系统20。
此外，图1中，于扫描曝光时，在开始照明光IL对标线片R的照射后， 将标线片R的一部分图案通过投影光学系统PL的像投影于晶片W上的一个 照射区域的状态下，通过使标线片载台RST与晶片载台WST以投影光学系 统PL的投影倍率为速度比同步移动(同步扫描)于Y方向的扫描曝光动作， 将标线片R的图案像转印至该照射区域。之后，停止照明光IL的照射，通 过晶片载台WST重复进行使晶片W步进移动于X方向、Y方向的动作与上 述扫描曝光动作，以步进扫描(step & scan)方式将标线片R的图案像转印至 晶片W上所有照射区域。
其次，详细说明本例的投影曝光装置机构部的构成。
图2所示的机构部中，于地面FL设有大小不同的二个台座17A及17B 来作为底座，以规定投影曝光装置的设置面。于小型的台座17B上固定有激 光光源1及第1照明系统室19A，于第1照明系统室19A上连结有第2照明 系统室19B。作为一例，于照明系统室19A, 19B中收纳有图1的照明光学 系统9中、从均一化光学系统2至中继透镜系统6的构件;于照明系统室19B 的射出端部19C内收纳有标线片遮帘机构7的可动遮帘。此外，于第1照明 系统室19A的下部，收纳有将来自激光光源1的照明光弯折向上方的反射镜，且与图1中的光路弯折用反射镜的配置及数量不同。
另一方面，大型台座17A上固定有晶片座WB，于晶片座WB上以并排 方式装载有晶片载台WST及测量用载台29。又，于台座17A上设有围绕晶 片座WB的基座框18(框架)，于基座框18上通过例如主动型防振装置30A 及30B(实际上系配置在3个或4个位置)装载标线片座31，于标线片座31 上装载用以保持标线片R的标线片载台RST。此外，于标线片座31上通过 支柱32支撑有供收纳图1的成像系统8的第3照明系统室19E，于第3照 明系统室19E的入射端部19D收纳有图1的标线片遮帘机构7的固定遮帘， 于支柱32前端部开口内的照明光IL的光路的X方向(非扫描方向)两端部配 置有一对RA系统21。在此情形下，投影光学系统PL通过测量框15中央 部的开口 15a及基座框18上部的开口 18a，其前端部收纳在标线片座31的 中央部底面的凹部，于该凹部内形成有照明光IL用的开口。
如以上所述，投影光学系统PL相对测量框15及基座框18以非接触状 态配置。于测量框15，固定有传感器用短支柱34A， 34D， 34E(参照图3，于 这些支柱固定有激光干涉仪12A， 12D, 12E)，以及传感器用长支柱34B及 34C(分别固定有激光干涉仪12B， 10A及12C， IOB)。传感器用长支柱34B的 上端部，以非接触状态通过基座框18的开口 18a及标线片座31的开口 31a 内而突出至标线片座31之上，同样地，图3的传感器用支柱34C也以非接 触状态通过基座框18及标线片座31的开口内而突出至标线片座31之上。 此外，于测量框15的底面，如前所述，固定有一对支撑部16A，16B(安装有 自动聚焦传感器(23A， 23B)及对准系统22的一部分)。
又，本例的测量框15，从基座框18上部的底面三处通过悬吊构件(第1 柔性构造)38A、 38B、 38C(参照图3)与投影光学系统PL独立分开地悬吊支 撑。本例中，作为悬吊构件38A 38C虽使用链条，但也可取代链条而使用 金属线、或上下端形成有弹性构造的杆构件等。此外，于悬吊构件38A 38C 与基座框18之间，设有用以减轻投影光学系统PL的光轴方向的Z方向振动
的防振装置39A(防振部)等(参照图4)。由基座框18、悬吊构件38A 38C、 及防振装置39A等，构成用以悬吊支撑测量框15的第1支撑装置。如此， 通过与投影光学系统PL独立的以轻量的柔性构造悬吊支撑测量框15，即能 减轻来自测量框15的振动(例如，构成自动聚焦系统的一部分的振动件等) 对投影光学系统PL的影响，且能以简单轻量的机构支撑具备各种传感器的 测量框15。又，此构成中，虽有投影光学系统PL与测量框15的相对位置 变化的可能，但由于测量框15中的激光干涉仪12A, IOA等都是测量晶片载 台WST及标线片载台RST相对投影光学系统PL的相对位置，因此晶片载 台WST及标线片载台RST，恒能以投影光学系统PL为基准进行高精度的 位置控制。
