專利名稱：曝光裝置、曝光法和器件制造法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及曝光裝置、曝光法和器件制造法，并尤其涉及一種用在光刻過程中制造電子裝置如LSI中的半導(dǎo)體器件、液晶顯示裝置、CCD中的拾取裝置或薄膜磁頭的曝光設(shè)備和曝光法，把形成在掩模或分劃板(以下統(tǒng)稱為“分劃板”)上的圖案轉(zhuǎn)印到襯底如晶片上，還涉及一種利用本曝光法和曝光裝置的器件制造法。
背景技術(shù)：
根據(jù)諸如半導(dǎo)體等器件中較高的集成度，電路圖案正變得更加精細(xì)，并且為了應(yīng)對(duì)這種形勢(shì)，需要提高曝光設(shè)備的分辨率，這要求一個(gè)很小范圍的曝光波長。近來，作為利用KrF準(zhǔn)分子激光器(輸出波長為248nm)作光源的曝光設(shè)備的一個(gè)繼續(xù)，使用輸出波長為193nm的氟化氬準(zhǔn)分子激光器(ArF準(zhǔn)分子激光器)作為光源的曝光設(shè)備已經(jīng)投入使用。對(duì)于利用ArF準(zhǔn)分子激光器作為其光源的曝光設(shè)備，可以批量生產(chǎn)具有0.18-0.10μm最小實(shí)際線寬(器件標(biāo)準(zhǔn))的精細(xì)圖案的電子器件(微器件)。
在曝光設(shè)備中，除分辨率外，分劃板圖案在已經(jīng)形成于一個(gè)瞄準(zhǔn)區(qū)上的圖案上的重疊精確度也是非常重要的。為了保持理想的重疊精確度，必需盡可能地抑制使用的投影光學(xué)系統(tǒng)中的象差。常規(guī)地為了控制象差，采用執(zhí)行下列操作的測(cè)量技術(shù)通過投影光學(xué)系統(tǒng)把分劃板上的預(yù)定測(cè)量圖案曝光到一個(gè)襯底上；對(duì)襯底顯影；利用儀器如掃描電子顯微鏡(SEM)測(cè)量形成在襯底上的抗蝕劑圖象的線寬、位置偏差等；和根據(jù)測(cè)量結(jié)果獲得光學(xué)系統(tǒng)的象差。
但是，當(dāng)開始測(cè)量0.13μm及其以下的精細(xì)圖案時(shí)，含有使用諸如上述SEM等儀器的過程的測(cè)量技術(shù)受到限制。這是因?yàn)榭赡茉诜謩澃逯圃熘谐霈F(xiàn)誤差，如測(cè)量圖案的制造誤差；在襯底的抗蝕劑涂覆和顯影過程中產(chǎn)生誤差；或當(dāng)使用如SEM等儀器時(shí)可能出現(xiàn)誤差及測(cè)量再現(xiàn)性的減弱。因此，近來有一種通過波前象差穩(wěn)定投影光學(xué)系統(tǒng)性能的趨勢(shì)。因?yàn)椴ㄇ跋蟛畹臏y(cè)量不需要任何中間過程，所以可以將投影光學(xué)系統(tǒng)的性能保持在較高的精度。
這種通過波前象差保證投影光學(xué)系統(tǒng)性能的方法包括在投影光學(xué)系統(tǒng)本身的調(diào)節(jié)過程中利用一個(gè)使用干涉儀等的獨(dú)有波前測(cè)量單元測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差、并根據(jù)測(cè)量結(jié)果精確調(diào)節(jié)象差的方法。但在此方法中，當(dāng)在投影光學(xué)系統(tǒng)單獨(dú)存在的狀態(tài)和投影光學(xué)系統(tǒng)組合到曝光設(shè)備的主體中的狀態(tài)之間環(huán)境變化時(shí)，或當(dāng)投影光學(xué)系統(tǒng)組合到曝光設(shè)備的主體器件出現(xiàn)偶然誤差時(shí)，裝運(yùn)時(shí)的質(zhì)量保證顯得不足，并且在有些情況下質(zhì)量保證沒有可能。為此，主要從質(zhì)量保證的觀點(diǎn)出發(fā)，近來提出了一種甚至在投影光學(xué)系統(tǒng)組建到曝光設(shè)備中之后也可以測(cè)量波前象差的波前測(cè)量單元，主要通過在裝運(yùn)之前即測(cè)量波前象差并根據(jù)測(cè)量結(jié)果調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)的象差來進(jìn)行，如袖珍的波前測(cè)量單元(波前測(cè)量儀)，它可以通過將其連結(jié)到襯底臺(tái)或?qū)⑵渑c襯底臺(tái)互換地設(shè)置在曝光設(shè)備當(dāng)中。
但是，如上所述，因?yàn)樯鲜龀Ｒ?guī)的波前測(cè)量儀的主要目的在于從裝運(yùn)時(shí)質(zhì)量保證的角度出發(fā)去測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差，所以上述常規(guī)的波前測(cè)量儀不是為裝運(yùn)之后測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差而設(shè)計(jì)。因此，波前測(cè)量儀在裝運(yùn)之后不連結(jié)到曝光設(shè)備，并且曝光設(shè)備本身沒有一個(gè)適于進(jìn)行頻繁地波前測(cè)量的結(jié)構(gòu)。這導(dǎo)致在曝光設(shè)備的正常使用期間很難對(duì)投影光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行充分地質(zhì)量控制。
本發(fā)明是這種形勢(shì)下制定的，并且其第一個(gè)目的即在于提供一種可以充分地進(jìn)行投影光學(xué)系統(tǒng)的質(zhì)量控制的曝光設(shè)備。
本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種曝光法，可以利用具有良好的成象特性的投影光學(xué)系統(tǒng)把掩模上的圖案精確地轉(zhuǎn)印到每個(gè)襯底層上。
另外，本發(fā)明的第三個(gè)目的在于提供一種可以提高微器件產(chǎn)量的器件制造法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種曝光設(shè)備，通過照明系統(tǒng)發(fā)出的曝光照射光束對(duì)其上形成有一個(gè)圖案的掩模進(jìn)行照射，并通過投影光學(xué)系統(tǒng)將圖案轉(zhuǎn)印到襯底上，該曝光設(shè)備包括一個(gè)掩模臺(tái)，固持地移動(dòng)掩模；一個(gè)固定在掩模臺(tái)上的圖案板，圖案板上至少形成有一個(gè)針孔狀孔徑圖案；和一個(gè)襯底臺(tái)，固持地移動(dòng)襯底。
關(guān)于該曝光設(shè)備，至少形成有一個(gè)針孔狀孔徑圖案的圖案板固定在固持地移動(dòng)掩模的掩模臺(tái)上。因此，例如通過把前述的連結(jié)型波前測(cè)量儀連結(jié)到襯底臺(tái)并用照明系統(tǒng)發(fā)出的曝光照射光束照射圖案板，孔徑圖案產(chǎn)生的球面波可以通過投影光學(xué)系統(tǒng)被波前測(cè)量儀接收，并且可以測(cè)得投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差。在此情況下，用于測(cè)量的具體掩模(分劃板)不必安裝在掩模臺(tái)上。因此，投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差的測(cè)量可以以理想的定時(shí)很容易地進(jìn)行，這樣允許對(duì)投影光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行充分地質(zhì)量控制，這反過來允許利用已進(jìn)行了充分地質(zhì)量控制的投影光學(xué)系統(tǒng)把掩模上的圖案以良好的精確度轉(zhuǎn)印到襯底上。
在此情況下，曝光設(shè)備還可以包括一個(gè)固定在襯底臺(tái)上的波前測(cè)量儀；和一個(gè)第一控制單元，通過至少調(diào)節(jié)掩模臺(tái)和襯底臺(tái)其中之一、使得波前測(cè)量儀位于孔徑圖案被投影光學(xué)系統(tǒng)投影的投影位置，并且通過用照明系統(tǒng)發(fā)出的曝光照射光束輻照?qǐng)D案板上的孔徑圖案，利用波前測(cè)量儀進(jìn)行波前測(cè)量，從而測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差。在此情況下，第一控制單元至少調(diào)節(jié)掩模臺(tái)和襯底臺(tái)其中之一，使得波前測(cè)量儀位于孔徑圖案被投影光學(xué)系統(tǒng)投影的位置，對(duì)圖案板的孔徑圖案輻射從照明系統(tǒng)發(fā)出的曝光照射光束，并且利用波前測(cè)量儀測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差。因此，投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差的測(cè)量可以以理想的定時(shí)自動(dòng)地進(jìn)行。在此情況下，將不需要把波前測(cè)量儀連結(jié)到襯底臺(tái)的操作。
在此情況下，曝光設(shè)備還可以包括一個(gè)校正機(jī)構(gòu)，校正投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差；和一個(gè)第二控制單元，根據(jù)波前象差的測(cè)量結(jié)果，通過控制校正機(jī)構(gòu)以使得投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差狀態(tài)接近理想狀態(tài)來進(jìn)行波前校正。
在此情況下，當(dāng)圖案通過投影光學(xué)系統(tǒng)被順序地轉(zhuǎn)印到多個(gè)襯底上時(shí)，第一控制單元可以在每次開始預(yù)定數(shù)量的襯底曝光之前進(jìn)行波前測(cè)量，并且第二控制單元可以在每次進(jìn)行波前測(cè)量時(shí)進(jìn)行波前校正。
在此情況下，“預(yù)定數(shù)量(的襯底)”只包括一個(gè)襯底。因此，“每次開始預(yù)定數(shù)量的襯底曝光之前”包含著在每個(gè)晶片開始曝光之前的意思。在此說明書中，“預(yù)定數(shù)量(的襯底)”用于上述含義。
關(guān)于本發(fā)明的曝光設(shè)備，當(dāng)通過投影光學(xué)系統(tǒng)把圖案順序地轉(zhuǎn)印到多個(gè)襯底上時(shí)，第一控制單元可以在每次開始預(yù)定數(shù)量的襯底曝光之前進(jìn)行波前測(cè)量，并且曝光設(shè)備還可以包括一個(gè)判斷單元，每次進(jìn)行波前測(cè)量時(shí)，從先前的測(cè)量值中判斷波前象差的漲落量是否超過預(yù)定值，并且第二控制單元可以在判斷單元判定漲落量超過預(yù)定值時(shí)進(jìn)行波前校正。
關(guān)于本發(fā)明的曝光設(shè)備，當(dāng)通過投影光學(xué)系統(tǒng)把圖案順序地轉(zhuǎn)印到多個(gè)襯底的多個(gè)分區(qū)時(shí)，第一控制單元可以在每次開始對(duì)預(yù)定數(shù)量的襯底曝光之前進(jìn)行波前測(cè)量，并且第二控制單元可以根據(jù)每次進(jìn)行波前測(cè)量的測(cè)量結(jié)果預(yù)測(cè)下一次曝光中對(duì)多個(gè)襯底的多個(gè)分區(qū)曝光時(shí)出現(xiàn)的波前象差的漲落量，并且可以根據(jù)開始對(duì)每個(gè)襯底上多個(gè)分區(qū)中的預(yù)定數(shù)量的分區(qū)曝光之前的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行波前校正。
在此情況下，“預(yù)定數(shù)量(的分區(qū))”只包括一個(gè)襯底。因此，“每次開始預(yù)定數(shù)量的分區(qū)曝光之前”包含著在每個(gè)分區(qū)開始曝光之前的意思。在此說明書中，“預(yù)定數(shù)量(的分區(qū))”用于上述含義。
關(guān)于本發(fā)明的曝光設(shè)備，當(dāng)通過投影光學(xué)系統(tǒng)把圖案順序地轉(zhuǎn)印到多個(gè)襯底的多個(gè)分區(qū)時(shí)，第一控制單元可以在每次開始對(duì)預(yù)定數(shù)量的襯底曝光之前進(jìn)行波前測(cè)量，并且曝光設(shè)備還可以包括一個(gè)判斷單元，根據(jù)每次進(jìn)行波前測(cè)量的測(cè)量結(jié)果預(yù)測(cè)下一次曝光中對(duì)多個(gè)襯底上的多個(gè)分區(qū)曝光時(shí)出現(xiàn)的波前象差的漲落量，在每次對(duì)每個(gè)襯底上多個(gè)分區(qū)中的預(yù)定數(shù)量的分區(qū)開始曝光之前，從前面對(duì)預(yù)定數(shù)量的分區(qū)開始進(jìn)行的曝光中判斷波前象差的漲落量是否超過一個(gè)預(yù)定值，并且當(dāng)判斷單元判定漲落量已經(jīng)超過一個(gè)預(yù)定值時(shí)第二控制單元可以在下一個(gè)預(yù)定數(shù)量的分區(qū)開始曝光之前，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行波前校正。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種第一曝光法，其中用曝光照射光束照射形成有圖案的掩模，并且通過投影光學(xué)系統(tǒng)把圖案順序地轉(zhuǎn)印到多個(gè)襯底上，該曝光法包括波前象差測(cè)量過程，在每次開始預(yù)定數(shù)量的襯底曝光之前測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差；和波前象差校正過程，進(jìn)行校正，根據(jù)波前象差的測(cè)量結(jié)果校正投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差。
