曝光裝置的控制方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】曝光裝置的控制方法
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?01210468689.1，申請(qǐng)日為2005年8月I日，發(fā)明名稱(chēng)為“曝光裝置的控制方法、曝光方法及組件制造方法”的分案申請(qǐng)。
[0002]其中，上述申請(qǐng)?zhí)枮?01210468689.1的申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?01010129961.4，申請(qǐng)日為2005年8月I日，發(fā)明名稱(chēng)為“曝光裝置、曝光方法及組件制造方法”的分案申請(qǐng)，上述申請(qǐng)?zhí)枮?01010129961.4的申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?00580023601.3，申請(qǐng)日為2005年8月I日，發(fā)明名稱(chēng)為“曝光裝置、曝光方法及組件制造方法”的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及透過(guò)液體使基板曝光的曝光裝置及組件制造方法。
【背景技術(shù)】
[0004]半導(dǎo)體組件或液晶顯示組件，系通過(guò)將形成于掩模上之圖案轉(zhuǎn)印于感旋光性基板上，即所謂光刻方法來(lái)制造。在其光刻步驟所使用之曝光裝置，具有支撐掩模之掩模載臺(tái)與支撐基板之基板載臺(tái)，邊逐次移動(dòng)掩模載臺(tái)與基板載臺(tái)邊透過(guò)投影光學(xué)系統(tǒng)將掩模之圖案轉(zhuǎn)印于基板上。近年來(lái)，為應(yīng)對(duì)組件圖案之更高集成化而期待投影光學(xué)系統(tǒng)之更高分辨率化。所使用之曝光波長(zhǎng)越短、且投影光學(xué)系統(tǒng)之?dāng)?shù)值孔徑越大，投影光學(xué)系統(tǒng)之分辨率越高。為此，曝光裝置所使用之曝光波長(zhǎng)逐年短波長(zhǎng)化，投影光學(xué)系統(tǒng)之?dāng)?shù)值孔徑亦增大。又，現(xiàn)在主流之曝光波長(zhǎng)雖系KrF準(zhǔn)分子激光光之248nm，但更短波長(zhǎng)之ArF準(zhǔn)分子激光光之193nm亦已實(shí)用化。又，在要進(jìn)行曝光時(shí)，焦點(diǎn)深度(DOF)亦與分辨率同樣重要。分辨率R、及焦點(diǎn)深度S分別以下式表示。
[0005]R = Ic1X λ/NA...(I)
[0006]δ = ±k2X λ/NA2 …(2)
[0007]在此，λ系曝光波長(zhǎng)，NA系投影光學(xué)系統(tǒng)之?dāng)?shù)值孔徑，kn k2系比例系數(shù)。從式(1)、式(2)得知，若為提高分辨率R而縮短曝光波長(zhǎng)λ、增大數(shù)值孔徑NA，則會(huì)使焦點(diǎn)深度δ變小。
[0008]若焦點(diǎn)深度δ過(guò)小，則使基板表面與投影光學(xué)系統(tǒng)之像面一致變得困難，會(huì)有曝光動(dòng)作時(shí)之聚焦裕度(focus margin)不足之虞。因此，作為實(shí)質(zhì)地使曝光波長(zhǎng)縮短、且使焦點(diǎn)深度變大之方法，例如，已提出了國(guó)際公開(kāi)第99/49504號(hào)小冊(cè)子所揭示之液浸法。該液浸法，系以水或有機(jī)溶劑等液體填滿(mǎn)投影光學(xué)系統(tǒng)之下表面與基板表面之間來(lái)形成液浸區(qū)域，利用液體中之曝光用光之波長(zhǎng)會(huì)變成空氣中之1/η(η系液體之折射率，通常系1.2?1.6左右)來(lái)提高分辨率，并且將焦點(diǎn)深度放大約η倍。
[0009]然而，為了利用液浸法良好地進(jìn)行曝光處理，必需使液浸區(qū)域形成為期望狀態(tài)。因此，較佳為，先掌握液體之液浸區(qū)域之狀態(tài)，確認(rèn)液浸區(qū)域?yàn)槠谕麪顟B(tài)后，再進(jìn)行曝光處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明有鑒于上述情形，其目的在于提供能掌握液體之液浸區(qū)域之狀態(tài)之曝光裝置及曝光方法、以及使用該曝光裝置及曝光方法之組件制造方法。
