CN106842821A - 曝光装置和物品制造方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及曝光装置和物品制造方法。本发明提供用于曝光基板上的多个击射区域中的每一个的曝光装置。该曝光装置包括控制单元，该控制单元被配置为使用用于控制在基板上曝光的击射区域的形状的控制信息来控制曝光基板上的多个击射区域中的每一个的曝光处理，从而使得多个击射区域相邻。控制信息包含校正信息，该校正信息用于基于相邻的多个击射区的布局信息校正由曝光多个击射区域中的每一个时多个击射区域的形状的变形导致的多个击射区域的相邻部分的偏移。控制单元通过使用校正信息控制曝光处理。

Description

曝光装置和物品制造方法
技术领域
本发明涉及曝光装置和物品制造方法。
背景技术
存在如下的技术，该技术在使用包含多个击射(shot)区域的结合处(joint)的击射区域对通过第一曝光形成的多个相邻的击射区域执行第二曝光时减少重叠误差。
日本专利公开No.09-007919公开了检测第一曝光中的布置误差以及校正第二曝光中的击射区域旋转成分(图2中的δ)以减少重叠误差的方法。
在日本专利公开No.09-007919中公开的方法可平均减少整个击射区域上的重叠误差。但是，关于击射区域之间的接合处，不能说重叠误差可被充分地校正。当由多个击射区域形成一个器件时，多个击射区域之间的接合处上的重叠误差需要进一步被减少。
发明内容
本发明提供例如有利于减少多个击射区域之间的接合处的重叠误差的技术。
根据本发明的一个方面，提供一种用于曝光基板上的多个击射区域中的每一个的曝光装置，该曝光装置包括控制单元，该控制单元被配置为使用用于控制在基板上曝光的击射区域的形状的控制信息来控制曝光基板上的所述多个击射区域中的每一个的曝光处理，从而使得所述多个击射区域相邻，其中，控制信息包含校正信息，该校正信息用于基于相邻的多个击射区的布局信息校正由曝光所述多个击射区域中的每一个时所述多个击射区域的形状的变形导致的所述多个击射区域的相邻部分的偏移，以及，控制单元通过使用校正信息控制曝光处理。
根据本发明的另一方面，提供一种物品制造方法，该物品制造方法包括：使用曝光装置曝光基板；以及显影被曝光的基板，其中，曝光装置是用于曝光基板上的多个击射区域中的每一个的曝光装置，该曝光装置包括控制单元，该控制单元被配置为使用用于控制在基板上曝光的击射区域的形状的控制信息来控制曝光基板上的所述多个击射区域中的每一个的曝光处理，从而使得所述多个击射区域相邻，控制信息包含校正信息，所述校正信息用于基于相邻的多个击射区的布局信息来校正由曝光所述多个击射区域中的每一个时所述多个击射区域的形状的变形导致的所述多个击射区域的相邻部分的偏移，以及，控制单元通过使用校正信息控制曝光处理。
(参照附图)阅读示例性实施例的以下说明，本发明的其它特征将变得清晰。
附图说明
图1是表示根据实施例的曝光装置的布置的示图；
图2是用于解释校正击射区域的布置误差的常规方法的示图；
图3是用于解释校正击射区域的布置误差的常规方法的示图；
图4是用于解释击射区域的接合处的重叠误差的产生的示图；
图5是用于解释由击射区域形状的变形导致的击射区域之间的接合处的不连续的示图；
图6是表示根据实施例的第一曝光与第二曝光之间的关系的示图；
图7是表示在第一曝光中使用击射区域偏移形成连续接合处的例子的示图；
图8是表示在第一曝光中使用击射区域旋转形成连续接合处的例子的示图；
图9是表示在第一曝光使用击射区域倍率变化形成连续接合处的例子的示图；
图10是表示在第一曝光中通过改变扫描方向形成连续接合处的例子的示图；
图11是表示根据实施例的曝光装置的操作过程的流程图；
图12是用于解释击射区域A与击射区域B之间的接合处的关注部分的坐标的示图；
图13是表示击射区域A与B的初始坐标值的例子的示图；
图14是表示接合处的调整前后的击射区域A与B的关系的例子的示图。
具体实施方式
以下，将参照附图详细描述本发明的各种示例性实施例、特征和方面。注意，本发明不限于以下的实施例，并且以下的实施例仅表示有利于实现本发明的详细例子。另外，在实施例中描述的特征的所有组合不都是本发明的解决手段所必需的。
