曝光方法和装置制造方法及图纸

一种曝光方法，不用太多地降低效率即可在曝光过程中高精度地检测作为曝光对象的基板表面相对投影光学系像面的散焦量，以自动聚焦方式对焦。使用包含照明狭缝部（５４ａ）－光学构件（６３ａ）的第１斜入射方式的ＡＦ传感器和包含照明狭缝部（５４ｂ）－光学构件（６３ｂ）的第２斜入射方式的ＡＦ传感器，由这些ＡＦ传感器将狭缝像（Ｆ１ｆ、Ｆ２ｆ）照射到相同的检测点，分别进行聚焦位置的测量。将２个测量值的差分的１／２作为测量值的漂移，对这些ＡＦ传感器的测量值修正该漂移。之后，利用该第１或第２ＡＦ传感器按自动聚焦方式对焦。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种曝光方法和装置，该曝光方法用于在制造例如半导体元件、摄像元件(CCD等)、液晶显示元件、或薄膜磁头等微型器件的版印工序中将掩模图复制到基板上，本专利技术特别适合用于具有按自动聚焦方式使基板表面相对投影光学系像面对焦的机构的曝光装置。更为详细地说，涉及具有规定的构件温度控制机构的曝光装置。另外，该自动聚焦机构由检测晶片表面的聚焦位置(投影光学系的光轴方向上的位置)的自动聚焦传感器(以下称“AF传感器”)和根据该AF传感器的测量结果控制晶片或光模板高度的台系构成。作为现有的AF传感器，主要象例如日本特开平6-283403号公报公开的那样，使用斜入射方式的AF传感器，不通过投影光学系，倾斜地将狭缝像等投影在被检测面，接受来自该被检测面的反射光。该斜入射方式的AF传感器具有在曝光中也可测量被检测面的聚焦位置的变化量的优点，但由于未通过投影光学系，所以，在例如曝光用照明光(曝光用光)的照射热使投影光学系的像面的位置变动那样的场合，难以直接测量该被检测面的散焦量的变化。因此，为了测量实际上被检测面相对投影光学系像面的散焦量，提出有TTR(通过光模板)方式的AF传感器，该TTR方式的AF传感器例如象日本特开平9-283421号公报公开的那样，通过投影光学系将光模板上的标记的像投影在晶片台上，根据该像的反差测量像面位置。该TTR方式的AF传感器具有可直接测量投影光学系的像面的优点，但为了进行该测量需要中断对晶片的曝光动作，当过于频繁地使用时，曝光工序的效率下降。因此，作为现有技术的一个例子，同时使用TTR方式的AF传感器和斜入射方式的AF传感器，在通常的曝光过程中使用斜入射方式的AF传感器进行对焦，当例如进行批量处理时，以半天1次或1天1次那样的频度使用TTR方式的AF传感器测量实际的像面位置，根据该测量结果对该斜入射方式的AF传感器的测量值进行标定。在上述那样的现有曝光方法中，通过例如按规定的时间间隔进行斜入射方式的AF传感器的标定，从而不太多地降低效率即可将对焦精度维持在规定的容许范围内。可是，斜入射方式的AF传感器在投影光学系侧面配置在晶片的近旁，所以，如曝光用光的照射热使晶片的温度逐渐上升，则构成该斜入射方式的AF.传感器的各构件的温度也上升，存在聚焦位置的测量值逐渐漂移的可能。另外，构成该AF传感器的规定光学构件的不规则的微小位置偏移等也可能使该测量值不规则地漂移。这样的漂移值虽然很小，但对应于今后半导体器件的进一步高集成化，在例如曝光波长更加短波长化、焦深变小的场合，可能由斜入射方式的AF传感器的测量值的漂移使晶片表面相对像面从焦深范围脱开。为了减小这样的AF传感器的测量值漂移，可利用上述TTR方式的AF传感器高频度地(例如每次更换晶片时)进行标定，但当以这样高的频度中断曝光使用TTR方式的AF传感器时，存在效率大幅度下降的问题。另外，为了按规定倍率以高逼真度将作为光掩模的光模板的图案复制到作为基板的涂有抗蚀剂的晶片(或玻璃板等)上，在现有技术中，曝光装置的主要部收容在箱状的腔室内，在该腔室内高度地进行除尘，同时供给温度大体控制为一定的空气。近年来，为了满足半导体元件等进一步微细化的需要，要求曝光装置对光模板和晶片以及各种光学系等进行更高精度的温度控制。另外，为了提高曝光装置的析像度，曝光用的照明光(曝光用光)主要从碘钨灯的i线(波长365nm)短波长化到KrF艾克西玛(エキシマ)激光(波长248nm)，然后进一步短波化到ArF艾克西玛激光(波长193nm)，并考虑在今后使用F2激光(波长157nm)等。这样使曝光波长短波长化，则在通常的空气中相对曝光用照明光(曝光用光)的透射系数下降，所以，最近的曝光装置设置有气体供给机构，用于对曝光用光的光路的一部分中供给对曝光用光具有较好的透射系数的气体。图24示出具有这样的气体供给机构的曝光装置，在该图24中，从内装艾克西玛光源的曝光光源250射出的曝光用光经过具有中继光学系的送光部251和光轴修正部252入射到曝光本体部。