曝光装置、 曝光方法及器件制造方法 技术领域 本发明涉及曝光装置、 曝光方法及器件制造方法， 并且更具体地涉及在光刻工艺 中用于制造如半导体器件的微器件的曝光装置和曝光方法以及使用该曝光方法的器件制 造方法。
背景技术 传统上， 在用于制造诸如半导体器件 ( 例如集成电路 ) 的电子器件 ( 微器件 ) 和 液晶显示器件的光刻工艺中， 主要使用例如步进重复法的投影曝光装置 ( 所谓的步进器 ) 或步进扫描法的投影曝光装置 ( 所谓的扫描步进器 )( 也被称为扫描器 ) 的曝光装置。
然而， 半导体器件在未来将趋于更高的集成性， 并且伴随于此， 应当在晶片上形成 的电路图案必将更为精细， 而且在作为半导体器件量产装置的曝光装置中将会要求进一步 提高晶片位置的检测精度等。
例如， 在美国专利申请公开 No.2006/0227309 中， 公开了这样的曝光装置， 其采用 将编码器型传感器 ( 编码器头 ) 安装在衬底台上的液浸曝光方法。在这种曝光装置中， 在 介于衬底和光学系统之间的空间中供应液体以形成液浸区， 并且该液浸区有时可以通过衬 底台的移动而从衬底上的区域移动到衬底台上的区域。在编码器头进入液浸区 ( 形成液浸 区的液体 ) 并随后从该区中退出后， 液体可能残留在编码器头的上表面 ( 光检测表面 ) 上。 在这样的情况下， 在光检测面上残留有液体的编码器头中发生测量误差， 或者在残留量大 的情况下， 使用该编码器头进行测量本身变得困难， 而且编码器头将无法正常工作。
发明内容 在上述的环境下做出了本发明， 并且根据第一方面， 提供了一种曝光装置， 该装置 包括 ： 可移动体， 该可移动体保持物体并且大体上沿预定平面移动 ； 液体供应装置， 该液体 供应装置在包括所述物体的表面在内的、 所述可移动体的固定了所述物体的表面上供应液 体； 包括光学系统的图案生成装置， 该图案生成装置将液体供应到与所述可移动体的所述 表面形成的空间中， 通过所述光学系统和所述液体在所述物体上照射能量束， 并且在所述 物体上形成图案 ； 包括编码器系统的测量系统， 该编码器系统具有布置在所述可移动体的 所述表面上的多个编码器头， 该测量系统基于所述多个编码器头中面对所述可移动体外与 所述预定平面平行布置的光栅部的预定数量个编码器头的输出来测量所述可移动体的位 置信息 ； 以及检测装置， 该检测装置连接到所述测量系统， 并且对于所述多个编码器头中的 至少一个， 检测光检测部上的液体残留信息， 并且将检测结果输出到所述测量系统。
根据该装置， 所述检测装置针对所述多个编码器头中的至少一个检测光检测表面 上的液体残留状态， 并且将检测结果输出到所述测量系统。因此， 在所述多个编码器头中， 所述测量系统可以使用光检测表面上的液体残留状态良好的预定数量的编码器头来测量 可移动体在所述预定平面内的位置信息。因此， 能够避免使用由于太多液体残留在所述光 检测表面上而不能正常工作的编码器头， 这使得可以对所述可移动体的所述位置信息进行
高精度且稳定的测量。
顺便提及， 在所述头被覆盖有保护部件 ( 例如， 盖玻璃等 ) 的情况下， 对于盖玻璃 的表面来说， 术语 “头的光检测表面” 是指包括测量光束和来自光栅的由该测量光束得到的 返回光束所通过的区域在内的预定范围的区域。 另外， 除了预定区域以外， 所述检测装置的 检测区是指在以预定距离设置了多个检测点的情况下所有多个检测点占据的区域。 在本说 明书中， 术语 “光检测表面” 和 “检测区” 按照上述涵义使用。
根据本发明的第二方面， 提供了一种曝光方法， 其中通过光学系统和液体在物体 上照射能量束， 并且在所述物体上形成图案， 所述方法包括 ： 测量过程， 在该测量过程中， 在 被设置在大体上沿预定平面移动的可移动体的安装有所述物体的表面上的多个编码器头 中， 基于面对所述可移动体外与所述预定平面平行布置的光栅部的预定数量个编码器头的 输出， 来测量所述可移动体的位置信息 ； 和检测过程， 针对所述多个编码器头中的至少一 个， 检测光检测部上的液体残留信息。
根据该方法， 在所述测量过程中， 针对所述多个编码器头的至少一个编码器头， 检 测光检测表面上的液体残留状态。 因此， 在所述测量过程中， 可以基于所述多个编码器头中 光检测面上的液体残留状态良好的预定数量的编码器头的输出， 测量所述可移动体在所述 预定平面内的位置信息。因此， 能够避免使用由于太多液体残留在所述光检测表面上而不 能正常工作的所述编码器头， 这使得可以对所述可移动体的所述位置信息进行高精度且稳 定的测量。
根据本发明第三方面， 提供了一种器件制造方法， 该方法包括 ： 通过本发明的所述 曝光方法在物体上形成图案的过程 ； 和对形成了所述图案的所述物体进行显影的过程。附图说明
图 1 是示意性示出与第一实施方式相关的曝光装置的构造的图。
图 2(A) 是用于说明液体检测装置的构造的图， 并且图 2(B) 是用于说明检测点的 布置的图。
图 3 是说明编码器头和干涉仪的布置的图。
图 4 是对图 1 中的晶片台进行了部分剖视的放大图。
图 5 是示出与图 1 中的曝光装置的台控制相关的部分省略的控制系统与液体供应 装置等的框图。
图 6(A) 到 6(F) 是用于说明使用液体检测装置对残留液体进行诊断的过程的图。
图 7(A) 到 7(B) 是用于说明液体检测装置的变型例的图。
图 8 是示出第二实施方式的曝光装置的图。 具体实施方式
第一实施方式
下面， 将参照图 1 到 6(F) 描述本发明的第一实施方式。
图 1 示出了第一实施方式中的曝光装置 100 的示意性构造。曝光装置 100 是使用 步进扫描法的投影曝光装置， 即所谓的扫描器。 如稍后将描述的， 在本实施方式中设置有投 影光学系统 PL， 在下面的描述中， 将把与投影光学系统 PL 的光轴 AX 平行的方向描述为 Z 轴方向， 将把与 Z 轴方向正交的平面内对掩模板 (reticle) 和晶片进行相对扫描的方向描述 为 Y 轴方向， 将把与 Z 轴和 Y 轴正交的方向描述为 X 轴方向， 并且将分别把围绕 X 轴、 Y轴 和 Z 轴的旋转 ( 倾斜 ) 方向描述为 θx、 θy 和 θz 方向。
曝光装置 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、 包括安装有晶片 W 的晶片台 WST(waferstage) 的晶片台装置 50、 以及这些部 件的控制系统等。
照射系统 10 包括光源、 包括光学积分器等的照度均匀度光学系统、 具有掩模板 遮帘 (reticle blind) 等 ( 均未示出 ) 的照射光学系统， 如例如在美国专利申请公开 No.2003/0025890 等所公开的。照射系统 10 通过具有大体上均匀的照度的照射光 ( 曝光 光 )IL 来照射在掩模板 R 上由掩模板遮帘 ( 掩模系统 ) 设置的狭缝形照射区 IAR。在这种 情况下， 例如使用了 ArF 准分子激光束 ( 波长 193 纳米 ) 作为照射光 IL。
在掩模板台 RST 上， 例如通过真空卡盘固定住图案面 ( 图 1 中的下表面 ) 上形成 有电路图案等的掩模板 R。掩模板台 RST 可以由例如包括直线电动机等的掩模板台驱动部 11( 图 1 中未示出， 参照图 5) 在 XY 平面内进行精细驱动， 并且掩模板台 RST 还可以按照预 定扫描速度在扫描方向 ( 在此为 Y 轴方向， 即图 1 中页面横向 ) 上进行驱动。 由掩模板激光干涉仪 ( 下面称为 “掩模板干涉仪” )16 以例如大约 0.25 纳米的分辨 率恒定地检测掩模板台 RST 在 XY 平面 ( 移动平面 ) 内的位置信息 ( 包括在 θz 方向上的位 置信息 ( 下面也称为 θz 旋转量 ))， 所述掩模板干涉仪在图 1 所示的可动镜 15( 实际设置的 镜是反射面与 Y 轴方向正交的 Y 可动镜 ( 或者后向反射器 ) 和反射面与 X 轴方向正交的 X 可动镜 ) 上照射测量光束。 顺便提及， 可以使用例如在美国专利申请公开 No.2007/0288121 等中公开的编码器系统来替代掩模板干涉仪 16 或者与掩模板干涉仪 16 一起在至少三自由 度的方向上测量掩模板 R 的位置信息。
