TWI433210B

TWI433210B - An exposure apparatus, an exposure method, and an element manufacturing method

Info

Publication number: TWI433210B
Application number: TW095139124A
Authority: TW
Inventors: 蛯原明光; 高橋正人
Original assignee: 尼康股份有限公司
Priority date: 2005-10-24
Filing date: 2006-10-24
Publication date: 2014-04-01
Also published as: JP5040657B2; JPWO2007049603A1; TW200729290A; WO2007049603A1

Description

曝光裝置、曝光方法、以及元件製造方法

本發明，係關於載台裝置及具有該載台裝置之曝光裝置。又，本發明係關於載台裝置之座標修正方法及元件製造方法。

本申請案主張2005年10月24日提出申請之日本特願2005－308326號的優先權，將其內容援用於此。

在製造半導體元件等之微元件(電子元件等)製程之一的微影製程中，係使用將遮罩(標線片、光罩等)之圖案像曝光至塗有光阻之基板(晶圓、陶瓷板、玻璃板等)上的曝光裝置。作為曝光裝置，例如有步進器(stepper)等之一次曝光型(靜止曝光型)的投影曝光裝置、以及掃描步進器等之掃描曝光型的投影曝光裝置(掃描型曝光裝置)。

曝光裝置具備載台裝置。於載台裝置之台(table)部設有反射面(鏡面)。反射面係用於使用雷射干涉儀等光測量器之高精度位置測量。台部之位置，係以奈米單位進行測量及控制。隨著要求精度之提升，反射面之表面形狀(凸凹)、以及支撐光測量器之平台熱變形的影響皆為其課題。

再者，於曝光處理之重複進行中，會於台部蓄積熱，台部及反射面有產生熱變形之情形。專利文獻1中，揭示了在每一批(例如數十片基板)後測量反射面之表面形狀，以修正熱變形後之台部及反射面之位置座標的技術。

[專利文獻1]日本特開2005－252246號公報

進行此種座標修正時，會耗費相當多的時間(例如20~30分鐘)。於座標修正期間，曝光處理實質上是停止的。

本發明有鑑於上述問題，其目的係提供一種高精度進行位置控制之載台裝置、及其座標修正方法。

本發明係採用對應顯示實施形態之各圖的以下構成。惟賦予各要件之含括弧的符號僅為該要件之例示，並非用以限定該要件。

本發明之第1態樣係提供一種載台裝置，其特徵在於，具備：平台(31)；移動台(WTB)，係配置在該平台(31)上；位置資訊測量部(12)，係供測量該移動台(WTB)之位置資訊；變形量檢測部(45)，係用以檢測與該平台及該移動台中至少一方之變形相關的量；以及修正部(92)，係根據該變形量檢測部之檢測結果，修正該位置資訊測量部之測量結果。

本發明第2態樣係提供一種曝光裝置，其係使用上述載台裝置來驅動基板。此載台裝置，能精密的移動基板。

本發明第3態樣係提供一種載台裝置之座標修正方法，其特徵在於，包含：藉由位置資訊測量部(12)測量平台(31)上該移動台(WTB)之位置資訊的步驟；以設於該平台及該移動台中至少一方之變形量檢測部(45)，檢測與該平台及該移動台中(WTB)至少一方之變形相關之量(Sm)的步驟；藉由運算部(92)，從所檢測出之與該變形相關之量算出應變資料(△Yp)的步驟；以及藉由修正部(92)，根據該應變量來修正以該位置資訊測量部所測量之位置資訊。

本發明第4態樣係提供一種使用前述曝光裝置的元件製造方法。此件製造方法，能更高精度的製造元件。

根據本發明，能提供以高精度進行位置控制之載台裝置及其座標修正方法。

以下，參照圖面說明本發明之較佳實施形態。本實施形態中，係將本發明適用於步進器等一次曝光型之投影曝光裝置、或步進掃描器等掃描曝光型之投影曝光裝置。

圖1，係構成曝光裝置之各功能單元的方塊圖。圖1中，省略用以收納曝光裝置之處理室(chamber)。作為曝光用光源係使用KrF準分子雷射光(波長248nm)或ArF準分子雷射光(波長193nm)所構成之雷射光源1。作為曝光用之光源，亦可使用如F₂ 雷射(波長157nm)等在振盪階段射出紫外帶之雷射光、或射出將來自固體雷射光源(YAG或半導體雷射等)之近紅外線雷射光予以波長轉換所得之真空紫外線帶諧雷射光，亦可使用此種曝光裝置經常使用之水銀放電燈等。亦即，作為曝光用光，係使用例如從水銀燈射出之亮線(g線、h線、i線)等之遠紫外光(DUV光)、ArF準分子雷射光(波長193nm)及F₂ 雷射光(波長157nm)等之真空紫外光(VUV光)等。

來自雷射光源1之照明光(曝光用光)IL，透過由透鏡系統與複眼透鏡系統所構成之均勻化光學系統2、分束器3、光量調整用之可變減光器4、反射鏡5、以及中繼透鏡系統6，以均勻的照度分佈照射標線片遮簾7。被標線片遮簾7限制成既定形狀(一次曝光型係例如四方形、掃描曝光型則例如為狹縫狀)之照明光IL，透過成像系統照射至作為光罩之標線片R上，於標線片R上成像出標線片遮簾7之開口的像。照明光學系統9包含均勻化光學系統2、分束器3、光量調整用之可變減光器4、反射鏡5、中繼透鏡系統6、標線片遮簾7、以及成像透鏡系統8而構成。

形成於標線片R之電路圖案區域(圖案)中、被照明光所照射部分之像，透過兩側遠心且投影倍率β為縮小倍率之投影光學系統PL成像投影至作為基板(感應基板或感光體)塗有光阻之晶圓(基板)W上。投影光學系統PL雖為折射系統，但亦可使用其他之折反射系統等。除晶圓W之外，亦能適用液晶用玻璃基板、磁頭用之陶瓷基板等。以下之說明中，取平行於投影光學系統PL之光軸AX者為Z軸，在垂直於Z軸之平面內以平行於圖1之紙面為X軸，以垂直於圖1之紙面為Y軸。當本例之投影曝光裝置為掃描曝光型之情形時，沿Y軸之方向(Y方向)為掃描曝光時標線片R及晶圓W之掃描方向，標線片R上之照明區域係沿X軸(非掃描方向)之細長形狀。