[0011]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明系采用對(duì)應(yīng)于實(shí)施方式所示之各圖的以下構(gòu)成。但是，附在各要件之帶括號(hào)符號(hào)僅系該要件之例示，不限于各要件。
[0012]依本發(fā)明之第I方式，提供一種曝光裝置，透過(guò)液浸區(qū)域之液體將基板曝光，其特征在于具備:投影光學(xué)系統(tǒng)，具有最靠近該投影光學(xué)系統(tǒng)的像面之第I光學(xué)元件；液浸機(jī)構(gòu)，在設(shè)置于該投影光學(xué)系統(tǒng)之像面?zhèn)戎榷媾c該第I光學(xué)元件之間形成液體之液浸區(qū)域；及觀察裝置，用以觀察該液浸區(qū)域之狀態(tài)。
[0013]依本發(fā)明之第2方式，提供一種曝光裝置，透過(guò)液浸區(qū)域之液體將基板曝光，其特征在于具備:投影光學(xué)系統(tǒng)，具有最靠近該投影光學(xué)系統(tǒng)的像面之第I光學(xué)元件、及次于該第I光學(xué)元件靠近該像面之第2光學(xué)元件；液浸機(jī)構(gòu)，用以在該第I光學(xué)元件與該第2光學(xué)元件之間形成液體之液浸區(qū)域；及觀察裝置，用以觀察液浸區(qū)域之狀態(tài)。又依本發(fā)明之第3方式，提供一種曝光裝置，透過(guò)液浸區(qū)域之液體將基板曝光，其特征在于具備:光學(xué)元件；液浸機(jī)構(gòu)，用以將配置于該光學(xué)元件之光射出側(cè)之既定面與該光學(xué)元件之間以液體填滿(mǎn)；及觀察裝置，用以觀察該光學(xué)元件與該既定面之間之液體狀態(tài)。
[0014]依本發(fā)明之第I?第3方式，因設(shè)置用以觀察液浸區(qū)域之狀態(tài)之觀察裝置，故根據(jù)該觀察裝置之觀察結(jié)果，能確認(rèn)所形成之液浸區(qū)域是否為期望狀態(tài)。并且，若根據(jù)觀察裝置之觀察結(jié)果而判斷為所形成之液浸區(qū)域系期望狀態(tài)時(shí)，例如通過(guò)進(jìn)行基板之曝光，能透過(guò)液浸區(qū)域之液體將基板良好地曝光。另一方面，若根據(jù)觀察裝置之觀察結(jié)果而判斷為所形成之液浸區(qū)域系不是期望狀態(tài)時(shí)，能采取用以使液浸區(qū)域成為期望狀態(tài)之適當(dāng)措施，例如能進(jìn)行液體之置換。
[0015]依本發(fā)明之第4方式，提供一種組件制造方法，其特征在于:該組件系使用上述方式之曝光裝置來(lái)制造。
[0016]依本發(fā)明之第4方式，在確認(rèn)所形成之液浸區(qū)域?yàn)槠谕麪顟B(tài)后，能透過(guò)該液浸區(qū)域之液體良好地進(jìn)行用以制造組件之曝光處理或測(cè)量處理等。從而，能提供具有期望性能之組件。
[0017]依本發(fā)明之第5方式，提供一種曝光方法，透過(guò)液體將基板曝光，其特征在于包含以下步驟:透過(guò)該液浸區(qū)域之液體將基板曝光；將已曝光之基板與未曝光之基板更換；及在基板之更換中，檢測(cè)該液浸區(qū)域之液體中之氣體部分。
[0018]依本發(fā)明之第5方式，通過(guò)檢測(cè)出該液浸區(qū)域之液體中之氣體部分，來(lái)掌握液浸區(qū)域之狀態(tài)，對(duì)液浸區(qū)域施以適當(dāng)之必要措施，從而能維持良好之液浸區(qū)域。又，因在基板之更換時(shí)進(jìn)行氣體部分之檢測(cè)，故氣體部分之檢測(cè)不會(huì)影響曝光動(dòng)作，而能維持曝光裝置之期望產(chǎn)能。又，「液體中之氣體部分」不僅系液體中之氣泡，亦包含液體中之空隙(Void)。
[0019]依本發(fā)明之第6方式，提供一種組件之制造方法，其特征在于包含以下步驟:通過(guò)上述本發(fā)明之曝光方法將基板曝光；將已曝光之基板顯影；及將已顯影之基板加工。本組件制造方法，因采用本發(fā)明之曝光方法，故能提供具有期望性能之組件。