图 1 中投影单元 PU 置于掩模板台 RST 之下 (-Z 方向 )， 并且由构成主体一部分 ( 未 示出 ) 的主框架 ( 计量框架 ) 支撑。投影单元 PU 具有镜筒 40、 以及由镜筒 40 包含的多个 光学元件构成的投影光学系统 PL。例如使用屈光系统作为投影光学系统 PL， 所述屈光系统 由多个沿与 Z 轴方向平行的光轴 AX 设置的透镜 ( 透镜元件 ) 构成。投影光学系统 PL 例如 是具有预定的投影放大率 ( 如四分之一倍、 五分之一倍或八分之一倍 ) 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 IAR 时， 通过了掩模板 R( 其被设置 成图案面与投影光学系统 PL 的第一面 ( 物面 ) 大体重合 ) 的照射光 IL 经由投影光学系统 PL， 在表面涂敷有抗蚀剂 ( 敏感剂 ) 并且被设置在投影光学系统 PL 的第二面 ( 像面 ) 侧的 晶片 W 上与照射区 IAR 共轭的区域 ( 曝光区 )IA 中， 形成掩模板 R 在照射区 IAR 内形成的 的电路图案的缩小像 ( 电路图案部分的缩小像 )。 并且， 通过同时驱动掩模板台 RST 和晶片 台 WST， 掩模板 R 相对于照射区 IAR( 照射光 IL) 在扫描方向 (Y 轴方向 ) 上相对移动， 同时 晶片 W 相对于曝光区 ( 照射光 IL) 在扫描方向 (Y 轴方向 ) 相对移动， 因此进行对晶片 W 上 命中区 (shot area)( 分割区域 ) 的扫描曝光， 并且将掩模板 R 的图案转印到命中区。即， 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， 并且随后通过 照射光 IL 对晶片 W 上的敏感层 ( 抗蚀剂层 ) 进行曝光， 在晶片 W 上形成图案。
顺便提及， 所述主框架可以是常规使用的门型框架和例如在美国专利申请公开 No.2008/0068568 等中公开的悬挂支撑型框架中的一种。
在本实施方式的曝光装置 100 中， 安装了局部液浸装置 8 以利用之前描述的液浸 法进行曝光。局部液浸装置 8 包括液体供应装置 5、 液体回收装置 6( 二者均未在图 1 中示 出， 参照图 5)、 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 被支撑投影单元 PU 的主框架 ( 未示出 ) 支撑为悬空状态， 使得围住了镜筒 40 的保持住构 成投影光学系统 PL 的最靠近像面侧 ( 晶片 W 侧 ) 的光学元件 ( 在此为透镜 ( 下面也称为 前端透镜 )191) 的下端部的周边。在本实施方式中， 喷嘴单元 32 被设置为其下端面处于与 前端透镜 191 下端面大体上齐平的面上。此外， 喷嘴单元 32 配备有液体 Lq 的供应口和回 收口、 与放置的晶片 W 相对并且设置有回收口的下表面、 以及分别连接到液体供应管 31A 和 液体回收管 31B 的供应流路和回收流路。
分别地， 液体供应管 31A 连接到液体供应装置 5( 参照图 5)， 而液体回收管 31B 连 接到液体回收装置 6( 参照图 5)。在此， 在液体供应装置 5 中， 配备有用于储存液体的液体 箱、 压缩泵、 温度控制器、 用于控制液体流量的阀等。在液体回收装置 6 中， 配备有用于储存 已回收液体的液体箱、 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 5)， 通过液体供应管 31A 在前端透镜 191 和晶片 W( 或安装有晶片 W 的晶片工作台 WTB(wafertable) 的上表面 ( 稍后将要描述的板 28)) 之间供应液体， 并且控制液体回收装置 6( 参见图 5)， 通过液体回收管 31B 从前端透镜 191 和晶片 W 之间回收液体。在操作期间， 主控制器 20 对液体供应装置 5 和液体回收装置 6 进行控制， 使得所供应的液体量恒等于已回收的液体量。因此， 在前端透镜 191 与晶片 W 之间的空间中， 恒定量的液体 Lq 被保持恒定地替换， 这样就形成了液浸区 ALq( 例如， 参照 图 2(A)、 3 等 )。 在本实施方式中， 将使用透过 ArF 准分子激光 ( 波长为 193 纳米的光 ) 的纯水 ( 此 后， 除了必须指明的情况外将被简称为 “水” ) 作为上述的液体 Lq。顺便提及， 水对 ArF 准 分子激光束的折射率约为 1.44， 并且照射光 IL 的波长在水中为 193nmx1/n， 缩短至约 134 纳米。
在镜筒 40 的 -Z 侧一端的周边中， 例如在与镜筒 40 的下端表面大体齐平的高度上 与 XY 平面平行地设置了刻度板 21。在本实施方式中， 刻度板 21 由矩形板构成， 该矩形板 在该板的一部分中形成了插入镜筒 40 的 -Z 端的圆形开口和插入对准系统的 -Z 端的圆形 开口， 并且由主体 ( 未示出 ) 悬空支撑。在本实施方式中， 刻度板 21 由支撑投影单元 PU 的 主框架 ( 未示出 )( 计量框架 ) 悬空支撑。在刻度板 21 的下表面 (-Z 侧的表面 ) 上， 形成 有作为二维光栅的二维反射光栅 RG( 参照图 4)， 其由具有预定节距的周期方向为 Y 轴方向 的光栅 ( 如 1 微米的光栅 ) 和具有预定节距的周期方向为 X 轴方向的光栅 ( 如 1 微米的光 栅 ) 构成。该衍射光栅 RG 形成在覆盖了晶片台 WST 移动范围的预定宽度的十字形区域中。 在刻度板 21 的没有形成衍射光栅 RG 的区域中， 形成有开口部 ( 或透光部 )， 该开口部成为 稍后将要描述的液体检测装置的测量光束的路径。
晶片台装置 50 配备有由地面上多个 ( 例如， 三个或四个 ) 隔振机构 ( 附图中省略 ) 几乎水平支撑的台基 (stage base)12、 置于台基 12 上的晶片台 WST、 晶片台驱动系统 27( 图 1 中仅示出该系统的一部分， 参见图 5)、 以及测量晶片台 WST 的位置信息的测量系统。该测 量系统配备有图 5 中示出的编码器系统 70、 晶片激光干涉仪系统 18 等。顺便提及， 稍后将 在说明书中进一步描述编码器系统 70 和晶片激光干涉仪系统 18。
台基 12 由平板形构件制成， 并且上表面的平坦度极高且在晶片台 WST 移动时充当 引导表面。在台基 12 内部容纳有线圈单元， 该线圈单元包括按照以 XY 二维方向作为行方 向和列方向的矩阵的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 被 设置在台主体部 91 上方并由 Z 倾斜驱动机构 ( 未示出 ) 以非接触的方式相对于台主体部 91 支撑住。在此， 通过调节三点处的如电磁力的向上的力 ( 斥力 ) 和包括自重的向下的力 ( 重力 ) 的平衡， 由 Z 倾斜驱动机构以非接触的方式支撑晶片工作台 WTB， 并且在三自由度 的方向 (Z 轴方向、 θx 方向和 θy 方向 ) 上精细地驱动该晶片工作台 WTB。在台主体部 91 的底部， 设置有滑块部 91a。滑块部 91a 具有由在 XY 平面内二维排布的多个磁铁组成的磁 性单元、 容纳该磁性单元的壳体以及设置在壳体下表面周边的多个空气轴承。该磁铁单元 与前述的线圈单元一起构成了使用例如美国专利 No.5,196,745 所公开的洛伦兹电磁力驱 动的平面电动机 30。 顺便提及， 驱动方法并不限于使用洛伦兹力电磁力的方法， 也可以使用 基于可变磁阻驱动系统的平面电动机作为平面电动机 30。
通过上述的多个空气轴承将晶片台 WST 支撑为在台基 12 上方悬浮起预定间隙 ( 如数微米 )， 并且由平面电动机 30 在 X 轴方向、 Y 轴方向和 θz 方向上对其进行驱动。因 此， 可以相对于台基 12 在六自由度的方向上驱动晶片工作台 WTB( 晶片 W)。 顺便提及， 可以 由平面电动机 30 在六自由度的方向上驱动晶片台 WST。