配置在投影光學系統PL之物體面側的標線片R，係以真空吸附等方式保持在標線片載台RST(光罩載台)。標線片載台RST之移動座標位置(X方向、Y方向位置，以及繞Z軸之旋轉角)，係以固定於標線片載台RST之標線片用移動鏡Mr、固定於投影光學系統PL上部側面之參照鏡(未圖示)、以及與該等對向配置之標線片用雷射干涉儀系統10加以逐次測量。又，標線片用雷射干涉儀系統10，實際上係構成為至少於X方向1軸及Y方向2軸之3軸雷射干涉儀。

又，標線片載台RST之移動，係藉由線性馬達或微動致動器等構成之標線片用驅動系統11來進行。標線片用雷射干涉儀系統10之測量資訊供應至載台控制單元14，載台控制單元14根據該測量資訊及來自主控制系統(由統籌控制裝置全體之動作的電腦構成)20之控制資訊(輸入資訊)，控制標線片用驅動系統11之動作。

配置在投影光學系統PL像面側之晶圓W，係以真空吸附等方式保持在晶圓載台WST(可動載台)上。晶圓載台WST，包含：吸附保持晶圓W之晶圓台WTB(詳情後敘)、與用以控制晶圓W之焦點位置(Z方向位置)及繞X軸、Y軸之傾斜角的Z調平機構(詳情後敘)。

若為一次曝光型時，晶圓載台WST係於導引面上步進移動於X方向、Y方向。若為掃描曝光型時，晶圓載台WST係裝載在導引面上，而在掃描曝光時至少能於Y方向定速移動，且於X方向及Y方向步進移動。晶圓載台WST之移動座標位置(X方向、Y方向位置，以及繞Z軸之旋轉角)，係以固定於投影光學系統PL下部之參照鏡Mf、固定於晶圓載台WST之移動鏡Mw、以及與此對向配置之雷射干涉儀系統12逐次測量。移動鏡Mw、參照鏡Mf、及雷射干涉儀系統12，實際上係構成為至少於X方向2軸及Y方向1軸之3軸雷射干涉儀。又，雷射干涉儀系統12，實際上亦具備繞X軸及Y軸之旋轉角(偏搖、俯仰)測量用的2軸雷射干涉儀。

圖1中，晶圓載台WST之移動，係藉由線性馬達及音圈馬達(VCM)等致動器所構成之驅動系統13進行。雷射干涉儀系統12之測量資訊供應至載台控制單元14，載台控制單元14根據該測量資訊及來自主控制系統20之控制資訊(輸入資訊)，控制驅動系統13之動作。

於投影光學系統PL之下部側面，固定有斜入射方式之自動聚焦感測器23A,23B。載台控制單元14，使用該狹縫像之橫移量資訊來算出於該複數個測量點之從投影光學系統PL之像面的散焦量，曝光時以自動聚焦方式驅動晶圓載台WST內之Z調平機構，以使此等之散焦量在既定之控制精度內。

載台控制單元14，包含：根據標線片用雷射干涉儀系統10之測量資訊將標線片用驅動系統11控制於最佳的標線片側控制電路、以及根據雷射干涉儀系統12之測量資訊將晶圓用驅動系統13控制於最佳的晶圓側控制電路。本例之投影曝光裝置為掃描曝光型時，於掃描曝光時同步掃描晶圓W與標線片R時，該兩方之控制電路係協調控制各驅動系統11,13。主控制系統20，係與載台控制單元14內之各控制電路彼此進行指令及參數之交換，依據作業員指定之程式執行最佳的曝光處理。因此，設有構成作業員與主控制系統20間之介面之未圖示的操作面板單元(含輸入元件與顯示元件)。

於曝光時，須預先進行標線片R與晶圓W間之對準。因此，於圖1之投影曝光裝置，設有：用以將標線片R設定於既定位置的標線片對準系統(RA系統)21，以及用以檢測晶圓W上之標記之離軸方式的對準系統22。

圖1中，若為一次曝光型時，係以步進重複(step & repeat)方式反復進行在照明光IL之照射下將標線片R之圖案透過投影光學系統PL投影至晶圓W上一個照射區域的動作、與透過晶圓載台WST使晶圓W步進移動於X方向、Y方向的動作。另一方面，若為掃描曝光型時，係開始照明光IL對標線片R之照射後，在將標線片R圖案之一部分透過投影光學系統PL之像投影至晶圓W上之一個照射區域的狀態下，使標線片載台RST與晶圓載台WST以投影光學系統PL之投影倍率β為速度比同步移動(同步掃描)於Y方向的掃描曝光動作，將標線片R之圖案像轉印至該照射區域。之後，停止照明光IL之照射，藉反復進行透過晶圓載台WST使晶圓W於X方向、Y方向步進移動之動作、與上述掃描曝光動作，以步進掃描(step & scan)方式將標線片R之圖案像轉印至晶圓W上的所有照射區域。

其次，詳細說明本例之投影曝光裝置之晶圓載台WST及包含此驅動機構之晶圓載台系統之構成及其動作。

圖2顯示本例之投影曝光裝置之晶圓載台系統，此圖2中，例如係於半導體元件製造工廠之無塵室內之地面FL(設置面)上，透過防振裝置(未圖示)設置平板狀的平台31(基座構件)。晶圓用平台31之上面係加工成高平面度之導引面31a，導引面31a垂直於Z軸，且大致平行於水平面。

晶圓載台WST，係透過空氣軸承以能在X方向、Y方向移動自如之方式裝載於導引面31a上。晶圓載台WST，具備：吸附保持晶圓載台WST(物體)的晶圓台WTB，以及控制晶圓台WTB之Z方向位置及繞X軸、Y軸之傾斜角(偏搖、俯仰)的Z調平機構55。又，在導引面31a上方設有能移動於X方向、與Y軸大致行的Y軸導件33Y，在Y軸導件33Y之上方配置有能移動於Y方向、與X軸大致平行的X軸導件33X。Y軸導件33Y與X軸導件33X實質上係正交。於Y軸導件33Y之外面，安裝有能於Y方向移動自如之筒狀Y軸滑件39，於X軸導件33X外面，安裝有能於X方向移動自如之筒狀X軸滑件40。滑件39及40之內面分別透過空氣軸承(空氣等之薄氣體層)接觸於導件33Y及33X之外面，藉此，滑件39及40能分別圓滑的沿導件33Y及33X移動。此外，對滑件39及40連結Z調平機構55，於Z調平機構55上以能控制滑件39及40之相對位置關係的狀態裝載晶圓台WTB。

