曝光方法、曝光裝置和物品制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及曝光方法、曝光裝置和物品制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通過光刻處理來制造例如半導(dǎo)體器件和平板顯示器(液晶顯示設(shè)備)的各種設(shè)備。光刻處理包括曝光處理，其中被稱為“掩膜”或“中間掩膜”的原版的圖案被投影并曝光于諸如涂有被稱為“抗蝕劑”的光敏劑的玻璃板或晶片的基板。近年來，聚焦精度的改進(jìn)和對準(zhǔn)精度的改進(jìn)等是重要的以便改進(jìn)曝光精度，從而滿足對圖案進(jìn)一步小型化的需求，其中聚焦精度指將基板表面與投影光學(xué)系統(tǒng)的成像平面匹配的精度，對準(zhǔn)精度指準(zhǔn)確地層疊通過多個(gè)處理形成的圖案層的精度。
[0003]在本上下文中，當(dāng)長時(shí)間以曝光光連續(xù)地照射投影光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，由于吸收部分曝光能量而發(fā)熱，結(jié)果，成像性能(聚焦、倍率、失真、像散、波前像差等)改變，并且可能發(fā)生不能忽略的聚焦和對準(zhǔn)誤差。相對照地，已經(jīng)提出了一種曝光方法，即使當(dāng)曝光光的照明條件改變和投影光學(xué)系統(tǒng)中的透鏡的發(fā)熱分布改變時(shí)，該方法也成功地調(diào)整成像性能的改變。日本專利N0.2828226公開了一種曝光方法，其中存儲了與照明光的光源圖像分布狀態(tài)對應(yīng)的成像性能的校正系數(shù)，當(dāng)光源圖像分布狀態(tài)改變時(shí)，讀出對應(yīng)的校正信息，并且基于該信息執(zhí)行校正。然而，在日本專利N0.2828226中公開的曝光方法中，緊跟在照明條件改變之后，由于改變前的照明條件而發(fā)生的溫度分布保留在投影光學(xué)系統(tǒng)中。因此，可能存在如下的情況:在改變后的照明條件下的成像性能中出現(xiàn)根據(jù)改變前的照明光的吸收的影響量的偏差。因此日本專利N0.3395280公開了一種曝光方法，其中通過基于根據(jù)改變前的照明條件的累積能量的量而校正成像性能的校正量，來消除緊跟在照明條件改變后成像性能的偏差的發(fā)生。
[0004]在本上下文中，當(dāng)在改變后的照明條件下繼續(xù)曝光時(shí)，投影光學(xué)系統(tǒng)的光瞳面附近的透鏡中的溫度分布成為一種過渡狀態(tài)，其中改變前的照明條件下的影響和改變后的照明條件下的影響重疊。相對照地，在日本專利N0.3395280中公開的曝光方法中，因?yàn)閮H通過關(guān)注緊跟在照明條件改變后的偏差量來校正成像性能的校正量，所以難以準(zhǔn)確地計(jì)算這種過渡狀態(tài)下的改變量。
[0005]相對照地，例如，存在如下一種方法:當(dāng)照明條件對應(yīng)于原版或其圖案改變時(shí)，在停止曝光之后直到成像性能的改變量的影響變小為止，在新照明條件下控制投影光學(xué)系統(tǒng)的成像性能的同時(shí)執(zhí)行曝光。此處，“直到成像性能的改變量的影響變小為止”指在其處由于在改變前的照明條件下投影光學(xué)系統(tǒng)的照明光的吸收而產(chǎn)生的成像性能的改變量變?yōu)轭A(yù)定的允許值或更小的點(diǎn)。這還可以被稱為在其處改變前的投影光學(xué)系統(tǒng)中累積的能量的量對成像性能的影響變得微不足道的時(shí)間點(diǎn)。根據(jù)該方法，當(dāng)照明條件改變時(shí)，不在過渡狀態(tài)之下執(zhí)行曝光，并且因此可以針對每個(gè)照明條件嚴(yán)格地控制投影光學(xué)系統(tǒng)的成像性能。然而，在該方法中，因?yàn)槊看握彰鳁l件和原版的圖案(即，投影光學(xué)系統(tǒng)的光瞳面中的光照分布(光源圖像分布)改變)改變時(shí)需要停止曝光，所以曝光裝置的吞吐量減小了。附加地，作為另一個(gè)方法，在照明條件改變后的過渡狀態(tài)中，設(shè)想在通過使用保持基板的臺上的基準(zhǔn)標(biāo)記連續(xù)地測量投影光學(xué)系統(tǒng)的成像性能、并且基于該測量結(jié)果在需要時(shí)校正成像性能的同時(shí)執(zhí)行曝光。然而，在該方法中還需要在暫時(shí)停止曝光之后執(zhí)行對成像性能的測量，并且不能避免吞吐量的減小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了例如一種在改進(jìn)曝光精度方面有利的曝光方法。