關(guān)于本方法，當(dāng)用曝光照射光束照射形成有圖案的掩模、并通過投影光學(xué)系統(tǒng)把圖案順序地轉(zhuǎn)印到多個(gè)襯底上時(shí)，在每次開始預(yù)定數(shù)量的襯底曝光之前測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差，并且根據(jù)測(cè)量結(jié)果校正投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差。即，在每次開始預(yù)定數(shù)量的襯底曝光之前測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差，并且根據(jù)波前象差的測(cè)量結(jié)果，將投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差的狀態(tài)校正到接近理想狀態(tài)。因此，可以很好地保持投影光學(xué)系統(tǒng)的成象特性。并且因?yàn)槔贸上筇匦缘玫胶芎帽３值耐队肮鈱W(xué)系統(tǒng)進(jìn)行曝光，所以可以以良好的精度把掩模上的圖案轉(zhuǎn)印到每個(gè)襯底上。
波前測(cè)量的間隔依賴于襯底的預(yù)定數(shù)量的設(shè)置。即，襯底的預(yù)定數(shù)量越小，投影光學(xué)系統(tǒng)的成象特性保持得更好，因此，可以進(jìn)行更高精度地曝光，而襯底的預(yù)定數(shù)量越大，產(chǎn)量的提高更多。因此，可以根據(jù)所需的精確度決定襯底的預(yù)定數(shù)量。
在此情況下，每次進(jìn)行波前測(cè)量時(shí)可以進(jìn)行波前象差校正過程的程序。
關(guān)于本發(fā)明的第一曝光法，該方法還可以包括預(yù)測(cè)過程，根據(jù)每次進(jìn)行波前測(cè)量時(shí)的測(cè)量結(jié)果預(yù)測(cè)下一個(gè)曝光中預(yù)定數(shù)量的襯底上多個(gè)分區(qū)曝光時(shí)出現(xiàn)的波前象差的漲落量；其中在波前象差校正過程中，在每次開始每個(gè)襯底上預(yù)定數(shù)量的分區(qū)曝光之前，可以根據(jù)預(yù)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行波前象差校正。
關(guān)于本發(fā)明的第一曝光法，該方法還包括判斷過程，在每次進(jìn)行波前測(cè)量時(shí)，從前面的波前測(cè)量中判斷波前象差的漲落量是否超過一個(gè)預(yù)定值；其中在波前象差校正過程中，當(dāng)判定漲落量已超過一個(gè)預(yù)定值時(shí)進(jìn)行波前校正。
除上述之外，關(guān)于本發(fā)明的第一曝光法，該方法還可以包括預(yù)測(cè)過程，根據(jù)每次進(jìn)行波前測(cè)量的測(cè)量結(jié)果預(yù)測(cè)下一個(gè)曝光中對(duì)預(yù)定數(shù)量的襯底上的多個(gè)分區(qū)曝光時(shí)出現(xiàn)的波前象差的漲落量；和判斷過程，在每次開始對(duì)每個(gè)襯底上的預(yù)定數(shù)量的分區(qū)曝光之前，判斷前面的對(duì)預(yù)定數(shù)量的分區(qū)開始曝光之前的波前象差漲落量是否超過一個(gè)預(yù)定值，其中在波前象差校正過程中，當(dāng)判定漲落量超過一個(gè)預(yù)定值時(shí)，根據(jù)開始下一個(gè)預(yù)定數(shù)量的分區(qū)曝光之前的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行波前校正。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種第二曝光法，其中用曝光照射光束照射形成有圖案的掩模，并通過一個(gè)投影光學(xué)系統(tǒng)把圖案順序地轉(zhuǎn)印到多個(gè)襯底上，該曝光法包括波前象差測(cè)量過程，在每次開始對(duì)預(yù)定數(shù)量的襯底曝光之前測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差；預(yù)測(cè)過程，根據(jù)每次進(jìn)行波前測(cè)量時(shí)的測(cè)量結(jié)果預(yù)測(cè)下一個(gè)曝光中預(yù)定數(shù)量的襯底上多個(gè)分區(qū)曝光時(shí)出現(xiàn)的波前象差的漲落量；和波前象差校正過程，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果執(zhí)行波前校正，校正波前象差。
關(guān)于此曝光法，當(dāng)用曝光照射光束照射形成有圖案的掩模，并通過一個(gè)投影光學(xué)系統(tǒng)把圖案順序地轉(zhuǎn)印到多個(gè)襯底上時(shí)，在每次開始對(duì)預(yù)定數(shù)量的襯底曝光之前測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差，并且根據(jù)波前測(cè)量結(jié)果預(yù)測(cè)下一個(gè)曝光中預(yù)定數(shù)量的襯底上多個(gè)分區(qū)曝光時(shí)出現(xiàn)的波前象差的漲落量。并且根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，進(jìn)行波前校正以校正波前象差。即，在每次開始預(yù)定數(shù)量的襯底曝光之前測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差，并且根據(jù)測(cè)量結(jié)果預(yù)測(cè)波前象差的漲落量，這種漲落出現(xiàn)在下一個(gè)曝光中對(duì)預(yù)定數(shù)量的襯底上的多個(gè)分區(qū)曝光時(shí)。并且根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，校正投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差的狀態(tài)，使得其狀態(tài)接近理想狀態(tài)，使得投影光學(xué)系統(tǒng)可保持良好的成象特性。然后，因?yàn)槔帽３至己贸上筇匦缘耐队肮鈱W(xué)系統(tǒng)進(jìn)行曝光，所以可以以良好的精確度將掩模圖案轉(zhuǎn)印到每個(gè)襯底上。
在此情況下，本方法還可以包括判斷過程，在每次進(jìn)行波前測(cè)量時(shí)從前面的波前測(cè)量中判斷波前象差的漲落量是否超過一個(gè)預(yù)定值；并且在波前象差校正過程中，當(dāng)判斷漲落量超過預(yù)定值時(shí)進(jìn)行波前校正。
關(guān)于本發(fā)明的第二曝光法，襯底的預(yù)定數(shù)量為復(fù)數(shù)，并且在預(yù)測(cè)過程中，可以預(yù)測(cè)對(duì)多個(gè)襯底上的多個(gè)分區(qū)曝光時(shí)出現(xiàn)的波前象差的漲落量。
另外，在光刻過程中，通過利用本發(fā)明的曝光設(shè)備進(jìn)行曝光，可以以良好的精度將圖案轉(zhuǎn)印到襯底上，使得能夠以較高的集成度高產(chǎn)量地制造微器件。類似地，在光刻過程中，通過采用本發(fā)明第一和第二曝光法中的一個(gè)，可以以良好的精度在襯底上形成圖案，使得能夠以較高的集成度高產(chǎn)量地制造微器件。因此，在本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種利用本發(fā)明的曝光設(shè)備或本發(fā)明第一和第二曝光法其中之一的器件制造法。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例有關(guān)的曝光設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)視圖；圖2是圖1中所示波前測(cè)量儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)視圖；圖3是進(jìn)行波前測(cè)量時(shí)，分劃板臺(tái)、晶片臺(tái)和投影光學(xué)系統(tǒng)之間的位置關(guān)系視圖；圖4是曝光操作期間主控制器中CPU的簡化控制算法的流程圖；圖5A是照射時(shí)間和波前象差的漲落量之間關(guān)系的制圖數(shù)據(jù)，圖5B是利用圖5A中的制圖數(shù)據(jù)描繪的投影光學(xué)系統(tǒng)的波前校正的曲線圖；圖6是表示在每個(gè)操作步驟之間進(jìn)行波前校正時(shí)的波前象差的漲落的曲線圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的器件制造法的實(shí)施例流程圖；和圖8是圖7中所示步驟304的過程流程圖。
執(zhí)行本發(fā)明的最佳模式參見圖1至5，下面描述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1表示本實(shí)施例有關(guān)的曝光設(shè)備10的整體結(jié)構(gòu)。曝光設(shè)備10是一個(gè)基于步進(jìn)-掃描法的掃描曝光設(shè)備。
曝光設(shè)備10包括一個(gè)照明系統(tǒng)IOP，由光源(未示出)和照明光學(xué)系統(tǒng)組成；一個(gè)分劃板臺(tái)RST，固定一個(gè)用作掩模的分劃板R，該分劃板被用于曝光的從照明系統(tǒng)IOP發(fā)出的IL(以下簡單地稱作“照射光”)照射；一個(gè)投影光學(xué)系統(tǒng)PL，把從分劃板R出射的照射光IL投射到用作襯底的晶片W上；一個(gè)晶片臺(tái)WST，固定晶片W并用作襯底臺(tái)；一個(gè)用于這些部件的控制系統(tǒng)等。
照明系統(tǒng)IOP在結(jié)構(gòu)上包括一個(gè)光源，一個(gè)均勻的照明光學(xué)系統(tǒng)，它包括一個(gè)光學(xué)積分器、一個(gè)中繼透鏡、一個(gè)可變ND濾光片、一個(gè)盲分劃板和一個(gè)二向色鏡(這些都未示出)，如同日本專利申請(qǐng)JP10-112433、JP06-349701和對(duì)應(yīng)的美國專利申請(qǐng)US5,534,970中所述。作為光學(xué)積分器，可以采用這些部件，如蠅眼透鏡、桿式積分器(內(nèi)反射型積分器)或衍射光學(xué)元件。只要該國際申請(qǐng)適用的指定國或選定國的國家法律允許，上述的美國專利申請(qǐng)?jiān)诖巳恳秊閰⒖肌?br> 在照明系統(tǒng)IOP中，照射光IL以均勻的照度照射形成有電路圖案的分劃板R上矩形狹縫狀照射區(qū)(由IOP內(nèi)部的盲分劃板設(shè)置)。作為照射光IL，使用近紫外光(遠(yuǎn)紫外光)如KrF準(zhǔn)分子激光束(波長為248nm)或ArF準(zhǔn)分子激光束(波長193nm)，或真空紫外光如F2激光束(波長為157nm)。從超高壓汞燈發(fā)出的紫外區(qū)域中的射線(如g線或i線)也可以用作照射光IL。
分劃板R安置在分劃板臺(tái)RST上，并且通過吸力如真空抽吸固定。分劃板臺(tái)RST由分劃板臺(tái)驅(qū)動(dòng)部分49在水平面(XY平面)內(nèi)細(xì)微地驅(qū)動(dòng)，并且在預(yù)定的行程范圍內(nèi)一個(gè)掃描方向(在此情形中為Y軸方向，是圖1所示紙面的橫向)上掃描。用一個(gè)外部激光干涉儀54R通過一個(gè)固定在分劃板臺(tái)RST上的活動(dòng)反射鏡52R以例如0.5-1nm的分辨率全程探測(cè)分劃板RST的位置。雖然圖1中有代表性地表示了反射鏡52R和分劃板干涉儀54R，但實(shí)際上，在分劃板臺(tái)RST上設(shè)置了一個(gè)具有垂直于Y軸方向的反射面的活動(dòng)反射鏡和一個(gè)具有垂直于X軸方向的反射面的活動(dòng)反射鏡，并且與這些活動(dòng)反射鏡對(duì)應(yīng)地設(shè)置一個(gè)分劃板Y干涉儀和一個(gè)分劃板X干涉儀。順便說一下，可以拋光分劃板臺(tái)RST的端表面以制作反射面(與活動(dòng)反射鏡52R的反射面對(duì)應(yīng))。另外，取代用于在掃描方向(本實(shí)施例中的Y軸方向)探測(cè)分劃板臺(tái)RST的位置的在X軸方向延伸的反射面，可以使用至少一個(gè)直角反射鏡。關(guān)于干涉儀，分劃板Y干涉儀和分劃板X干涉儀中的一個(gè)是一個(gè)雙軸干涉儀，有兩個(gè)長度測(cè)量軸，例如是分劃板Y干涉儀，并且根據(jù)分劃板Y干涉儀的測(cè)量值可以測(cè)量分劃板臺(tái)RST的Y位置以及在θz方向的旋轉(zhuǎn)。并且將激光干涉儀54R的測(cè)量值提供給主控制器50。
另外，在分劃板臺(tái)RST上，分劃板基準(zhǔn)板(以下稱作“基準(zhǔn)分劃板”)RFM用作一個(gè)圖案板，在其中心形成一個(gè)用作針孔圖案的針孔口(孔徑圖象)，布置在分劃板R的附近?；鶞?zhǔn)分劃板RFM有一個(gè)玻璃板和一個(gè)遮光膜，遮光膜通過金屬蒸汽涂覆形成在玻璃板的下表面上，金屬例如是鉻，并且在遮光膜上，在X軸方向的一條線上分布形成多個(gè)針孔孔徑圖案。
用于制作分劃板R和基準(zhǔn)分劃板RFM的材料依據(jù)于使用的光源。即，當(dāng)采用F2激光時(shí)，需要用氟石、摻氟的合成石英或其它類型的氟化物晶體制作。但是當(dāng)用KrF準(zhǔn)分子激光器或ArF準(zhǔn)分子激光器作為光源時(shí)，除前述每種材料之外，可以使用合成石英。
投影光學(xué)系統(tǒng)PL例如是一個(gè)雙遠(yuǎn)心縮小系統(tǒng)，由多個(gè)透鏡元件70a、70b等組成，具有一個(gè)在Z軸方向的公共光軸。另外，作為投影光學(xué)系統(tǒng)PL，使用投影放大率β為1/4、1/5或1/6的系統(tǒng)。因此，當(dāng)如前所述地用照射光IL照射分劃板R上的照射區(qū)IAR時(shí)，通過投影光學(xué)系統(tǒng)PL以投影放大率β在晶片W上的狹縫狀曝光區(qū)IA上形成一個(gè)畫在照射區(qū)中分劃板R上的圖案的縮小象(部分倒置的圖象)，其中晶片W的表面被涂布有一種抗蝕劑(光敏劑)。晶片W上的曝光區(qū)域IA與上述照射區(qū)共軛。