於固定件37YC及37YD之內面亦於Y方向以既定間距配置有複數個磁鐵。並以可動件36XA及36XB與固定件36XC及36XD構成一對X軸線性馬達44XA及44XB，此一對X軸線性馬達係作為相對導引面31a將Y軸導件33Y驅動於X方向的粗動機構。又，以可動件37YA及37YB與固定件37YC及37YD構成一對Y軸線性馬達44YA及44YB，此一對Y軸線性馬達係作為相對導引面31a將X軸導件33X驅動於Y方向的粗動機構。

圖2中，對滑件39及40連結有Z調平機構55，於Z調平機構55上透過空氣軸承裝載晶圓台WTB。又，晶圓台WTB與Y軸滑件39係分別透過由音圈馬達所構成之X軸致動器53XA,53XB以及由EI鐵心方式構成之X軸致動器54X，以能控制相對位置之狀態連結成非接觸，而晶圓台WTB與X軸滑件40則係分別透過由音圈馬達所構成之Y軸致動器53YA,53YB以及由EI鐵心方式構成之Y軸致動器54Y，以能控制相對位置之狀態連結成非接觸。

又，前述由音圈馬達構成之53XA,53XB,53YA,53YB以及前述EI鐵心方式之致動器54X,54Y，其接受電力供應之線圈部係分別配置在X軸滑件40或Y軸滑件39側(所謂的磁轉式、moving magnet)。因此，無須於晶圓台WTB連接用以供應電力之管線(電源線等)以及冷卻線圈時所需之冷媒用管線。

此時，係藉由致動器54X及54Y來控制晶圓台WTB相對滑件39,40之X方向及Y方向的平均位置。此外，藉由致動器53XA,XB之X方向推力的平均值及平衡，來進行晶圓台WTB之X方向位置的微調整及繞Z軸之旋轉角的微調整，藉由致動器53YA,YB之Y方向推力的平均值來進行晶圓台WTB之Y方向位置的微調整。亦即，致動器53XA,54X,53XB,53YA,54Y,53YB，可視為係將晶圓台WTB相對滑件39及40在一既定狹窄範圍內相對驅動於X方向、Y方向及繞Z軸之旋轉方向的微動機構。

圖2中，係對晶圓台WTB之－X方向經鏡面加工之側面從雷射干涉儀12X照射於Y方向分離的2條雷射光束，對晶圓台WTB之－Y方向經鏡面加工之側面從雷射干涉儀12Y照射雷射光束，藉由雷射干涉儀12X及12Y來測量晶圓台WTB之X方向、Y方向座標以及繞Z軸之旋轉角。雷射干涉儀12X,12Y係對應圖1之雷射干涉儀系統12。此外，線性馬達44XA,44XB,44YA,44YB(粗動機構)及致動器53XA,54X,53XB,53YA,54Y,53YB(微動機構)係對應圖1之驅動系統13。

根據雷射干涉儀12X,12Y之測量資訊等，由圖1之載台控制機構14驅動該粗動機構及微動機構。粗動機構於一次曝光型及掃描曝光型中能使用於晶圓台WTB之步進移動，且於掃描曝光型中能更進一步的使用於同步掃描時晶圓台WTB之定速移動。微動機構於一次曝光型及掃描曝光型中能使用於晶圓台WTB之定位誤差，於掃描曝光型中能更進一步的使用於修正掃描曝光時晶圓台WTB之同步誤差。

圖3係晶圓台WTB之背面。又，為助於理解以下之說明，圖3中未繪出圖2所說明之致動器54X、致動器54Y以及Z調平機構55之與空氣軸承接觸之面。晶圓台WTB(台部)之材料係以不易變形、且輕量之高剛性率(將剛性除以單位面積之重量的值)材料形成。例如，晶圓台WTB之材料可以是陶瓷。由於在曝光中產生熱膨脹的話以雷射干涉儀12測定之值會不同，因此陶瓷以低膨脹率之陶瓷等，具體而言以玻璃陶瓷較佳。

由圖3可知，由於晶圓台WTB之輕量化，其壁面係盡可能作得較薄，以延伸於X方向及Y方向之複數條肋部予以強化。藉由延伸於X方向及Y方向之肋部，圖3中係形成為9個區塊室42。於各區塊室42，貼有用以偵測晶圓台WTB所產生之微小伸縮的變形量偵測感測器。具體而言，係貼有利用電的阻抗變化、能以皮米(picometer)單位偵測之應變計45(strain gage)。於各區塊室42為偵測X方向、Y方向及Z方向之應變量，貼有3個單軸型之應變計45。當然，由於應變計亦有一個應變計能測量正交之2軸方向的交叉型、能測量正交之2軸方向及其中間軸方向的菊花型(rosette strain gage)等，因此可視應變計之種類，改變所貼之應變計45的數量。為了詳細偵測晶圓台WTb所產生之微小的伸縮，最好是能於X方向、Y方向盡可能的多貼應變計45。

如前所述，雖然晶圓台WTB係以玻璃陶瓷等材料形成而熱膨漲較少，但在轉印曝光中晶圓台WTB仍會產生少量的膨漲。應變計45即係偵測此些微的熱膨漲。

於晶圓台WTB之側壁，設有受電部46與收發訊部47。受電部46係以電磁感應線圈構成，具體而言可適用E型鐵心或壺型鐵心(pot－core)。藉由此構成，受電部46以非接觸方式接受來自固定側供電部48(參照圖4)之電力。收發訊部47係以使用紅外線等之光耦合器或使用微弱電波之電波收發器所構成。收發訊部47係與固定側收發訊部49(參照圖4)進行通訊。收發訊部，無論是使用紅外線等之光耦合器或使用微弱電波之電波收發器，皆能使用二種以上頻率、或賦予頻率調變，將訊號予以重疊進行收發。本發明之傳送裝置，例如係包含受電部46、收發訊部47、供電部48、固定側收發訊部49之構成。

