TWI655511B - 曝光設備、曝光方法及製造裝置的方法 - Google Patents
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Abstract
一種用於在移動基板(P)和光罩(M)的同時執行基板(P)的掃描曝光的曝光設備,其具有被配置為以曝光光照明光罩(M)的照明光學系統(IL)、以及被配置為將光罩(M)的圖案投影到基板(O)上的投影光學系統(PO),曝光設備包括:被配置為以測量光照射標記的測量光源(13);被配置為經由投影光學系統所接收標記的投影圖像的光接收器(15);以及控制單元(51),其被配置為基於在光接收器上所接收的投影圖像來計算標記的位置資訊,且基於被計算出來的位置資訊來控制被配置為執行校正的校正單元(42),其中,標記被設置在被照明於光罩上的曝光光的光路徑的外部。
Description
本發明關於曝光設備、曝光方法和製造裝置的方法。
在用於製造半導體裝置等的微影過程中,使用經由投影光學系統將原件的圖案轉印到基板的曝光區域上的曝光設備。隨著裝置等變得越來越小,需要改善由曝光設備所轉印的圖案的線寬均勻性(line width uniformity)。投影光學系統的成像性能的變化會降低線寬均勻性。投影光學系統的成像性能的變化可能由於被包含在投影光學系統中的光學元件的振動而發生。日本專利公開第2010-283089號揭露了一種曝光設備,其藉由以感測器檢測包含投影光學系統的各零件的振動並基於所檢測的振動來使被包含在投影光學系統中的光學元件振動,來減少線寬的變化量。日本專利公開第2001-185478號揭露了一種曝光設備,其藉由測量被包含在投影光學系統中的
光學元件的姿勢變化並基於測量結果移動原件或基板,來校正由姿勢改變所造成的轉印位置的偏離。
為了藉由以上的專利文件的曝光設備來改善線寬均勻性,必須增加被附接到被包含在設備中的光學元件的感測器的數量和類型,但它在成本等的問題方面是不現實的。此外,因為雖然任何給定的曝光設備不直接獲得被轉印到曝光區域上的圖案的線寬的變化量,但是它們藉由基於所檢測的振動量等的計算而間接地獲得它,可能會在計算過程中發生誤差。
例如,本發明提供一種有利於改善線寬均勻性的曝光設備。
本發明是一種曝光設備,其用於在移動基板和光罩的同時執行基板的掃描曝光,曝光設備具有被配置為以曝光光照明光罩的照明光學系統、以及被配置為將光罩的圖案投影到基板上的投影光學系統,曝光設備包括:測量光源,被配置為以測量光照射標記;光接收器,被配置為經由投影光學系統接收標記的投影圖像;以及控制器,被配置為基於在光接收器上所接收的投影圖像來計算標記的位置資訊,並基於被計算出來的位置資訊來控制被配置為執行校正的校正單元,其中,標記被設置在被照明於光罩上的曝光光的光路徑的外部。
從例示性實施例參照所附圖式的以下描述,
本發明的進一步特徵將變得清楚明瞭。
10‧‧‧測量光
11‧‧‧構件
12‧‧‧測量標記
13‧‧‧測量光源
14‧‧‧鏡子
15‧‧‧感測器(光接收器)
16‧‧‧鏡子
21‧‧‧開口
23‧‧‧開口
41‧‧‧平板玻璃
42‧‧‧驅動器(校正單元)
43‧‧‧驅動器
51‧‧‧控制器(控制單元)
200‧‧‧短虛線
202‧‧‧照明區域
301‧‧‧區域
401‧‧‧區域
500‧‧‧短虛線
510‧‧‧測量光
511‧‧‧基台
512‧‧‧測量標記
513‧‧‧測量光源
514‧‧‧鏡子
515‧‧‧感測器
516‧‧‧鏡子
701‧‧‧測量標記
EE‧‧‧掃描曝光設備
IL‧‧‧照明系統(照明光學系統)
M‧‧‧原件(光罩)
M1‧‧‧第一平面鏡
M2‧‧‧第一凹面鏡
M3‧‧‧凸面鏡
M4‧‧‧第二凹面鏡
M5‧‧‧第二平面鏡
MST‧‧‧原件保持器
P‧‧‧基板
PO‧‧‧投影光學系統
PST‧‧‧基板保持器
圖1是顯示根據第一實施例的掃描投影曝光設備的配置的示意圖。
圖2是原件保持器的附近的鳥瞰圖。