图2中，于投影光学系统PL侧面形成有突缘部PLb，该突缘部PLb从 基准框18上部的底面三处通过悬吊构件(第2柔性构造)35A、 35B、 35C(参 照图3)悬吊支撑。悬吊构件35A 35C的构成与悬吊构件38A 38C相同， 于悬吊构件35A 35C与基座框18之间，也设有用以减轻Z方向振动的防 振装置36A(防振部)等(参照图4)。防振装置36A, 39A的构成留待后叙。由 基座框18、悬吊构件35A 35C、及防振装置36A等，构成用以悬吊支撑投 影光学系统PL的第2支撑装置。如此，同样地通过轻量的柔性构造悬吊支 撑投影光学系统PL，能减轻驱动晶片载台WST及标线片载台RST时的振 动、及来自地面FL的振动对投影光学系统PL的影响。此外，投影光学系 统PL，也能通过高刚性构件固定于例如基座框18或未图标的支柱。
又，如图3的测量框15的俯视图所示，本例中支撑测量框15的悬吊构 件38A 38C、与支撑投影光学系统PL的悬吊构件35A 35C，于投影光学 系统PL的侧面配置在大致相同角度位置。通过使悬吊构件38A 38C与悬 吊构件35A 35C的相位一致，能使测量框15及投影光学系统PL易于组装 入投影曝光装置本体，且提升测量框15及投影光学系统PL的安定性。此外， 并不一定须使悬吊构件38A 38C与悬吊构件35A 35C的相位一致，例如
也可将悬吊构件35A 35C配置在悬吊构件38A 38C间的大致中间位置。 再者，悬吊构件38A 38C的数量(测量框15的支撑点数)及悬吊构件35A 35C的数量(投影光学系统PL的支撑点数)可以是3个以外的例如4个以上， 悬吊构件38A 38C的数量与悬吊构件35A 35C的数量也可不同。
此构造能获得高除振性能且能大幅减轻机构部重量，但该投影光学系统 PL与基座框18的相对位置有可能以较低的频率变化。因此，为了将投影光 学系统PL与基座框18间的相对位置维持于既定状态，于基座框18上部的 底面的三处固定有延伸于Z方向的支柱33A、 33B、 33C(参照图3)，这些支 柱33A 33C与投影光学系统PL的突缘部PLb之间设有非接触方式的6自 由度的定位装置。
图3中，于支柱33A、 33B、 33C分别固定有向突缘部PLb方向延伸的 臂部37A、 37B、 37C。臂部37A 37C于投影光学系统PL的光轴AX周围 以大致120°间隔配置。此外，第l臂部37A与突缘部PLb之间，设有用以 使突缘部PLb于Z方向位移的第1致动器40A、与用以使突缘部PLb于圆 周方向位移的第2致动器41A。作为致动器40A， 41A虽可使用音圈马达， 但除此之外也可使用例如EI铁心方式等的非接触电磁致动器。
又，于臂部37A附近的突缘部PLb上，设有用以检测突缘部PLb的Z 方向及圆周方向的加速度的第1双轴加速度传感器39A。以加速度传感器 39A检测的双轴加速度信息被供应至控制部42，控制部42根据该加速度信 息驱动双轴致动器40A， 41A，以使该突缘部PLb相对臂部37A(进而图2的 基座框18)呈静止。
图3中，第2臂部37B与突缘部PLb之间、以及第3臂部37c与突缘部 PLb之间，也分别设有用以使突缘部PLb于Z方向位移的第3及第5致动器 40B及40C、与使突缘部PLb于圆周方向位移的第4及第6致动器41B及 41C。致动器40B,41B及40C,41C的构成分别与致动器40A,41A相同。又， 臂部37B及37C附近的突缘部PLb上，分别设有用以检测突缘部PLb的Z
方向及圆周方向的加速度的第2及第3双轴加速度传感器39B及39C。加速 度传感器39B及39C的加速度信息也被供应至控制部42，控制部42根据该 加速度信息驱动双轴致动器40B， 41B及40C， 41C，以使该突缘部PLb分别 相对臂部37B及37C(进而图2的基座框18)呈静止。
