曝光装置、表面位置调节单元、掩模和器件制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种曝光装置，它包括一个投影光学系统，该系统具有一个能够在一次拍摄中对扫描曝光装置中的拍摄区曝光的象场。这允许在拍摄区是扫描曝光装置的最大曝光范围时进行１对１的曝光。另外，主控制单元根据图案的最小线条宽度改变对曝光量有用的曝光系统的控制因子。只在允许降低曝光精度时改变控制因子，使得状态（或值）变到曝光量优先于分辨率的状态。与在所有时间以相同的曝光量因子控制曝光系统的情形相比，这使得本装置能够提高曝光量而同时维持曝光精度。（*该技术在2021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。并尤其涉及用在平版印刷法中以制造诸如半导体器件或液晶显示器的曝光装置、适于调节曝光装置中基片的表面位置的表面位置调节单元、可恰当地用在曝光装置中的掩模和利用曝光装置的器件制造方法。
技术介绍
传统上在制造诸如半导体器件或液晶显示器等器件的平版印刷法中，基于分步重复法的静态型投影曝光装置(所谓的步进器)、基于分步扫描法的扫描型投影曝光装置(分步扫描型投影曝光装置所谓的扫描步进器)等主要用作投影曝光装置。半导体器件通过在基片如晶片上叠置数十层电路图案而形成，但是每层中每个图案的线条宽度不同。即存在这些层主要由这样的电路图案组成的临界层，这些电路图案具有与最近的边缘投影曝光装置的分辨率限度水平相同的精细线条宽度，最近的边缘投影曝光装置诸如是利用KrF准离子激光器作为光源的扫描步进器(以下视情况而定总称为“KrF扫描器单元”)；由这样的电路图案组成的非临界层，这些电路图案的线条宽度比临界层的宽；和由线条宽度介于临界层和非临界层之间的电路图案组成的中间层。一般来说，当曝光波长较短并当曝光波长相同时，分辨率变高，当投影光学系统的数值孔径(N.A)增大时，分辨率，即可分辨的最小线条宽度变小。另外，静态型曝光装置(也称作单镜头(one shot)曝光装置)如步进器的分辨率与扫描步进器相比远为低劣，但曝光量高。因此，在半导体器件等的实际制造场所中，依据层而采用各种类型的曝光装置，并且通常利用多种类型的曝光装置制造同一电子器件。作为依据层而利用多种类型的曝光装置的方法，经常用到混合-匹配法；常结合使用具有短曝光波长的扫描步进器(例如KrF扫描器单元)和具有长曝光波长的步进器(如i线步进器)。另外，对于投影曝光装置，在基片如晶片的表面与投影光学系统的最佳成象面重合的状态下，需要把掩模的图案转移到基片上。鉴于此种原因，在投影曝光装置中设置一个探测晶片表面在投影光学系统的光轴方向上的位置(以下简称高度位置)的系统一高度位置探测系统。近年来，因为当只在一个点处进行晶片的高度位置测量时，由于步骤对晶片表面的影响而不能精确地探测高度位置，所以提议一个在晶片的多个点处探测高度位置的高度位置探测系统(以下也称作“多点AF系统”)。例如，此多点AF系统照射的光从倾斜的方向穿过多个以预定的间距分布在晶片上的狭槽，并根据反射离开晶片的光与多个对应于各个狭槽光的光电探测传感器(光电探测元件)之间的位置关系，以较高的精确度探测晶片上多个点处的高度位置。另外，对于高度位置探测系统，当晶片的高度位置偏离最佳焦点位置、并且反射离开晶片的光没有到达光电探测元件的光电探测区时(当晶片的高度位置处于光电探测元件的可探测高度位置的范围之外时)，高度位置的探测变得很困难。另外，对于从一个倾斜的方向向晶片上照射多个狭缝光、在晶片上形成多个以预定的间距排列的狭缝图象，并用多个光电探测传感器分别探测每个狭缝光的反射光的多点AF系统，如果晶片的高度位置偏离目标位置，则晶片上的狭缝图象在狭缝图象的分布方向上偏离。当晶片上狭缝图象的偏离量达到狭缝图象的间距(两相邻狭缝图象之间的间隙)的一半(1/2)时，这些反射光相对于它们对应的光电探测传感器逐个地移位并入射到挨着对应的光电探测传感器布置的光电探测传感器上。因此，除布置在边缘的光电探测传感器以外的光电探测传感器与当晶片表面位于目标位置时输出相同的信号。