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TWI490662B - 移動體裝置、曝光裝置及曝光方法、以及元件製造方法 - Google Patents

移動體裝置、曝光裝置及曝光方法、以及元件製造方法 Download PDF

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TWI490662B
TWI490662B TW099116029A TW99116029A TWI490662B TW I490662 B TWI490662 B TW I490662B TW 099116029 A TW099116029 A TW 099116029A TW 99116029 A TW99116029 A TW 99116029A TW I490662 B TWI490662 B TW I490662B
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柴崎祐一
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尼康股份有限公司
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Description

移動體裝置、曝光裝置及曝光方法、以及元件製造方法
本發明係關於移動體裝置、曝光裝置及曝光方法、以及元件製造方法，更詳言之，係關於包含能沿二維平面移動之移動體之移動體裝置、具備該移動體裝置之曝光裝置及將能量束照射於前述移動體上之物體以形成既定圖案之曝光方法、以及使用前述曝光裝置或前述曝光方法之元件製造方法。
一直以來，於製造半導體元件(積體電路等)、液晶顯示元件等電子元件(微元件)之微影製程，主要係使用步進重複(step ＆ repeat)方式之投影曝光裝置(所謂之步進機)、或步進掃描(step ＆ scan)方式之投影曝光裝置(所謂之掃描步進機(亦稱掃描機))等。
此種曝光裝置中，一般而言，係藉由雷射干涉儀測量保持形成圖案之晶圓或玻璃板等之感應物體(以下總稱為晶圓)作二維移動之晶圓載台之位置。然而，隨著近年半導體元件之高積體化使圖案微細化，進而被要求更高精度之晶圓載台之位置控制性能，其結果，使因雷射干涉儀之光束路徑上之環境溫度變化、及/或溫度梯度影響產生之空氣波動導致之測量值之短期變動，已越來越無法忽視。
為了改善上述不良情形，已提出有各種曝光裝置相關發明，其將具有與雷射干涉儀相同程度以上之測量分析能力之編碼器採用作為晶圓載台之位置測量裝置。然而，專利文獻1等所揭示之液浸曝光裝置中，尚有因液體蒸發時之氣化熱等影響使晶圓載台(晶圓載台上面所設置之光柵)變形之虞等未改善之處。
為了改善上述不良情形，例如於專利文獻2已揭示有一種曝光裝置，其於第5實施形態具備一編碼器系統，係於以光透射構件構成之晶圓載台上面設置光柵，從配置於晶圓載台下方之編碼器本體使測量光束射入晶圓載台而照射於光柵，並接收在光柵產生之繞射光，藉此測量晶圓載台在光柵週期方向之位移。此裝置中之光柵，由於係被覆罩玻璃覆蓋，因此不易承受氣化熱等之影響，能進行高精度之晶圓載台之位置測量。
然而，當係包含在底盤上移動之粗動載台與保持晶圓在粗動載台上移動之微動載台、亦即所謂粗微動構造之載台裝置中測量微動載台之位置資訊時，係難以採用專利文獻2之第5實施形態之編碼器本體之配置。其原因在於配置於底盤上方之粗動載台會妨礙來自編碼器本體之測量光束照射於位於更上方之微動載台。
又，當對晶圓載台上之晶圓進行曝光等時，雖最好係測量與晶圓表面之曝光點相同之二維平面內之晶圓載台之位置資訊，但當晶圓載台相對二維平面成傾斜時，從例如下方測量晶圓載台位置之編碼器之測量值，會包含因晶圓表面與光柵配置面之高度差等導致之測量誤差。
[專利文獻1]美國專利申請公開第2008/0088843號說明書
[專利文獻2]美國專利申請公開第2008/0094594號說明書
根據本發明之第1態樣，係提供一種移動體裝置，其具備：移動體，可保持物體實質沿既定平面移動，且於前述物體之背面側與前述既定平面實質平行之面配置有光柵；測量系統，係從與前述物體之載置面相反側之前述移動體外部朝前述光柵照射既定波長之測量光，並接收源於該測量光之來自前述光柵之繞射光，以測量前述移動體在前述既定平面內之測量方向之位置資訊；以及驅動系統，根據前述移動體在前述測量方向之位置資訊與因該位置資訊所含之前述移動體之傾斜而產生之測量誤差之修正資訊，驅動前述移動體。
根據上述，係藉由驅動系統，根據測量系統所測量之移動體在測量方向之位置資訊與因該位置資訊所含之移動體傾斜而產生之測量誤差之修正資訊，驅動移動體。因此，可進行高精度之移動體之驅動，其不會受因移動體傾斜而產生之測量系統在測量方向之位置資訊所含之測量誤差影響。
根據本發明之第2態樣，係提供一種曝光裝置，係藉由能量束之照射於物體形成圖案，其具備：將前述能量束照射於前述物體之圖案化裝置；以及將被照射能量束之前述物體保持於前述移動體之本發明之移動體裝置。
根據上述，係藉由本發明之移動體裝置高精度地驅動保持被照射能量束之物體之移動體，藉由從圖案化裝置對該物體照射能量束，而能進行物體之高精度之曝光、亦即高精度之圖案形成。
根據本發明之第3態樣，係提供一種元件製造方法，其包含：使用本發明之曝光裝置使基板曝光之動作；以及使已曝光之前述基板顯影之動作。
根據本發明之第4態樣，係提供一種曝光方法，係將能量束照射於物體以於前述物體上形成既定圖案，其包含：使保持前述物體且於前述物體之背面側與既定平面實質平行之面配置有光柵之移動體沿前述既定平面移動，從與前述物體之載置面相反側之前述移動體外部朝前述光柵照射既定波長之測量光，並接收源於該測量光之來自前述光柵之繞射光，以測量前述移動體在前述既定平面內之測量方向之位置資訊之動作；以及根據前述移動體在前述測量方向之位置資訊與因該位置資訊所含之前述移動體之傾斜而產生之測量誤差之修正資訊，驅動前述移動體之動作。
根據上述，係根據所測量之移動體在測量方向之位置資訊與因該位置資訊所含之移動體傾斜而產生之測量誤差之修正資訊，驅動移動體。因此，可進行高精度之移動體之驅動，其不會受因移動體傾斜而產生之測量系統在測量方向之位置資訊所含之測量誤差影響。
根據本發明之第5態樣，係一種元件製造方法，其包含：使用本發明之曝光方法使基板曝光之動作；以及使已曝光之前述基板顯影之動作。
以下，根據圖1～圖10(B)說明本發明之一實施形態。
圖1中概略顯示了一實施形態之曝光裝置100之構成。曝光裝置100係步進掃描方式之投影曝光裝置、即所謂之掃描機。如後所述，本實施形態，設有投影光學系統PL，以下，將與此投影光學系統PL之光軸AX平行之方向設為Z軸方向、在與此正交之面內標線片與晶圓相對掃描之方向設為Y軸方向、與Z軸方向及Y軸方向正交之方向設為X軸方向，並以繞X軸、Y軸及Z軸之旋轉(傾斜)方向分別為θx、θy及θz方向來進行說明。
曝光裝置100具備照明系統10、標線片載台RST、投影單元PU、局部液浸裝置8、具有微動載台WFS(亦稱為平台)之載台裝置50、以及此等之控制系統等。圖1中，晶圓W載置於微動載台WFS上。
照明系統10、係例如美國專利申請公開第2003/025890號說明書等所揭示，包含光源、含光學積分器等之照度均勻化光學系統、及具有標線片遮簾等(皆未圖示)之照明光學系統。照明系統10，將標線片遮簾(亦稱為遮罩系統)所規定之標線片R上之狹縫狀照明區域IAR，藉照明光(曝光用光)IL以大致均勻之照度加以照明。此處，作為照明光IL，例如係使用ArF準分子雷射光(波長193nm)。
於標線片載台RST上，其圖案面(圖1之下面)形成有電路圖案等之標線片R被以例如真空吸附方式加以固定。標線片載台RST，可藉由例如包含線性馬達等之標線片載台驅動系統11(圖1中未圖示，參照圖3)於XY平面內微幅驅動，且於掃描方向(圖1中紙面內左右方向之Y軸方向)以既定掃描速度驅動。
標線片載台RST之XY平面內之位置資訊(含θz方向之旋轉資訊)，係以標線片雷射干涉儀(以下，稱「標線片干涉儀」)13，透過固定於標線片載台RST之移動鏡15(實際上，係設置具有與Y軸方向正交之反射面之Y移動鏡(或復歸反射器)及具有與X軸方向正交之反射面之X移動鏡)以例如0.25nm程度之分解能力隨時加以檢測。標線片干涉儀13之測量值被送至主控制裝置20(圖1中未圖示，參照圖3)。又，亦可例如美國專利申請公開第2007/0288121號說明書等之揭示，以編碼器系統測量標線片載台RST之位置資訊。
投影單元PU配置在標線片載台RST之圖1中下方(-Z側)。投影單元PU藉由以未圖示支承構件支承成水平之主框架(亦稱為度量衡框架)BD透過設於其外周部之突緣部被支承。投影單元PU包含鏡筒40、與被保持在鏡筒40內且由複數個光學元件構成之投影光學系統PL。投影光學系統PL係使用例如兩側遠心、且具有既定投影倍率(例如1/4倍、1/5倍或1/8倍等)之折射光學系統。因此，當以來自照明系統10之照明光IL照明標線片R上之照明區域IAR時，藉由通過投影光學系統PL之第1面(物體面)與圖案面大致一致配置之標線片R之照明光IL，經由投影光學系統PL(投影單元PU)將該照明區域IAR內之標線片R之電路圖案之縮小像(電路圖案之部分縮小像)，即形成在配置於投影光學系統PL之第2面(像面)側、表面塗有光阻(感應劑)之晶圓W上與前述照明區域IAR共軛之區域(以下，亦稱曝光區域)IA。並藉由標線片載台RST與微動載台WFS之同步驅動，相對照明區域IAR(照明光IL)使標線片R移動於掃描方向(Y軸方向)，並相對曝光區域IA(照明光IL)使晶圓W移動於掃描方向(Y軸方向)，以進行晶圓W上之1個照射區域(區劃區域)之掃描曝光，於該照射區域轉印標線片R之圖案。亦即，本實施形態，係以照明系統10及投影光學系統PL於晶圓W上生成標線片R之圖案，以照明光IL使晶圓W上之感應層(光阻層)曝光以在晶圓W上形成該圖案。此處，投影單元PU保持於主框架BD，本實施形態中，主框架BD係被分別透過防振機構配置於設置面(地面等)之複數(例如3個或4個)支承構件支承為大致水平。此外，該防振機構亦可配置在各支承構件與主框架BD之間。又，亦可例如國際公開第2006/038952號之揭示，將投影單元PU懸吊支承於配置在投影單元PU上方之未圖示之主框架構件、或標線片基座等。
