專利名稱：曝光裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種曝光裝置及方法，特別是涉及曝光裝置的曝光條件和標(biāo)線片(reticule)(掩模)圖形的最佳化。本發(fā)明例如適于投影光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑大于等于0.8的曝光裝置的曝光條件和標(biāo)線片圖形的最佳化。
背景技術(shù)：
由投影光學(xué)系統(tǒng)將標(biāo)線片圖形曝光到晶片等的投影曝光裝置過去就已得到使用，并且對曝光裝置的分辨力的要求不斷提高。為了獲得高分辨率，增加投影光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑(NA)是有效的，但曝光條件、標(biāo)線片圖形的最佳化也重要。標(biāo)線片圖形的最佳化例如通過光學(xué)鄰近校正(Optical Proximity CorrectionOPC)進行。另外，為了實現(xiàn)有效的最佳化，已知有不實際進行曝光、而是使用成像模擬或成像模擬器的方法(例如參照日本特開2002-319539號公報、日本特開2002-324752號公報、日本特開平06-120119號公報、日本特開平08-335552號公報、日本特開2002-184688號公報)。
隨著為了高分辨率化而進行的高NA化，使得不能忽視偏振光對成像性能的影響。特別是在近年提出的液浸曝光中，根據(jù)光的偏振方向，還存在不成像的條件。為此，還嘗試進行曝光光的偏振控制(例如參照Proceedings of SPIE，Volume 5377(2004)pp.68)。
然而，在已有技術(shù)的曝光條件、標(biāo)線片圖形的最佳化手法中，特別是在高NA下，不能獲得預(yù)定的圖形形成(転寫)性能。本發(fā)明者對該問題的原因進行了認(rèn)真研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，已有技術(shù)的最佳化手法未考慮光學(xué)系統(tǒng)由于偏振光而受到影響的特性(以下稱“偏振光特性”。另外，也有將關(guān)于偏振光特性的信息稱為“偏振光信息”的場合)。
即，實際的光學(xué)系統(tǒng)的偏振光特性從根據(jù)玻璃材料雙折射、光瞳內(nèi)分布設(shè)定的偏振光特性偏離。另外，在高NA下，不能忽視該偏離的影響。作為該特性，例如存在通過光學(xué)系統(tǒng)的光的偏振狀態(tài)、投影光學(xué)系統(tǒng)的光瞳透射率分布。后者依存于由高NA使光學(xué)元件、形成于其表面的反射防止膜的透射率不同這一現(xiàn)象。另外，在有從所期望的偏振光特性偏離的場合，也不知道如何對其進行校正為好。結(jié)果，發(fā)生不能獲得所期望的分辨力的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種分辨力良好的曝光方法和裝置。
作為本發(fā)明一個方面的曝光裝置，使用來自光源的光和光學(xué)系統(tǒng)將標(biāo)線片圖形曝光到被曝光體上；其特征在于具有測量部分和控制部分；該測量部分對通過上述光學(xué)系統(tǒng)的上述光的偏振信息進行測量；該控制部分根據(jù)上述測量部分的測量結(jié)果對上述光源和上述光學(xué)系統(tǒng)中的至少一個曝光參數(shù)進行控制；上述偏振光信息包含與光軸平行的相互直交的二方向的偏振光強度、偏振光強度比、偏振度、及相位差中的至少一個。
作為本發(fā)明一個方面的曝光方法，使用來自光源的光和光學(xué)系統(tǒng)將標(biāo)線片圖形曝光到被曝光體上；其特征在于具有獲取通過上述光學(xué)系統(tǒng)的上述光的偏振信息的步驟，及根據(jù)上述偏振光信息設(shè)定上述光源和上述光學(xué)系統(tǒng)中的至少一個曝光參數(shù)或上述圖形的大小或形狀的步驟；上述偏振光信息包含與光軸平行的相互直交的二方向的偏振光強度、偏振光強度比、偏振度、及相位差中的至少一個。用于由計算機執(zhí)行上述方法的程序也構(gòu)成本發(fā)明的一個方面。
具有使用上述曝光裝置對被曝光體進行曝光的步驟和對上述曝光了的上述被曝光體進行顯影的步驟的器件制造方法也構(gòu)成本發(fā)明另一個方面。器件制造方法的權(quán)利要求的效力涉及到作為中間和最終結(jié)果物的器件自身。另外，該器件包含LSI、VLSI等半導(dǎo)體芯片、CCD、LCD、磁傳感器、薄膜磁頭等。
本發(fā)明的其它目的或其它特性可通過以下參照


的優(yōu)選實施例而變得明確。

圖1為作為本發(fā)明一實施例的曝光裝置的示意框圖。
圖2為圖1所示曝光裝置使用的光闌(掩蔽葉片)的從與光軸垂直的面觀看到的平面圖。
圖3A為圖1所示曝光裝置的減光部件的圓形有效光源的平面圖。
圖3B為圖1所示曝光裝置的減光部件中的標(biāo)線片下的光檢測器的環(huán)帶形狀有效光源的平面圖。
圖3C為示出圖3A所示有效光源的偏振度的示意圖。
圖3D為示出圖3B所示有效光源的偏振度的示意圖。
圖4A為示出直線偏振光變化成橢圓偏振光的狀態(tài)的示意圖。
圖4B為示出按P偏振光(虛線)和S偏振光(實線)對線條-空隙(L&S)圖形進行照明的場合的成像反差的示意圖。
圖5A為圖1所示曝光裝置的照明光學(xué)系統(tǒng)生成的環(huán)帶照明的示意圖。
圖5B為形成于圖1所示曝光裝置的標(biāo)線片上的L&S圖形的一例的示意平面圖。
圖5C為示出偏振度與線寬/曝光量靈敏度的關(guān)系的曲線圖。
圖5D為示出S偏振光和P偏振光的方向的示意圖。
圖6A為示出三種圖形和由此產(chǎn)生的0次和±1次衍射光的示意圖。
圖6B為在對標(biāo)線片進行斜入射照明的場合從光瞳面的上面觀看在投影光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳上的光瞳透射率和來自圖形的衍射光的位置的示意圖。
圖6C為以圖形節(jié)距為橫軸、以按某一光強度切片時的線寬為縱軸的曲線圖。
圖7為示出相對不同NA的節(jié)距與線寬的關(guān)系的曲線圖。
圖8A為圖1所示標(biāo)線片的圖形例的平面圖。
圖8B為對圖8A所示標(biāo)線片圖形進行雙重極照明的有效光源形狀的一例。
圖8C為示出圖8B所示雙重極照明的偏振度的示意圖。
圖8D為按各聚焦位置示出由圖8B和圖8C所示有效光源照明圖8A所示標(biāo)線片圖形的場合的板面上的空中像的圖。
圖8E為按各聚焦位置示出用圖8B和圖8C所示有效光源照明圖8A所示標(biāo)線片圖形的場合的光刻膠像的平面圖。
圖8F為示出對圖1所示標(biāo)線片進行照明的光的主光線平行于光軸的場合和朝左右傾斜的場合的板面上的空中像的圖。
圖8G為示出照明圖1所示標(biāo)線片的光處于遠心(テしセン)狀態(tài)、但有效光源強度在左右相同的場合和變化的場合的板面上的空中像的圖。
圖9為示出圖1所示標(biāo)線片上的曝光狹縫區(qū)域的示意平面圖。
圖10A為示出偏振度的對稱性與像高的關(guān)系的曲線圖。
圖10B為示出偏振度的非對稱性與像高的關(guān)系的曲線圖。
圖11A為用于說明利用圖1所示曝光裝置的器件制造方法的流程圖。
圖11B為圖11A所示步驟4的詳細的流程圖。
圖12A為用于使曝光條件和標(biāo)線片圖形雙方最佳化的框圖。
圖12B為用于使曝光條件相對現(xiàn)有標(biāo)線片最佳化的框圖。
圖13A為示出圖1所示曝光裝置的投影光學(xué)系統(tǒng)的雙折射的例子的示意平面圖。
圖13B為示出圖13A所示雙折射量隨半徑按2次函數(shù)增大的狀態(tài)的曲線圖。