在本實(shí)施例中，在上述多個(gè)透鏡元件中，可獨(dú)立驅(qū)動(dòng)地布置多個(gè)透鏡元件，這些元件包括最接近分劃板R布置的透鏡元件70a。例如，透鏡元件70a由一個(gè)環(huán)形支撐件76a支撐，由可膨脹的驅(qū)動(dòng)元件如壓電元件74a、74b和74c(處于紙張深度方向的驅(qū)動(dòng)元件74c未示出)支撐在三點(diǎn)并與鏡筒部分76b連結(jié)。并且對(duì)于上述壓電元件74a、74b和74c，可以在外圍的三點(diǎn)沿投影光學(xué)系統(tǒng)PL光軸AX的一個(gè)方向自由地移動(dòng)透鏡元件70a。即，透鏡元件70a可以根據(jù)三個(gè)驅(qū)動(dòng)元件74a、74b和74c的位移量沿光軸AX平行移動(dòng)，并且可以相對(duì)于垂直于光軸AX的平面隨機(jī)傾斜。通過與透鏡元件70a類似的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，沿光軸AX的方向以及傾斜方向還可細(xì)微驅(qū)動(dòng)地構(gòu)造其它可驅(qū)動(dòng)的透鏡元件。在此情況下，成象特性校正控制器78根據(jù)主控制器50發(fā)出的指令控制施加到驅(qū)動(dòng)透鏡元件如上述透鏡元件70a的驅(qū)動(dòng)元件上的電壓，并因而控制驅(qū)動(dòng)元件的位移量。通過驅(qū)動(dòng)透鏡元件70a等，例如可以調(diào)節(jié)Seidel五種象差(畸變、象散、彗差、球差和場(chǎng)曲率(焦點(diǎn)))。即，在本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)可驅(qū)動(dòng)透鏡元件如透鏡元件70a的部件如驅(qū)動(dòng)元件74a、74b和74c以及控制這些部件的成象特性校正控制器78組成一個(gè)校正機(jī)構(gòu)。
當(dāng)把KrF準(zhǔn)分子激光束或ArF準(zhǔn)分子激光束用作照射光IL時(shí)，合成石英或氟石等材料可以用于組成投影光學(xué)系統(tǒng)PL的每個(gè)透鏡元件，但當(dāng)使用F2激光束時(shí)，用于投影光學(xué)系統(tǒng)PL中的透鏡等部件的材料只能是氟化物晶體，如氟石。
晶片臺(tái)WST包括一個(gè)XY臺(tái)14，在XY平面內(nèi)通過線性電機(jī)(未示出)自由移動(dòng)；和一個(gè)Z向傾斜臺(tái)58，安置在XY臺(tái)14上，等等?；旧蠟閳A形的晶片支架25安置在Z向傾斜臺(tái)58上，通過真空抽吸固定晶片W。
另外，Z向傾斜臺(tái)58布置在XY臺(tái)14上的XY方向的位置處，其結(jié)構(gòu)上做成可以通過一個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(未示出)沿Z軸方向移動(dòng)并相對(duì)于XY平面傾斜。這使得固定在Z向傾斜臺(tái)58上的晶片W的表面位置(Z軸方向上的位置和相對(duì)于XY平面的傾斜)被設(shè)置在理想的狀態(tài)。
另外，在Z向傾斜臺(tái)58上固定一個(gè)活動(dòng)反射鏡52W，并且用一個(gè)外部激光干涉儀54W測(cè)量XY平面內(nèi)的Z向傾斜臺(tái)58的位置。由激光干涉儀54W測(cè)得的位置信息發(fā)送給主控制器50。雖然圖1中代表性地表示了反射鏡52W和激光干涉儀54W，但實(shí)際上設(shè)置了一個(gè)具有垂直于X軸方向的反射面的X活動(dòng)反射鏡和一個(gè)具有垂直于Y軸方向的反射面的Y活動(dòng)反射鏡，并且與這些活動(dòng)反射鏡對(duì)應(yīng)地設(shè)置一個(gè)測(cè)量X方向位置的X激光干涉儀和測(cè)量Y方向位置的Y激光干涉儀。順便說一下，可以拋光Z向傾斜臺(tái)58的端表面以制作反射面(與活動(dòng)反射鏡52W的反射面對(duì)應(yīng))。另外，X激光干涉儀和Y激光干涉儀是多軸干涉儀，有多個(gè)長度測(cè)量軸，除Z向傾斜臺(tái)58的X、Y位置外，也可以用干涉儀測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)(搖擺(θz轉(zhuǎn)動(dòng)，是繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng))，俯仰(θx轉(zhuǎn)動(dòng)，是繞X軸的轉(zhuǎn)動(dòng))，和滾動(dòng)(θy轉(zhuǎn)動(dòng)，是繞Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)))。因此，在下文中，激光干涉儀54W將測(cè)量Z向傾斜臺(tái)58在五個(gè)自由度方向上、即X、Y、θz、θy和θx方向的位置。另外，多軸干涉儀可以通過對(duì)設(shè)置在框架(未示出)中的反射面經(jīng)以45°角傾斜設(shè)置在Z向傾斜臺(tái)58上的反射面照射激光束來探測(cè)與投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光軸方向(Z軸方向)有關(guān)的位置信息，其中框架上安置了投影光學(xué)系統(tǒng)PL。
根據(jù)激光干涉儀54W的測(cè)量值，主控制器50通過一個(gè)晶片臺(tái)驅(qū)動(dòng)部分56(包括XY臺(tái)14的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和Z向傾斜臺(tái)58的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng))控制XY臺(tái)14和Z向傾斜臺(tái)58的位置設(shè)置操作。
另外，在+Y側(cè)Z向傾斜臺(tái)58的端部，固定波前測(cè)量儀80以測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)PL的波前象差。如圖2所示，波前測(cè)量儀80包括一個(gè)外殼62，其在XZ部分的內(nèi)部空間形狀做成字母L形；一個(gè)光電探測(cè)光學(xué)系統(tǒng)44，由多個(gè)以預(yù)定的位置關(guān)系分布在外殼62內(nèi)的光學(xué)元件組成；和一個(gè)光電探測(cè)部分42，分布在-X側(cè)上外殼62內(nèi)的端部。作為波前測(cè)量儀80，在此實(shí)施例中，使用基于Shack-Hartmann法的波前測(cè)量儀。
更具體地說，外殼62由一個(gè)中空元件組成，其XZ部分的形狀為字母L形，在最頂部(+Z方向的一端)上形成一個(gè)開口62a，使得光從上進(jìn)入外殼62中。另外，布置一個(gè)蓋片玻璃82以從下覆蓋開口62a(外殼62的內(nèi)側(cè))。在蓋片玻璃82的上表面上，通過蒸汽涂覆金屬如鉻來形成一個(gè)在中心具有一個(gè)開口的遮光膜，遮光膜從外圍截去不必要的可能會(huì)在測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)PL的波前象差時(shí)進(jìn)入光電探測(cè)光學(xué)系統(tǒng)44的光。
光電探測(cè)光學(xué)系統(tǒng)44由以下列順序連續(xù)分布在外殼62內(nèi)的蓋片玻璃82以下的部件組成一個(gè)物鏡64a，一個(gè)中繼透鏡64b，一個(gè)偏轉(zhuǎn)反射鏡39；和順序地分布在偏轉(zhuǎn)反射鏡39-X側(cè)的一個(gè)準(zhǔn)直透鏡64c和一個(gè)微透鏡陣列66。偏轉(zhuǎn)反射鏡39以45°傾斜布置，將垂直入射到物鏡64a上的光束的光路從上彎折到準(zhǔn)直透鏡64c。組成光電探測(cè)光學(xué)系統(tǒng)44的每個(gè)光學(xué)元件都通過固定元件(未示出)固定到外殼62的內(nèi)壁。微透鏡陣列66由多個(gè)在一個(gè)垂直于光電探測(cè)光學(xué)系統(tǒng)44的光軸的平面內(nèi)分布成一個(gè)陣列的凸透鏡(透鏡元件)構(gòu)成。
光電探測(cè)部分42由一個(gè)光電探測(cè)裝置和一個(gè)電子電路構(gòu)成，光電探測(cè)裝置由一個(gè)根據(jù)光電轉(zhuǎn)換法探測(cè)光束的二維CCD等組成，而電子電路例如是一個(gè)用于控制電荷遷移的電路。光電探測(cè)裝置有一個(gè)大到足以接收所有入射到物鏡64a并從微透鏡陣列66出射的光束的探測(cè)區(qū)。順便說一下，由光電探測(cè)部分42得到的測(cè)量數(shù)據(jù)通過信號(hào)線或無線電傳輸輸出給主控制器50(參見圖1)。
下面將簡要描述如上所述地構(gòu)成的光電探測(cè)光學(xué)系統(tǒng)44和光電探測(cè)部分42的操作。經(jīng)開口62a的蓋片玻璃82進(jìn)入到外殼62的光束從上入射到物鏡64a，并經(jīng)中繼透鏡64b到達(dá)反射鏡39。然后反射鏡39以90°角彎折光束的光路，光束在準(zhǔn)直透鏡64c處被轉(zhuǎn)變成平行光束并入射到微透鏡陣列66上。入射到微透鏡陣列66的光束經(jīng)組成微透鏡陣列66的每個(gè)透鏡元件被會(huì)聚到構(gòu)成光電探測(cè)部分42的光電探測(cè)裝置上。然后，光電探測(cè)裝置光電轉(zhuǎn)換入射到光電探測(cè)裝置的每個(gè)會(huì)聚點(diǎn)上的光束，并且通過電子電路把光電轉(zhuǎn)換的信號(hào)轉(zhuǎn)變成光電探測(cè)數(shù)據(jù)，并經(jīng)信號(hào)線或無線電傳輸把光電探測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送給主控制器50(參見圖1)。然后主控制器50根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算成象位置。
參見圖1，本實(shí)施例中在曝光設(shè)備10中設(shè)置一個(gè)多焦點(diǎn)探測(cè)系統(tǒng)。多焦點(diǎn)探測(cè)系統(tǒng)(以下簡稱為“焦點(diǎn)探測(cè)系統(tǒng)”)是基于斜入射法，由一個(gè)輻射系統(tǒng)60a和一個(gè)光電探測(cè)系統(tǒng)60b組成，其中輻射系統(tǒng)有一個(gè)光源，其開/關(guān)操作在主控制器50的控制之下，并且從相對(duì)于光軸AX傾斜的方向向投影光學(xué)系統(tǒng)PL的成象表面輻射成象光束，以便形成多個(gè)針孔或狹縫圖象，光電探測(cè)系統(tǒng)60b接收從晶片W的表面反射的成象光束。作為焦點(diǎn)探測(cè)系統(tǒng)(60a和60b)，采用一個(gè)具有與下述專利申請(qǐng)中類似結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，這些專利申請(qǐng)是JP06-283403和對(duì)應(yīng)的美國專利US5,448,332。只要該國際申請(qǐng)適用的指定國或選定國的國家法律允許，上述的日本專利申請(qǐng)和美國專利申請(qǐng)?jiān)诖巳恳秊閰⒖肌?br> 當(dāng)進(jìn)行掃描曝光時(shí)，主控制器50根據(jù)光電探測(cè)系統(tǒng)60b發(fā)出的焦點(diǎn)移位信號(hào)(散焦信號(hào))如S曲線信號(hào)，通過晶片臺(tái)驅(qū)動(dòng)部分56控制Z位置和相對(duì)于晶片W的XY平面的傾斜，使得焦點(diǎn)移位為零，由此進(jìn)行自聚焦(自動(dòng)聚焦)和自調(diào)平。另外，在測(cè)量波前象差時(shí)，主控制器50利用焦點(diǎn)探測(cè)系統(tǒng)(60a和60b)進(jìn)行波前測(cè)量儀80的Z位置的測(cè)量和校準(zhǔn)，這將在后面進(jìn)行描述。在此測(cè)量中，如果需要，也可以測(cè)量波前測(cè)量儀80的傾斜。
另外，雖然在附圖中被省去，但曝光設(shè)備10包括一個(gè)基于離軸法的校準(zhǔn)系統(tǒng)，例如用于測(cè)量形成在固定于晶片臺(tái)WST上的晶片W上的校準(zhǔn)標(biāo)記和形成在基準(zhǔn)板上的基準(zhǔn)的位置。作為校準(zhǔn)系統(tǒng)，例如可以使用一個(gè)基于圖象處理法的FIA(場(chǎng)圖象校準(zhǔn))系統(tǒng)的傳感器。關(guān)于此傳感器，不對(duì)晶片上的抗蝕劑曝光的寬帶探測(cè)束輻射到主題標(biāo)記上，而形成在光電探測(cè)面上的主題標(biāo)記的圖象通過主題標(biāo)記的反射束和指標(biāo)圖象(未示出)被成象裝置如CCD拾取，然后輸出成象信號(hào)。事實(shí)上，校準(zhǔn)系統(tǒng)不限于FIA系統(tǒng)，也可以使用一個(gè)校準(zhǔn)傳感器，把相干的探測(cè)束輻射到主題標(biāo)記上并探測(cè)由主題標(biāo)記產(chǎn)生的散射光和衍射光，或者可以使用這樣一個(gè)校準(zhǔn)傳感器，即探測(cè)由主題標(biāo)記產(chǎn)生的彼此相干的兩束衍射光(例如是相同階的光)，這兩個(gè)傳感器可以單獨(dú)使用，也可以結(jié)合使用。
如圖1所示，控制系統(tǒng)主要由一個(gè)主控制器50構(gòu)成。主控制器50的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)由各個(gè)部件如CPU(中央處理單元)、ROM(只讀存儲(chǔ)器)和RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)組成的微電腦(或一個(gè)工作站)，并且對(duì)整個(gè)設(shè)備進(jìn)行控制。例如，主控制器50控制諸如分劃板R與晶片W的同步掃描等操作以及晶片W的步進(jìn)操作，使得可以精確地執(zhí)行曝光操作。
更具體地說，當(dāng)進(jìn)行掃描曝光時(shí)，例如主控制器50根據(jù)激光干涉儀54R和54W的測(cè)量值，分別通過分劃板臺(tái)驅(qū)動(dòng)部分49和晶片臺(tái)驅(qū)動(dòng)部分56控制分劃板臺(tái)RST和晶片臺(tái)WST的位置和速度，使得當(dāng)通過分劃板臺(tái)RST以VR＝V的速度在+Y方向(或-Y方向)掃描分劃板R，通過晶片臺(tái)WST在-Y方向(或+Y方向)相對(duì)于曝光區(qū)IA以VW＝β·V(β是從分劃板R到晶片W的投影放大率)的速度同步掃描晶片W。另外，當(dāng)進(jìn)行步進(jìn)操作時(shí)，主控制器50根據(jù)激光干涉儀54W的測(cè)量值通過晶片臺(tái)驅(qū)動(dòng)部分56控制晶片臺(tái)WST的位置。
