專利名稱：對(duì)焦測(cè)試掩模、對(duì)焦測(cè)定方法和曝光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在半導(dǎo)體領(lǐng)域中使用的曝光掩模、對(duì)焦的測(cè)定方法和曝光裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有，把設(shè)置在測(cè)試標(biāo)線板上的測(cè)試圖形通過投影光學(xué)系統(tǒng)形成在基板上，通過計(jì)測(cè)其形成的掩模來進(jìn)行計(jì)測(cè)投影光學(xué)系統(tǒng)的成像特性。近年來，要求有更嚴(yán)格的對(duì)焦精度，投影光學(xué)系統(tǒng)的對(duì)焦位置也被要求有更高精度的測(cè)定方法。
作為現(xiàn)有的對(duì)焦測(cè)定方法和對(duì)焦測(cè)試圖形，知道的有U.S.Patent No5300786和日本國(guó)專利第3297423號(hào)的兩個(gè)文獻(xiàn)中所公開的技術(shù)。
U.S.Patent No 5300786中的對(duì)焦測(cè)定方法，其是使用所謂的列賓遜(レベンソン)型相位移動(dòng)掩模，通過把孤立線狀的圖形以散焦?fàn)顟B(tài)進(jìn)行曝光，利用該孤立線狀的圖形的像在橫向(垂直于投影光學(xué)系統(tǒng)的光軸的方向)移動(dòng)現(xiàn)象的對(duì)焦測(cè)定方法。
圖7表示的是在該測(cè)定方法中測(cè)定對(duì)焦位置時(shí)使用的對(duì)焦測(cè)定圖形的一例。當(dāng)把該圖形進(jìn)行曝光時(shí)，一般地是形成箱中箱(ボツクスインボツクスマ一ク)標(biāo)記狀的圖形。若把該圖形在散焦?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行曝光，則其內(nèi)側(cè)矩形圖形(箱圖形)的位置與外側(cè)矩形圖形(箱圖形)的位置向相反方向偏移。通過計(jì)測(cè)這些箱圖形的相對(duì)位置關(guān)系，就能測(cè)定曝光時(shí)的散焦量。
但在該箱圖形的計(jì)測(cè)中，認(rèn)識(shí)到被測(cè)定圖形的根數(shù)在正交的兩個(gè)方向上分別各自僅有兩根，當(dāng)使用配置在曝光裝置內(nèi)的校準(zhǔn)系統(tǒng)的攝像元件進(jìn)行計(jì)測(cè)時(shí)，其計(jì)測(cè)精度低。為了解決這點(diǎn)，進(jìn)行了測(cè)定圖形的多根化。具體地能舉出不是如箱中箱標(biāo)記那樣在邊緣制作測(cè)定標(biāo)記，而是把線條并列多根形狀的條中條標(biāo)記。這樣，就能計(jì)測(cè)到是箱中箱兩倍根數(shù)的測(cè)定圖形。
但在該測(cè)定方法中，實(shí)際上進(jìn)行兩次曝光，把多個(gè)衍射光柵圖形的一部分切出來而形成測(cè)定圖形。因此，若散焦量大而位置偏移超過了衍射光柵間距一半時(shí)，則具有不能測(cè)定的缺點(diǎn)。
日本國(guó)專利第3297423號(hào)中的對(duì)焦測(cè)定方法，是使衍射光柵圖形中的+1級(jí)光和-1級(jí)光的衍射效率不同(理想的是使一個(gè)為零)地來設(shè)定非對(duì)稱衍射光柵圖形，所以當(dāng)把該非對(duì)稱衍射光柵圖形在散焦?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行曝光，則非對(duì)稱衍射光柵圖形的像在橫向移動(dòng)的現(xiàn)象。
圖8A表示的是在該測(cè)定方法中測(cè)定對(duì)焦位置時(shí)使用的對(duì)焦測(cè)定圖形的一例。在基準(zhǔn)圖形是大的孤立圖形21a、21b的情況下，若把非對(duì)稱衍射光柵圖形10在散焦?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行曝光，則非對(duì)稱衍射光柵圖形10的像的位置，對(duì)于孤立圖形21a、21b的像的位置例如向箭頭方向偏移。且如圖8B所示，基準(zhǔn)圖形也可以是衍射光柵圖形(22a、22b)，如圖8C所示，基準(zhǔn)圖形是非對(duì)稱衍射光柵圖形(23a、23b)也可以。
但在該非對(duì)稱衍射光柵圖形中，為了使±一級(jí)衍射光的任一方大致是零，有可能使圖形在基板上曝光時(shí)的曝光量不足。例如是使掩模與基板相對(duì)進(jìn)行掃描曝光的掃描型曝光裝置的情況下，需要使掃描速度慢，由于與通常電路圖形的曝光條件不同，所以有可能產(chǎn)生與實(shí)際曝光時(shí)狀態(tài)不同的結(jié)果。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述的問題點(diǎn)而開發(fā)的，目的在于提供一種對(duì)焦測(cè)試掩模、使用它的測(cè)定方法和曝光裝置，其能在與實(shí)際曝光條件相同的條件下把圖形進(jìn)行曝光，且具有通過設(shè)置在曝光裝置內(nèi)的攝像元件能進(jìn)行計(jì)測(cè)的測(cè)試圖形。
