CN104977812B - 曝光装置以及用于制造物品的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种曝光装置以及用于制造物品的方法，该曝光装置包含：经由原件侧标记和投影光学系统来检测基板侧标记的第一检测器；与第一检测器相比按照更多的数量来布置的且在不经由投影光学系统的情况下检测基板侧标记的第二检测器；具有参考标记的参考板；以及控制单元，该控制单元被配置为：通过第二检测器来获得该多个参考标记的第一检测结果，基于第一检测结果来获得与该多个第二检测器之间的第一距离相关的第一信息，通过第一检测器和第二检测器来获得同一基板侧标记的第二检测结果，基于第二检测结果来获得与第一检测器与第二检测器之间的距离相关的第二信息，并且基于第一信息和第二信息来控制原件与基板的对准。

Description

曝光装置以及用于制造物品的方法

技术领域

本发明涉及曝光装置以及用于制造物品的方法。

背景技术

将原件(例如，掩模)的图案转印到其上施加了抗蚀剂的基板(例如，玻璃板和晶圆)之上的曝光装置已经被用于制造平板(例如，液晶面板和有机EL面板)以及半导体器件。在这样的曝光装置中，将原件的图案高精度地定位于基板上的照射区(shot area)内是重要的。同时，提高曝光装置的吞吐量(生产能力)同样是所期望的。

作为用于提高吞吐量的方法，例如，存在着这样的方法：在原件与基板的对准(定位)中，只有一部分标记(对准标记)已被测量(减少待测量的标记的数量)，而非测量基板上的全部标记。日本专利No.5006761公开了这样的方法：在照射区内的标记只有一部分被测量，并且照射区内的校正量基于在全部标记都已被测量的另一个基板上的照射区来预测。

但是，很有可能，在日本专利No.5006761中公开的方法将会由于在基板随机变形的情形中待测量的标记的数量减少而导致照射区的校正量的误差。

发明内容

本发明提供了例如在提高对准精度和吞吐量方面有优势的曝光装置。

根据本发明的一个方面，本发明提供了用于经由投影光学系统将形成于原件上的图案的图像转印到基板上的曝光装置，该曝光装置包含：经由形成于原件上的原件侧标记和投影光学系统来检测形成于基板上的基板侧标记中的至少一个的第一检测器；按照比第一检测器多的数量来布置的并且在没有经由投影光学系统的情况下分别检测基板侧标记的多个第二检测器；具有多个参考标记的参考板；以及被配置为控制原件与基板的对准的控制单元，其中控制单元被配置为通过第二检测器来获得该多个参考标记的第一检测结果并且基于第一检测结果来获得与该多个第二检测器之间的第一距离相关的第一信息，控制单元被配置为通过第一检测器和第二检测器来获得同一基板侧标记的第二检测结果并且基于第二检测结果来获得与第一检测器与第二检测器之间的距离相关的第二信息，并且控制单元被配置为基于第一信息和第二信息来控制原件与基板的对准。

根据以下关于示例性实施例的描述(参照附图)，本发明的更多特征将变得很清晰。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个实施例的曝光装置的配置。

图2A示出了一个实施例中基板上的标记的布局。

图2B示出了一个实施例中原件上的标记的布局

图2C示出了一个实施例中对准观测仪(scope)的布局。

图2D示出了一个实施例中离轴观测仪的布局。

图2E示出了一个实施例中参考标记的布局。

图3是示出了一个实施例中的对准流程的流程图。

具体实施方式

以下，将参考附图来描述本发明的优选实施例。

首先，将给出关于根据本发明的一个实施例的曝光装置的配置的描述。图1是示出根据本实施例的曝光装置100的配置的示意图。曝光装置100在例如平板(诸如液晶显示器件和有机EL器件)的制造过程中被用作光刻装置。特别地，在本实施例中，曝光装置100是通过步进扫描法将形成于原件(掩模)上的图案3a转印(曝光)到基板5a(即，例如，玻璃板)上的扫描型投影曝光装置。曝光装置100包含照明光学系统1、原件台3b、投影光学系统4、基板台5b、对准测量单元2、离轴测量单元9、参考板10和控制单元8。注意，在下面的图1和图2A至2E中，Y轴被定位于在与垂直方向上的Z轴垂直的平面中曝光期间原件3a和基板5a的扫描方向上，而X轴被定位于与Y轴正交的非扫描方向上。

