CN106560745A - 曝光装置、曝光方法和器件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及曝光装置、曝光方法和器件的制造方法。该曝光装置用于在移动基板P和掩模M的同时执行基板P的扫描曝光，该曝光装置具有被配置为用曝光光对掩模M进行照明的照明光学系统IL和被配置为将掩模M的图案投影到基板O上的投影光学系统PO，该曝光装置包括：被配置为用测量光照射标记的测量光源(13)；被配置为经由投影光学系统接收标记的投影图像的光接收器(15)；和控制单元(51)，其被配置为基于在光接收器上接收的投影图像计算标记的位置信息并且基于计算的位置信息控制被配置为执行校正的校正单元(42)，其中，该标记被设置于在掩模上照明的曝光光的光路的外面。

Description

曝光装置、曝光方法和器件的制造方法

技术领域

本发明涉及曝光装置、曝光方法和器件的制造方法。

背景技术

在用于制造半导体器件等的光刻过程中，使用经由投影光学系统将原件的图案转印到基板的曝光区域上的曝光装置。随着器件等变小，需要改善由曝光装置转印的图案的线宽均匀性。投影光学系统的成像性能的变化会降低线宽均匀性。由于被包含在投影光学系统中的光学元件的振动，会出现投影光学系统的成像性能的变化。日本专利公开No.2010-283089公开了如下的曝光装置，其通过用传感器检测包含投影光学系统的各部分的振动以及基于检测的振动来使被包含在投影光学系统中的光学元件振动，来减少线宽的变化量。日本专利公开No.2001-185478公开了如下的曝光装置，其通过测量被包含在投影光学系统中的光学元件的姿势变化以及基于测量结果移动原件或基板，来校正由姿势改变导致的转印位置的偏离。

为了通过以上的专利文件的曝光装置改善线宽均匀性，必须增大附接到被包含在该装置中的光学元件的传感器的数量和类型，但是，就成本等的问题而言，这是不现实的。另外，因为虽然任何给定的曝光装置不直接获得在曝光区域上转印的图案的线宽的变化量，但是它们通过基于检测的振动量等的计算间接地获得它，所以会在计算过程中出现误差。

发明内容

例如，本发明提供有利于改善线宽均匀性的曝光装置。

本发明是一种曝光装置，该曝光装置用于在移动基板和掩模的同时执行基板的扫描曝光，该曝光装置具有被配置为用曝光光对掩模进行照明的照明光学系统和被配置为将掩模的图案投影到基板上的投影光学系统，该曝光装置包括：被配置为用测量光照射标记的测量光源；被配置为经由投影光学系统接收标记的投影图像的光接收器；和控制单元，所述控制单元被配置为基于在光接收器上接收的投影图像计算标记的位置信息并且基于计算的位置信息控制被配置为执行校正的校正单元，其中，所述标记被设置于在掩模上照明的曝光光的光路的外面。

根据以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的其它特征将变得清楚。

附图说明

图1是示出根据第一实施例的扫描投影曝光装置的配置的示意图。

图2是原件保持器的附近的鸟瞰图。

图3是原件保持器的附近的截面图。

图4是基板保持器的附近的示图。

图5是基板保持器的附近的示图。

图6是示出根据第二实施例的扫描投影曝光装置的配置的示意图。

图7是原件保持器的附近的鸟瞰图。

图8是原件保持器的附近的截面图。

图9是基板保持器的附近的示图。

具体实施方式

以下，将参照附图等描述用于实现本发明的实施例。

(第一实施例)

图1是示出根据第一实施例的扫描曝光装置EE的配置的示意图。扫描曝光装置EE包括用于对原件(掩模)M进行照明的照明系统IL、用于保持原件M的原件保持器MST、包含平板玻璃41的投影光学系统PO、用于保持基板P的基板保持器PST、测量光源13、传感器(光接收器)15、驱动器(校正单元)42和控制器(控制单元)51。在图中，XY面是沿原件M和基板P的表面的表面，Z轴与XY面垂直，Y轴在原件M和基板P的扫描方向上，X轴在与Y轴正交的非扫描方向上。

照明系统IL包含光源(未示出)和照明光学系统(未示出)，且照明系统IL用大致均匀照度对原件M上的照明区域进行照明。例如，针对光源(未示出)使用汞灯，并且，针对曝光光使用汞灯的输出波长的一部分，诸如i线、h线和g线。照明光学系统(未示出)收集从光源发射的光，使得可在原件M上获得希望的照明分布。原件M例如由石英玻璃制成，并且被形成为具有要被转印到基板W上的图案(例如，电路图案)。原件保持器MST和基板保持器PST分别通过驱动器(未示出)同步移动，并且原件M的图案经由投影光学系统PO被转印到基板P的曝光区域上(扫描曝光)。