在这种情况下，多点AF系统可能在探测中出错并认为晶片表面的位置处于目标位置，尽管事实上晶片表面是离开了目标位置。因此，对于目前的投影曝光装置，一般布置一个称作跟踪传感器的光电探测传感器。跟踪传感器探测基片表面从目标位置的偏离方向，甚至在因为基片表面的高度位置偏离目标位置而不能探测高度位置的情况下，并当反射离开基片的用于探测高度位置的多个光束相对于它们对应的光电探测传感器逐个移动并入射到挨着对应的光电探测传感器排列的光电探测传感器上时，跟踪传感器探测到基片的高度位置离开目标位置。例如，在日本公开(未审)专利申请JP07-130635和相应的美国专利US5,569,930中公开一种包括跟踪传感器的多点AF系统。另外，在诸如常规步进器的投影曝光装置的情况下，对提高曝光量有用而对提高分辨率没有一点儿用的条件，如在拍摄点之间基片平台面的步进速度、位置设置法中允许的位置误差等在进行曝光时总是相同。即在被称作处理程序文件的一类用于设置曝光条件的数据库中，没有任何选择地设置各种控制参数。换言之，对于常规的投影曝光装置，利用可曝光的最小线条宽度作为目标设置控制参数，如平台面参数；无论所需的图案线条宽度如何。此处，常规步进器的可曝光的最大面积(以下称作“曝光范围”)例如为22mm×22mm见方，而扫描步进器的曝光范围例如为25mm×33mm的矩形，大小和形状上有所不同。因此，当根据前述的混合-匹配覆盖步进器的拍摄区和扫描步进器的拍摄区，并当执行所谓的1对1曝光时，能够曝光较大面积的扫描步进器的实际曝光面积必需限定在步进器的曝光范围内。因而，扫描步进器的性能(较大的曝光范围)不能得到有效的利用。另一方面，当覆盖扫描步进器的一个拍摄区和步进器的两个相邻拍摄区、并执行所谓的2对1曝光时，因为两个拍摄区的中心不同，仍然可能有拍摄旋转误差、拍摄放大等。另外，对于常规步进器和扫描步进器，根据掩模的不同排列法，分别使用具有不同配置和数量的校准标记的掩模。例如在美国专利US5,989,761中公开了一种利用具有不同曝光范围的步进器和扫描步进器的混合-匹配法。另外，对于常规的投影曝光装置，对应于跟踪传感器的测量点位于投影区内中心部分周围的一个或两个点处。或是在其余的相反端中心部分的附近，把一对点设置在一组用作投影区的矩形区域的相反端的外部。因此，根据如何设置首先进行曝光的拍摄区(第一拍摄区)，可能会发生在第一次曝光时当跟踪传感器的测量点偏离晶片的情形。即，通常对于第一拍摄，选择晶片的周边拍摄，但在周边拍摄是所谓的逐边拍摄的情况下，将没有一个跟踪传感器的测量点不位于晶片上。跟踪传感器主要用于在第一拍摄曝光时在最佳焦点位置附近迅速地设置晶片表面。因此，为了有效地展示跟踪传感器的功能，需要设置第一拍摄点，使得上述情况不会发生。因而拍摄区的分布以及第一拍摄点的确定(选取)受限。另外，如上所述，对于常规的投影曝光装置，无论经受曝光的最小线条宽度怎样，装置的参数总是固定的，所以，在转印具有精细线条宽度的图案和转印具有宽线条宽度的图案这两种情况下曝光都以相同的精度进行。即甚至在曝光一个粗糙层——具有宽线条宽度的图案时，设置的控制参数如曝光时台面振动的允许值、自动聚焦时基片表面相对于目标表面的位置偏移允许值等都与曝光中间层或临界层——具有较窄的线条宽度(根据投影光学系统的曝光波长和数值孔径设置的可分辨的最小线条宽度)一样。因此，甚至在所需的曝光精度较低且在曝光量上体现更大的优势的情况下，利用相同的控制值进行曝光，与所需的曝光精度较高且要求分辨率优先的情况一样。专利技术概述考虑到上述情况提出了本专利技术，并且本专利技术的第一个目的是提供一种静态型曝光装置，它可以充分体现扫描曝光装置的性能，并能够有效抑制由扫描曝光装置形成的图案发生覆盖误差。本专利技术的第二个目的在于提供一种能够用于扫描曝光装置和静态型曝光装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种曝光装置，该装置在掩模和基片处于稳定的状态下利用能量束经掩模对基片曝光，该曝光装置由一个曝光系统构成，曝光系统包括： 一个投影光学系统，该系统具有一个足够大的象场，以致利用扫描曝光装置一次曝光的基片上的分区可以通过把从掩模出射的能量束投射到基片上一次拍摄曝光；和 一个放置基片的基片台面。