為了解決上述的課題，本發(fā)明提供一種對(duì)焦測(cè)試掩模，其是設(shè)置有通過投影光學(xué)系統(tǒng)能向基板上投影的測(cè)試圖形的對(duì)焦測(cè)試掩模，該測(cè)試圖形包括在計(jì)測(cè)方向上并列配置的多個(gè)線條圖形、設(shè)置在多個(gè)線條圖形各自近旁的區(qū)域，且是用于使通過光的相位錯(cuò)開的相位移動(dòng)部和用于得到在測(cè)定線條圖形的像的偏移時(shí)成為基準(zhǔn)的像的基準(zhǔn)圖形，多個(gè)線條圖形的間隔被設(shè)定成能把各自線條圖形看作是與孤立線等效的大小。
根據(jù)本發(fā)明，能把多個(gè)線條圖形作為各自的孤立線而形成，通過檢測(cè)多個(gè)線條圖形的像的位置，能高精度地計(jì)測(cè)與基準(zhǔn)圖形的像的位置偏移。
多個(gè)線條圖形，其可以具有多個(gè)不同的間隔來配置，也可以是所有的都是等間隔并列地進(jìn)行配置。
多個(gè)線條圖形的結(jié)構(gòu)如下也可以是由以間隔d2配置的兩根線條圖形構(gòu)成的一對(duì)線條圖形，以比間隔d2大的間隔d3配置多個(gè)。
線條圖形的間隔，其最好是設(shè)定成比線條圖形的寬度的10倍還大。
線條圖形的間隔，其最好是具有來自線條圖形的大于或等于2級(jí)的衍射光也能在通過投影光學(xué)系統(tǒng)的成像中使用的大小。
本發(fā)明的對(duì)焦測(cè)試掩模，其具備多種測(cè)試圖形，構(gòu)成測(cè)試圖形的線條圖形的線寬最好是按每個(gè)測(cè)試圖形的種類而分別不同。這樣，根據(jù)使用的曝光裝置的條件(例如投影光學(xué)系統(tǒng)的NA等)就能選擇最佳線寬的線條圖形。
本發(fā)明提供一種對(duì)焦測(cè)定方法，其是把對(duì)焦測(cè)試掩模上圖形通過曝光裝置的投影光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行投影，并通過測(cè)定該投影像的偏移來測(cè)定投影光學(xué)系統(tǒng)對(duì)焦位置的對(duì)焦測(cè)定方法，其具有準(zhǔn)備工序，其準(zhǔn)備作為對(duì)焦測(cè)試掩模而具有上述特點(diǎn)的對(duì)焦測(cè)試掩模；測(cè)定工序，其測(cè)定被投影的線條圖形的像與基準(zhǔn)圖形的像的相對(duì)距離。
本發(fā)明的對(duì)焦測(cè)定方法，最好具有在測(cè)定工序之前把對(duì)焦測(cè)試掩模圖形的投影像在基板上曝光的曝光工序，測(cè)定工序，其測(cè)定在基板上形成的線條圖形的像與基準(zhǔn)圖形的像的相對(duì)距離。
這時(shí)，測(cè)定工序最好是通過設(shè)置在曝光裝置內(nèi)的攝像元件，對(duì)在基板上形成的線條圖形的像進(jìn)行攝像，并通過圖像處理來進(jìn)行。
本發(fā)明是把設(shè)置在對(duì)焦測(cè)試掩模上的圖形通過投影光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行投影，并通過測(cè)定該投影像的偏移來測(cè)定投影光學(xué)系統(tǒng)對(duì)焦位置的曝光裝置，其檢測(cè)通過投影光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行投影的且具有所述特點(diǎn)的對(duì)焦測(cè)試掩模的像，并具有測(cè)定線條圖形的像與基準(zhǔn)圖形的像的相對(duì)距離的測(cè)定裝置。
對(duì)焦測(cè)試掩模，其在把形成有電路圖形的掩模進(jìn)行保持的掩模承載臺(tái)上，也可以在與保持掩模的保持部不同的位置處設(shè)置基準(zhǔn)板。
測(cè)定裝置最好是檢測(cè)在通過投影光學(xué)系統(tǒng)向基板上投影的基板上形成的圖形的像。
測(cè)定裝置最好是檢測(cè)通過投影光學(xué)系統(tǒng)投影的圖形的空間像。
根據(jù)本發(fā)明，能提供一種對(duì)焦測(cè)試掩模、使用它的測(cè)定方法和曝光裝置，其能在與實(shí)際曝光條件相同的條件下把圖形進(jìn)行曝光，且具有通過設(shè)置在曝光裝置內(nèi)的校準(zhǔn)顯微鏡能進(jìn)行計(jì)測(cè)的測(cè)試圖形。
圖1是表示本發(fā)明實(shí)施例曝光裝置概略結(jié)構(gòu)圖的平面圖；圖2是本發(fā)明一實(shí)施例中測(cè)試標(biāo)線板的平面圖；圖3A是表示本發(fā)明對(duì)焦測(cè)試圖形一實(shí)施例的平面圖，圖3B是圖3A所示圖形的剖面圖，圖3C是表示把圖3A所示的圖形在光電檢測(cè)裝置中檢測(cè)時(shí)其檢測(cè)信號(hào)的圖；圖4A是表示本發(fā)明對(duì)焦測(cè)試圖形其他實(shí)施例的平面圖，圖4B是圖4A所示圖形的剖面圖；圖5是表示本發(fā)明對(duì)焦測(cè)試圖形其他實(shí)施例的平面圖；圖6是表示本發(fā)明對(duì)焦測(cè)試圖形其他實(shí)施例的平面圖；圖7是表示現(xiàn)有對(duì)焦測(cè)試圖形一例的平面圖；圖8A是表示在基準(zhǔn)圖形是大的孤立圖形時(shí)的對(duì)焦測(cè)試圖形一例的平面圖，圖8B是表示基準(zhǔn)圖形是衍射光柵圖形時(shí)的對(duì)焦測(cè)試圖形一例的平面圖，圖8C是表示基準(zhǔn)圖形是非對(duì)稱衍射光柵圖形時(shí)的對(duì)焦測(cè)試圖形一例的平面圖。