如圖2之說明，晶圓台WTB能以非接觸方式進行位置控制，藉此能減少來自擾動之振動等的影響。另一方面，由於晶圓台WTB以非接觸較佳，因此避免了電源線與通訊線接觸於晶圓台WTB與其外部之間，藉由上述受電部46與供電部47之構成，能以非接觸方式進行電力供應與訊號供應。

圖4係設於晶圓台WTB之電氣系統的方塊圖。由作為固定設置側之固定側的主控制系統20(以及載台控制系統14，以下，以主控制系統20加以說明)、與作為分離移動側之移動的晶圓台WTB所構成。又，圖4之一點鏈線係表示非接觸或分離狀態。

於主控制系統20內設有電源部90與運算部92，並設有連接於電源部90、安裝於滑件39或40用以進行電力供應之供電部48，以及連接於運算部92、安裝於滑件39或40之固定側收發訊部49。固定側收發訊部49，係對側收發訊部47送出控制訊號，進而接收應變計45之偵測訊號。電源部90係將商用電源200V或100V以電力電晶體開關予以高頻勵磁。經高頻勵磁之電壓被送至電磁感應線圈(供電部48)。作為電磁感應線圈，可使用E型鐵心或壺型鐵心。固定側收發訊部49係以使用紅外線等之光耦合器或使用微弱電波之電波收發器構成。使用紅外線等之光耦合器或使用微弱電波之電波收發器，皆能使用二種以上頻率、或賦予頻率調變，將訊號予以重疊進行收發。

又，亦可分別兼用供電部48與固定側收發訊部49之線圈、以及受電部46與收發訊部47之線圈，兩者共用供電部之線圈與訊號收發用線圈。

於晶圓台WTB設有受電部46(電磁感應線圈)，以作為輸入至應變計45之電源及驅動收發訊部47之電源。前述傳送裝置之一次側(供電部48)，由於係以矩形波(或正弦波)反相器予以高頻勵磁，因此會在二次側(受電部46)產生對應一次與二次之繞線比的矩形波(或正弦波)電壓。來自電磁感應線圈(受電部46)之高頻，被控制部94內之整流電路加以整流後經電力開關等而成為直流電壓，1V~5V之直流電壓即輸入惠斯登電橋電路96之輸入端子。又，經整流之直流電壓亦成為收發訊部47之輸入電源。於惠斯登電橋電路96連接應變計45，取出對應阻抗變化之輸出(應變量Sm)。取出之輸出，從收發訊部47被送至固定側收發訊部49，於運算部92內之修正部計算晶圓台WTB之應變資料(從複數之應變量Sm所計算之值)。又，亦可將修正部設於晶圓台WTB，將經計算之應變資料從收發訊部47送至固定側收發訊部49。控制部94根據取樣週期，對惠斯登電橋電路96賦予輸入電壓。可於每轉印曝光一片晶圓W後進行取樣，亦可在一片晶圓W之轉印曝光中進行多次取樣。以往，係在每一批(數十片)後進行測量移動鏡(反射面)之表面形狀(凸凹)並予以修正之程式，該程式亦不再需要，而能在每一片晶圓、或每次轉印曝光(每次照射曝光)後掌握可測量晶圓台WTB應變量之移動鏡(反射面)表面的表面形狀。因此，能較目前更為提升晶圓W之位置精度。

圖5係從上方所視之能保持晶圓W移動之晶圓台WTB的俯視圖。圖中未顯示致動器。圖5中，於俯視呈矩形之晶圓台WTB之彼此垂直的2個緣部配置有反射面Mw(MwZ,MwY)。此外，於圖5以後，為便於說明，係將雷射干涉儀12Y之位置，與圖2所示位置相較改變成位於隔著晶圓台WTB之相反側。

晶圓台WTB上，於晶圓W外側之既定位置配置有基準構件300。於基準構件300，以既定位置關係設有藉對準系統22檢測之基準標記PFM、與藉由標線片對準系統21檢測之基準標記MFM。基準構件300之上面301A大致為平坦面，被設置為與晶圓台WTB所保持之晶圓W表面、及晶圓台WTB之上面大致同高(同面高)。基準構件300之上面301A，亦可具有焦點檢測系統(例如自動聚焦感測器23A,23B)之基準面的功能。

對準系統22，亦檢測形成在晶圓W上之對準標記。如圖5所示，於晶圓W上形成有複數個照射區域S1~S24，對準標記係對應複數個照射區域S1~S24在晶圓W上設置複數個。又，圖5中，各照射區域雖係顯示成彼此相鄰接，但實際上彼此分離，對準標記係設在該分離區域之畫線上。

此外，晶圓台WTB上，於晶圓W外側之既定位置配置有作為測量用感測器之照度不均感測器400。照度不均感測器400具備俯視呈矩形的上板401。上板401之上面401a為大致平坦面，被設置為與晶圓台WTB所保持之晶圓W表面、及晶圓台WTB之上面大致同高(同面高)。

又，晶圓台WTB上，於晶圓W外側之既定位置設有空間像測量感測器500。空間像測量感測器500具備俯視呈矩形的上板501。上板501之上面501a為大致平坦面，被設置為與晶圓台WTB所保持之晶圓W表面、及晶圓台WTB之上面大致同高(同面高)。

又，雖未圖示，於晶圓台WTB上亦設有照射量感測器(照度感測器)，該照射量感測器之上板之上面被設置為與晶圓台WTB所保持之晶圓W表面、及晶圓台WTB之上面大致同高(同面高)。

於俯視矩形之晶圓台WTB之－X側端部及＋Y側端部，分別設有沿Y軸方向形成、大致垂直於X軸方向之反射面MwX，以及沿X軸方向形成、大致垂直於Y軸方向之反射面MwY。於反射面MwX之對向位置，設有構成雷射干涉儀系統12之雷射干涉儀12X。於反射面MwX，垂直投射來自雷射干涉儀12X(用以檢測X軸方向位置(距離變化))之光束BX，於反射面MwY，垂直投射來自雷射干涉儀12Y(用以檢測Y軸方向位置(距離變化))之光束BY。光束BX之光軸與X軸方向平行，光束BY之光軸則與Y軸方向平行，此兩者於投影光學系統PL之光軸AX正交(垂直交叉)。

(反射面之表面形狀的測量方法)