在本实施方式中， 主控制器 20 控制供应给构成线圈单元的各个线圈 14a 的电流的 大小和方向。晶片台驱动系统 27 被构成为包括前述的平面电动机 30 和 Z 倾斜驱动机构。 顺便提及， 平面电动机 30 不限于使用移动磁铁方法的电动机， 而是可以是使用移动线圈方 法的电动机。 或者， 可以使用磁悬浮型平面电动机作为平面电动机 30。 在此， 并不是必须设 置之前描述的空气轴承。此外， 晶片工作台 WTB 可以在 X 轴方向、 Y 轴方向和 Z 轴方向中的 至少一个方向上精细地移动。更具体地说， 晶片台 WST 可以由粗 / 精移动台构成。
在晶片工作台 WTB 上， 晶片 W 通过晶片座 ( 未示出 ) 来安放， 并且通过如真空吸引 ( 或静电吸附 ) 的卡盘机构 (chuck mechanism)( 未示出 ) 来固定。在晶片工作台 WTB 的 +Y 侧的表面 (+Y 边缘表面 ) 和 -X 侧的表面 (-X 边缘表面 ) 上， 分别施加了镜面抛光， 并且 如图 3 所示地形成稍后将要描述的在晶片激光干涉仪系统 18 中使用的反射面 17a 和 17b。 如图 3 所示， 在晶片座 ( 晶片安放区 ) 的外侧， 设置有板 ( 斥液板 )28， 其在中央处形成有比 晶片座稍大的圆形开口， 并且还具有矩形外形 ( 轮廓 )。板 28 由具有低热膨胀值的透明材 料制成， 例如玻璃。对板 28 的表面施加了针对液体 Lq 的斥液处理 ( 形成斥液表面 )。顺便 提及， 板 28 被安装为其整个表面或者其表面的一部分变得与晶片 W 的表面齐平。
编码器系统 70 测量晶片台 WST 在 XY 平面内的位置信息 ( 包括关于 θz 旋转量的 信息 )。现在， 将详细描述编码器系统 70 的构造等。
在晶片工作台 WTB 上， 如图 3 的平面图中所示， 编码器头 ( 之后， 如果需要， 将其简 称为头 )60A、 60B、 60C 和 60D 分别设置在四个角处。头 60A 到 60D 设置在这样的位置， X轴 方向或 Y 轴方向上相邻的头之间的间隔距离充分大于液浸区 ALq 的宽度。 这些头 60A 到 60D 分别安装在晶片工作台 WTB 中所形成的在 Z 轴方向上具有预定深度的孔内， 如图 4 所示， 其 中以头 60C 为例。头 60A 到 60D 的上表面被板 28 覆盖。
再参照图 3， 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 )。此外， 位于晶片工作台 WTB 的上表面上的另一条对角 线上的一对头 60B 和 60D 是测量方向为 X 轴方向的头 (X 头 )。使用了具有与例如美国专 利 No.7,238,931、 国际公开 No.2007/083758 等中所公开的构造类似的构造的头作为各个 头 60A 到 60D。在具有如此构造的头中， 由于两道光束的光路长度极短， 因此几乎可以忽略 空气波动的影响。然而， 在本实施方式中， 光源和光检测器设置在各个头外， 或者更具体地 说， 设置在台主体部 91 的内部 ( 或外部 )， 并且仅光学系统被设置在各个头的内部。而且， 光源、 光检测器和光学系统通过光纤 ( 未示出 ) 光学连接。为了提高晶片工作台 WTB( 精 移动台 ) 的定位精度， 可以在台主体部 91( 粗移动台 ) 和晶片工作台 WTB( 精移动台 )( 之 后简称为粗 / 精移动台 ) 之间进行激光束等的空气透射， 或者可以采用将头设置在台主部 91( 粗移动台 ) 中这样的配置以便于使用该头来测量台主部 91( 粗移动台 ) 的位置， 并且以 另一传感器来测量粗 / 精移动台的相对位移。
Y 头 60A 和 60C 分别构成 Y 直线编码器 ( 之后适当简称为 “Y 编码器”或 “编码 器” )70A 和 70C( 参见图 5)， 它们通过在刻度板 21 上照射测量光束 ( 测量光 ) 并且从刻度 板 21 的表面 ( 下表面 ) 上形成的周期方向为 Y 轴方向的光栅接收衍射光束来测量晶片台 WST 在 Y 轴方向上的位置。另外， X 头 60B 和 60D 分别构成 X 直线编码器 ( 之后适当简称为 “编码器” )70B 和 70D( 参见图 5)， 它们通过在刻度板 21 上照射测量光束 ( 测量光 ) 并且从 刻度板 21 的表面 ( 下表面 ) 上形成的周期方向为 X 轴方向的光栅接收衍射光束来测量晶 片台 WST 在 X 轴方向上的位置。 编码器 70A 到 70D 中的每一个的测量值都被供应到主控制器 20( 参见图 5)。主控 制器 20 基于面向刻度盘 21 的形成了衍射光栅 RG 的下表面的至少三个编码器 ( 更具体地 说， 输出有效测量值的至少三个编码器 ) 的测量值 ( 输出 ) 来获得晶片工作台 WTB( 晶片台 WST) 在 XY 平面中的位置信息 ( 包括关于 θz 旋转量的信息 )。
液体检测装置 80( 参见图 5) 安装在喷嘴单元 32 周围。液体检测装置 80 用于检 测晶片工作台 WTB 的上表面 ( 板 28 的上表面 ) 上液体 Lq 的残留状态， 或者， 在本实施方式 中， 检测是否存在残留液体。液体检测装置 80 主要用于检测编码器头 60A 到 60D 的光检测 表面 ( 板 28 的上表面上预定范围内的区域， 包括来自各个编码器头的测量光束和来自衍射 光栅 RG 的由测量光束生成的衍射光束所通过的区域 ) 上液体 Lq 的残留状态。
液体检测装置 80 包括四个由照射系统和光检测系统构成的液体检测传感器 80a、 80b、 80c 和 80d( 参见图 5)， 它们具有与例如日本专利申请公开 No.6-283403( 对应于美国 专利 No.5,448,332) 等中公开的倾斜入射法的多点焦点位置检测系统 (multiple point focal point positiondetection system) 类似的构造。 在该多点焦点位置检测系统中， 利 用了晶片表面在 Z 轴方向上的位置 (Z 位置 ) 偏离最佳聚焦位置时所发生的从晶片表面上 的各个检测点通过狭缝到达光接收元件的反射光的光量变化来检测 Z 位置。另一方面， 在 此实施方式的液体检测传感器 80a 到 80d 中， 利用由于残留在晶片工作台 WTB 的上表面上 的残留液体 Lq 的影响而造成的从晶片工作台 WTB 的上表面上的各个检测点通过狭缝到达 光接收元件的反射光的光量变化， 来检测液体 Lq 的残留状态。
如图 2(A) 所示， 在液浸区 ALq 的 +Y 侧， 液体检测传感器 80a 具有照射系统 80a1 和 光检测系统 80a2， 它们彼此相对地设置在关于 Y 轴方向上穿过投影光学系统 PL 的光轴 AX 的基准轴 ( 未示出 ) 对称的位置处。在液浸区 ALq 的 +Y 侧， 液体检测传感器 80a 具有沿 X
轴方向以预定距离排布的多个检测点 Ma( 参见图 2(B)， 示出了图 2(A) 中圆 c 的放大图 )。 然而， 在图 2(A) 中， 没有单独地示出被照射了各道检测光束的多个检测点， 而是将其示为 在照射系统 80a1 和光检测系统 80a2 之间在 X 轴方向上延伸的长且窄的检测区 Ma。
另外， 如图 2(A) 所示， 液体检测传感器 80b 具有照射系统 80b1 和光检测系统 80b2， 它们关于在 X 轴方向上穿过投影光学系统 PL 的光轴 AX 的基准轴 ( 未示出 ) 分别与照射系 统 80a1 和光检测系统 80a2 对称地设置。在液浸区 ALq 的 -Y 侧， 液体检测传感器 80b 具有 沿 X 轴方向以预定距离排布的多个检测点 Mb。
