曝光设备、 曝光方法以及器件制造方法 【技术领域】
本发明涉及曝光设备、 曝光方法以及器件制造方法， 并且， 具体地说， 涉及在制造 微型器件 ( 诸如半导体器件 ) 的光刻工艺中所使用的曝光设备和曝光方法、 以及使用该曝 光设备或使用该曝光方法的器件制造方法。背景技术
通常， 在用于制造诸如半导体器件 ( 诸如集成电路 ) 和液晶显示器的电子器件 ( 微型器件 ) 的光刻工艺中， 主要使用的曝光设备诸如是通过步进重复 (step-and-repeat) 方法的投影曝光设备 ( 所谓 “步进器” )， 或通过步进扫描方法的投影曝光设备 ( 所谓 “扫描 步进器” ( 也称为扫描仪 ))。
然而在未来， 半导体器件的集成度将更高， 并且随之可以确定的是， 在晶片上形成 的电路图案将更精细， 并且， 在用于半导体器件的大规模生产设备的曝光设备中将需要进 一步提高对晶片的位置检测精度等。 例如， 在美国专利申请公开 No.2006/0227309 中， 公开了一种曝光设备， 其采用液 浸 (liquid immersion) 曝光方法， 该液浸曝光方法使用安装在衬底台上的编码器型传感器 ( 编码器头 )。在这种曝光设备中， 在衬底和光学系统之间的空隙中注入液体， 从而形成液 浸区域， 并且， 该液浸区域可以通过衬底台的移动而从衬底上的一个区域移动到衬底台上 的一个区域。在这种情况下， 由于覆盖编码器头 ( 或者嵌入到液浸区域的液体中的编码器 头 ) 的上部的液浸区域 ( 形成液浸区域的液体 ) 的原因， 使得存在编码器头不能正确工作 ( 诸如在编码器头中产生输出异常 ) 的风险。
发明内容
本发明考虑上述情形， 并且根据本发明的第一方面， 提供了一种曝光设备， 该曝光 设备包括 ： 可移动体， 其保持住安装的物体并且基本上沿预定平面移动 ； 液体供应装置， 其 在所述物体和安装该物体的所述可移动体中的至少一方的表面上供应液体 ； 图案生成装 置， 其包括光学系统， 该图案生成装置使液体供应到与所述物体和所述可移动体中的至少 一方的表面形成的空间中， 该图案生成装置经由该光学系统和该液体向该物体上照射能量 束， 并且在该物体上形成图案 ； 以及测量系统， 其具有设置在所述可移动体的表面上的多个 编码器头， 并且， 基于该多个编码器头中的、 位于由所述液体形成的液浸区域之外的编码器 头的测量值， 来测量所述可移动体的位置信息。
根据该设备， 所述测量系统基于多个编码器头的液浸区域之外的编码器头的测量 值测量预定平面内可移动体的位置信息。 这防止使用由于位于液浸区域而不能正确工作以 及产生输出异常的编码器头， 这使得以稳定的方式高精度地执行对晶片台 WST 的位置信息 的测量。
根据本发明的第二方面， 提供了一种器件制造方法， 该方法包括以下步骤 ： 使用本 发明的曝光设备对物体进行曝光 ； 以及对曝光后的物体进行显影。根据本发明的第三方面， 提供了一种曝光方法， 其中经由光学系统和液体在物体 上照射能量束， 并且在该物体上形成图案， 该方法包括 ： 测量过程， 其中， 在设置在基本上沿 预定平面移动的可移动体的、 安装有该物体的表面上的多个编码器头中， 基于面对与该预 定平面平行设置的光栅部并且位于由该液体形成的液浸区域之外的编码器头的测量值， 来 测量该可移动体的位置信息。
根据该方法， 基于多个编码器头的液浸区域之外的编码器头的测量值测量预定平 面内可移动体的位置信息。 这防止使用由于位于液浸区域而不能正确工作以及产生输出异 常的编码器头， 这使得以稳定的方式高精度地执行晶片台 WST 的位置信息的测量。
根据本发明的第四方面， 提供了一种器件制造方法， 该方法包括以下步骤 ： 通过本 发明的曝光方法来在物体上形成图案的过程 ； 以及对形成有图案的物体进行显影的过程。 附图说明
图 1 是示意性示出第一实施方式的曝光设备的配置的图。
图 2 是解释编码器头和干涉仪的设置的图。
图 3 是图 1 中的晶片台的一部分发生断裂的放大图。
图 4 是示出与图 1 中的曝光设备中的台控制相关的控制系统的主要配置的框图。
图 5 是用于解释第一实施方式中曝光设备的操作等的图。
图 6 是示出与第一实施方式的变型例相关的曝光设备的编码器头和干涉仪的设 置的图。
图 7 是示出第二实施方式的曝光设备的图。
图 8 是示出第三实施方式的曝光设备的图。 具体实施方式
第一实施方式
此处， 将参照图 1 至图 5 描述本发明的第一实施方式。
图 1 示出第一实施方式中的曝光设备 100 的示意性配置。曝光设备 100 是使用步 进扫描方法的投影曝光设备， 即， 所谓的扫描仪。如稍后描述， 在该实施方式中设置投影光 学系统 PL， 并且在下面的描述中， 将平行于投影光学系统 PL 的光轴 AX 的方向称为 Z 轴方 向， 将位于与 Z 轴方向正交的平面内的、 对掩模板 (reticle) 和晶片进行相对扫描的方向称 为 Y 轴方向， 将与 Z 轴和 Y 轴正交的方向称为 X 轴方向， 并且， 分别将绕 X 轴、 Y 轴和 Z 轴的 旋转 ( 倾斜 ) 方向称为 θx、 θy 和 θz 方向。
曝光设备 100 配备有 ： 照射系统 10、 支撑掩模板 R 的掩模板台 RST、 投影单元 PU、 局部液浸装置 8、 包括晶片台 WST( 其上安装晶片 W) 的晶片台装置 50、 用于这些部件的控制 系统等。
例如， 如美国专利申请公开 No.2003/0025890 等中所公开， 照射系统 10 包括光源、 包括光学积分器等的照度均匀光学系统以及具有掩模板遮帘等的照射光学系统等 ( 均未 示出 )。照射系统 10 通过使用基本上均匀照度的照射光 ( 曝光用光 )IL， 来照射使用掩模 板遮帘 ( 掩膜系统 ) 而设置在掩模板 R 上的狭缝形照射区域 IAR。在这种情况下， 例如， ArF 准直器激光束 ( 波长 193nm) 用作照射光 IL。在掩模板台 RST 上， 例如通过真空吸附来固定掩模板 R， 在该掩模板的图案表面 ( 图 1 的下表面 ) 上形成有电路图案等。例如， 通过包括线性电动机等的掩模板台驱动部 11( 在图 1 中未示出， 参照图 4)， 在 XY 平面内精细地驱动掩模板台 RST， 并且还可以按照预 定扫描速度在扫描方向 ( 在这种情况下， 为 Y 轴方向， 图 1 中纸面的水平方向 ) 驱动掩模板 台 RST。