图1是表示根据本实施例的曝光装置100的布置的示图。在曝光装置100中，原件台架109保持原件108(掩膜(mask)或中间掩膜(reticle))。照明光学系统114用光源115的光照射由原件台架109保持的原件108。投影光学系统110将透过原件108的光投影到基板111(晶片)上。此时，基板111由基板保持器112保持。基板保持器112由被配置为可移动的基板台架113支撑。
基板台架113包含具有例如X轴、Y轴、Z轴、ωX轴、ωY轴、和ωZ轴的六轴驱动机构，并且基板台架113基于来自主控制器101的指令值被驱动。通过由激光干涉计103测量照射基板台架上的镜子106的来自激光头104和105的光束的反射光并且将该光转换成姿势量，获得基板台架113的当前位置。主控制器101从激光干涉计103获得基板台架113的当前位置，产生新的驱动指令值并且反馈这些值，由此保持基板台架113的姿势。
一对聚焦传感器107被放置在Y轴方向上，以夹着投影光学系统110的出射部分的附近。跟随扫描曝光，一个焦点传感器以预定节距(pitch)用斜入射光照射基板111，另一焦点传感器接收反射光。然后，图像处理器102将接收的光量转换成Z位移量，并且主控制器101基于区域中的各点的Z位移量计算近似平面。基板台架113的Z轴、ωX轴和ωY轴的驱动指令值改变，以使基板111的表面与经由投影光学系统110投影的原件108的图像对准。
对准测量单元120测量原件108与基板111之间的相对位置偏移。对准测量单元120可测量多个击射区域中的每一个的预定位置的坐标。在本实施例中，例如，在各击射区域的预定位置(例如，四个角和中心处的五个点)处，形成对准标记。
主控制器101是总体地控制曝光装置100的单元的控制器，并且主控制器101包含例如CPU 101a、保持控制程序和永久数据的ROM 101b以及用作CPU 101a的工作区域且保持暂时数据的RAM 101c。根据本实施例的主控制器101还用作校正关于曝光的控制信息(例如，击射区布局信息、投影倍率和扫描方向等)的校正单元(获得单元)，由此产生(获得)校正控制信息。
根据本实施例的曝光装置100是在相对地驱动原件和基板的同时执行曝光的扫描曝光装置。在半导体器件的制造中，一般地，在基板上对准和重叠要形成图案的多个层。即，执行曝光步骤以在具有通过第一曝光在基板上形成的图案的第一层上重叠具有通过第二曝光形成的图案的第二层。根据本实施例的曝光装置100可在曝光步骤中至少执行第一曝光。
传统地，为了校正第一曝光中的布置误差，在下一层的第二曝光中使用“扫描期间的台架控制”来减少重叠误差。“扫描期间的台架控制”指的是根据扫描方向上的曝光位置来调整原件台架与基板台架之间的相对位置或相对角度。图2是表示如下例子的示图，在该例子中，对于通过第一曝光形成的其中两个击射区域在X方向和Y方向中的每一个上相邻的总共四个击射区域，在X方向上出现布置误差。为了通过第二曝光补偿图2所示的布置误差，如图3所示，通过L执行扫描。然后，例如，基板台架偏移△X，并然后扫描剩余区域。但是，实际上，如图4所示，扫描期间的基板台架控制在击射区域之间的接合处不连续。出于这种原因，不仅在击射区域之间的接合处，而且在其它区域中出现控制延迟和重叠误差。当扫描速度降低时，基板台架的控制误差可被减少。但是，在这种情况下，第二曝光的吞吐量(throughput)下降。可通过执行曝光以消除第一曝光中的布置误差来解决该问题。但是，例如，在击射区域形状从理想形状变形的情况下，如图5所示，即使不存在布置误差，击射区域之间的接合处也不连续。
根据本实施例，如以下将描述的那样，当使用包含多个击射区域的接合处的击射区域执行第二曝光之后的重叠曝光时，可在不降低吞吐量的情况下减少重叠误差。在本实施例中，曝光装置具有通过曝光多个区域中的每一个来曝光由多个区域形成的整个区域使得彼此相邻的区域被连接的模式。在该模式中，主控制器101评价根据用于控制曝光区域的形状的控制信息(例如，击射区布局信息、投影倍率和扫描方向等)曝光的整个区域中的彼此相邻区域的连接状态。主控制器101基于评价来校正控制信息以改善连接状态，由此产生校正控制信息。曝光单元根据在该模式中产生的校正控制信息来曝光多个区域中的每一个，由此曝光整个区域。