圖13C為示出圖13A所示投影光學(xué)系統(tǒng)接受直線偏振光的場合的在光瞳面的相位分布的圖。
圖13D為示出在圖13A所示投影光學(xué)系統(tǒng)接受直線偏振光的場合的在光瞳面的相位分布的圖。
圖14為圖1所示標(biāo)線片面附近的檢測器的放大截面圖。
具體實施例方式
下面，參照

本發(fā)明的幾個實施例。
下面，說明作為本發(fā)明一個方面的曝光裝置100。在這里，圖1為曝光裝置100的示意框圖。曝光裝置100為按照分步掃描方式將形成于標(biāo)線片200上的圖形曝光到板400上的投影曝光裝置，適合于小于等于亞微米、四分之一微米的分辨率的光刻工序。曝光裝置100如圖1所示那樣，具有照明裝置、投影光學(xué)系統(tǒng)300、控制部分500、成像模擬器700、存儲器800和900。
照明裝置對形成了圖形形成用電路圖形的標(biāo)線片200進行照明，具有光源110和照明光學(xué)系統(tǒng)120。
光源110例如使用激光器。激光器可使用波長約193nm的ArF受激準(zhǔn)分子激光器、波長約248nm的KrF受激準(zhǔn)分子激光器、波長約157nm的F2受激準(zhǔn)分子激光器等脈沖激光器。不限定激光器的種類、個數(shù)，也不限定光源部分的種類。另外，可用作光源110的光源不限于激光器，也可使用1個或多個水銀燈、氙燈等燈。
照明光學(xué)系統(tǒng)120為對標(biāo)線片200進行照明的光學(xué)系統(tǒng)，具有各種光學(xué)部件121～129b。減光部件121例如由透射率不同的多個光量調(diào)制濾光片(ND濾光片)構(gòu)成。在板400面上成為最佳的曝光量地由驅(qū)動單元610驅(qū)動多個ND濾光片，所以，可協(xié)同地對減光率進行細微的調(diào)整。
光束整形光學(xué)系統(tǒng)122由多個光學(xué)元件、變焦透鏡構(gòu)成，由驅(qū)動單元612驅(qū)動。光束整形光學(xué)系統(tǒng)122將入射到后級的光學(xué)積分器123的光束強度分布和角度分布控制成所期望的分布。
偏振光回轉(zhuǎn)板(retardation plate)131規(guī)定進入到光學(xué)積分器123的光的偏振方向。偏振光回轉(zhuǎn)板131由驅(qū)動單元613驅(qū)動。如后述那樣，符號130為衍射元件，符號611為搭載了多個衍射光柵的轉(zhuǎn)臺的驅(qū)動單元，符號132為偏振鏡，符號133為改變在標(biāo)線片面的有效光源的偏振光狀態(tài)的調(diào)整機構(gòu)。
光學(xué)積分器123二維地配置多個微小透鏡，在其出射面123a附近形成2次光源。光闌124配置在光學(xué)積分器123的出射面123a附近，其大小和形狀可變。光闌124由搭載了多個光闌的轉(zhuǎn)臺的驅(qū)動單元614驅(qū)動，調(diào)整其大小和形狀。
聚光透鏡125對從在光學(xué)積分器123的出射面123a附近形成的多個2次光源出射的光束進行聚光，重疊照射到視場光闌(fieldstop)128b面。這樣，與板400共軛的視場光闌128b面均勻地受到照明。
半透半反鏡126反射從光學(xué)積分器123出射的光束的一部分(例如百分之幾)，引導(dǎo)至累計曝光量檢測器127。累計曝光量檢測器127為時常檢測曝光時的光量的照度計，配置在與標(biāo)線片200和板400光學(xué)地共軛的位置，將與其輸出相應(yīng)的信號發(fā)送到控制部分500。
視場光闌128b由多個可動遮光板構(gòu)成，由驅(qū)動單元616驅(qū)動，可形成任意的孔徑形狀。視場光闌128b限制標(biāo)線片200面上的照明范圍、板400面上的曝光范圍。視場光闌128b配置在與板400共軛的位置，與標(biāo)線片臺250和板臺450同步地朝圖中箭頭Q方向移動。在視場光闌128b附近配置用于提高掃描曝光后的曝光面上的照度均勻性的可變光闌128a。
可變光闌128a配置到與板400共軛的位置附近、比共軛位置更靠近光源110側(cè)的位置，即光路的上游側(cè)?？勺児怅@128a如圖2所示那樣，以在與照明光的光軸直交的面內(nèi)沿與掃描方向Y直交的方向X形成曝光區(qū)域(照明區(qū)域)的孔徑部分128c隨著從光軸離開而逐漸變長的方式形成。長邊形狀可作為基于n次函數(shù)的形狀調(diào)整。其中，n為1～8的整數(shù)?？勺児怅@128a的孔徑部分128c的孔徑形狀和位置也可由驅(qū)動單元615改變，可沿光軸方向朝前后調(diào)整。位置調(diào)整在可變光闌128a處于比與板400共軛的位置更靠近光源側(cè)的位置的狀態(tài)下實施。
成像透鏡129a和129b將視場光闌128b的孔徑形狀投影到標(biāo)線片面上，均勻地照明標(biāo)線片面上的必要的區(qū)域。
標(biāo)線片200例如由石英制成，在其表面形成應(yīng)形成的電路圖形或圖像，支承于標(biāo)線片臺250，由驅(qū)動單元650驅(qū)動。從標(biāo)線片200發(fā)出的衍射光通過投影光學(xué)系統(tǒng)300投影到板400。標(biāo)線片200與板400配置成光學(xué)的共軛關(guān)系。曝光裝置100為掃描器，所以，通過使標(biāo)線片200和板400同步掃描，從而將標(biāo)線片圖形形成到板400上。如為分步重復(fù)方式的曝光裝置(即分步式曝光裝置)，則在標(biāo)線片200和板400靜止的狀態(tài)下曝光。
二維光檢測器210配置于標(biāo)線片200稍下側(cè)。通過在標(biāo)線片面設(shè)置針孔，從而由光檢測器210測量通過照明光學(xué)系統(tǒng)120的光在板400的付里葉變換面的光量分布。通過在光檢測器210正上方設(shè)置偏振光濾光片，從而可測量各偏振光方向的光量分布。光檢測器210由驅(qū)動單元651控制。
投影光學(xué)系統(tǒng)300將從受到照明的標(biāo)線片圖形產(chǎn)生的衍射光投影到作為基片的板400。本實施例的投影光學(xué)系銃300為由多個透鏡301和多個面鏡302構(gòu)成的反射折射系統(tǒng)，但也可為折射系統(tǒng)或反射系統(tǒng)。在圖1中，標(biāo)線片圖形在中間成像位置Ga和Gb成像大于等于一次后，縮小投影到板400面上。投影光學(xué)系統(tǒng)300包含可相應(yīng)于裝置狀態(tài)、標(biāo)線片而控制多個像差、畸變成分的驅(qū)動透鏡組310和可對應(yīng)于圖形的線寬細微地調(diào)整的NA光闌320。
板400為晶片、液晶基片等被處理體(基片)，在表面涂敷光刻膠。光刻膠涂敷工序具有前處理、密合性提高劑涂敷處理、光刻膠涂敷處理、及預(yù)烘處理。前處理具有清洗、干燥等工序。密合性提高劑涂敷處理為用于提高光刻膠與基底的密合性的表面改性(即通過涂敷界面活性劑而實現(xiàn)疏水性化)處理，對HMDS(六甲基二硅烷)等有機膜進行涂層或蒸氣處理。預(yù)烘雖然為烘烤(燒成)工序，但條件比顯影后的燒成工序緩和，為用于除去溶劑的工序。
板臺450支承板400，可使用公知的構(gòu)成。例如，板臺450可沿光軸方向和在與光軸直交的平面內(nèi)移動板400。板臺450由驅(qū)動單元652驅(qū)動控制。板臺450例如設(shè)在通過緩沖器支承于地板等上的圖中未示出的臺座板上。標(biāo)線片臺250和投影光學(xué)系統(tǒng)300例如設(shè)在圖中未示出的鏡筒座板上，該鏡筒座板通過載置于地板等的底座構(gòu)架上的緩沖器等支承。