例如， 如图 1 所示， 以约 0.25nm 的分辨率， 通过掩模板激光干涉仪 ( 此后， 称为 “掩 模板干涉仪” )16 来恒定地检测掩模板台 RST 在 XY 平面 ( 移动平面 ) 中的位置信息 ( 包 括 θz 方向上的位置信息 ( 此后， 也称为 θz 旋转量 ))， 该掩模板激光干涉仪在可移动镜 15( 该镜子实际上设置为具有正交于 Y 轴方向的反射面的 Y 可移动镜子 ( 或者复归反射镜 ) 和具有正交于 X 轴方向的反射面的 X 可移动镜子 ) 上照射测量光束。顺便提及， 例如美国 专利申请公开 No.2007/0288121 等中公开的编码器系统可以代替掩模板干涉仪 16 或者与 之结合使用， 以测量至少三个自由度方向上掩模板 R 的位置信息。
投影单元 PU 设置在图 1 的掩模板台 RST 的下方 (-Z 侧 )， 并且通过配置实体 ( 未 示出 ) 的一部分的主框架 ( 度量框架 ) 进行支撑。投影单元 PU 具有镜筒 40 以及由镜筒 40 所支撑的多个光学元件组成的投影光学系统 PL。例如， 可以使用由沿平行于 Z 轴方向的光 轴 AX 设置的多个透镜 ( 透镜元件 ) 组成的屈光系统， 作为投影光学系统 PL。投影光学系统 PL 例如是具有预定投影放大倍率 ( 诸如四分之一倍、 五分之一倍或者八分之一倍 ) 的双面 远心屈光系统。因此， 当来自照射系统 10 的照射光 IL 照射到照射区域 IAR 时， 经过掩模板 R( 设置为使得其图案表面基本上与投影光学系统 PL 的第一平面 ( 物体平面 ) 齐平 ) 的照 射光 IL 经由投影光学系统 PL， 在晶片 W( 其表面涂敷有抗蚀剂 ( 感应剂 ) 以及设置在投影 光学系统 PL 的第二平面 ( 图像面 ) 一侧 ) 的照射区域 IAR 共轭的区域 ( 曝光区域 )IA 中， 形成了在照射区域 IAR 中所形成的掩模板 R 的电路图案的缩小图像 ( 电路图案的一部分的 缩小图像 )。接着， 通过掩模板台 RST 和晶片台 WST 的同步驱动， 在晶片 W 相对于曝光区域 ( 照射光 IL) 在扫描方向 (Y 轴方向 ) 上相对移动的同时， 掩模板 R 在扫描方向 (Y 轴方向 ) 相对于照射区域 IAR( 照射光 IL) 相对移动， 因而执行晶片 W 上命中区域 ( 分隔区域 ) 的扫 描曝光， 并且掩模板 R 的图案转印到该命中区域 (shot area)。 也就是说， 在本实施方式中， 根据照射系统 10 和投影光学系统 PL 在晶片 W 上产生图案， 然后通过使用照射光 IL 对晶片 W 上的敏感层 ( 抗蚀剂层 ) 曝光， 在晶片 W 上形成图案。
顺 便 提 及， 主框架可以是常用的门型框架以及例如是在美国专利申请公开 No.2008/0068568 等中公开的悬挂支撑式框架中的一种。
在本实施方式的曝光设备 100 中， 安装局部液浸装置 8， 以通过液浸方法执行曝 光。局部液浸装置 8 包括液体供应装置 5、 液体回收装置 6( 在图 1 中均未示出， 参照图 4)、 液体供应管 31A、 液体回收管 31B、 喷嘴单元 32 等。如图 1 所示， 喷嘴单元 32 通过支撑投影 单元 PU 的主框架 ( 未示出 ) 以悬挂状态支撑， 使得保持最靠近组成投影光学系统 PL( 在这 种情况下， 为透镜 191( 此后还称为前端透镜 )) 的图像平面侧 ( 晶片 W 一侧 ) 的光学元件 的镜筒 40 的下端部的边缘被包围。在本实施方式中， 喷嘴单元 32 设置为使得其下端面位 于与前端透镜 191 的下端面基本上齐平的表面上。而且， 喷嘴单元 32 配备有液体 Lq 的供 应开孔和回收开孔、 与晶片 W 相对并且设置有回收开孔的下表面、 以及分别连接到液体供 应管 31A 和液体回收管 31B 的供应流通通道和回收流通通道。液体供应管 31A 连接到液体供应装置 5( 参照图 4)， 并且液体回收管 31B 连接到液 体回收装置 6( 参照图 4)。 在这种情况下， 在液体供应装置 5 中， 配备有存储液体的箱体、 压 缩泵、 温度控制器、 用于控制液体的流量的阀等。在液体回收装置 6 中， 配备有保存回收液 体的箱体、 吸引泵、 用于控制液体流量的阀等。
主控制器 20 控制液体供应装置 5( 参照图 4)， 并且经由液体供应管 31A 在前端透 镜 191 和晶片 W( 或者其上安装了晶片 W 的晶片工作台 WTB 的上表面 ( 稍后称为板 28)) 之间供应液体， 并且控制液体回收装置 6( 参照图 4)， 并且经由液体回收管 31B 从前端透镜 191 和晶片 W 之间回收液体。在操作中， 主控制器 20 控制液体供应装置 5 和液体回收装置 6， 使得所供应的液体的量始终等于所回收的液体的量。因此， 在前端透镜 191 和晶片 W 之 间的空隙中， 保持恒定地替代恒量液体 Lq， 并且因此形成液浸区域 ALq( 例如， 参照图 2)。
在本实施方式中， 使用透射 ArF 准直激光 ( 波长为 193nm 的光 ) 的纯水 ( 此后， 除 了在必要时指明的情况之外， 也简称为 “水” )， 作为上述液体 Lq。顺便提及， 水相对于 ArF 准直激光束的折射率 n 约为 1.44， 并且在水中， 照射光 IL 的波长为 193nm×1/n， 缩写为约 134nm。
在镜筒 40 的 -Z 侧的外围， 例如， 在基本上与镜筒 40 的下端的表面基本齐平的高 度， 平行于 XY 平面来设置刻度板 21。在本实施方式中， 刻度板 21 由矩形板组成， 其中该矩 形板具有其中插入镜筒 40 的 -Z 端的圆形开孔， 以及其中插入对准系统的 -Z 端的圆形开 孔， 圆形开孔在板的一部分中形成并且由机体 ( 未示出 ) 悬挂支撑 ( 未示出 )。在本实施方 式中， 刻度板 21 通过支撑投影单元 PU 的主框架 ( 未示出 )( 度量框架 ) 悬挂支撑。在刻度 板 21 的下表面 (-Z 一侧的表面 ) 上， 形成作为二维光栅的反射型二维光栅 RG( 参照图 3)， 其由周期方向是 Y 轴方向的预定节距 ( 诸如 1μm 的光栅 ) 的光栅以及周期方向是 X 轴方 向的预定节距的光栅 ( 诸如 1μm 的光栅 ) 组成。这种衍射光栅 RG 覆盖晶片台 WST 的移动 范围。
晶片台装置 50 配备有 ： 由地板表面上的多个 ( 例如 3 到四个 ) 隔振机制 ( 在图 中省略 ) 几乎水平支撑的基座 12、 设置在基座 12 上的晶片台 WST、 晶片台驱动系统 27( 图 1 中仅仅示出该系统的一部分， 参照图 4) 以及测量晶片台 WST( 晶片工作台 WTB) 的位置信 息的测量系统。测量系统配备有如图 4 所示的编码器系统 70、 晶片激光干涉仪系统 18 等。 顺便提及， 在说明书中将在稍后进一步描述编码器系统 70 和晶片激光干涉仪系统 18。