以下，說明反射面MwX,MwY之表面形狀(凹凸、傾斜)測量方法之一例。

在進行最初之晶圓W之轉印曝光前，晶圓台WTB為既定溫度，並無因熱膨漲等之變形。於此狀態下，如圖6所示，晶圓台WTB藉由主控制系統20從開始位置PSTE朝向中間位置PSTM沿X軸方向移動。在此移動期間，以主控制系統20取得用以算出反射面MwY之表面形狀的資料。亦即，主控制系統20一邊監測雷射干涉儀12X,12Y之測量值、一邊使晶圓台WTB從開始位置PSTE往－X方向移動至中間位置PSTM。此移動，係以移動開始後之加速、等速移動、移動結束前一刻之減速的順序進行。此時之加速帶、及減速帶為些微之量，幾乎是慢慢的等速帶。

上述晶圓台WTB之移動中，主控制系統20係與雷射干涉儀12X之測量值之每一既定次數之取樣時序同步，進行雷射干涉儀12Y及12X之測量值的取樣，以下述方式，進行用以算出反射面MwY之表面形狀的表面形狀(凹凸或傾斜資料)算出。

以下，參照圖8說明反射面MwY之表面形狀的算出方法。

又，如以上所述，實際上干涉儀係以固定鏡(前述參照鏡)為基準測量反射面MwX，MwY之旋轉量，但此處為簡化說明，係如圖8所示，說明雷射干涉儀12Y以假設固定之基準線RY為基準，檢測反射面MwY之局部的傾斜(旋轉量及彎曲量)來作為表面形狀。

圖8中，設基準線RY與反射面MWY間之距離為Ya(以測定值Y θ 1與Y θ 2測量之平均值Ya＝(Y θ 1＋Y θ 2)/2)、於該位置之反射面MWY之局部的旋轉量(傾斜角、彎曲角)為θ Y(x)。雷射干涉儀12Y，於基準線RY上於X軸方向相距SY之二點，測量至反射面MwY之測定值Y θ 1與Y θ 2，以測量兩距離之測定值Y θ(x)。亦即，測量以下式(1)所示之測定值Y θ(x)。

Y θ(x)＝Y θ 2－Y θ 1………(1)

此處，主控制系統20，係在反射面MwY位於X軸方向之基準點Ox時，亦即從雷射干涉儀12Y之光束BY入射於反射面MwY上之固定點O時開始進行測量。又，此時間點係晶圓台WTB結束加速之時間點。此時，主控制系統20，係將雷射干涉儀12X及雷射干涉儀12Y之測量值皆重設為零。於圖8之下半部以視覺方式顯示此重設狀態。

此場合下，由於移動鏡之局部的旋轉量(傾斜角)θ Y(x)頂多是1~2秒左右之微小角、間隔SY係從10mm至數十mm，因此角度θ Y(x)可以下式取其近似值。

θ Y(x)＝Y θ(x)/SY………(2)

另一方面，以反射面MwY在反射面MwY之基準點Ox的Y座標值為基準(△Y(x)＝0)之凹凸量△Y(x)，可設基準點Ox為x＝0，以下式(3)加以求出。

但實際上，由於在移動中有可能於晶圓台WTB產生偏搖，因此△Y(x)除反射面MwY之傾斜造成的凹凸之外，亦包含因偏搖量產生之誤差份。因此，必須從上式(3)所求出之值中減去因偏搖量產生之誤差份。

此時，由於晶圓台WTB僅於X軸方向1維移動，因此雷射干涉儀12X之二條光束BX θ 1,BX θ 2係分別持續投射於反射面MwX上之實質上的同一點。此情形下，由於雷射干涉儀12X之值係如前所述於基準點Ox重設，因此在位置x之雷射干涉儀之值，即為以基準點Ox為基準之晶圓台WTB之偏搖量X θ(x)。

因此，使用雷射干涉儀12x之測量值X θ(x)(對應為算出反射面MwY之凹凸量△Y(x)所使用之雷射干涉儀12Y之測量值θ Y(x))，進行下式(4)之修正、運算，據以求出反射面MwY之表面形狀DY1(x)。

主控制裝置20，在每次進行資料θ Y(x)及X θ(x)之取樣時進行上式(4)之運算，將對應各取樣點之反射面MwY之凹凸量DY1(x)儲存於記憶體MRY內。

此時，上式(4)之運算對象的最終取樣資料，係對應X＋＝L之資料。X＝L之時間點，設為與晶圓台WTB開始減速之點一致。又，嚴格來說，亦應將縱搖量之影響亦列入計算。

如以上所述，在測量大致沿X軸方向設置之反射面MwY之表面形狀時，藉由將晶圓台WTB移動至X軸方向之複數個位置並測量對應該複數個位置之複數個資訊，即能測量反射面MwY之表面形狀。又，如前所述，在晶圓台WTB之X軸方向移動中，藉由用以測量晶圓台WTB之位置資訊的雷射干涉儀12Y對反射面MwY照射與Y軸方向大致平行之複數條光束，且接收來自反射面MwY之反射光，主控制系統20即能根據接收器之受光結果，以良好效率測量反射面MwY之表面形狀。

接著，主控制系統20，如圖7所示，一邊監測雷射干涉儀12X,12Y之測量值、一邊使晶圓台WTB從中間位置PSTM朝最終位置PSTL移動於－Y方向。此情形中，亦係以移動開始後之加速、等速移動、移動結束前一刻之減速的順序進行。此時之加速帶、減速帶非常些微，幾乎全為等速帶。反射面MwX之表面形狀，亦能以和上述反射面MwY之表面形狀相同之方法加以測量。

(晶圓台WTB之應變資料的算出方法)

其次，由於已獲得反射面之表面形狀，因此開始晶圓W之轉印曝光。並就每一片晶圓W之曝光以應變計算出晶圓台WTB之變形量。以下，使用圖9說明算出變形量、亦即應變量之例。

圖9中，係求在X方向p點之Y方向的應變資料△Yp。又，虛線係表示完全未變形之晶圓台WTB的部分壁面及肋部，實線則係表示膨脹變形後狀態之晶圓台WTB的部分壁面及肋部。反射面MwY形成於此壁面，予以投射雷射干涉儀12Y光束。於晶圓台WTB之背面貼有複數個(n個)應變計45。圖9中畫出了用以檢測Y方向變形量之3個應變計45。應變計45貼於既定位置，其分別與在X方向p點之Y方向的應變資料相關連。例如，用以測量Z方向變形量之應變計45之輸出訊號亦會對應變資料△Yp造成影響。各應變計45對p點之影響設為係數Kp。此外，各應變計45之輸出分別設為應變量Sm(m為1以上n以下之整數)。如此，即能以下式(5)表示。