標(biāo)線片200與板400同步地受到掃描。板臺450的位置與標(biāo)線片臺250的位置例如由激光干涉儀監(jiān)視，兩者按一定的速度比例受到驅(qū)動。在投影光學(xué)系統(tǒng)300的縮小倍率為1/A、板臺450的掃描速度為B(mm/sec)的場合，標(biāo)線片臺250的掃描速度成為AB(mm/sec)。標(biāo)線片臺250的掃描方向和板臺450的掃描方向根據(jù)投影系統(tǒng)的成像透鏡的聚光點、面鏡的數(shù)量，可為相反的方向，也可為相同方向。
光檢測器452a檢測入射到板面上的照明光的光量(照度)。光檢測器452a配置于板400的附近，其受光部分配置在與板面大致對應(yīng)的位置。光檢測器452a隨著板臺450的驅(qū)動，一邊移動，一邊接受板400的照明區(qū)域內(nèi)的照明光，將與該檢測照度相應(yīng)的信號發(fā)送到控制部分500。
二維光檢測器452b檢測通過投影光學(xué)系統(tǒng)300的光的二維亮度分布。光檢測器452b配置到從板面稍下降的位置。在板面上設(shè)有針孔，光檢測器452b檢測透射光，從而測量在投影光學(xué)系統(tǒng)300的出射光瞳面的光量分布。通過在光檢測器452b正上配置圖中未示出的偏振光濾光片，從而可測量各偏振光方向的光量分布。偏振光信息如后述那樣，包含與光軸平行的相互直交的二方向的偏振光強度、偏振光強度比、偏振度和相位差(retardation)中的至少一個。
標(biāo)線片面附近和板面附近都可在偏振光濾光片前插入圖中未示出的λ/4板。通過一邊使λ/4板回轉(zhuǎn)，一邊測量光瞳整個面的振幅分布，從而可測量光瞳整個面的偏振光信息。
圖14為標(biāo)線片面附近的檢測器的放大截面圖。在標(biāo)線片200上配置針孔，使用準(zhǔn)直管214使會聚光大體成為平行光。另外，平行光通過偏振光濾光片212，由二維光檢測器211測量其光強度分布。通過在偏振光濾光片212前插入λ/4板213，一邊使其回轉(zhuǎn)，一邊測量光束的光瞳整個面的振幅分布，從而測量光瞳整個面的偏振光信息。板面附近的偏振光測量機構(gòu)452b也具有與其同樣的機構(gòu)。當(dāng)由斯托克斯參數(shù)表現(xiàn)該偏振光信息時，成為以下那樣的式子。其中，(u，v)表示有效光源規(guī)格化了的座標(biāo)。
S1(u，v)＝S0(u，v)cos2χcos2φS2(u，v)＝S0(u，v)cos2χsin2φS3(u，v)＝S0(u，v)sin2χS02＝S12+S22+S32χ用符號表示右轉(zhuǎn)偏振光和左轉(zhuǎn)偏振光表示光軸截面的0，90°[S1(u，v)]、45，135°[S2(u，v)]的偏振光成分的振幅另外，偏振光信息也可由Jones向量如以下那樣表示。
J1(u,v)eiφ1(u,v)J2(u,v)eiφ2(u,v)]]>式2表示直交的偏振光面上的光強度和其相位。從式2可簡單地導(dǎo)出直交面上的偏振光強度比{|J2(u，v)|/|J1(u，v)|}、相位差{1(u，v)-2(u，v)}。
也可更簡單地表示偏振光信息。當(dāng)入射到標(biāo)線片200時，與紙面垂直的偏振光光的振幅Ip和相對紙面水平(左右方向)方向的振幅Is在光瞳整個面的分布可使用光檢測器210獲得。當(dāng)將在某一方向偏振光的光的強度比例相對整體強度表示的下式的ROP定義為偏振度時，可相對光瞳整個面計算偏振度。

ROP(u,v)=|J1(u,v)|2|J1(u,v)|2+|J2(u,v)|2]]>另外，已知1/ROP＝1+{|J2(u，v)|/|J1(u，v)|}2與偏振光強度比相關(guān)。同樣，有時使用某一偏振光方向的強度Is和與其垂直的偏振光方向的強度Ip如以下那樣表示。
ROP(u,v)=Is(u,v)(Ip(u,v)+Is(u,v))]]>關(guān)于投影光學(xué)系統(tǒng)300的出射光瞳面的偏振光信息，以上示出在板面400上的測量例，但也可在板面?zhèn)确瓷湟淮?，或從板面照明，從而在?biāo)線片面?zhèn)葴y量偏振光信息。
控制部分500獲得累計曝光量檢測器127的檢測結(jié)果，同時，通過變換器652和653獲得光檢測器452a和452b的檢測結(jié)果。根據(jù)這些檢測結(jié)果，控制部分500對驅(qū)動單元610～616、650、654進行驅(qū)動，控制板400面上的曝光量，即照度分布。成像模擬器700進行曝光條件的最佳化。存儲器800存放包含OPC數(shù)據(jù)的標(biāo)線片200的圖形數(shù)據(jù)(設(shè)計數(shù)據(jù))。存儲器900存放實際曝光的板400的評價結(jié)果。因此，控制部分500還獲得標(biāo)線片200的圖形數(shù)據(jù)和實際曝光的板400的評價數(shù)據(jù)。
下面，參照圖3～圖5說明偏振光信息對成像性能施加的影響。圖3示出將光源110剛出射后(減光部件121的位置)光束光量分布大體為圓形的照明光(圖3A)由照明光學(xué)系統(tǒng)120變換成有效光源形狀為環(huán)帶(光檢測器210的位置)的照明光(圖3B)的場合。然而，受到照明光學(xué)系統(tǒng)120的玻璃材料雙折射等的影響，偏振度從直線偏振光(圖3C)劣化成橢圓偏振光(圖3D)。圖4A為示出直線偏振光(左)劣化成橢圓偏振光(右)的狀態(tài)的示意圖。圖4B為示出按P偏振光(虛線)和S偏振光(實線)對線條-空隙(L&S)圖形進行照明的場合的成像反差的示意圖。圖5A為環(huán)帶照明的示意圖，圖5B為示出L&S圖形的例的平面圖。圖5C為示出偏振度與線寬(CD)/曝光量(Dose)靈敏度的關(guān)系的曲線圖。圖5D為示出S偏振光和P偏振光的方向的示意圖。
使用NA1.2、縮小倍率1/A倍的投影光學(xué)系統(tǒng)300，如圖5A所示那樣對具有A×BnmL&S圖形的標(biāo)線片200進行環(huán)帶照明?？紤]理想的直線偏振光的環(huán)帶照明，在偏振光方向為S偏振光方向的場合和P偏振光方向的場合，可看到圖4B所示光強度分布的差。圖5C示出偏振度變化的場合線寬相對中心圖形的曝光量的靈敏度。從圖5C可以看出，當(dāng)L&S圖形的方向與偏振光方向一致時，靈敏度小，線寬相對曝光量堅固(robust)。當(dāng)其偏振光方向回轉(zhuǎn)時，靈敏度提高，失去堅固(robust)性。相反，在與圖形垂直的偏振光方向，靈敏度高，堅固性最低，但此后隨著偏振光方向進行回轉(zhuǎn)，堅固性提高。
這樣，偏振光方向與圖形方向成對決定成像狀態(tài)。為了圖像性能的穩(wěn)定化，需要管理標(biāo)線片200和照明光的偏振方向的回轉(zhuǎn)，曝光裝置100通過對偏振鏡132或其保持構(gòu)件進行標(biāo)記，從而可控制偏振光方向。關(guān)于標(biāo)線片圖形，由標(biāo)線片描繪裝置的描繪精度和曝光裝置100的標(biāo)線片校準(zhǔn)系統(tǒng)對回轉(zhuǎn)角度高精度地進行管理。
下面，以作為偏振光信息中最容易理解的標(biāo)量(onedimensional)的偏振度為例說明對分辨力的影響。如圖4A所示那樣，在偏振光平行于紙面的直線偏振光成為橢圓偏振光的場合，也對成像性能產(chǎn)生影響。例如，當(dāng)透鏡存在雙折射時，偏振度惡化。配置于偏振鏡132下游的透鏡的雙折射需要維持得較低(例如小于等于2nm/cm)。即使選擇雙折射小的玻璃材料，由該殘存的固有雙折射的影響、由透鏡保持產(chǎn)生的應(yīng)力雙折射、成膜特性等也使偏振度變化。因為這樣的原因，不同的曝光裝置的偏振度并不一定相同，特性可能產(chǎn)生變化。
作為對偏振度惡化進行校正的方法，有通過調(diào)整平均的累計曝光量從而校正在1次拍攝(shot)曝光中發(fā)生的平均線寬變化量的方法。具體地說，可改變激光脈沖數(shù)、各個的脈沖能量，控制作為這些的加法運算值的累計能量。