照明光学系统1具有光源(未示出)并且将狭缝形照明光(例如，圆弧形)照射到原件3a上。原件台3b保持原件3a并且在Y轴方向上是可移动的。投影光学系统4采用由多个镜面配置的镜面投影方法，并且将形成于原件3a上的图案的图像以例如相等的倍率投影到由基板台5b保持的基板5a上。基板台(基板保持单元)5b被放置于底座6上、保持住基板5a并且可在例如六个方向(具体地，X、Y、Z、ωx、ωy和ωz方向)上移动。在曝光期间，由原件台3b保持的原件3a以及由基板台5b保持的基板5a按照经由投影光学系统4位置共轭的关系(投影光学系统4的对象表面和图像表面)被布置。

对准测量单元2被放置于照明光学系统1与原件3a之间，并且包括用作第一检测器的至少两个对准观测仪2a和2b(见图2C)。曝光装置100在将原件的图案3a转印到基板5a上的多个照射区上时执行照射区(基板5a)与原件3a之间的对准(定位)。然后，对准测量单元2经由投影光学系统4同时检测(观察)形成于基板5a上的标记(基板侧标记)以及形成于原件3a上的多个标记(原件侧标记)。注意，如果在由对准测量单元2执行测量时使用具有与在曝光基板5a时所使用的光的波长相同的波长的光，则基板5a可以被曝光(在基板5a上的抗蚀剂可以被曝光)。因此，具有与在曝光基板5a时所使用的光的波长不同的波长的光(这种光为非曝光用光)被用作在执行对准测量时所使用的光。

离轴测量单元9位于投影光学系统4与基板5a(基板台5b)之间，并且包括用作第二检测器的至少两个(在本实施例中为六个)离轴观测仪9a至9f(见图2D)。离轴测量单元9在不经由投影光学系统4的情况下检测(观察)设置于基板5a上的照射区中的多个标记。注意，按照与由对准测量单元2进行的测量类似的方式，在离轴测量单元9执行测量时所使用的光同样是具有与在曝光基板5a时所使用的光的波长不同的波长的光(非曝光用光)。

参考板10位于离轴测量单元9在其处可检测的位置，例如，位于面向离轴测量单元9的位置，并且包括与离轴观测仪9a至9f的每个位置(地点)对应的多个参考标记10a至10f。也就是，离轴测量单元9的离轴观测仪9a至9f中的每一个都可以单独地检测被设置于对应位置的每个参考标记10a至10f。附加地，曝光装置100可以包含驱动单元(第一驱动单元，未示出)，该驱动单元允许移动参考板10，从而使得在通过使用各离轴观测仪9a至9f来执行检测时，各参考标记10a至10f都位于检测范围内。作为替代地，在不设置专门用于移动参考版10的情况下，例如通过将参考板10基板台5b一体地放置，曝光装置100可以具有参考板10随基板台5b的移动而移动的配置。

控制单元8由计算机来配置，通过线路与曝光装置100的每个构件连接，并且可以依据程序等来控制每个构件的操作、调整等。注意，控制单元8可以与曝光装置100的其他部分一体地进行配置(在共用的外壳内)，或者可以与曝光装置100的其他部分分离地进行配置(在分离的外壳内)。

控制单元8基于由对准测量单元2测得的照射区上的每个标记的位置以及由离轴测量单元9测得的照射区上的标记的位置而获得照射区的形状信息。在它们当中，照射区的形状信息包括，例如，在照射区内的旋转分量、位移分量、倍率分量或正交分量。位移分量、倍率分量和正交分量可以分别包含X方向分量和Y方向分量。在此，控制单元8使离轴测量单元9测量参考板10，并由此可以基于该测量结果而获得与离轴观测仪9a至9f之间(在第二检测器之间)的距离(第一距离，以下称为“第一基线”)相关的第一信息。此外，控制单元8可以获得与扫描平面(XY平面)中的对准测量单元2(对准观测仪)与离轴测量单元9(离轴观测仪)之间的距离(第二距离，以下称为“第二基线”)相关的第二信息。控制单元8可以基于第一信息和第二信息来测量基板5a上的每个标记的位置。控制单元8基于所获得的形状信息来确定原件台3b和基板台5b的移动速度或者投影光学系统4的投影倍率，从而使得原件3a上的标记以及照射区上的标记重叠。随后，控制单元8在使原件台3b和基板台5b在Y轴方向上彼此同步的同时以响应于投影光学系统4的投影倍率的速度比来扫描原件台3b和基板台5b。因此，形成于原件3a上的图案可以被转印到基板5a上的照射区上。曝光装置100通过在步进式移动基板台5b的同时对基板5a上的每个照射区依次重复这种扫描曝光来执行一个基板5a的曝光过程。