【技术特征摘要】
JP 2000-7-7 207055/2000;JP 2000-8-3 235319/20001.一种曝光装置，该装置在掩模和基片处于稳定的状态下利用能量束经掩模对基片曝光，该曝光装置由一个曝光系统构成，曝光系统包括一个投影光学系统，该系统具有一个足够大的象场，以致利用扫描曝光装置一次曝光的基片上的分区可以通过把从掩模出射的能量束投射到基片上一次拍摄曝光；和一个放置基片的基片台面。2.如权利要求1所述的曝光装置，其特征在于利用扫描曝光装置曝光的一个分区具有矩形形状，大小为25mm×33mm和26mm×33mm中的一种。3.如权利要求2所述的曝光装置，其特征在于掩模为6英寸大小，投影光学系统具有1/4的投影放大率。4.如权利要求1所述的曝光装置，其特征在于利用扫描曝光装置曝光的一个分区具有矩形形状，大小为22mm×26mm。5.如权利要求4所述的曝光装置，其特征在于掩模为6英寸大小，投影光学系统具有1/5的投影放大率。6.如权利要求1所述的曝光装置，其特征在于象场为具有某一直径的圆形，在其中刻划扫描曝光装置的分区。7.如权利要求1所述的曝光装置，其特征在于投影光学系统能够分辨基片上线条宽度为0.35μm的图案。8.如权利要求1所述的曝光装置，还包括一个控制系统，它整体控制曝光系统，并根据要转印的图案的最小线条宽度改变涉及曝光量的曝光系统的控制因子。9.如权利要求8所述的曝光装置，其特征在于经受上述改变的控制因子至少包括下列之一与基片台面的位置设置精度有关的物理量的允许值；到判定基片台面的位置设置结束时的时间；基片表面的目标表面偏离投影光学系统的光轴方向的误差允许值；由于能量束的照射而储存在投影光学系统中的热量的允许值；曝光期间基片台面振动量的允许值；供给基片上的曝光量的允许误差；与基片的排列测量精度有关的物理量；和在排列测量时自动聚焦的开/关。10.如权利要求9所述的曝光装置，其特征在于与基片台面的位置设置精度有关的物理量的允许值至少包括偏离位置设置目标值的允许误差、最大允许速度和最大允许加速度中的一项。11.如权利要求9所述的曝光装置，其特征在于与基片的排列测量精度有关的物理量至少包括与从基片上的多种校准标记中选择用于排列测量的校准标记的选择有关的量和校准标记的测量时间中的一项。12.如权利要求8所述的曝光装置，其特征在于控制系统分两个阶段改变控制因子，即在最小线条宽度小于0.7μm的情况下和在最小线条宽度等于或大于0.7μm的情况下。13.一种包括平版印刷过程的器件制造方法，其特征在于在平版印刷过程中利用根据权利要求1的曝光装置执行曝光。14.一种表面位置调节单元，该单元使得第二物体的表面几乎与用于投影形成在第一物体上的图案的投影光学系统的象面重合，该单元包括照射系统，该系统通过利用投影光学系统从相对于第二物体倾斜的方向照射第一光束而在图案的投影区内形成多个第一照射点，并通过从倾斜方向向第二物体照射第二光束而在投影区的至少一个中心的附近形成第二照射点；第一光电探测传感器，能够分别光电探测从每个第一照射点反射的光，并输出对应于第二物体表面相对预定基准面的偏移量的偏移信号，其中预定基准面与每个第一照射点处投影光学系统的光学方向有关；第二光电探测传感器，能够光电探测从第二物体反射的第二光束；一个保持第二物体的台面，该台面至少可以在光学方向被驱动；和一个驱动单元，该单元根据第二光电探测传感器的输出在光轴方向驱动台面，从而在投影光学系统的最佳成象面附近布置第二物体的表面，并根据每个点处第一光电传感器的输出在光学方向驱动台面，从而使得第二物体的表面几乎与投影光学系统的最佳成象面重合。15.如权利要求14所述的表面位置调节单元，其特...

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