曝光装置、移动体装置以及器件制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及曝光装置、移动体装置以及器件制造方法，特别是，涉及在制造半导体元件(集成电路等)、液晶显示元件等的光刻工序中使用的曝光装置、驱动移动体的移动体装置以及使用该曝光装置的器件制造方法。
【背景技术】
[0002]在制造半导体元件、液晶显示元件等电子器件(微型器件)的光刻工序中，主要使用步进重复(st印and repeat)方式的投影曝光装置(所谓步进曝光装置(stepper))和步进扫描方式的投影曝光装置(所谓扫描步进曝光装置(还被称为扫描仪))等。在这些曝光装置中，将照明光经由标线片(reticle)(或掩模)和投影光学系统，投射到涂敷了感光剂(抗蚀剂)的晶片(或玻璃板等)上，由此使形成于标线片的图案(的缩小图像)向晶片上的多个曝光(shot)区域逐次进行转印。
[0003]近年来，由于随着半导体元件的高集成化而引起的图案的微细化，要求对晶片台进行高精度的位置控制。因此，代替以往的使用激光干涉仪构成的位置计测系统，采用使用具有与激光干涉仪相同程度以上的计测分辨率的编码器(encoder)以及面位置传感器而构成的位置计测系统。例如，在专利文献I所公开的曝光装置中采用的编码器系统和面位置传感器系统中，将计测光束投射到设置于晶片台的计测面(构成计测面的反射型衍射光栅)，检测其反射光，由此对与计测面(即晶片台)的衍射光栅的周期方向相关的位移或面位置(Z轴方向的位置)进行计测。
[0004]为了提高晶片的定位精度且改善生产能力，开发出了以下装置:将保持晶片而移动的晶片台向二维方向驱动的平面电机、例如能够以非接触的方式驱动晶片台的可变磁阻驱动方式的线性脉冲电机进行2轴耦合而得到的构造的装置，基于将线性电机向二维方向展开的洛伦兹电磁力驱动的装置(例如，专利文献2)，以及将沿二维方向的一个方向排列的电枢线圈和沿另一个方向排列的电枢线圈进行层叠的装置(例如，专利文献3和专利文献4) ο
[0005]在磁悬浮式的平面电机的情况下，驱动力起作用的驱动点(设置可动元件的晶片台的底部)从晶片台的重心分离。因此，存在如下隐患:在晶片台在其驱动过程中陷入不可控的情况下，当开启动力制动器(dynamic brake)、使与减振器(shock absorber)等碰撞等而使晶片台停止时，由于惯性力而产生纵摇(向前方倒的旋转)，晶片台的上表面(晶片载台)与配置于其正上方的构造物碰撞而受损。特别是，在所述编码器系统和面位置传感器系统中，构成系统的编码器(头)和面位置传感器(头)配置在与晶片台的上表面相距Imm左右或更低的高度上。另外，在经由投影光学系统和浸液空间内的液体照射照明光来使晶片曝光的浸液曝光方式的曝光装置(例如，专利文献5)中，向投影光学系统与晶片之间的浸液空间供给浸液的喷嘴等浸液装置配置于晶片台的正上方。
[0006]在先技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:美国专利第6445093号说明书
[0009]专利文献2:美国专利第6452292号说明书
[0010]专利文献3:美国专利申请公开第2008/0088843号说明书
[0011]专利文献4:美国专利第5196745号说明书
[0012]专利文献5:国际公开第99/49504号
【发明内容】
[0013]本发明是鉴于上述情形而完成的，根据第一观点，一种曝光装置，照射能量束而在物体上形成图案，该曝光装置具备:移动体，其保持物体并在基座上移动；平面电机，其使用设置于所述移动体的可动元件以及与该可动元件相对地设置于所述基座的定子，对所述移动体产生与所述基座的上表面交叉的第一方向以及沿所述上表面的第二方向的驱动力；第一位置计测系统，其对所述移动体的至少与所述第二方向相关的位置进行计测；以及控制系统，其使用所述第一位置计测系统的计测结果来控制所述平面电机并将所述移动体至少沿所述第二方向驱动，并且在检测出所述移动体的驱动的异常的情况下控制所述平面电机并对所述移动体发出从该移动体朝向所述基座的上表面的所述第一方向的驱动力。