如图 2(A) 所示， 液体检测传感器 80d 具有照射系统 80d1 和光检测系统 80d2， 在液 浸区 ALq 的 +X 侧， 它们彼此相对地设置在关于 X 轴方向上穿过投影光学系统 PL 的光轴 AX 的基准轴 ( 未示出 ) 对称的位置处。在液浸区 ALq 的 -X 侧， 液体检测传感器 80d 具有沿 Y 轴以预定距离 D 排布的多个检测点 Md( 参见图 2(B))。
另外， 如图 2(A) 所示， 液体检测传感器 80c 具有照射系统 80c1 和光检测系统 80c2， 它们关于 Y 轴方向上穿过投影光学系统 PL 的光轴 AX 的基准轴 ( 未示出 ) 分别与照射系统 80d1 和光检测系统 80d2 对称地设置。液体检测传感器 80c 在液浸区 ALq 的 -X 侧具有沿 Y 轴方向以预定距离设置的多个检测点 Mc。 液体检测传感器 80a 到 80d 具有的所有检测点 Ma 到 Md( 统称为 M) 包围了液浸区 ALq， 如图 2(A) 所示。
顺便提及， 液体检测传感器 80a 到 80d 的照射系统和光检测系统与喷嘴单元 32 一 起由保持投影单元 PU 的主框架 ( 未示出 ) 悬空支撑。在此， 彼此成对的照射系统和光检测 系统被设置在能够通过刻度板 21 的开口部 ( 或者透光部 ) 照射检测光并从板 28 表面接收 反射光的位置处。
构成液体检测传感器 80a 的照射系统 80a1 照射测量光束， 这些测量光束在晶片工 作台 WTB 上设置各个检测点 Ma 的点处倾斜入射。光检测系统 80a2 从晶片工作台 WTB 接收 这些检测光束的反射光， 并且向主控制器 20 输出检测结果 ( 表示从各个检测点反射的光的 光量的信号 )。其他液体检测传感器 80b、 80c 和 80d 也以与液体检测传感器 80a 类似的方 式工作。
液体检测传感器 80a 到 80d 以上述方式朝向晶片工作台 WTB 的上表面照射倾斜入 射的恒量的测量光束。在此， 如果液体未残留在晶片工作台 WTB 上， 则各个光检测系统的各 个光接收元件都在各个检测点处恒定地检测到恒量的反射光。然而， 当液体残留在晶片工 作台 WTB 上时， 各个光接收元件检测到的反射光的光量由于部分测量光束被液体打断或散 射而减少。通过检测这样的光量变化， 液体检测传感器 80a 到 80d 检测到晶片工作台 WTB 的与编码器头 60A 到 60D 的光检测表面相对应的上表面上的液体残留状态。稍后将详细描 述液体检测传感器 80a 到 80d( 液体检测装置 80) 的使用。
在本实施方式的曝光装置 100 中， 晶片激光干涉仪系统 ( 之后称为 “晶片干涉仪系 统” )18( 参见图 5) 可以独立于编码器系统 70 而测量晶片工作台 WST 的位置。
如图 3 所示， 晶片干涉仪系统 18 配备有 Y 干涉仪 18Y 和 X 干涉仪， Y 干涉仪 18Y 在晶片工作台 WTB 的反射表面 17a 上在 Y 轴方向上照射多道测量光束， X 干涉仪在反射表 面 17b 上与 X 轴方向平行地照射一道或者多于一道测量光束， 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 轴方向上的实质测量轴是在 Y 轴方向上穿过投影光学系统 PL 的光轴 AX 和稍后将要描述的对准系统 ALG 的检测中心的直线 ( 前述的基准轴 )。Y 干涉仪 18Y 测量晶片工作台 WTB 在 Y 轴方向和 θz 方向 ( 以及 θx 方向 ) 上的位置信息。
另外， X 干涉仪 18X1 在 X 轴方向上的实质测量轴是在 X 轴方向上穿过投影光学系 统 PL 的光轴 AX 的直线 ( 前述的基准轴 )。X 干涉仪 18X1 测量晶片工作台 WTB 在 X 轴方向 和 θz 方向 ( 以及 θy 方向 ) 上的位置信息。
另外， X 干涉仪 18X2 的测量轴是在 X 轴方向上穿过对准系统 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， 可以取代反射面 17a 和 17b， 而例如把由平面镜构成的可动镜接合到晶 片工作台 WTB 的端部。另外， 可以在晶片工作台 WTB 上设置与 XY 平面成 45 度角倾斜的反 射面， 可以通过该反射面来测量晶片工作台 WTB 在 Z 轴方向的位置。
干涉仪系统 18 的各干涉仪的测量值被提供给主控制器 20。然而， 在本实施方式 中， 主要由前述的编码器系统 70 来测量用于晶片台 WST( 晶片工作台 WTB) 在 XY 平面内的 位置控制的位置信息 ( 包括关于 θz 旋转量的信息 )， 并且在诸如校正 ( 校准 ) 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 ) 时或者在编码器系统输出异常时 作为备用而补充地使用干涉仪 18Y、 18X1 和 18X2 的测量值。另外， 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， 监视四个头 60A 到 60D 中的任一个是否接近液浸区 ALq( 或者位 于液浸区 ALq 内 )。更具体地说， 在本实施方式中， 不仅仅出于前述的目的而补充地使用晶 片干涉仪系统 18 的各干涉仪的测量值， 而且还将其用于监视头 60A 到 60D 与液浸区 ALq 之 间的位置关系。
如图 1 和 3 所示， 对准系统 ALG 是在投影光学系统 PL 的 -Y 侧相距预定距离处设 置的离轴型对准系统。在本实施方式中， 例如， 使用了 FIA( 场像对准 ) 系统作为对准系统 ALG， 其是一种通过利用宽带 ( 宽带波长范围 ) 光 ( 例如卤素灯 ) 照射标记并且对标记图像 进行图像处理来测量标记位置的图像处理型对准传感器。来自对准系统 ALG 的成像信号通 过对准信号处理系统 ( 未示出 ) 被提供到主控制器 20( 参照图 5)。
顺便提及， 对准系统 ALG 并不限于 FIA 系统， 必要时自然可以单独或组合使用下 面这样的对准传感器， 即， 其向主体标记照射相干检测光并检测从该主体标记产生的散 射光或衍射光， 或者使得从主体标记产生的两束衍射光 ( 例如， 相同阶次的衍射光或在 相同方向衍射的衍射光 ) 发生干涉并检测干涉光。可以采用例如在美国专利申请公开 No.2008/0088843 中公开的具有多个检测区的对准系统作为对准系统 ALG。
此外， 在本实施方式的曝光装置 100 中， 在投影单元 PU 附近设置了具有与美国专 利 No.5,448,332 等中所公开的构造相似构造的使用倾斜入射法的多点焦点位置检测系统 ( 之后简称为多点 AF 系统 )AF( 图 1 中未示出， 参见图 5)。多点 AF 系统 AF 的检测信号通 过 AF 信号处理系统 ( 未示出 ) 提供给主控制器 20( 参见图 5)。主控制器 20 基于多点 AF 系统 AF 的检测信号在各检测点处检测晶片 W 表面在 Z 轴方向的位置信息， 并且基于该检测 结果在扫描曝光期间对晶片 W 进行所谓的焦点调整 (focus leveling) 控制。顺便提及， 多点 AF 系统可以设置在对准系统 ALG 附近， 并且可以在晶片对准时提前获得晶片表面的表面 位置信息 ( 不平坦信息 )， 并且在曝光时， 可以使用该表面位置信息以及检测晶片工作台的 上表面在 Z 轴方向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 行所谓的焦点调整控制。
此外， 在曝光装置 100 中， 在上述掩模板 R 上方， 设置了一对 TTR( 掩模板透过， Through The Reticle) 法的掩模板对准检测系统 13A 和 13B( 图 1 中未示出， 参照图 5)， 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 测信号通过对准信号处理系统 ( 未示出 ) 提供给主控制器 20。