[0007]本發(fā)明是執(zhí)行曝光處理的曝光方法，其中來自光源的光被照射到原版，原版的圖案經(jīng)由投影光學(xué)系統(tǒng)被投影到基板以曝光基板，該方法包括:通過以投影光學(xué)系統(tǒng)的第一光瞳面光照分布照射投影光學(xué)系統(tǒng)來執(zhí)行曝光處理的第一曝光步驟；在第一曝光步驟之后，通過以不同于第一光瞳面光照分布的第二光瞳面光照分布照射投影光學(xué)系統(tǒng)來執(zhí)行曝光處理的第二曝光步驟；相對于以第一光瞳面光照分布執(zhí)行照射的第一曝光步驟中的投影光學(xué)系統(tǒng)的成像性能，獲得投影光學(xué)系統(tǒng)在第二光瞳面光照分布的條件下的成像性能的改變量的改變量獲得步驟；和通過使用在改變量獲得步驟中獲得的改變量，來獲得用于在第二曝光步驟中校正投影光學(xué)系統(tǒng)的成像性能的校正量的校正量獲得步驟，其中在第二曝光步驟中，通過使用獲得的校正量校正投影光學(xué)系統(tǒng)的成像性能，來執(zhí)行曝光處理。
[0008]根據(jù)以下參考附圖對示例性實(shí)施例的描述，本發(fā)明的其它特征將變得清楚。
【附圖說明】
[0009]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的曝光裝置的配置。
[0010]圖2是示出了由于曝光而產(chǎn)生的投影光學(xué)系統(tǒng)的成像性能隨時(shí)間的推移的變化的圖。
[0011]圖3A示出了針對每個(gè)照明條件的投影光學(xué)系統(tǒng)的光瞳面光照分布。
[0012]圖3B示出了針對每個(gè)照明條件的投影光學(xué)系統(tǒng)的光瞳面光照分布。
[0013]圖4A示出了針對每個(gè)照明條件的光束。
[0014]圖4B示出了針對每個(gè)照明條件的光束。
[0015]圖5是示出了一個(gè)實(shí)施例中的成像性能的變化的圖。
[0016]圖6是示出了一個(gè)實(shí)施例中的成像性能變化的計(jì)算模型的圖。
[0017]圖7是示出了一個(gè)實(shí)施例中的成像性能的校正量的圖。
[0018]圖8是示出了一個(gè)實(shí)施例中的參數(shù)獲取處理的流程圖。
[0019]圖9是示出了該參數(shù)獲取處理中的測量定時(shí)的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]在下文中，將參考附圖等描述用于執(zhí)行本發(fā)明的實(shí)施例。
[0021]首先，將給出對根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的曝光裝置的配置的描述。該曝光裝置是通過分步的方法或分步重復(fù)的方法將原版(諸如中間掩膜)上形成的圖案曝光到待處理基板上的裝置，并且在本發(fā)明中，曝光方法沒有特別的限制。在下文中，作為一個(gè)例子，根據(jù)本實(shí)施例的曝光裝置是在半導(dǎo)體器件的制造處理中的光刻處理中使用的投影曝光裝置，并且通過掃描曝光方法將中間掩膜R上形成的圖案的圖像曝光(轉(zhuǎn)印)到晶片W上(到基板上)。
[0022]圖1是示出了根據(jù)本實(shí)施例的曝光裝置100的配置的示意圖。注意，在每個(gè)附圖中，Z軸平行于投影光學(xué)系統(tǒng)110的光軸，Y軸處于垂直于Z軸的同一平面的曝光期間晶片W的掃描方向(或中間掩膜R和晶片W之間的相對移動方向)上，并且X軸處于與Y軸正交的非掃描方向上。曝光裝置100包括照明光學(xué)系統(tǒng)104、中間掩膜臺109、投影光學(xué)系統(tǒng)110、晶片臺116和控制單元115。