局部液浸裝置8，包含液體供應裝置5、液體回收裝置6(圖1中皆未圖示，參照圖3)及嘴單元32等。嘴單元32，如圖1所示，以圍繞構成投影光學系統PL之最像面側(晶圓W側)之光學元件、此處係圍繞保持透鏡(以下，亦稱「前端透鏡」)191之鏡筒40下端部周圍之方式，經由未圖示之支承構件懸吊支承於支承投影單元PU等之主框架BD。本實施形態中，主控制裝置20控制液體供應裝置5(參照圖3)經由嘴單元32將液體Lq(參照圖1)供應至前端透鏡191與晶圓W之間，並控制液體回收裝置6(參照圖3)經由嘴單元32從前端透鏡191與晶圓W之間回收液體Lq。此時，主控制裝置20係以所供應之液體之量與所回收之液體之量恆相等之方式控制液體供應裝置5與液體回收裝置6。因此，在前端透鏡191與晶圓W之間隨時交換保持有固定量之液體Lq(參照圖1)。本實施形態中，上述液體Lq係使用能使ArF準分子雷射光(波長193nm之光)透射之純水。
載台裝置50係如圖1所示，具備藉由防振機構(圖示省略)於地面上大致支承成水平之底盤12、保持晶圓W在底盤12上移動之晶圓載台WST、驅動晶圓載台WST之晶圓載台驅動系統53(參照圖3)及各種測量系統(16、70(參照圖3)等)等。
底盤12由具有平板狀外形之構件構成，其上面之平坦度作成非常高，作為上述晶圓載台WST之移動時之導引面。
晶圓載台WST，由圖1及圖2(A)等可知，具有：晶圓粗動載台(以下簡稱為粗動載台)WCS，其藉由設於其底面之複數個非接觸軸承(例如空氣軸承(圖示省略))被懸浮支承於底盤12之上，並藉由構成晶圓載台驅動系統53一部分之粗動載台驅動系統51(參照圖3)驅動於XY二維方向；以及晶圓微動載台(以下簡稱為微動載台)WFS，以非接觸狀態支承於粗動載台WCS且能相對粗動載台WCS移動。微動載台WFS可藉由構成晶圓載台驅動系統53一部分之微動載台驅動系統52(參照圖3)相對粗動載台WCS被驅動於X軸方向、Y軸方向、Z軸方向、θx方向、θy方向、θz方向(以下記述為6自由度方向或6自由度方向(X、Y、Z、θx、θy、θz))。本實施形態中，包含粗動載台驅動系統51與微動載台驅動系統52在內構成晶圓載台驅動系統53。
晶圓載台WST(粗動載台WCS)之XY平面內之位置資訊(亦含θz方向之旋轉資訊)以晶圓載台位置測量系統16加以測量。又，微動載台WFS之6自由度方向(X、Y、Z、θx、θy、θz)之位置資訊係以微動載台位置測量系統70(參照圖3)加以測量。晶圓載台位置測量系統16及微動載台位置測量系統70之測量結果(測量資訊)，為進行粗動載台WCS及微動載台WFS之位置控制而被送至主控制裝置20(參照圖3)。
曝光裝置100中，於投影單元PU中心往+Y測相隔既定距離之位置配置有晶圓對準系統ALG(圖1中未圖示、參照圖3)。晶圓對準系統ALG，係使用例如影像處理方式之FIA(Field Image Alignment(場像對準))系統。晶圓對準系統ALG，係在藉由主控制裝置20進行晶圓對準(例如全晶圓增強型對準(EGA))時，用於檢測形成於後述微動載台WFS上之測量板片之第2基準標記、或晶圓W上之對準標記。晶圓對準系統ALG之攝影訊號係經由未圖示訊號處理系統供應至主控制裝置20。主控制裝置20係根據晶圓對準系統ALG之檢測結果(攝影結果)與檢測時之微動載台WFS(晶圓W)之位置資訊算出對象標記之對準時在座標系統之X,Y座標。
除此之外，於本實施形態之曝光裝置100，在投影單元PU之附近，設有與例如美國專利第5,448,332號說明書等所揭示之相同構成之斜入射方式之多點焦點位置檢測系統(以下，簡稱為多點AF系統)AF(圖2中未圖示，參照圖3)。多點AF系統AF之檢測訊號經由未圖示之AF訊號處理系統供應至主控制裝置20(參照圖3)。主控制裝置20根據多點AF系統AF之檢測訊號，檢測在多點AF系統AF之複數個檢測點各自之晶圓W表面在Z軸方向之位置資訊(面位置資訊)，根據其檢測結果實施掃描曝光中晶圓W之所謂的聚焦調平控制。又，亦可在晶圓對準系統ALG附近設置多點AF系統，於事前取得晶圓對準(EGA)時晶圓W表面之面位置資訊(凹凸資訊)，於曝光時使用該面位置資訊、與後述構成微動載台位置測量系統70之一部分之雷射干涉儀系統75(參照圖3)之測量值，實施晶圓W之所謂的聚焦調平控制。此外，亦可不使用雷射干涉儀系統75，而將構成微動載台位置測量系統70之後述編碼器系統73之測量值，用於聚焦調平控制。
又，於標線片載台RST之上方，配置有例如美國專利第5,646,413號說明書等所詳細揭示，將曝光波長之光(本實施形態中為照明光IL)作為對準用照明光之影像處理方式之一對標線片對準系統RA1 、RA2 (圖1中，標線片對準系統RA2 隱藏在標線片對準系統RA1 之紙面內側)。標線片對準系統RA1 、RA2 之檢測訊號經由未圖示之訊號處理系統供應至主控制裝置20(參照圖3)。又，亦可不設置標線片對準系統RA1 、RA2 。此場合，最好是能例如美國專利申請公開第2002/0041377號等所揭示，於微動載台WFS搭載設有光透射部(受光部)之檢測系統以檢測標線片對準標記之投影像。
圖3，係顯示曝光裝置100之控制系統之主要構成。控制系統係以曝光裝置100之控制系統為中心構成。主控制裝置20包含工作站(或微電腦)等，係統籌控制前述局部液浸裝置8、粗動載台驅動系統51、微動載台驅動系統52等曝光裝置100之構成各部。
此處，詳述載台裝置50之構成等。粗動載台WCS，如圖2(A)及圖2(B)所示，具備俯視(從+Z方向所視)以X軸方向為長邊方向之長方形板狀之粗動滑件部91、以平行於YZ平面之狀態分別固定在粗動滑件部91之長邊方向一端部與另一端部上面且以Y軸方向為長邊方向之長方形板狀之一對側壁部92a、92b、以及分別固定在側壁部92a、92b上面之一對固定件部93a、93b。粗動載台WCS，其整體為一具有上面之X軸方向中央部及Y軸方向兩側面開口之高度較低的箱形形狀。亦即，於粗動載台WCS內部形成有貫通於Y軸方向之空間部。
於粗動載台WCS之底面(粗動滑件部91之底面)，如圖2(A)所示固定有磁石單元，係由配置成矩陣狀之複數個永久磁石91a構成。與磁石單元對應地，於底盤12內部收容有線圈單元，該線圈單元包含如圖1所示之以XY二維方向為行方向、列方向配置成矩陣狀之複數個線圈。磁石單元與底盤12之線圈單元一起構成例如美國專利第5,196,745號說明書等所揭示之勞倫茲電磁力驅動方式之平面馬達所構成之粗動載台驅動系統51(參照圖3)。供應至構成線圈單元之各線圈14之電流之大小及方向藉由主控制裝置20控制(參照圖3)。粗動載台WCS，藉由固定於粗動滑件部91(設有上述磁石單元)底面周圍之前述空氣軸承，於底盤12上透過既定間隙、例如數μm之間隙懸浮支承，並藉由粗動載台驅動系統51驅動於X軸方向、Y軸方向、以及θz方向。此外，作為粗動載台驅動系統51，並不限於勞倫茲電磁力驅動方式之平面馬達，例如亦可使用可變磁氣電阻驅動方式之平面馬達。此外，電磁力驅動方式之電磁力並不限於勞倫茲力。除此之外，亦可藉由磁浮型之平面馬達構成粗動載台驅動系統51。此時，亦可不於粗動滑件部91之底面設置空氣軸承。
一對固定件部93a、93b如圖2(A)及圖2(B)所示，分別由外形為板狀之構件構成，其內部收容有由用以驅動微動載台WFS之線圈單元CUa、CUb。供應至構成線圈單元CUa、Cub之各線圈之電流大小及方向由主控制裝置20加以控制。關於線圈單元CUa、Cub之構成，留待後述。
一對固定件部93a、93b，如圖2(A)及圖2(B)所示，分別具有以Y軸方向為長邊方向之矩形板狀之形狀。固定件部93a其+X側端部固定在側壁部92a上面，固定件部93b其-X側端部固定在側壁部92b上面。
微動載台WFS，如圖2(A)及圖2(B)所示，具備由俯視以X軸方向為長邊方向之八角形板狀構件構成之本體部81、以及分別固定在本體部81之長邊方向一端部與另一端部之一對可動件部82a、82b。
本體部81由於後述編碼器系統之測量光束(雷射光)需在其內部行進，因此係以光能透射之透明材料形成。又，本體部81為了降低在其內部之空氣波動對雷射光之影響而係形成為中實(內部不具有空間)。此外，透明材料最好係低熱膨脹率，在本實施形態中，作為一例係使用合成石英(玻璃)等。此外，本體部81之整體雖亦可以透明材料構成，但亦可僅有編碼器系統之測量光束所透射之部分以透明材料構成，或僅有此測量光束所透射之部分形成為中實。
於微動載台WFS之本體部81(更正確而言為後述之覆罩玻璃)上面中央設有以真空吸附等方式保持晶圓W之晶圓保持具(未圖示)。本實施形態中，係使用例如在環狀凸部(弧部)內形成有支承晶圓W之複數個支承部(銷構件)之所謂銷夾頭(pin chuck)方式之晶圓保持具，在一面(表面)為晶圓載置面之晶圓保持具之另一面(背面)側設有後述光柵RG等。又，晶圓保持具可與微動載台WFS一體形成，亦可相對本體部81，透過例如靜電夾頭機構或夾鉗(clamp)機構等、或以接著等方式加以固定。
再者，於本體部81上面，在晶圓保持具(晶圓W之裝載區域)外側、如圖2(A)及圖2(B)所示，安裝有其中央形成有較晶圓W(晶圓保持具)大一圈之大圓形開口、且具有對應本體部81之八角形外形(輪廓)之板片(撥液板)83。板片83表面施有對液體Lq之撥液化處理(形成有撥液面)。板片83係以其表面全部(或一部分)與晶圓W表面同一面高之方式固定在本體部81之上面。又，於板片83之一端部，如圖2(B)所示，形成有圓形開口，於該開口內以其表面與板片83表面、亦即與晶圓W表面大致同一面高之狀態埋入有測量板片86。於測量板片86表面，至少形成有前述一對第1基準標記、以及以晶圓對準系統ALG檢測之第2基準標記(第1及第2基準標記皆省略圖示)。又，亦可取代將板片83安裝於本體部81，而例如將晶圓保持具與微動載台WFS一體形成，將微動載台WFS之圍繞晶圓保持具之周圍區域(與板片83相同區域(亦可包含測量板片86表面)之上面加以撥液化處理來形成撥液面。
