[发明专利]工作台装置、光刻设备和物品制造方法

说明书

本申请涉及工作台装置、光刻设备和物品制造方法。一种工作台装置，包括：工作台，能够在相互正交的第一方向和第二方向上移动；标尺，在工作台上布置成在第一方向上延伸；光学组件，布置成在工作台的可移动范围的至少一部分中面对标尺，并且在第二方向上延伸；和干涉仪，配置成将测量光和参考光发送到光学组件，并接收从光学组件返回的测量光和参考光；其中，光学组件配置成将来自干涉仪的测量光施加于标尺并将参考光和从标尺返回的测量光返回到干涉仪。

技术领域

本发明涉及工作台装置、光刻设备和物品制造方法。

背景技术

在用于制造诸如半导体器件和显示器件之类物品的常规曝光设备中，可以在长时期内稳定地以高分辨率测量物体位置和位移量的激光干涉仪系统已被用作测量工作台位置的测量系统。近年来，由于对特征微细化和生产率提高的需要，要求工作台装置具有高速且高精度的定位性能。在这种情况下，由激光干涉仪的光路中的空气波动引起的测量值变化是阻碍提高器件图案套刻性能(它是曝光设备的最终性能)的因素。

日本专利公开号2002-151405公开了一种光学编码器系统，作为激光干涉仪系统的替代方案，该光学编码器系统可以测量用于保持基板的工作台装置相对于六自由度(DOF)的姿态。光学编码器可以包括：标尺，该标尺包括以纳米级微细间距规则排列的二维网格；以及多个头部，每个头部向标尺施加半导体激光束、检测反射光或衍射光并将光转换为增量位置信息。该编码器系统的优点在于：它不受空气波动的影响，并且标尺可以永久固定在测量对象上。这意味着，除非标尺因外部热量或弹性而变形，否则测量值不会改变。还可以通过例如在组装和制造时由干涉仪进行真空测量等方式来校准关于网格的线性或正交性的测量误差。通过与校准和插值技术相结合，编码器可以提供亚纳米级的分辨率。另一方面，编码器会受到诸如标尺网格间距漂移、标尺保持单元漂移和热膨胀等机械性长期变化的影响。

日本专利公开号2009-33166公开了一种使用激光干涉仪和编码器两者的测量系统。在该测量系统中，在工作台装置的大范围驱动行程中，编码器执行短期/短区间的高精度测量，并使用激光干涉仪校正长期/长区间的变化。

日本专利公开号2013-525750公开了一种能够进行多轴同时测量的干涉式编码器系统，它是常规激光干涉仪系统的扩展。传统上，外差干涉式激光干涉仪已用于曝光设备中。在外差干涉式激光干涉仪中，测量光和参考光从一个公共光源发射，通过将测量对象反射的测量光和用作参考的参考光重叠以使它们相互干扰，从而产生外差信号。外差信号中的相位变化可以转换为测量对象的相对位置变化。日本专利公开号2013-525750公开了一种干涉式编码器，其通过将测量光发送到固定在测量对象上的标尺并使被标尺的阵列网格衍射的测量光与用作参考的参考光干涉来检测测量对象的相对位置变化。

当日本专利公开号2013-525750中公开的干涉式编码器系统应用于曝光设备并且工作台装置配备有具有两个以上轴的干涉仪光路和包括二维网格的标尺时，可以在不受周围空气波动影响的情况下高速和高精度地实现对完整3D姿态的检测。

然而，当试图将编码器系统安装在迄今为止使用激光干涉仪系统的工作台装置中时，出现的实践问题是由于曝光设备内部布局空间的限制而无法布置头部和标尺。

例如，设想将日本专利公开号2002-151405公开的多维编码器系统应用于晶圆工作台。在这种情况下，为了测量晶圆工作台的驱动范围并控制位置，多个编码器头中的每一个可以安装在工作台的可动部中，并且多个大面积标尺可以固定到在晶圆工作台上方用于保持缩小投影透镜的筒体支撑体上。在这种情况下，测量工作台与筒体支撑体或缩小投影透镜之间的相对距离。也就是说，在使用多维编码器的最简单方式中，头部布置在可动部中并且标尺布置在固定部中。

然而，除了缩小投影透镜以外，诸如各种光学系统、焦点检测系统、基板输送机构和空调控制机构等子单元也存在于筒体支撑体中，从而很难提供用于布置上述大面积标尺的空间。