作为例子，将描述如下情况，其中在该模式中，如图6所示，通过使用包含Y方向上的两个击射区域的视角，对通过第一曝光形成为在Y方向(扫描方向)上彼此相邻的两个击射区域执行第二曝光。图7表示在第一曝光中使用击射偏移形成连续接合处的例子。假定作为矩形区域的击射区域A(第一击射区域)和击射区域B(第二击射区域)在X方向上变形为平行四边形形状。如果不存在布置误差，那么如图7的校正之前的视图所示，击射区域A和击射区域B具有在相邻的部分处具有偏移的位置关系。更具体而言，虽然击射区域A和击射区域B在边上接触，但是顶点偏移，并且接合处不连续。在本实施例中，为了使得接触的区域的边匹配，击射区域A在与扫描方向垂直的X方向上以偏移量△X偏移，由此在第一曝光中依次曝光击射区域B和A(击射偏移扫描)。如图7的校正之后的示图所示，两个击射区域之间的接合处的误差由此减少，并且形成连续的接合处。由此，当执行第二曝光时，不需要在扫描期间不连续地驱动台架，且重叠误差可被减少。
图8表示其中在第一曝光中使用击射旋转形成连续接合处的例子。假定击射区域的形状如图8所示的那样变形。如果不存在布置误差，那么击射区域A和击射区域B具有图8的校正之前的示图所示的位置关系。在这种情况下，击射区域A和击射区域B之间的接合处不连续。在本实施例中，为了使得接触的区域的边匹配，击射区域A可以在第一曝光中以旋转量Δθ旋转并且被曝光(击射旋转扫描)。如图8的校正之后的示图所示，两个击射区域之间的接合处的误差由此减少，并且形成连续的接合处。由此，当执行第二曝光时，不需要在扫描期间不连续地驱动台架，并且重叠误差可被减少。在这种情况下，第二曝光中的扫描期间的台架控制指的是根据理想状态旋转原件与基板之间的相对关系。
图9是表示其中在第一曝光中使用击射倍率变化形成连续接合处的例子。假定击射区域具有图9所示的形状。如果不存在布置误差，那么击射区域A和击射区域B具有图9的校正之前的示图所示的位置关系。在这种情况下，击射区域A和击射区域B之间的接合处不连续。在本实施例中，为使得接触的区域的边匹配，可通过控制投影光学系统以改变击射区域A的X方向倍率来执行曝光(击射缩(scale)扫描)。如图9的校正之后的示图所示，两个击射区域之间的接合处的误差由此减少，并且形成连续的接合处。由此，当执行第二曝光时，不需要在扫描期间不连续地驱动台架，并且重叠误差可被减少。在这种情况下，如在例如日本专利No.3278303中描述的那样，可以使用在扫描期间改变投影光学系统的曝光倍率的方法，实现第二曝光中的连续驱动。
图10表示其中在第一曝光中通过改变扫描方向形成连续接合处的例子。考虑其中击射区域具有图10所示的形状且这些形状依赖于扫描方向的情况。如果击射区域A和击射区域B在相同的扫描方向上被曝光并且不存在布置误差，那么击射区域A和击射区域B具有图10的校正之前的示图所示的位置关系。在这种情况下，击射区域A与击射区域B之间的接合处不连续。在本实施例中，可通过改变扫描方向来使击射区域A的扫描方向反转(反转方向扫描)。如图10的校正之后的示图所示，两个击射区域之间的接合处的误差由此减少，并且形成连续接合处。由此，当执行第二曝光时，不需要在扫描期间不连续地驱动台架，并且重叠误差可被减少。同样，在这种情况下，如在例如日本专利No.3278303中描述的那样，可以使用在扫描期间改变投影光学系统的曝光倍率的方法，实现第二曝光中的连续驱动。
在这种情况下，为了在击射区域A与击射区域B之间形成连续接合处，校正参数包含代表扫描方向变化的参数。在校正参数中包含代表扫描方向变化的参数的条件，例如，可被定义如下。
·击射区域A和B中的每一个从由控制信息(击射区布局信息)定义的矩形形状变形为梯形形状。
·击射区域A(第一区域)的下底和击射区域B(第二区域)的上底重叠(图10中的校正之前的状态)，并且击射区域A的上底与击射区域B的上底之间的长度差是允许值或更小。该允许值可被设定为使得击射区域的上底之间的长度差可被视为基本上为零的值。