如圖2(A)所示，於本體部81之上面水平地(與晶圓W表面平行)配置有二維光柵(以下單稱為光柵)RG。光柵RG係固定(或形成)於由透明材料構成之本體部81上面。光柵RG包含以X軸方向為週期方向之反射型繞射柵格(X繞射光柵)與以Y軸方向為週期方向之反射型繞射柵格(Y繞射光柵)。本實施形態中，在本體部81上固定或形成有二維光柵之區域(以下稱為形成區域)例如係較晶圓W大一圈之圓形。
光柵RG係由保護構件例如覆罩玻璃84覆蓋且保護。本實施形態中，於覆罩玻璃84上面設有吸附保持晶圓保持具之前述靜電夾頭機構。此外，本實施形態中之覆罩玻璃84，雖設置成覆蓋本體部81之上面之大致全面，但亦可設置成僅覆蓋包含光柵RG之本體部81上面之一部分。又，保護構件(覆罩玻璃84)雖亦可以與本體部81相同之材料形成，但並不限於此，亦可以例如金屬、陶瓷形成保護構件。又，由於為了保護光柵RG需要充分厚度因此最好係板狀保護構件，但亦可視材料而使用薄膜狀之保護構件。
此外，於光柵RG之形成區域中、與突出至晶圓保持具周圍之區域對應之覆罩玻璃84之一面，為避免照射於光柵RG之編碼器系統之測量光束透射過覆罩玻璃84，亦即，避免晶圓保持具背面區域之內外測量光束之強度產生大變動，例如設置覆蓋該形成區域之反射構件(例如薄膜等)較佳。
本體部81，由圖2(A)可知，係由形成有從長邊方向之一端部與另一端部之下端部向外側突出之突出部、整體為八角形板狀構件構成，於其底面之對向於光柵RG之部分形成有凹部。本體部81，其配置光柵RG之中央區域係形成為其厚度實質均勻之板狀。
於本體部81之+X側、-X側之突出部之上面，分別於Y軸方向、以各自之凸部89a、89b朝向外側之方式延設有剖面凸形狀之間隔件85a、85b。
可動件部82a，如圖2(A)及圖2(B)所示，包含Y軸方向尺寸(長度)及X軸方向尺寸(寬度)皆較固定件部93a短(一半程度)之二片俯視矩形之板狀構件82a1 、82a2 。板狀構件82a1 、82a2 ，係隔著前述間隔件85a之凸部89a，在Z軸方向(上下)分開既定距離之狀態下皆與XY平面平行的固定於本體部81+X側端部。此時，板狀構件82a2 係被間隔件85a與本體部81之+X側突出部挾持其─X側端部。二片板狀構件82a1 、82a2 之間，以非接觸方式插入固定件部93a之-X側端部。於板狀構件82a1 、82a2 之內部設有後述磁石單元MUa1 、MUa2 。
可動件部82b，包含於間隔件85b在Z軸方向(上下)維持既定間隔之二片板狀構件82b1 、82b2 ，與可動件部82a為左右對稱之相同構成。於二片板狀構件82b1 、82b2 之間以非接觸方式插入粗動載台WCS之固定件部93b之+X側端部。於板狀構件82b1 、82b2 之內部，收容有與磁石單元MUa1 、MUa2 同樣構成之磁石單元MUb1 、MUb2 。
此處，如前所述，由於粗動載台WCS之Y軸方向兩側面為開口，因此在將微動載台WFS裝著於粗動載台WCS時，只是使固定件部93a、93b分別位於板狀構件82a1 、82a2 及82b1 、82b2 之間，並進行微動載台WFS之Z軸方向定位後，使微動載台WFS移動(滑動)於Y軸方向即可。
微動載台驅動系統52，包含前述可動件部82a所具有之一對磁石單元MUa1 、MUa2 、固定件部93a所具有之線圈單元CUa、可動件部82b所具有之一對磁石單元MUb1 、MUb2 、以及固定件部93b所具有之線圈單元CUb。
進一步詳述如後。從圖4可知，在固定件部93a內部之-X側端部，複數個(此處為12個)俯視長方形狀之YZ線圈(以下，適當的簡稱為「線圈」)55、57於Y軸方向等間隔分別配置之2列線圈列，於X軸方向相距既定間隔配置。YZ線圈55，具有在上下方向(Z軸方向)重疊配置之俯視矩形狀之上部繞組與下部繞組(未圖示)。又，在固定件部93a之內部、上述2列線圈列之間，配置有以Y軸方向為長邊方向之細長俯視長方形狀之1個X線圈(以下，適當的簡稱「線圈」)56。此場合，2列線圈列與X線圈56係在X軸方向以等間隔配置。包含2列線圈列與X線圈56構成線圈單元CUa。
以下，使用圖4，說明分別具有線圈單元Cua及磁石單元MUa1 、MUa2 之一方固定件部93a及可動件部82a，而另一方之固定件部93b及可動件部82b具有與該等同樣之構成、同樣之功能。因此，線圈單元CUb、磁石單元MUb1 、MUb2 與線圈單元CUa、磁石單元MUa1 、MUa2 同樣的構成。
在構成可動件部82a之一部分之+Z側之板狀構件82a1 內部，參照圖4可知，以X軸方向為長邊方向之俯視長方形之複數個(此處為10個)之永久磁石65a、67a於Y軸方向等間隔配置而成之2列磁石列，於X軸方向相距既定間隔配置。2列磁石列分別與線圈55、57對向配置。又，於板狀構件82a1 之內部、上述2列磁石列之間，與線圈56對向配置有於X軸方向分離配置、以Y軸方向為長邊方向之一對(2個)永久磁石66a1 、66a2 。
複數個永久磁石65a，係以彼此極性為逆極性之配置排列。複數個永久磁石67a所構成之磁石列與由複數個永久磁石65a所構成之磁石列相同之構成。又，永久磁石66a1 、66a2 係以彼此為逆極性之配置排列。藉由複數個永久磁石65a,67a及66a1 、66a2 構成磁石單元MUa1 。
於-Z側之板狀構件82a2 內部，亦以和上述側板狀構件82a1 內部同樣之配置，配置有永久磁石。藉由此等永久磁石構成磁石單元MUa2 。
此處，於Y軸方向相鄰配置之複數個永久磁石65a，係將複數個永久磁石65a及複數個YZ線圈55在Y軸方向之位置關係(各自之間隔)設定為，在相鄰之兩個永久磁石(為說明方便係稱為第1、第2永久磁石)65a對向於YZ線圈(為說明方便係稱為第1YZ線圈)55之繞組部時，與第2永久磁石相鄰之第3永久磁石65a不對向於與上述第1YZ線圈55相鄰之第2YZ線圈55之繞組部(線圈中央之中空部、或捲繞線圈之鐵芯、例如與鐵芯對向)。此時，與第3永久磁石65a相鄰之第4永久磁石65a及第5永久磁石65a，分別對向於與第2YZ線圈55相鄰之第3YZ線圈之繞組部對向。永久磁石67a及-Z側板狀構件82a2 內部之兩列永久磁石列在Y軸方向之間隔亦相同。
本實施形態中，由於採用如上述之各線圈與永久磁石之配置，因此主控制裝置20係對排列於Y軸方向之複數個YZ線圈55、57每隔1個供應電流，據以將微動載台WFS驅動Y軸方向。又，與此並行的，主控制裝置20對YZ線圈55、57中未使用於將微動載台WFS驅動於Y軸方向之線圈供應電流，據以使其產生與往Y軸方向驅動力不同之往Z軸方向之驅動力，使微動載台WFS從粗動載台WCS浮起。接著，主控制裝置20視微動載台WFS之Y軸方向位置依序切換電流供應對象之線圈，據以一邊維持微動載台WFS相對粗動載台WCS之懸浮狀態、亦即非接觸狀態、一邊將微動載台WFS驅動於Y軸方向。又，主控制裝置20亦能在使微動載台WFS從粗動載台WCS浮起之狀態下，除Y軸方向外亦能獨立的將其驅動於X軸方向。
又，主控制裝置20，可例如圖5(A)所示，藉由使彼此不同大小之Y軸方向之驅動力(推力)(參照圖5(A)之黑箭頭)作用於微動載台WFS之+X側可動件部82a與-X側可動件部82b，據以使微動載台WFS繞Z軸旋轉(θz旋轉)(參照圖5(A)之白箭頭)。此外，亦可與圖5(A)相反地，將作用於+X側之可動件部82a之驅動力設成較-X側大，藉此使微動載台WFS相對Z軸繞左旋轉。
又，主控制裝置20，可如圖5(B)所示，使彼此不同之浮力(參照圖5(B)之黑箭頭)作用於微動載台WFS之+X側可動件部82a與-X側可動件部82b，據以使微動載台WFS繞Y軸旋轉(θy驅動)(參照圖5(B)之白箭頭)。此外，亦可與圖5(B)相反地，將作用於可動件部82a之浮力設成較可動件部82b側大，藉此使微動載台WFS相對Y軸繞左旋轉。
進一步的，主控制裝置20，亦可如圖5(C)所示，使彼此不同浮力(參照圖5(C)之黑箭頭)分別作用於微動載台WFS之各可動件部82a、82b之Y軸方向之+側與-側，據以使微動載台WFS繞X軸旋轉(θx驅動)(參照圖5(C)白箭頭)。此外，亦可藉由與圖5(C)相反地，將作用於可動件部82a(及82b)-X側部分之浮力設成較作用於+Y側部分之浮力小，藉此使微動載台WFS相對X軸繞左旋轉。
由以上說明可知，本實施形態，可藉由微動載台驅動系統52，將微動載台WFS相對粗動載台WCS以非接觸狀態加以懸浮支承，且相對粗動載台WCS以非接觸方式驅動於6自由度方向(X、Y、Z、θx、θy、θz)。
又，本實施形態中，主控制裝置20在使浮力作用於微動載台WFS時，可藉由對配置在固定件部93a內之2列YZ線圈55、57(參照圖4)供應彼此相反方向之電流，據以如例如圖6所示，與浮力(參照圖6之黑箭頭)同時將繞Y軸旋轉之旋轉力(參照圖6之白箭頭)作用於可動件部82a。同樣地，主控制裝置20在使浮力作用於微動載台WFS時，可藉由對配置在固定件部93b內之2列YZ線圈55,57供應彼此相反方向之電流，據以與浮力同時將繞Y軸旋轉之旋轉力作用於可動件部82a。
又，主控制裝置20，可藉由將彼此相反方向之繞Y軸旋轉之旋轉力(θy方向之力)透過分別作用於一對可動件部82a、82b，使微動載台WFS之在X軸方向之中央部彎向+Z方向或-Z方向(參照圖6之具影線箭頭)。因此，如圖6所示，藉由使微動載台WFS6之在X軸方向之中央部彎向+Z方向(成凸形)，可抵消因晶圓W及本體部81之自重引起之微動載台WFS(本體部81)之X軸方向中間部分之彎曲，確保晶圓W表面對XY平面(水平面)之平行度。如此，在晶圓W直徑大而微動載台WFS大型化時等，尤能發揮效果。
又，當晶圓W因自重等而變形時，於照明光IL之照射區域(曝光區域IA)內，微動載台WFS上所裝載之晶圓W之表面亦有不進入投影光學系統PL之焦深範圍內之虞。因此，主控制裝置20可與使上述微動載台WFS之在X軸方向之中央部彎向+Z方向之情形同樣的，使彼此相反方向之繞Y軸旋轉之旋轉力分別作用於一對可動件部82a、82b，以使晶圓W變形為大致平坦，而能在曝光區域IA內使晶圓W之表面進入投影光學系統PL之焦深範圍內。此外，圖6中，雖顯示了使微動載台WFS彎曲於+Z方向(成凸形)之例，但亦可藉由控制對線圈之電流方向，以使微動載台WFS彎曲向與此相反之方向(成凹形)。