係數Kp，可藉由有限解析法或實驗之解析等，視應變計45之貼附位置、應變計45之測量方向(X方向、Y方向或Z方向)等，就各點加以求出。

由於反射面MwY之表面形狀DY1(x)係以式(4)求出，因此減去應變資料△Yp的話，即能藉由式(6)求出現在的淨表面形狀MDY1(x)。

MDY1(x)＝DY1(x)－△Y(x)………(6)

(使用應變資料之轉印曝光)

其次，使用圖10說明使用應變資料之轉印曝光的一流程例。

於步驟S102，為檢查熱變形前晶圓台WTB之狀態，一邊從雷射干涉儀12X及12Y對反射面MwX或反射面MwY照射光束、一邊使晶圓台WTB移動於X方向或Y方向。

於步驟S104，從雷射干涉儀12X及12Y所取得之位置資訊算出反射面MwX或反射面MwY之表面形狀。

於步驟S106，將一批之第一片晶圓裝載於晶圓台WTB，使其移動至投影光學系統PL之下，將標線片R之圖案轉印曝光至晶圓W。於步驟S108，透過供電部48及受電部46以非接觸方式將電力供應至應變計45及收發訊部47。此電力供應在轉印曝光中係恆進行。

於步驟S110，於每一取樣週期(例如，於每一轉印數照射、每一定時間或每一片晶圓)檢測應變計之應變資料。所檢測出之應變資料從送訊部送至修正部。

於步驟S112，運算部92內之修正部從應變量算出應變資料，將應變資料加至反射面MwX或反射面MwY之表面形狀。又，如圖4之說明，亦可將修正部設於晶圓台WTB，將計算後之應變資料從收發訊部47送至固定側收發訊部49。

於步驟S114，使用於移動鏡表面形狀加上應變資料之值，將標線片R之圖案轉印曝光晶圓W。

當然，本發明並不限於上述實施形態，在不脫離本發明要旨範圍內可採取各種構成。此外，以上雖係針對晶圓載台作了說明，但當然適用於標線片載台。又，應變計45可不貼於晶圓台WTB而貼於平台31。此係因平台31變形時雷射干涉儀12之位置會變化之故。

又，亦可構成為檢測移動台及平台於Z方向之變形量，根據此檢測結果來修正移動台(晶圓表面)之位置資訊(例如，聚焦位置)的測量結果。例如，雖然亦可採用為了以干涉儀測量移動台之Z方向位置而於該移動台設置移動鏡的構成，但亦可與前述作為X方向、Y方向位置測定而使用干涉儀之情形同樣的，抑制此Z方向用移動鏡因變形所造成之影響。

又，作為變形量檢測部雖係使用應變計，但並不限於此，只要是能測量關於變形量的話採用其他手段亦可。

標線片載台用之移動鏡Mr不僅限於平面鏡，亦可使用包含角隅稜鏡(retroreflector、復歸反射器)者，或亦可取代將移動鏡固設於標線片載台而使用例如將標線片載台之端面(側面)予以鏡面加工所形成之反射面。又，標線片載台可以是例如特開平8－130179號公報(對應美國專利第6,721,034號)所揭露之可微粗動之構成。

又，以晶圓載台用雷射干涉儀12來測量晶圓載台之Z軸方向之位置、以及θ X、θ Y方向之旋轉資訊的詳細內容，例如已揭示於日本特表2001－510577號公報(對應國際公開第1999/28790號小冊子)。此外，亦可取代將移動鏡固定於晶圓載台，而使用例如將晶圓載台之一部分(側面等)予以鏡面加工而形成之反射面。

能以雷射干涉儀12測量晶圓W之Z軸、θ X及θ Y方向之位置資訊時，可不將聚焦感測器23A,23B設置成能於晶圓W之曝光動作中測量其Z軸方向之位置資訊，而構成為至少在曝光動作中能使用雷射干涉儀12之測量結果，進行晶圓W於Z軸、θ X及θ Y方向之位置控制。

此外，本發明亦能適用於不使用投影光學系統PL之曝光裝置及曝光方法。即使在不使用投影光學系統之情形下，曝光用光係透過標線片或透鏡等之光學構件照射於晶圓。

進一步的，本發明亦能適用於例如液浸型曝光裝置。液浸型曝光裝置中，晶圓或保持此晶圓之晶圓台有可能受到液體之影響而產生變形。在此種情形下，使用本發明的話，即能藉由測量關於移動台之變形量，以抑制此液體之影響。

關於液浸曝光裝置，已揭露於國際公開第99/49504號小冊子。此外，本發明亦能適用於日本特開平6－124873號公報、特開平10－303114號公報、美國專利第5,825,043號等所揭示之將曝光對象基板之表面全體浸於液體中之狀態下進行曝光的液浸曝光裝置。

又，作為上述各實施形態之基板，除了半導體元件製造用之半導體晶圓以外，亦能適用於顯示器元件用之玻璃基板、薄膜磁頭用之陶瓷晶圓、或在曝光裝置所使用之光罩或標線片的原版(合成石英、矽晶圓)等。

作為曝光裝置，除了能適用於使標線片(光罩)R與晶圓W在靜止狀態下將標線片R之圖案予以一次曝光，並使晶圓W依序步進移動之步進重複(step & repeat)方式的投影曝光裝置(步進器)之外，亦能適用於使標線片R與晶圓W同步移動以對標線片R之圖案進行掃描曝光的步進掃描(step & scan)方式之掃描型曝光裝置(掃描步進器)。再者，作為曝光裝置，亦能適用於在晶圓W至少將2個圖案予以部分重疊轉印，並使晶圓W依序移動之步進接合(step & stitch)方式的曝光裝置。

又，本發明亦能適用設有複數個晶圓載台之雙載台型的曝光裝置。雙載台型曝光裝置之構造及曝光動作，例如已揭示於特開平10－163099號及特開平10－214783號(對應美國專利6,341,007、6,400,441、6,549,269及6,590,634號)，特表2000－505958號(對應美國專利5,969,441)或美國專利6,208,407。此外，亦可將本發明適用於國際公開第2005/122242號小冊子所揭示之載台裝置。