對偏振度惡化進行校正的另一校正方法利用改變在標(biāo)線片面的有效光源的偏振光狀態(tài)的調(diào)整機構(gòu)133。根據(jù)光檢測器210測量的偏振度，例如設(shè)在狹縫中心點的有效光源內(nèi)的平均偏振度為曝光裝置100的基準(zhǔn)偏振度，使調(diào)整機構(gòu)133移動，抵消裝置間的基準(zhǔn)偏振度的差?；鶞?zhǔn)偏振度可取光瞳內(nèi)任意區(qū)域的平均值，也可為包含狹縫中心點和軸外的數(shù)點的平均。作為調(diào)整裝置間基準(zhǔn)偏振度的差的具體手段，例如對改變了偏振光特性的幾級的偏振鏡132進行切換，或?qū)σ徊糠滞哥R施加應(yīng)力而產(chǎn)生應(yīng)力雙折射?；蛘?，也可在光束不發(fā)散聚光的部位使平行平板玻璃傾斜，或使偏振鏡和λ/4相位板回轉(zhuǎn)，或組合上述手段。
通過改變偏振光以外的光學(xué)特性，例如光源的光譜帶寬(波長幅)，從而由投影光學(xué)系統(tǒng)300的色差的影響使成像反差變化。此外，由有效光源的σ形狀、內(nèi)σ外σ值的變化、投影光學(xué)系統(tǒng)300的NA變化、光瞳濾光片等也使成像反差(contrast)變化。使用這些參數(shù)，可相反地校正由偏振光引起的反差的影響。
光譜帶寬以激光的半峰值寬度(Full Width Half MaximumFWHM)、光譜中能量集中95％的光譜寬度(E95)為指標(biāo)。為了可改變光譜，例如可使用可改變激光的半峰值寬度的機構(gòu)等可改變光譜分布的機構(gòu)，或在出射光源后使用波長選擇濾光片。
下面，參照圖8說明偏振度的光瞳面內(nèi)的非對稱性。在這里，圖8C為標(biāo)線片圖形的一例的平面圖。圖8B為雙重極照明標(biāo)線片圖形的有效光源形狀的平面圖。圖8A為示出雙重極照明的偏振度的示意圖。圖8D為與聚焦位置對應(yīng)的板面上的空中像。圖8E為與聚焦位置對應(yīng)的光刻膠像。
考慮由圖8B所示有效光源照明標(biāo)線片200上的圖8C所示圖形的場合。與有效光源內(nèi)的點光源對應(yīng)的各個的平均偏振度如圖8A所示那樣，在左右區(qū)域構(gòu)成非對稱性。在圖8A中，有效光源的左區(qū)域的偏振度的直線性良好，沒有光量差，所以，左側(cè)有效光源的成像影響增強。這樣，在板面的空中像根據(jù)聚焦面成為圖8D所示那樣。因此，使板400的成像點平行于紙面朝上下方向偏移時的光刻膠像如圖8E所示那樣，L&S圖形的左端與右端的線的左右線寬差(左側(cè)線寬-右側(cè)線寬)以最佳聚焦位置為邊界其極性逆轉(zhuǎn)。雖然示出朝某一方向的圖形，但在與其垂直的圖形的場合，關(guān)于紙面上下的有效光源的偏振度的差，發(fā)生同樣的情況。
另一方面，圖8F為示出照明標(biāo)線片的光的主光線平行于光軸地入射的場合(遠心)和朝左右傾斜地入射的場合的板面上空中像的圖。圖8G為示出照明光的主光線為遠心狀態(tài)但有效光源的強度在左右相同的場合和變化的場合的板面上的空中像的圖。不論對于哪一方，當(dāng)板400的成像點平行于紙面地朝上下方向錯開時，非對稱性的方向都變化，L&S圖形的左右線寬差以最佳聚焦位置為邊界其極性逆轉(zhuǎn)。因此，可使用照明光學(xué)系統(tǒng)120的遠心度、有效光源的強度分布，調(diào)整由光瞳面的偏振度的非對稱性在光刻膠圖形上引起的圖形非對稱性。作為一律地移動畫面整體的遠心度的方法，例如，也可朝與光軸垂直的方向使光束整形光學(xué)系統(tǒng)122的光學(xué)元件組移動或傾斜。
下面，說明另一個別的偏振光對圖形的影響。按中心角將有效光源沿0°、90°、180°、270°方向分成4元對稱的區(qū)域，在X方向的相對區(qū)域的平均值和Y方向的相對區(qū)域的平均值下，有時在Saddle型中存在偏振度的高低。對于該Saddle型的偏振度在多臺曝光裝置間不一樣的場合，在X方向圖形與Y方向圖形間產(chǎn)生圖形線寬差。
另一方面，在有效光源的振幅分布中，當(dāng)在上述那樣的4元對稱的區(qū)域中X方向的平均強度和Y方向的平均強度存在差別時，與由偏振光產(chǎn)生的影響同樣地在X方向和Y方向的圖形間產(chǎn)生線寬的差。因此，通過在X方向區(qū)域與Y方向區(qū)域間形成裝置的有效光源的振幅分布的差，從而可校正曝光裝置間等的偏振度的差。
作為在有效光源的X、Y方向形成強度差的單元，可使用在積分器123附近插入ND濾光片、改變其濃度的機構(gòu)。另外，作為其單元，也可使用通過在照明光學(xué)系統(tǒng)120的光瞳面附近獨立地從縱向、橫向使遮光板進出從而進行調(diào)整的機構(gòu)。
以上，以照明光學(xué)系統(tǒng)120的有效光源內(nèi)的偏振度的非對稱成分(1θ成分)、Saddle成分(2θ成分)為例示出校正方法，但這可擴張到在光瞳內(nèi)的偏振度ROP(u，v)存在任意偏差的場合。作為偏振度的表現(xiàn)方法，也可對有效光源內(nèi)的偏振度進行與光瞳面相關(guān)的Zernike表現(xiàn)。這樣，可分開各成分。
通過相對光瞳面內(nèi)的偏振度的任意偏差，任意地控制有效光源的亮度分布，從而可進行校正。照明光學(xué)系統(tǒng)120的光瞳面的形狀或亮度分布例如可由衍射光學(xué)元件130任意地形成。
除了使用衍射光學(xué)元件以外，作為改變有效光源的亮度分布的單元，可通過使用光學(xué)棱鏡、濃度濾光片，或在標(biāo)線片200的付里葉變換面附近設(shè)置遮光板，從而進行校正。特別是為了校正水平方向和垂直方向的成像圖形的特性差，這樣的機構(gòu)效果較好，即該機構(gòu)可通過改變有效光源的水平方向和垂直方向的ND濾光片，或從縱向、橫向使遮光板獨立地進出，從而進行調(diào)整。
如以上那樣，在曝光裝置100中使用另一曝光參數(shù)校正在狹縫上的各點的光瞳面平均地發(fā)生的偏振光的影響。結(jié)果，可獲得高圖形形成性能，提高合格率。偏振度也可在臺上進行測量。
本實施例說明針對各像高而偏振光特性不同的場合的校正方法。曝光裝置100的構(gòu)成與實施例1相同。偏振光信息雖然也可使用斯托克斯參數(shù)、Jones矩陣，但使用了作為最容易理解的標(biāo)量的偏振度。圖9的實線示出標(biāo)線片200上的曝光狹縫區(qū)域S，虛線為可通過投影光學(xué)系統(tǒng)300的光瞳的照明范圍。如圖9所示那樣，當(dāng)在狹縫S內(nèi)沿長軸方向相對多個測定點用光檢測器210測量時，可針對各像高用相對光瞳的二維圖ROPi(u，v)表示偏振度。狹縫長軸方向在圖1中成為標(biāo)線片上紙面垂直方向。
在實施例1中，記載了關(guān)于對所有像高都一樣的偏振光的校正方法，但在實際的光線中，按各像高而通過的光束的場所變化，所以，偏振光信息也對應(yīng)于像高具有固有的成分。在本實施例中，著眼于這一點。
各像高的偏振光信息由光瞳內(nèi)的二維圖表示，但圖10A對其進行簡化，按每個有效光源的σ的環(huán)帶的平均值表示偏振度ROPi(u，v)。隨著從內(nèi)側(cè)環(huán)帶朝向外側(cè)環(huán)帶，可進行細線寬的析像。即，環(huán)帶位置與圖形存在緊密的關(guān)系。例如可知，關(guān)于σ0.8-1.0的光瞳位置，按各像高存在偏振度的差。像高偏振度的像高間的差成為投影光學(xué)系統(tǒng)300的投影像的圖形線寬差，這使電路特性惡化。
本實施例利用偏振度的變化和累計曝光量的變化都對線寬產(chǎn)生影響這一點，根據(jù)累計曝光量的變化對由偏振度變化產(chǎn)生的線寬變化進行校正。由照度不均可變機構(gòu)(光闌128a和128b)校正在與曝光裝置100的掃描方向直交的方向發(fā)生的線寬偏差。作為其替代方式，也可配置濃度濾光片，對透射光量進行增減。