在此，将在将本实施例中的对准与传统曝光装置中的对准进行比较的同时，给出关于本实施例中的对准的描述。首先，将给出关于分别形成于原件3a和基板5a上的标记以及包含于用于检测它们的各测量单元2和9中的观测仪等的位置关系的描述。图2A至2E是用于描述分别形成于原件3a和基板5a上的标记、包含于对准测量单元2和离轴测量单元9中的每个观测仪以及参考板10上的标记的各自位置以及它们间的对应关系的示意性平面图。

图2A是示出形成于基板5a上的标记(对准标记)的位置的示意图。基板5a包含在其表面上的多个(在本实施例中，总共为具有3×2布局的六个区域)照射区51至56。此外，多个(在本实施例中，总共为具有2×3布局的六个标记)标记(例如，标记511至516形成于照射区51中)形成于照射区51至56中的每一个的周围。

图2B是示出形成于原件3a上的标记(对准标记)的位置的示意图。原件3a包含区域31，在该区域31内形成待转印到基板5a上的照射区51至56中的每一个上的图案。随后，多个(在本实施例中为六个)标记311至316形成于区域31的周围，例如，以便分别对应于布置于照射区51至56中的每一个的周围的六个标记。

图2C是示出对准测量单元2的对准观测仪的位置的示意图。对准测量单元2具有例如沿X方向布置的两个对准观测仪2a和2b。此外，图2C中的实例示出，对准观测仪2a与对准观测仪2b之间的距离(间隔)与一个照射区中的基板侧标记在X方向上的间隔(例如，标记511与标记514之间的距离)相匹配。

图2D是示出离轴测量单元9的离轴观测仪的位置的示意图。离轴测量单元9具有例如沿X方向布置的六个离轴观测仪9a至9f。以此方式，所放置的离轴观测仪的数量大于对准测量单元2的所放置的对准观测仪的数量。因此，与对准测量单元2(对准观测仪2a和2b)同时检测的基板侧标记相比，离轴测量单元9(离轴观测仪9a至9f)可以同时检测更多的基板侧标记。注意，在下面的描述中，“同时”按照广义的时序来理解，该广义时序不仅包括完全相同的时序，而且还包括被认为是几乎相同的时序，该时序具有可允许的时间间隔。

图2E是示出形成于参考板10上的参考标记的位置的示意图。参考标记10a至10f被布置于使得它们可在离轴观测仪9a至9f处被单独检测到的位置处，并且优选地，被布置于使得它们全部可被同时检测到的位置处。

首先，将给出关于传统曝光装置中的对准的描述，而与根据本实施例的曝光装置100对应的构件相同的构件由相同的附图标记来指示。控制单元8移动基板台5b和原件台3b，使对准观测仪2a检测基板侧标记511和原件侧标记311，并且使对准观测仪2b检测基板侧标记514和原件侧标记314。也就是，对准测量单元2分别同时测量基板5a上的基板侧标记511的位置以及基板5a上的基板侧标记514的位置。然后，控制单元8移动基板台5b和原件台3b，使对准观测仪2a检测基板侧标记512和原件侧标记312，并且使对准观测仪2b检测基板侧标记515和原件侧标记315。也就是，对准测量单元2分别同时测量基板5a上的基板侧标记512的位置以及基板5a上的基板侧标记515的位置。随后，控制单元8进一步移动基板台5b和原件台3b，使对准观测仪2a检测基板侧标记513和原件侧标记313，并且使对准观测仪2b检测基板侧标记516和原件侧标记316。也就是，对准测量单元2分别同时测量基板5a上的基板侧标记513的位置以及基板5a上的基板侧标记516的位置。