圖3是原件保持器的附近的截面圖。
圖4是基板保持器的附近的視圖。
圖5是基板保持器的附近的視圖。
圖6是顯示根據第二實施例的掃描投影曝光設備的配置的示意圖。
圖7是原件保持器的附近的鳥瞰圖。
圖8是原件保持器的附近的截面圖。
圖9是基板保持器的附近的視圖。
在下文中,將參考圖式說明用於實現本發明的實施例。
圖1是顯示根據第一實施例的掃描曝光設備EE的配置的示意圖。掃描曝光設備EE包括用於照明原件(光罩)M的照明系統IL、用於保持原件M的原件保持器MST、包含平板玻璃41的投影光學系統PO、用於保持
基板P的基板保持器PST、測量光源13、感測器(光接收器)15、驅動器(校正單元)42和控制器(控制單元)51。在圖式中,XY平面是沿原件M和基板P的表面的表面,Z軸垂直於XY平面,Y軸為在原件M和基板P的掃描方向上,且X軸在與Y軸正交的非掃描方向上。
照明系統IL包含光源(未示)和照明光學系統(未示),並以大致均勻的照度照明原件M上的照明區域。汞燈(mercury lamp)被,例如,使用來作為光源(未示),且汞燈的輸出波長的一部分,例如,i線、h線和g線,被使用來作為曝光光。照明光學系統(未示)收集從光源所發射的光,使得可在原件M上獲得期望的照明分佈。原件M由,例如,石英玻璃,所製成,且被形成為具有要被轉印到基板W上的圖案(例如,電路圖案)。原件保持器MST和基板保持器PST分別藉由驅動器(未示)而同步移動,且原件M的圖案經由投影光學系統PO被轉印到基板P的曝光區域上(掃描曝光)。
投影光學系統PO包含第一平面鏡M1、第一凹面鏡M2、凸面鏡M3、第二凹面鏡M4、第二平面鏡M5和平板玻璃41。原件M與第一平面鏡M1之間的光路徑和第二平面鏡M5與基板P之間的光路徑平行。包含第一平面鏡M1的鏡面之平面與包含第二平面鏡M5的鏡面之平面之間的角度為90度。第一平面鏡M1與第二平面鏡M5較佳地被整合為一個平面鏡,且第一凹面鏡M2和第二凹面鏡M4較佳地亦被整合為一個凹面鏡。
測量光源13包含發光裝置(LED等)和照明光學系統,並在-Z方向上發射測量光10。感測器15包含像是CMOS感測器等(未示)的光檢測元件以及光接收光學系統(未示),並檢測(接收)測量光10(測量標記12的投影圖像)。控制器51基於感測器15的檢測信號來計算圖像的位置偏離,並控制驅動器42以移動平板玻璃41。細節於下文中說明。
圖2是從設備的上側(+Z方向)觀看之原件保持器MST及其附近的結構的視圖。原件保持器MST藉由支撐原件M的邊緣來保持原件M。照明系統IL對照明區域202進行照明。原件保持器MST在測量光10穿過的部分中包含在Y軸方向(掃描方向)上延伸的狹縫狀開口21。測量標記12被設置在開口21與照明系統IL之間。測量標記12被設置在被固定到曝光設備EE的本體的構件11上。測量標記12被以從測量光源13發射的測量光10照射。
圖3是沿圖2的短虛線200所截取的截面圖。從測量光源13所發射的測量光10藉由鏡子14而偏轉並穿過測量標記12和開口21。開口21在原件保持器MST中於Y軸方向上延伸,且在藉由於Y方向上掃描原件保持器MST的曝光期間,測量光10總是穿過原件保持器MST而不會被阻擋。在測量光10穿過的位置為透明的情況下,不需要開口21。鏡子14是平面鏡,且被放置在曝光光穿過之區域301的外部(光路徑的外部)以不干涉
曝光光。類似地,測量標記12(構件11)被放置在曝光光的光路徑的外部。測量光源13和鏡子14分別藉由保持機構(未示)而被固定到測量標記12被固定到的結構,亦即,構件11。
圖4是基板保持器PST及其附近的結構的視圖。從測量光源13發射並且穿過開口21、測量標記12和投影光學系統PO的測量光10藉由鏡子16而被偏轉並入射到感測器15。感測器15和測量標記12的檢測表面被佈置在光學共軛的位置處,且測量標記12的圖像經由投影光學系統PO而被形成在感測器15上。鏡子16是平面鏡,且被放置在曝光光於曝光期間穿過的區域401的外部。感測器15和鏡子16分別藉由保持機構(未示)被固定到曝光設備EE的本體。由於投影光學系統PO的倍率為-1,原件M的圖像在穿過投影光學系統PO之後在X方向上被顛倒。且因此,根據本實施例的測量光10在穿過投影光學系統PO之後經由相對於曝光光的+X側在-Z方向上前進。