具體實(shí)施例方式
以下根據(jù)圖1到圖6說明，把本發(fā)明在半導(dǎo)體元件制造中使用的掃描曝光方式的曝光裝置中具體化的一實(shí)施例。
如圖1所示，本實(shí)施例的曝光裝置EX，把作為掩模的標(biāo)線板R上所描繪的電路圖形向作為基板的晶片W上進(jìn)行投影復(fù)制。從包含有曝光光源、準(zhǔn)直透鏡、干涉濾光片、復(fù)眼透鏡和孔徑光闌(σ光圈)等的照明光學(xué)系統(tǒng)29照射的曝光光EL，被光束分離器30反射。曝光光EL，例如是KrF、ArF、F2等的激元激光、金屬蒸汽激光和YAG激光的高次諧波，或是g線、h線、i線等超高壓水銀燈的輝線。被光束分離器30反射的曝光光EL，通過轉(zhuǎn)像透鏡31a、31b，標(biāo)線遮擋窗32，反射鏡33，聚光透鏡34而向描繪有半導(dǎo)體元件等電路圖形等的標(biāo)線板R(或是描繪有對(duì)焦測(cè)定圖形的對(duì)焦測(cè)試標(biāo)線板TR)射入，標(biāo)線板R的照明區(qū)域被大致均勻的照度所照明。
標(biāo)線板R，被真空吸附在設(shè)置于底座38上的作為掩模承載臺(tái)的標(biāo)線板承載臺(tái)RST上。為了把標(biāo)線板R定位在對(duì)于曝光光EL的光軸正交的平面內(nèi)，該標(biāo)線板承載臺(tái)RST保持在底座38上并且通過空氣軸承而能在平面方向上微動(dòng)。
在標(biāo)線板承載臺(tái)RST的端部固定有把來自干涉儀40的激光光束進(jìn)行反射的移動(dòng)鏡41。通過該干涉儀40，例如能以0.01μm程度的分辨率常檢測(cè)標(biāo)線板承載臺(tái)RST在掃描方向上的位置，該位置信息被送到標(biāo)線板承載臺(tái)控制部42。標(biāo)線板承載臺(tái)控制部42根據(jù)標(biāo)線板承載臺(tái)RST的位置信息來控制未圖示的標(biāo)線板承載臺(tái)驅(qū)動(dòng)部，使標(biāo)線板承載臺(tái)RST移動(dòng)。
在標(biāo)線板承載臺(tái)RST上設(shè)置有基準(zhǔn)板43，其上設(shè)置有用于計(jì)測(cè)投影光學(xué)系統(tǒng)PL成像特性的測(cè)試圖形。該基準(zhǔn)板43的圖形形成面，被設(shè)置成與標(biāo)線板R的圖形形成面大致相同的高度。
通過標(biāo)線板R的曝光光EL例如向兩側(cè)遠(yuǎn)心的投影光學(xué)系統(tǒng)PL射入。投影光學(xué)系統(tǒng)PL把該標(biāo)線板R上的電路圖形縮小成例如1/5或1/4的投影像，并把該投影像形成在晶片W上，該晶片W的表面上涂布有對(duì)曝光光EL具有感光性的感光膠。
在此，標(biāo)線板R上的照明區(qū)域，被標(biāo)線遮擋窗32整形成長(zhǎng)方形(窄縫)狀。把標(biāo)線板R進(jìn)行曝光時(shí)，通過在+Y方向上以速度Vr進(jìn)行掃描，而把標(biāo)線板R上的電路圖形以窄縫狀的照明區(qū)域從一端側(cè)向另一端側(cè)逐次照明。在此，晶片W由于與標(biāo)線板R是倒立成像關(guān)系，所以在與標(biāo)線板R相反的方向(-Y方向)上以速度Vw與標(biāo)線板R的掃描同步地進(jìn)行掃描。這樣，就能使晶片W的整個(gè)拍攝區(qū)域進(jìn)行曝光。掃描速度比Vw/Vr根據(jù)投影光學(xué)系統(tǒng)PL的縮小倍率而定，要能把標(biāo)線板R上的電路圖形正確縮小復(fù)制在晶片W上的各拍攝區(qū)域上。
晶片W被真空吸附在晶片座45上，并通過晶片座45而被保持在作為基板承載臺(tái)的晶片承載臺(tái)WST上。晶片座45通過未圖示的驅(qū)動(dòng)部能對(duì)投影光學(xué)系統(tǒng)PL的最佳成像面向任意方向傾斜，且能在投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光軸AX方向(Z方向)上進(jìn)行微動(dòng)。晶片承載臺(tái)WST通過由電機(jī)等構(gòu)成的晶片承載臺(tái)驅(qū)動(dòng)部46，不僅能在掃描方向(Y方向)上移動(dòng)，而且能在與掃描方向垂直的方向(X方向)上移動(dòng)，以對(duì)于多個(gè)拍攝區(qū)域能任意移動(dòng)。這樣，就能把對(duì)晶片W上各拍攝區(qū)域進(jìn)行掃描曝光的動(dòng)作與移動(dòng)到下一個(gè)掃描曝光開始位置的動(dòng)作反復(fù)進(jìn)行，來進(jìn)行分步HE掃描動(dòng)作。