因此，在传统的曝光装置中，控制单元8步进式移动基板台5b和原件台3b，使对准测量单元2测量布置于基板5a上的照射区51的周围的全部基板侧标记的位置，然后获得照射区51的形状信息。其他照射区52至56同样被类似地测量。基板5a上的各照射区51至56中的全部基板侧标记的位置被测量，并且因此允许各照射区51至56与原件3a上的区域31高精度对准。

但是，传统曝光装置中的对准可能导致吞吐量降低，因为仅使用对准测量单元2来检测各照射区51至56中的全部基板侧标记的位置。相比之下，存在这样一种方法：只有一部分标记被测量，并且照射区内的校正量基于全部基板侧标记都已被测量的另一个基板的照射区来预测，以在维持对准精度的情况下提高吞吐量。但是，随着近年来平板中空间的节约，基板变得越来越薄，并且在基板变薄时，基板会在平板的制造过程中随机变形。在这种情况下，上述方法很有可能会因待测量的基板侧标记的数量减少而在照射区的校正量中导致不能允许的误差。因此，在本实施例中，通过使用对准测量单元2和离轴测量单元9来执行曝光之前的对准，如同下文所示出的。

接下来将给出关于根据本实施例的曝光装置中的对准的描述。图3是示出本实施例中的对准流程的流程图。首先，控制单元8移动基板台5b，并且使离轴测量单元9的离轴观测仪9a至9f中的每一个同时检测参考板10上的参考标记10a至10f中的每一个(步骤S101)。此时，离轴测量单元9测量与参考标记10a至10f对应的离轴观测仪9a至9f的位置。控制单元8基于该测量结果(第一检测结果)获得第一信息，并且将其用作用于校正第一基线的校正值(第一校正值)。

然后，控制单元8移动基板台5b和原件台3b，并且使对准观测仪2a和2b中的每一个检测基板侧标记之中在一个照射区中沿X轴方向排列的一对(两个)基板侧标记(步骤S102)。例如，控制单元8选择出现于照射区52中的第一行内的一对(两个)基板侧标记521和524。随后，控制单元8使对准观测仪2a检测基板侧标记521和原件侧标记311，并且使对准观测仪2b检测基板侧标记524和原件侧标记314。也就是，对准测量单元2分别同时测量基板5a上的基板侧标记521的位置以及基板5a上的基板侧标记524的位置。

然后，控制单元8移动基板台5b，并且使离轴观测仪9a至9f中的每一个分别同时检测出现于基板5a上的第一行内的六个基板侧标记511、514、521、524、531和534(步骤S103)。也就是，离轴测量单元9测量基板侧标记511、514、521、524、531和534中的每一个的位置。此外，控制单元8获得步骤S102中获得的基板侧标记521和524的测量结果与步骤S103中获得的基板侧标记521和524的测量结果之间的差异(第二信息)。注意，这些测量结果被称为第二检测结果。然后，控制单元8使用该差异作为用于校正第二基线的校正值(第二校正值)。

然后，控制单元8确定是否基板5a上的基板侧标记的全部行都已被检测(步骤S104)。在此，当控制单元8确定针对全部行的检测尚未完成(否)时，该过程返回至步骤S103，并且控制单元8使每个离轴观测仪9a至9f检测出现于后一行(例如，如果该过程按以上流程前进，则为第二行)中的基板侧标记。具体地，控制单元8移动基板台5b，并且使各离轴观测仪9a至9f分别同时检测出现于基板5a上第二行中的各基板侧标记512、515、522、525、532和535。也就是，离轴测量单元9测量各基板侧标记512、515、522、525、532和535的位置。控制单元8重复进行测量，直到测量了出现于最后一行(第六行)中的基板侧标记543、546、553、556、563和566的位置，并且当控制单元8在步骤S104中确定针对全部行的检测都已完成(是)时，该过程前进到步骤S105。