又，不僅僅是自重彎曲之修正及/或聚焦調平之控制，在採用例如美國再發行專利RE37391號說明書等所揭示、晶圓之照射區域內之既定點橫越過曝光區域IA之期間，於焦深範圍內變化該既定點之Z軸方向位置以實質增大焦深之超解析技術之情形時，亦能適用使微動載台WFS(及保持於此之晶圓W)在與Y軸垂直之面(XZ面)內變形為凹形或凸形之手法。
本實施形態之曝光裝置100，在進行對晶圓W之步進掃描方式之曝光動作時，微動載台WFS之XY平面內之位置資訊(含θz方向之位置資訊)係由主控制裝置20使用後述微動載台位置測量系統70之編碼器系統73(參照圖3)加以測量。又，微動載台WFS之位置資訊被送至主控制裝置20，主控制裝置20根據此位置資訊控制微動載台WFS之位置。
相對於此，在晶圓載台WST(微動載台WFS)位於微動載台位置測量系統70之測量區域外時，晶圓載台WST之位置資訊係由主控制裝置20使用晶圓載台位置測量系統16(參照圖3)加以測量。晶圓載台位置測量系統16，如圖1所示，包含對粗動載台WCS側面以鏡面加工形成之反射面照射測距光束以測量晶圓載台WST之XY平面內位置資訊(含θz方向之位置資訊)之雷射干涉儀。此外，晶圓載台WST於XY平面內之位置資訊，可取代上述晶圓載台位置測量系統16而以其他測量裝置、例如編碼器系統加以測量。此場合，可於例如底盤12之上面配置二維標尺、於粗動載台WCS之底面安裝編碼器讀頭。
微動載台位置測量系統70，如圖1所示，具備在晶圓載台WST配置於投影光學系統PL下方之狀態下，插入設在粗動載台WCS內部之空間部內的測量構件(測量臂71)。測量臂71，係透過支承部72以懸臂狀態支承(支承一端部附近)於主框架BD。又，在採用不妨礙晶圓載台移動之構成之情形時，測量構件並不限於懸臂支承，亦可以是於其長邊方向兩端部加以支承。
測量臂71，係以Y軸方向為長邊方向、具有高度方向(Z軸方向)尺寸大於寬度方向(X軸方向)之縱長長方形剖面之四角柱狀(亦即長方體狀)之構件，將可使光透射之相同材料、例如將玻璃構件予以貼合複數層所形成。測量臂71，除收容後述編碼器讀頭(光學系統)之部分外，形成為中實。測量臂71，如前所述，在晶圓載台WST被配置於投影光學系統PL下方之狀態下，前端部插入粗動載台WCS之空間部內，如圖1所示，其上面對向於微動載台WFS之下面(正確而言，係對向於本體部81(圖1中未圖示，參照圖2(A)等)下面)。測量臂71之上面，係在與微動載台WFS之下面之間形成有既定間隙、例如形成數mm程度之間隙之狀態下，配置成與微動載台WFS之下面大致平行。此外，測量臂71上面與微動載台WFS下面之間之間隙為數mm以上或以下皆可。
微動載台位置測量系統70，如圖3所示，具備編碼器系統73與雷射干涉儀系統75。編碼器系統73，包含測量微動載台WFS之X軸方向位置之X線性編碼器73x、測量微動載台WFS之Y軸方向位置之一對Y線性編碼器73ya、73yb。編碼器系統73，係使用與例如美國專利第7,238,931號說明書、及美國專利申請公開第2007/0288121號說明書等所揭示之編碼器讀頭(以下，適當的簡稱為讀頭)相同構成之繞射干涉型讀頭。不過，本實施形態中，讀頭係如後所述的，光源及受光系統(含光檢測器)配置在測量臂71外部，僅有光學系統係在測量臂71內部、亦即配置成與光柵RG對向。以下，除特別情形外，將配置在測量臂71內部之光學系統適當稱為讀頭。
編碼器系統73係以1個X讀頭77x(參照圖7(A)及圖7(B))測量微動載台WFS之X軸方向位置，以一對Y讀頭77ya、77yb(參照圖7(B))測量Y軸方向之位置。亦即，以使用光柵RG之X繞射光柵測量微動載台WFS之X軸方向位置之X讀頭77x構成前述X線性編碼器73x，以使用光柵RG之Y繞射光柵測量微動載台WFS之Y軸方向位置之一對Y讀頭77ya、77yb構成一對Y線性編碼器73ya、73yb。
此處，說明構成編碼器系統73之3個讀頭77x、77ya、77yb之構成。又，圖7(A)中，以3個讀頭77x、77ya、77yb代表性的顯示了X讀頭77x之概略構成。又，圖7(B)顯示了X讀頭77x、Y讀頭77ya、77yb分別於測量臂71內之配置。
如圖7(A)所示，X讀頭77x具有分離面與YZ平面平行之偏光分束器PBS、一對反射鏡R1a、R1b、透鏡L2a、L2b、四分之一波長板(以下，記載為λ/4板)WP1a、WP1b、反射鏡R2a、R2b、以及反射鏡R3a、R3b等，此等光學元件以既定之位置關係配置。Y讀頭77ya、77yb亦具有相同構成之光學系統。X讀頭77x、Y讀頭77ya、77yb，如圖7(A)及圖7(B)所示，分別被單元化固定在測量臂71之內部。
如圖7(B)所示，X讀頭77x(X線性編碼器73x)從設在測量臂71之-Y側端部上面(或其上方)之光源LDx於-Z方向射出雷射光束LBx0 ，透過對XY平面成45°角度斜設於測量臂71之一部分之反射面RP將其光路彎折為與Y軸方向平行。此雷射光束LBx0 於測量臂71內部之中實部分平行地行進於測量臂71之長邊方向(Y軸方向)，而到達反射鏡R3a(參照圖7(A))。接著，雷射光束LBx0 被反射鏡R3a將其光路彎折後射入偏光分束器PBS。雷射光束LBx0 被偏光分束器PBS偏光分離而成為二條測量光束LBx1 、LBx2 。透射過偏光分束器PBS之測量光束LBx1 經由反射鏡R1a到達形成在微動載台WFS之光柵RG，而被偏光分束器PBS反射之測量光束LBx2 則經由反射鏡R1b到達光柵RG。此處所謂之「偏光分離」，係指將入射光束分離為P偏光成分與S偏光成分。
藉由測量光束LBx1 、LBx2 之照射而從光柵RG產生之既定次數之繞射光束、例如1次繞射光束，分別經由透鏡L2a、L2b被λ/4板WP1a、WP1b轉換為圓偏光後，被反射鏡R2a、R2b反射而再度通過λ/4板WP1a、WP1b，反方向循著與來路相同之光路到達偏光分束器PBS。
到達偏光分束器PBS之2個1次繞射光束，其偏光方向各自相對原來方向旋轉90度。因此，先透射過偏光分束器PBS之測量光束LBx1 之1次繞射光束被偏光分束器PBS反射。先被偏光分束器PBS反射之測量光束LBx2 之1次繞射光束透射過偏光分束器PBS。據此，測量光束LBx1 、LBx2 之各1次繞射光束即被合成於同軸上成為合成光束LBx12 。合成光束LBx12 被反射鏡R3b將其光路彎折為平行於Y軸，與Y軸平行的行進於測量臂71之內部，透過前述反射面RP被送至圖7(B)所示之設在測量臂71之-Y側端部上面(或其上方)之X受光系統74x。
於X受光系統74x，被合成為合成光束LBx12 之測量光束LBx1 、LBx2 之1次繞射光束藉由未圖示之偏光件(檢光件)使其偏光方向一致，彼此干涉而成為干涉光，此干涉光被未圖示之光檢測器檢測出而被轉換為對應干涉光強度之電氣訊號。此處，當微動載台WFS移動於測量方向(此場合，為X軸方向)時，二光束間之相位差產生變化而使干涉光之強度變化。此干涉光之強度變化被供應至主控制裝置20(參照圖3)作為微動載台WFS於X軸方向之位置資訊。
如圖7(B)所示，於Y讀頭77ya、77yb分別射入從光源LDya、LDyb射出、被前述反射面RP將光路彎折90°而與Y軸平行之雷射光束LBya0 、LByb0 ，和前述同樣的，從Y讀頭77ya、77yb分別輸出被偏向分束器偏向分離之測量光束分別於光柵RG(之Y繞射光柵)之1次繞射光束之合成光束LBya12 、LByb12 ，而回到Y受光系統74ya、74yb。此處，從光源Ldya、Ldyb射出之雷射光束LBya0 、LByb0 、以及返回至Y受光系統74ya、74yb之合成光束LBya12 、LByb12 ，分別通過與圖7(B)之紙面垂直方向重疊之光路。又，如上所述，從光源射出之雷射光束LBya0 、LByb0 與回到Y受光系統74ya、74yb之合成光束LBya12 、LByb12 ，於Y讀頭77ya、77yb係於其內部分別將光路適當的加以彎折(圖示省略)，以通過於Z軸方向分離之平行的光路。
圖8(A)係以立體圖顯示測量臂71之前端部，圖8(B)係從+Z方向觀看測量臂71之前端部上面之俯視圖。如圖8(A)及圖8(B)所示，X讀頭77x係從位於距測量臂71之中央線CL等人離之與X軸平行之直線LX上之2點(參照圖8(B)之白圓圈)，對光柵RG上之同一照射點照射測量光束LBx1 、LBx2 (圖8(A)中以實線所示)(參照圖7(A))。測量光束LBx1 、LBx2 之照射點、亦即X讀頭77x之檢測點(參照圖8(B)中之符號DP)與照射於晶圓W之照明光IL之照射區域(曝光區域)IA中心之曝光位置一致(參照圖1)。又，測量光束LBx1 、LBx2 ，實際上雖會在本體部81與空氣層之界面等折射，但圖7(A)等中，予以簡化圖示。
如圖7(B)所示，一對Y讀頭77ya、77yb係分別配置在中央線CL之+X側、─X側。Y讀頭77ya，如圖8(A)及圖8(B)所示，配置在與Y軸平行之直線LYa上，從距直線LX相等距離之2點(參照圖8(B)之白圓圈)對光柵RG上之共通照射點照射圖8(A)中以虛線所示之測量光束LBya1 、LBya2 。測量光束LBya1 、LBya2 之照射點、亦即Y讀頭77ya之檢測點於圖8(B)中以符號DPya顯示。
Y讀頭77yb，係從相對中心線CL與Y讀頭77ya之測量光束LBya1 、LBya2 之射出點對稱之兩點(參照圖8(B)之白圓圈)，對光柵RG上之共通照射點DPyb照射測量光束LByb1 、LByb2 。如圖8(B)所示，Y讀頭77ya,77yb各自之檢測點DPya,Dpyb配置於與X軸平行之直線LX上。
此處，主控制裝置20，係根據2個Y讀頭77ya、77yb之測量值之平均來決定微動載台WFS之Y軸方向之位置。因此，本實施形態中，微動載台WFS之Y軸方向位置係以檢測點DPya、Dpyb之中點為實質之測量點加以測量。中點DP與測量光束LBx1 、LBx2 之光柵RG上之照射點DP一致。