進一步的，本發明亦能適用於日本特開平11－135400號公報(對應國際公開1999/23692)、特開2000－164504號公報(對應美國專利第6,897,963號)等所揭示，具備基板載台(用以保持基板)與測量載台(裝載形成有基準標記之基準構件、及/或各種光學感測器)之曝光裝置。

曝光裝置之種類，並不限於將半導體元件圖案曝光至基板之半導體元件製造用之曝光裝置，亦能廣泛適用於液晶顯示元件製造用或電漿顯示器等顯示器製造用之曝光裝置，以及用以製造薄膜磁頭、攝影元件(CCD)、微機器、MEMS、DNA晶片、或用製造標線片或光罩等之曝光裝置等。此外，亦能適用於以波長數nm~100nm程度之極紫外光(EUV光)為曝光光源的投影曝光裝置。

又，上述實施形態中，雖係使用在光透射性基材上形成有既定減光圖案(或相位圖案、減光圖案)之光透射型光罩，但亦可取代此光罩，使用例如美國專利第6,778,257號公報所揭示，根據待形成至曝光對象基板上圖案之電子資料來形成透射圖案或反射圖案、或發光圖案的電子光罩(包含被稱為可變成形光罩，例如非發光型影像顯示元件(空間光調變器)之一種的DMD(Digital Micro－mirror Device)等)。

又，本發明亦能適用於例如國際公開第2001/035168號小冊子所揭示之藉由在基板上形成干涉條紋，以在基板上曝光出線與空間(line & space)圖案的曝光裝置(微影系統)。

進一步的，本發明亦能適用於例如日本特表2004－519850(對應美國專利第6,611,316號)所揭示之將2個光罩之圖案透過投影光學系統合成在基板上，藉一次掃描曝光使基板上之1個照射區域大致同時雙重曝光的曝光裝置。

本實施形態的曝光裝置，係藉由組裝各種次系統(含本案申請範圍中所列舉的各構成要素)，以能保持既定之機械精度、電氣精度、光學精度之方式所製造。為確保此等各種精度，於組裝前後，係進行對各種光學系統進行用以達成光學精度之調整、對各種機械系統進行用以達成機械精度之調整、對各種電氣系統進行用以達成電氣精度之調整。從各種次系統至曝光裝置之組裝製程，係包含機械連接、電路之配線連接、氣壓迴路之配管連接等。當然，從各種次系統至曝光裝置之組裝製程前，係有各次系統個別之組裝製程。當各種次系統至曝光裝置之組裝製程結束後，即進行綜合調整，以確保曝光裝置整體之各種精度。此外，曝光裝置之製造最好是在溫度及清潔度等皆受到管理之潔淨室進行。

半導體元件之微元件，如圖11所示，係經過進行微元件之功能、性能設計的步驟201、根據此設計步驟製作光罩(標線片)之步驟202、製造構成元件基材之基板的步驟203、藉由前述實施形態之曝光裝置將光罩圖案曝光於基板的曝光處理步驟204、元件組裝步驟(包含切割步驟、接合步驟、封裝步驟)205、檢查步驟206等來加以製造。

載台裝置，可隨時監測平台、台部、及/或移動鏡本身之變形。因此，不須就每一批(數十片)進行移動鏡表面形狀(凹凸)之測量。因此，不須中斷轉印曝光而能提升生產性。此外，在一批之途中，當台部產生大的變形時，其後之位置精度將會在不良狀態下進行載台移動，但由於隨時監測應變資料，因此不會產生此種問題。

1．．．雷射光源

2．．．均勻化光學系統

3．．．分束器

4．．．可變減光器

5．．．反射鏡

6．．．中繼透鏡系統

7．．．標線片遮簾

8．．．成像透鏡系統

9．．．照明光學系統

10．．．標線片用雷射干涉儀系統

13．．．驅動系統

14．．．載台控制單元

20．．．主控制系統

21．．．標線片對準系統

22．．．對準系統

23A．．．自動聚焦感測器

30．．．聚焦檢測系統

31．．．平台

31a．．．導引面

33X．．．X軸導件

42．．．區塊室

45．．．應變計

46．．．受電部

47．．．收發訊部

48．．．供電部

49．．．固定側收發訊部

55．．．Z調平機構

90．．．電源部

92．．．運算部(修正部)