以上描述了其中在击射区域A曝光时执行诸如击射偏移扫描、击射旋转扫描、击射缩放扫描或反转方向扫描的校正扫描的例子。但是，可在击射区域B曝光时或者对于击射区域A和击射区域B执行校正扫描。校正参数可指示击射偏移扫描、击射旋转扫描、击射缩放扫描和反转方向扫描中的多个校正的组合。以上描述了其中两个击射区域在第二曝光中重叠的例子。但是，即使对于三个或更多个击射区域，也可通过上述的相同方法在第一曝光中形成连续接合处。在第一曝光中使用的校正参数基于例如事先通过测试曝光获得的击射区域形状被决定，使得在击射区域之间形成连续接合处。
图11表示根据本实施例的操作过程。首先，假定击射区域形状是理想的，决定要使用的对准标记(步骤S1)。然后，使用决定的对准标记来执行用于曝光测试基板的测试曝光(步骤S2)。对测试曝光中的各击射区域测量对准标记的坐标(步骤S3)。然后，用于在击射区域A与击射区域B之间形成连续接合处的对准量基于测量结果被决定(步骤S4)。将在后面描述该处理的细节。然后，使用决定的新对准标记来执行实际的曝光(步骤S5)。
以下，将描述如何获得执行击射区域A的击射偏移、击射旋转和击射倍率变化时的校正参数以在击射区域A与击射区域B之间形成连续接合处。如图12所示，击射区域之间的接合处上的关注点被设定为击射区域A的右下角和左下角以及击射区域B的右上角和左上角。这些点的理想位置的坐标被定义为(X0L,Y0L)和(X0R,Y0R)。坐标(0,0)表示击射区域A的中心位置。接合处不连续的情况下的击射区域的关注点的坐标被定义如下。
·击射区域A的左下坐标：(X0L+△XaL,Y0L+△YaL)
·击射区域A的右下坐标：(X0R+△XaR,Y0R+△YaR)
·击射区域B的左上坐标：(X0L+△XbL,Y0L+△YbL)
·击射区域B的右上坐标：(X0R+△XbR,Y0R+△YbR)
这里，
△XaL是测试曝光中击射区域A的左下坐标的X偏移量，
△YaL是测试曝光中击射区域A的左下坐标的Y偏移量，
△XaR是测试曝光中击射区域A的右下坐标的X偏移量，
△YaR是测试曝光中击射区域A的右下坐标的Y偏移量，
△XbL是测试曝光中击射区域B的左上坐标的X偏移量，
△YbL是测试曝光中击射区域B的左上坐标的Y偏移量，
△XbR是测试曝光中击射区域B的右上坐标的X偏移量，
△YbR是测试曝光中击射区域B的右上坐标的Y偏移量，
参数针对击射区域A改变的情况下的坐标被定义如下。
·击射区域A的左下坐标：(X0L+△XaL',Y0L+△YaL')
·击射区域A的右下坐标：(X0R+△XaR',Y0R+△YaR')
根据以上的定义，我们获得
△XaL'＝△XaL+Sx+X0L*cosθ-Y0L*sinθ+X0L*Mx...(1)
△YaL'＝△YaL+Sy+X0L*sinθ+Y0L*cosθ...(2)
△XaR'＝△XaR+Sx+X0R*cosθ-Y0R*sinθ+X0R*Mx...(3)
△YaR'＝△YaR+Sy+X0R*sinθ+Y0R*cosθ...(4)
这里，
Sx是在X方向上改变击射区域A的量，
Sy是在Y方向上改变击射区域A的量，
θ是关于(0,0)旋转击射区域A的量，
Mx是在X方向上改变击射区域A的倍率。
形成连续接合处的条件如下。
△XaL'＝△XbL...(5)
△YaL＝△YbL...(6)
△XaR'＝△XbR...(7)
△YaR＝△YbR...(8)
Sx、Sy、θ和Mx是通过变换以上的表达式并且求解下式获得的。
△XbL＝△XaL+Sx+X0L*cosθ-Y0L*sinθ+X0L*Mx...(9)
△YbL＝ΔYaL+Sy+X0L*sinθ+Y0L*cosθ...(10)
ΔXbR＝ΔXaR+Sx+X0R*cosθ-Y0R*sinθ+X0R*Mx...(11)
ΔYbR＝ΔYaR+Sy+X0R*sinθ+Y0R*cosθ...(12)
将描述使用以上的表达式的参数计算的例子。击射区域A和击射区域B两者具有X＝26mm且Y＝20mm的击射区域尺寸。如图13所示的那样设定击射区域A和B的初始坐标值。坐标(X,Y)＝(0,0)表示击射区域A的中心。参照图13，ΔX和△Y表示距离理想坐标的偏移量。
用于调整接合处的参数通过上述的方法被计算为
Sx＝-7.92nm
Sy＝-2.00nm
θ＝0.69μrad
Mx＝-0.31ppm
图14表示这种情况下的接合处的调整之前和之后的击射区域A和B的关系。实线表示击射区域A，虚线表示击射区域B。状态1401是接合处调整之前的状态，状态1402是接合处调整之后的状态。注意，在图14中，绘制的坐标偏移被增强以清楚地表示击射区域的关系。