亦即，本實施形態中，關於微動載台WFS之X軸方向及Y軸方向之位置資訊之測量，具有共通之檢測點，此檢測點與照射於晶圓W之照明光IL之照射區域(曝光區域)IA中心之曝光位置一致。因此，本實施形態中，主控制裝置20可藉由編碼器系統73之使用，在將標線片R之圖案轉印至微動載台WFS上所裝載之晶圓W之既定照射區域時，微動載台WFS之XY平面內之位置資訊之測量，能恆在緊挨曝光位置之下方(微動載台WFS之背面側)進行。又，主控制裝置20根據一對Y讀頭77ya、77yb之測量值之差，測量微動載台WFS之θz方向之旋轉量。
雷射干涉儀系統75，如圖8(A)所示，將三條測距光束LBz1 、LBz2 、LBz3 從測量臂71之前端部射入微動載台WFS之下面。雷射干涉儀系統75，具備分別照射此等三條測距光束LBz1 、LBz2 、LBz3 之三個雷射干涉儀75a～75c(參照圖3)。
雷射干涉儀系統75中，三條測距光束LBz1 、LBz2 、LBz3 ，如圖8(A)及圖8(B)所示，係從不位於測量臂71上面上之同一直線上之三點分別與Z軸平行地射出。此處，三條測距光束LBz1 、LBz2 、LBz3 ，如圖8(B)所示，係從其重心與照射區域(曝光區域)IA中心之曝光位置一致之等腰三角形(或正三角形)之各頂點所相當之三點分別射出。此場合，測距光束LBz3 之射出點(照射點)位於中央線CL上，其餘測距光束LBz1 、LBz2 之射出點(照射點)則距中央線CL等距離。本實施形態中，主控制裝置20使用雷射干涉儀系統75測量微動載台WFS之Z軸方向位置、θx方向及θy方向之旋轉量之資訊。又，雷射干涉儀75a～75c設在測量臂71之-Y側端部上面(或其上方)。從雷射干涉儀75a～75c往-Z方向射出之測距光束LBz1 、LBz2 、LBz3 ，經由前述反射面RP於測量臂71內沿Y軸方向行進，其光路分別被彎折而從上述三點射出。
本實施形態中，於微動載台WFS之下面設有使來自編碼器系統73之各測量光束透射、阻止來自雷射干涉儀系統75之各測距光束透射之選波濾波器(圖示省略)。此場合，選波濾波器亦兼作為來自雷射干涉儀系統75之各測距光束之反射面。選波濾波器係使用具有波長選擇性之薄膜等，本實施形態中，選波濾波器係例如設於透明板(本體部81)之一面，而光柵RG相對該一面配置在晶圓保持具側。
由以上說明可知，主控制裝置20可藉由微動載台位置測量系統70之編碼器系統73及雷射干涉儀系統75之使用，測量微動載台WFS之6自由度方向之位置。此場合，於編碼器系統73，由於測量光束在空氣中之光路長極短且大致相等，因此能幾乎忽視空氣波動之影響。因此，可藉由編碼器系統73高精度的測量微動載台WFS於XY平面內之位置資訊(亦含θz方向)。此外，編碼器系統73之X軸方向及Y軸方向之實質的光柵上之檢測點、及雷射干涉儀系統75於Z軸方向之微動載台WFS下面上之檢測點，分別與曝光區域IA之中心(曝光位置)一致，因此能將所謂因檢測點與曝光位置在XY平面內之偏移而產生之阿貝誤差之發生抑制至實質上可忽視之程度。因此，主控制裝置20可藉由微動載台位置測量系統70之使用，在無因檢測點與曝光位置在XY平面內之偏移而產生之阿貝誤差之情形下，高精度測量微動載台WFS之X軸方向、Y軸方向及Z軸方向之位置。
然而，在與投影光學系統PL之光軸平行之Z軸方向上晶圓W表面之位置中，並非藉由編碼器系統73測量微動載台WFS在XY平面內之位置資訊，亦即光柵RG之配置面與晶圓W表面之Z位置並非一致。因此，光柵RG(亦即微動載台WFS)相對XY平面為傾斜時，若根據編碼器系統73之各編碼器之測量值定位微動載台WFS，其結果則會因光柵RG之配置面與晶圓W表面之Z位置之差△Z(亦即編碼器系統73之檢測點與曝光位置之Z軸方向位置偏移)，導致產生與光柵RG相對XY平面之傾斜對應之定位誤差(一種阿貝誤差)。然而，此定位誤差(位置控制誤差)，能使用差△Z、縱搖量θx、橫搖量θy透過簡單之運算求出，並將此設為偏置，根據依該偏置量修正編碼器系統73(之各編碼器)之測量值之修正後位置資訊，進行微動載台WFS之位置控制，藉此可不受上述一種阿貝誤差之影響。
又，本實施形態之編碼器系統73之構成中，可能發生往光柵RG(亦即微動載台WFS)之非測量方向、特別是傾斜(θx,θy)、旋轉(θz)方向之位移所導致之測量誤差。因此，主控制裝置20係作成用以修正測量誤差之修正資訊。此處，作為一例，係說明用以修正X編碼器73x之測量誤差之修正資訊作成方法。此外，本實施形態之編碼器系統73之構成，係不會產生因微動載台WFS往X、Y、Z方向之位移所導致之測量誤差之構成。
a.主控制裝置20，首先一邊使用晶圓載台位置測量系統16監視晶圓載台WST之位置資訊、一邊控制粗動載台驅動系統，將粗動載台WCS與微動載台WFS一起驅動於X編碼器73x之測量區域內。
b.其次，主控制裝置20根據雷射干涉儀75及Y編碼器73ya,yb之測量結果，將微動載台WFS固定於橫搖量θy、偏搖量θz均為零且既定之縱搖量θx(例如200μrad)。
c.其次，主控制裝置20根據雷射干涉儀系統75及Y編碼器73ya,yb之測量結果，控制微動載台驅動系統52，一邊維持上述微動載台WFS之姿勢(縱搖量θx、橫搖量θy=0、偏搖量θz=0)，一邊將微動載台WFS在既定範圍內例如-100μm～+100μm驅動於Z軸方向，並使用X編碼器73x測量微動載台WFS在X軸方向之位置資訊。
d.其次，主控制裝置20根據雷射干涉儀系統75及Y編碼器73ya,yb之測量結果，控制微動載台驅動系統52，在將上述微動載台WFS之橫搖量θy、偏搖量θz固定之狀態下，使縱搖量θx在既定範圍內例如-200μrad～+200μrad內作變更。此處之縱搖量θx係以既定之間隔△θx變更。接著，針對各縱搖量θx亦執行與c.相同之處理。
e.藉由上述b.～d.之處理，取得在θy=θz=0之情形下X編碼器73x對θx,Z之測量結果。將此測量結果如圖9所示，於橫軸取微動載台WFS之Z位置，於縱軸取X編碼器73x之縱位置，接使使此等之關係相對各縱搖量θx進行描點。藉此，依各縱搖量θx連結描點而能取得傾斜度不同之複數條直線，此等直線之交點係顯示真正X編碼器73x之測量值。因此，藉由將交點選擇為原點，縱軸即可解讀為X編碼器73x之測量誤差。此處，將在原點之Z位置設為ZX0 。將藉由以上處理取得之在θy=θz=0之情形下X編碼器73x對θx,Z之測量誤差作為θx修正資訊。
f.與上述b.～d.之處理同樣地，主控制裝置20將微動載台WFS之縱搖量θx、偏搖量θz均固定於零，並使微動載台WFS之橫搖量θy變化。接著，針對各θy，將微動載台WFS驅動於Z軸方向，並使用X編碼器73x測量微動載台WFS在X軸方向之位置資訊。並使用所取得之結果，與圖9同樣地，對在θx=θz=0之情形下對各θy之微動載台WFS之Z位置與X編碼器73x之測量值之關係進行描點。進而，將依各縱搖量θy連結描點而取得之傾斜度不同之複數條直線交點選擇為原點、亦即將與焦點對應之X編碼器73x之測量值設為真正之測量值，並將自此真測量值起之偏移設為測量誤差。此處，將在原點之Z位置設為zy0 。將藉由以上處理取得之在θx=θz＝0之情形下X編碼器73x對θy,Z之測量誤差作為θy修正資訊。
g.與上述b.～d.及f.之處理同樣地，主控制裝置20求出在θx=θy=0之情形下X編碼器73x對θz,Z之測量誤差。此外，與前述同樣地，將在原點之Z位置設為ZZ0 。將藉由此處理取得之測量誤差作為θz修正資訊。
此外，θx修正資訊亦可係由縱搖量θx與Z位置之各測量點中離散之編碼器之測量誤差構成之資料表、或以表示編碼器之測量誤差之縱搖量θx、Z位置之試驗函數形式先儲存於記憶體內。後者，可使用編碼器之測量誤差透過例如最小平方法預先決定該試驗函數之未定係數。θy修正資訊與θz修正資訊亦相同。
此外，編碼器之測量誤差，一般而言係依存於所有之縱搖量θx、橫搖量θy、偏搖量θz。然而，不過已知該依存度較小。因此，因光柵RG之姿勢變化而產生之編碼器之測量誤差，可視為獨立依存於θx、θy、θz之各個。亦即，可將因光柵RG之姿勢變化而產生之編碼器之測量誤差(全測量誤差)，以對θx、θy及θz之測量誤差之線形和、例如次式(1)之形態來賦予。
x=△x(Z,θx,θy,θz)=θx(Z-ZX0 )+θy(Z-Zy0 )+θz(Z-ZZ0 )...(1)
主控制裝置20，係依據與上述修正資訊之作成程序相同之程序，作成用以修正Y編碼器73ya,73yb之測量誤差之修正資訊(θx修正資訊、θy修正資訊、θz修正資訊)。全測量誤差x=△x(Z,θx,θy,θz)能以與上述式(1)相同之形態賦予。
主控制裝置20，係在曝光裝置100之啟動時、空載中、或既定片數例如單位數之晶圓更換時等執行上述處理，是先作成上述X編碼器73x、Y編碼器73ya,73yb之修正資訊(θx修正資訊、θy修正資訊、θz修正資訊)。接著，主控制裝置20係在曝光裝置100之運轉中，監視微動載台WFS之θx,θy,θz,Z位置，並此用此等之測量結果，從修正資訊(θx修正資訊、θy修正資訊、θz修正資訊)求出X編碼器73x、Y編碼器73ya,73yb之誤差修正量△x,△y。
接著，主控制裝置20使用此等誤差修正量△x,△y，進一步修正已依前述偏置量修正X編碼器73x、Y編碼器73ya,73yb之測量值後之修正後測量值，藉此修正因微動載台WFS往傾斜(θx,θy)、旋轉(θz)方向之位移導致之編碼器系統73之測量誤差。或者，亦可使用此等誤差修正量及偏置修正微動載台WFS之目標位置。此種處理亦可得到與修正編碼器系統73之測量誤差時相同之效果。此外，X編碼器73x、Y編碼器73ya,73yb之測量值在使用誤差修正量修正後，亦可進一步修正前述之偏置量，或亦可同時使用誤差修正量與偏置修正X編碼器73x、Y編碼器73ya,73yb之測量值。
如上述所構成之本實施形態之曝光裝置100中，在製造元件時，首先係藉由主控制裝置20使用晶圓對準系統ALG檢測微動載台WFS之測量板片86上之第2基準標記。其次，藉由主控制裝置20使用晶圓對準系統ALG進行晶圓對準(例如美國專利第4,780,617號說明書等所揭示之全晶圓增強型對準(EGA)等)等。此外，本實施形態之曝光裝置100中，晶圓對準系統ALG由於係從投影單元PU往Y軸方向分離配置，因此在進行晶圓對準時，無法進行微動載台位置測量系統70之編碼器系統對微動載台WFS之位置測量。因此，係透過與前述晶圓載台位置測量系統16相同之雷射干涉儀系統(未圖示)一邊測量晶圓W(微動載台WFS)之位置一邊進行晶圓之對準。又，由於晶圓對準系統ALG與投影單元PU分離，因此主控制裝置20係將自晶圓對準之結果取得之晶圓W上之各照射區域之排列座標轉換為以第2基準標記為基準之排列座標。