随后，在必要时，控制单元8通过使用步骤S101中所获得的第一校正值来校正第一基线(作为参考)，并且通过使用步骤S103中所获得的第二校正值来校正第二基线(作为参考)(步骤S105)。在此，“在必要时”对应于例如这样的情形：各个基线的误差超过了之前所校准的可允许范围。然后，控制单元8通过使用已校正的第一基线或者已校正的第二基线来指定基板5a上的每个基板侧标记的位置，并且基于该位置来执行原件3a与基板5a的对准。

因此，曝光装置100中的对准允许减小每个基板侧标记之间的测量位置的误差并且高精度地获得各照射区51至56的形状信息。特别地，在本实施例中，不仅针对作为扫描平面中的对准测量单元2与离轴测量单元9之间的距离的第二基线执行校正，而且也针对作为多个离轴观测仪9a至9f之间的距离的第一基线执行校正，从而使得效率显著。此外，与传统曝光装置中的对准相比，曝光装置100中的对准允许以更少的过程来测量基板5a上的全部标记的位置，并且因此有利于提高整个曝光装置100的吞吐量。

如上所述，根据本实施例，提供了在提高对准精度和吞吐量方面有优势的曝光装置。

注意，在本实施例中采用了包含于离轴测量单元9中的六个离轴观测仪，但是作为替代地，也可以采用例如四个或八个离轴观测仪。此外，并不一定要使用全部离轴观测仪，并且，例如，当在设置有八个离轴观测仪的曝光装置中执行对六个照射区的曝光时，只需要使用与它们对应的六个离轴观测仪。此外，形成于参考板10上的参考标记的数量并不一定与离轴观测仪的数量相同。例如，当离轴观测仪的位置可变时，在参考板10上可以根据离轴观测仪的推测位置来设置比离轴观测仪更多的参考标记。

而且，在本实施例中，在每个基板5a上执行针对基线校正的测量，换言之，每个基板5a执行一次测量，但是测量的间隔并不限定于此，并且测量的频率和次数可以根据需要增加或减少。此外，通过使用对准测量单元2来进行的测量并不限于一次，而是可以根据需要多次执行测量或者执行多个标记的测量。

此外，在本实施例中，在执行对准时，基板台5b被移动并且离轴测量单元9测量参考板10，但是基板台5b在此时不一定要移动。例如，参考板10可以被预先定位，从而使得当基板台5b移至基板5a被交换的位置时，参考板10移至可由离轴测量单元9检测到的位置。因此，可以在交换基板5a期间通过使用离轴测量单元9来执行对参考板10的测量，以抑制因用于对参考板10的测量的基板台5b的移动时间以及测量时间所致的周期时间的增加，并进一步提高吞吐量。

而且，在本实施例中，在执行对准时，对准测量单元2测量标记，并且随后离轴测量单元9测量同一标记，以取得用于校正第二基线的第二校正值，但是测量顺序并不限于此。例如，离轴观测仪9a至9f可以在通过使用对准观测仪2a和2b测量标记522和525的同时测量标记511、514、521、524、531和534。这种同时测量允许吞吐量的进一步提高。但是，在这种情况下，对准测量单元2与离轴测量单元9之间的距离需要等于在标记522和525与标记521和524之间的距离。

此外，驱动单元(第二驱动单元)可以设置于离轴测量单元9内，并且与投影光学系统4间的相对位置可以变化。例如，在离轴测量单元9内设置在Y方向上可移动的驱动单元允许调整对准测量单元2与离轴测量单元9之间的距离，即，第二基线。因此，可以进一步提高吞吐量，因为如果照射布局或标记位置关于Y方向改变，则在调整距离之后允许对准测量单元2和离轴测量单元9的同时测量。注意，可以在对准测量单元2内而不是在离轴测量单元9内设置第二驱动单元，以便取得类似的效果。

此外，例如，在离轴观测仪9a至9f中的每一个处设置在X方向上可移动的驱动单元(第三驱动单元)允许调整在离轴观测仪9a至9f之间的距离，即，第一基线。因此，如果照射布局或标记位置关于X方向改变，则可以进一步提高吞吐量。但是，在这种情况下，优选地预先准备好与离轴观测仪9a至9f的推测位置(间隔)对应的参考标记。这是因为对离轴观测仪9a至9f之间的距离的测量在每个位置处都成为可能，并且在每个位置处针对第一基线的校正也成为可能。