控制器51基於測量標記12的投影圖像來計算測量標記12的位置資訊,並藉由比較預定位置資訊(基準位置)之間的計算結果而獲得偏差(差值)。預定位置資訊是感測器15被固定到的位置的坐標等。控制器51向驅動器42發送實施控制的控制信號,使得偏差減少。驅動器42基於控制信號而改變對於平板玻璃的XY平面的角度(向Z軸方向傾斜)。因此,測量光10的光
路徑被改變,且藉由感測器15所檢測的測量標記12的圖像的位置被校正。
以下說明用於在不使用以上的基準位置的情況下檢測測量標記12的圖像的位置變化量之方法。圖5顯示進一步具有被佈置在鏡子16與感測器15之間的測量標記701的設備的配置。測量標記701和測量標記12被佈置在光學共軛的位置處。感測器15可藉由檢測測量標記12的圖像與測量標記701之間的相對位置關係來測量光學圖像位置的偏差。在此情況下,感測器15、鏡子16和測量標記701較佳地被固定到相同的結構(曝光設備EE的本體等)。
由於測量標記12的圖像和原件M(圖案)的圖像經由投影光學系統PO而被形成,藉由被包含在投影光學系統PO中的光學元件的位置偏差所導致的測量標記12的圖像的位置偏差和原件M的圖像的位置偏差為相同的。因此,可藉由校正測量標記12的位置偏差來校正基板P上的原件M的位置偏差。由於測量光10在原件保持器MST被掃描時持續地入射到感測器15,掃描曝光期間的位置偏差的波動(光學圖像的振動)可被實時校正。
除了傾斜平板玻璃41以外,或者作為其替代,可藉由控制基板保持器PST和/或原件保持器MST的位置來校正位置偏差的波動。與檢測測量標記12有關的各元件(構件11、感測器15等)如同上面所揭露的一般被整合,以使得各元件中的位置偏差因素(振動等)相
同。因此,如果獲得此效果,本發明不限於以上的實施例。
如上面所揭露,根據本實施例,可以提供有利於改善線寬均勻性的曝光設備。
在第一實施例中,測量標記在照明系統IL與原件M之間僅被設置在一個點處。第二實施例的特徵為在複數個位置處設置測量標記。圖6是顯示根據第二實施例的掃描投影曝光設備EE的配置的示意圖。第一實施例與本實施例之間的差別在於,本實施例包括發射測量光510的測量光源513、檢測測量光源513的感測器515、以及驅動器43。
圖7是根據本實施例之從設備的上側(+Z方向)觀看之原件保持器MST及其附近的結構的視圖。第一實施例與本實施例之間的差別在於,本實施例在原件保持器MST上具有與Y軸平行地延伸的狹縫狀開口23。開口23和開口21較佳地相對於包含光軸的YZ平面被對稱地設置。此外,設置在被固定到曝光設備EE的本體的基台511上的測量標記512被定位在開口23與照明系統IL之間。這些額外的元件由與第一實施例類似的保持機構(未示)固定。
圖8是沿圖7的短虛線500所擷取的截面圖。第一實施例與本實施例之間的差別在於,本實施例具
有基台511、測量標記512、測量光源513、以及鏡子514。這些元件較佳地夾著原件M相對於YZ平面與構件11、測量標記12、測量光源13、以及鏡子14被對稱地設置。從測量光源513發射的測量光510與第一實施例的測量光類似地前進。這些額外的元件由與第一實施例中的保持機構類似的保持機構(未示)固定。
圖9是基板保持器PST及其附近的結構的視圖。第一實施例與本實施例之間的差別在於,本實施例具有感測器515和鏡子516。這些元件較佳地相對於YZ平面與感測器15和鏡子16被對稱地設置。在以上的配置中,可藉由檢測兩個測量標記的位置偏差,來檢測測量標記的圖像的旋轉分量(rotation component)。測量標記的圖像的旋轉分量作為兩個測量位置的位置偏差的差異被檢測。