基座 12 由具有扁平形式的组件制成， 并且上表面的平坦度极高且在晶片台 WST 移 动时用作导引表面。在基座 12 内， 设置线圈单元， 其包括以 XY 二维方向用作行方向和列方 向的矩阵形式设置的多个线圈 14a。
如图 1 所示， 晶片台 WST 具有台主体部 91 以及晶片工作台 WTB， 晶片工作台 WTB 设 置在台主体部 91 上， 并且通过 Z 倾斜驱动机制 ( 未示出 ) 相对于台主体部 91 以非接触方式 支撑。 在这种情况下， 通过在三点调节诸如电磁力的向上力 ( 排斥力 ) 和包括自重的向下力 ( 重力 ) 的平衡， 通过 Z 倾斜驱动机制以非接触方式支撑晶片工作台 WST， 并且还在 Z 轴方 向、 θx 方向和 θy 方向这三个自由度方向上精细驱动晶片工作台 WST。在台主体部 91 的 底部设置滑块部 91a。滑块部 91a 具有由 XY 平面内二维设置的多个磁体组成的磁性单元、 容纳该磁性单元的外壳以及设置在外壳的底面外围的多个空气轴承。 磁性单元与前述线圈 单元一起构成为使用洛伦兹电磁力驱动的平面电动机 30， 例如， 如美国专利 No.5,196,745所述。顺便提及， 对于平面电动机 30， 驱动方法不限于使用洛伦兹力电磁力的方法， 还可以 使用变化磁阻驱动系统的平面电动机。
晶片台 WST 在基座 12 上方通过诸如几微米的预定间隙由上述多个空气轴承悬浮 支撑， 并且在 X 方向、 Y 方向和 θz 方向通过平面电动机 30 进行驱动。因此， 晶片工作台 WTB( 晶片 W) 可在 6 个自由度方向上相对于基座 12 而移动。顺便提及， 晶片台 WST 可以通 过平面电动机 30 在 6 个自由度方向上驱动。
在本实施方式中， 主控制器 20 对提供给构成线圈单元的各个线圈 14a 的电流幅度 和方向进行控制。将图 6 中的晶片台驱动系统 76 配置为包括前述平面电动机 30 和 Z 倾斜 驱动机制。顺便提及， 平面电动机 30 不限于使用动磁方法的电动机， 而是可以是使用动线 圈方法的电动机。或者， 可以使用磁悬浮类型的平面电动机作为平面电动机 30。在这种情 况下， 不必设置前述空气轴承。而且， 晶片工作台 WTB 可以在 X 轴方向、 Y 轴方向和 Z 轴方 向上的至少一个方向上精细移动。更具体而言， 晶片台 WST 可以通过粗略 / 精细移动台而 配置。
在晶片工作台 WTB 上， 晶片 W 经由晶片保持器 ( 未示出 ) 安装， 并且通过诸如真空 吸附 ( 或静电吸附 ) 的吸附机制 ( 未示出 ) 固定。在晶片工作台 WTB 的 +Y 侧表面 (+Y 侧 面 ) 和 -X 侧表面 (-X 侧面 ) 上分别应用镜面抛光， 并且如图 2 所示， 形成在稍后描述的晶 片激光干涉仪系统中使用的反射面 17a 和 17b。在晶片保持器的外侧 ( 晶片的安装区域 ) 上， 如图 2 所示， 设置板 28( 斥液板 )， 板 28 具有略大于在中心形成的晶片保持器的圆形开 孔并且还具有矩形外形 ( 轮廓 )。将相对于液体 Lq 的斥液处理应用于板 28 的表面 ( 形成 斥液表面 )。顺便提及， 板 28 设置为使得其整个表面或者其表面的一部分与晶片 W 的表面 齐平。 编码器系统 70 测量 XY 平面中晶片台 WST 的位置信息 ( 包括关于 θz 旋转量的信 息 )。现在， 将详细描述编码器系统 70 的配置等。
在 晶 片 台 WTB 上， 如 图 2 的 平 面 图 所 示， 编 码 器 头 ( 此 后， 如 有 需 要， 简称为 头 )60A、 60B、 60C 和 60D 分别设置在四个角。头 60A 至 60D 设置在这样的位置 ： 在 X 轴方向 上或 Y 轴方向上相邻头之间的分隔距离远大于液浸区域 ALq 的宽度。这些头 60A 至 60D 分 别固定在晶片台 WTB 中形成的 Z 轴方向上的预定深度的孔 24 中， 如图 3 所示， 选择头 60C 作为代表。
位于晶片工作台 WTB 的上表面上的对角线之一上的一对头 60A 和 60C 是测量方向 为 Y 轴方向的头 (Y 头 )。而且， 位于晶片工作台 WTB 的上表面上的另一对角线上的一对头 60B 和 60D 是测量方向为 X 轴方向的头 (X 头 )。对于头 60A 至 60D 中的各个， 使用具有类 似于美国专利 No.7,238,931、 国际公开 No.2007/083758 等中公开的头 ( 编码器 ) 的配置。 在使用这种配置的头中， 因为测量束的光学路径长度极短， 因此几乎可以忽略空气波动的 影响。 然而， 在本实施方式中， 光源和光电检测器设置在各个头之外， 或更具体而言， 设置在 台主体部 91 的内部 ( 或外部 )， 并且仅光学系统设置在各个头的内部。并且， 光源、 光电检 测器以及光学系统经由本说明书中稍后描述的光纤 ( 未示出 ) 光学连接。为了提高对晶片 台 WTB( 精细移动台 ) 的定位精度， 在台主体部 91( 粗略移动台 ) 和晶片台 WTB( 精细移动 台 )( 此后简称为粗略 / 精细移动台 ) 之间执行激光束等的空气透射等， 或者可以采用这种 配置 ： 将头设置在台主体部 91( 粗略移动台 ) 中， 从而使用该头来测量台主体部 91( 粗略移
动台 ) 的位置并且使用另一传感器来测量粗略 / 精细移动台的相对位移。
Y 头 60A 和 60C 分别构成 Y 线性编码器 ( 此后适当地缩写为 “Y 编码器” 或 “编码 器” )70A 和 70C( 参照图 4)， 该编码器 70A 和 70C 通过向刻度板 21 上照射测量束 ( 测量光 ) 并且从在刻度板 21 的表面 ( 下表面 ) 上形成的、 周期方向是 Y 轴方向的光栅接收衍射束， 来测量晶片台 WST 在 Y 轴方向上的位置。而且， X 头 60B 和 60D 分别构成 X 线性编码器 ( 此 后适当地缩写为 “编码器” )70B 和 70D( 参照图 6)， 该编码器 70B 和 70D 通过向刻度板 21 上 照射测量束 ( 测量光 ) 并且从在刻度板 21 的表面上形成的、 周期方向是 X 轴方向的光栅接 收衍射束， 来测量晶片台 WST 在 X 轴方向上的位置。
将编码器 70A 至 70D 中的各个的测量值提供到主控制器 20( 参照图 4)。主控制 器 20 基于面对刻度板 21 的下表面 ( 其上形成光栅 RG) 的至少三个编码器 ( 更具体而言， 输出有效测量值的至少三个编码器 ) 来获得晶片工作台 WTB( 晶片台 WST) 在 XY 平面中的 位置信息 ( 包括 θz 旋转量的信息 )。