入射到曝光本体部的曝光用光经过照明系253对光模板259进行照明，通过该投影光学系264的投影像投影在晶片262上。另外，晶片262保持在晶片台261上，晶片台261可自由移动地载置于晶片基台260上，在埋入到晶片基台260上的支柱257的支承构件263支承投影光学系264，在固定于支柱257上的光模板基台258上通过未图示的光模板台载置光模板259，在光模板基台258上通过支柱256固定保持照明系253的支承构件255。为了将曝光装置的全体温度控制在目标温度附近，由腔室内的全体空调用送风部266，向包含投影光学系264的上部和光模板259的由虚线围住的部分269供给控制为规定温度的空气。此时，由于KrF艾克西玛激光(波长248nm)那样的远紫外线与空气中一定的灰尘产生化学反应，生成透镜的起雾物质，并易由臭氧吸收，所以，在该光路中最好将通过化学过滤器的干燥空气或除去了臭氧的空气等充满照度高的部分。另外，由于ArF艾克西玛激光(波长193nm)那样的真空紫外区域或与其接近的波长的光的氧吸收率高，所以，需要在其光路的主要部供给减小了氧含有量的氮气等。因此，在图24的曝光装置中，例如当使用ArF艾克西玛激光时，从气体供给机构267用氮气充满从送光部251到照明系253的由虚线围住的部分268内的光路。在包含投影光学系264下部和晶片台261的由虚线围住的部分254中，特别需要由激光干涉仪进行高精度的位置测量，为了减小检测光束的光路摇动，从部分空调机构的送风部265供给控制为规定温度的空气。在上述那样的现有技术中，从作业安全性和尽可能离开曝光本体部配置振动源和热源的观点出发，包含艾克西玛激光光源的曝光光源250通常在设置曝光本体部(在图24中为晶片基台260上面的除去照明系253的构件)的腔室外部独立于该曝光本体部地加以支承。在这样相互独立地支承曝光本体部和曝光光源250的场合，需要由曝光光源250的振动等修正曝光用光的光轴的偏移。因此，图24的现有技术在包含进行曝光用光的减光的减光部等的照明系253的前面分离光学系，由光轴修正部252修正送光部268和照明系253之间的光轴偏移。然而，这样在照明系253的前面分离光学系时，氮气等气体易于从该照明系253与光轴修正部252之间的边界部漏出，气体供给机构267的气体供给量变多，存在曝光装置的运行成本上升的问题。另外，由于该气体易于泄漏，所以，在其边界部及其近旁，外部空气等可能混入照明系253等的内部，导致曝光用光的透射系数下降。另外，从全体空调用送风部266送出到围住光模板259的部分269的空气由照明系支承构件255、光模板基台258、投影光学系的支承构件263、及连接它们的支柱256、257隔开，所以，在光模板259的周围和投影光学系264的上部存在不能充分进行空气调节的可能。特别是不能在光模板259周围进行充分的空气调节时，光模板的温度上升，光模板膨胀，所以，存在产生复制到晶片上的图案的倍率误差的问题。另外，在投影光学系264的下部，实际上设置有校正传感器和自动聚焦传感器(以下称“AF传感器”)等产生少量发热的复杂形状的构件，并在晶片台261也设置有驱动马达和倾转机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种曝光方法，通过投影光学系将掩模图的像投影到基板台上的基板上；其特征在于：使用第１自动聚焦位置检测系和第２自动聚焦位置检测系，该第１自动聚焦位置检测系通过在该投影光学系的物体面侧或像面侧的被检测面上的第１组多个检测点分别相对该投影光学系的光轴倾斜地照射检测用光束，从而分别检测出该多个检测点在上述光轴方向上的位置即聚焦位置，该第２自动聚焦位置检测系通过在上述被检测面上的第２组多个检测点分别相对上述光轴倾斜地照射检测用光束，从而分别检测出该多个检测点的聚焦位置，上述第１组多个检测点和上述第２组多个检测点实质上相互共有至少一部分检测点，利用上述第１和第２聚焦位置检测系分别在上述共有的检测点检测聚焦位置，根据该检测结果对上述第１和第２聚焦位置检测系的检测结果进行标定，利用上述第１和第２聚焦位置检测系中至少一方的检测结果进行上述基板表面相对上述投影光学系像面的对焦。

【技术特征摘要】