[0020]依本發(fā)明，使用觀察裝置確認(rèn)液體之液浸區(qū)域?yàn)槠谕麪顟B(tài)后，能將基板良好曝光。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1系表示第I實(shí)施方式之曝光裝置的概略構(gòu)成圖。
[0022]圖2系從上方觀察基板載臺(tái)及測(cè)量載臺(tái)的俯視圖。
[0023]圖3系投影光學(xué)系統(tǒng)前端附近的放大截面圖。
[0024]圖4系用來(lái)說(shuō)明在基板載臺(tái)及測(cè)量載臺(tái)之間第I液浸區(qū)域移動(dòng)之狀況的圖。
[0025]圖5系表示曝光步驟之一例的流程圖。
[0026]圖6系表示觀察裝置觀察液浸區(qū)域之狀態(tài)的圖。
[0027]圖7系表示第2實(shí)施方式之曝光裝置。
[0028]圖8系表示第3實(shí)施方式之曝光裝置。
[0029]圖9系表示觀察裝置之觀察時(shí)點(diǎn)之一例的流程圖。
[0030]圖10系表示第4實(shí)施方式之曝光步驟之一例的流程圖。
[0031]圖11系表示第4實(shí)施方式之曝光裝置主要部分圖。
[0032]圖12系表不脫氣裝置之一例。
[0033]圖13系表示具備照明光源之觀察裝置的概略圖。
[0034]圖14系表示照明液浸區(qū)域之照明裝置之一例的概略圖。
[0035]圖15系表示照明液浸區(qū)域之照明裝置之一例的概略圖。
[0036]圖16系表示照明液浸區(qū)域之照明裝置之一例的概略圖。
[0037]圖17系表示照明液浸區(qū)域之照明裝置之一例的概略圖。
[0038]圖18系表示半導(dǎo)體組件之制造步驟之一例的流程圖。
[0039]符號(hào)說(shuō)明
[0040]1:第I液浸機(jī)構(gòu)
[0041]2:第2液浸機(jī)構(gòu)
[0042]28:脫氣裝置
[0043]51:基板載臺(tái)上面
[0044]58:測(cè)量載臺(tái)上面
[0045]60:觀察裝置
[0046]61:光學(xué)系統(tǒng)
[0047]62:調(diào)整機(jī)構(gòu)
[0048]63:攝影元件
[0049]64:透明構(gòu)件
[0050]65:透明構(gòu)件上面
[0051]300:基準(zhǔn)構(gòu)件
[0052]400:照度不均傳感器
[0053]500:空間像測(cè)量傳感器
[0054]600:照射量傳感器
[0055]CONT:控制裝置
[0056]DY:顯示裝置
[0057]EX:曝光裝置
[0058]LQl:第 I 液體
[0059]LQ2:第 2 液體
[0060]LRl:第I液浸區(qū)域
[0061]LR2:第2液浸區(qū)域
[0062]LSl:第I光學(xué)元件
[0063]LS2:第2光學(xué)元件
[0064]P:基板
[0065]PL:投影光學(xué)系統(tǒng)
[0066]PSTl:基板載臺(tái)
[0067]PST2:測(cè)量載臺(tái)
【具體實(shí)施方式】
[0068]以下，參照?qǐng)D式說(shuō)明本發(fā)明之實(shí)施方式。
[0069]〈第I實(shí)施方式〉
[0070]圖1系表示第I實(shí)施方式之曝光裝置EX的概略構(gòu)造圖。在圖1，曝光裝置EX，包含:掩模載臺(tái)MST，以可移動(dòng)的方式支撐掩模M ;基板載臺(tái)PSTl，具有保持基板P之基板保持具PH，以可移動(dòng)的方式在基板保持具PH保持基板P ;測(cè)量載臺(tái)PST2，供保持進(jìn)行曝光處理相關(guān)之測(cè)量之測(cè)量器，能與基板載臺(tái)PSTl獨(dú)立移動(dòng)；照明光學(xué)系統(tǒng)IL，將支撐于掩模載臺(tái)MST之掩模M以曝光用光EL照明；投影光學(xué)系統(tǒng)PL，將曝光用光EL所照明之掩模M之圖案像投影于支撐在基板載臺(tái)PSTl之基板P ;及控制裝置C0NT，綜合控制曝光裝置EX全體之動(dòng)作。在控制裝置C0NT，連接用以顯示曝光處理相關(guān)之信息之顯示裝置DY。