[0014]由此，在检测出移动体的驱动的异常的情况下，控制平面电机而对移动体发出从移动体朝向基座的上表面的第一方向的驱动力，由此能够避免移动体的纵摇，能够防止移动体以及配置于其正上方的构造物的破损。
[0015]根据第二观点，本发明是一种移动体装置，具备:基座部件；移动体，其能够在所述基座部件上进行二维移动；磁悬浮方式的平面电机，其具有设置于所述基座部件的定子以及设置于所述移动体的可动元件；以及控制装置，其为了抑制在所述移动体在所述二维内移动期间所述移动体向与包含所述二维的面正交的方向分离这一情况，通过所述平面电机产生从所述移动体朝向所述基座部件的驱动力。
[0016]由此，通过由控制装置产生从移动体朝向基座部件的驱动力，移动体在二维内进行移动的期间移动体向与包含二维的面正交的方向分离这一情况得到抑制。
[0017]根据第三观点，本发明是一种曝光装置，具有本发明的移动体装置。
[0018]根据第四观点，本发明是一种器件制造方法，使用了本发明的曝光装置。
【附图说明】
[0019]图1是概要地示出一个实施方式所涉及的曝光装置的结构的图。
[0020]图2的(A)是表示晶片台的俯视图，图2的(B)是表示晶片台内的磁体单元(磁体)的排列的俯视图。
[0021]图3是表示载物台装置的结构、特别是构成载物台驱动系统(平面电机)的基盘内的线圈单元(电枢线圈)的排列的俯视图。
[0022]图4是图3的A-A线剖视图。
[0023]图5的⑷是表示U线圈、V线圈以及W线圈的励磁电流的图，图5的⑶是表示U线圈、V线圈以及W线圈所产生的推力以及它们的合力的图，图5的(C)是表示A线圈、B线圈以及C线圈的励磁电流的图，图5的⑶是表示A线圈、B线圈以及C线圈所产生的推力(悬浮力)以及它们的合力的图。
[0024]图6是表示载物台装置和干涉仪的配置的俯视图。
[0025]图7是表示载物台装置和传感器单元的配置的俯视图。
[0026]图8是表示编码器头(X头、Y头)和对准系统(alignment system)的配置的俯视图。
[0027]图9是表示Z头和多点AF系统的配置的俯视图。
[0028]图10是表示一个实施方式所涉及的曝光装置的控制系统的主要结构的框图。
[0029]图11的(A)是用于说明曝光工序中的使用了编码器和Z头的晶片台的位置计测的图，图11的(B)是用于说明对准计测中的使用了编码器的晶片台的位置计测的图。
[0030]图12是用于说明聚焦映射(focus maping)和聚焦校正(focus calibrat1n)中的使用了 Z头的晶片台的位置计测的图。
【具体实施方式】
[0031]下面，使用图1?图12说明本发明的一个实施方式。
[0032]在图1中概要地示出一个实施方式的曝光装置100的结构。曝光装置100为步进扫描方式的投影曝光装置、所谓扫描仪。如后文中所述，在本实施方式中，设置有投影光学系统PL和初级对准(primary alignment)系统ALl (参照图7、图8等)。以下，将与投影光学系统PL的光轴AX平行的方向设为Z轴方向，将在与该Z轴正交的面内与将光轴AX和初级对准系统ALl的检测中心连结的直线平行的方向设为Y轴方向，将与Z轴和Y轴正交的方向设为X轴方向，将绕X轴、Y轴以及Z轴的旋转(倾斜)方向分别设为Θ X、Θ y以及Θ z方向，而进行说明。
[0033]曝光装置100具备照明系统10、标线片载台RST、投影单元PU、具有晶片台WST的载物台装置50以及它们的控制系统等。在图1中，在晶片台WST上载置了晶片W。
[0034]照明系统10通过照明光(曝光光)IL以大致均匀的照度对由标线片光栏(reticle blind)(掩蔽系统(masking system))规定的标线片R上的狭缝状的照明区域IAR进行照明。照明系统10的结构例如由美国专利申请公开第2003/0025890号说明书等公开。在此，作为照明光IL，作为一例使用ArF准分子激光(波长193nm)。