另外，在本實(shí)施例中，主控制器50根據(jù)投影光學(xué)系統(tǒng)PL的波前象差的測(cè)量結(jié)果，通過成象特性校正控制器78校正投影光學(xué)系統(tǒng)PL的成象特性(如畸變、彗差、象散、球差和場(chǎng)曲率)。以下述方式進(jìn)行測(cè)量。
接下來，描述本實(shí)施例的曝光設(shè)備10中投影光學(xué)系統(tǒng)PL的波前象差的測(cè)量方法。下文中，為了簡便起見認(rèn)為波前測(cè)量儀80中光電探測(cè)光學(xué)系統(tǒng)44的象差小到足以忽略。
根據(jù)離軸法，主控制器50通過晶片臺(tái)驅(qū)動(dòng)部分56移動(dòng)晶片臺(tái)WST，使得波前測(cè)量儀80位于校準(zhǔn)系統(tǒng)之下(未示出)。然后，主控制器50利用校準(zhǔn)系統(tǒng)探測(cè)設(shè)置在波前測(cè)量儀80中的校準(zhǔn)標(biāo)記(未示出)，并且根據(jù)執(zhí)行探測(cè)時(shí)的探測(cè)結(jié)果和激光干涉儀54W的測(cè)量值計(jì)算校準(zhǔn)標(biāo)記的位置坐標(biāo)，且獲得波前測(cè)量儀80的精確位置。在測(cè)得波前測(cè)量儀80的位置之后，主控制器50以下列方式進(jìn)行波前象差的測(cè)量。
首先，主控制器50移動(dòng)分劃板臺(tái)RST，使得其上形成有多個(gè)針孔圖案(基本上形成理想的點(diǎn)光源并產(chǎn)生球面波的針孔)的基準(zhǔn)分劃板RFM位于提前確定的投影光學(xué)系統(tǒng)PL的場(chǎng)內(nèi)每一個(gè)測(cè)量點(diǎn)(參見圖3)。
然后，主控制器50對(duì)光源(未示出)提供控制信息并使其發(fā)射激光束。通過這種操作，照射光IL從照明系統(tǒng)IOP輻射到基準(zhǔn)分劃板RFM上。從基準(zhǔn)分劃板RFM的多個(gè)針孔發(fā)出的光通過投影光學(xué)系統(tǒng)PL會(huì)聚到象平面上，并且在象平面上形成針孔的圖象。
接下來，主控制器50通過晶片臺(tái)驅(qū)動(dòng)部分56移動(dòng)晶片臺(tái)WST，同時(shí)檢測(cè)晶片激光干涉儀54W的測(cè)量值，使得波前測(cè)量儀80中開口62a的中心基本上與基準(zhǔn)分劃板RFM上一個(gè)針孔(以下稱作“聚焦針孔”)的圖象的成象點(diǎn)重合。在此操作時(shí)，主控制器50在Z軸方向細(xì)微地驅(qū)動(dòng)Z向傾斜臺(tái)58，使得波前測(cè)量儀80的蓋片玻璃82的上表面與其上形成有針孔圖象的象平面重合，并且如果需要，則根據(jù)焦點(diǎn)探測(cè)系統(tǒng)(60a和60b)的探測(cè)結(jié)果調(diào)節(jié)Z向傾斜臺(tái)58的傾角。然后，聚焦針孔的成象光束經(jīng)過形成在蓋片玻璃82中心的開口進(jìn)入光電探測(cè)光學(xué)系統(tǒng)44，并被組成光電探測(cè)部分42的光電探測(cè)裝置接收。圖3表示開始測(cè)量波前象差之后的狀態(tài)。
由基準(zhǔn)分劃板RFM上的聚焦針孔產(chǎn)生的球面波通過投影光學(xué)系統(tǒng)PL和物鏡64a、中繼透鏡64b、反射鏡39和準(zhǔn)直透鏡64c變成平行光并輻射到微透鏡陣列66。當(dāng)微透鏡陣列66如上所述地被輻射時(shí)，投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光瞳面被微透鏡陣列66劃分。然后，每個(gè)光束被微透鏡陣列66的每個(gè)透鏡元件會(huì)聚到光電探測(cè)裝置的光電探測(cè)面上，并且在光電探測(cè)面上形成針孔的圖象(以下稱作“光斑圖象”或“光斑”)。
因?yàn)橥队肮鈱W(xué)系統(tǒng)PL通常有一個(gè)波前象差，所以進(jìn)入微透鏡陣列66的平行光束的波前從理想波前(在此情況下是一個(gè)平面)移位，并且根據(jù)移位，或換言之，根據(jù)本波前相對(duì)于理想波前的傾斜，每個(gè)光斑的成象位置從微透鏡陣列66的每個(gè)透鏡元件光軸上的位置移位。在此情況下，每個(gè)光斑從參考位置(每個(gè)透鏡元件光軸上的位置)的移位與波前的傾斜對(duì)應(yīng)。
然后，進(jìn)入組成光電探測(cè)部分42的光電探測(cè)裝置中每個(gè)會(huì)聚點(diǎn)的光束(光斑圖象的光束)被各個(gè)光電探測(cè)裝置光電轉(zhuǎn)換，并且光電轉(zhuǎn)換的信號(hào)通過電子電路發(fā)送到主控制器50。主控制器50然后根據(jù)光電轉(zhuǎn)換信號(hào)計(jì)算每個(gè)光斑的成象位置，并通過利用計(jì)算結(jié)果和已知參考點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)計(jì)算位置偏差(Δξ，Δη)并儲(chǔ)存在RAM中。主控制器50還儲(chǔ)存激光干涉儀54W的測(cè)量值(Xi，Yi)以及位置偏差(Δξ，Δη)。
當(dāng)以上述方式完成了在聚焦針孔的成象點(diǎn)處通過波前測(cè)量儀80對(duì)光斑圖象的位置偏差進(jìn)行的測(cè)量時(shí)，主控制器50移動(dòng)晶片臺(tái)WST，使得波前測(cè)量儀80的開口62a中心基本上與針孔圖象的下一個(gè)成象點(diǎn)重合。當(dāng)此移動(dòng)結(jié)束時(shí)，按照與上述相同的方式，主控制器50使得光源發(fā)射激光束，并且以同樣的方式計(jì)算每個(gè)光斑的成象位置。之后，以同樣的方式在其它針孔圖象的成象點(diǎn)(成行分布的測(cè)量點(diǎn))依次進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)進(jìn)行上述測(cè)量時(shí)，例如可以使用照明光學(xué)系統(tǒng)IOP中的盲分劃板(未示出)來改變分劃板上對(duì)每個(gè)針孔的照射區(qū)的位置和大小，使得照射光IL只對(duì)聚焦針孔或至少一個(gè)包括聚焦針孔的區(qū)域照射。
當(dāng)以上述方式完成在X軸方向?qū)Τ尚信帕械乃袦y(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，主控制器50通過分劃板臺(tái)驅(qū)動(dòng)部分49移動(dòng)分劃板臺(tái)RST，使得把針孔的位置設(shè)置在下一個(gè)測(cè)量點(diǎn)處。然后，類似地測(cè)量針孔圖象，其中針孔圖象的位置設(shè)置在投影光學(xué)系統(tǒng)PL的場(chǎng)中的測(cè)量點(diǎn)處。
當(dāng)以上述方式完成所需的測(cè)量時(shí)，測(cè)量每個(gè)針孔的成象點(diǎn)處的光斑圖象時(shí)關(guān)于每個(gè)針孔的成象點(diǎn)處光斑圖象的位置偏差(Δξ，Δη)和激光干涉儀54W的測(cè)量值(Xi，Yi)儲(chǔ)存在主控制器50中的存儲(chǔ)器中。
主控制器50然后再現(xiàn)波前，換言之，就是根據(jù)儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的與投影光學(xué)系統(tǒng)PL光瞳面中的波前傾斜相對(duì)應(yīng)的位置偏差(Δξ，Δη)，利用公知的Zernike多項(xiàng)式表達(dá)式計(jì)算波前象差，其中位置偏差反過來也與針孔圖象的成象點(diǎn)對(duì)應(yīng)。因?yàn)椴ㄇ跋蟛畹挠?jì)算法是已知的，所以在此省去對(duì)算法的詳細(xì)描述。但是，因?yàn)椴蝗菀字辉诠獍呶恢眠M(jìn)行波前傾斜的積分，所以擴(kuò)展平面形狀并擬合為級(jí)數(shù)。在此情況下，為了進(jìn)行有效的計(jì)算，需要考慮的地方如下選取一個(gè)正交系(Zernike多項(xiàng)式)；成為軸對(duì)稱表面適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展級(jí)數(shù)的Zernike多項(xiàng)式，圓周方向以三角級(jí)數(shù)擴(kuò)展；將波前表示為極坐標(biāo)系(ρ，θ)；根據(jù)最小二乘法擬合導(dǎo)數(shù)，因?yàn)椴ㄇ暗膶?dǎo)數(shù)探測(cè)為上述位置偏差；等等。
順便說一下，Zernike多項(xiàng)式中的項(xiàng)分別與光學(xué)象差如畸變、聚焦分量、象散、彗差和球差對(duì)應(yīng)。而且，已知低階項(xiàng)實(shí)際上對(duì)應(yīng)于Seidel象差。因此，可以通過利用Zernike多項(xiàng)式獲得投影光學(xué)系統(tǒng)PL的成象性能(象差)。
下面參見圖4及其它的附圖描述曝光過程的操作，包括本實(shí)施例中曝光設(shè)備10中波前象差的測(cè)量和校正，其中圖4表示主控制器50中CPU的簡化控制算法。
圖4中所示流程圖的操作以通過分劃板加載器(未示出)把分劃板R加載到分劃板臺(tái)RST上并且其它的預(yù)備操作，如分劃板校準(zhǔn)和基線測(cè)量都已完成為開始，其中分劃板R上形成有電路圖案。預(yù)備操作的細(xì)節(jié)，如上述分劃板校準(zhǔn)和基線測(cè)量在日本專利申請(qǐng)JP04-324923和對(duì)應(yīng)的美國專利US5,243,195中有所公開。只要該國際申請(qǐng)適用的指定國或選定國的國家法律允許，上述的日本專利申請(qǐng)和對(duì)應(yīng)的美國專利在此全部引為參考。
另外，作為前提，表示晶片W上瞄準(zhǔn)數(shù)量的第一計(jì)數(shù)器(未示出)的計(jì)數(shù)值m和表示晶片數(shù)量的第二計(jì)數(shù)器(未示出)的計(jì)數(shù)值n在初始設(shè)置時(shí)均設(shè)為“1”(后面描述)。另外，在主控制器50的RAM中提前存儲(chǔ)表示照射光IL的照射時(shí)間與波前象差的漲落量之間關(guān)系的制圖數(shù)據(jù)MD，如圖5A中的一個(gè)數(shù)據(jù)。圖5A中的制圖數(shù)據(jù)是一種例如在曝光設(shè)備的調(diào)節(jié)階段實(shí)驗(yàn)(或模擬)產(chǎn)生的制圖數(shù)據(jù)。在實(shí)驗(yàn)中，利用波前測(cè)量儀80以預(yù)定的間隔測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)PL的波前象差，同時(shí)輻射照射光IL。測(cè)量中獲得的測(cè)量值繪制在正交坐標(biāo)系上，該坐標(biāo)系的橫坐標(biāo)表示時(shí)間(輻射量)，縱坐標(biāo)表示波前象差的量(例如，Zernike多項(xiàng)式中每一項(xiàng)的系數(shù)的RMS值)。然后獲得每個(gè)繪制點(diǎn)的最小二乘法曲線，該曲線制成制圖數(shù)據(jù)。在對(duì)晶片W上的瞄準(zhǔn)區(qū)曝光期間出現(xiàn)的波前象差的漲落量進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)使用制圖數(shù)據(jù)MD，在下文中描述。
首先，在步驟102，如前所述，利用基準(zhǔn)分劃板RFM測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)PL的波前象差，并且把測(cè)量結(jié)果(例如Zemike多項(xiàng)式中每一項(xiàng)的系數(shù)的RMS值)儲(chǔ)存在RAM中的預(yù)定區(qū)域中。
在下一步驟、即步驟104中，判斷前述的第一計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值m是否為“1”。在此情況下，因?yàn)橛?jì)數(shù)值m在初始設(shè)置中設(shè)為“1”，所以在步驟104的判斷是肯定的；因此，程序進(jìn)行到步驟108。在步驟108，根據(jù)上述測(cè)量結(jié)果執(zhí)行控制校正機(jī)構(gòu)的波前控制(參見前述)，使得投影光學(xué)系統(tǒng)PL的波前象差的狀態(tài)接近理想狀態(tài)。具體地說，計(jì)算Zernike多項(xiàng)式中每一項(xiàng)的系數(shù)對(duì)應(yīng)的光學(xué)象差，如畸變、象散、彗差、球差和場(chǎng)曲率(焦點(diǎn))。然后，通過將活動(dòng)透鏡的驅(qū)動(dòng)量設(shè)置為對(duì)成象特性校正控制器78的指令量來校正投影光學(xué)系統(tǒng)PL的成象特性(如畸變、象散、彗差、球差和場(chǎng)曲率)，使得上述算出的光學(xué)象差盡可能地接近零。
在下一步驟、即步驟110中，預(yù)測(cè)由于被曝光的晶片W(在此情況下是第一晶片)上多個(gè)瞄準(zhǔn)區(qū)的曝光所致的波前象差的漲落量，并且把預(yù)測(cè)結(jié)果儲(chǔ)存到RAM中的暫存區(qū)。具體地說，獲得曝光晶片W上的每個(gè)瞄準(zhǔn)區(qū)所需的曝光時(shí)間S1，S2，S3，…SM(M是整個(gè)瞄準(zhǔn)區(qū)的數(shù)量)和在瞄準(zhǔn)區(qū)之間步進(jìn)所需的時(shí)間(即從完成一個(gè)瞄準(zhǔn)區(qū)的曝光到開始下一個(gè)瞄準(zhǔn)區(qū)的曝光的時(shí)間)I1，I2，I3，…IM，并且根據(jù)該結(jié)果和圖5A中的制圖數(shù)據(jù)MD預(yù)測(cè)關(guān)于晶片W上的M個(gè)瞄準(zhǔn)區(qū)的波前象差漲落量。因此，例如可以獲得漲落曲線D2，如圖5B所示，并且把漲落曲線D2儲(chǔ)存在RAM中的暫存區(qū)中。當(dāng)沒有對(duì)投影光學(xué)系統(tǒng)PL的成象特性進(jìn)行校正時(shí)，漲落曲線D2是波前象差的漲落數(shù)據(jù)。