投影光学系统PO包含第一平面镜M1、第一凹面镜M2、凸面镜M3、第二凹面镜M4、第二平面镜M5和平板玻璃41。原件M与第一平面镜M1之间的光路和第二平面镜M5与基板P之间的光路平行。包含第一平面镜M1的镜面的平面与包含第二平面镜M5的镜面的平面之间的角度为90度。第一平面镜M1与第二平面镜M5优选一体化为一个平面镜，并且第一凹面镜M2和第二凹面镜M4也优选一体化为一个凹面镜。

测量光源13包含发光器件(LED等)和照明光学系统，并且测量光源13在-Z方向上发射测量光10。传感器15包含诸如CMOS传感器等(未示出)的光检测元件和光接收光学系统(未示出)，并且传感器15检测(接收)测量光10(测量标记12的投影图像)。控制器51基于传感器15的检测信号计算图像的位置偏离并且控制驱动器42以移动平板玻璃41。在后面描述细节。

图2是从装置的上侧(+Z方向)观看的原件保持器MST及其附近的结构的示图。原件保持器MST通过支撑原件M的边缘来保持原件M。照明系统IL对照明区域202进行照明。原件保持器MST在测量光10穿过的部分中包含在Y轴方向(扫描方向)上延伸的狭缝状开口21。测量标记12被设置在开口21与照明系统IL之间。测量标记12被设置在固定到曝光装置EE的本体的部件11上。测量标记12被从测量光源13发射的测量光10照射。

图3是沿图2的短虚线200切取的截面图。从测量光源13发射的测量光10通过镜子14偏转并且穿过测量标记12和开口21。开口21在原件保持器MST中的Y轴方向上延伸，并且在通过在Y方向上扫描原件保持器MST的曝光期间，测量光10总是穿过原件保持器MST而不被阻挡。在测量光10穿过的位置透明的情况下，不需要开口21。镜子14是平面镜，并且位于曝光光穿过的区域301的外部(光路外面)以不干涉曝光光。类似地，测量标记12(部件11)位于曝光光的光路的外面。测量光源13和镜子14分别通过保持机构(未示出)被固定到测量标记12被固定到的结构即部件11。

图4是基板保持器PST及其附近的结构的示图。从测量光源13发射并且穿过开口21、测量标记12和投影光学系统PO的测量光10通过镜子16偏转并且入射到传感器15。传感器15和测量标记12的检测表面被布置在光学共轭的位置处，并且经由投影光学系统PO在传感器15上形成测量标记12的图像。镜子16是平面镜，并且位于在曝光期间曝光光穿过的区域401的外面。传感器15和镜子16分别通过保持机构(未示出)固定到曝光装置EE的本体。由于投影光学系统PO的倍率为-1，因此，原件M的图像在穿过投影光学系统PO之后在X方向上颠倒。因此，根据本实施例的测量光10在穿过投影光学系统PO之后通过关于曝光光的+X侧在-Z方向上前进。

控制器51基于测量标记12的投影图像计算测量标记12的位置信息，并且通过在预定位置信息(基准位置)之间比较计算结果获得偏差(差值)。预定位置信息是传感器15被固定到的位置的坐标等。控制器51向驱动器42发送实施控制从而使得偏差减少的控制信号。驱动器42基于控制信号改变对于平板玻璃的XY面的角度(向Z轴方向倾斜)。因此，测量光10的光路改变，并且通过传感器15检测的测量标记12的图像的位置被校正。

以下描述用于在不使用以上的基准位置的情况下检测测量标记12的图像的位置变化量的方法。图5表示进一步具有被布置在镜子16与传感器15之间的测量标记701的装置的配置。测量标记701和测量标记12被布置在光学共轭的位置处。传感器15可通过检测测量标记12的图像与测量标记701之间的相对位置关系来测量光学图像位置的偏差。在这种情况下，传感器15、镜子16和测量标记701优选被固定到同一结构(曝光装置EE的本体等)。

由于经由投影光学系统PO形成测量标记12的图像和原件M(图案)的图像，因此，由被包含在投影光学系统PO中的光学元件的位置偏差导致的测量标记12的图像的位置偏差和原件M的图像的位置偏差相同。因此，可通过校正测量标记12的位置偏差来校正基板P上的原件M的位置偏差。由于测量光10在原件保持器MST被扫描时不断地入射到传感器15，因此，扫描曝光期间的位置偏差的波动(光学图像的振动)可被实时校正。

除了倾斜平板玻璃41以外，或者作为其替代，可通过控制基板保持器PST和/或原件保持器MST的位置来校正位置偏差的波动。与检测测量标记12有关的各元件(部件11和传感器15等)如上面公开的那样被一体化，以使得各元件中的位置偏差因素(振动等)相同。因此，如果获得这种效果，那么本发明不限于以上的实施例。

如上所公开，根据本实施例，可以提供有利于改善线宽均匀性的曝光装置。

(第二实施例)

在第一实施例中，测量标记在照明系统IL与原件M之间被设置在仅一个点处。第二实施例的特征是，在多个位置处设置测量标记。图6是示出根据第二实施例的扫描投影曝光装置EE的配置的示意图。第一实施例与本实施例之间的不同在于，本实施例包括发射测量光510的测量光源513、检测测量光源513的传感器515和驱动器43。