兩個測量位置中的位置偏差的差異(旋轉分量)無法藉由移動平板玻璃41來校正。控制器51藉由控制驅動器43以圍繞Z軸旋轉鏡子M1和鏡子M5來執行校正。如上所述,本實施例提供與第一實施例相同的效果。
根據本發明的實施例的物品製造方法在製造像是微裝置(例如,半導體裝置)等、或具有微結構的元件等的物品上為較佳的。物品製造方法可包括:使用上述的曝光設備在物體上形成潛像圖案(例如,曝光處理)的
步驟;以及對潛像圖案已經在前面的步驟中被形成於其上的物體進行顯影的步驟。此外,物品製造方法可包括其它的已知步驟(氧化、膜形成、氣體沉積、摻雜、平坦化、蝕刻、抗蝕劑剝離、切割、接合、封裝等)。相較於習知的裝置製造方法,本實施例的裝置製造方法在裝置的性能、質量、生產率和生產成本中的至少一個上具有優勢。
雖然已參照例示性實施例描述了本發明,但應理解的是,本發明不限於所揭露的例示性實施例。以下申請專利範圍的範疇應被賦予最寬廣的解釋,以使其包含所有這樣的修改以及相等的結構和功能。
本申請案要求在2015年10月6日提交的日本專利第2015-198420號申請案的權益,其全文在此藉由引用被併入。
Claims (11)
- 一種曝光設備,其用於在移動基板和光罩的同時執行該基板的掃描曝光,該曝光設備具有被配置為以曝光光照明該光罩的照明光學系統、以及被配置為將該光罩的圖案投影到該基板上的投影光學系統,該曝光設備包括:測量光源,被配置為以測量光照射標記;光接收器,被配置為在該掃描曝光的過程中經由該投影光學系統來接收該標記的投影圖像;以及控制單元,被配置為基於在該光接收器上所接收的該投影圖像來計算該標記的位置資訊,並基於被計算出來的位置資訊來控制被配置為執行校正的校正單元,其中,該標記被設置在被固定到該曝光設備的構件上,且被設置在被照明於該光罩上的該曝光光的光路徑的外部,該構件被配置為不會在該掃描曝光的過程中移動。
- 如申請專利範圍第1項之曝光設備,其中,該測量光穿過的區域在被配置為保持該光罩的原件保持器上沿著該基板的掃描方向延伸。
- 如申請專利範圍第1項之曝光設備,其中,該測量光源被固定到該構件。
- 如申請專利範圍第1項之曝光設備,包括:第二測量光源,被配置為以第二測量光照射第二標記;以及第二接收器,被配置為經由該投影光學系統來接收該第二標記的第二投影圖像,其中,該控制單元被配置為基於該第二投影圖像來控制該校正單元,其中,該第二標記被設置在該曝光光和該測量光的光路徑的外部。
- 如申請專利範圍第4項之曝光設備,其中,該第二測量光穿過的區域在被配置為保持該光罩的原件保持器上沿著該基板的掃描方向延伸。
- 如申請專利範圍第4項之曝光設備,其中,該第二光接收器被固定到設置有該第二標記的第二構件。
- 如申請專利範圍第1項之曝光設備,其中,該校正單元是被配置為驅動被包含在該投影光學系統中的光學構件、被配置為保持該光罩的原件保持器、以及被配置為保持該基板的基板保持器中的至少任一個的驅動器。
- 如申請專利範圍第1項之曝光設備,其中,該校正單元在該掃描曝光的過程中執行該校正。
- 如申請專利範圍第1項之曝光設備,其中,該校正為校正該基板中的該光罩的圖像的位置偏差之操作。
- 一種曝光方法,其使用曝光設備,用於在移動基板和光罩的同時執行該基板的掃描曝光,該曝光設備具有被配置為以曝光光照明該光罩的照明光學系統、以及被配置為將該光罩的圖案投影到該基板上的投影光學系統,該曝光方法包括:以測量光照射標記;在該掃描曝光的過程中經由該投影光學系統接收該標記的投影圖像;基於在光接收器上所接收的該投影圖像計算該標記的位置資訊;以及基於被計算出來的位置資訊執行校正,其中,該標記被設置在被固定到該曝光設備的構件上,且被設置在被照明於該光罩上的該曝光光的光路徑的外部,該構件被配置為不會在該掃描曝光的過程中移動。
- 一種製造物件的方法,該方法包括以下步驟:使用如申請專利範圍第10項之曝光方法曝光基板;以及顯影被曝光的該基板。
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