在以上的例子中，由于针对接合处的两个关注点(按照X坐标和Y坐标，为四个点)获得四个参数Sx、Sy、θ和Mx，因此通过求解联立方程获得参数。如果关注点的数量比要获得的参数的数量多，那么可通过最小二乘法拟合获得参数。
<物品制造方法的实施例>
根据本发明的实施例的物品制造方法适于制造例如微器件(诸如半导体器件)或具有细微结构的元件之类的物品。根据本实施例的物品制造方法包括通过使用上述的曝光装置在施加到基板的光刻胶上形成潜像图案的步骤(曝光基板的步骤)和用在以上的步骤中形成的潜像图案使基板显影的步骤。该制造方法还包括其它已知的步骤(例如，氧化、沉积、气相沉积、掺杂、平坦化、蚀刻、抗蚀剂去除、切割、接合和封装)。与传统的方法相比，根据本实施例的物品制造方法在物品的性能、质量、生产率和生产成本中的至少一个上是有利的。
虽然已参照示例性实施例说明了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最宽泛的解释以包含所有的变更方式以及等同的结构和功能。

Claims (8)

1.一种曝光装置，所述曝光装置用于曝光基板上的多个击射区域中的每一个，其特征在于，所述曝光装置包括控制单元，所述控制单元被配置为使用用于控制在基板上曝光的击射区域的形状的控制信息来控制曝光基板上的所述多个击射区域中的每一个的曝光处理，从而使得所述多个击射区域彼此相邻，
其中，所述控制信息包含校正信息，所述校正信息用于基于彼此相邻的多个击射区的布局信息来校正由曝光所述多个击射区域中的每一个时所述多个击射区域的形状的变形导致的所述多个击射区域的相邻部分的偏移，以及
所述控制单元使用所述校正信息控制曝光处理。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述校正信息是基于当根据彼此相邻的所述多个击射区的布局信息在基板上曝光所述多个击射区域时形成的对准标记的坐标的测量结果被获得的。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述校正信息包含用于使所述多个击射区域中的至少一个的位置偏移使得彼此相邻的所述多个击射区域接触的边匹配的信息。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述校正信息包含用于旋转所述多个击射区域中的至少一个使得彼此相邻的所述多个击射区域接触的边匹配的信息。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述校正信息包含用于改变所述多个击射区域中的至少一个的倍率使得彼此相邻的所述多个击射区域接触的边匹配的信息。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述校正信息包含用于在所述多个击射区域中的每一个的曝光中使曝光区域的扫描方向反转使得彼此相邻的所述多个击射区域接触的边匹配的信息。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，在使用所述校正信息执行曝光处理之后，通过将在基板上形成为彼此相邻的所述多个击射区域设定为一个击射区域来在基板上形成为彼此相邻的所述多个击射区域上重叠并曝光图案。
8.一种物品制造方法，其特征在于，包括：
使用曝光装置曝光基板；以及
使被曝光的基板显影，
其中，所述曝光装置是用于曝光基板上的多个击射区域中的每一个的曝光装置，所述曝光装置包括控制单元，所述控制单元被配置为使用用于控制在基板上曝光的击射区域的形状的控制信息来控制曝光基板上的所述多个击射区域中的每一个的曝光处理，使得所述多个击射区域彼此相邻，
其中，所述控制信息包含校正信息，所述校正信息用于基于彼此相邻的多个击射区的布局信息来校正由曝光所述多个击射区域中的每一个时所述多个击射区域的形状的变形导致的所述多个击射区域的相邻部分的偏移，并且
所述控制单元使用所述校正信息控制曝光处理。
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