各像高的有效光源內(nèi)的偏振度不均勻性對成像產(chǎn)生影響的項目也不能忽視。有效光源的偏振度分布針對各像高具有任意的分布，但在這里，通過成分劃分進行簡化，從而說明現(xiàn)象。首先，將有效光源分解成σ的環(huán)帶區(qū)域。在圖10B中分成0≤σ＜0.2為σ0-0.2，0.2≤σ＜0.4為σ0.2-0.4，0.4≤σ＜0.6為σ0.4-0.6，0.6≤σ＜0.8為σ0.6-0.8，0.8≤σ＜1.0為σ0.8-1.0這樣的5個區(qū)域。區(qū)域數(shù)不限于此。
當(dāng)設(shè)標(biāo)線片200上的線寬的節(jié)距為P時，1次衍射光與0次光構(gòu)成的角度θ、線寬節(jié)距P、照明光的波長λ在標(biāo)線片200為二進制標(biāo)線片或相移標(biāo)線片的場合，存在Psinθ＝λ的關(guān)系。因此，線寬節(jié)距P越小，則sinθ越大。如k1(＝R·λ/NAR為分辨率)比0.5小，則來自光軸上的照明光產(chǎn)生的衍射光脫離投影光學(xué)系統(tǒng)300的孔徑的范圍，成像反差顯著下降。為此，舍去±1次衍射光的一個，僅由0次光和+1次光成像(斜入射照明)。因此，在斜入射的角度與標(biāo)線片圖形的節(jié)距P間存在相關(guān)。
各σ的環(huán)帶區(qū)域與斜入射到標(biāo)線片200的角度范圍對應(yīng)，存在相對某一節(jié)距的圖形容易產(chǎn)生影響的環(huán)帶狀有效光源區(qū)域。環(huán)帶狀有效光源的偏振度具有任意的分布。例如如下那樣對其進行假定。
Peven=1S∫ROP(u,v)·I(u,v)ds]]>Podd=1S/2∫u>0{ROP(u,v)·I(u,v)-ROP(-u,v)·I(-u,v)}ds]]>在式5中，Peven表示光瞳的對稱區(qū)域整體的平均偏振度，Podd表示在光瞳左右區(qū)域的偏振度非對稱性。其中，圖10A是相對各像高、各環(huán)帶狀有效光源描繪Peven的圖，圖10B是同樣地描繪Podd的圖。
如圖10A所示那樣，在針對有效光源的各環(huán)帶部位、Peven的像高分布不同的場合，即使相對某一標(biāo)線片按各像高使線寬為一定地進行調(diào)整，當(dāng)對另一標(biāo)線片進行曝光時，注目的圖形也變化。因此，由于應(yīng)注目的σ與其相應(yīng)地變化，所以，線寬對像高的影響度也變化。這樣需要對各標(biāo)線片決定注目的圖形，調(diào)節(jié)照度不均勻量。當(dāng)偏振度的平均分布這樣具有特征時，需要按各標(biāo)線片改變照度不均等的校正量進行應(yīng)對。這里的注目圖形也可選出在該標(biāo)線片內(nèi)相對合格率最沒有富余的圖形，按該圖形進行校正。
偏振度的光瞳非對稱性Podd也假定按各像高、各σ如圖10B所示那樣變化。在這里，在狹縫內(nèi)的左端與右端，偏振度的非對稱性逆轉(zhuǎn)。如圖8C所示那樣，偏振度的非對稱性在散焦時產(chǎn)生線寬的非對稱性，但該量在狹縫的各點不同。Podd隨著σ增大而增大，所以，成為對象的圖形節(jié)距越細，則在圖10B的偏振度分布中對線寬的左右差的影響越大。
偏振度根據(jù)玻璃材料的雙折射量、膜的特性、光路、入射角度等決定，所以，難以調(diào)整像高間的偏振度差。圖形節(jié)距的特征對各標(biāo)線片不同，左右線寬差的影響度不同。
另一方面，當(dāng)光瞳內(nèi)的光量分布具有非對稱性時，示出圖8E所示性能，所以，如按各像高調(diào)節(jié)光瞳內(nèi)的光量分布非對稱性，則可校正偏振度的光瞳內(nèi)非對稱性。具體地說，聚光透鏡125具有軸外遠心校正用變焦機構(gòu)。為此，可變光闌128b的中心的入射主光線不改變，可使狹縫端的入射主光線傾斜。通過該變焦，軸上不改變，隨著往軸外，可單調(diào)增加或減少地控制遠心度。結(jié)果，通過相應(yīng)于影響合格率的標(biāo)線片圖形調(diào)整軸外遠心度，從而可校正由偏振度的光瞳分布引起的散焦導(dǎo)致的左右線寬差。
以上，本實施例可校正由像高間的偏振光性能差產(chǎn)生的像高間線寬差，可提高合格率。當(dāng)然，也可由光檢測器452b進行測量，代替由光檢測器210進行測量。以上，為了簡單，將σ分成環(huán)帶狀，引入Peven和Podd的概念，但也可由Zernike級數(shù)表現(xiàn)有效光源的偏振度等。
本實施例在由標(biāo)線片面附近和板面附近雙方測量偏振光信息這一點與實施例1不同。2個偏振光信息由下式表示。
J1ol(uol,vol)eiφ1ol(uol,vol)J2ol(uol,vol)eiφ2ol(uol,vol)=UL(uol,vol)J1il(uil,vil)eiφ1d(ud,vd)J2il(uil,vil)eiφ2d(ud,vd)]]>J1ol、J2ol為晶片面附近的偏振光信息J1il、J2il為標(biāo)線片面附近的偏振光信息UL(uol，vol)為投影透鏡的偏振光信息成分當(dāng)將與UL相關(guān)的項展開時，式6成為下式。
UL(u,v)=J11(u,v)eiφ11(u,v)J12(u,v)eiφ12(u,v)J21(u,v)eiφ21(u,v)J22(u,v)eiφ22(u,v)]]>=eiφ(u,v)·T(u,v)J′11(u,v)eiφ′11(u,v)J′12(u,v)eiφ′12(u,v)J′21(u,v)eiφ′21(u,v)J′22(u,v)eiφ′22(u,v)]]>ei(u，v)為已有技術(shù)的像差項T(u，v)為已有技術(shù)的光瞳振幅透射率如式7所示那樣，光瞳透射分布和波面像差分別具有不依存于偏振光的已有技術(shù)的固定成分和依存于偏振光方向其量變化的成分。當(dāng)相應(yīng)于標(biāo)線片圖形切換偏振光方向時，投影光學(xué)系統(tǒng)300的光瞳透射率分布、波面像差也從最佳位置偏離。
不依存于偏振光的固定的光瞳透射率分布可通過在投影光學(xué)系統(tǒng)300的光瞳面(在圖1中，為在面鏡302的附近或Gb與板400間多個像高的主光線相交的點)插入具有二維透射率分布的濾光片而進行校正。
另一方面，依存于偏振光的光瞳透射率分布也可通過改變透射率濾光片，或使具有不同透射率分布的濾光片進出，使其移動到具有適當(dāng)分布的場所，從而進行校正。然而，也可不這樣直接改變透射率自身，而是由其它參數(shù)緩和光瞳透射率對成像施加的影響。首先，參照圖6說明投影光學(xué)系統(tǒng)300的光瞳的透射率分布對成像性能施加的影響。
各像高和透射率分布不同，圖6B示出其平均成分。對此，設(shè)想圖6A所示那樣在標(biāo)線片上配置具有三種節(jié)距的圖形進行曝光的場合。圖6A示出從各圖形產(chǎn)生的、對標(biāo)線片進行斜入射照明的場合的0次光和±1次衍射光。圖6B為示出在對標(biāo)線片進行斜入射照明的場合投影光學(xué)系統(tǒng)300出射光瞳上的光瞳透射率和從光瞳面的上面觀看來自圖形的衍射光的位置的示意圖。在圖6B中，當(dāng)光瞳周圍的透射率低時，節(jié)距細小的圖形的衍射光處于透射率低的部分。由于假定相同照明部分，所以，0次光在所有圖形中通過相同的光瞳座標(biāo)。在圖6B中，0次光為從右數(shù)第4個，其位置為了進行斜入射照明從光瞳的中心偏離。
來自圖6B中最粗節(jié)距圖形的衍射光中的、右側(cè)衍射光比細節(jié)距圖形的衍射光更接近中心，通過透射率高的位置。另外，雖然左側(cè)的衍射光為細節(jié)距圖形，不參與成像，但粗節(jié)距圖形的衍射光一部分進入到光瞳面。可是通過透射率非常差的位置。