图 5 是示出与曝光装置 100 中的台控制相关的部分省略的控制系统和液体供应 装置与液体回收装置的框图。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 ) 等构成的所谓微型计算 机 ( 或工作站 )， 并且能够对整个装置进行总体控制。
在以上述方式构成的曝光装置 100 中， 在制造器件过程中， 使用上述的掩模板对 准检测系统 13A 和 13B、 晶片工作台 WTB 上的基准板 ( 未示出 ) 等， 以与典型的扫描步进器 类似的过程 ( 例如美国专利 No.5,646,413 等中公开的过程 ) 进行对准系统 ALG 的掩模板 对准和基线测量， 并且大致在此时， 进行晶片对准 ( 例如， 在美国专利 No.4,780,617 等中公 开的增强型全局对准 (EGA)) 等。
随后， 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法进行 曝光操作， 并且掩模板 R 的图案被转印到晶片 W 上的多个命中区中的各个上。通过交替地 重复执行前述的同时移动掩模板台 RST 和晶片台 WST 的扫描曝光操作和在命中之间将晶片 台 WST 移动到加速开始位置以对命中区进行曝光的移动 ( 步进 ) 操作， 执行步进扫描法的 曝光操作。 此外， 在该实施方式的曝光装置 100 中， 在上述的扫描曝光中， 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。更具体地说， 执行了液浸曝光。这使得掩 模板 R 的图案被转印到晶片 W 上的各个命中区。
当在上述步进扫描法的曝光操作期间在晶片 W 外围边缘中的命中区上转印图案 时， 液体 Lq 在晶片 W 上形成的液浸区 ALq( 或者该区的一部分 ) 会由于晶片台 WST 的移动 而从晶片 W 之上的区域移动到晶片工作台 WTB 的板 28 之上的区域， 并且会进一步移动到板 28 上的头 60A 到 60D 的区域。换言之， 头 60A 到 60B 可以进入液浸区 ALq 中。图 3 示出了 液浸区 ALq 已经到达头 60C 的一部分的状态。
在液浸区 ALq 正好移动到头 ( 例如头 60C) 之上的状态中， 可能发生诸如来自头 60C 的测量光束被形成液浸区 ALq 的液体 Lq 打断、 散射或缩短波长等现象。因此， 头 60C 将 无法正常工作。在此， 如果头 60C 是用于晶片台 WST 在 XY 平面内的位置控制的三个头中的 一个， 则不能恰当地控制晶片台 WST 在 XY 平面内的位置。
在本实施方式中， 为了避免发生这样的状况， 如前所述的， 当通过编码器系统 70 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， 并且基于该计算值， 判断四个头 60A 到 60D 中的任一个是否已经接近液浸区 ALq。并且， 当主控制器 20 判断任一个头 ( 例如头 60C) 已经接近液浸区时， 主控制器 20 基于除了该头 ( 例如头 60C) 以外的其他头 ( 例如， 60A、 60B 和 60D)( 这些头所构成的编码器 ( 例如， 70A、 70B 和 70C)) 的测量值在 XY 平面中对晶片台 WST 的位置进行控制。
在此， 图 3 的状态实际上示出了以下状态 ： 晶片台 WST 在 +Y 方向上从头 60C 位于 液浸区 ALq 的 -Y 侧的位置前进， 并且随着该移动， 头 60C 将在进入液浸区 ALq 内部之后退 出， 或者换言之， 图 3 示出了刚好在液浸区 ALq 结束通过头 60C 之上的区域之前的状态。在 此， 当晶片台 WST 在 +Y 方向从图 3 所示位置移动时， 液浸区 ALq 通过头 60C 之上的区域并 且头 60C 从液浸区 ALq 移开， 并且在正常情况下， 头 60C 开始正常工作 ( 恢复其功能 )， 并且 头 60C 可以用于晶片台 WST 的位置控制。
然而， 假设在液浸区 ALq 通过头 60C 之上的区域后一些液体 Lq 残留在头 60C 的光 检测表面 ( 与头 60C 的光检测表面相对应的晶片工作台 WTB 的上表面 ( 板 28 的上表面 )) 上， 可能发生诸如头 60C 的测量光束被残留液体 Lq 打断、 散射或缩短波长等现象， 这可能使 头 60C 不能正常工作。
因此， 在液浸区 ALq 通过头 60A 到 60C 中任一个之上的区域后， 主控制器 20 使用 前述的液体检测装置 80( 液体检测传感器 80a 到 80d) 来检测板 28 的与头的光检测表面相 对应的上表面上的液体残留状态。
现在将参照图 6(A) 到 6(F) 描述检测液体残留状态的示例。
图 6(A) 示出了在头 60C 随着晶片工作台 WTB( 晶片台 WST) 的移动而进入到液浸区 ALq 前的状态。在该状态中， 主控制器 20 将使用包括头 60C 在内的三个头 ( 例如， 头 60A、 60C 和 60D) 来测量晶片工作台 WTB( 晶片台 WST) 的位置信息， 以对晶片工作台 WTB( 晶片台 WST) 进行位置控制。在图 6(A) 到图 6(F) 中， 同一个头 60C 被图示为着色圆 ( 双线圆 ) 和 无色圆 ( 轮廓圆 )。着色圆在这里表示头 60C 被用于测量晶片工作台 WTB 的位置信息的状 态， 而无色圆表示头 60C 未被用于测量晶片工作台 WTB 的位置信息的状态。
在本实施方式中， 如前所述的， 主控制器 20 利用由晶片干涉仪系统 18 恒定地测得 的晶片工作台 WTB( 晶片台 WST) 的位置信息来监视头 60A 到 60D 与液浸区 ALq 之间的位置 关系。并且， 主控制器 20 知道这些头中的任一个何时进入到距液浸区 ALq 的预定距离内。 例如， 在图 6(A) 所示的状态中， 主控制器 20 知道头 60C 已接近液浸区 ALq， 并且在头 60C 进入液浸区 ALq 前把用于测量晶片工作台 WTB 位置信息的头从头 60C 改换为还未曾使用的 头 ( 例如， 头 60B)。在此改换后， 主控制器 20 基于头 60A、 60B 和 60D 的测量值来控制晶片 工作台 WTB 的位置。顺便提及， 在本实施方式中， 尽管使用了利用晶片干涉仪系统 18 测得 的晶片工作台 WTB( 晶片台 WST) 的位置信息来监视头 60A 到 60D 与液浸区 ALq 之间的位置 关系， 但是也可以使用利用编码器系统 70 测得的晶片工作台 WTB( 晶片台 WST) 的位置信息 来监视头 60A 到 60D 与液浸区 ALq 之间的位置关系， 只要可以防止晶片工作台 WTB( 晶片台 WST) 在 XY 平面中的位置信息 (X， Y， θz) 的不可测量状态 ( 如在头切换可以在短时间内进 行的情况下 ) 即可。
当晶片工作台 WTB 在 +Y 方向从图 6(A) 所示状态移动时， 头 60C 伴随该移动而进 入到液浸区 ALq 中。图 6(B) 示出了紧接在所述头开始进入液浸区后的状态。随后， 当晶片 工作台 WTB 在 +Y 方向从图 6(B) 所示状态进一步移动时， 头 60C 如图 6(C) 所示移出液浸区 ALq， 并且经过构成液体检测装置 80 的液体检测传感器 80a 的多个检测点 Ma 中的一些检测 点。图 6(C) 示出了紧接在头 60C 开始通过这些检测点 Ma 后的状态。在此， 主控制器 20 开始使用液体检测装置 80 所具有的液体检测传感器 80a 来检 测头 60C 的光检测表面上的液体 Lq 的残留状态 ( 在此， 是否存在残留 )。更具体地说， 来 自液体检测传感器 80a 的照射系统 80a1 的测量光束照射在晶片工作台 WTB 的上表面 ( 板 28 的上表面 ) 上的多个检测点上。在此， 因为部分检测点 Ma 位于头 60C 上， 所以部分测量 光束照射在头 60C 的上部。并且， 伴随晶片工作台 WTB 的移动， 头 60C 通过检测点 Ma。图 6(D) 示出了头 60C 通过前的状态。