而且， 在本实施方式的曝光设备 100 中， 可以使用独立于编码器系统 70 的晶片激 光干涉仪系统 ( 此后称为 “晶片干涉仪系统” )18( 参照图 4)， 来测量晶片台 WST 的位置。
如图 2 所示， 晶片干涉仪系统 18 配备有 Y 干涉仪 18Y 及 X 干涉仪， Y 干涉仪 18Y 在 晶片工作台 WTB 的反射面 17a 上在 Y 轴方向上照射多个测量束， X 干涉仪在反射面 17b 上 与 X 轴方向平行地照射一个或更多个测量束， 并且 X 干涉仪包括多个 X 干涉仪， 在本实施方 式中， X 干涉仪包括两个 X 干涉仪 18X1 和 18X2。
Y 干涉仪 18Y 在 Y 轴方向上的基本测量轴是在 Y 轴方向上经过投影光学系统 PL 的 光轴 AX 以及稍后描述的对准系统 ALG 的检测中心的直线。Y 干涉仪 18Y 测量晶片工作台 WTB 在 Y 轴方向以及 θz 方向 ( 以及 θx 方向 ) 上的位置信息。
而且， X 干涉仪 18X1 在 X 轴方向上的基本测量轴是在 X 轴方向上经过投影光学系 统 PL 的光轴 AX 的直线。X 干涉仪 18X1 测量晶片工作台 WTB 在 X 轴方向以及 θz 方向 ( 以 及 θy 方向 ) 上的位置信息。
而且， X 干涉仪 18X2 的基本测量轴是在 X 轴方向上经过对准系统 ALG 的检测中心 的直线。X 干涉仪 18X2 测量晶片工作台 WTB 在 X 轴方向 ( 以及 θy 方向 ) 上的位置信息。
顺便提及， 不是采用反射面 17a 和 17b， 例如可以将由平面镜组成的可移动镜附接 到晶片工作台 WTB 的端部。而且， 可以在晶片工作台 WTB 上设置与 XY 平面成 45 度角度倾 斜的反射面， 并且可以经由反射面来测量晶片工作台 WTB 在 Z 轴方向上的位置。
干涉仪系统 18 的各个干涉仪的测量值提供到主控制器 20。然而， 在本实施方式 中， 如上所述， 主要通过编码器系统 70 来测量晶片台 WST( 晶片工作台 WTB) 在 XY 平面内的 位置信息 ( 包括 θz 旋转量的信息 )， 并且， 诸如在对编码器系统 70 的测量值的长期波动 ( 例如， 由于刻度的时间变形等 ) 进行校正 ( 校准 ) 的情况或者在编码器系统中输出异常 时作为备用的情况下， 补充地使用干涉仪 18Y、 18X1 和 18X2 的测量值。而且， 在本实施方式 中， 当通过编码器系统 70 在 XY 平面内控制晶片台 WST( 晶片工作台 WTB) 的位置时， 主控制 器 20 基于晶片干涉仪系统 18 的各干涉仪的预定采样间隔 ( 远远短于控制晶片台 WST 位置 的控制时钟生成定时的间隔 ) 的测量值来计算晶片台 WST( 晶片工作台 WTB) 在 XY 平面内 的位置信息， 并且基于该计算结果， 判断四个头 60A 至 60D 中的任意一个是否位于液浸区域 ALg 中。 更具体而言， 在本实施方式中， 晶片干涉仪系统 18 的各个干涉仪的测量值不仅辅助于上述目的， 还用于判断头是否进入液浸区域中。
如图 1 和图 2 所示， 对准系统 ALG 是在投影光学系统 PL 的 -Y 侧相距预定距离而 设置的离轴方法的对准系统。在本实施方式中， 使用 FIA(Field Image Alignment ： 场像对 准 ) 系统， 作为对准系统 ALG， 该 FIA 系统是通过图像处理方法的一类对准传感器， 该图像处 理方法通过使用诸如卤素灯的宽带 ( 宽带波长范围 ) 光照射标记测量标记位置并且执行标 记图像的图像处理。来自对准系统 ALG 的成像信号经由对准信号处理系统 ( 未示出 ) 提供 到主控制器 20( 参照图 4)。
顺便提及， 对准系统 ALG 不限于 FIA 系统， 并且向标记照射相干检测光且检测从标 记产生的散射光或衍射光或者使得从标记产生的两个衍射光 ( 例如， 相同阶的衍射光或者 在相同的方向上衍射的衍射光 ) 干涉且检测干涉光的对准传感器自然地可以单独使用或 者在需要时组合使用。可以采用例如像美国专利申请公开 No.2008/0088843 中公开的、 具 有多个检测区域的对准系统， 作为对准系统 ALG。
此外， 在本实施方式的曝光设备 100 中， 在投影单元 PU 的附近设置多点焦点位置 检测系统 ( 此后简称为多点 AF 系统 )AF( 在图 1 中未示出， 参照图 6)， 该多点焦点位置检测 系统具有与美国专利 No.5,448,332 等中公开的类似配置的斜入射方法。多点 AF 系统 AF 的检测信号经由 AF 信号处理系统 ( 未示出 ) 提供到主控制器 20( 参照图 4)。主控制器 20 基于多点 AF 系统 AF 的检测信号， 来检测出各个检测点处晶片 W 表面在 Z 轴方向上的位置 信息， 并且基于该检测结果来在扫描曝光过程中对晶片 W 执行所谓的聚焦调平控制 (focus leveling control)。顺便提及， 多点 AF 系统可以设置在对准系统附近， 并且可以在晶片对 准之前获得晶片表面的表面位置信息 ( 不均匀信息 )， 并且， 在曝光时， 可使用该表面位置 信息和检测晶片工作台上表面在 Z 轴方向上的位置的不同传感器 ( 例如， 编码器、 干涉仪 等 ) 的测量值， 来对晶片 W 执行所谓的聚焦调平控制。
而且， 在曝光设备 100 中， 在掩模板 R 上方， 设置了使用 TTR(ThroughThe Reticle ： 通过掩模板 ) 方法的一对掩模板对准检测系统 13A 和 13B( 在图 1 中未示出， 参照图 4)， 该 掩模板对准检测系统 13A 和 13B 使用曝光波长的光。掩模板对准检测系统 13A 和 13B 的检 测信号经由对准信号处理系统 ( 未示出 ) 提供到主控制器 20。
图 4 是示出与曝光设备 100 中的台控制相关的部分省略的控制系统的框图。该控 制系统主要由主控制器 20 构成。主控制器 20 包括由 CPU( 中央处理单元 )、 ROM( 只读存储 器 )、 RAM( 随机存取存储器 ) 等组成的所谓的微处理器 ( 或工作站 )， 并且对于整个设备具 有总体控制。
