光学元件、曝光设备和器件制造方法技术

本申请涉及光学元件、曝光设备和器件制造方法。具体地，涉及一种用于具有投影光学系统的曝光设备的光学元件，该投影光学系统被构成为：将被来自光源的极远紫外光照射的原版的图案投影到基片上，使该基片在通过该原版和投影光学系统的光下曝光，所述光学元件用于设置在相对于原版位于光源一侧的第一光路和相对于原版位于基片一侧的第二光路中的一个光路中，该元件包括：薄膜，被构成为透射极远紫外光；以及遮蔽件，它设置在所述薄膜上，并且被构成为遮蔽部分薄膜免受所述极远紫外光照射。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及适用于采用极远紫外光进行测量的光学元件、结合有该光学元件的曝光设备和采用该曝光设备的器件制造方法。
技术介绍
一般来说，由超精密图案例如VLSI电路构成的半导体器件的制造工艺采用一种缩小投影曝光设备，它通过将电路图案以缩小的比例投影到涂有感光材料的基片上来在该基片上烧制出画在掩模上的电路图案。增大半导体器件的封装密度要求进一步减小图案线路宽度。因此，一直在改善分辨率以适应改进的光致抗蚀剂工艺和小型化的曝光设备。因此，用于曝光设备的光源已经在采用越来越短的波长，例如从KrF准分子激光器(波长为248nm)到ArF准分子激光器(波长为193nm)，一直到F2激光器(波长为157nm)。为了有效率地烧制出更精细的图案，当前正在研制一种缩小投影曝光设备，它采用具有比紫外光更短的波长，也就是具有大约为10至15nm的波长的极远紫外光(EUV光)。另一方面，随着分辨率的提高和半导体器件的小型化，要求掩模图案和位于感光基片上的图案之间的容差越来越小。下面将对在没有使用EUV光的普通缩小投影曝光设备上，掩模图案和感光基片上的图案之间的对准进行说明。传统上，可以采用下面两种方法来观测晶片即感光基片上的对准标记以获得关于该晶片的位置信息。1.离轴方法，该方法不采用投影光学系统来测量晶片上的对准标记。2.TTR(Through The Reticle，通过中间掩模版)方法，该方法通过采用投影光学系统同时观测晶片和中间掩模版来检测出在它们之间的相对位置关系。在这两种方法中，离轴方法用于逐个晶片的位置测量，因为TTR方法需要更长的测量时间。离轴方法采用了晶片检查显微镜(下面被称为离轴显微镜)。在没有使用投影光学系统的离轴显微镜下进行位置测量不仅允许使用任何波长，而且还允许使用具有宽波段的光源。使用具有宽波段的光来进行位置测量的优点包括可以消除在涂覆在晶片上的感光材料(光致抗蚀剂)上的薄膜干涉效应。但是，在采用离轴显微镜使晶片和中间掩模版对准时，不能直接测量观测位置和曝光位置。因此，必须预先确定所谓的基线量，其中基线量为在离轴显微镜下的测量中心和在中间掩模版上的投影图案图像中心(曝光中心)之间的距离。在进行对准时，在离轴显微镜下测量晶片上的照射区域中的对准标记相对于测量中心的偏差。之后，使晶片从离轴显微镜位置运动一个与基线量和该偏差的总和相等的距离，由此使照射区域的中心与曝光中心精确对准。但是，基线量在曝光设备使用期间会随着时间逐渐变化。基线中的这些变化使得不可能将晶片上的照射中心进给到在中间掩模版上的投影图案图像的中心，从而导致对准精度(重叠精度)降低。因此，必须采用基线测量值(校准测量值)来定期精确测量在离轴显微镜下测量的中心和在中间掩模版上的投影图案图像的中心之间的距离。必须采用TTR测量系统来进行基线测量。图8为一示意图，显示出在投影曝光设备上的基线测量的原理。假中间掩模版R2在投影光学系统2的曝光区域内带有狭缝状标记M1。如图8所示，假中间掩模版R2被保持在中间掩模版驱动台上，该驱动台的运动方式使假中间掩模版R2的中心与投影光学系统2的光轴AX一致。在晶片驱动台3上，带有与M1等同的标记M2的假晶片W2被安装在投影光学系统2中的成像位置处，不接触晶片W1。在假晶片2上的标记M2为通过将遮光部件设置在曝光透光部件上而形成的狭缝状透光区域。在标记M2下面设有光量传感器S1。利用激光干涉仪(未示出)定位晶片驱动台3，使标记M2进入到投影光学系统2的投影区域中的位置，并且通过操作曝光光源激光器4借助照射光学系统5将曝光用光L1导进投影光学系统2。在从设置在标记M2下方的光量传感器S1检测光量的同时，通过使晶片台3沿着X、Y和Z方向微量运动来找出使光量最大的位置。使光量最大的位置使得假中间掩模版上的标记M1和假晶片W2上的标记的相对位置一致。离轴显微镜6设置在投影光学系统2外面(在曝光区域外面)。在投影图像一侧，离轴显微镜6的光轴与投影光学系统2的光轴AX平行。在该离轴显微镜6中设有用作对晶片W1上的标记或假晶片W2上的标记W2进行位置测量的基准的索引标记M3。该索引标记M3位于与投影像面(晶片W1的表面或假晶片W2的表面)共轭的位置。通过激光干涉仪(未图示)测量当假中间掩模版R2上的标记M1和假晶片W2上的标记M2相互对准时晶片驱动台3的位置。所获得的数值由X1表示。还有，通过激光干涉仪测量出当离轴显微镜6中的索引标记M3与标记M2对准时晶片台3所处的位置。所获得的数值由X2表示。在该情况中，通过计算出差值(X1-X2)来确定出基线量BL。基线量BL随后用作在通过离轴显微镜6测量晶片W1上的对准标记并且将它送到投影光学系统2下面时的参考量。用XP表示位于晶片W1上的照射区域(曝光区域)中心和对准标记之间的距离，并且用X3表示在位于晶片W1上的对准标记与在离轴显微镜6中的索引标记M3一致时晶片驱动台3的位置。为了使照射区域中心与中间掩模版中心C一致，可以使晶片驱动台3向由“X3-BL-XP”所确定的位置运动。为了这样进行对准，首先采用离轴显微镜6测量出在晶片W1上的对准标记的位置。随后，通过简单地将晶片驱动台3进送一个根据基线量BL的预定量，可以使中间掩模版R1图案精确地重叠在用于曝光的晶片W1上的照射区域。但是，必须通过一些其它手段来测量出在中间掩模版设定标记M4和位于假中间掩模版R2上的标记M1之间的距离，并且预先使中间掩模版R1与中间掩模版设定标记M4对准。顺便说一下，虽然在上面的描述中考虑的是一维方向，但是实际上应该考虑二维方向。这样，为了通过投影光学系统使中间掩模版与晶片对准，采用这样一种系统，该系统使用设置在标记下面的传感器来测量光量，该标记是通过将遮光部件设置在由曝光透光部件制成的假晶片上而形成的。上面已经对采用TTR方法进行的校准测量进行了说明。可以将类似的设置用于投影光学系统中的象差测量。图9为用于曝光设备的典型象差测量系统的示意图。与图8中的部件具有相同功能的部件由与图8中的相应部件相同的参考标号/符号表示，并且省略其说明。如图9所示，象差测量系统在中间掩模版表面前面具有衍射光栅7以使光衍射。在衍射光栅7下游侧，在中间掩模版表面附近设有具有狭缝状或针孔状透明部分的标记M5。该标记消除了由照明光学系统5或衍射光栅7引起的象差，并且照明光束进入投影光学系统2。通过将遮光部件设置在曝光透光部件例如石英上而形成的标记M6设在晶片侧像面上。该标记M6具有位于曝光透光部件的上游表面上的与标记M5类似的狭缝状或针孔状透明部分(在图10中的M6-c)，以及窗口形大透明部分(在图10中的M6-d)。在位于晶片像面上的标记M6下面设置有CCD摄像机S2。通过设置在中间掩模版表面上的狭缝状或针孔状标记M5从曝光用光L1中去除波前象差。这样，进入并且离开投影光学系统2的曝光用光只包含在投影光学系统2中产生出的象差。图10为在假晶片W2上的晶片侧标记M6和CCD摄像机S2周围的部分的放大示意图。在图10中，参考符号M6-a表示对准分子激光透明的部件例如石英，它用作用来在其上安放遮光部件M6-b例如铬以产生所期望的标记形状的母材。曝光用光在穿过在图10中的狭缝或针孔M6-c之后到达CCD摄像机S2的表面，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于具有投影光学系统的曝光设备的光学元件，该投影光学系统被构成为：将被来自光源的极远紫外光照射的原版的图案投影到基片上，使该基片在通过该原版和投影光学系统的光下曝光，所述光学元件用于设置在相对于原版位于光源一侧的第一光路和相对于原版位于基片一侧的第二光路中的一个光路中，该元件包括：薄膜，被构成为透射极远紫外光；以及遮蔽件，它设置在所述薄膜上，并且被构成为遮蔽部分薄膜免受所述极远紫外光照射。