如圖6B所示那樣，在光瞳面具有在中心透射率高、在周邊透射率低的分布的場合等，如光瞳透射率變化，則衍射光干涉的光學(xué)像的強度相對減少，成像性能劣化(會發(fā)生線寬差)。將其擴張到節(jié)距不同的圖形。圖6C為以圖形節(jié)距為橫軸、以按某一光強度切片時的線寬為縱軸的曲線圖。如圖6A所示那樣，對于各節(jié)距，光瞳面上的衍射光位置產(chǎn)生變化，而且，透射率分布在光瞳面內(nèi)不均勻，所以，參與圖形成像的光量的衰減程度對各節(jié)距不同。
在這里，以從軸上入射的光束的衍射光為例。然而，如實際的有效光源為環(huán)帶狀，則相對與環(huán)帶相當(dāng)?shù)挠行Ч庠吹难苌涔?，成為二維地累計的衍射光分布。另外，該衍射光分布中僅投影光學(xué)系統(tǒng)300孔徑光瞳內(nèi)部分參與成像。在該場合，光瞳透射率如不為均勻分布，則節(jié)距不同的標(biāo)線片圖形的參與成像的光量不同。因此，如圖6C所示那樣，具有理想的均勻光瞳透射率分布的場合與具有實際上不均勻光瞳透射率分布的場合的線寬差對各圖形節(jié)距不同。
相對節(jié)距從理想值發(fā)生線寬差的現(xiàn)象被稱為光鄰近效應(yīng)(OpticalProximity EffectOPE)，但從理想值的偏離在由反差引起的項目中也被觀測到。這些項目例如為光源的波長中心值、光譜帶寬、照明光學(xué)系統(tǒng)的光瞳形狀、亮度分布、偏振度、光瞳內(nèi)偏振度分布、投影光學(xué)系統(tǒng)的NA、球差等。因此，由光瞳透射率產(chǎn)生變化的OPE特性可通過這些曝光參數(shù)的組合進行校正。關(guān)于X/Y等與圖形的方向差，具有照明光學(xué)系統(tǒng)的光瞳形狀、亮度分布、偏振光方向、光瞳內(nèi)偏振度分布、投影光學(xué)系統(tǒng)的像散等。圖7示出對于不同NA的節(jié)距與線寬的關(guān)系。從該圖可以看出，對各節(jié)距改變NA時的線寬差不同。關(guān)于其它項目，通過估計同樣的對線寬的影響，使OPE特性成為所期望的值地調(diào)整上述參數(shù)，從而可減輕偏振度、光瞳透射率的影響。
下面，關(guān)于像高間圖形特性的差，省略了詳細說明，但實際上通過適當(dāng)組合參數(shù)可進行調(diào)整。特別是在相應(yīng)于標(biāo)線片圖形設(shè)定偏振光方向、校正相應(yīng)于偏振光方向發(fā)生的光瞳透射率的場合，存在最佳值對各標(biāo)線片產(chǎn)生變化的可能性。為此，通過在上述參數(shù)中選擇容易在較短期間校正的參數(shù)，從而可相應(yīng)于標(biāo)線片交換不降低生產(chǎn)率地進行調(diào)整。當(dāng)然，在固定地變化的光瞳透射率分布的校正中也可使用。
下面，說明式7所示像差的校正方法。在投影光學(xué)系統(tǒng)中，除了與偏振光無關(guān)的波面像差外，還存在依存于偏振光方向的像差成分。即，相應(yīng)于對各標(biāo)線片進行的偏振光方向的最佳化，像差的目標(biāo)值也變化。
投影光學(xué)系統(tǒng)300的出射光瞳面如圖13A所示那樣，產(chǎn)生在切向具有進相軸的雙折射，雙折射量如圖13B所示那樣，隨半徑按2次函數(shù)增大。在透鏡1片的合成石英可看到這樣的特征。在這里，當(dāng)用直線偏振光照明時，如圖13C和圖13D所示那樣，在光瞳面的相位分布相應(yīng)于偏振光方向而不同。在光瞳面的相位分布與投影光學(xué)系統(tǒng)300的波面像差相同。
投影光學(xué)系統(tǒng)300具有各種各樣的波面像差的調(diào)整機構(gòu)，可現(xiàn)場調(diào)節(jié)球差、慧差、像散、畸變像差等。通常減去不依存于偏振光的固定像差成分地進行校正，但依存于偏振光方向的像差也可由該調(diào)整機構(gòu)進行校正。作為像差調(diào)整機構(gòu)，例如可使投影光學(xué)系統(tǒng)的透鏡中的一部分朝光軸方向移動，調(diào)整對所有像高都相同的軸對稱性的像差，或?qū)﹄S著從光軸離開而增大的像面像差、像散、慧差、球差、畸變像差等成分進行調(diào)整。通過進行朝與光軸垂直方向移動的傾斜，從而可調(diào)整對所有像高都一樣的慧差成分、對各像高產(chǎn)生線性變化的像散成分、非對稱的畸變成分。
在標(biāo)線片200中設(shè)有防止成為圖形缺陷的微粒子附著的表膜。表膜為電介質(zhì)物質(zhì)，所以，透射光的強度、相位隨光線的入射角度改變，如成為高NA、入射角變得非常大，則光瞳透射率分布、光瞳面內(nèi)的相位差達到不能忽視的程度。另外，存在一個一個粘貼到標(biāo)線片的、標(biāo)線片間的表膜膜厚差、相同標(biāo)線片內(nèi)的表膜面內(nèi)膜厚分布等，這對標(biāo)線片間、像高間的光瞳透射率分布、像差產(chǎn)生影響。例如，關(guān)于基準(zhǔn)表膜，通過按將表膜粘貼到測量用針孔標(biāo)線片的形式直接測量偏振光信息，從而可測量組合了投影光學(xué)系統(tǒng)與表膜的偏振光信息的實際偏振光信息。
按各標(biāo)線片由橢圓偏振光光測定儀測定粘貼到含有電路圖形的標(biāo)線片的表膜的膜厚，根據(jù)其測定值和表膜的物性值數(shù)據(jù)通過計算而可變換成光瞳透射率分布和像差?？墒褂闷湫Ｕ鳂?biāo)線片的表膜誤差成像的影響。膜厚的管理可按表膜的絕對值進行，也可與按粘貼于測量用針孔標(biāo)線片的基準(zhǔn)表膜的膜厚差進行。
另外，橢圓偏振光測定儀可使用外部的測量儀進行，也可例如從標(biāo)線片臺250的下側(cè)使改變了偏振光狀態(tài)的光束斜入射到表膜面，將對反射光進行監(jiān)視的橢圓偏振光光學(xué)系統(tǒng)放置到裝置中，進行現(xiàn)場測量。
下面，參照圖11A和圖11B說明利用曝光裝置100的器件制造方法的實施例。在這里，圖11A為用于說明半導(dǎo)體器件(IC、LSI等半導(dǎo)體芯片或液晶顯示屏、CCD等)的制造的流程圖。在步驟1(電路設(shè)計)中，進行半導(dǎo)體器件的電路設(shè)計。在步驟2(標(biāo)線片制作)中，制造形成了設(shè)計的電路圖形的標(biāo)線片。另一方面，在步驟3(晶片制造)中，使用硅等材料制造晶片。步驟4(晶片加工)被稱為前工序，使用上述準(zhǔn)備了的標(biāo)線片和晶片，由光刻技術(shù)在晶片上形成實際的電路。接下來的步驟5(組裝)被稱為后工序，為使用由步驟4制作的晶片形成半導(dǎo)體芯片的工序，包含組裝工序(切片、粘接)、封裝工序(芯片封入)等工序。在步驟6(檢查)中，進行由步驟5制作的半導(dǎo)體器件的動作確認(rèn)試驗、耐久性測試等檢查。經(jīng)過這樣的工序，完成半導(dǎo)體器件，將其出廠(步驟7)。
圖11B為圖11A的步驟4的晶片加工的詳細流程圖。在步驟11(氧化)中，使晶片的表面氧化。在步驟12(CVD)中，在晶片表面形成絕緣膜。在步驟13(電極形成)中，通過蒸鍍等在晶片上形成電極。在步驟14(離子注入)中，將離子注入到晶片。在步驟15(光刻膠處理)中，將感光材料涂敷到晶片。在步驟16(曝光)中，由曝光裝置100將標(biāo)線片圖形曝光到晶片。在步驟17(顯影)中，對曝光后的晶片進行顯影。在步驟18(腐蝕)中，除去顯影后的光刻膠像以外的部分。在步驟19(光刻膠剝離)中，除去腐蝕結(jié)束后不再需要的光刻膠。反復(fù)進行這些步驟，從而在晶片上多層地形成電路圖形。使用本實施例的制造方法，可利用偏振光以良好的生產(chǎn)率制造過去難以制造的高分辨率的器件(半導(dǎo)體元件、LCD元件、攝像元件(CCD等)、薄膜磁頭等)。另外，使用曝光裝置100的器件制造方法和作為結(jié)果物(中間、最終生成物)的器件也構(gòu)成本發(fā)明的一個方面。