在晶片承載臺(tái)WST的端部，固定有把來自干涉儀47的激光光束進(jìn)行反射的移動(dòng)鏡48。通過該干涉儀47，例如能以0.01μm程度的分辨率常檢測(cè)晶片承載臺(tái)WST在XY方向上的位置。晶片承載臺(tái)WST的位置信息(或速度信息)被送到晶片承載臺(tái)控制部49，晶片承載臺(tái)控制部49根據(jù)該位置信息(或速度信息)來控制晶片承載臺(tái)驅(qū)動(dòng)部46。
在晶片承載臺(tái)WST上，設(shè)置有復(fù)制曝光的基準(zhǔn)位置，在此是具備基準(zhǔn)標(biāo)記的基準(zhǔn)板50，該基準(zhǔn)板50用于檢測(cè)標(biāo)線板R對(duì)于投影光學(xué)系統(tǒng)PL曝光場(chǎng)中心的相對(duì)位置。該基準(zhǔn)板50被設(shè)置成與晶片W的表面大致相同的高度。
在投影光學(xué)系統(tǒng)PL近旁的兩側(cè)，設(shè)置有焦點(diǎn)位置檢測(cè)系統(tǒng)(57、58)，其由投光系統(tǒng)57和受光系統(tǒng)58構(gòu)成，其得到晶片W的高度位置(在投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光軸AX方向上的位置)信息。來自投光系統(tǒng)57的計(jì)測(cè)光束向晶片W照射，被晶片W反射的計(jì)測(cè)光束通過受光系統(tǒng)58內(nèi)的光電檢測(cè)器接受光。受光系統(tǒng)58根據(jù)光電檢測(cè)器的檢測(cè)信號(hào)來檢測(cè)晶片W的高度位置信息，并向主控制系統(tǒng)70供給。主控制系統(tǒng)70，根據(jù)該高度位置信息來調(diào)整晶片承載臺(tái)WST的高度位置和傾斜度，使晶片W的表面與投影光學(xué)系統(tǒng)的成像面一致。且主控制系統(tǒng)對(duì)于焦點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)(57、58)能給予其規(guī)定的偏移量。
在投影光學(xué)系統(tǒng)PL的側(cè)面設(shè)置有光電檢測(cè)裝置51，其用于檢測(cè)在晶片W上投影的圖形像的成像狀態(tài)和基準(zhǔn)板50上的WA基準(zhǔn)標(biāo)記。該光電檢測(cè)裝置51，構(gòu)成計(jì)測(cè)關(guān)于失真信息的計(jì)測(cè)裝置和光電檢測(cè)裝置，成為通過攝像元件52而把晶片W上的圖形像和基準(zhǔn)板50上基準(zhǔn)標(biāo)記進(jìn)行攝像檢測(cè)的攝像方式。
該光電檢測(cè)裝置51，具有包含碘鎢燈、聚光透鏡、光纖、干涉濾光片和透鏡系統(tǒng)等的照明光學(xué)系統(tǒng)54。從碘鎢燈照射的寬帶域的照明光IL，通過干涉濾光片而把感光膠層的感光波長(zhǎng)區(qū)域和紅外波長(zhǎng)區(qū)域的光截止。然后，從照明光學(xué)系統(tǒng)54照射的照明光IL，向由光束分離器55、反射鏡、棱鏡和物鏡構(gòu)成的物鏡光學(xué)系統(tǒng)56射入。從物鏡光學(xué)系統(tǒng)56射出的照明光IL，不遮擋投影光學(xué)系統(tǒng)PL照明視野地大致垂直地向晶片W照射。
通過該照射來照明晶片W上的投影區(qū)域，根據(jù)該照明而從該區(qū)域反射的反射光RL，通過物鏡光學(xué)系統(tǒng)56和光束分離器55而向攝像元件52引導(dǎo)。在攝像元件52內(nèi)設(shè)置有未圖示的透明窗和透鏡系統(tǒng)，反射光RL在透明窗內(nèi)成像，該成像通過透鏡系統(tǒng)被攝像后被光電變換成攝像信號(hào)。該攝像信號(hào)供給主控制系統(tǒng)70，通過把該攝像信號(hào)進(jìn)行波形處理來計(jì)算設(shè)置在晶片W上的圖形像的位置信息。該光電檢測(cè)裝置51，在計(jì)測(cè)晶片W上設(shè)置的校準(zhǔn)標(biāo)記和把測(cè)試標(biāo)線板R上設(shè)置的測(cè)試圖形向晶片W上曝光時(shí)的測(cè)試圖形像時(shí)，也被使用。
主控制系統(tǒng)70上連接有鍵盤和條形碼閱讀器等輸入裝置71。通過該輸入裝置71，能把關(guān)于晶片W的尺寸、投影倍率、標(biāo)線遮擋窗32的開度(照明窄縫的寬度)的值、目標(biāo)曝光量、掃描速度、標(biāo)準(zhǔn)圖形像(沒有失真的正常圖形像)的信息和光電檢測(cè)裝置51計(jì)測(cè)條件等的各種信息向主控制系統(tǒng)70輸入。
主控制系統(tǒng)70上連接有作為存儲(chǔ)裝置和參數(shù)計(jì)算裝置的硬盤部72。主控制系統(tǒng)70，根據(jù)由光電檢測(cè)裝置51計(jì)算的關(guān)于測(cè)試圖形像位置偏移的信息，而得到關(guān)于投影光學(xué)系統(tǒng)最佳成像面(最佳對(duì)焦面)的信息，并把它與基板上的位置對(duì)應(yīng)而存儲(chǔ)在硬盤部72內(nèi)。這樣計(jì)算出的關(guān)于最佳對(duì)焦面位置的信息，被收容在硬盤部72內(nèi)被劃分成每個(gè)拍攝區(qū)域的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)文件中。