图7是根据本实施例的从装置的上侧(+Z方向)观看的原件保持器MST及其附近的结构的示图。第一实施例与本实施例之间的不同在于，本实施例在原件保持器MST上具有与Y轴平行地延伸的狭缝状开口23。开口23和开口21优选地相对于包含光轴的YZ面对称地被设置。另外，设置在固定到曝光装置EE的本体的基台511上的测量标记512被定位在开口23与照明系统IL之间。这些附加的元件由与第一实施例类似的保持机构(未示出)固定。

图8是沿图7的短虚线500切取的截面图。第一实施例与本实施例之间的不同在于，本实施例具有基台511、测量标记512、测量光源513和镜子514。这些元件优选地夹着原件M相对于YZ面与部件11、测量标记12、测量光源13和镜子14对称地被设置。从测量光源513发射的测量光510与第一实施例的测量光类似地前进。这些附加的元件由与第一实施例中的保持机构类似的保持机构(未示出)固定。

图9是基板保持器PST及其附近的结构的示图。第一实施例与本实施例之间的不同在于，本实施例具有传感器515和镜子516。这些元件优选地关于YZ面与传感器15和镜子16对称地被设置。在以上的配置中，可通过检测两个测量标记的位置偏差，来检测测量标记的图像的旋转成分。测量标记的图像的旋转成分作为两个测量位置的位置偏差的差异被检测。

不能通过移动平板玻璃41校正两个测量位置的位置偏差的差异(旋转成分)。控制器51通过控制驱动器43以围绕Z轴旋转镜子M1和镜子M5来执行校正。如上所述，本实施例提供与第一实施例相同的效果。

(物品制造方法)

根据本发明的实施例的物品制造方法优选地制造诸如微器件(诸如半导体器件)等或具有微结构的元件等的物品。该物品制造方法可包括：通过使用上述的曝光装置在物体上形成潜像图案(例如，曝光处理)的步骤；和对在前面的步骤中在其上形成了潜像图案的物体进行显影的步骤。并且，该物品制造方法可包括其它已知的步骤(氧化、膜形成、气体沉积、掺杂、平坦化、蚀刻、抗蚀剂剥离、切割、接合和封装等)。与常规的器件制造方法相比，本实施例的器件制造方法在器件的性能、质量、生产率和生产成本中的至少一个上具有优势。

虽然已参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最宽泛的解释以包含所有这样的变更方式以及等同的结构和功能。

本申请要求在2015年10月6日提交的日本专利申请No.2015-198420的权益，其通过引用全文并入本文。

Claims (9)

1.一种曝光装置，其特征在于，所述曝光装置用于在移动基板和掩模的同时执行基板的扫描曝光，所述曝光装置具有被配置为用曝光光对掩模进行照明的照明光学系统和被配置为将掩模的图案投影到基板上的投影光学系统，所述曝光装置包括：

测量光源，被配置为用测量光照射标记；

光接收器，被配置为经由投影光学系统接收所述标记的投影图像；和

控制单元，被配置为基于在光接收器上接收的投影图像来计算所述标记的位置信息并且基于计算的位置信息来控制被配置为执行校正的校正单元，

其中，所述标记被设置于在掩模上照明的曝光光的光路的外面。

2.根据权利要求1所述的曝光装置，其中，测量光穿过的区域在被配置为保持掩模的原件保持器上在基板的扫描方向上延伸。

3.根据权利要求1所述的曝光装置，其中，被设置有所述标记的部件和所述光接收器被固定到共用结构。

4.根据权利要求1所述的曝光装置，包括：

第二测量光源，被配置为用第二测量光照射第二标记；和

第二接收器，被配置为经由投影光学系统接收第二标记的第二投影图像，

其中，所述控制单元被配置为基于第二投影图像控制校正单元，

其中，第二标记被设置在曝光光和测量光的光路的外面。

5.根据权利要求4所述的曝光装置，其中，第二测量光穿过的区域在被配置为保持掩模的原件保持器上在基板的扫描方向上延伸。

6.根据权利要求4所述的曝光装置，其中，被设置有所述标记的部件、所述光接收器、被设置有第二标记的第二部件和第二光接收器被固定到共用结构。

7.根据权利要求1所述的曝光装置，其中，所述校正单元是被配置为驱动被包含在投影光学系统中的光学部件、被配置为保持掩模的原件保持器和被配置为保持基板的基板保持器中的至少任一个的驱动器。

8.一种曝光方法，其特征在于，所述曝光方法通过使用投影光学系统在移动基板和掩模的同时执行基板的扫描曝光，所述投影光学系统被配置为将用曝光光照射的掩模的图案投影到基板上，所述曝光方法包括：

接收在扫描曝光期间用与曝光光不同的光照射的标记的投影图像；

基于投影图像计算标记的位置信息并且基于计算的位置信息控制被配置为执行校正的校正单元。

9.一种物品的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

通过使用根据权利要求8所述的曝光方法曝光基板；和

显影被曝光的基板。