在以上述方法配置的曝光设备 100 中， 在制造器件过程中， 在类似于使用掩模板 对准检测系统 13A 和 13B、 如上所述的晶片工作台 WTB 上的基准板 ( 未示出 ) 等的典型扫描 步进器的过程 ( 例如美国专利 No.5,646,413 等中公开的过程 ) 中， 执行对准系统 ALG 的掩 模板对准和基线对准， 并且在该时间附近， 执行晶片对准 ( 例如美国专利 No.4,780,617 等 中公开的增强型全局对准 (EGA ： Enhanced Global Alignment))。
然后， 主控制器 20 基于基线的测量结果和晶片对准的结果通过步进扫描方法执 行曝光操作， 并且掩模板 R 的图案被转印到晶片 W 的多个命中区域中的各个。通过交替地 重复扫描曝光操作以及移动 ( 步进 ) 操作来执行曝光操作， 该扫描曝光操作中执行上述掩 模板台 RST 和晶片台 WST 的同步移动， 并且该移动操作在各次命中之间将晶片台 WST 移动到加速起始位置、 以对命中区域进行曝光。而且， 在本实施方式的曝光设备 100 中， 当如上 所述扫描曝光时， 经由在介于晶片 W 和投影光学系统 PL 的前端透镜 191 之间的空间中供应 的液体 Lq， 在晶片 W 上的敏感层 ( 抗蚀剂层 ) 上投影了从掩模板 R 出来的照射光 IL。更具 体而言， 执行液浸曝光。这使得掩模板 R 的图案转印到晶片 W 上的各个命中区域中。
当在上述步进扫描方法的曝光操作中将图案转印到晶片 W 的外围边缘中的命中 区域上时， 通过液体 Lq 在晶片 W 上形成的液浸区域 ALq( 或该区域的一部分 ) 会由于晶片 台 WST 的移动而从晶片 W 上的一个区域移动到晶片工作台 WTB 的板 28 上的一个区域， 并且 还可以进一步移动到板 28 上的头上方的区域。图 5 示出液浸区域 ALq 正好移动到头 60C 上方的状态。在图 5 所示的状态中， 可能发生如下现象 ： 来自头 60C 的测量束被形成液浸区 域 ALq 的液体 Lq 中断、 散射或者其波长缩短等。因此， 头 60C 将不能正常工作。在这种情 况下， 如果在头 60C 是用于晶片台 WST 在 XY 平面中的位置控制的三个头之一个的情况下， 则不能适当地控制晶片台 WST 在 XY 平面中的位置。
因此， 在本实施方式中， 为了避免这种情形发生， 如前所述， 当通过编码器系统 70 来控制晶片台 WST( 晶片工作台 WTB) 在 XY 平面内的位置时， 主控制器 20 基于晶片干涉仪 系统 18 的各干涉仪的预定采样间隔的测量值来计算晶片台 WST( 晶片工作台 WTB) 在 XY 平 面内的位置信息， 并且基于该计算结果， 判断四个头 60A 至 60D 中的任意一个是否位于液浸 区域 ALq 中。并且， 当主控制器 20 判断任一个头 ( 例如头 60C) 位于液浸区域中时， 主控制 器 20 基于除了该头 ( 例如， 头 60C) 之外的其它头 ( 例如， 头 60A、 60B 和 60D)( 这些头构成 的编码器 ( 例如， 70A、 70B 和 70C)) 的测量值， 来执行对晶片台 WST 在 XY 平面中的位置控 制。 因此， 结果， 即使迄今用在控制中的三个头中的一个准备进入液浸区域， 但是， 用于控制 的头立即切换到包括至此在控制中仍未使用的其余头在内的三个头。 因此， 结果， 通过这种 方式， 当此时在控制使用的三个头中的一个头将要进入液浸区域时， 对于包括此时仍未被 该控制所使用的其余头在内的三个头， 通过控制来改变要使用的头。
并且， 当晶片台 WST 从图 5 中所示的位置开始移动、 并且头 60C 离开液浸区域 ALq 而移动时， 头 60C 正常工作 ( 恢复其功能 )。因此， 当主控制器 20 确认液浸区域 ALq 远离 上述头 60C 时， 主控制器 20 在四个头 60A 至 60D( 编码器 70A 至 70D) 中选择三个头， 并且 使用这三个头的测量值来获得晶片工作台 WTB( 晶片台 WST) 的位置信息。以上述方式， 通 过使用编码器系统 70， 主控制器 20 以稳定的方式高精度地恒定执行对晶片台 WST 的位置 信息的测量和位置控制。顺便提及， 因为存在着在晶片工作台 WTB( 晶片台 WST) 移动时液 浸区域 ALq 扩展的情况， 所以希望使用假设的最大范围来执行对头 60C 是否远离液浸区域 ALq 的判断。或者， 考虑到晶片工作台 WTB 的速度等， 可以改变上述判断中所使用的区域的 范围。
如上所述， 根据本实施方式的曝光设备 100， 在多个编码器头 60A 到 60D 中， 通过利 用位于液浸区域 ALq 之外的三个编码器头， 主控制器 20 执行对晶片台 WST 在 XY 平面中的 位置信息的测量。这防止使用由于位于液浸区域 ALq 中而不能正常工作的编码器头以及产 生异常输出的编码器头， 从而使得以稳定的方式高精度地执行对晶片台 WST 的位置信息的 测量和位置控制。
而且， 根据本实施方式的曝光设备 100， 因为主控制器 20 在步进扫描方法的曝光 操作中利用设置在外部的三个编码器头来对晶片台 WST 执行高精度的位置测量和位置控制， 所以， 可以通过扫描曝光方法的液浸曝光， 高精度地将掩模板 R 的图案转印到晶片 W 上 的各个命中区域。
顺便提及， 在上述实施方式中， 虽然描述了基于晶片干涉仪系统 18 的各个干涉仪 的测量值来计算晶片台 WST( 晶片工作台 WTB) 的位置， 并且基于该测量结果来判断四个头 60A 至 60D 中的任意一个是否位于液浸区域 ALq 内的情况， 但是本发明不限于此。例如， 主 控制器 20 可以基于从用于对晶片台 WST 的位置控制的编码器系统 70 的各个头所获得的位 置信息， 来计算晶片台 WST 的位置， 并且可以基于该计算结果来判断四个头 60A 至 60D 中的 任意一个是否位于液浸区域 ALq 内。然而， 在这种情况下， 当用于对晶片台 WST 的位置控制 的头中的一个进入液浸区域时， 因为对晶片台 WST 的位置控制本身变得困难， 所以希望在 该头实际进入液浸区域之前将用于控制的头切换到 ( 或者从其它头选择 ) 另一头。