下面，根據(jù)圖2～圖4說明本實(shí)施例的對(duì)焦測(cè)試掩模和使用它的測(cè)定方法。
圖2表示的是本發(fā)明的對(duì)焦測(cè)試標(biāo)線板TR。在對(duì)焦測(cè)試標(biāo)線板TR的圖形區(qū)域內(nèi)，設(shè)置有3行×3列的對(duì)焦測(cè)試圖形FTP11、FTP12、FTP13、FTP21、FTP22、FTP23、FTP31、FTP32、FTP33。各自的對(duì)焦測(cè)試圖形FTP11～33，由向X方向伸展的圖形和向Y方向伸展的圖形所構(gòu)成。在此，例如把對(duì)焦測(cè)試圖形FTP11向X方向伸展的圖形表示在圖3A中，而把其剖面圖表示在圖3B中。
如圖3A所示，對(duì)焦測(cè)試圖形FTP11在其兩端設(shè)置有主尺1a、1b，在它們之間設(shè)置了副尺1c。位于圖3A左側(cè)的主尺1a，是設(shè)置成四根并列的線條圖形11a、11b、11c、11d，圖形11a和11b是一側(cè)的一對(duì)，而圖形11c和11d是另一側(cè)的一對(duì)。各對(duì)線條圖形的間隔d2與各對(duì)之間的間隔d3是不同的值。右側(cè)的主尺1b也是同樣的結(jié)構(gòu)，所以在此省略其說明。
副尺1c是設(shè)置成六根并列的線條圖形12a、12b、12c、12d、12e、12f，圖形12a和12b是第一對(duì)，圖形12c和12d是第二對(duì)，圖形12e和12f是第三對(duì)。各對(duì)線條圖形的間隔d2與各對(duì)之間的間隔d3是不同的值。
接著在以下說明具體的尺寸。各線條圖形11a～11d、12a～12f，分別具有相同的寬度d1，d1＝0.1μm(微米)。各對(duì)的圖形間隔d2是約5μm(微米)，各對(duì)之間的間隔d3是約12μm(微米)。這樣，與圖形的線寬相比，圖形之間和對(duì)之間的間隔就變成非常大，各線條圖形大致等效于各自孤立圖形。為了把各線條圖形大致是等效于獨(dú)立圖形，例如可以把各圖形的間隔設(shè)定成大于或等于圖形線寬d1的10倍。這樣，各線條圖形就成為獨(dú)立的一個(gè)圖形，各線條圖形大于或等于2級(jí)的衍射光，也通過投影光學(xué)系統(tǒng)PL作為線條圖形像而成像。
本實(shí)施例中，把主尺1a、1b和副尺1c以相同的線寬d1來形成，是由于通過這樣的結(jié)構(gòu)能以更高的靈敏度檢測(cè)出散焦量的緣故。但使構(gòu)成主尺1a、1b的線條圖形的線寬與構(gòu)成副尺1c的線條圖形的線寬不同也可以。
圖3A、圖3B中，在主尺1a、1b的各線條圖形的右側(cè)，分別設(shè)置了相位移動(dòng)部13。這些相位移動(dòng)部13是把通過光的相位錯(cuò)開90°的結(jié)構(gòu)。在副尺1c的各線條圖形的左側(cè)也同樣地設(shè)置了把通過光的相位錯(cuò)開90°的相位移動(dòng)部13。這樣，由于設(shè)置在主尺1a、1b和副尺1c上的相位移動(dòng)部13的位置是相反的，所以當(dāng)在散焦?fàn)顟B(tài)下把對(duì)焦測(cè)試圖形FTP11～33進(jìn)行曝光時(shí)，位置移動(dòng)的方向分別是相反的方向。
把這種對(duì)焦測(cè)試圖形FTP11能向晶片W上曝光的像，通過圖1所示的曝光裝置內(nèi)的光電檢測(cè)裝置51進(jìn)行檢測(cè)。把這時(shí)的檢測(cè)信號(hào)表示在圖3C。圖3C是把由光電檢測(cè)裝置51的攝像元件52攝像的對(duì)焦測(cè)試圖形的圖像使用規(guī)定的掃描線進(jìn)行掃描時(shí)的信號(hào)強(qiáng)度的分布圖。從圖3C了解到，在各線條圖形部分檢測(cè)信號(hào)的強(qiáng)度低。本例中，主尺合計(jì)是8根，副尺合計(jì)是6根，所以通過分別檢測(cè)這些底B1～B14部分的位置，并通過平均化效果，就能高精度地檢測(cè)主尺與副尺的相對(duì)位置關(guān)系。主控制系統(tǒng)70根據(jù)該主尺1a、1b和副尺1c的位置移動(dòng)信息，計(jì)算是在從最佳對(duì)焦位置偏移了多少的位置把對(duì)焦測(cè)試圖形進(jìn)行曝光的，即，計(jì)算最佳對(duì)焦位置是在何處。
返回到圖2，對(duì)焦測(cè)試標(biāo)線板TR上各對(duì)焦測(cè)試圖形FTP11～33的近旁，設(shè)置有箱形圖形BP11、BP12、BP13、BP21、BP22、BP23、BP31、BP32、BP33。這些箱形圖形也與前面的對(duì)焦測(cè)試圖形FTP11～33同樣地，用于計(jì)測(cè)投影光學(xué)系統(tǒng)的最佳對(duì)焦位置。把箱形圖形BP11表示在圖4A中，而把其剖面圖表示在圖4B中。