接著，主控制裝置20在曝光開始前，使用前述一對標線片對準系統RA1 、RA2 、及微動載台WFS之測量板片86上之一對第1基準標記等，以與一般掃描步進機相同之程序(例如，美國專利第5,646,413號說明書等所揭示之程序)進行標線片對準。接著，主控制裝置20根據標線片對準之結果、與晶圓對準之結果(以晶圓W上各照射區域之第2基準標記為基準之排列座標)進行步進掃描方式之曝光動作，將標線片R之圖案分別轉印至晶圓W上之複數個照射區域。此曝光動作，係交互反覆進行掃描曝光動作(進行前述標線片載台RST與晶圓載台WST之同步移動)與照射區域間移動(步進)動作(使晶圓載台WST移動至用以進行照射區域之曝光之加速開始位置)。在此情形下進行液浸曝光之掃描曝光。本實施形態之曝光裝置100中，係在上述一連串曝光動作中，藉由主控制裝置20使用微動載台位置測量系統70測量微動載台WFS1(晶圓W)之位置，以上述方式修正編碼器系統73之各編碼器之測量值，並根據該修正後之編碼器系統73之各編碼器之測量值控制晶圓W在XY平面內之位置。又，曝光中之晶圓W之聚焦調平控制，係如前所述，藉由主控制裝置20根據多點AF系統AF之測量結果進行。
又，上述掃描曝光動作時，雖需於Y軸方向以高加速度驅動晶圓W，但本實施形態之曝光裝置100，主控制裝置20於掃描曝光動作時，係如圖10(A)所示，原則上不驅動粗動載台WCS而僅將微動載台WFS驅動於Y軸方向(視需要亦包含其他5自由度方向)(參照圖10(A)之黑箭頭)，據以於Y軸方向掃描晶圓W。此係由於與驅動粗動載台WCS之情形相較，僅使微動載台WFS移動時之驅動對象之重量較輕，較有利於能以高加速度驅動晶圓W之故。又，如前所述，由於微動載台位置測量系統70之位置測量精度高於晶圓載台位置測量系統16，因此在掃描曝光時驅動微動載台WFS是較有利的。又，在此掃描曝光時，因微動載台WFS之驅動產生之反作用力(參照圖10(A)之白箭頭)之作用，粗動載台WCS被驅動往微動載台WFS之相反側。亦即，粗動載台WCS具有配衡質量之功能，而保存由晶圓載台WST整體構成之系統之運動量，不會產生重心移動，因此不致因微動載台WFS之掃描驅動而對底盤12產生偏加重等之不理想狀態。
另一方面，在進行X軸方向之照射區域間移動(步進)動作時，由於微動載台WFS往X軸方向之可移動量較少，因此主控制裝置20，如圖10(B)所示，藉由將粗動載台WCS驅動於X軸方向，以使晶圓W移動於X軸方向。
如以上所說明，根據本實施形態之曝光裝置100，微動載台WFS在XY平面內之位置資訊，係藉由主控制裝置20使用具有前述測量臂71之微動載台位置測量系統70之編碼器系統73來測量。此情形下，微動載台位置測量系統70之各讀頭配置在粗動載台WCS之空間部內，因此微動載台WFS與該等讀頭之間僅存在空間。因此，能將各讀頭配置成接近微動載台WFS(光柵RG)，如此，即能以微動載台位置測量系統70高精度的測量微動載台WFS之位置資訊，進而可高精度地以主控制裝置20透過微動載台驅動系統52(及粗動載台驅動系統51)進行之微動載台WFS之驅動。又，此場合，從測量臂71A射出、構成微動載台位置測量系統70之編碼器系統73、雷射干涉儀系統75之各讀頭之測量光束於光柵RG上之照射點，與照射於晶圓W之照明光IL之照射區域(曝光區域)IA之中心(曝光位置)一致。此處，雖並非所有測量光束之照射點均與曝光中心一致，但能抑制阿貝誤差之影響或可忽視之程度。因此，主控制裝置20能在不受因檢測點與曝光位置在XY平面內之偏移導致之所謂阿貝誤差之影響之情形下，高精度的測量微動載台WFS之位置資訊。
又，主控制裝置20係使用光柵RG之配置面與晶圓W表面在Z位置之差△Z、光柵RG(亦即微動載台WFS)之傾斜角θx,θy，求出與因差△Z導致之光柵RG相對XY平面之傾斜對應之定位誤差(位置控制誤差、一種阿貝誤差)，並將此設為偏置，依該偏置量修正編碼器系統73(之各編碼器)之測量值。進而，主控制裝置20從修正資訊(θx修正資訊、θy修正資訊、θz修正資訊)求出X編碼器73x及Y編碼器73ya,73yb之誤差修正量△x,△y，進一步修正X編碼器73x及Y編碼器73ya,73yb之測量值。因此，可藉由編碼器系統73高精度地測量微動載台WFS之位置資訊。又，藉由將測量臂71A配置在緊接著光柵RG之下方，可極力的縮短編碼器系統73之各讀頭之測量光束於大氣中之光路長，因此空氣波動之影響降低，就此點來看，亦能高精度的測量微動載台WFS之位置資訊。
又，根據本實施形態之曝光裝置100，主控制裝置20能根據微動載台WFS之位置資訊之高精度測量結果，以良好精度驅動微動載台WFS。是以，主控制裝置20能將載置於微動載台WFS之晶圓W與標線片載台RST(標線片R)同步地高精度驅動，並能藉由掃描曝光，將標線片R之圖案以良好精度轉印至晶圓W上。
又，本實施形態中，於測量站300設有與微動載台位置測量系統70A左右對稱地構成之微動載台位置測量系統70B。又，測量站300中，藉由對準系統AL1,AL21 ～AL24 等對保持於粗動載台WCS2之微動載台WFS2(或WFS1)上之晶圓W進行晶圓對準時，以可移動之方式保持於粗動載台WCS2之微動載台WFS2(或WFS1)在XY平面內之位置資訊，係藉由微動載台位置測量系統70B高精度地測量。此結果，即可高精度地以主控制裝置20透過粗動載台驅動系統51B及/或微動載台驅動系統52B進行之微動載台WFS2(或WFS1)之驅動。
此外，上述實施形態中，係說明了主控制裝置20，修正在曝光時編碼器系統之測量值所含、因差△Z導致之光柵RG相對XY平面之傾斜對應之定位誤差(位置控制誤差、一種阿貝誤差)與往光柵RG(亦即微動載台WFS)之非測量方向、特別是傾斜(θx,θy)、旋轉(θz)方向之位移所導致之測量誤差之情形。然而，由於後者之測量誤差通常較前者之測量誤差小，因此亦可僅修正前者之測量誤差。
此外，上述實施形態中，係一邊透過雷射干涉儀系統(未圖示)測量晶圓W(微動載台WFS)之位置、一邊進行晶圓之對準，但並不限於此，亦可將包含與上述微動載台位置測量系統70之測量臂71相同構成之測量臂之第2微動載台位置測量系統設於晶圓對準系統ALG附近，並此用此來進行在晶圓對準時微動載台在XY平面內之位置測量。又，此情形下亦可與前述同樣地進行阿貝誤差之修正。
又，上述實施形態中，係例示了採用能將微動載台支承成可相對粗動載台移動且以一對磁石單元自上下挾持線圈單元之三明治構造作為驅動於6自由度方向之微動載台驅動系統52之情形。然而並不限於此，微動載台驅動系統，亦可係以一對線圈單元從上下挾持磁石單元之構造，亦可不係三明治構造。又，亦可將線圈單元配置於微動載台，將磁石單元配置於粗動載台。
又，上述實施形態中，雖藉由微動載台驅動系統52將微動載台驅動於6自由度方向，但亦可不能驅動於6自由度。例如微動載台驅動系統亦可不能將微動載台驅動於θx方向。
又，上述實施形態中，雖然微動載台WFS係藉由電磁力(勞倫茲力)之作用而以非接觸方式支承於粗動載台WCS，但不限於此，例如亦可於微動載台WFS設置真空預壓型空氣靜壓軸承等，以懸浮支承於粗動載台。又，微動載台驅動系統52並不限於上述動磁式者，亦可以是可動線圈式者。再者，微動載台WFS亦可以接觸方式支承於粗動載台WCS。因此，將微動載台WFS相對粗動載台WCS加以驅動之微動載台驅動系統52，亦可以是例如將旋轉馬達與滾珠螺桿(或進給螺桿)加以組合者。
又，亦可將微動載台位置測量系統構成為能在晶圓載台之全移動範圍進行其位置測量。此場合即無需晶圓載台位置測量系統。16又，上述實施形態中，亦可將底盤12構成為能藉由晶圓載台驅動力之反作用力之作用而移動之配衡質量。此場合，無論將或不將粗動載台使用為配衡質量皆可，將粗動載台與上述實施形態同樣的使用為配衡質量時，亦能使粗動載台輕量化。
又，上述實施形態中，雖係針對微動載台位置測量系統係具備全體以玻璃形成、光可在內部行進之測量臂之情形作了說明，但不限定於此。例如，測量臂只要至少前述各雷射光束行進之部分係以光可透射之中實構件形成即可，其他部分可以是例如不會使光透射之構件，亦可以是中空構造。
又，作為例如測量臂，只要是能從對向於光柵之部分照射測量光束的話，亦可在例如測量臂之前端部內建光源或光檢測器等。此場合，無需使編碼器之測量光束在測量臂內部行進。又，測量臂之各雷射光束行進之部分(光束光路部分)亦可以是中空等。或者，採用柵格干涉型之編碼器系統來作為編碼器系統之場合，可將形成繞射柵格之光學構件，設在陶瓷或因鋼(invar)等低熱膨漲性之臂。此係因，尤其是編碼器系統為極力避免受到空氣波動之影響，而將光束分離之空間作成極窄(短)之故。再者，此場合，亦可將經温度控制之氣體供應至微動載台(晶圓保持具)與臂之間(及光束之光路)以謀求温度之安定化。進一步的，其形狀並無特定。
又，微動載台位置測量系統並不一定要具備測量臂，只要具有於粗動載台之空間部內與光柵RG對向配置、對該光柵RG照射至少一條測量光束並接收該測量光束之來自光柵RG之繞射光之讀頭，並能根據該讀頭之輸出測量微動載台在至少XY平面內之位置資訊即足夠。
又，上述實施形態中，雖係例示編碼器系統73具備X讀頭與一對Y讀頭之情形，但不限於此，例如亦可設置一個或兩個以X軸方向及Y軸方向之2方向為測量方向之二維讀頭(2D讀頭)。設置兩個2D讀頭之情形時，可設置成該等之檢測點在光柵上以曝光位置為中心，於X軸方向相距同一距離之兩點。