[0035]在标线片载台RST上通过例如真空吸附而固定有在其图案面(图1中的下表面)上形成有电路图案等的标线片R。标线片载台RST通过例如包含线性电机(linear motor)等的标线片载台驱动系统11 (在图1中未图示，参照图10)，能够在XY平面内进行微小驱动，并且能够以规定的扫描速度向扫描方向(图1中的纸面内左右方向即Y轴方向)驱动。
[0036]通过标线片激光干涉仪(下面，称为“标线片干涉仪”)116，经由移动镜15 (或形成于标线片载台RST的端面的反射面)，以例如0.25nm左右的分辨率始终对标线片载台RST的XY平面内的位置信息(包含Θ z方向的旋转信息)进行检测。将标线片干涉仪116的计测值发送至主控制装置20 (在图1中未图示，参照图10)。
[0037]投影单元配置于标线片载台RST的图1中的下方。投影单元PU包含镜筒40以及保持在镜筒40内的投影光学系统PL。作为投影光学系统PL，例如使用由沿着与Z轴方向平行的光轴AX排列的多个光学元件(透镜元件)构成的折射光学系统。投影光学系统PL例如两侧远心且具有规定的投影倍率(例如1/4倍、1/5倍或1/8倍等)。因此，当通过照明系统10对标线片R上的照明区域IAR进行照明时，利用从使图案面与投影光学系统PL的第一面(物体面)大致一致地配置的标线片R通过的照明光IL，经由投影光学系统PL(投影单元PU)而在配置于投影光学系统的第二面(像面)侧的、在表面涂敷有抗蚀剂(感应剂)的晶片W上的与所述照明区域IAR共轭的区域(下面，还称为曝光区域)IA，形成该照明区域IAR内的标线片R的电路图案的缩小图像(电路图案的一部分缩小图像)。而且，通过标线片载台RST与晶片台WST的同步驱动，使标线片R相对于照明区域IAR(照明光IL)向扫描方向(Y轴方向)相对移动，并且使晶片W相对于曝光区域IA (照明光IL)向扫描方向(Y轴方向)相对移动，由此对晶片W上的一个曝光(shot)区域(划分区域)进行扫描曝光，在该曝光区域内转印标线片的图案。即，在本实施方式中，通过照明系统10、标线片R以及投影光学系统PL在晶片W上生成图案，通过基于照明光IL进行的晶片W上的感应层(抗蚀剂层)的曝光而在晶片W上形成其图案。
[0038]如图1所不，载物台装置50具备基盘12、配置于基盘12上的晶片台WSTJt晶片台WST的位置信息进行计测的计测系统200 (参照图10)以及驱动晶片台WST的载物台驱动系统124(参照图10)等。如图10所示，计测系统200包含干涉仪系统118、编码器系统150以及面位置传感器系统180等。
[0039]在基盘12的上部收容有后述的定子60。
[0040]晶片台WST包含载物台主体91以及搭载于该载物台主体91上的晶片载台WTB。载物台主体91具有可动元件51。由可动元件51和设置于基盘12内的定子60构成平面电机124 (还称为载物台驱动系统124)。
[0041]详细说明晶片台WST的结构各部分、特别是平面电机124(载物台驱动系统124)。在图2的(A)中示出晶片台WST的俯视图。在图2的(B)中示出表示晶片台WST内的磁体单元δδΧρδδΧρδδΥρδδΙ的排列的俯视图。在图3中示出表示载物台装置50、特别是基盘12内的电枢线圈38X、38Y的排列的俯视图。在图4中示出图3的A-A线剖视图。
[0042]可动元件51设置于载物台主体91的底部(参照图4)，如图2的(B)所示，在其_\、+Y部和+X、-Y部中分别具有磁体单元55X^551，在其+X、+Y部和-X、-Y部中分别具有磁体单元δδΥρδδΥρ磁体单元55X^55X2由以在X轴方向上相邻的磁极面的极性相互不同的方式排列的将Y轴方向设为长边的立方体状的磁体构成。磁体单元55ΥΡ55Υ2由以在Y轴方向上相邻的磁极面的极性相互不同的方式排列的将X轴方向设为长边的立方体状的磁体构成。
[0043]如图4所示，基盘12具备上表面打开开口的中空的主体部35以