当图 6(C) 所示的状态随着晶片台 WST 在 +Y 方向的移动而改变为图 6(D) 所示的 状态并且头 60C 通过检测点 Ma 时， 主控制器 20 监视由光检测系统 80a2 的多个光接收元件 ( 分别对应于检测点 Ma 的各个光接收元件 ) 检测到的反射光的光量。如果在光检测系统 80a2 的多个光接收元件处分别检测到的反射光的光量 ( 包括头通过液浸区的时间在内的预 定时间的积分值或时间平均值 ) 在所有光接收元件处大致相同， 则主控制器 20 检测到在头 60C 的光检测表面上没有残留液体 Lq。在此， 如图 6(E) 所示， 主控制器 20 可以开始再次使 用头 60C 而不是使用任一个其他头， 来测量晶片工作台 WTB 的位置信息。
同时， 如图 6(F) 所示， 当头 60C 通过液浸区 ALq 后液体 Lq 残留在晶片工作台 WTB 的与头 60C 的光检测表面相对应的上表面 ( 板 28 的上表面 ) 上时， 由于液体检测传感器 80a 的测量光束被液体 Lq 所打断或散射， 因此在光检测系统 80a2 的多个光接收元件中， 与 头 60C 通过处的部分检测点 Ma( 晶片工作台 WTB 的与光检测表面对应的上表面 ( 板 28 的上 表面 ) 上的区域 ) 相对应的一些光接收元件所检测的反射光的光量比由其他光接收元件检 测到的反射光的光量减少得更多。因此， 当图 6(C) 所示状态随着晶片台 WST 在 +Y 方向上 移动而改变为图 6(D) 所示状态并且头 60C 经过一些检测点 Ma 时， 在由上述一些光接收元 件检测到的反射光的光量比其他光接收元件检测到的反射光的光量减少得更多的情况下， 主控制器 20 检测到液体 Lq 残留在头 60C 的光检测表面上。在这种情况下， 主控制器 20 继 续使用除了头 60C 以外的其余三个头来测量晶片工作台 WTB 的位置信息。
如上所述， 一旦头被检测到有液体 Lq 残留在其光检测表面上， 主控制器 20 不使用 该头来测量晶片台 WST 的位置信息， 直至该头再次通过液浸区 ALq 并且已经使用液体检测 装置 80( 液体检测传感器 80a 到 80d) 检测到其上不再残留液体 Lq 为止。因此， 在晶片工 作台 WTB 上安装有四个头的实施方式的曝光装置 100 中， 在检测到两个或更多个头残留有 液体 Lq 的情况下， 或者在已经在一个头上检测到残留液体并且随后在检测该一个头以确 认不存在残留液体 Lq 前在另一个头上检测到残留液体的情况下， 不再可能使用编码器系 统 70 来测量晶片台 WST 在 XY 平面内的位置信息 ( 包括关于 θz 旋转量的信息 )。因此， 可 以在晶片工作台 WTB 上安装五个或更多个头， 使得这样的情况不太可能发生。
在上述的头 60C 的情况下， 当任一个头从液浸区 ALq 退出到 +Y 侧时， 主控制器 20 使用在液浸区 ALq 的 +Y 侧具有多个检测点 ( 检测区 )Ma 的液体检测传感器 80a 来检测是 否存在任何残留液体。另外， 当任何一个头从液浸区 ALq 退出到液浸区的 -Y 侧、 -X 侧或 +X 侧时， 与使用传感器 80a 时的情况相似， 主控制器 20 分别使用在液浸区 ALq 的 -Y 侧、 -X 侧 和 +X 侧具有多个检测点 Mb、 Mc 和 Md 的液体检测传感器 80b、 80c 和 80d 来检测是否存在残 留液体。
如上面详细描述的， 根据本实施方式的曝光装置 100， 主控制器 20 基于晶片干涉 仪系统 18( 或编码器系统 70) 的测量值来检测头 60A 到 60D 与液浸区 ALq 之间的位置关系，并且当任一个头被识别出正在通过液浸区 ALq 时， 根据晶片台 WST 此时的前进方向来选择 液体检测装置 80 的液体检测传感器 80a 到 80d 中的一个传感器， 通过所选择的液体检测传 感器， 检测头 60A 到 60D 中一个头 ( 液浸区 ALq 通过其上表面的头 ) 的光检测表面上液体 Lq 的残留状态， 并且将检测结果输出到主控制器 20。因此， 主控制器 20 可以使用头 60A 到 60D 中光检测表面液体残留状态良好 ( 更具体地说， 没有液体残留 ) 的三个头来测量晶片台 WST 在 XY 平面内的位置信息。因此， 可以避免使用由于光检测表面上残留太多液体而不正 常工作的编码器头， 这使得可以对晶片台 WST 的位置信息进行高精度且稳定的测量。
另外， 根据本实施方式的曝光装置 100， 因为主控制器 20 也在步进扫描法的曝光 操作期间利用在光检测表面上未残留有任何液体的编码器头对晶片台 WST 进行高精度的 位置测量和位置控制， 所以可以通过扫描曝光法的液浸曝光以优良的精度将掩模板 R 的图 案转印到晶片 W 上的各个命中区上。
此外， 在本实施方式的曝光装置 100 中， 提供在诸如装置的空闲状态期间、 在更换 晶片时等时间针对所有的头恰当地检测液体残留状态的处理同样是有效的。因此， 可以将 与液体检测装置 80( 构成液体检测装置 80 的各个液体检测传感器 80a 到 80d) 相似的传感 器排布在除了液浸区 ALq 附近以外的适当位置， 例如， 在曝光开始前所有的头通过的位置 附近。 顺便提及， 在上述实施方式中， 液体检测装置 80( 的四个液体检测传感器 80a 到 80d) 的检测点 M 被设置为围绕液浸区 ALq 的外围。然而， 由于液浸区 ALq 的宽度在 X 轴方 向上大， 所以还可能存在头在 X 轴方向上几乎不通过液浸区 ALq 的情况， 在这样的情况下， 液体检测装置的检测点 ( 检测区 ) 可以仅设置在液浸区 ALq 的 ±Y 侧。更具体地说， 所排 布的传感器可以仅仅是具有检测点 Ma 和 Mb 的液体检测传感器 80a 和 80b。
顺便提及， 在上述实施方式中， 已经描述了将构成液体检测装置 80 的液体检测传 感器 80a 到 80d 设置在晶片台 WST 外并且针对通过了液浸区 ALq 的头检测液体残留状态的 情况。然而， 构成液体检测装置的一部分的液体检测传感器可以单独地设置在晶片台 WST 上安装的多个头处， 例如头 60A 到 60D 处。
图 7(A) 到 7(B) 示出了设置在头 60C 上的液体检测传感器 82C 作为单独设置在头 60A 到 60D 上的液体检测传感器的示例。在晶片工作台 WTB 内部， 液体检测传感器 82C 包括 靠近头 60C 的壳体设置的照射系统 82Ca 和光检测系统 82Cb。照射系统 82Ca 和光检测系 统 82Cb 与头 60C 一起被板 28 覆盖。在此， 液体检测传感器 82C 具有多个检测点 ( 或检测 区 )， 这些检测点位于板 28 的上表面上从头 60C 照射到刻度板 21( 衍射光栅 RG) 的测量光 束 LB1 和 LB2 以及来自衍射光栅 RG 的测量光束 LB1 和 LB2 的衍射光束所通过的区域 ( 更 具体地说， 头 60C 的光检测表面 ) 中。
照射系统 82Ca 照射测量光束 LB0， 测量光束 LB0 在板 28 的上表面上的多个检测点 中的每一个上倾斜入射。 在此， 如图 7(A) 所示， 倾斜入射光的角度设定为使测量光束 LB0 在 板 28 上未残留有液体 Lq 的情况下被全反射。光检测系统 82Cb 从板 28 的上表面接收测量 光束 LB0 的反射光。在此， 如图 7(B) 所示， 当液体残留在板 28 上时， 因为测量光束 LB0 的 一部分通过液体 Lq 从晶片工作台 WTB 漏出， 所以由光检测系统 82Cb 检测到的来自多个检 测点的反射光的光量减少。因此， 通过检测总光量中的这种变化， 主控制器 20 可以使用液 体检测传感器 82C 来检测头 60C 的光检测表面上的液体残留状态 ( 例如， 是否存在残留 )。
通过单独在所有的头上设置与液体检测传感器 82C 类似的液体检测传感器， 主控 制器 20 可以随时检测在头的光检测表面上是否存在残留液体， 不用将检测限制在头刚通 过液浸区 ALq 之后， 更不用说在装置空闲状态期间、 在更换晶片时等。另外， 在这样的情况 下， 不管头的数量如何， 都可以在各个头上设置液体检测传感器。