作为位移传感器的加速度传感器39A 39C，可使用检测于压电元件等 所产生的电压的压电型加速度传感器，以及例如半导体式加速度传感器(利 用CMOS转换器的逻辑阈值电压会根据应变的大小变化)等。又，也可取代 加速度传感器39A 39C，设置用以直接测量突缘部PLb与臂部37A 37C 间的相对位置的非接触方式的位置传感器。作为此位置传感器，例如可使用 涡电流位移传感器、静电容式位移传感器、或光学式传感器等。
如前所述，包含6轴的加速度传感器39A 39C(位移传感器)、6轴的致 动器40A 40C, 41A 41C、以及控制部42来构成投影光学系统PL(突缘部 PLb)的定位装置。通过此定位装置，将投影光学系统PL相对基座框18的X 方向、Y方向、Z方向的相对位置，以及绕X轴、Y轴、Z轴的相对旋转角 维持于一定状态。本例的致动器40A 40C, 41A 41C的响应频率为10Hz 程度，针对至该响应频率为止的振动，本例的投影光学系统PL以主动悬吊 方式加以支撑。针对超过该频率的振动，投影光学系统PL则以被动防振构 造加以悬吊支撑。
又，图3中虽使用3根支柱33A 33C，但也可使用4根支柱。
其次，参照图4及图5说明图2中配置在悬吊构件35A与基座框18的 间的防振装置36A的构成例。又，设于悬吊构件38A与基座框18之间的防 振装置39A的构成，也大致与防振装置36A相同。
图4是显示悬吊构件35A及防振装置36A的部分剖断放大图，图5是 图4的防振装置36A的立体图，图4中，于基座框18的底面，固定有于中 央形成有圆形开口且于两端部形成有间隔部的支撑构件55，于支撑构件55 的底面固定有圆筒状、底面封闭的汽缸52以覆盖该圆形开口。又，于汽缸
52内隔着若干间隙、以能在上下(士方向)方向移动自如的状态配置有活塞54， 活塞54的上部分别在3处的外侧通过弯折向下方的臂部53a, 53b, 53c(参照 图5)连结于配置在汽缸52下方的圆板状构件52，于圆板状构件52的底面 通过L字型的连结构件51B连结有悬吊构件35A。悬吊构件35A,是通过倒 L字型的连结构件51A连结于投影光学系统PL的突缘部PLb。当悬吊构件 35A为链条时，不仅末端处理极为容易，且其长度调整也容易。
图5中，于支撑构件55以围绕中央圆形开口的方式于3处形成有矩形 开口55a、 55b、 55c，于这些开口 55a 55c内部分别插通臂部53a 53c。
回到图4，于汽缸56的侧面形成有开口 56a。外部的空气压縮机(未图标) 通过进气管57连结于开口 56a，从进气管57对汽缸56与活塞54之间的空 间供应已高度除尘的压縮空间。据此，汽缸56与活塞54即通过空气轴承以 非接触方式于Z方向滑动。又，由于该压縮空间系流入汽缸56内的活塞54 底面侧的空间B2，因此通过此压縮空气相对汽缸56将活塞54及悬吊构件 35A顶向上方(+Z方向)力卩以支撑。通过此构成，基座框18与悬吊构件35A 即以非接触方式连结。包含支撑构件55、汽缸56、活塞54、臂部53a 53c、 圆板状构件52、以及进气管57来构成防振装置36A。
此防振装置36A中，穿过汽缸56与活塞54间的空间往上方的压缩空气， 释出至活塞54的上方。又，也可将此往上方释出的压缩空气从汽缸56的侧 面通过未图标的排气管送至外部。本例中，支撑构件55与臂部53a 53c间 的间隔gl，设定成窄于汽缸56与活塞54间的间隔，并控制进气管57所供 应的压缩空气的压力以使该间隔gl—定。因此，活塞54及悬吊构件35A、 进而连图2的投影光学系统PL，都被支撑为恒能以实质上一定的压力浮起。 因此，即使基座框18在Z方向振动，该振动也不致传至悬吊构件35A，因 此于垂直方向亦能获得高除振性能。
又，当降低进气管57所供应的压縮空气的压力时，臂部53a 53c即被 装载于支撑构件55的底面上，防止悬吊构件35A及投影光学系统PL进一