(物品制造方法)

根据本发明的实施例的一种制造物品的方法适合用于制造诸如微器件(例如，半导体器件)或者具有微结构的元件之类的物品。根据本实施例的制造物品的该方法可以包括：通过使用上述扫描曝光装置在施加于基板上的光敏剂上形成潜影图案的步骤(曝光基板的步骤)，以及使其上形成有潜影图像的基板显影的步骤。此外，该制造方法包括其他众所周知的步骤(例如，氧化、沉积、气相沉积、掺杂、平坦化、蚀刻、抗蚀剂去除、划片、键合、封装等)。根据本实施例的制造物品的该方法在物品的性能、质量、生产能力及生产成本中的至少一项上优于传统方法。

虽然已经参照示例性实施例了描述本发明，但是应当理解，本发明并不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应当被给予最宽泛的解释，以便涵盖所有此类修改以及等效的结构和功能。

本申请要求在2014年4月2日提交的日本专利申请No.2014-076448的权益去，其通过引用全文并入此处。

Claims (11)

1.一种用于经由投影光学系统将形成于原件上的图案的图像转印到基板上的曝光装置，其特征在于，所述曝光装置包含：

第一检测器，所述第一检测器经由形成于所述原件上的原件侧标记和所述投影光学系统来检测形成于所述基板上的基板侧标记中的至少一个；

多个第二检测器，所述多个第二检测器以与所述第一检测器相比更多的数量来布置并且在不经由所述投影光学系统的情况下分别检测所述基板侧标记；

具有多个参考标记的参考板；以及

被配置为控制所述原件与所述基板的对准的控制单元，

其中所述控制单元被配置为通过所述第二检测器来获得所述多个参考标记的第一检测结果，并且基于所述第一检测结果来获得与所述多个第二检测器之间的第一距离相关的第一信息，

其中所述控制单元被配置为通过所述第一检测器和所述第二检测器来获得同一基板侧标记的第二检测结果，并且基于所述第二检测结果来获得与所述第一检测器和所述第二检测器之间的第二距离相关的第二信息，并且

其中所述控制单元被配置为基于所述第一信息和所述第二信息来控制所述原件与所述基板的对准。

2.根据权利要求1所述的曝光装置，其中所述第一检测器按照由所述第二检测器进行检测的时序来检测所述基板侧标记。

3.根据权利要求1所述的曝光装置，包含保持所述基板的且可移动的基板保持器，

其中所述参考板被布置为在所述基板保持器被移动至所述基板被交换的位置的情况下移动至可由所述第二检测器检测到的位置。

4.根据权利要求1所述的曝光装置，其中所述控制单元被配置为在所述多个第二检测器检测所述基板侧标记的情况下基于所述第一信息来校正所述第一距离。

5.根据权利要求1所述的曝光装置，其中所述控制单元被配置为在所述多个第二检测器检测所述基板侧标记的情况下基于所述第二信息来校正所述第二距离。

6.根据权利要求4所述的曝光装置，其中所述控制单元被配置为通过使用已校正的第一距离来指定所述基板侧标记在所述基板上的位置，并且基于所述位置来执行所述原件与所述基板的对准。

7.根据权利要求5所述的曝光装置，其中所述控制单元被配置为通过使用已校正的第二距离来指定所述基板侧标记在所述基板上的位置，并且基于所述位置来执行所述原件与所述基板的对准。

8.根据权利要求1所述的曝光装置包含第二驱动单元，所述第二驱动单元移动所述第一检测器或所述第二检测器，从而使得在所述基板或所述原件的扫描方向上的所述第一检测器与所述第二检测器之间的距离在曝光期间是可变的。

9.根据权利要求1所述的曝光装置，包含改变所述第二检测器之间的距离的第三驱动单元。

10.根据权利要求1所述的曝光装置，其中所述第一检测器或所述第二检测器通过使用具有与所述基板的曝光期间使用的光的波长不同的波长的光来检测所述基板侧标记。

11.一种用于制造物品的方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：

使用根据权利要求1至10中的任一项所述的曝光装置对基板进行曝光；并且

使所曝光的基板显影。