[0071]本實(shí)施方式之曝光裝置EX，為了使曝光波長(zhǎng)實(shí)質(zhì)地縮短來(lái)提高分辨率并且使焦點(diǎn)深度實(shí)質(zhì)地?cái)U(kuò)大，適用液浸法之液浸曝光裝置，其具備第I液浸機(jī)構(gòu)1，在構(gòu)成投影光學(xué)系統(tǒng)PL之多個(gè)光學(xué)元件LSl?LS7中，在最靠近投影光學(xué)系統(tǒng)PL之像面之第I光學(xué)元件LSl之下表面Tl與基板P之間，以第I液體LQl填滿(mǎn)，來(lái)形成第I液浸區(qū)域LR1。第I液浸機(jī)構(gòu)I包含:第I液體供應(yīng)機(jī)構(gòu)10，用以在第I光學(xué)元件LSl之下表面Tl與基板P之間供應(yīng)第I液體LQl ;及第I液體回收機(jī)構(gòu)20，用以將第I液體供應(yīng)機(jī)構(gòu)10所供應(yīng)之第I液體LQl回收。第I液浸機(jī)構(gòu)I之動(dòng)作系以控制裝置CONT控制。
[0072]又，在投影光學(xué)系統(tǒng)PL之像面?zhèn)雀浇?，具體而言，在投影光學(xué)系統(tǒng)PL之像面?zhèn)榷瞬恐鈱W(xué)元件LSl附近，配置構(gòu)成第I液浸機(jī)構(gòu)I之一部分之噴嘴構(gòu)件70。噴嘴構(gòu)件70系在基板P (基板載臺(tái)PST)上方以包圍投影光學(xué)系統(tǒng)PL前端周?chē)绞皆O(shè)置之環(huán)狀構(gòu)件。
[0073]又，曝光裝置EX，包含第2液浸機(jī)構(gòu)，用以將第I光學(xué)元件LSl與次于第I光學(xué)元件LSl靠近投影光學(xué)系統(tǒng)PL之像面之第2光學(xué)元件LS2之間以第2液體LQ2填滿(mǎn)，來(lái)形成第2液浸區(qū)域LR2。第2光學(xué)元件LS2系配置于第I光學(xué)元件LSl之上方，第I光學(xué)元件LSl之上面T2，系以與第2光學(xué)元件LS2之下表面T3相對(duì)之方式配置。第2液浸機(jī)構(gòu)2，包含:第2液體供應(yīng)機(jī)構(gòu)30，用以在第I光學(xué)元件LSl與第2光學(xué)元件LS2之間供應(yīng)第2液體LQ2 ;及第2液體回收機(jī)構(gòu)40，用以將第2液體供應(yīng)機(jī)構(gòu)30所供應(yīng)之第2液體LQ2回收。第2液浸機(jī)構(gòu)2之動(dòng)作系以控制裝置CONT控制。
[0074]本實(shí)施方式之曝光裝置EX，系采用將第I液浸區(qū)域LRl局部形成于基板P上之局部液浸方式。又，曝光裝置EX，亦將第2液浸區(qū)域LR2局部形成于第I光學(xué)元件LSl之上面T2之一部分。曝光裝置EX，至少在將掩模M之圖案轉(zhuǎn)印于基板P上之期間，使用第I液浸機(jī)構(gòu)1，在第I光學(xué)元件LSl與配置于其像面?zhèn)戎錚之間填滿(mǎn)第I液體LQl來(lái)形成第I液浸區(qū)域LRl，并且使用第2液浸機(jī)構(gòu)2，在第I光學(xué)元件LSl與第2光學(xué)元件LS2之間填滿(mǎn)第2液體LQ2來(lái)形成第2液浸區(qū)域LR2。
[0075]又，在測(cè)量載臺(tái)PST2，設(shè)置觀察裝置60，用以觀察第I液浸區(qū)域LRl及第2液浸區(qū)域LR2之各狀態(tài)。觀察裝置60系設(shè)于測(cè)量載臺(tái)PST2之內(nèi)部。
[0076]在本實(shí)施方式，曝光裝置EX系以使用掃描型曝光裝置(掃描步進(jìn)機(jī))之情形為例來(lái)說(shuō)明，該掃描型曝光裝置，系將掩模M與基板P邊朝與掃描方向彼此不同之方向(逆方向)同步移動(dòng)邊將形成于掩模M之圖案曝光在基板P上。在以下之說(shuō)明，設(shè)定在水平面內(nèi)與掩模M與基板P同步移動(dòng)方向(掃描方向)為X軸方向，設(shè)定在水平面內(nèi)與X軸方向正交之方向(非掃描方向)為Y軸方向，設(shè)定垂直于X軸及Y軸方向且與投影光學(xué)系統(tǒng)PL之光軸AX—致之方向?yàn)閆軸方向。又，設(shè)定繞各X軸、Y軸、及Z軸旋轉(zhuǎn)(傾斜)方向?yàn)棣é?、?Y、及Θ Z方向。又，在此，「基板」系包括在半導(dǎo)體晶片上涂布有抗蝕劑者，「掩模」系包含形成縮小投影于基板上之組件圖案的標(biāo)線(xiàn)片。