步降低。
又，设置在用以悬吊图2的测量框15的图3的悬吊构件38A(38B、 38C 也一样)、与基座框18之间的防振装置39A，也与图4的防振装置36A为大 致相同构成。但防振装置39A中，臂部53a 53c与支撑构件55间的间隔 g2设定成较防振构件36A的间隔gl宽(例如0.5 lmm程度)。其结果，例 如在欲停止曝光步骤的情形时，通过停止对进气管57供应压縮空气，图2 的测量框15即往略微离开投影光学系统PL的方向移动。即，防振装置39A， 也具有使测量框15沿投影光学系统PL的光轴方向移动的移动机构的作用。 据此，能确实防止投影光学系统PL与测量框15接触。
又，作为防振装置39A，可使用例如位移量lmm程度的电磁致动器等。 再者，作为防振装置36A，除如本例利用大气压的机构外，使用螺旋弹簧的 机械性机构、使用音圈马达等非接触电磁致动器等机构、或组合该等的机构 等皆可。
如以上所述，本例的投影曝光装置中，如图2及图3所示，对刚性构造 的基座框18通过柔性构造的悬吊构件35A 35C及38A 38C，以主动悬吊 方式分别悬吊支撑投影光学系统PL及安装有各种传感器的测量框15。因此， 具有以下优点。
(1) 由于在组装后，也能维持以模块方式组装投影光学系统PL与测量框 15并加以调整的状态，其结果，能縮短组装后的精度确认步骤。
(2) 在曝光装置的制造工厂或半导体元件等的制造工厂进行投影光学系 统PL及/或测量框15的更换时，由于对这些以外的部分的调整状态造成变 化的可能性实质上完全消除，因此能縮短更换后的调整步骤(复归步骤)。
(3) 通过投影光学系统PL与测量框15的分离，测量的基准，可统一为 "投影光学系统PL的镜筒外部"。因此，在设计上无须注意测量框15的刚
性及热膨胀特性，能以廉价材料构成测量框15。
由于无须以测量框15支撑投影光学系统PL，因此能使测量框15小型
化、轻量化，就结果而言，能将设计的自由度运用于曝光装置内的温空调系 统。其结果，能实现曝光装置全体的轻量化，也能期待组装时间的縮短及出 货运送容易等优点。
又，本实施方式中，虽将晶片侧的激光干涉仪12B与标线片侧的激光干 涉仪10A —体化固定于传感器用支柱34B，但本发明并不限于本实施方式。 例如，可将两者分离而仅将其中一方以传感器用支柱34B加以支撑，另一方 则以其它位置支撑。此时，可采用将标线片侧的激光干涉仪IOA配置于标线 片座31而非传感器用支柱34B的构成。
其次，参照图6说明本发明的第2实施方式。本例的投影曝光装置，将 图2的投影曝光装置改为液浸型。图6中对应图2的部分赋予相同符号并省 略详细说明。
图6显示本例的投影曝光装置的机构部的概略构成，此图6中，于基座 框18上部的底面通过柔性构造的3处的悬吊构件35A 35C悬吊支撑有投 影光学系统PL，通过柔性构造的3处的悬吊构件38A 38C悬吊支撑有测 量框15。且，于测量框15的底面以在Y方向(扫描方向)隔着投影光学系统 PL前端部的方式固定有支撑部16A及16B。
又，于地面FL上设置液体的供应部61及回收部67，从供应部61供应 的纯水等液体64，通过具有可挠性的管线62及金属性的供应用嘴部63供应 至投影光学系统PL与晶片W之间，通过在此状态下进行曝光，能提升投影 光学系统PL的分辨率，也能改善焦深。此外，所供应的液体64，通过金属 性的回收用嘴部65及具有可挠性的管线66被吸引回收至回收部67。包含供 应部61、管线62、及供应用嘴部63来构成液体供应装置，包含回收用嘴部 65、管线66、及回收部67来构成吸引回收液体的回收装置。又，液体供应 装置及回收装置的具体构成，己揭示于例如国际专利公开第99/49504号小 册子等。
本例中，液体供应装置的一部分的供应用嘴部63固定于+Y方向的支