在下一步驟、即步驟112中，通過晶片加載器(未示出)把第n個(gè)晶片(在此情況下是第一個(gè)晶片)W裝載到晶片臺(tái)WST上。在下一個(gè)步驟、即步驟114中，進(jìn)行晶片校準(zhǔn)，如EGA(增強(qiáng)的全方位校準(zhǔn))，在日本專利申請(qǐng)JP61-44429和對(duì)應(yīng)的美國專利US4,780,617中公開了其細(xì)節(jié)，并且獲得了晶片W上所有瞄準(zhǔn)區(qū)(在此情況下是M個(gè)瞄準(zhǔn)區(qū))的分布坐標(biāo)。在此晶片校準(zhǔn)時(shí)，利用校準(zhǔn)系統(tǒng)測(cè)量晶片校準(zhǔn)標(biāo)記，這些標(biāo)記形成在晶片W上提前從多個(gè)瞄準(zhǔn)區(qū)中選出的預(yù)定的多個(gè)抽樣瞄準(zhǔn)區(qū)(至少三個(gè))上。只要該國際申請(qǐng)適用的指定國或選定國的國家法律允許，日本專利申請(qǐng)和對(duì)應(yīng)的上述的美國專利在此全部引為參考。
在下一步驟、即步驟116中，根據(jù)在上述步驟114中獲得的晶片W上每個(gè)瞄準(zhǔn)區(qū)的分布坐標(biāo)以及提前獲得的基線量把晶片臺(tái)WST定位到對(duì)晶片W上的第一瞄準(zhǔn)區(qū)掃描曝光的開始位置，同時(shí)監(jiān)測(cè)從晶片干涉儀54W和分劃板干涉儀54R發(fā)出的位置信息。并且與晶片臺(tái)WST一起，分劃板臺(tái)RST也可以位于掃描曝光的起始位置。
然后，在下一步驟、即步驟118中，以下列方式對(duì)第一瞄準(zhǔn)區(qū)進(jìn)行掃描曝光。當(dāng)進(jìn)行掃描曝光時(shí)，沿Y軸方向以相反的方式對(duì)分劃板臺(tái)RST和晶片臺(tái)WST相對(duì)掃描，并當(dāng)RST和WST達(dá)到它們的靶掃描速度時(shí)，照射光IL開始對(duì)分劃板R的圖案區(qū)照明，即開始掃描曝光。當(dāng)?shù)谝粎^(qū)的曝光開始時(shí)，計(jì)時(shí)器(未示出)也開始它的測(cè)量。
掃描曝光期間，同步控制分劃板臺(tái)RST和晶片臺(tái)WST，使得分劃板臺(tái)RST在Y軸方向的移動(dòng)速度Vr和晶片臺(tái)WST在Y軸方向的移動(dòng)速度VW維持在一個(gè)與投影光學(xué)系統(tǒng)PL的投影放大率對(duì)應(yīng)的速度比。
然后，紫外脈沖光依次對(duì)分劃板R的不同圖案區(qū)照射，并當(dāng)完成整個(gè)圖案表面的照射時(shí)，晶片W上第一瞄準(zhǔn)區(qū)的掃描曝光也結(jié)束。結(jié)果，分劃板R的電路圖案被縮小并通過投影光學(xué)系統(tǒng)PL轉(zhuǎn)印到第一瞄準(zhǔn)區(qū)上。
當(dāng)以上述方式完成第一瞄準(zhǔn)區(qū)的掃描曝光時(shí)，步驟進(jìn)行到步驟120。在步驟120中，通過判斷是否m≥M(M是晶片W上所有瞄準(zhǔn)區(qū)的數(shù)量)來判斷晶片W上所有瞄準(zhǔn)區(qū)的曝光是否完成。在此階段，因?yàn)橹挥械谝幻闇?zhǔn)區(qū)的曝光已經(jīng)完成，m＝1，所以此階段的判斷是否定的，并且步驟進(jìn)行到步驟121。
在步驟121，計(jì)算從開始前面的瞄準(zhǔn)區(qū)的曝光之前到此點(diǎn)的波前象差的漲落量。具體地說，從RAM中提取預(yù)測(cè)值Pj和預(yù)測(cè)值Pj-1，并且計(jì)算兩值之差ΔP＝(Pj-Pj-1)。Pj是在測(cè)量時(shí)刻Si時(shí)漲落曲線D2中的波前象差的預(yù)測(cè)值，即此時(shí)計(jì)時(shí)器測(cè)得的時(shí)間(從測(cè)量開始后過去的時(shí)間)，并且Pj-1是開始測(cè)量之前的時(shí)刻漲落曲線D2中波前象差的預(yù)測(cè)值，即前面的瞄準(zhǔn)區(qū)開始曝光之前的時(shí)刻。在此情況下，i＝1，2，…M，j＝1，2，…M。
在下一步驟、即步驟122中，判斷在步驟121算出波前象差的漲落量ΔP是否超過預(yù)定值α。在此情況下，α值設(shè)置為可以忽略影響曝光精確度的波前象差的漲落量的水平處的一個(gè)允許范圍內(nèi)的值(參見圖5B)。在此處(第一瞄準(zhǔn)區(qū)曝光完成的地方)，如圖5B所示，因?yàn)橐堰^去了S1的時(shí)間，所以從RAM中讀出波前象差的預(yù)測(cè)值P1。在此點(diǎn)的波前象差漲落量計(jì)算為ΔP＝(P1-0)＝P1，如圖5B所示。在此情況下，因?yàn)闈q落量ΔP超過預(yù)定量α，所以在步驟122的判斷返回為肯定，并且進(jìn)行到步驟124。
在步驟124，通過根據(jù)步驟121算出的漲落量對(duì)成象特性校正控制器78發(fā)出指令，以類似于步驟108的方式調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)PL的成象特性，并且執(zhí)行波前校正，使得波前象差的漲落量盡可能接近零(參見圖5B中實(shí)線所示的沿波前漲落曲線D1時(shí)間軸的I1部分)。
接下來，在步驟126中，以1為增量增大第一計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值m之后，步驟返回到116，并重復(fù)步驟116之后的處理和判斷。
更具體地說，在步驟116，執(zhí)行步進(jìn)操作以將晶片臺(tái)WST移到第二瞄準(zhǔn)區(qū)的掃描曝光的起始位置，再在步驟118，執(zhí)行第二瞄準(zhǔn)區(qū)的曝光，并且再進(jìn)行到步驟120。在此情況下，因?yàn)橹煌瓿闪说诙闇?zhǔn)區(qū)的曝光，所以步驟120的判斷是否定的，因此在步驟121，以與上述類似的方式計(jì)算第二瞄準(zhǔn)區(qū)曝光完成時(shí)、換言之，輻射時(shí)刻S2的波前象差的漲落量。因此，從RAM中提取預(yù)測(cè)值P2和預(yù)測(cè)值P1，其中P2是測(cè)量時(shí)刻S2時(shí)波前曲線D2中波前象差的預(yù)測(cè)值，P1是測(cè)量開始時(shí)(第一瞄準(zhǔn)區(qū)的曝光完成時(shí)，并且因?yàn)閺牡谝幻闇?zhǔn)區(qū)移到第二瞄準(zhǔn)區(qū)所需的時(shí)間非常短，所以這種短時(shí)間內(nèi)的波前象差的漲落可以忽略)漲落曲線D2中波前象差的的預(yù)測(cè)值。然后，計(jì)算輻射時(shí)刻S2中投影光學(xué)系統(tǒng)PL的波前象差的漲落量。在此情況下，如圖5A和5B所示，波前象差的漲落量ΔP為ΔP＝P2-P1。
在下一步驟、即步驟122中，判斷步驟121算出的波前象差的漲落量是否超過預(yù)定值α。在此情況下，如圖5B所示，因?yàn)闈q落量ΔP＝P2-P1不超過預(yù)定值α，所以在此情況下的判斷為否定，因此步驟進(jìn)行到步驟122，并且第一計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值m增大1，然后步驟返回到步驟116，并且之后以類似于前述的方式重復(fù)步驟116之后的處理和判斷。在此實(shí)施例中，從圖5B中的實(shí)線所示的波前漲落曲線D1所示，只在諸如I1，I3，I6，…等時(shí)刻執(zhí)行波前象差校正。然后，直到步驟120的結(jié)果變?yōu)榭隙?，一直重?fù)上述循環(huán)，并且當(dāng)完成晶片W上的m個(gè)瞄準(zhǔn)區(qū)的曝光、并且步驟120的判斷結(jié)果為肯定時(shí)，步驟進(jìn)行到步驟128，并通過晶片卸載器(未示出)從晶片臺(tái)WST上卸下第一晶片W。
在下一步驟、即步驟130中，通過查看下列任一條件是否滿足來判斷曝光是否完成第二計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值n是否與N匹配(n＝N，N是要曝光的晶片數(shù))，或操作者是否已經(jīng)輸入完成曝光的指令。在此情況下，因?yàn)橹挥械谝痪钠毓馔瓿?，所以判斷為否定。因此在步驟132中，第二計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值n增加1，并且步驟返回到步驟102，并重復(fù)步驟102之后的處理和判斷。
在此情況下，在以類似于步驟102中的方式測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)PL的波前象差之后，在步驟104中，檢查第一計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值m，看計(jì)數(shù)值是否為“1”。并且因?yàn)閿?shù)值不為1(m＝M≠1)，所以步驟進(jìn)行步驟105，并在步驟105中把計(jì)數(shù)值m重置為初始值“1”之后，步驟移到步驟106。然后在步驟106，從最后的測(cè)量值(最后的測(cè)量值就是開始對(duì)第一晶片曝光之前測(cè)量的波前象差)中檢查波前象差的漲落量，看是否超過預(yù)定量(β)。在本實(shí)施例中，因?yàn)樵诓襟E124中需要時(shí)進(jìn)行波前校正，同時(shí)對(duì)多個(gè)瞄準(zhǔn)區(qū)曝光，所以通常在步驟106中的判斷變?yōu)榉穸?。并且?dāng)在步驟106中的判斷為否定時(shí)，進(jìn)行到步驟110，并按照與上述類似的方式預(yù)測(cè)在下一個(gè)晶片W(第n個(gè)晶片)上的多個(gè)瞄準(zhǔn)區(qū)曝光時(shí)出現(xiàn)的波前象差的漲落量，并將預(yù)測(cè)結(jié)果儲(chǔ)存到RAM中的暫存區(qū)中。
同時(shí)，出于某種原因，在對(duì)前面的晶片開始曝光之前，當(dāng)投影光學(xué)系統(tǒng)PL的波前象差超過預(yù)定值β時(shí)，步驟106的判斷變?yōu)榭隙?。在此情況下，如前所述地在步驟108中執(zhí)行波前校正，并且在此步驟之后，進(jìn)行到步驟110。在步驟110中，預(yù)測(cè)在下一個(gè)晶片W(第n個(gè)晶片)上的多個(gè)瞄準(zhǔn)區(qū)曝光時(shí)出現(xiàn)的波前象差的漲落量，并將預(yù)測(cè)結(jié)果儲(chǔ)存到RAM中的暫存區(qū)中。
然后，在步驟112中，當(dāng)通過晶片加載器(未示出)把第二晶片W裝載到晶片臺(tái)WST上時(shí)，以類似于第一晶片的方式處理晶片。同樣，從第三晶片及往后，以類似于第一晶片和第二晶片的方式處理晶片。
當(dāng)滿足下列任一條件時(shí)，即根據(jù)步進(jìn)—掃描法把分劃板R的圖案轉(zhuǎn)印到第N個(gè)晶片上的每個(gè)瞄準(zhǔn)區(qū)時(shí)，或操作者發(fā)出結(jié)束曝光操作的指令時(shí)，然后步驟130的判斷變?yōu)榭隙ǎ⑶彝瓿沙绦蛑械囊幌盗刑幚怼?br> 從到目前為止的描述中顯見，在本實(shí)施例中主控制器50和執(zhí)行處理算法(圖4中的流程圖)的軟件組成第一控制器、第二控制器和判斷單元。事實(shí)上，第一控制器、第二控制器和判斷單元的一部分可以由硬件組成。在此情況下，第一控制器、第二控制器和判斷單元可以單獨(dú)地構(gòu)成，或是第一控制器、第二控制器及判斷單元中的兩個(gè)單元可以相同的硬件組成。
如上所述，在本實(shí)施例的曝光設(shè)備10中，其上形成有多個(gè)針孔圖案的基準(zhǔn)分劃板RFM固定到分劃板臺(tái)RST上，并且波前測(cè)量儀80固定到WST上。另外，主控制器50調(diào)節(jié)分劃板臺(tái)RST和晶片臺(tái)WST的位置，以通過投影光學(xué)系統(tǒng)PL將固定于晶片臺(tái)WST上的波前測(cè)量儀80定位在針孔形圖案的投影位置，將照明光學(xué)系統(tǒng)IOP發(fā)出的照射光IL照射到基準(zhǔn)分劃板RFM的針孔形圖案上，并利用波前測(cè)量儀80進(jìn)行波前象差測(cè)量，測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)PL的波前象差。這使得能夠以理想的計(jì)時(shí)自動(dòng)進(jìn)行投影光學(xué)系統(tǒng)PL的波前象差的測(cè)量。因此，關(guān)于本實(shí)施例中的曝光設(shè)備10，可以以理想的計(jì)時(shí)很容易地進(jìn)行投影光學(xué)系統(tǒng)PL的波前象差的測(cè)量，這使得能夠充分地進(jìn)行投影光學(xué)系統(tǒng)PL的質(zhì)量控制。另外，在本實(shí)施例中，可以不用執(zhí)行類似于在分劃板臺(tái)RST上安置用于測(cè)量的特殊分劃板、或把波前象差測(cè)量儀連結(jié)到晶片臺(tái)WST的任務(wù)來進(jìn)行投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差的測(cè)量。
另外，在曝光設(shè)備10中，主控制器50根據(jù)波前象差的測(cè)量結(jié)果，通過前述的校正機(jī)構(gòu)(如78和74a～74c)校正投影光學(xué)系統(tǒng)PL的波前象差，使投影光學(xué)系統(tǒng)PL的波前象差的狀態(tài)接近理想狀態(tài)。因此，可以很好地維護(hù)投影光學(xué)系統(tǒng)PL的成象特性，并且因?yàn)槔么送队肮鈱W(xué)系統(tǒng)PL進(jìn)行曝光，所以可以以良好的重疊精確度把分劃板R的圖案轉(zhuǎn)印到每個(gè)瞄準(zhǔn)區(qū)上。
另外，在本實(shí)施例中，主控制器50測(cè)量每次晶片曝光之前的波前象差，并且根據(jù)測(cè)量結(jié)果，從前面的波前測(cè)量中判斷波前象差的漲落量是否已經(jīng)超過預(yù)定值。然后，主控制器50只在判斷為肯定時(shí)執(zhí)行波前校正，因此，與每次在曝光晶片之前進(jìn)行波前校正相比，可以提高產(chǎn)量并基本上維持投影光學(xué)系統(tǒng)的成象特性。