如圖4A、圖4B所示，外側(cè)的箱形圖形2a和內(nèi)側(cè)的箱形圖形2c，分別由兩根線條圖形14a、14b、14c、14d所構(gòu)成。各對(duì)線條圖形的間隔d2和各對(duì)之間的間隔d3，與前面的圖3A是相同的值。在外側(cè)的箱形圖形2a，在各線條圖形14a、14b右側(cè)設(shè)置了相位移動(dòng)部13，而在內(nèi)側(cè)的箱形圖形2b，在各線條圖形14c、14d的左側(cè)設(shè)置了相位移動(dòng)部13。
若對(duì)在這種箱形圖形中，也在散焦?fàn)顟B(tài)下把圖形進(jìn)行曝光，則外側(cè)的箱形圖形2a的位置偏移方向與內(nèi)側(cè)的箱形圖形2b的位置偏移方向是相反的方向，所以通過由光電檢測(cè)裝置51檢測(cè)這些箱形圖形的相對(duì)位置關(guān)系，就能計(jì)測(cè)投影光學(xué)系統(tǒng)PL的最佳對(duì)焦位置。
在圖2到圖4中，把線條圖形的線寬僅公開了一種，但最好是分別設(shè)置了多種線寬的圖形。即，把線條圖形的線寬分別不同的多種對(duì)焦測(cè)試圖形預(yù)先設(shè)置在對(duì)焦測(cè)試標(biāo)線板TR上。這樣，例如根據(jù)對(duì)焦計(jì)測(cè)的曝光裝置的條件(例如投影光學(xué)系統(tǒng)的NA值等)，就能選擇計(jì)測(cè)圖形的線寬，能根據(jù)散焦量來使用對(duì)位置偏移有最高靈敏度線寬的線條圖形。且也可以根據(jù)線條圖形的線寬來變更線條圖形的間隔d2、d3。
下面說明使用該對(duì)焦測(cè)試標(biāo)線板TR來計(jì)測(cè)投影光學(xué)系統(tǒng)最佳對(duì)焦位置的順序。
首先，把對(duì)焦測(cè)試標(biāo)線板TR配置在標(biāo)線板承載臺(tái)RST上。然后通過焦點(diǎn)檢測(cè)裝置57、58把測(cè)試晶片配置在規(guī)定的位置Z上，對(duì)于測(cè)試晶片上的多個(gè)拍攝區(qū)域，順次地把測(cè)試標(biāo)線板TR上的對(duì)焦測(cè)試圖形FTP11～33和箱形圖形BT11～33進(jìn)行曝光。
然后，把該測(cè)試晶片通過未圖示的庫達(dá)顯影劑(コ一タデベロツパ)進(jìn)行顯影處理，形成各測(cè)試圖形。然后，再把測(cè)試晶片運(yùn)送到曝光裝置內(nèi)，并放置到晶片承載臺(tái)WST上。主控制系統(tǒng)70把在測(cè)試晶片整個(gè)面上沖洗的任意測(cè)試圖形(例如對(duì)焦測(cè)試圖形FTP11～33)按每個(gè)各拍攝區(qū)域順次由光電檢測(cè)裝置51的攝像元件52進(jìn)行攝像。被攝像的測(cè)試圖形的位置信息(主尺和副尺的相對(duì)位置關(guān)系)被送到主控制系統(tǒng)70中。
主控制系統(tǒng)70，其根據(jù)各拍攝區(qū)域內(nèi)配置的各自測(cè)試圖形的位置信息，來檢測(cè)拍攝區(qū)域內(nèi)各自位置的對(duì)焦偏移量。且主控制系統(tǒng)70根據(jù)該拍攝區(qū)域內(nèi)各自位置的對(duì)焦偏移量檢測(cè)結(jié)果，檢測(cè)晶片W被曝光面對(duì)投影光學(xué)系統(tǒng)PL最佳成像面的位置偏移(成像面偏移量)，并存儲(chǔ)到硬盤72中。在實(shí)際的電路圖形曝光處理時(shí)，把存儲(chǔ)在硬盤72中的對(duì)焦偏移量和成像面偏移量調(diào)出，并利用它校正晶片W在Z方向上的位置和姿勢(shì)，這樣，就能把晶片W配置在真正的最佳對(duì)焦位置和最佳成像面上。
主控制系統(tǒng)70，其把拍攝區(qū)域內(nèi)各自位置的對(duì)焦偏移量和為了檢測(cè)該對(duì)焦偏移量而使用的對(duì)焦測(cè)試圖形的種類進(jìn)行對(duì)應(yīng)并且預(yù)先存儲(chǔ)在硬盤72中。把檢測(cè)結(jié)果按每個(gè)對(duì)焦測(cè)試圖形的種類進(jìn)行分類，并進(jìn)一步把該對(duì)焦測(cè)試圖形拍攝區(qū)域內(nèi)的位置也加進(jìn)去，來進(jìn)行投影光學(xué)系統(tǒng)PL性能的計(jì)測(cè)。例如，主控制系統(tǒng)70把檢測(cè)結(jié)果分類成兩種使用具有與X軸方向平行的線條圖形的對(duì)焦測(cè)試圖形的檢測(cè)結(jié)果和使用具有與Y軸方向平行的線條圖形的對(duì)焦測(cè)試圖形的檢測(cè)結(jié)果，這兩種，在該結(jié)果上再加上拍攝區(qū)域內(nèi)的位置信息，這樣來檢測(cè)拍攝區(qū)域內(nèi)的像散狀態(tài)?；蚴侵骺刂葡到y(tǒng)70，其根據(jù)在硬盤72中存儲(chǔ)的拍攝區(qū)域內(nèi)各自位置的對(duì)焦偏移量檢測(cè)結(jié)果，也能檢測(cè)投影光學(xué)系統(tǒng)PL成像面的形狀(像面彎曲和像面傾斜)。這樣，主控制系統(tǒng)70與對(duì)焦測(cè)試標(biāo)線板TR協(xié)同動(dòng)作，就能進(jìn)行曝光裝置EX，特別是投影光學(xué)系統(tǒng)PL的性能計(jì)測(cè)。