撑部16B，回收装置的一部分的回收用嘴部65则固定于一Y方向的支撑部 16A。此构成中，由于液体64系流向一Y方向，因此晶片载台WST(晶片 W)也于一Y方向被扫描。承上所述，由于于+Y方向扫描晶片载台WST以 进行液浸曝光，因此于支撑部16A侧也固定有供应用嘴部(未图标)，于支撑 部16B也固定有回收用嘴部(未图标)，这些嘴部也分别连结于供应部61及 回收部67。其余构成与图1及图2的投影曝光装置相同，于图6的测量框 15也固定有用以收纳激光干涉仪12A及激光干涉仪12B等的传感器用支柱 34A及34B等。
如以上所述，通过将供应用嘴部63及回收用嘴部65分别通过支撑部16B 及16A固定于测量框15，即能降低从供应部61流向回收部67的液体对投 影光学系统PL的振动的影响，提升曝光精度。
此外，例如回收用嘴部65，也可以设于基座框18的支柱等加以支撑。 又，也能以测量框15来支撑管线62及66的一部分。
又，上述实施方式的投影曝光装置，可通过将由复数个光学构件构成的 照明光学系统、投影光学系统组装入曝光装置本体并进行光学调整，将由多 数个机械零件构成的标线片载台及晶片载台安装于曝光装置本体并连接线 路与管路后，进行综合调整(电气调整、动作确认等)来加以制造。又，该投 影曝光装置的制造最好是在温度及清洁度等都受到管理的洁净室进行。
又，使用上述实施方式的投影曝光装置来制造半导体元件时，该半导体 元件经过元件的功能、性能设计的步骤、根据此步骤制作标线片的步骤、从 硅材料形成晶片的步骤、使用上述实施方式的投影曝光装置进行对准后将标 线片的图案曝光至晶片的步骤、刻蚀等形成电路图案的步骤、元件组装步骤 (包含切割步骤、接合步骤、封装步骤)、以及检査步骤等来加以制造。
又，本发明也能适用于步进器等一次曝光型投影曝光装置。再者，也能 适用于使用反射系统来作为投影光学系统，且使用波长数nm 100nm程度 的极紫外光(EUV光)来作为曝光用光束的投影曝光装置。又，本发明并不限于适用至半导体元件制造用的曝光装置，例如，也能 广泛适用于形成在方型玻璃板的液晶显示元件、或电浆显示器等显示装置用
的曝光装置，以及用以制造摄影元件(CCD)、微机械、薄膜磁头、及DNA 芯片等各种元件的曝光装置。此外，本发明也能适用于釆用光刻工艺来制造 形成有各种元件的光掩膜图案的光掩膜(光掩膜、标线片等)时的曝光工艺(曝 光装置)。
如以上所述，本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明要旨范围内 可有各种构成。又，本申请案完全援用2005年10月5日提出的日本特愿2005 一292186号、以及2006年10月4日提出的日本特愿2006—273493号的包 含说明书、申请专利范围、图式及摘要的所有揭示内容。
利用本发明的曝光装置，曝光装置的组装调整将变得容易，且除振性能 获得提升而能提升曝光精度，因此能廉价且高精度地制造包含微细图案的各 种元件。
权利要求
1.一种曝光装置，其以投影光学系统投影图案像，其特征在于，所述曝光装置具备测量单元，其具备用以测量所述投影光学系统、与和所述投影光学系统相关连定位的构件间的位置关系的传感器；以及第1支撑装置，其具有第1柔性构造，用以将所述测量单元与所述投影光学系统分离悬吊支撑。
2. 如权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，所述曝光装置进一步 具备第2支撑装置，此第2支撑装置具有第2柔性构造、用以悬吊支撑所述 投影光学系统。
3. 如权利要求2所述的曝光装置，其特征在于，所述第l支撑装置支 撑所述测量单元的支撑点数，与所述第2支撑装置支撑所述投影光学系统的 支撑点数相同；所述第l、第2支撑装置于所述投影光学系统的侧面，是配置在实质上 相同的角度位置。
4. 如权利要求2或3所述的曝光装置，其特征在于，所述第1、第2 支撑装置包含金属线或链条。
5. 如权利要求2至4中任一项所述的曝光装置，其特征在于，于所述 第2支撑装置的一部分设置用以减轻所述投影光学系统的光轴方向振动的防 振部。