另外， 在到目前为止的描述中， 描述了主控制器 20 通过使用液体检测装置 80 检测 到的反射光的光量变化来检测在头的光检测表面上是否有任何残留液体的示例。然而， 如 果残留液体的量很少， 则可能存在头并未完全丧失其功能且尽管测量值中发生误差但位置 信息的测量本身仍然可能的情况。在这种情况下， 误差可在可容许的程度内。因此， 例如， 还可以利用液体检测装置 80， 通过检测到的反射光的光量变化来测量头的光检测表面上的 残留液体量。 在这种情况下， 基于可容许测量误差值， 预先通过实验等取得残留液体的可容 许量， 把所取得的残留液体量设为阈值。随后， 如果液体的残留量小于该阈值， 则主控制器 20 开始再次使用该头， 判定为尽管发生误差， 但是该误差处于可容许的程度内。同时， 在液 体的残留量超出阈值量的情况下， 主控制器 20 可以判定为该误差是不可容许的， 或者更具 体地说， 判定为该头工作不正常， 并且可以决定不使用该头。
顺便提及， 在上述的第一实施方式中， 尽管已经描述了在刻度板 21 的下表面上形 成二维衍射光栅 RG 的示例， 但是也可以设置具有周期方向分别为 Y 轴方向和 X 轴方向的两 个一维衍射光栅的刻度板来替代刻度板 21。在此， 周期方向为 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， 而周期方向为 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。
顺便提及， 除了前述的进入到液浸区 ALq 中和液体 Lq 残留在头的光检测表面上之 外， 还可以将诸如异物 ( 如灰尘等 ) 附着在头上并打断测量光束、 或者在头中发生故障等原 因， 作为造成头的输出异常的原因。在如上述实施方式中那样在晶片工作台 WTB 上设置四 个一维头的情况下， 当必须使用位于液浸区外的三个头来测量晶片台 WST 在 XY 平面内的位 置信息时， 上述的异物附着可能在三个头中的一个上发生。 考虑到这样的情况， 可以如下面 的第二实施方式那样在晶片工作台上安装五个或更多个一维头。
第二实施方式
接下来， 将参照图 8 描述本发明的第二实施方式。这里， 将对与前述第一实施方式 中相同或类似的部分使用相同的附图标记， 并且将简化或省略关于这些相同或类似的部分 的详细描述。
第二实施方式的曝光装置与第一实施方式的曝光装置 100 的不同之处在于测量 晶片台 WST 的位置信息的编码器系统的构造， 特别是编码器头在晶片台 WST 上的布置和刻 度板的构造， 对于其他部分来说， 构造等是相同的。 因此， 在下面的描述中， 将主要集中在这 些不同之处来描述第二实施方式。 顺便提及， 在第二实施方式的曝光装置中， 在稍后将要描 述的多个头中设置了与之前描述的液体检测传感器 82C( 参见图 7(A) 和 7(B)) 类似的液体 检测传感器。更具体地说， 没有设置之前描述的液体检测装置 80。
图 8 示出了第二实施方式的曝光装置的部分省略的平面图。如图 8 所示， 在第二 实施方式的曝光装置中， 分别沿着晶片工作台 WTB( 晶片台 WST) 的上表面的四个边设置了 四个头。更具体地说， 在晶片工作台 WTB 的上表面在 -Y 侧的一个边附近， 沿着该边按照预 定距离设置了构成头单元 60A 的四个头 60A1 到 60A4。头 60A1 到 60A4 按照比液浸区 ALq 在X 轴方向的宽度大的距离设置。类似地， 在晶片工作台 WTB 的上表面在 -X 侧、 +Y 侧和 +X 侧 的那一边附近， 沿着各个边按照预定距离设置了构成头单元 60B 的四个头 60B1 到 60B4、 构 成头单元 60C 的四个头 60C1 到 60C4、 以及构成头单元 60D 的四个头 60D1 到 60D4。属于同一 个头单元的头按照比液浸区 ALq 在排布方向上的宽度大的距离设置。
另外， 在第二实施方式的曝光装置中， 取代了前述的刻度板 21， 设置了分别与头单 元 60A、 60B、 60C 和 60D 相对应的四个刻度板 21A、 21B、 21C 和 21D。刻度板 21A、 21B、 21C 和 21D 分别设置在投影光学系统 PL 的下端上的 -Y 侧、 -X 侧、 +Y 侧和 +X 侧。在刻度板 21A 和 21C 的下表面 (-Z 侧的表面 ) 上， 形成有周期方向为 Y 轴方向的一维衍射光栅。另外， 在刻 度板 21B 和 21D 的下表面上， 形成有周期方向为 X 轴方向的一维衍射光栅。
属于头单元 60A 到 60D 的各个头分别在对应的刻度板 21A 到 21D 上照射测量光束， 并且通过接收由于该照射而发生的衍射光而构成在各个测量方向上测量晶片台 WST 的位 置信息的编码器 (70A 到 70D)。刻度板 21A 到 21D 的宽度充分大于属于相应的头单元的彼 此邻近的头之间的距离， 并且属于相应的头单元的两个或更多个头可以同时面对刻度板。
在图 7 所示的状态下， 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。此外， 对于属于头单元 60B 到 60D 的四个头中的每一个来说， 每两个 X 头 ( 即， X 头 63B3 和 60B4、 60D3 和 60D4) 分别面对刻度板 21B 和 21D。同时， 属于头单元 60C 的 四个头没有一个面对刻度板 21C。此外， 在此时， 头 60C3 接近液浸区 ALq。
在此， 主控制器 20 如之前描述的那样基于使用晶片干涉仪系统 18( 或编码器系 统 ) 测得的晶片台 WST 的位置信息来判断头中的任一个是否已经接近 ( 或进入 ) 液浸区 ALq， 并且判断头 60C3 已经接近液浸区 ALq。 随后， 主控制器 20 从头 60C3 以外的其余头中排 除输出异常的头。除了通过在各个头中设置的液体检测传感器而被检测出有液体残留 ( 或 者超出了阈值残留量的残留液体 ) 的头外， 输出异常的头包括具有如附着在头上的灰尘的 异物的头。根据检测原理显而易见的是， 还可以使用之前描述的液体检测装置 80 来检测这 些异物的附着。
随后， 主控制器 20 从剩余的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。
随后， 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 将靠近 ( 或者已经进入 ) 液浸区 ALq 的头、 以 及位于液浸区 ALq 之外却输出异常测量值的头排除在外， 而从其余的头中选择三个头 ( 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。
根据按照上述方式构造和工作的第二实施方式的曝光装置， 除了能够获得与前述 的第一实施方式的曝光装置 100 类似的效果之外， 由于异物 ( 而非液体 ) 附着而不正常工 作的头将不会被用于晶片台 WST 的位置控制。
顺便提及， 在上述的第一和第二实施方式中， 尽管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 60a 到 60D( 编码器 70A 到 70D) 中的每一个， 但是除了这样的编码器外， 也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作为头 60a 到 60D( 编码器 70A 到 70D) 中的每一个。在此， 主控制器 20 可以例如使用面对 前述刻度板 21 的形成有衍射光栅 RG 的下表面的至少两个编码器 ( 更具体地说， 至少两个 输出有效测量值的编码器 ) 的测量值来获得晶片工作台 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， 上述第一和第二实施方式中编码器 ( 头 ) 在晶片台上的布置仅仅是示 例而已， 本发明并不限于此。 例如， 可以从台中心沿径向方向在晶片台的四个角的每一个上 设置编码器和备用编码器。