顺便提及， 在上述实施方式中， 头 60A 至 60D 的设置可以改变。例如， 如图 6 所示， 头 60A 至 60D 可以设置在晶片工作台 WTB 的上表面的四个角 ( 顶点 ) 附近。图 6 中， 在晶片 工作台 WTB( 晶片台 WST) 的正常移动范围内， 头 60A 至 60D 的位置位于液浸区域 ALq 可以 在晶片工作台 WTB 和晶片 W 上移动的区域 ( 参考代码 AE 表示的区域 ) 之外。因此， 在图 6 的示例中， 因为任何头都不会进入液浸区域 ALq， 所以， 通过使用具有这些头配置的编码器 70， 可以恒定地对晶片台 WST 的位置信息进行高精度和稳定的测量。而且， 在这种情况下， 不再需要如下操作 ： 诸如监视头、 以查看头是否进入液浸区域 ALq ； 由于头进入液浸区域而 切换头等。 顺便提及， 在上述第一实施方式中， 虽然描述了在刻度板 21 的下表面上形成二维 衍射光栅 RG 的示例， 但是， 也可以使用具有周期方向分别是 Y 轴方向和 X 轴方向的两个一 维衍射光栅的刻度板， 来代替刻度板 21。 在这种情况下， 周期方向是 Y 轴方向的一维衍射光 栅应当覆盖 Y 头 60A 和 60C 可能由于晶片台 WST 的移动而彼此相对的区域， 并且周期方向 为 X 轴方向的一维衍射光栅应当覆盖 X 头 60B 和 60D 可能彼此相对的区域。
而且， 在上述实施方式中， 作为头 60A 至 60D( 编码器 70A 至 70D) 中的各个， 虽然采 用测量方向仅为一个方向 (X 轴方向或 Y 轴方向 ) 的一维编码器， 但是， 除了这种编码器之 外， 还可以采用测量方向为 X 轴方向和 Y 轴方向的二维编码器。在这种情况下， 通过使用面 对刻度板 21 的下表面 ( 其上形成衍射光栅 RG) 的至少两个编码器 ( 更具体而言， 输出有效 测量值的至少两个编码器 ) 的测量值， 主控制器 20 可以获得晶片工作台 WTB( 晶片台 WST) 在 XY 平面内的位置信息 ( 包括关于 θz 旋转量的信息 )。
顺便提及， 作为头的输出异常的原因， 除了如前所述进入到液浸区域之外， 还应考 虑以下原因 ： 异物附着到头、 并且干扰测量束 ； 或者在头中发生故障等。在上述实施方式 中， 在晶片工作台 WTB 上设置了四个一维头的情况下， 虽然必须使用位于液浸区域之外的 三个头来测量晶片台 WST 在 XY 平面内的位置信息， 但是， 上述异物附着会在这三个头中的 一个头中发生。 考虑到这种情况， 可以在晶片工作台上安装五个或更多个一维头， 如下面第 二实施方式所述。
第二实施方式
下面， 将参照图 7 描述本发明的第二实施方式。此处， 相同的附图标记将用于表示 与前述第一实施方式相同或相似的部分， 并且简化或省略对其的详细描述。
第二实施方式的曝光设备不同于前述第一实施的曝光设备 100 之处在于测量晶
片台 WST 的位置信息的编码器系统 70 的配置， 具体地说是晶片台 WST 上编码器头的设置和 刻度板 21 的设置， 并且对于其它部分， 配置等类似。因此， 在下面的描述中， 将主要集中于 这些差异来描述第二实施方式。
图 7 示出根据第二实施方式的曝光设备的部分省略的平面图。如图 7 所示， 在第 二实施方式的曝光设备中， 四个头分别沿着晶片工作台 WTB( 晶片台 WST) 上的 4 条边而设 置。更具体而言， 在 -Y 一侧晶片工作台 WTB 的上表面的一条边附近， 沿着该边以预定间隔 设置了构成头单元 60A 的四个头 60A1 至 60A4。头 60A1、 60A2、 60A3 和 60A4 以比 X 轴方向上 液浸区域 ALq 的宽度大的距离而设置。类似地， 在 -X、 +Y 和 +X 一侧晶片工作台 WTB 的上表 面的一条边附近， 沿着相应边以预定距离设置构成头单元 60B 的四个头 60B1、 60B2、 60B3 和 60B4， 构成头单元 60C 的四个头 60C1、 60C2、 60C3 和 60C4 以及构成头单元 60D 的四个头 60D1、 60D2、 60D3 和 60D4。属于同一头单元的头以比排布方向上液浸区域 ALq 的宽度大的距离而 设置。
而且， 在第二实施方式的曝光设备中， 不是采用前述刻度板 21， 而是分别设置对应 于头单元 60A、 60B、 60C 和 60D 的四个刻度板 21A、 21B、 21C 和 21D。这四个刻度板 21A、 21B、 21C 和 21D 分别设置在投影光学系统 PL 的下端的 -Y 侧、 -X 侧、 +Y 侧和 +X 侧。在刻度板 21A 至 21C 的下表面 (-Z 侧的表面 ) 上， 形成周期方向是 Y 轴方向的一维衍射光栅。而且， 在刻度板 21B 至 21D 的下表面上， 形成周期方向是 X 轴方向的一维衍射光栅。
属于头单元 60A、 60B、 60C 和 60D 的各个头分别在相应刻度板 21A、 21B、 21C 和 21D 上照射测量束 ( 多个测量束 )， 并且通过接收照射而发生的衍射光， 来构成在各个测量方向 上测量晶片工作台 WST 的位置信息的编码器 (70A、 70B、 70C 和 70D)。刻度板 21A、 21B、 21C 和 21D 的宽度充分大于属于相应头单元的彼此相邻的头之间的距离， 并且， 属于相应头单 元的两个或更多个头可以同时面对刻度板。
在图 7 所示的状态中， 属于头单元 60A 的四个头中的三个 Y 头 60A2、 60A3 和 60A4 面 对刻度板 21A。而且， 对于属于头单元 60B 和 60D 的四个头中的每一个而言， 每两个 X 头 (X 头 60B3 和 60B4， 以及 60D3 和 60D4) 分别面对刻度板 21B 和 21D。同时， 属于头单元 60C 的四 个头均不面对刻度板 21C。而且此时， 头 60C3 具有位于液浸区域 ALq 内的部分。
在这种情况下， 主控制器 20 基于使用如前所述的晶片干涉仪系统 18( 或者编码器 系统 70) 测量的晶片台 WST 的位置信息， 来判断任一个头是否位于液浸区域 ALq 内， 并且判 断出头 60C3 位于液浸区域 ALq 内。然后， 主控制器 20 进一步从除了头 60C3 之外的其余头 中排除掉输出异常位置信息的头。然后， 主控制器 20 从其余多个头中选择必要数量的头， 例如， 三个头。
例如， 在图 7 的情况下， 主控制器 20 分别从面对刻度板 21A 的 Y 头 60A2、 60A3 和 60A4 中选择 Y 头 60A3， 从面对刻度板 21B 的 X 头 60B3 和 60B4 中选择 X 头 60B4， 并且从面对 刻度板 21D 的 X 头 60D3 和 60D4 中选择 X 头 60D4。
然后， 主控制器 20 使用这三个头 60A3、 60B4 和 60D4( 编码器 70A、 70B 和 70D) 的测 量值， 来获得晶片工作台 WTB( 晶片台 WST) 的位置信息。