94．．．控制部

96．．．惠斯登電橋電路

AX．．．光軸

FL．．．地面

IL．．．照明光

MR．．．記憶體

Mr．．．標線片用移動鏡

Ox．．．基準點

PL．．．投影光學系統

R．．．標線片

RST．．．標線片載台

RY．．．基準線

SY．．．間隔

WST．．．晶圓載台

WTB．．．晶圓台

第1圖，係顯示實施形態之曝光裝置之概略構成的圖。

第2圖，係顯示曝光裝置之晶圓載台WST系統的立體圖。

第3圖，係貼有變形計之晶圓台的背面圖。

第4圖，係設於晶圓台之電氣系統的方塊圖。

第5圖，係從上方所視之晶圓台的俯視圖。

第6圖，係顯示反射面之表面形狀(凹凸、傾斜)測量方法的圖。

第7圖，係顯示另一反射面之表面形狀(凹凸、傾斜)測量方法的圖。

第8圖，係顯示反射面之表面形狀之計算的圖。

第9圖，係顯示變形資料之算出方法的圖。

第10圖，係反射面表面形狀及變形資料的算出流程圖。

第11圖，係顯示半導體元件之一製程例的流程圖。

42．．．區塊室

45．．．應變計

46．．．受電部

47．．．訊號收發部

53XA,53XB．．．致動器

53YA,53YB．．．致動器

WTB．．．晶圓台

Claims

一種曝光裝置，係於基板上形成既定圖案，其具有：光學構件，係曝光用光通過者；基座，具有導引面；基板台，保持基板並和該導引面以非接觸方式沿該導引面相對該光學構件移動；位置資訊檢測裝置，於該基板台之移動中求出關於該基板台之位置之資訊；形狀資訊檢測裝置，係設在該基板台之保持該基板之保持面之背面側，用以求出關於該基板台之形狀之資訊；電力傳送裝置，以非接觸方式將電力傳送至該形狀資訊檢測裝置，且於該基板台之移動中，從該形狀資訊檢測裝置以非接觸方式接收關於該形狀之資訊；以及控制裝置，係連接於該位置資訊檢測裝置與該電力傳送裝置，使用在該基板台移動時從該位置資訊檢測裝置送來之關於該基板台之該位置之資訊、與在該基板台移動時從該形狀資訊檢測裝置送來之關於該基板台之該形狀之資訊，生成控制該基板台之位置之訊號以驅動該基板台。
如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中，該基板係透過位在該基板與該光學構件間之空間之液體被該曝光用光照明。
如申請專利範圍第2項之曝光裝置，其中，關於該基板台之形狀之資訊，係因該液體之重量而產生之該基板台之變形構成。
一種元件製造方法，係使用將形成於標線片之既定圖案投影至基板上之曝光處理，具有：以基板台之支承該基板的動作；將該基板台以非接觸方式支承於導引面上，並使其沿該導引面移動的動作；於該基板台之移動中，以位置資訊檢測裝置求出關於該基板台之位置之資訊的動作；於該基板台之移動中，以設在該基板台之保持該基板之保持面之背面側之檢測部，求出關於該基板台之形狀之資訊的動作；對該檢測部以非接觸方式供應電力的動作；將關於該基板台之形狀之資訊以非接觸方式從該檢測部傳送至控制裝置的動作；使用在該基板台移動時從該位置資訊檢測裝置送來之關於該基板台之該位置之資訊、與在該基板台移動時從該形狀資訊檢測裝置送來之關於該基板台之該形狀之資訊，生成控制該基板台之位置之訊號以驅動該基板台的動作；與該基板台之移動同步使該標線片移動的動作；以及從光學構件對該基板照射曝光用光的動作。
如申請專利範圍第4項之元件製造方法，其進一步具有對被該基板台支承從光學構件透過液體被照明之該基板、與該光學構件間之空間供應液體的動作。
如申請專利範圍第5項之元件製造方法，其中，關於該基板台之形狀之資訊，係因該液體之重量而產生之該基板台之變形構成。
一種曝光裝置，係透過投影光學系於基板上照射能量束以使該基板曝光，其具有：基板台，在保持該基板之狀態下相對該投影光學系移動；位置資訊檢測裝置，具有設於該基板台之第1部分與可相對該第1部分移動之第2部分，藉由該第1部分與該第2部分之協同動作求出關於該基板台之位置之資訊；形狀檢測裝置，設在該基板台之保持該基板之保持面之背面側，用以求出關於該基板台或該第1部分之形狀之資訊；傳送裝置，係於該基板台之移動中，對該形狀檢測裝置以非接觸方式傳送電力；以及驅動裝置，與該位置資訊檢測裝置及該傳送裝置進行通訊，並根據該基板台移動時以該位置資訊檢測裝置所得之關於該基板台之該位置之資訊、與在該基板台移動時以該形狀資訊檢測裝置所得之關於該基板台之該形狀之資訊，驅動該基板台。
如申請專利範圍第7項之曝光裝置，其中，該形狀檢測裝置係將求出之關於該形狀之資訊以非接觸方法傳送；於該基板台移動之期間，該傳送裝置係以非接觸方法接收以該形狀檢測裝置求出之關於該形狀之資訊。
如申請專利範圍第8項之曝光裝置，其中，該第2 部分具有第3部分與支承該第3部分之第4部分，於該第1部分與該第3部分之間形成有用以求出關於該位置之資訊之測定用光之光路。
如申請專利範圍第9項之曝光裝置，其中，該第4部分具有設置成該基板台可移動之導引面。
如申請專利範圍第9項之曝光裝置，其中，關於該形狀之資訊，係由關於被該光線照射、形成在該第1部分之表面之形狀之資訊構成。
如申請專利範圍第7項之曝光裝置，其具有在裝載有基板之期間，可與該基板台分開獨立移動之第2基板台。
如申請專利範圍第7項之曝光裝置，其中，對該基板與該投影光學系間之空間供應液體；該基板被透過該投影光學系及該液體之能量束曝光。
一種元件組裝方法，具有微影製程，於該微影製程使用申請專利範圍第7項之曝光裝置於基板轉印元件圖案。
一種曝光方法，係透過投影光學系照射能量束以使基板曝光，其具有：在該基板被裝載於基板台之狀態下，使該基板台相對該投影光學系移動的動作；使用具有設於該基板台之第1部分與可相對該第1部分移動之第2部分、該第1部分與該第2部分協同動作的位置資訊檢測裝置，求出關於該基板台之位置之資訊的動作；於該基板台之移動中，使用設在該基板台之保持該基板之保持面之背面側之形狀檢測裝置，求出關於該基板台或該第1部分之形狀之資訊的動作；對該形狀檢測裝置以非接觸方式傳送電力的動作；以及連接於該位置資訊檢測裝置與該傳送裝置之控制裝置，使用該基板台移動時從該位置資訊檢測裝置送來之關於該基板台之該位置之資訊、與在該基板台移動時從該形狀資訊檢測裝置送來之關於該基板台之該形狀之資訊，生成控制該基板台之位置之訊號，以驅動該基板台。
如申請專利範圍第15項之曝光方法，其中，係以非接觸方法傳送以該形狀檢測裝置所得之關於該形狀之資訊。
如申請專利範圍第16項之曝光方法，其中，該第2部分具有第3部分與支承該第3部分之第4部分，於該第1部分與該第3部分之間形成有用以求出關於該位置之資訊之測定用光之光路。
如申請專利範圍第17項之曝光方法，其中，該第4部分具有設置成該基板台可移動之導引面。
如申請專利範圍第17項之曝光方法，其中，關於該形狀之資訊，係由關於被該光線照射、形成在該第1部分之表面之形狀之資訊構成。
如申請專利範圍第15項之曝光方法，其進一步具有以該位置資訊檢測裝置所得之關於該基板台之該位置之資訊、與以該形狀資訊檢測裝置所得之關於該基板台之該形狀之資訊，驅動該基板台的動作。
如申請專利範圍第15項之曝光方法，其進一步具有使用可與該基板台分開獨立移動之第2基板台，使基板移動的動作。
如申請專利範圍第15項之曝光方法，其中，對該基板與該投影光學系間之空間供應液體；該基板被透過該投影光學系及該液體之能量束曝光。
一種元件組裝方法，具有微影製程，於該微影製程使用申請專利範圍第15項之曝光方法於基板轉印元件圖案。