[0077]照明光學(xué)系統(tǒng)IL，具有:曝光用光源，射出曝光用光EL;光學(xué)積分器，使射出自曝光用光源之曝光用光EL之照度均等化；聚光鏡，將來(lái)自光學(xué)積分器之曝光用光EL聚光；中繼透鏡系統(tǒng)；及可變視野光圈，用以設(shè)定曝光用光EL所形成之掩模M上之照明區(qū)域；等等。掩模M上之既定照明區(qū)域系通過(guò)照明光學(xué)系統(tǒng)IL以均一之照度分布之曝光用光EL照明。射出自照明光學(xué)系統(tǒng)IL之曝光用光EL，例如使用從水銀燈射出之光線(xiàn)(g線(xiàn)、h線(xiàn)、i線(xiàn))及KrF準(zhǔn)分子激光光(波長(zhǎng)248nm)等遠(yuǎn)紫外光(DUV光)，或ArF準(zhǔn)分子激光光(波長(zhǎng)193nm)及F2激光光(波長(zhǎng)157nm)等真空紫外光(VUV光)等。在本實(shí)施方式使用ArF準(zhǔn)分子激光光。
[0078]在本實(shí)施方式中，第I液體供應(yīng)機(jī)構(gòu)10所供應(yīng)之第I液體LQl及第2液體供應(yīng)機(jī)構(gòu)30所供應(yīng)之第2液體LQ2系使用純水。即，在本實(shí)施方式，第I液體LQl與第2液體LQ2系相同液體。純水不僅能透過(guò)ArF準(zhǔn)分子激光光，亦能透過(guò)從水銀燈射出之光線(xiàn)(g線(xiàn)、h線(xiàn)、i線(xiàn))及KrF準(zhǔn)分子激光光(波長(zhǎng)248nm)等遠(yuǎn)紫外光(DUV光)。
[0079]掩模載臺(tái)MST，以可移動(dòng)的方式保持掩模M，且在垂直于投影光學(xué)系統(tǒng)PL之光軸AX之平面內(nèi)，即在XY平面內(nèi)能2維移動(dòng)，及能朝Θ Z方向微旋轉(zhuǎn)。掩模載臺(tái)MST通過(guò)包含線(xiàn)性馬達(dá)等之掩模載臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)MSTD驅(qū)動(dòng)。掩模載臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)MSTD通過(guò)控制裝置CONT控制。在掩模載臺(tái)MST上，設(shè)置與掩模載臺(tái)MST—起移動(dòng)之移動(dòng)鏡52。又，在與移動(dòng)鏡52相對(duì)之位置設(shè)置激光干涉計(jì)53。掩模載臺(tái)MST上之掩模M之2維方向位置及旋轉(zhuǎn)角通過(guò)激光干涉計(jì)53實(shí)時(shí)測(cè)量，輸出測(cè)量結(jié)果至控制裝置C0NT?？刂蒲b置CONT通過(guò)依激光干涉計(jì)53之測(cè)量結(jié)果驅(qū)動(dòng)掩模載臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)MSTD，來(lái)進(jìn)行掩模載臺(tái)MST所支撐之掩模M之定位。
[0080]投影光學(xué)系統(tǒng)PL，將掩模M之圖案以既定之投影倍率β投影于基板P。投影光學(xué)系統(tǒng)PL具備包含設(shè)置于基板P側(cè)之前端之第I光學(xué)元件LSl在內(nèi)的多個(gè)光學(xué)元件LSl?LS7，這些光學(xué)元件LSl?LS7系以鏡筒PK支撐。在本實(shí)施方式，投影光學(xué)系統(tǒng)PL系投影倍率β為例如1/4、1/5、或1/8之縮小系統(tǒng)。又，投影光學(xué)系統(tǒng)PL亦可等倍系統(tǒng)及放大系統(tǒng)中之任一種。又。投影光學(xué)系統(tǒng)PL，亦可包含折射元與反射元件之反射折射系統(tǒng)、不包含反射元件之折射系統(tǒng)、不包含折射元件之反射系統(tǒng)中之任一種。從照明光學(xué)系統(tǒng)IL射出之曝光用光EL，從物體面?zhèn)壬淙胪队肮鈱W(xué)系統(tǒng)PL，通過(guò)多個(gè)光學(xué)元件LS7?LSl后，從投影光學(xué)系統(tǒng)PL之像面?zhèn)壬涑觯缓?