如上所述， 在多个头中， 主控制器 20 从排除了位于液浸区域 ALq 内的头以及位于 液浸区域 ALq 之外但是输出异常测量值的头的其余头中， 选择三个头 ( 编码器 )， 并且通过 使用这三个头的测量值来获得晶片工作台 WTB( 晶片台 WST) 的位置信息。根据以上述方式构造和工作的第二实施方式的曝光设备， 可以获得与前述第一实 施方式的曝光设备 100 类似的效果。另外， 在第二实施方式中， 包括由于异物的附着等导致 的测量错误的头并不用于对晶片台 WST 的位置控制。
顺便提及， 在上述第一和第二实施方式中， 虽然采用了测量方向仅为一个方向 (X 轴方向或 Y 轴方向 ) 的一维编码器作为头 ( 编码器 ) 中的各个， 但是如下面的第三实施方 式所述， 除了这种编码器之外， 还可以采用测量方向为 X 轴方向和 Y 轴方向二者的二维编码 器。
第三实施方式
下面， 将参照图 8 描述本发明的第三实施方式。此处， 相同的附图标记将用于表示 与前述第一实施方式相同或相似的部分， 并且简化或省略对其的详细描述。
第三实施方式的曝光设备不同于前述第一实施的曝光设备 100 之处在于测量晶 片台 WST 的位置信息的编码器系统 70 的配置， 具体地说是晶片台 WST 上编码器头和刻度板 21， 并且对于其它部分， 配置等类似。 因此， 在下面的描述中， 将主要集中于这些差异来描述 第三实施方式。
图 8 示出根据第三实施方式的曝光设备的部分省略的平面图。如图 8 所示， 在第 三实施方式的曝光设备中， 四个头分别在 -X 侧和 +X 侧沿晶片工作台 WTB( 晶片台 WST) 上 的边而设置。更具体而言， 在晶片工作台 WTB 的上表面上的 -X 一侧的边附近， 沿该边以预 定距离设置了构成头单元 60E 的四个二维编码器头 60E1、 60E2、 60E3 和 60E4。类似地， 在晶 片工作台 WTB 的上表面上的 +X 侧的边附近， 沿该边以预定距离设置了构成头单元 60F 的四 个二维编码器头 60F1、 60F2、 60F3 和 60F4。头 60E1 至 60E4 以及头 60F1 和 60F4 以大于 Y 轴方 向上的液浸区域 ALq 的宽度的分隔距离而彼此间隔设置。
而且， 在第三实施方式的曝光设备中， 不是采用前述刻度板 21， 而是设置矩形刻度 板 21’ 。刻度板 21’ 以中心与投影光学系统 PL 的中心一致的状态设置在与前述刻度板 21 相同高度的位置， X 轴方向作为纵向方向。在刻度板 21’ 的下表面 (-Z 侧的表面 ) 上， 形成 了周期方向是 X 轴方向和 Y 轴方向的二维衍射光栅。
属于头单元 60E 和 60F 的各个头在刻度板 21’ 上照射测量束 ( 多个测量束 )， 并且 通过接收照射而发生的衍射光， 来分别构成在 X 轴方向和 Y 轴方向上测量晶片工作台 WST 的位置信息的二维编码器。刻度板 21’ 在 Y 轴方向上的宽度充分大于各个头之间的分隔距 离， 并且， 属于同一头单元的两个或更多个头同时面对刻度板 21’ 。
在图 8 所示的状态中， 属于头单元 60E 的四个头中的两个头 60E2 和 60E3 以及属于 头单元 60F 的四个头中的一个头 60F2 面对刻度板 21’ 。而且， 属于头单元 60F 的头 60F3 位 于液浸区域 ALq 内。
在这种情况下， 主控制器 20 基于使用如前所述的晶片干涉仪系统 18( 或者编码器 系统 70) 测量的晶片台 WST 的位置信息， 来判断任一个头是否位于液浸区域 ALq 内， 并且判 断出头 60F3 位于液浸区域 ALq 内。然后， 主控制器 20 进一步从除头了 60F3 之外的其余头 中排除掉输出异常位置信息的头。然后， 主控制器 20 从其余多个头中选择必要数量的头， 例如， 两个头。
例如， 在图 8 的情况下， 主控制器 20 从面对刻度板 21’ 的头 60E2、 60E3 和 60F2 选 择头 60E3 和 60F2。然后， 主控制器 20 使用这两个头 60E3 和 60F2( 所配置的一对二维编码器 ) 的测量 值， 来获得晶片工作台 WTB( 晶片台 WST) 的位置信息。
如上所述， 在多个头中， 主控制器 20 从排除了位于液浸区域 ALq 内的头以及位于 液浸区域 ALq 之外但是输出异常测量值的头的其余头中， 选择两个头 ( 编码器 )， 并且通过 使用这两个头的测量值来获得晶片工作台 WTB( 晶片台 WST) 的位置信息。
根据以上述方式构造和工作的第三实施方式的曝光设备， 可以获得与前述第二实 施方式的曝光设备 100 相同的效果。
顺便提及， 在上述第二和第三实施方式中， 在多个头中， 主控制器 20 可以从排除 了位于液浸区域 ALq 内的头的其余头中， 选择必要数量 ( 两个或三个 ) 的头 ( 编码器 )， 并 且， 可以使用其测量值来获得晶片工作台 WTB( 晶片台 WST) 的位置信息。与之对照， 不仅可 以恒定地检测出位于液浸区域 ALq 内的头， 而且可以恒定地检测出位于液浸区域 ALq 附近 的头以及将进入液浸区域 ALq 的头， 并且， 可以使用排除了这些头的其余头来测量晶片台 WST 的位置信息。这还进一步增大了使用编码器系统的晶片工作台 WTB( 晶片台 WST) 的位 置测量的稳定性。
顺便提及， 在上述实施方式中的各个实施方式中， 虽然对晶片干涉仪系统的测量 值执行采样、 以用于切换编码器 ( 头 )， 但是， 并不必须对晶片干涉仪系统的测量值执行采 样。 而且， 因为晶片台的移动信息从曝光序列明显可见， 所以可以提前判断用于切换的定时 和晶片台的位置， 并且， 可以基于判断的情况来简单切换头。 而且， 在上述实施方式中的各个实施方式中， 虽然使用由晶片干涉仪系统所测量 的晶片台的位置信息来切换编码器 ( 头 )， 但是并不一定必须使用由晶片干涉仪系统所测 量的位置信息。在这种情况下， 可以使用用于对晶片台的位置进行测量的编码器的测量信 息， 或者， 可以使用并不用于位置测量的其它编码器的测量信息 ( 位置信息 )。在后一种情 况下， 可以根据晶片台的位置来切换所使用的编码器 ( 并不用于位置测量 )。
顺便提及， 在上述实施方式中的各个的曝光设备中， 不仅在曝光操作中， 而且可以 在其它操作中 ( 例如， 在参考标记检测或者使用晶片工作台台上的传感器 ( 诸如不均匀照 度测量传感器、 虚像测量传感器、 照度测量传感器、 偏振传感器、 波前测量传感器等 ) 测量 中 )， 类似地执行头切换。然而， 晶片台将需要具有至少一个测量件 ( 诸如传感器 )， 并且必 须在晶片台上形成液浸区域。而且， 在使用配备有稍后描述的测量台的曝光设备中的编码 器来测量一个测量台的位置信息的情况下， 也可以类似地应用头切换。