[0023]照明光學(xué)系統(tǒng)104調(diào)整來自激光光源101的光束，并且照射中間掩膜R。激光光源101是例如發(fā)射激光并且被填充氣體(諸如KrF或ArF)的脈沖激光光源。附加地，激光光源101包括配置共振器的前反射鏡、使曝光波長變窄的衍射光柵、包括棱鏡等的狹窄化模塊、包括光譜儀和監(jiān)視波長和譜寬的穩(wěn)定性的檢測器的監(jiān)視模塊以及快門。從激光光源101發(fā)射的光柱(beam)通過照明光學(xué)系統(tǒng)104下的光柱整形光學(xué)系統(tǒng)(未示出)被整形為預(yù)定的光柱形狀，所述光柱入射到光學(xué)積分器(未示出)，并且形成用于以均勻的光照分布照射中間掩膜R的多個(gè)二次光源。附加地，照明光學(xué)系統(tǒng)104包括孔徑光闌105、半反射鏡106和光傳感器107?？讖焦怅@105具有大體圓形的開口，并且不僅可以設(shè)置開口的直徑，而且可以將照明光學(xué)系統(tǒng)104的開口數(shù)(NA)設(shè)置為所希望的值。此處，如果所述開口被形成為具有環(huán)形形狀，那么孔徑光闌105可以形成環(huán)形照明。半反射鏡106被布置在照明光學(xué)系統(tǒng)104的光路上，并且反射并去除照射中間掩膜R的曝光光的一部分。光傳感器107是用于紫外光的檢測器，并且基于半反射鏡106反射并去除的光來輸出可以得到曝光能量的值(曝光光的強(qiáng)度)。具體地，光傳感器107的輸出被積分電路(未不出)轉(zhuǎn)換為每一個(gè)脈沖的曝光能量，該積分電路執(zhí)行對來自激光光源101的每個(gè)脈沖發(fā)射的積分。
[0024]中間掩膜R是例如形成有將被轉(zhuǎn)印到晶片W的圖案(例如，電路圖案)的石英玻璃原版。中間掩膜臺(原版保持器)109可以在保持中間掩膜R的同時(shí)在X和Y軸方向中的每一個(gè)方向上移動。投影光學(xué)系統(tǒng)110以預(yù)定的倍率β (例如，1/4倍)將穿過中間掩膜R的光(電路圖案圖像)投影到晶片W上。附加地，投影光學(xué)系統(tǒng)110包括孔徑光闌111和透鏡驅(qū)動設(shè)備113?？讖焦怅@111具有被布置在投影光學(xué)系統(tǒng)110的光瞳面(相對于中間掩膜R的傅里葉變換平面)上的大體圓形的開口，并且諸如電機(jī)的驅(qū)動單元112可以調(diào)整所述開口的直徑。透鏡驅(qū)動設(shè)備(光學(xué)元件驅(qū)動單元)113通過使用例如氣壓或壓電元件，來允許配置投影光學(xué)系統(tǒng)110中的透鏡(光學(xué)元件)系統(tǒng)的一部分的場沿著投影光學(xué)系統(tǒng)110的光軸移動，或者允許透鏡本身變形。
[0025]晶片W是由例如表面上涂有抗蝕劑(光敏劑)的單晶硅形成的基板。晶片臺(基板保持器)116經(jīng)由晶片夾持(未示出)來保持晶片W，并且可以在Χ、Υ和Z軸方向中的每一個(gè)方向上移動(可以包括其相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)方向ωχ、coy、ωζ)。通過測量與固定到晶片臺116的移動反射鏡117的距離，在激光干涉儀118處確定晶片臺116的XY平面位置。通過由聚焦檢測設(shè)備進(jìn)行的測量來確定晶片W在光軸方向上的平面位置(聚焦平面位置)。聚焦檢測設(shè)備包括光投影光學(xué)系統(tǒng)121和檢測光學(xué)系統(tǒng)122。光投影光學(xué)系統(tǒng)121投影多個(gè)光束，所述多個(gè)光束由不將抗蝕劑曝光到晶片W上的非曝光光組成。每個(gè)光束被聚焦在晶片W上并且被反射，并且檢測光學(xué)系統(tǒng)122檢測晶片W上反射的光束。檢測光學(xué)系統(tǒng)122包括對應(yīng)于每個(gè)反射的光束的多個(gè)位置檢查光接收元件(未示出)，并且該檢測光學(xué)系統(tǒng)122被配置為