下面，說明包含偏振光在內(nèi)的曝光條件和標(biāo)線片圖形的最佳化。本實施例特別是涉及圖11A所示步驟1～步驟4。圖12為曝光條件和標(biāo)線片圖形的最佳化的詳細內(nèi)容的框圖。
成像模擬器700從存儲器800取入標(biāo)線片制作時的圖形數(shù)據(jù)(例如GDSII、MDP)，生成圖形的一部分或全部的形狀，作為成像模擬器的物體側(cè)的信息而輸入。成像模擬器計算由投影光學(xué)系統(tǒng)對物體面的圖形進行成像時的成像點的光強度分布。另外，成像模擬器使用其光強度分布和光刻膠處理參數(shù)，計算經(jīng)過氧擴散、后烘、顯影等加工處理的光刻膠圖形的形狀。然后，成像模擬器700使用光強度成像模擬器、光刻膠成像模擬器和使用者利用的OPC的規(guī)則、模型，使光刻膠圖形的形狀成為所期望的值地在原有的標(biāo)線片圖形施加OPC，進行校正。
作為輸入到成像模擬器700的參數(shù)，包含圖形形成波長、光譜帶寬、有效光源的光強度分布、其偏振光分布、其大小和形狀等。此外，作為其參數(shù)，還包含投影光學(xué)系統(tǒng)的NA、像差量、光瞳的偏振光強度分布、縮小率、標(biāo)準(zhǔn)的表膜像差量、光瞳透射率分布、投影光學(xué)系統(tǒng)與成像面間的液浸物體的折射率等?？奢斎氪笥诘扔谝粋€的參數(shù)，可分離偏振光進行向量計算。這些項目可由曝光裝置內(nèi)部或外部的測量裝置測定。
作為成像圖形的評價指標(biāo)，可計算光學(xué)上的CD、ED窗口、焦深(DOF)、NILS、反差、光刻膠的CD、SWA、晶體管的電特性等中的至少一個。
為了用標(biāo)線片形成圖形，需要以下3個階段。第1階段測量曝光裝置的特性、校正用的靈敏度信息，根據(jù)其和標(biāo)線片基本數(shù)據(jù)決定曝光條件。第2階段為了生成標(biāo)線片的OPC數(shù)據(jù)，在曝光裝置設(shè)定由第1階段求出的曝光條件，分析由該曝光裝置對OPC抽取用測試圖形的標(biāo)線片進行曝光獲得的結(jié)果，把握與成像模擬器的差，生成OPC模型。第3階段綜合曝光裝置的特性、靈敏度、標(biāo)線片基本數(shù)據(jù)、模型庫OPC信息3個，進行曝光條件、標(biāo)線片圖形的最佳化，由設(shè)定了最佳曝光條件的曝光裝置對該標(biāo)線片進行曝光。
為了這樣將標(biāo)線片曝光到晶片上需要許多工序和時間。從制造時間的縮短和合格率的提高出發(fā)，曝光條件的最佳化很重要。為了提高精度，測量曝光裝置的特性、校正靈敏度，輸入到成像模擬器700。
在本實施例中，考慮光學(xué)系統(tǒng)(即照明光學(xué)系統(tǒng)和投影光學(xué)系統(tǒng))的偏振光信息，進行模型庫OPC生成圖形的成像評價。因此，成像模擬器的輸出正確，通過取其與實際對模型庫OPC生成圖形進行曝光而得到的光刻膠像的相關(guān)關(guān)系，從而可生成校正精度良好的模型庫OPC庫。另外，由于輸入標(biāo)線片圖形時的成像模擬器的成像評價精度也提高，所以，可提高曝光條件和標(biāo)線片圖形的最佳化精度。在標(biāo)線片的制作中，最費時間的是OPC。標(biāo)線片的再制作需要非常長的期間，所以，提高OPC的精度很重要。
在具體的曝光裝置參數(shù)的最佳化流程中，首先，進行用于改善對狹縫整體的性能的最佳化。為了調(diào)查狹縫整體對像性能的影響，例如選擇被稱為熱點、與合格率直接有關(guān)系的臨界標(biāo)線片圖形和評價方法?；蛘撸A(yù)先準(zhǔn)備評價性能的那樣的基本圖形，使用該基本圖形。
下面由至少大于等于2種的圖形評價OPE特性。成像的評價方法，例如，也可使用某些場所的CD值、反差、ED-window、NILS的值等。也可以這樣的值大于等于一定值作為條件，或以對大于等于一種的評價方法相互加權(quán)而獲得的值大于等于一定值為條件。特別是OPE特性按大于等于二種的評價基準(zhǔn)來評價相對的CD值。
校正參數(shù)從NA的值、有效光源的形狀、有效光源的亮度分布、有效光源的偏振光方向、偏振度、激光光譜帶寬、球差、像散等中選擇至少一個。校正參數(shù)相對各像高校正平均的成分，使像高間差盡可能減少。由標(biāo)線片圖形的最佳化調(diào)整OPC的量。
然后，校正與狹縫整體相關(guān)的成像的非對稱成分。例如對于2條線的左右和上下的線寬差等，雖然這也可為處于標(biāo)線片內(nèi)部的圖形，但也可確定此外的標(biāo)準(zhǔn)圖形。作為成像的評價方法，評價以單方的線寬為基準(zhǔn)時的相反側(cè)圖形的線寬。校正光瞳透射率分布的非對稱性、有效光源的亮度分布的非對稱性、軸上遠心度、像散、整個面的慧差、整個面的3θ像差成分等。
另外，根據(jù)CD值、反差、ED-window、NILS的值等場所間的差而校正狹縫內(nèi)各點(視場中央和兩端等)的成像特性的差。具體地說，校正各點的光瞳透射率、偏振度的像高差、透鏡的像面、狹縫內(nèi)照度分布等。對各點的非對稱成分的差，也由有效光源的亮度分布的非對稱性、軸外遠心度、軸外的慧差、軸外的3θ像差成分等進行校正。
最后關(guān)于拍攝間、晶片間、批量間的成像性能的差，主要評價CD，按累計曝光量等設(shè)定值進行校正。相對最佳化了的OPC圖形，重合掩模上的基本數(shù)據(jù)，成為產(chǎn)品用的標(biāo)線片。這樣，可制造合格率高的標(biāo)線片。
最佳化流程也可改變順序，或反復(fù)進行某一工序。另外，也可在曝光條件最佳化中限定最佳化的范圍，提高效率。例如，如為光源110，則預(yù)先求出改變光譜寬度時的半峰值寬度、E95等指標(biāo)、表示與實際光源的光譜強度分布間的關(guān)系的式子。對于有效光源的形狀、環(huán)帶比等，也例如作為位圖數(shù)據(jù)讀入設(shè)定2/3環(huán)帶時的亮度分布，計算出與改變σ、環(huán)帶比時的亮度的位圖的差。將該差值與校正量的關(guān)系公式化。
當(dāng)更換生成有效光源形狀的衍射光學(xué)元件時，可預(yù)測由新制作的衍射光學(xué)元件產(chǎn)生的有效光源的亮度分布。即，當(dāng)在衍射光學(xué)元件與標(biāo)線片面間存在光學(xué)元件的切換時，對該元件的各組合，預(yù)先測量徑向和切向的有效光源邊緣部分的亮度的斜率。此時的參數(shù)為入射到衍射光學(xué)元件的光束的入射角度、有效光源的外σ、內(nèi)σ、NA、衍射光學(xué)元件的形狀信息等。通過預(yù)先將亮度斜率與這些參數(shù)的關(guān)系公式化，從而可考慮在實際裝置中的有效光源亮度分布的調(diào)整范圍，由成像模擬器決定曝光條件的最佳化。
關(guān)于偏振光方向的限定例如也可從X方向、Y方向、徑向、切向中最佳化。
投影光學(xué)系統(tǒng)的像差最佳化對各投影光學(xué)系統(tǒng)使用固有的調(diào)整范圍的信息限定透鏡等的驅(qū)動調(diào)整范圍，或在相對其它像差的容許值內(nèi)這樣的條件下進行。“調(diào)整范圍”意味著某個透鏡元件組的驅(qū)動在±50μm以內(nèi)，或偏心在±10μm以內(nèi)或0.01°以內(nèi)等信息?！捌渌癫畹娜菰S值”例如意味著在慧差最佳化的場合畸變在2nm以內(nèi)、像面和像散在5nm以內(nèi)等限制條件。
在由另一第2曝光裝置對已相對第1曝光裝置進行了最佳化的標(biāo)線片進行曝光的場合，為了校正曝光裝置間的特性差，對第2曝光裝置的參數(shù)進行最佳化。