顺便提及， 上述实施方式中的各个实施方式中， 晶片台上的编码器 ( 头 ) 的设置仅 是示例， 并且本发明不限于此。 例如， 编码器和备用编码器可以沿从台中心的径向设置在晶 片台的四个角上。
而且， 在诸如晶片工作台 WTB( 晶片台 WST) 的可移动体的表面上设置编码器的情 况下， 可将头的主要部分设置在可移动体的内部， 而仅将光接收部设置在表面上。
顺便提及， 在上述实施方式中的各个实施方式中， 可以一起使用能够测量 Z 轴方 向上的位置信息的传感器 ( 或头 )， 或者可以组合使用能够测量 X 轴方向和 Y 轴方向上的位 置信息的传感器 ( 或头 )、 或者测量方向是 X 轴方向的传感器 (X 传感器 ) 以及测量方向是 Y 轴方向的传感器 (Y 传感器 )。此外， 还可以使用可以测量 X 轴方向、 Y 轴方向和 Z 轴方向 中的至少一个方向上的位置信息的编码器。
而且， 例如， 在投影光学系统和对准系统补充间隔设置的曝光设备中， 可以在投影 光学系统附近 ( 周围 ) 和对准系统附近 ( 周围 ) 设置不同的刻度板。在这种情况下， 当执 行对晶片 W 的曝光操作时， 使用设置在投影光学系统附近的刻度板， 通过编码器系统来测 量晶片台的位置， 并且， 在晶片对准等时， 使用设置在对准系统附近的刻度板， 通过编码器 系统来测量晶片工作台的位置。
而且， 在上述实施方式中， 虽然描述了除了编码器系统之外还设置晶片干涉仪系 统的情况， 但是并不是必须设置晶片干涉仪系统。
顺便提及， 在上述实施方式中， 描述了本发明应用于扫描步进器的情况 ； 然而， 本 发明不限于此， 并且还可应用于诸如步进器的静态曝光设备。即使在步进器的情况下， 但 是， 通过使用编码器来测量安装了需要曝光的物体的台的位置， 也可以基本上消除空气波 动所导致的位置测量误差， 这与使用干涉仪来测量该台的位置不同， 并且可以基于编码器 的测量值来高精度地定位台， 这进而使得可以高精度地在物体上转印掩模板图案。 而且， 本 发明还可应用于通过合成命中区域和命中区域的分段拼接方法 (step-and-stitch) 的缩 小投影曝光设备。
而 且， 例 如， 本 发 明 还 可 应 用 于 例 如 美 国 专 利 No.6,590,634、 美国专利 No.5,969,441、 美国专利 No.6,208,407 等所述的、 配备有多个晶片台的多台型曝光设备。 而且， 本发明还可应用于如国际专利 No.2005/074014 中公开的、 配备有包括不同于晶片台 的测量件 ( 例如， 参照标记和 / 或传感器等 ) 的测量台的曝光设备。 而且， 上述实施方式中曝光设备中的投影光学系统的放大倍率不仅仅是缩小系 统， 而且可以是等大系统或放大系统， 并且投影光学系统 PL 不仅仅是屈光系统， 还可以是 反射系统或折反射系统， 并且另外， 投影图像可以是倒立图像或正立图像。
而且， 照射光 IL 不限于 ArF 准直器激光光束 ( 波长 193nm)， 还可以是诸如 KrF 准 直器激光束 ( 波长 248nm) 的紫外光、 或者诸如 F2 激光束 ( 波长 157nm) 的真空紫外光。例 如， 如美国专利 No.7,023， 610 所公开， 和真空紫外光一样， 还可以使用通过放大 DFB 半导体 激光器或光纤激光器发射的红外或可见范围内的单波长激光束且通过使用非线性光学晶 体将该波长转换成紫外光而获得的谐波， 该光纤放大器例如掺杂铒 ( 或者铒和钇二者 )。
而且， 在上述实施方式中的各个实施方式中， 使用透射型标记 ( 掩模板 )， 该透射 型标记 ( 掩模板 ) 是形成有预定光屏蔽图案 ( 或相位图案或光抑制图案 ) 的透射型衬底。 然 而， 例如， 如美国专利 No.6,778,257 中所公开， 可以使用非发射型图像显示器 ( 空间光调制 器 ) 类型的电子掩膜 ( 也称为可变形掩膜、 有源掩膜或图像产生器， 并且例如包括 DMD( 数 字微镜器件 )) 来代替这种掩模板， 该电子掩膜上根据需要曝光的图案的电子数据而形成 光透射图案、 反射图案或发射图案。 在使用这种可变形掩膜的情况下， 因为相对于可变形状 掩膜扫描安装了晶片、 玻璃板等的台， 所以， 可以通过使用编码器测量该台的位置来获得与 上述实施方式相等的效果。
而且， 例如， 如国际专利 No.2001/035168 中所公开， 本发明还可应用于通过在晶 片 W 上形成干涉条纹而在晶片 W 上形成条纹图案 (line-and-space) 的曝光系统 ( 光刻系 统 )。
此外， 例如， 如美国专利 No.6,611,316 所述， 本发明还可应用于经由投影光学系 统来合成两个掩模板图案并且通过一次扫描曝光几乎同时执行一个命中区域的两次曝光
的曝光设备。
顺便提及， 上述实施方式和修改示例中需要形成图案的物体 ( 承受能量束照射的 曝光后的物体 ) 不限于晶片， 而可以是很多其它物体， 诸如玻璃板、 陶瓷衬底、 薄膜件或者 掩膜胚。
曝光设备的用途并不仅仅限于制造半导体器件的曝光设备， 本发明可以广泛地应 用于例如用于将液晶显示器图案转印到矩形玻璃板的曝光设备以及用于生产有机 EL、 薄膜 磁头、 成像设备 ( 诸如 CCD)、 微机械、 DNA 芯片等的曝光设备。而且， 本发明不仅可应用于制 造诸如半导体器件的曝光设备， 而且还可应用于将电路图案转印到玻璃板或硅晶片以产生 在光曝光设备、 EUV 曝光设备、 X 射线曝光设备、 电子束曝光设备等中使用的掩膜或掩模板 的曝光设备。
顺便提及， 至此在说明书中引用的与曝光设备相关的全部公开 ( 包括国际公开 )、 美国专利申请公开说明和美国专利说明都通过引证结合于此。
顺便提及， 通过以下步骤制造半导体器件 ： 执行半导体的功能 / 性能设计的步骤 ； 基于设计步骤制造掩模板的步骤 ； 由硅材料制造晶片的步骤 ； 通过上述实施方式的曝光装 置将掩膜上形成的图案转印到诸如晶片的物体上的光刻步骤 ； 对曝光后的晶片进行显影的 显影步骤 ； 通过蚀刻去除具有保留了抗蚀剂的区域之外的其它区域的曝光成分的步骤 ； 去 除当蚀刻完成时不再需要的抗蚀剂的抗蚀剂去除步骤 ； 器件组装步骤 ( 包括划片工艺、 接 合工艺和封装工艺 ) ； 以及检测步骤等。在这种情况下， 因为上述实施方式中的曝光设备用 在光刻步骤， 所以可以高产量地制造具有高集成度的器件。
工业应用性
如上所述， 本发明的曝光设备和曝光方法适于对物体进行曝光。 而且， 本发明的器 件制造方法适于制造诸如半导体器件或液晶显示器的电子器件。