【技术特征摘要】
JP 2005-3-30 2005-0994161.一种用于具有投影光学系统的曝光设备的光学元件，该投影光学系统被构成为将被来自光源的极远紫外光照射的原版的图案投影到基片上，使该基片在通过该原版和投影光学系统的光下曝光，所述光学元件用于设置在相对于原版位于光源一侧的第一光路和相对于原版位于基片一侧的第二光路中的一个光路中，该元件包括薄膜，被构成为透射极远紫外光；以及遮蔽件，它设置在所述薄膜上，并且被构成为遮蔽部分薄膜免受所述极远紫外光照射。2.如权利要求1所述的光学元件，其中所述薄膜由Si、SiC、SiNx、金刚石和类金刚石碳中的至少一种制成，并且其厚度不大于2μm。3.一种具有投影光学系统的曝光设备，该投影光学系统被构成为将来自光源的极远紫外光照射的原版的图案投影到基片上，使基片在通过原版和投影光学系统的光下曝光，该设备包括如权利要求1所述的光学元件，它被构成为设置在相对于原版位于光源一侧的第一光路和相对于原版位于基片一侧的第二光路中的一个光路中。4.如权利要求3所述的设备，其中所述光学元件被构成为设置在要设置基片的第二光路中的位置。5.一种曝光设备，它使基片在通过原版的极远紫外光下曝光，该设备包括投影光学系统，被构成为将原版的图案投影到基片上；基片台，被构成为保持基片并且运动；如权利要求1所述的光学元件，它被设置在基片台上；以及检测器，被构成为检测从投影光学系统中发射出并且透射穿过所述光学元件的极远...

【专利技术属性】
技术研发人员：山本纯正，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]