為了對第2曝光裝置的成像圖形進行成像模擬，首先需要決定第2曝光裝置的參數(shù)的初始值。關(guān)于第1曝光裝置，先測量所有可測量的特性。此后，使用對應(yīng)的第2曝光裝置的校正靈敏度表和第2曝光裝置的測量值，接近第1曝光裝置的測量值地校正各參數(shù)。關(guān)于第1曝光裝置的未知的參數(shù)，將第2曝光裝置的現(xiàn)狀的測量值直接輸入到成像模擬器的條件。
將其作為初始狀態(tài)，將標(biāo)線片的設(shè)計數(shù)據(jù)的全部或一部分作為成像模擬器的物體面信息輸入，評價根據(jù)初始數(shù)據(jù)計算的成像圖形。成像模擬器對各直交的2方向的偏振光方向進行解析，加上成像面的光強度分布。測量的裝置的參數(shù)例如為光源光譜帶寬、NA、σ、光瞳透射率、偏振度、狹縫內(nèi)照度分布、累計曝光量分布、軸上遠心度、軸外遠心度、透鏡像差、現(xiàn)有標(biāo)線片的表膜膜厚等。
關(guān)于所有參數(shù)按各偏振光計算成像性能，例如著眼于影響掩模圖形的合格率的部分按評價參數(shù)進行評價。評價通過對包含大于等于2個部位的圖形的、與1個部位的評價方向直交的方向的圖形進行評價，從而測量偏振光的影響。也可預(yù)先準(zhǔn)備評價性能的基本圖形，使用該基本圖形。由至少大于等于2種的圖形評價OPE特性，包含不同方向的評價圖形在內(nèi)，評價圖形方向的影響。
曝光裝置的特性測量數(shù)據(jù)、關(guān)于每一臺校正時的變化率的數(shù)據(jù)由主機管理，當(dāng)使用現(xiàn)有標(biāo)線片時，比較第1曝光裝置的特性信息和第2曝光裝置的特性信息，將第2曝光裝置的曝光條件最佳化。各標(biāo)線片的表膜膜厚、由其獲得的光瞳透射率特性、像差特性等也可由主機進行管理，將其作為最佳化的參數(shù)使用。
從主機將最佳化了的參數(shù)發(fā)送到第2曝光裝置，第2曝光裝置在Job的參數(shù)中自動地對其進行設(shè)定。
如以上示出的那樣，按照本發(fā)明，即使對于不能忽視偏振光產(chǎn)生的成像性能那樣的高NA的光學(xué)系統(tǒng)，也可將曝光條件和標(biāo)線片圖形最佳化，大幅度改善合格率。
以上，說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施形式，但本發(fā)明當(dāng)然不限于這些實施形式，可在其要旨的范圍內(nèi)進行多種變形和變更。
權(quán)利要求
1.一種曝光裝置，使用來自光源的光和光學(xué)系統(tǒng)將標(biāo)線片圖形曝光到被曝光體上；其特征在于具有測量部分和控制部分；該測量部分對通過上述光學(xué)系統(tǒng)的上述光的偏振信息進行測量；該控制部分根據(jù)上述測量部分的測量結(jié)果對上述光源和上述光學(xué)系統(tǒng)中的至少一個的曝光參數(shù)進行控制；上述偏振光信息包含與光軸平行的相互直交的二方向的偏振光強度、偏振光強度比、偏振度、及相位差中的至少一個。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曝光裝置，其特征在于上述控制部分在為了相對另一曝光裝置對上述標(biāo)線片的上述圖形進行析像而部分地改變上述圖形大小或形狀的場合，進一步根據(jù)上述圖形的變更信息控制上述曝光參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曝光裝置，其特征在于上述光學(xué)系統(tǒng)包含將上述圖形投影到上述被曝光體、數(shù)值孔值大于等于0.8的投影光學(xué)系統(tǒng)。
4.一種曝光方法，使用來自光源的光和光學(xué)系統(tǒng)將標(biāo)線片圖形曝光到被曝光體上；其特征在于具有獲取通過上述光學(xué)系統(tǒng)的上述光的偏振光信息的步驟，及根據(jù)上述偏振光信息設(shè)定上述光源和上述光學(xué)系統(tǒng)中的至少一個的曝光參數(shù)或上述圖形的大小或形狀的步驟；上述偏振光信息包含與光軸平行的相互直交的二方向的偏振光強度、偏振光強度比、偏振度、及相位差中的至少一個。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的曝光方法，其特征在于上述光學(xué)系統(tǒng)具有照明上述標(biāo)線片的照明光學(xué)系統(tǒng)和將上述圖形投影到上述被曝光體的投影光學(xué)系統(tǒng)；上述設(shè)定步驟具有當(dāng)實際的偏振度與預(yù)定的偏振度的差不在容許范圍時改變曝光參數(shù)的步驟，該曝光參數(shù)包含上述光的光譜帶寬、上述光的偏振角回轉(zhuǎn)、偏振度、有效光源形狀和該有效光源的亮度分布、從上述照明光學(xué)系統(tǒng)出射的上述光的斜率、上述投影光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑、光瞳透射率分布和像差中的至少一個。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的曝光方法，其特征在于上述光學(xué)系統(tǒng)具有照明上述標(biāo)線片的照明光學(xué)系統(tǒng)，上述設(shè)定步驟具有在實際偏振度的像高間的差不能容許的場合改變曝光參數(shù)的步驟；該曝光參數(shù)包含累計曝光量和按各像高的從上述照明光學(xué)系統(tǒng)出射的上述光的斜率的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的曝光方法，其特征在于上述光學(xué)系統(tǒng)具有將上述圖形投影到上述被曝光體的投影光學(xué)系統(tǒng)，上述設(shè)定步驟具有在上述投影光學(xué)系統(tǒng)的雙折射和光瞳透射率不為容許范圍的場合改變曝光參數(shù)的步驟，該曝光參數(shù)包含上述投影光學(xué)系統(tǒng)的像差和光瞳透射率中的至少一個。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的曝光方法，其特征在于上述獲取步驟具有獲得特性信息的步驟，該特性信息包含關(guān)于上述光學(xué)系統(tǒng)的照明分布、像差分布、偏振光分布及光瞳透射率分布的信息，及獲得上述標(biāo)線片的上述圖形的信息的步驟；上述方法還具有根據(jù)上述特性信息和上述圖形的信息對上述圖形的成像狀態(tài)進行成像模擬的步驟；上述設(shè)定步驟根據(jù)上述成像模擬結(jié)果設(shè)定上述光源和上述光學(xué)系統(tǒng)中的至少一個曝光參數(shù)，或上述圖形的大小或形狀。
9.一種器件制造方法，其特征在于具有使用權(quán)利要求1～3中任一項所述的曝光裝置對被曝光體進行曝光的步驟，及對上述曝光后的被曝光體進行顯影的步驟。
全文摘要
提供一種分辨力良好的曝光方法和裝置。曝光裝置使用來自光源的光和光學(xué)系統(tǒng)將標(biāo)線片圖形曝光到被曝光體；其特征在于具有測量部分和控制部分；該測量部分對通過上述光學(xué)系統(tǒng)的上述光的偏振信息進行測量；該控制部分根據(jù)上述測量部分的測量結(jié)果對上述光源和上述光學(xué)系統(tǒng)中的至少一個的曝光參數(shù)進行控制；上述偏振光信息包含與光軸平行的相互直交的二方向的偏振光強度、偏振光強度比、偏振度、及相位差中至少一個。
文檔編號G03F7/20GK1900828SQ200610105988
公開日2007年1月24日 申請日期2006年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月22日
發(fā)明者高橋和弘, 三上晃司, 河野道生 申請人:佳能株式會社