6. 如权利要求1至5中任一项所述的曝光装置，其特征在于，所述曝 光装置具备以非接触方式将所述投影光学系统加以定位的定位装置。
7. 如权利要求6所述的曝光装置，其特征在于，所述第l支撑装置具 有支撑所述第1柔性构造的框架；所述定位装置是相对所述框架定位所述投影光学系统。
8. 如权利要求7所述的曝光装置，其特征在于，所述定位装置具备-位移传感器，用以测量所述投影光学系统相对所述框架的6自由度位移信息；以及6自由度致动器，根据所述位移传感器的测量结果，将所述投影光学系 统相对所述框架以非接触方式加以定位。
9. 如权利要求1至8中任一项所述的曝光装置，其特征在于，所述第1 支撑装置具备移动机构，其使所述测量单元沿所述投影光学系统的光轴方向 移动。
10. 如权利要求1至9中任一项所述的曝光装置，其特征在于，所述曝 光装置具备保持物体并进行移动的第1载台，所述物体是以所述投影光学系 统进行投影的所述图案像所投影处；所述测量单元的所述传感器，包含用以测量所述第1载台的位置的第1 激光干涉仪，与测量所述物体表面的所述投影光学系统光轴方向的位置的焦 点位置测量装置中的至少一者。
11. 如权利要求IO所述的曝光装置，其特征在于，所述曝光装置具备 保持形成有所述图案的光掩膜并移动的第2载台；所述测量单元的所述传感器，包含用以测量所述第2载台的位置的第2 激光干涉仪。
12. —种曝光装置，其以投影光学系统将图案像投影至物体上，其特征 在于，所述曝光装置具备液体供应装置，用以将液体供应至所述投影光学系统与所述物体之间；以及第1支撑装置，其具有第l柔性构造，用以将所述液体供应装置的至少 一部分与所述投影光学系统分离悬吊支撑。
13. 如权利要求12所述的曝光装置，其特征在于，所述曝光装置具备 用以吸引所述投影光学系统与所述物体间的所述液体的回收装置； 所述回收装置的至少一部分，被支撑于所述第1支撑装置。
14. 如权利要求12或13所述的曝光装置，其特征在于，所述曝光装置 以所述第1支撑装置支撑一传感器，所述传感器用以测量所述投影光学系统、 与和所述投影光学系统相关连定位的构件间的位置关系。
15. 如权利要求12至14中任一项所述的曝光装置，其特征在于，所述 曝光装置进一步具备第2支撑装置，此第2支撑装置具有第2柔性构造、用 以悬吊支撑所述投影光学系统。
16. 如权利要求15所述的曝光装置，其特征在于，所述第1支撑装置 支撑所述液体供应装置的支撑点数，与所述第2支撑装置支撑所述投影光学 系统的支撑点数相同；所述第l、第2支撑装置于所述投影光学系统的侧面，配置在实质上相 同的角度位置。
17. 如权利要求15或16所述的曝光装置，其特征在于，所述第l、第 2支撑装置包含金属线或链条；于所述第2支撑装置的一部分设有用以减轻所述投影光学系统的光轴方 向振动的防振部。
18. 如权利要求12至17中任一项所述的曝光装置，其特征在于，所述 曝光装置具备以非接触方式将所述投影光学系统加以定位的定位装置。
19. 一种曝光方法，其特征在于使用权利要求1至18中任一项所述的曝光装置，将所述图案像转印至 物体上。
全文摘要
本发明提供一种曝光装置，该曝光装置能在减少对投影光学系统的振动影响的状态下，以较为简单且轻量的机构来支撑用以测量投影光学系统与既定构件的位置关系的传感器。此曝光装置，以投影光学系统(PL)将标线片(R)的图案像投影至晶片(W)上，其中，从基座框(18)通过悬吊构件(35A～35C)悬吊支撑投影光学系统(PL)，且将固定有传感器用支柱(34A，34B)的测量框架(15)，从基座框(18)通过悬吊构件(35A～35C)加以悬吊支撑。该传感器用支柱(34A，34B)供安装激光干涉仪(12A，12B)。
文档编号H01L21/02GK101180706SQ200680017288
公开日2008年5月14日 申请日期2006年10月4日 优先权日2005年10月5日
发明者坂本英昭 申请人:株式会社尼康