JP 1998-11-18 327651/98;JP 1998-12-24 366513/981.一种曝光方法，通过投影光学系将掩模图的像投影到基板台上的基板上；其特征在于使用第1自动聚焦位置检测系和第2自动聚焦位置检测系，该第1自动聚焦位置检测系通过在该投影光学系的物体面侧或像面侧的被检测面上的第1组多个检测点分别相对该投影光学系的光轴倾斜地照射检测用光束，从而分别检测出该多个检测点在上述光轴方向上的位置即聚焦位置，该第2自动聚焦位置检测系通过在上述被检测面上的第2组多个检测点分别相对上述光轴倾斜地照射检测用光束，从而分别检测出该多个检测点的聚焦位置，上述第1组多个检测点和上述第2组多个检测点实质上相互共有至少一部分检测点，利用上述第1和第2聚焦位置检测系分别在上述共有的检测点检测聚焦位置，根据该检测结果对上述第1和第2聚焦位置检测系的检测结果进行标定，利用上述第1和第2聚焦位置检测系中至少一方的检测结果进行上述基板表面相对上述投影光学系像面的对焦。2.如权利要求1所述的曝光方法，其特征在于上述第1和第2聚焦位置检测系在上述共有的检测点近旁照射朝相互不同的方向振动的检测用光束，检测出该检测用光束形成的反射光。3.如权利要求1或2所述的曝光方法，其特征在于还利用第3聚焦位置检测系，该第3聚焦位置检测系用于由上述投影光学系检测上述掩模的第1标记和上述基板台上的第2标记中的至少一方，从而检测出上述掩模和上述基板的对焦状态，当利用上述第1和第2聚焦位置检测系分别在上述共有的检测点检测聚焦位置时，在该检测结果的差分为规定状态的时刻，由上述第3聚焦位置检测系检测出上述掩模和上述基板的对焦状态，根据该检测结果对该第1和第2聚焦位置检测系的检测结果进行标定。4.一种曝光装置，具有投影光学系和基板台，上述投影光学系将掩模图的像投影到基板上，上述基板台在实质上垂直于上述投影光学系光轴的平面内对上述基板进行定位；其特征在于设置有对焦用台、第1自动聚焦位置检测系、及第2自动聚焦位置检测系，上述对焦用台朝上述投影光学系的光轴方向驱动上述掩模和上述基板中的至少一方，上述第1自动聚焦位置检测系通过在上述投影光学系的物体面侧或像面侧的被检测面上的第1组多个检测点分别相对上述投影光学系的光轴倾斜地照射检测用光束，从而分别检测出上述多个检测点在上述光轴方向上的位置即聚焦位置，上述第2自动聚焦位置检测系通过在上述被检测面上的与上述第1组多个检测点实质上至少共有一部分的第2组多个检测点分别相对上述光轴倾斜地照射检测用光束，从而分别检测出上述多个检测点的聚焦位置，根据上述第1和第2聚焦位置检测系中至少一方的检测结果驱动上述对焦用台，进行上述基板的表面对上述投影光学系像面的对焦。5.如权利要求4所述的曝光装置，其特征在于还设置有第3聚焦位置检测系和控制系，上述第3聚焦位置检测系通过上述投影光学系检测上述掩模上的第1标记和上述基板台上的第2标记中的至少一方，检测上述掩模和上述基板的对焦状态，上述控制系根据上述第3聚焦位置检测系的检测结果对上述第1和第2聚焦位置检测系的检测结果进行标定。6.如权利要求5所述的曝光装置，其特征在于上述第1和第2聚焦位置检测系具有送光系、受光系、及检测系，上述送光系分别在上述共有的检测点近旁照射朝相互不同的方向振动的检测用光束，上述受光系接收上述检测用光束的反射光，上述检测系与上述检测用光束的振动同步地对来自上述受光系的检测信号同步检波。7.一种曝光方法，使用产生曝光光束的曝光光源和保持掩模与基板的曝光本体部，利用上述曝光光束将上述掩模图复制在上述基板上；其特征在于将用于传送上述曝光光源的曝光光束的第1照明系独立于上述曝光本体部地支承，在上述曝光本体部固定用于将上述第1照明系的上述曝光光束引导至上述曝光本体部的第2照明系，上述第1照明系和上述第2照明系内的上述曝光光束的光路分别被实质性地密闭。8.如权利要求7所述的曝光方法，其特征在于向上述密闭的2个光路上相互独立地供给对于上述曝光光束具有透射性的气体，在上述掩模周围实质上平行于上述掩模图形成面地供给温度受到了控制的气体。9.一种曝光装置，具有产生曝光光束的曝光光源和保持掩模与基板的曝光本体部，利用上述曝光光束将上述掩模图复制到上述基板上；其特征在于设置有第1照明系和第2照明系，上述第1照明系独立于上述曝光本体部地受到支承并传送来自上述曝光光源的曝光光束，上述第2照明系固定于上述曝光本体部并将从上述第1照明系射出的曝光光束引导至上述曝光本体部。10.如权利要求9所述的曝光装置，其特征在于上述第1照明系和该第2照明系内的上述曝光光束的光路分别被实质性地密闭，向该密闭的2个光路上相互独立地供给对于上述曝光光束具有透射性的气体。11.如权利要求9或10所述的曝光装置，其特征在于从上述第1照明系射出的曝光光束相对上述第2照射系的入射面与上述掩模图形成面共轭，在上述入射面配置视野光阑。12.一种曝光装置，具有投影光学系和基板台，上述投影光学系用于将掩模图的像投影到基板上，上述基...

【专利技术属性】
技术研发人员：西健尔，
申请(专利权)人：株式会社尼康，
类型：发明
国别省市：JP[日本]