本實(shí)施例中的對(duì)焦測(cè)試圖形并不限定于圖2到圖4所示，例如如圖5所示那樣，也可以是主尺3a、3b和副尺3c的各線條圖形都以相同的間距并列。在這種情況下也需要把線條圖形的間隔充分分開，以使各線條圖形與孤立線是等效的。也可以如圖6所示，在主尺4a、4b的線條圖形上也可以不形成相位移動(dòng)部。圖5、圖6中，對(duì)與圖2～圖4相同的部件上付與了相同的符號(hào)。
本實(shí)施例表示了在測(cè)試標(biāo)線板TR上設(shè)置有對(duì)焦測(cè)試圖形FTP11～33和箱形圖形BP11～33的例，但本發(fā)明并不限定于此，例如也可以在圖1所示的設(shè)置在標(biāo)線板承載臺(tái)RST上的基準(zhǔn)板43上設(shè)置這些圖形。即也可以是把測(cè)試標(biāo)線板預(yù)先設(shè)置在標(biāo)線板承載臺(tái)上的結(jié)構(gòu)。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，就不需要把設(shè)置有電路圖形的實(shí)際標(biāo)線板替換成測(cè)試標(biāo)線板的操作，能在任意時(shí)間使用基準(zhǔn)板43來進(jìn)行最佳對(duì)焦位置的檢測(cè)，在生產(chǎn)率上是有利的。
本實(shí)施例說明了把被晶片W曝光的測(cè)試圖形的保護(hù)膜像通過光電檢測(cè)裝置51來檢測(cè)，并且檢測(cè)測(cè)試圖形的位置信息的例，但并不限定于此，也可以使用其他的檢測(cè)方法。例如，也可以把由透射光的窄縫和檢測(cè)透射了窄縫光的光電傳感器構(gòu)成的空間像計(jì)測(cè)裝置，設(shè)置在投影光學(xué)系統(tǒng)PL成像面的近旁，例如設(shè)置在晶片承載臺(tái)WST上，并使用它通過計(jì)測(cè)測(cè)試圖形的空間像來求得測(cè)試圖形的位置信息(主尺和副尺的位置關(guān)系)。這樣，在檢測(cè)測(cè)試圖形的位置時(shí)就不需要把晶片W進(jìn)行曝光和顯影。
以上說明了本發(fā)明的實(shí)施例，但本發(fā)明并不限定于上述的實(shí)施例，在專利要求范圍所述的范圍內(nèi)，例如能進(jìn)行圖形線寬的尺寸、形狀和配置等、結(jié)構(gòu)的附加、省略、置換以及其他的變更。本發(fā)明并不被上述的說明所限定，僅被附加的權(quán)利要求的范圍限定。
本發(fā)明涉及一種對(duì)焦測(cè)試掩模，其是設(shè)置有通過投影光學(xué)系統(tǒng)能向基板上投影的圖形的對(duì)焦測(cè)試掩模，其包括在計(jì)測(cè)方向上并列配置的多個(gè)線條圖形、設(shè)置在所述多個(gè)線條圖形各自近旁的區(qū)域且是用于使通過光的相位錯(cuò)開的相位移動(dòng)部和在測(cè)定所述線條圖形的像的偏移時(shí)為了得到基準(zhǔn)像的基準(zhǔn)圖形，所述多個(gè)線條圖形的間隔比所述線條圖形的寬度足夠大。
產(chǎn)業(yè)上可利用性本發(fā)明涉及一種對(duì)焦測(cè)定方法，其是把對(duì)焦測(cè)試掩模上的圖形通過曝光裝置的投影光學(xué)系統(tǒng)在基板上進(jìn)行投影，并通過測(cè)定該投影像的偏移來測(cè)定基板散焦量的對(duì)焦測(cè)定方法，準(zhǔn)備作為對(duì)焦測(cè)試掩模而具有上述特點(diǎn)的對(duì)焦測(cè)試掩模，測(cè)定在所述基板上形成的所述線條圖形的像與所述基準(zhǔn)圖形的像的相對(duì)距離。
本發(fā)明是把設(shè)置在對(duì)焦測(cè)試掩模上的圖形通過投影光學(xué)系統(tǒng)在基板上進(jìn)行投影，并通過測(cè)定該投影像的偏移來測(cè)定基板散焦量的曝光裝置，其包括具有上述結(jié)構(gòu)的對(duì)焦測(cè)試掩模和測(cè)定在基板上形成的線條圖形的像與基準(zhǔn)圖形的像的相對(duì)距離的測(cè)定裝置。
根據(jù)本發(fā)明，能提供一種對(duì)焦測(cè)試掩模、使用它的測(cè)定方法和曝光裝置，其能在與實(shí)際曝光條件相同的條件下把圖形進(jìn)行曝光，且具有通過設(shè)置在曝光裝置內(nèi)的校準(zhǔn)顯微鏡能進(jìn)行計(jì)測(cè)的測(cè)試圖形。
本申請(qǐng)對(duì)在2003年7月3日申請(qǐng)的專利申請(qǐng)2003-190791號(hào)主張優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容在此被引用。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)焦測(cè)試掩模，其是設(shè)置有通過投影光學(xué)系統(tǒng)向基板上投影的測(cè)試圖形，其中，所述測(cè)試圖形包括在計(jì)測(cè)方向上并列配置的多個(gè)線條圖形；設(shè)置在所述多個(gè)線條圖形各自近旁的區(qū)域且是用于使通過光的相位錯(cuò)開的相位移動(dòng)部；用于得到在測(cè)定所述線條圖形的像的偏移時(shí)成為基準(zhǔn)像的基準(zhǔn)圖形，所述多個(gè)線條圖形的間隔被設(shè)定成能把各自線條圖形看作是與孤立線等效的大小。