另外， 在将编码器头布置在如晶片工作台 WTB( 晶片台 WST) 的可动体的表面上的 情况下， 头的主要部分可以设置在该可动体的内部， 而仅将光接收部设置在表面上。
另外， 在第一和第二实施方式中， 尽管已经描述了设置液体检测传感器的情况， 但 是并不必须设置液体检测传感器。 在这种情况下， 可以换而使用编码器的输出等， 或者可以 简单地预先把在曝光处理中明显与液体发生接触的头改换为其他头， 而不进行任何液体检 测。在此， 如果在先前的头的输出中未发生异常， 则可以再次将头更换为该先前的头 ( 重新 使用 )。
顺便提及， 在第一和第二实施方式的曝光装置中， 不仅可以在曝光操作期间更换 头， 而且还可以相似地在其它操作期间更换头， 例如， 基准标记检测、 或使用晶片台上传感 器 ( 例如， 照度不匀测量传感器、 虚像测量传感器、 照射测量传感器、 偏振传感器、 波阵面测 量传感器等 ) 的测量。 然而， 晶片台将需要至少具有一个测量部件 ( 例如， 传感器 )， 并且将 必须在晶片台上形成液浸域。
另外， 还可以在使用配备有稍后将要描述的测量台的曝光装置中的编码器测量该 测量台的位置信息的情况下相似地进行头更换。
顺便提及， 在第一和第二实施方式中， 可以一起使用能够在 Z 轴方向测量位置信 息的传感器 ( 或者头 )， 或者可以组合使用能够在 X 轴方向和 Y 轴方向测量位置信息的传感 器 ( 或者头 )， 或者测量方向为 X 轴方向的传感器 (X 传感器 ) 和测量方向为 Y 轴方向的传 感器 (Y 传感器 )。
除此之外， 还可以使用能够在 X 轴方向、 Y 轴方向和 Z 轴方向中的至少一个方向上 测量位置信息的编码器。
此外， 例如， 在投影光学系统和对准系统间隔开的曝光装置中， 可以在投影光学系 统附近 ( 周边 ) 和对准系统附近 ( 周边 ) 设置不同的刻度板。在这种情况下， 当进行晶片 W 的曝光操作时， 利用设置在投影光学系统附近的刻度板， 由编码器系统测出晶片台的位置， 而在进行晶片对准等时， 利用设置在对准系统附近的刻度板， 由编码器系统测出晶片台的 位置。
另外， 在上述的实施方式中， 尽管已经描述了除编码器系统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， 在上述的各个实施方式中， 已经描述了将本发明应用到扫描步进器的 情况 ； 然而， 本发明并不限于此， 而是还可应用于诸如步进器的静态曝光装置。即便将本 发明应用于步进器， 通过使用编码器测量安装了待曝光物体的台的位置， 也可以大体上消 除由于空气波动而导致的位置测量误差， 这不同于使用干涉仪测量台的位置的情况， 并且 有可能基于编码器的测量值而对台进行高精度定位， 这又使得有可能以高精度在物体上转印掩模板图案。另外， 本发明还可以应用于对命中区与命中区进行合成的步进拼接法 (step-and-stitch) 的缩小投影曝光装置。此外， 本发明还可以应用于例如在美国专利 No.6,590,634、 美国专利 No.5,969,441、 美国专利 No.6,208,407 中所公开的配备有多个晶 片台的多台型曝光装置。另外， 本发明还可应用于例如在国际公开 No.2005/074014 中所公 开的配备有不同于晶片台的测量台的曝光装置， 所述测量台包括测量部件 ( 例如， 基准标 记和 / 或传感器等 )。
另外， 上述各个实施方式中的曝光装置中的投影光学系统的放大率并不仅仅是缩 小系统， 而且还可以是等同放大系统或放大系统， 并且投影光学系统 PL 并不仅仅是屈光系 统， 而且还可以是反射系统或折反射系统， 此外， 投影图像可以是倒立像或正立像。
另外， 照射光 IL 并不限于 ArF 准分子激光束 ( 波长 193 纳米 )， 还可以是如 KrF 准分子激光束 ( 波长 248 纳米 ) 的紫外光， 或者如 F2 激光束 ( 波长 157 纳米 ) 的真空紫外 光。还可以使用如例如在美国专利 No.7,023,610 中公开的谐波， 所述谐波是通过以例如掺 铒 ( 或者铒和钇 (ytteribium) 两者 ) 的光纤放大器将 DFB 半导体激光器或光纤激光器所 发射的红外或可见光范围的单波长激光束放大为真空紫外光并使用非线性光学晶体将波 长转换为紫外光而获得的谐波。
另外， 在上述的各个实施方式中， 曝光装置的照射光 IL 并不限于波长等于或大于 100 纳米的光， 因而显然可以使用波长小于 100 纳米的光。例如， 本发明可以应用于 EUV 曝 光装置， 其使用在软 X 射线范围 ( 例如， 从 5 到 15 纳米的波长范围 ) 内的 EUV( 极端紫外 ) 光。除了这样的装置外， 本发明还可以应用于使用诸如电子束或离子束的带电粒子束的曝 光装置。
另外， 在上述各个实施方式中， 使用透射型掩模 ( 掩模板 )， 该透射型掩模是形成 有预定的遮光图案 ( 或者相位图案或光衰减图案 ) 的透射型基板。然而， 取代这种掩模板， 还可以使用例如在美国专利 No.6,778,257 中公开的根据待曝光图案的电子数据而形成有 透光图案、 反射图案或发射图案的电子掩模 ( 也被称为可变形掩模、 有源掩模或图像生成 器， 并且包括例如 DMD( 数字微镜装置 )， DMD 是一种非放射型图像显示装置 ( 空间光调制 器 ) 等 )。在使用这样的可变形掩模的情况下， 由于相对于可变形掩模对安装有晶片、 玻璃 板等的台进行扫描， 所以可以通过使用编码器测量台的位置来获得与上述各个实施方式等 同的效果。
再者， 如例如在国际公开 No.2001/035168 中公开的， 本发明还可以应用于通过在 晶片 W 上形成干涉条纹而在晶片 W 上形成线 - 间隙图案 (line-and-space pattern) 的曝 光装置 ( 光刻系统 )。
此外， 如例如在美国专利 No.6,611,316 中公开的， 本发明还可以应用于通过投影 光学系统将两个掩模板图案合成起来并通过一次扫描曝光几乎同时地对一个命中区进行 双重曝光的曝光装置。
顺便提及， 上述各个实施方式和变型例中的待形成图案的物体并不限于晶片， 而 是可以为诸如玻璃板、 陶瓷衬底、 膜部件或掩模坯的其他物体。
曝光装置的用途并不仅限于用于制造半导体器件的曝光装置， 本发明还可以广泛 地应用于例如将液晶显示器件图案转印到矩形玻璃板的曝光装置、 以及用于生产有机发光 器件、 薄膜磁头、 成像器件 ( 例如 CCD)、 微机器、 DNA 芯片等的曝光装置中。此外， 本发明不仅可应用于生产如半导体器件的微器件的曝光装置， 而且还可以应用于将电路图案转印至 玻璃板或硅晶片上以制造曝光装置、 EUV 曝光装置、 X 线曝光装置、 及电子束曝光装置等所 使用的掩模或掩模板的曝光装置。
顺便提及， 通过引用的方式将本说明书中至此所引用的与曝光装置等有关的所有 公报 ( 包括公开的 PCT 国际申请 ) 和美国专利申请公开说明书及美国专利说明书的公开的 全部内容并入本文中。
顺便提及， 半导体器件是通过以下步骤制造的 ： 进行器件的功能 / 性能设计的步 骤； 制作基于该设计步骤的掩模板的步骤 ； 使用硅材料制作晶片的步骤 ； 通过上述实施方 式中的曝光装置把掩模的图案转印到如晶片的物体上的光刻步骤 ； 使曝光后的晶片显影的 显影步骤 ； 通过刻蚀除去保留了抗蚀剂的区域以外的区域的露出部分的刻蚀步骤 ； 除去完 成刻蚀后不再需要的抗蚀剂的抗蚀剂去除步骤 ； 器件组装步骤 ( 包含切割步骤、 接合步骤、 及封装步骤 ) ； 以及检查步骤等。在此， 由于在光刻步骤使用上述实施方式中的曝光装置， 因此能够以良好的产量生产高集成度的器件。
工业应用性
如上所述， 本发明的曝光装置及曝光方法适合于对物体曝光。 此外， 本发明的器件 制造方法适合于制造诸如半导体器件或液晶显示器件的电子器件。