又，微動載台位置測量系統70亦可不具備雷射干涉儀系統75，而僅以編碼器系統73測量微動載台於6自由度方向之位置資訊。此場合，例如可使用能測量於X軸方向及Y軸方向之至少一方與Z軸方向之位置資訊之編碼器。能使用例如美國專利第7,561,280號說明書所揭示之位移測量感測器讀頭系統作為此情形之編碼器。接著，例如可藉由對二維之光柵RG上不在同一直線上之三個測量點，從包含可測量於X軸方向與Z軸方向之位置資訊之編碼器(上述位移測量感測器讀頭系統等)、與可測量於Y軸方向與Z軸方向之位置資訊之編碼器(上述位移測量感測器讀頭系統等)之合計三個編碼器照射測量光束，並接收分別來自光柵RG之返回光，據以測量設有光柵RG之移動體之6自由度方向之位置資訊。又，編碼器系統73之構成不限於上述實施形態，任意皆可。例如亦可使用能測量在X軸、Y軸、及Z軸之各方向之位置資訊之3D讀頭。
又，上述實施形態中，雖係於微動載台上面、亦即與晶圓對向之面配置光柵，但不限於此，例如亦可如圖11所示，光柵RG亦可形成於保持晶圓W之晶圓保持具WH下面。此場合，即使曝光中產生晶圓保持具WH膨漲、或對微動載台WFS之裝著位置產生偏差之情形，亦能加以追蹤而測量晶圓保持具(晶圓)之位置。又，光柵RG亦可固定於晶圓保持具WH下面。此情形下，亦可將固定或形成光柵RG之透明板一面接觸或靠近配置於晶圓保持具背面。
又，光柵RG亦可配置在微動載台下面，此時，亦可將光柵RG固定或形成於陶瓷等之不透明構件。又，由於此時從編碼器讀頭照射之測量光束不在微動載台內部行進，因此無需將微動載台作成能使光透射之中實構件，而可將微動載台作成中空構造以於其內部配置管路、線路等，使微動載台輕量化。此時，亦可於光柵RG表面設置保護構件(覆罩玻璃)。或者，亦可僅於習知微動載台保持晶圓保持具與光柵RG。又，亦可藉由中實之玻璃構件形成晶圓保持具，並於該玻璃構件上面(晶圓載置面)配置光柵RG。
又，上述實施形態雖係針對曝光裝置為液浸型曝光裝置之情形作了說明，但不限於此，上述實施形態亦可非常合適地適用於不透過液體(水)進行晶圓W之曝光之乾式曝光裝置。
又，上述實施形態中雖係針對上述實施形態應用於掃描步進機之情形作了說明，但不限於此，上述實施形態亦能適用於步進機等之靜止型曝光裝置。即使是步進機等，藉由以編碼器測量裝載曝光對象物體之載台之位置，與使用干涉儀測量此載台之位置之情形不同的，能使空氣波動引起之位置測量誤差之產生幾乎為零，可根據編碼器之測量值以高精度定位載台，其結果，即能以高精度將標線片圖案轉印至物體上。又，上述實施形態亦可適用於將照射區域與照射區域加以合成之步進接合(step ＆ stitch)方式之縮小投影曝光裝置。
又，上述各實施形態之曝光裝置中之投影光學系統不限於縮小系統，可以是等倍及放大系統之任一者，而投影光學系統PL不限於折射系統，可以是反射系統及折反射系統之任一者，此投影像可以是倒立像及正立像之任一者。
又，照明光IL不限於ArF準分子雷射光(波長193nm)，亦可以設KrF準分子雷射光(波長248nm)等之紫外光、或F2 雷射光(波長157nm)等之真空紫外光。亦可使用例如美國專利第7,023,610號說明書所揭示之，以摻雜有鉺(或鉺及鐿兩者)之光纖放大器，將從DFB半導體雷射或光纖雷射射出之紅外線區或可見區的單一波長雷射光予以放大作為真空紫外光，並以非線形光學結晶將其轉換波長成紫外光之諧波。
又，上述實施形態，作為曝光裝置之照明光IL不限於波長100nm以上之光，當然亦可使用不滿波長100nm之光。上述實施形態亦能適用於使用例如軟X線區域(例如5～15nm之波長帶)之EUV(Extreme Ultraviolet)光之EUV曝光裝置。除此之外，上述實施形態亦能適用於使用電子束或離子束等帶電粒子束之曝光裝置。
又，上述實施形態中，雖使用於具光透射性之基板上形成既定遮光圖案(或相位圖案，減光圖案)的光透射性光罩(標線片)，但亦可使用例如美國專利第6,778,257號說明書所揭示之電子光罩來代替此光罩，該電子光罩(亦稱為可變成形光罩、主動光罩、或影像產生器，例如包含非發光型影像顯示元件(空間光調變器)之一種之DMD(Digital Micro-mirror Device)等)係根據欲曝光圖案之電子資料來形成透射圖案、反射圖案、或發光圖案。使用該可變成形光罩之情形時，由於裝載晶圓或玻璃板等之載台係相對可變成形光罩被掃描，因此使用編碼器系統及雷射干涉儀系統測量此載台之位置，即能獲得與上述實施形態同等之效果。
又，上述實施形態亦能適用於，例如國際公開第2001/035168號說明書所揭示，藉由將干涉紋形成於晶圓上、而在晶圓W上形成線與間隔(line ＆ space)圖案之曝光裝置(微影系統)。
進一步的，例如亦能將上述實施形態適用於例如美國專利第6,611,316號所揭示之將兩個標線片圖案透過投影光學系統在晶圓上合成，藉由一次掃描曝光來使晶圓上之一個照射區域大致同時進行雙重曝光之曝光裝置。
此外，上述實施形態中待形成圖案之物體(能量束所照射之曝光對象之物體)並不限於晶圓，亦可係玻璃板、陶瓷基板、膜構件、或者光罩基板等其他物體。
曝光裝置之用途並不限定於半導體製造用之曝光裝置，亦可廣泛適用於例如用來製造將液晶顯示元件圖案轉印於方型玻璃板之液晶用曝光裝置，或製造有機EL、薄膜磁頭、攝影元件(CCD等)、微型機器及DNA晶片等的曝光裝置。又，除了製造半導體元件等微型元件以外，為了製造用於光曝光裝置、EUV(極遠紫外線)曝光裝置、X射線曝光裝置及電子射線曝光裝置等的標線片或光罩，亦能將上述實施形態適用於用以將電路圖案轉印至玻璃基板或矽晶圓等之曝光裝置。
此外，本發明之移動體裝置並不限於曝光裝置，亦可廣泛適用於其他之基板處理裝置(例如雷射維修裝置、基板檢查裝置等其他)或其他精密機械之試料定位裝置、打線裝置等之具備移動載台之裝置。
又，援用與上述說明中所引用之曝光裝置等相關之所有公報、國際公開、美國專利申請公開說明書及美國專利說明書之揭示作為本說明書記載之一部分。
半導體元件等之電子元件，係經由進行元件之功能、性能設計之步驟，由從矽材料形成晶圓之步驟，使用前述實施形態之曝光裝置(圖案形成裝置)及其曝光方法將形成於光罩(標線片)之圖案轉印至晶圓之微影步驟，將曝光後晶圓加以顯影之顯影步驟，將殘存光阻之部分以外部分之露出構件以蝕刻加以去除之蝕刻步驟，去除經蝕刻後不要之光阻之光阻除去步驟，元件組裝步驟(含切割步驟、接合步驟、封裝步驟)、及檢査步驟等加以製造。此場合，由於係於微影製程，使用上述實施形態之曝光裝置實施前述曝光方法於晶圓上形成元件圖案，因此能以良好之生產性製造高積體度之元件。
如以上之說明，本發明之移動體裝置適於在既定平面內驅動移動體。又，本發明之曝光裝置及曝光方法適於對物體上照射能量束以在物體上形成圖案。又，本發明之元件製造方法適於製造電子元件。
AX．．．光軸
BD．．．主框架
CL．．．中心線
CUa,Cub．．．線圈單元
DP．．．照射點
DPya．．．檢測點
DPyb．．．檢測點
IA．．．曝光區域
IAR．．．照明區域
IL．．．照明光
LBx0 ,LBya0 ,LByb0 ．．．雷射光束
LBx1 ,LBx2 ．．．測量光束
LBx12 ,LBya12 ,LByb12 ．．．合成光束
LBya1 ,LBya2 ．．．測量光束
LByb1 ,LByb2 ．．．測量光束
LBz1 ～LBz3 ．．．測距光束
LDya,Ldyb．．．光源
LX,Lya,Lyb．．．直線
L2a,L2b．．．透鏡
Lq．．．液體
MUa1 ,MUa2 ．．．磁石單元
MUb1 ,MUb2 ．．．磁石單元
PBS．．．偏光分束器
PL．．．投影光學系統
PU．．．投影單元
R．．．標線片
R1a,R1b．．．反射鏡
R2a,R2b．．．反射鏡
R3a,R3b．．．反射鏡
RA1 ,RA2 ．．．標線片對準系統
RG．．．光柵
RP．．．反射面
RST．．．標線片載台
W．．．晶圓
WCS．．．粗動載台
WFS．．．微動載台
WH．．．晶圓保持具
WP1a,WP1b．．．四分之一波長板
WST．．．晶圓載台
5．．．液體供應裝置
6．．．液體回收裝置
8．．．局部液浸裝置
10．．．照明系統
11．．．標線片載台驅動系統
12．．．底盤
13．．．標線片干涉儀
14．．．線圈
15．．．移動鏡
16．．．晶圓載台位置測量系統
20．．．主控制裝置
32．．．嘴單元
40．．．鏡筒
50．．．載台裝置
51．．．粗動載台驅動系統
52．．．微動載台驅動系統
53．．．晶圓載台驅動系統
55,57．．．YZ線圈
56．．．X線圈
58．．．板片驅動系統
65a,67a．．．永久磁石
65a1 ～65a5 ．．．永久磁石
65b,67b．．．永久磁石
65b1 ～65b5 ．．．永久磁石
66a1 ,66a2 ．．．永久磁石
66b1 ,66b2 ．．．永久磁石
70．．．微動載台位置測量系統
71．．．測量臂
72．．．支承部
73x．．．X線性編碼器
73ya,73yb．．．Y線性編碼器
74x．．．X受光系統
74ya,74yb．．．Y受光系統
75．．．雷射干涉儀系統
75a～75c．．．雷射干涉儀
77x．．．X讀頭
77ya,77yb．．．Y讀頭
81．．．本體部
82a,82b．．．可動件部
82a1 ,82a2 ．．．板狀構件
82b1 ,82b2 ．．．板狀構件
83．．．板片
84．．．覆罩玻璃
85a,85b．．．間隔件
86．．．測量板片
89a,89b．．．凸部
91．．．粗動滑件部
91a．．．永久磁石
92a,92b．．．側壁部
93a,93b．．．固定件部
100．．．曝光裝置
191．．．前端透鏡
圖1係概略顯示一實施形態之曝光裝置之構成的圖。
圖2(A)係從-Y方向所視、圖1之曝光裝置所具備之載台裝置的側視圖，圖2(B)係顯示載台裝置的俯視圖。
圖3係顯示圖1之曝光裝置之控制系統構成之方塊圖。
圖4係顯示構成微動載台驅動系統之磁石單元及線圈單元之配置的俯視圖。
圖5(A)係用以說明使微動載台相對粗動載台繞Z軸旋轉時之動作的圖，圖5(B)係用以說明使微動載台相對粗動載台繞Y軸旋轉時之動作的圖，圖5(C)係係用以說明使微動載台相對粗動載台繞X軸旋轉時之動作的圖。
圖6係用以說明使微動載台之中央部彎向+Z方向時之動作的圖。
圖7(A)係顯示X讀頭77x之概略構成的圖，圖7(B)係用以說明X讀頭77x、Y讀頭77ya、77yb分別在測量臂內之配置的圖。
圖8(A)係顯示測量臂之前端部之立體圖，圖8(B)係從+Z方向所視、測量臂之前端部之上面之俯視圖。
圖9係顯示縱搖量θx中編碼器相對微動載台之Z位置之測量誤差之圖表。