2.如權(quán)利要求1所述的對(duì)焦測(cè)試掩模，其中，所述多個(gè)線條圖形配置成具有多個(gè)不同的間隔。
3.如權(quán)利要求1所述的對(duì)焦測(cè)試掩模，其中，所述多個(gè)線條圖形的全部被等間隔并列地配置。
4.如權(quán)利要求2所述的對(duì)焦測(cè)試掩模，其中，所述多個(gè)線條圖形的結(jié)構(gòu)是，以間隔d2配置的兩根線條圖形構(gòu)成的一對(duì)線條圖形以比間隔d2大的間隔d3配置多個(gè)。
5.如權(quán)利要求1所述的對(duì)焦測(cè)試掩模，其中，所述多個(gè)線條圖形的間隔設(shè)定成比所述線條圖形的寬度的10倍還大。
6.如權(quán)利要求1所述的對(duì)焦測(cè)試掩模，其中，所述多個(gè)線條圖形的間隔，具有來自所述線條圖形的大于或等于2級(jí)的衍射光也能在通過所述投影光學(xué)系統(tǒng)的成像中使用的大小。
7.如權(quán)利要求1所述的對(duì)焦測(cè)試掩模，其中，其具備多種所述測(cè)試圖形，構(gòu)成所述測(cè)試圖形的所述線條圖形的線寬，按每個(gè)所述測(cè)試圖形的種類而分別不同。
8.一種對(duì)焦測(cè)定方法，其是把對(duì)焦測(cè)試掩模上的圖形通過曝光裝置的投影光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行投影，并通過測(cè)定該投影像的偏移來測(cè)定所述投影光學(xué)系統(tǒng)對(duì)焦位置，其中，該方法具有準(zhǔn)備工序，作為所述對(duì)焦測(cè)試掩模其準(zhǔn)備權(quán)利要求1所述的對(duì)焦測(cè)試掩模；測(cè)定工序，其測(cè)定被所述投影的所述線條圖形的像與所述基準(zhǔn)圖形的像的相對(duì)距離。
9.如權(quán)利要求8所述的對(duì)焦測(cè)定方法，其中，其具有在所述測(cè)定工序之前把所述對(duì)焦測(cè)試掩模圖形的投影像在基板上曝光的曝光工序，所述測(cè)定工序，其測(cè)定在所述基板上形成的所述線條圖形的像與所述基準(zhǔn)圖形的像的相對(duì)距離。
10.如權(quán)利要求9所述的對(duì)焦測(cè)定方法，其中，所述測(cè)定工序是通過設(shè)置在所述曝光裝置內(nèi)的攝像元件，對(duì)在所述基板上形成的所述線條圖形的像進(jìn)行攝像，并通過圖像處理來進(jìn)行。
11.一種曝光裝置，其中，其是把設(shè)置在對(duì)焦測(cè)試掩模上的圖形通過投影光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行投影，并通過測(cè)定該投影像的偏移來測(cè)定所述投影光學(xué)系統(tǒng)對(duì)焦位置，其具有測(cè)定裝置，該測(cè)定裝置檢測(cè)通過所述投影光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行投影的權(quán)利要求1中所述的對(duì)焦測(cè)試掩模的像，并測(cè)定所述線條圖形的像與所述基準(zhǔn)圖形的像的相對(duì)距離。
12.如權(quán)利要求11所述的曝光裝置，其中，在把形成有電路圖形的掩模進(jìn)行保持的掩模承載臺(tái)上，所述對(duì)焦測(cè)試掩模是設(shè)置在與保持所述掩模的保持部不同位置的基準(zhǔn)板。
13.如權(quán)利要求11所述的曝光裝置，其中，所述測(cè)定裝置是檢測(cè)在通過所述投影光學(xué)系統(tǒng)向基板上投影并在所述基板上形成的所述圖形的像。
14.如權(quán)利要求11所述的曝光裝置，其中，所述測(cè)定裝置檢測(cè)通過所述投影光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行投影的所述圖形的空間像。
全文摘要
一種對(duì)焦測(cè)試掩模，其上設(shè)置有通過投影光學(xué)系統(tǒng)(PL)向晶片(W)上投影的測(cè)試圖形，該測(cè)試圖形包括在計(jì)測(cè)方向上并列配置的多個(gè)線條圖形(12a～12f)、設(shè)置在多個(gè)線條圖形各自近旁的區(qū)域且是用于使通過光的相位錯(cuò)開的相位移動(dòng)部(13)和用于得到在測(cè)定所述線條圖形的像的偏移時(shí)的成為基準(zhǔn)像的基準(zhǔn)圖形(11a～11d)，這些多個(gè)線條圖形的間隔被設(shè)定成能把各自的線條圖形看作是與孤立線等效的間隔。
文檔編號(hào)G03F1/00GK1813338SQ200480018268
公開日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2004年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月3日
發(fā)明者近藤信二郎 申請(qǐng)人:株式會(huì)社尼康