另外，在本實(shí)施例中，主控制器50測(cè)量每次曝光晶片之前的波前象差，并且根據(jù)結(jié)果預(yù)測(cè)曝光下一個(gè)晶片上的多個(gè)瞄準(zhǔn)區(qū)時(shí)出現(xiàn)的波前象差的漲落量。然后在每次開始瞄準(zhǔn)區(qū)的曝光之前，主控制器50判斷從前一個(gè)瞄準(zhǔn)區(qū)的曝光起始之前波前象差的漲落量是否已經(jīng)超過預(yù)定值。然后，主控制器50只在判斷為肯定時(shí)才進(jìn)行波前校正，因此，與每次在曝光晶片之前進(jìn)行波前校正相比，可以提高產(chǎn)量并基本上維持投影光學(xué)系統(tǒng)的成象特性。
在上述實(shí)施例中，描述了把波前測(cè)量儀80固定到晶片臺(tái)WST的情形，但是，本發(fā)明不限于此，并且波前測(cè)量儀不必固定到晶片臺(tái)WST上。例如，可以設(shè)置一種可拆卸的波前測(cè)量儀，該測(cè)量儀具有類似于波前測(cè)量儀80的結(jié)構(gòu)，并且波前測(cè)量儀可以連結(jié)到晶片臺(tái)WST并用于測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)PL的波前象差。甚至在這種情況下，因?yàn)闇y(cè)量分劃板不必裝載/卸載在分劃板臺(tái)RST上，所以與常規(guī)的曝光設(shè)備相比可以提高產(chǎn)量。另外，在此情況下，形狀做成可以與晶片支架互換的波前測(cè)量儀可以用作本波前測(cè)量儀。在此情況下，可以利用一個(gè)互換晶片與晶片支架的車架系統(tǒng)(如晶片加載器)自動(dòng)地裝運(yùn)波前象差測(cè)量儀。
另外，在本實(shí)施例中當(dāng)波前測(cè)量儀80一直布置在晶片臺(tái)WST上時(shí)，可以采用這樣一種布局，即只有一部分波前測(cè)量儀80布置在晶片臺(tái)上，其余部分布置在晶片臺(tái)之外。
另外，在上述實(shí)施例中，忽略了波前測(cè)量儀80的光電探測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的象差，但是，當(dāng)決定投影光學(xué)系統(tǒng)PL的波前象差時(shí)可以考慮該波前象差。
另外，在上述實(shí)施例中，主控制器50預(yù)測(cè)在開始對(duì)晶片曝光之前、并在主控制器50開始曝光每個(gè)瞄準(zhǔn)區(qū)之前，對(duì)晶片上的每個(gè)瞄準(zhǔn)區(qū)曝光時(shí)出現(xiàn)的波前象差的漲落量，判斷在開始前面的瞄準(zhǔn)區(qū)的曝光之前波前象差的漲落量是否已超過預(yù)定值。然后主控制器50只在判斷變?yōu)榭隙〞r(shí)進(jìn)行波前校正。但是，本發(fā)明不限于此。例如，可以在瞄準(zhǔn)區(qū)之間的每次步進(jìn)操作期間進(jìn)行波前校正，無需執(zhí)行判斷上述波前象差的漲落量是否已經(jīng)超過預(yù)定值的判斷步驟。在此情況下，因?yàn)椴ㄇ跋蟛畹臐q落量示于圖6，所以與圖5B所示的情況相比，不能否定產(chǎn)量上有略微地減少，但是，對(duì)每個(gè)瞄準(zhǔn)區(qū)可以進(jìn)行重疊精度更高的曝光。
另外，在上述實(shí)施例中，主控制器50在開始對(duì)晶片曝光之前進(jìn)行波前象差的測(cè)量，并且根據(jù)測(cè)量結(jié)果從前面的波前測(cè)量中判斷波前象差的漲落量是否已經(jīng)超過預(yù)定值。然后，主控制器50只在判斷變?yōu)榭隙〞r(shí)進(jìn)行波前校正。但是，本發(fā)明不限于此，可以在每次測(cè)量波前象差時(shí)進(jìn)行波前校正。
在上述實(shí)施例中，為了描述簡便起見，在校正了投影光學(xué)系統(tǒng)PL的波前象差之后進(jìn)行步進(jìn)操作和晶片更換。但是，校正波前象差和步進(jìn)操作以及校正波前象差和晶片更換可以同時(shí)進(jìn)行。
另外，在上述實(shí)施例中，對(duì)晶片更換進(jìn)行波前測(cè)量(晶片卸載之后)。但是，本發(fā)明不限于此例，可以在進(jìn)行了晶片更換和晶片校準(zhǔn)之后、即曝光開始之前進(jìn)行波前測(cè)量。
另外，在上述實(shí)施例中，在每個(gè)晶片更換時(shí)測(cè)量波前象差的漲落量，并且對(duì)每個(gè)步進(jìn)操作預(yù)測(cè)波前象差的漲落，并且根據(jù)結(jié)果校正投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差。但是，可以省去對(duì)每個(gè)步進(jìn)操作的波前象差的校正，并且只在每次晶片更換時(shí)進(jìn)行波前測(cè)量和校正。
另外，在上述實(shí)施例中，對(duì)每次更換晶片測(cè)量波前象差的漲落量。但是，也可以對(duì)晶片數(shù)進(jìn)行測(cè)量。在此情況下，主控制器50可以在每次進(jìn)行波前測(cè)量時(shí)、或者只在判斷過程中從前面的波前測(cè)量中判定波前象差的漲落量超過預(yù)定值時(shí)進(jìn)行波前校正。
除上述之外，主控制器50可以在開始晶片曝光之前測(cè)量每p個(gè)(p為2或2以上的整數(shù))晶片的上述波前象差。在此情況下，在每次進(jìn)行波前測(cè)量時(shí)，可以根據(jù)測(cè)量結(jié)果預(yù)測(cè)對(duì)p個(gè)晶片上的下一次多個(gè)瞄準(zhǔn)區(qū)曝光時(shí)出現(xiàn)的波前象差側(cè)漲落量。然后，主控制器50可以在每次開始對(duì)k個(gè)(k為2或2以上的整數(shù))瞄準(zhǔn)區(qū)曝光之前，從開始曝光k個(gè)瞄準(zhǔn)區(qū)之前判斷波前象差的漲落量是否超過預(yù)定值，并且可以根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，只在判斷為肯定(即將開始k個(gè)瞄準(zhǔn)區(qū)的曝光之前)時(shí)進(jìn)行波前校正。或者，在每次進(jìn)行波前測(cè)量時(shí)，根據(jù)測(cè)量結(jié)果，主控制器50可以預(yù)測(cè)在p個(gè)晶片上的下一次多個(gè)瞄準(zhǔn)區(qū)曝光時(shí)出現(xiàn)的波前象差的漲落量，并且可以根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果在每次開始對(duì)k個(gè)瞄準(zhǔn)區(qū)(k為2或2以上的整數(shù))開始曝光之前進(jìn)行波前校正。
如上所述，各種變量可以合并如下測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)PL的波前象差的計(jì)時(shí)(間隔)，進(jìn)行波前校正的計(jì)時(shí)(或間隔)，是否預(yù)測(cè)曝光時(shí)出現(xiàn)的投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差的漲落量，和是否執(zhí)行對(duì)波前象差的判斷。投影光學(xué)系統(tǒng)PL(或成象特性)的波前象差可以很好地維持，波前象差的測(cè)量間隔越短，波前校正的間隔也越短。另一方面，波前象差的測(cè)量間隔越長，波前校正的間隔也越長，并且當(dāng)判斷是否進(jìn)行波前校正時(shí)可以提高產(chǎn)量。另外，在以下列順序提高產(chǎn)量的同時(shí)，曝光精度降低a.每次測(cè)量波前象差時(shí)進(jìn)行波前校正，無需預(yù)測(cè)曝光時(shí)出現(xiàn)的投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差漲落量，b.每次根據(jù)測(cè)量結(jié)果測(cè)量波前象差時(shí)預(yù)測(cè)曝光時(shí)出現(xiàn)的投影光學(xué)系統(tǒng)中波前象差的漲落量時(shí)，并根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果無需任何判斷是否進(jìn)行波前校正就可以進(jìn)行波前校正，和c.在每次根據(jù)測(cè)量結(jié)果測(cè)量波前象差時(shí)預(yù)測(cè)曝光時(shí)出現(xiàn)的投影光學(xué)系統(tǒng)中波前象差的漲落量時(shí)，只當(dāng)根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果判斷是否進(jìn)行波前校正而必需校正時(shí)才進(jìn)行波前校正。簡言之，可以根據(jù)所需的曝光精度和產(chǎn)量決定組合。
在上述實(shí)施例中，表示用于預(yù)測(cè)每個(gè)瞄準(zhǔn)區(qū)的波前象差的漲落的輻射時(shí)間和波前象差的漲落之間關(guān)系的制圖數(shù)據(jù)被儲(chǔ)存在主控制器50的存儲(chǔ)器中，但是，其它的條件、如根據(jù)不同照射條件或環(huán)境的各種制圖數(shù)據(jù)、或通過計(jì)算各種條件下的變量預(yù)測(cè)漲落量也可以儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中。
另外，在上述實(shí)施例中，根據(jù)計(jì)時(shí)器的測(cè)量進(jìn)行瞄準(zhǔn)區(qū)之間波前象差的漲落量的計(jì)算。但本發(fā)明不限于此，并且根據(jù)設(shè)置在照明系統(tǒng)IOP中的光電探測(cè)單元的測(cè)量值，可以監(jiān)視實(shí)際輻射到投影光學(xué)系統(tǒng)PL上的照射光IL的能量總值以用于控制劑量，并且可以根據(jù)監(jiān)視結(jié)果類似于上述實(shí)施例來計(jì)算瞄準(zhǔn)區(qū)之間的波前象差的漲落量。
在上述實(shí)施例中，可以新設(shè)置不同的光電探測(cè)部分，它的結(jié)構(gòu)類似于光電探測(cè)部分42，用于測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光瞳形狀。例如，可以在準(zhǔn)直透鏡64c和微透鏡陣列66之間的光路上以一定的傾斜度、如45°布置一個(gè)半反射鏡，如圖2所示，并且可以在被半反射鏡反射的光路上的一個(gè)與投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光瞳位置光學(xué)共軛的位置處布置一個(gè)新設(shè)置的光電探測(cè)部分。當(dāng)采用這種布局時(shí)，根據(jù)新設(shè)置的光電探測(cè)部分的光電探測(cè)結(jié)果，可以獲得投影光學(xué)系統(tǒng)的光瞳面(光瞳中心)的中心和光電探測(cè)部分42的光電探測(cè)表面的中心之間的位置關(guān)系，使得能夠獲得光瞳中心和光斑圖象的成象位置之間的關(guān)系、或換言之是光斑圖象相對(duì)于光瞳中心的位置偏差。另外，如果需要，可以使光瞳中心與光電探測(cè)表面的中心重合。
另外，在上述實(shí)施例中，為了以良好的精度測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)PL的波前象差，可以在精測(cè)量波前象差之前對(duì)投影光學(xué)系統(tǒng)PL進(jìn)行波前象差的預(yù)測(cè)量。在此情況下，根據(jù)預(yù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算構(gòu)成波前測(cè)量儀80的蓋片玻璃82的表面(該表面與光電探測(cè)部分42的光電探測(cè)表面光學(xué)共軛)相對(duì)于投影光學(xué)系統(tǒng)PL的象平面的散焦量和傾斜量，并且通過利用散焦量和傾斜量調(diào)節(jié)在Z軸方向的位置和波前測(cè)量儀80的傾斜度。然后，當(dāng)散焦量和傾斜量足夠小時(shí)，可以開始波前象差的精細(xì)測(cè)量。
另外，在上述實(shí)施例中，在照射光IL不輻射期間波前象差沒有實(shí)質(zhì)上的變化，但是，可以預(yù)測(cè)不輻射照射光IL期間的波前象差的變化。
在上述實(shí)施例中，當(dāng)把波長范圍屬于200nm-150nm的稱作真空紫外波段的光束用作曝光光束時(shí)，光被氧和有機(jī)物質(zhì)(在F2激光器的情況下還包括水蒸氣、碳?xì)錃怏w等)極大地吸收。因此，為了減少曝光光束穿過的光路中這些氣體的濃度，使得其不超過幾個(gè)ppm的水平，必需用惰性氣體如氮?dú)饣蚝馓鎿Q(清除)光路中的氣體。
在上述實(shí)施例中，把真空紫外波段的脈沖激光光源如F2激光器或ArF準(zhǔn)分子激光器用作光源。但是，本發(fā)明不限于此，也可以使用紫外光源如KrF準(zhǔn)分子激光光源(輸出波長為248nm)，或是其它的真空紫外光源如Ar2準(zhǔn)分子激光光源(輸出波長為126nm)。另外，例如可以使用諧波，這可以通過利用一個(gè)例如摻餌(Er)或摻餌和鐿(Yb)的光纖放大器放大DFB半導(dǎo)體激光器或光纖激光器發(fā)出的紅外或可見光范圍的單波長激光束并利用非線性光學(xué)晶體把該波長轉(zhuǎn)變成紫外光而獲得。
在上述實(shí)施例中，本發(fā)明應(yīng)用到基于步進(jìn)-掃描法的掃描曝光設(shè)備中，但本發(fā)明的范圍自然不限于此。換言之，本發(fā)明也可以適用于基于步進(jìn)-重復(fù)法的縮小投影曝光設(shè)備。
上述實(shí)施例中的曝光設(shè)備可以通過把由多個(gè)透鏡和投影光學(xué)系統(tǒng)組成的照明光學(xué)系統(tǒng)組合到曝光設(shè)備的主體中并進(jìn)行光學(xué)調(diào)節(jié)而制成，同時(shí)把由各個(gè)機(jī)械組件組成的分劃板臺(tái)和晶片臺(tái)組裝到曝光設(shè)備的主體中，連結(jié)布線和管路，并進(jìn)行總調(diào)節(jié)(電學(xué)調(diào)節(jié)、操作調(diào)節(jié))。曝光設(shè)備最好在一個(gè)溫度、清潔度等受到控制的清潔室內(nèi)進(jìn)行。