圖10(A)係用以說明掃描曝光時之晶圓驅動方法的圖，圖10(B)係用以說明步進時之晶圓驅動方法的圖。
圖11係顯示變形例之光柵配置之圖。
AX．．．光軸
BD．．．主框架
IA．．．曝光區域
IAR．．．照明區域
IL．．．照明光
Lq．．．液體
PL．．．投影光學系統
PU．．．投影單元
R．．．標線片
RA1 ,RA2 ．．．標線片對準系統
RG．．．光柵
RST．．．標線片載台
W．．．晶圓
WCS．．．粗動載台
WFS．．．微動載台
WST．．．晶圓載台
8．．．局部液浸裝置
10．．．照明系統
12．．．底盤
13．．．標線片干涉儀
14．．．線圈
15．．．移動鏡
16．．．晶圓載台位置測量系統
32．．．嘴單元
40．．．鏡筒
50．．．載台裝置
70．．．微動載台位置測量系統
71．．．測量臂
72．．．支承部
100．．．曝光裝置

Claims (39)

  1. 一種移動體裝置，其具備：移動體，可保持物體實質沿既定平面移動，且於前述物體之背面側、與前述既定平面實質平行地配置有光柵；測量系統，係從與前述物體之載置面相反側之前述移動體外部朝前述光柵照射既定波長之測量光，並接收源於該測量光之來自前述光柵之繞射光，以測量前述移動體在前述既定平面內之測量方向之位置資訊；以及驅動系統，根據前述移動體在前述測量方向之位置資訊與因該位置資訊所含之前述移動體之傾斜而產生之測量誤差之修正資訊，驅動前述移動體；前述移動體於內部具有空間部；前述測量系統，具有在前述移動體位於包含於前述既定平面內待定位前述移動體之既定點的既定範圍之區域內時位於前述空間部內之測量構件，且於該測量構件設有將前述測量光照射於前述光柵並接收源於前述測量光之來自前述光柵之繞射光之讀頭之至少一部分。
  2. 如申請專利範圍第1項之移動體裝置，其進一步具備測量前述移動體相對前述既定平面之傾斜資訊之傾斜測量系統。
  3. 如申請專利範圍第2項之移動體裝置，其中，前述修正資訊，包含對應前述物體表面與前述移動體之配置有前述光柵之面之間隔、因前述移動體之傾斜所產生之測量誤差之第1修正資訊。
  4. 如申請專利範圍第3項之移動體裝置，其中，前述修正資訊，進一步包含因前述移動體之配置有前述光柵之面之傾斜而產生之測量誤差之第2修正資訊。
  5. 如申請專利範圍第4項之移動體裝置，其進一步具備控制裝置，該控制裝置係根據前述位置資訊與前述傾斜資訊使前述移動體變換複數個不同之姿勢，一邊維持各姿勢、一邊在與前述既定平面垂直之方向上不同之位置測量前述移動體在前述測量方向之位置資訊，並根據該位置資訊作成或更新前述第2修正資訊。
  6. 如申請專利範圍第2項之移動體裝置，其中，前述傾斜測量系統，係將與前述既定波長不同波長之至少三條測量光束照射於前述移動體之與前述既定平面實質平行之面，並接收各該測量光束之來自前述移動體之反射光。
  7. 如申請專利範圍第1項之移動體裝置，其中，前述驅動系統，係根據前述修正資訊修正用以驅動前述移動體之目標位置及前述位置資訊之任一者。
  8. 如申請專利範圍第1項之移動體裝置，其中，前述光柵包含繞射柵格，該繞射柵格係以分別與在前述既定平面內彼此正交之第1軸及第2軸平行之第1及第2方向中之一方向為週期方向；前述測量系統，係測量前述移動體在前述一方向之位置資訊。
  9. 如申請專利範圍第8項之移動體裝置，其中，前述光柵進一步包含以前述既定平面內之前述第1及第2方向中 之另一方向為週期方向之繞射柵格；前述測量系統，亦測量前述移動體在前述另一方向之位置資訊。
  10. 如申請專利範圍第9項之移動體裝置，其中，前述光柵係以前述第1及第2方向為週期方向之二維柵格。
  11. 如申請專利範圍第1項之移動體裝置，其中，前述移動體能供前述既定波長之光於內部行進；前述光柵配置於前述移動體之前述物體載置面、與該載置面相反側之平行於前述既定平面之一面之間；前述測量系統，係使前述測量光照射於前述光柵。
  12. 如申請專利範圍第1項之移動體裝置，其中，前述移動體包含保持前述物體且於其背面配置有前述光柵之保持構件、與搭載該保持構件且前述測量光可透射其內部之平台。
  13. 如申請專利範圍第12項之移動體裝置，其中，前述保持構件可拆裝自如於前述平台。
  14. 如申請專利範圍第1項之移動體裝置，其中，前述移動體，包含可供前述測量光射入且於與前述既定平面實質平行之一面形成前述光柵之透明構件、與保持前述物體且設於前述透明構件之一面側之保持構件。
  15. 如申請專利範圍第1項之移動體裝置，其進一步具備移動構件，該移動構件係能將前述移動體支承成可在至少與前述既定平面平行之面內相對移動，並至少可沿前述既定平面移動； 前述驅動系統係將前述移動體單獨或與前述移動構件一體地驅動。
  16. 如申請專利範圍第1至15項中任一項之移動體裝置，其中，前述測量光係照射於前述既定點或其附近。
  17. 一種曝光裝置，係藉由能量束之照射而於物體形成圖案，其具備：將前述能量束照射於前述物體之圖案化裝置；以及將被照射前述能量束之前述物體保持於前述移動體之申請專利範圍第1項之移動體裝置。
  18. 如申請專利範圍第17項之曝光裝置，其中，前述測量光照射於前述能量束之照射區域內之既定點。
  19. 如申請專利範圍第18項之曝光裝置，其中，前述既定點係前述圖案化裝置之曝光中心。
  20. 一種元件製造方法，其包含：使用申請專利範圍第17至19項中任一項之曝光裝置使基板曝光之動作；以及使已曝光之前述基板顯影之動作。
  21. 一種曝光方法，係將能量束照射於物體以於前述物體上形成既定圖案，其包含：使保持前述物體且於前述物體之背面側與既定平面實質平行地配置有光柵之移動體沿前述既定平面移動，從與前述物體之載置面相反側之前述移動體外部朝前述光柵照射既定波長之測量光，並接收源於該測量光之來自前述光柵之繞射光，以測量前述移動體在前述既定平面內之測量 方向之位置資訊之動作；以及根據前述移動體在前述測量方向之位置資訊、與因該位置資訊所含之前述移動體之傾斜而產生之測量誤差之修正資訊，驅動前述移動體之動作；前述移動體於內部具有空間部；前述測量之動作，係使用讀頭進行前述測量，該讀頭之至少一部分設於在前述移動體位於包含於前述既定平面內待定位前述移動體之既定點的既定範圍之區域內時位於前述空間部內之測量構件，用以將前述測量光照射於前述光柵並接收源於前述測量光之來自前述光柵之繞射光。
  22. 如申請專利範圍第21項之曝光方法，其進一步包含測量前述移動體相對前述既定平面之傾斜資訊之動作；前述驅動之動作，係根據前述移動體在前述測量方向之位置資訊、與和所測量之前述傾斜資訊對應之前述測量誤差之修正資訊，驅動前述移動體。
  23. 如申請專利範圍第22項之曝光方法，其中，前述修正資訊，包含因應前述物體表面與前述移動體之配置有前述光柵之面之間隔、因前述移動體之傾斜而產生之測量誤差之第1修正資訊。
  24. 如申請專利範圍第23項之曝光方法，其中，前述修正資訊，進一步包含因前述移動體之配置有前述光柵之面之傾斜而產生之測量誤差之第2修正資訊。
  25. 如申請專利範圍第24項之曝光方法，其進一步包含：根據前述位置資訊與前述傾斜資訊，使前述移動體變 換複數個不同之姿勢，一邊維持各姿勢、一邊在垂直於前述既定平面之方向上不同之位置測量前述移動體在前述測量方向之位置資訊，並根據已測量之前述位置資訊作成或更新前述第2修正資訊之動作。
  26. 如申請專利範圍第22項之曝光方法，其中，前述測量傾斜資訊之動作係使用測量系統，該測量系統係將與前述既定波長不同波長之至少三條測量光束照射於前述移動體之與前述既定平面實質平行之面，並接收各該測量光束之來自前述移動體之反射光。
  27. 如申請專利範圍第21項之曝光方法，其中，前述驅動之動作，係根據前述修正資訊修正用以驅動前述移動體之目標位置及前述位置資訊之任一者。
  28. 如申請專利範圍第21項之曝光方法，其中，前述光柵包含繞射柵格，該繞射柵格係以分別與在前述既定平面內彼此正交之第1軸及第2軸平行之第1及第2方向中之一方向為週期方向；前述測量之動作，係測量前述移動體在前述一方向之位置資訊。
  29. 如申請專利範圍第28項之曝光方法，其中，前述光柵進一步包含以前述既定平面內之前述第1及第2方向中之另一方向為週期方向之繞射柵格；前述測量之動作，亦測量前述移動體在前述另一方向之位置資訊。
  30. 如申請專利範圍第29項之曝光方法，其中，前述光 柵係以前述第1及第2方向為週期方向之二維柵格。
  31. 如申請專利範圍第21項之曝光方法，其中，前述移動體能供前述既定波長之光於內部行進；前述光柵配置於前述移動體之前述物體之載置面、與該載置面相反側之平行於前述既定平面之一面之間；前述測量之動作，係使前述測量光照射於前述光柵，並接收源於該測量光之來自前述光柵之繞射光。
  32. 如申請專利範圍第21項之曝光方法，其中，前述移動體包含保持前述物體且於其背面配置有前述光柵之保持構件、與搭載該保持構件且前述測量光可透射其內部之平台。
  33. 如申請專利範圍第32項之曝光方法，其中，前述保持構件可拆裝自如於前述平台。
  34. 如申請專利範圍第21項之曝光方法，其中，前述移動體，包含可供前述測量光射入且於與前述既定平面實質平行之一面形成前述光柵之透明構件、以及保持前述物體且設於前述透明構件之一面側之保持構件。
  35. 如申請專利範圍第21項之曝光方法，其進一步包含藉由至少可沿前述既定平面移動之移動構件，將前述移動體支承成可在至少與前述既定平面平行之面內相對移動之動作；前述驅動之動作係將前述移動體單獨或與前述移動構件一體地驅動。
  36. 如申請專利範圍第21項之曝光方法，其中，前述測 量光係照射於前述既定點或其附近。
  37. 如申請專利範圍第21項之曝光方法，其中，前述測量光照射於前述能量束之照射區域內之既定點。
  38. 如申請專利範圍第37項之曝光方法，其中，前述既定點係曝光中心。
  39. 一種元件製造方法，其包含：使用申請專利範圍第21至38項中任一項之曝光方法使基板曝光之動作；以及使前述已曝光之基板顯影之動作。
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