在上述實(shí)施例中，描述了本發(fā)明應(yīng)用到制造半導(dǎo)體器件的曝光設(shè)備的情形。但是，本發(fā)明不限于此，并且還可以擴(kuò)展地應(yīng)用到把晶體顯示器件圖案轉(zhuǎn)印到方形玻璃板上的曝光設(shè)備，或應(yīng)用到制造薄膜磁頭、拾取裝置、微機(jī)械或DNA芯片等的曝光設(shè)備。
另外，本發(fā)明不僅可以應(yīng)用到制造微器件如半導(dǎo)體的曝光設(shè)備，而且還可以應(yīng)用到把電路圖案轉(zhuǎn)印到玻璃襯底或硅晶片以制造用在光學(xué)曝光設(shè)備中的分劃板或掩模的曝光設(shè)備、EUV曝光設(shè)備、X射線曝光設(shè)備、電子束曝光設(shè)備等。通常，利用DUV(深紫外)光或VUV(真空紫外)光的曝光設(shè)備使用透射型分劃板，作為分劃板襯底材料，例如為硅玻璃、摻氟硅玻璃、螢石、氟化鎂或晶體。
通過下列步驟制造半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)器件的功能和性能的步驟；根據(jù)設(shè)計(jì)步驟制造分劃板的步驟；由硅材制造晶片的步驟；通過利用上述實(shí)施例中的曝光設(shè)備把分劃板圖案轉(zhuǎn)印到晶片上的步驟；器件組裝步驟(包括切裁、粘結(jié)和封裝過程)；檢測(cè)步驟等。下面詳述器件制造法。
<器件制造法>
圖7是制造一個(gè)器件(半導(dǎo)體芯片，如IC或LSI，液晶板，CCD，薄磁頭，微機(jī)械等)的流程圖。如圖7所示，在步驟301(設(shè)計(jì)步驟)中，為一個(gè)器件設(shè)置功能/性能(如為半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)電路)，并設(shè)計(jì)一種圖案以執(zhí)行該功能。在步驟302(掩模制造步驟)，制造一個(gè)其上形成有設(shè)計(jì)的電路圖案的掩模，而在步驟303中(晶片制造步驟)，通過利用硅材等制造晶片。
在步驟304(晶片處理步驟)，通過光刻等利用在步驟301至303中制備的掩模和晶片在晶片上形成一種實(shí)際的電路等。接下來，在步驟305(器件組裝步驟)，利用步驟304中處理的晶片組裝器件。步驟305包括諸如切裁、粘結(jié)和封裝(芯片封裝)等處理。
最后，在步驟306(檢測(cè)步驟)，對(duì)在步驟305中處理的器件進(jìn)行操作、耐用性等測(cè)試。這些步驟之后，即完成了一個(gè)器件并進(jìn)行裝運(yùn)。
圖8是制造半導(dǎo)體器件的步驟304的詳細(xì)流程圖。參見圖8，在步驟311(氧化步驟)中，對(duì)晶片的表面氧化。在步驟312(CVD步驟)中，在晶片表面上形成一個(gè)絕緣膜。在步驟313(電極形成步驟)中，通過蒸汽沉積在晶片上形成一個(gè)電極。在步驟314(離子置入步驟)中，把離子置入晶片中。步驟311-314組成晶片處理中各個(gè)步驟的預(yù)處理，根據(jù)各個(gè)步驟所需的處理選擇執(zhí)行。
在當(dāng)晶片處理的各個(gè)步驟中完成上述預(yù)處理時(shí)，以下列方式進(jìn)行后處理。在此后處理中，首先在步驟315(抗蝕劑形成步驟)，用光敏劑涂覆晶片。接下來，在步驟316(曝光步驟)中，通過上述的曝光設(shè)備和曝光法把掩模上的電路圖案轉(zhuǎn)印到晶片上。并且在步驟317(顯影步驟)中，對(duì)已經(jīng)曝光的晶片顯影。然后在步驟318(蝕刻步驟)中，通過蝕刻去除除剩有抗蝕劑的區(qū)域以外的區(qū)域的曝光部分。最后，在步驟319(抗蝕劑去除步驟)中，當(dāng)蝕刻完成時(shí)，去除不再需要的抗蝕劑。
通過反復(fù)進(jìn)行這些預(yù)處理和后處理步驟，在晶片上形成多個(gè)電路圖案。
在利用本實(shí)施例所述的器件制造法時(shí)，因?yàn)樵谄毓膺^程(步驟316)中利用以上實(shí)施例中的曝光設(shè)備10和曝光法，所以可以以良好的精度把圖案轉(zhuǎn)印到晶片上。因此，可以以良好的生產(chǎn)率(包括產(chǎn)量)制造具有較高集成度的微器件。
工業(yè)實(shí)用性如上所述，本發(fā)明的曝光設(shè)備適用于對(duì)投影光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行質(zhì)量控制。另外，本發(fā)明的曝光法適于將器件圖案轉(zhuǎn)印到襯底上。而且本發(fā)明的器件制造法適用于生產(chǎn)微器件。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種曝光設(shè)備，通過照明系統(tǒng)發(fā)出的曝光照射光束對(duì)其上形成有一個(gè)圖案的掩模進(jìn)行照射，并通過投影光學(xué)系統(tǒng)將所述圖案轉(zhuǎn)印到襯底上，所述曝光設(shè)備包括一個(gè)掩模臺(tái)，固持地移動(dòng)掩模；一個(gè)固定在掩模臺(tái)上的圖案板，圖案板上至少形成有一個(gè)針孔狀孔徑圖案；和一個(gè)襯底臺(tái)，固持地移動(dòng)襯底。
2.如權(quán)利要求1所述的曝光設(shè)備，還包括一個(gè)固定在所述襯底臺(tái)上的波前測(cè)量儀；和一個(gè)第一控制單元，通過至少調(diào)節(jié)所述掩模臺(tái)和所述襯底臺(tái)其中之一、使得所述波前測(cè)量儀位于所述孔徑圖案被所述投影光學(xué)系統(tǒng)投影的位置，并且通過用所述照明系統(tǒng)發(fā)出的曝光照射光束輻照所述圖案板上的孔徑圖案，利用所述波前測(cè)量儀進(jìn)行波前測(cè)量，從而測(cè)量所述投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差。
3.如權(quán)利要求2所述的曝光設(shè)備，還包括一個(gè)校正機(jī)構(gòu)，校正所述投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差；和一個(gè)第二控制單元，根據(jù)所述波前象差的測(cè)量結(jié)果，通過控制所述校正機(jī)構(gòu)以使得所述投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差狀態(tài)接近理想狀態(tài)來進(jìn)行波前校正。
4.如權(quán)利要求3所述的曝光設(shè)備，其中當(dāng)圖案通過投影光學(xué)系統(tǒng)被順序地轉(zhuǎn)印到多個(gè)襯底上時(shí)，所述第一控制單元在每次開始預(yù)定數(shù)量的襯底曝光之前進(jìn)行所述波前測(cè)量，并且所述第二控制單元在每次進(jìn)行所述波前測(cè)量時(shí)進(jìn)行所述波前校正。
5.(修改)如權(quán)利要求3所述的曝光設(shè)備，其中當(dāng)通過所述投影光學(xué)系統(tǒng)把所述圖案轉(zhuǎn)印到多個(gè)襯底上時(shí)，所述第一控制單元在每次開始預(yù)定數(shù)量的襯底曝光之前進(jìn)行所述波前測(cè)量，并且所述曝光設(shè)備還包括一個(gè)判斷單元，當(dāng)進(jìn)行所述波前測(cè)量時(shí)，從先前的測(cè)量值中判斷波前象差的漲落量是否超過預(yù)定值，并且所述第二控制單元在所述判斷單元判定所述漲落量超過預(yù)定值時(shí)進(jìn)行所述波前校正。
6.(修改)如權(quán)利要求3所述的曝光設(shè)備，其中當(dāng)通過所述投影光學(xué)系統(tǒng)把所述圖案順序地轉(zhuǎn)印到多個(gè)襯底的多個(gè)分區(qū)時(shí)，所述第一控制單元在每次開始對(duì)預(yù)定數(shù)量的襯底曝光之前進(jìn)行所述波前測(cè)量，并且所述第二控制單元根據(jù)每次進(jìn)行所述波前測(cè)量的測(cè)量結(jié)果預(yù)測(cè)下一次曝光中對(duì)所述多個(gè)襯底的多個(gè)分區(qū)曝光時(shí)出現(xiàn)的波前象差的漲落量，并且根據(jù)每個(gè)襯底上所述多個(gè)分區(qū)中的預(yù)定數(shù)量的分區(qū)開始曝光之前的所述預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行所述波前校正。
7.(修改)如權(quán)利要求3所述的曝光設(shè)備，其中當(dāng)通過所述投影光學(xué)系統(tǒng)把所述圖案順序地轉(zhuǎn)印到多個(gè)襯底的多個(gè)分區(qū)時(shí)，所述第一控制單元在每次開始對(duì)預(yù)定數(shù)量的襯底曝光之前進(jìn)行所述波前測(cè)量，所述曝光設(shè)備還包括一個(gè)判斷單元，根據(jù)每次進(jìn)行所述波前測(cè)量的測(cè)量結(jié)果預(yù)測(cè)下一次曝光中對(duì)所述多個(gè)襯底上的多個(gè)分區(qū)曝光時(shí)出現(xiàn)的波前象差的漲落量，在每次對(duì)每個(gè)襯底上所述多個(gè)分區(qū)中的所述預(yù)定數(shù)量的分區(qū)開始曝光之前，從前面對(duì)預(yù)定數(shù)量的分區(qū)進(jìn)行的曝光中判斷波前象差的漲落量是否超過一個(gè)預(yù)定值，并且當(dāng)所述判斷單元判定所述漲落量已經(jīng)超過一個(gè)預(yù)定值時(shí)，所述第二控制單元可以在下一個(gè)預(yù)定數(shù)量的分區(qū)開始曝光之前，根據(jù)所述預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行所述波前校正。
8.一種器件制造法，包括一個(gè)光刻過程，其中利用權(quán)利要求1至7中任一所述的曝光設(shè)備進(jìn)行光刻過程中的曝光。
9.一種曝光法，其中用曝光照射光束照射形成有圖案的掩模，并且通過投影光學(xué)系統(tǒng)把所述圖案順序地轉(zhuǎn)印到多個(gè)襯底上，所述曝光法包括波前象差測(cè)量過程，在每次開始預(yù)定數(shù)量的襯底曝光之前測(cè)量所述投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差；和波前象差校正過程，進(jìn)行校正，根據(jù)所述波前象差的測(cè)量結(jié)果校正所述投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差。
10.(修改)如權(quán)利要求9所述的曝光法，其中在每次進(jìn)行所述波前象差的測(cè)量時(shí)，執(zhí)行所述波前象差校正過程中的程序。
11.如權(quán)利要求9所述的曝光法，還包括預(yù)測(cè)過程，根據(jù)每次進(jìn)行所述波前測(cè)量時(shí)的所述測(cè)量結(jié)果預(yù)測(cè)下一個(gè)曝光中所述預(yù)定數(shù)量的襯底上多個(gè)分區(qū)曝光時(shí)出現(xiàn)的波前象差的漲落量；其中在所述波前象差校正過程中，在每次開始每個(gè)襯底上預(yù)定數(shù)量的分區(qū)曝光之前，根據(jù)所述預(yù)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行所述波前象差校正。
12.如權(quán)利要求9所述的曝光法，還包括判斷過程，在每次進(jìn)行所述波前測(cè)量時(shí)，從前面的波前測(cè)量中判斷波前象差的漲落量是否超過一個(gè)預(yù)定值；其中在所述波前象差校正過程中，當(dāng)判定所述漲落量已超過一個(gè)預(yù)定值時(shí)進(jìn)行所述波前校正。
13.(修改)如權(quán)利要求9所述的曝光法，還包括
預(yù)測(cè)過程，根據(jù)每次進(jìn)行所述波前測(cè)量的所述測(cè)量結(jié)果預(yù)測(cè)下一個(gè)曝光中對(duì)所述預(yù)定數(shù)量的襯底上的多個(gè)分區(qū)曝光時(shí)出現(xiàn)的波前象差的漲落量；和判斷過程，在每次開始對(duì)每個(gè)襯底上的所述預(yù)定數(shù)量的分區(qū)曝光之前，從前面的對(duì)預(yù)定數(shù)量的分區(qū)開始曝光之前判斷波前象差漲落量是否超過一個(gè)預(yù)定值，其中在所述波前象差校正過程中，當(dāng)判定所述漲落量超過一個(gè)預(yù)定值時(shí)，根據(jù)開始下一個(gè)預(yù)定數(shù)量的分區(qū)曝光之前的所述預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行所述波前校正。
14.一種曝光法，其中用曝光照射光束照射形成有圖案的掩模，并通過一個(gè)投影光學(xué)系統(tǒng)把所述圖案順序地轉(zhuǎn)印到多個(gè)襯底上，所述曝光法包括波前象差測(cè)量過程，在每次開始對(duì)預(yù)定數(shù)量的襯底曝光之前測(cè)量所述投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差；預(yù)測(cè)過程，根據(jù)所述波前測(cè)量的結(jié)果預(yù)測(cè)下一個(gè)曝光中所述預(yù)定數(shù)量的襯底上多個(gè)分區(qū)曝光時(shí)出現(xiàn)的波前象差的漲落量；和波前象差校正過程，根據(jù)所述預(yù)測(cè)結(jié)果執(zhí)行波前校正，校正所述波前象差。
15.(修改)如權(quán)利要求14所述的曝光法，還包括判斷過程，在進(jìn)行所述波前測(cè)量時(shí)從前面的波前測(cè)量中判斷波前象差的漲落量是否超過一個(gè)預(yù)定值；并且在所述波前象差校正過程中，當(dāng)判斷所述漲落量超過預(yù)定值時(shí)進(jìn)行所述波前校正。
16.如權(quán)利要求14所述的曝光法，其中所述襯底的預(yù)定數(shù)量為復(fù)數(shù)，并且在所述預(yù)測(cè)過程中，預(yù)測(cè)對(duì)所述多個(gè)襯底上的多個(gè)分區(qū)曝光時(shí)出現(xiàn)的波前象差的漲落量。
17.一種器件制造法，包括一個(gè)光刻過程，其中利用權(quán)利要求9至16中任一所述的曝光法進(jìn)行光刻過程中的曝光。
18.(新增)一種曝光設(shè)備，通過照明系統(tǒng)發(fā)出的曝光照射光束對(duì)其上形成有一個(gè)圖案的掩模進(jìn)行照射，并通過投影光學(xué)系統(tǒng)將所述圖案轉(zhuǎn)印到襯底上，所述曝光設(shè)備包括一個(gè)波前象差測(cè)量儀，用于測(cè)量所述投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差；和一個(gè)執(zhí)行波前測(cè)量的第一控制單元，在把所述的圖案順序地轉(zhuǎn)印到預(yù)定數(shù)量的襯底上的預(yù)定數(shù)量的分區(qū)上之前，利用所述波前象差測(cè)量儀測(cè)量所述投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差；一個(gè)校正機(jī)構(gòu)，校正所述投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差；和一個(gè)第二控制單元，根據(jù)所述波前測(cè)量結(jié)果，預(yù)測(cè)在下一個(gè)曝光中對(duì)所述預(yù)定數(shù)量的分區(qū)曝光時(shí)出現(xiàn)的波前象差的漲落量，并根據(jù)預(yù)測(cè)的所述漲落量通過控制所述校正機(jī)構(gòu)校正所述投影光學(xué)系統(tǒng)的波前。
19.(新增)如權(quán)利要求18所述的曝光設(shè)備，還包括一個(gè)判斷單元，在進(jìn)行所述波前測(cè)量時(shí)，從前面的測(cè)量中判斷波前象差的漲落量是否超過預(yù)定值；其中當(dāng)所述判斷單元判定所述漲落量超過預(yù)定值時(shí)，所述第二控制單元校正所述投影光學(xué)系統(tǒng)的波前。
20.(新增)如權(quán)利要求18所述的曝光設(shè)備，還包括一個(gè)掩模臺(tái)，固持地移動(dòng)所述掩模；一個(gè)襯底臺(tái)，固持地移動(dòng)所述襯底，由此把所述波前測(cè)量儀固定到襯底臺(tái)。
21.(新增)一種曝光設(shè)備，通過照明系統(tǒng)發(fā)出的曝光照射光束對(duì)其上形成有一個(gè)圖案的掩摸進(jìn)行照射，并通過投影光學(xué)系統(tǒng)將所述圖案轉(zhuǎn)印到襯底上，所述曝光設(shè)備包括一個(gè)波前象差測(cè)量儀，用于測(cè)量所述投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差；和一個(gè)第一控制單元，利用所述波前象差測(cè)量儀測(cè)量所述投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差；一個(gè)校正機(jī)構(gòu)，校正所述投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差；一個(gè)判斷單元，在進(jìn)行所述波前測(cè)量時(shí)，從前面的測(cè)量中判斷波前象差的漲落量是否超過預(yù)定值；一個(gè)第二控制單元，當(dāng)所述判斷單元判定所述漲落量超過預(yù)定值時(shí)，通過控制所述校正機(jī)構(gòu)校正所述投影光學(xué)系統(tǒng)的波前。
權(quán)利要求
1.一種曝光設(shè)備，通過照明系統(tǒng)發(fā)出的曝光照射光束對(duì)其上形成有一個(gè)圖案的掩模進(jìn)行照射，并通過投影光學(xué)系統(tǒng)將所述圖案轉(zhuǎn)印到襯底上，所述曝光設(shè)備包括一個(gè)掩模臺(tái)，固持地移動(dòng)掩模；一個(gè)固定在掩模臺(tái)上的圖案板，圖案板上至少形成有一個(gè)針孔狀孔徑圖案；和一個(gè)襯底臺(tái)，固持地移動(dòng)襯底。
2.如權(quán)利要求1所述的曝光設(shè)備，還包括一個(gè)固定在所述襯底臺(tái)上的波前測(cè)量儀；和一個(gè)第一控制單元，通過至少調(diào)節(jié)所述掩模臺(tái)和所述襯底臺(tái)其中之一、使得所述波前測(cè)量儀位于所述孔徑圖案被所述投影光學(xué)系統(tǒng)投影的位置，并且通過用所述照明系統(tǒng)發(fā)出的曝光照射光束輻照所述圖案板上的孔徑圖案，利用所述波前測(cè)量儀進(jìn)行波前測(cè)量，從而測(cè)量所述投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差。
3.如權(quán)利要求2所述的曝光設(shè)備，還包括一個(gè)校正機(jī)構(gòu)，校正所述投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差；和一個(gè)第二控制單元，根據(jù)所述波前象差的測(cè)量結(jié)果，通過控制所述校正機(jī)構(gòu)以使得所述投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差狀態(tài)接近理想狀態(tài)來進(jìn)行波前校正。
4.如權(quán)利要求3所述的曝光設(shè)備，其中當(dāng)圖案通過投影光學(xué)系統(tǒng)被順序地轉(zhuǎn)印到多個(gè)襯底上時(shí)，所述第一控制單元在每次開始預(yù)定數(shù)量的襯底曝光之前進(jìn)行所述波前測(cè)量，并且所述第二控制單元在每次進(jìn)行所述波前測(cè)量時(shí)進(jìn)行所述波前校正。
5.如權(quán)利要求3所述的曝光設(shè)備，其中當(dāng)通過所述投影光學(xué)系統(tǒng)把所述圖案轉(zhuǎn)印到多個(gè)襯底上時(shí)，所述第一控制單元在每次開始預(yù)定數(shù)量的襯底曝光之前進(jìn)行所述波前測(cè)量，并且所述曝光設(shè)備還包括一個(gè)判斷單元，每次進(jìn)行所述波前測(cè)量時(shí)，從先前的測(cè)量值中判斷波前象差的漲落量是否超過預(yù)定值，并且所述第二控制單元在所述判斷單元判定所述漲落量超過預(yù)定值時(shí)進(jìn)行所述波前校正。
6.如權(quán)利要求3所述的曝光設(shè)備，其中當(dāng)通過所述投影光學(xué)系統(tǒng)把所述圖案順序地轉(zhuǎn)印到多個(gè)襯底的多個(gè)分區(qū)時(shí)，所述第一控制單元在每次開始對(duì)預(yù)定數(shù)量的襯底曝光之前進(jìn)行所述波前測(cè)量，并且所述第二控制單元根據(jù)每次進(jìn)行所述波前測(cè)量的測(cè)量結(jié)果預(yù)測(cè)下一次曝光中對(duì)所述多個(gè)襯底的多個(gè)分區(qū)曝光時(shí)出現(xiàn)的波前象差的漲落量，并且根據(jù)每個(gè)襯底上所述多個(gè)分區(qū)中的預(yù)定數(shù)量的分區(qū)開始曝光之前的所述預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行所述波前校正。
7.如權(quán)利要求3所述的曝光設(shè)備，其中當(dāng)通過所述投影光學(xué)系統(tǒng)把所述圖案順序地轉(zhuǎn)印到多個(gè)襯底的多個(gè)分區(qū)時(shí)，所述第一控制單元在每次開始對(duì)預(yù)定數(shù)量的襯底曝光之前進(jìn)行所述波前測(cè)量，所述曝光設(shè)備還包括一個(gè)判斷單元，根據(jù)每次進(jìn)行所述波前測(cè)量的測(cè)量結(jié)果預(yù)測(cè)下一次曝光中對(duì)所述多個(gè)襯底上的多個(gè)分區(qū)曝光時(shí)出現(xiàn)的波前象差的漲落量，在每次對(duì)每個(gè)襯底上所述多個(gè)分區(qū)中的所述預(yù)定數(shù)量的分區(qū)開始曝光之前，從前面對(duì)預(yù)定數(shù)量的分區(qū)進(jìn)行的曝光中判斷波前象差的漲落量是否超過一個(gè)預(yù)定值，并且當(dāng)所述判斷單元判定所述漲落量已經(jīng)超過一個(gè)預(yù)定值時(shí)，所述第二控制單元可以在下一個(gè)預(yù)定數(shù)量的分區(qū)開始曝光之前，根據(jù)所述預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行所述波前校正。
8.一種器件制造法，包括一個(gè)光刻過程，其中利用權(quán)利要求1至7中任一所述的曝光設(shè)備進(jìn)行光刻過程中的曝光。
9.一種曝光法，其中用曝光照射光束照射形成有圖案的掩模，并且通過投影光學(xué)系統(tǒng)把所述圖案順序地轉(zhuǎn)印到多個(gè)襯底上，所述曝光法包括波前象差測(cè)量過程，在每次開始預(yù)定數(shù)量的襯底曝光之前測(cè)量所述投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差；和波前象差校正過程，進(jìn)行校正，根據(jù)所述波前象差的測(cè)量結(jié)果校正所述投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差。
10.如權(quán)利要求9所述的曝光法，其中在每次進(jìn)行所述波前象差的測(cè)量時(shí)，執(zhí)行所述波前象差校正過程中的程序。
11.如權(quán)利要求9所述的曝光法，還包括預(yù)測(cè)過程，根據(jù)每次進(jìn)行所述波前測(cè)量時(shí)的所述測(cè)量結(jié)果預(yù)測(cè)下一個(gè)曝光中所述預(yù)定數(shù)量的襯底上多個(gè)分區(qū)曝光時(shí)出現(xiàn)的波前象差的漲落量；其中在所述波前象差校正過程中，在每次開始每個(gè)襯底上預(yù)定數(shù)量的分區(qū)曝光之前，根據(jù)所述預(yù)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行所述波前象差校正。
12.如權(quán)利要求9所述的曝光法，還包括判斷過程，在每次進(jìn)行所述波前測(cè)量時(shí)，從前面的波前測(cè)量中判斷波前象差的漲落量是否超過一個(gè)預(yù)定值；其中在所述波前象差校正過程中，當(dāng)判定所述漲落量已超過一個(gè)預(yù)定值時(shí)進(jìn)行所述波前校正。
13.如權(quán)利要求9所述的曝光法，還包括預(yù)測(cè)過程，根據(jù)每次進(jìn)行所述波前測(cè)量的所述測(cè)量結(jié)果預(yù)測(cè)下一個(gè)曝光中對(duì)所述預(yù)定數(shù)量的襯底上的多個(gè)分區(qū)曝光時(shí)出現(xiàn)的波前象差的漲落量；和判斷過程，在每次開始對(duì)每個(gè)襯底上的所述預(yù)定數(shù)量的分區(qū)曝光之前，從前面的對(duì)預(yù)定數(shù)量的分區(qū)開始曝光之前判斷波前象差漲落量是否超過一個(gè)預(yù)定值，其中在所述波前象差校正過程中，當(dāng)判定所述漲落量超過一個(gè)預(yù)定值時(shí)，根據(jù)開始下一個(gè)預(yù)定數(shù)量的分區(qū)曝光之前的所述預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行所述波前校正。
14.一種曝光法，其中用曝光照射光束照射形成有圖案的掩模，并通過一個(gè)投影光學(xué)系統(tǒng)把所述圖案順序地轉(zhuǎn)印到多個(gè)襯底上，所述曝光法包括波前象差測(cè)量過程，在每次開始對(duì)預(yù)定數(shù)量的襯底曝光之前測(cè)量所述投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差；預(yù)測(cè)過程，根據(jù)所述波前測(cè)量的結(jié)果預(yù)測(cè)下一個(gè)曝光中所述預(yù)定數(shù)量的襯底上多個(gè)分區(qū)曝光時(shí)出現(xiàn)的波前象差的漲落量；和波前象差校正過程，根據(jù)所述預(yù)測(cè)結(jié)果執(zhí)行波前校正，校正所述波前象差。
15.如權(quán)利要求14所述的曝光法，還包括判斷過程，在每次進(jìn)行所述波前測(cè)量時(shí)從前面的波前測(cè)量中判斷波前象差的漲落量是否超過一個(gè)預(yù)定值；并且在所述波前象差校正過程中，當(dāng)判斷所述漲落量超過預(yù)定值時(shí)進(jìn)行所述波前校正。
16.如權(quán)利要求14所述的曝光法，其中所述襯底的預(yù)定數(shù)量為復(fù)數(shù)，并且在所述預(yù)測(cè)過程中，預(yù)測(cè)對(duì)所述多個(gè)襯底上的多個(gè)分區(qū)曝光時(shí)出現(xiàn)的波前象差的漲落量。
17.一種器件制造法，包括一個(gè)光刻過程，其中利用權(quán)利要求9至16中任一所述的曝光法進(jìn)行光刻過程中的曝光。
全文摘要
在掩模臺(tái)(RST)上固定一個(gè)其上形成有至少一個(gè)針孔狀圖案的基準(zhǔn)板(RFM)，掩模臺(tái)(RST)上固持地移動(dòng)掩模(R)。因此，例如可以不用任何特殊類型的測(cè)量用掩模，通過把連結(jié)型波前測(cè)量儀(80)設(shè)置到襯底臺(tái)(WST)上、利用照明系統(tǒng)(IOP)照射基準(zhǔn)板并利用波前測(cè)量儀接收通過投影光學(xué)系統(tǒng)在針孔狀圖案處產(chǎn)生的球面波，來測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)(PL)的波前象差。因此，可以以理想的計(jì)時(shí)很容易地測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差，這使得能夠?qū)ν队肮鈱W(xué)系統(tǒng)進(jìn)行充分地質(zhì)量控制。因此，可以利用進(jìn)行了充分地質(zhì)量控制的投影光學(xué)系統(tǒng)把掩模圖案精確地轉(zhuǎn)印到襯底上。
文檔編號(hào)G03F7/20GK1491427SQ02804621
公開日2004年4月21日 申請(qǐng)日期2002年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月6日
發(fā)明者石川旬 申請(qǐng)人:株式會(huì)社尼康