CN107783383B - 曝光装置、曝光方法以及物品制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供在确保装置的尺寸以及宽广的曝光区域这点上有利的曝光装置。一种曝光装置，具有以圆弧状的光对物体(1)进行照明的照明光学系统IL、以及将以圆弧状的光照明而得到的物体(1)的像投影到基板(3)的投影光学系统PO，上述曝光装置一边在规定方向上改变物体(1)与基板(3)的相对位置一边对基板(3)进行曝光，上述曝光装置的特征在于，照明光学系统IL包括狭缝(5)，该狭缝(5)设置有圆弧状的开口部，该圆弧状的开口部将光源的光整形成圆弧状的光，上述曝光装置具备：变更部，变更开口部的圆弧的曲率；以及控制部C，控制变更部，以使得根据表示投影光学系统PO的NA的信息来变更曲率。

Description

曝光装置、曝光方法以及物品制造方法
技术领域
本发明涉及曝光装置、曝光方法以及物品制造方法。
背景技术
在作为制造半导体器件、液晶显示装置等物品的工序之一的光刻工序中，使用了经由投影光学系统将原版的图案转印到基板上的曝光区域的曝光装置。伴随近年的上述物品的微细化，要求调整投影光学系统的成像性能，将原版的图案按照规定的倍率准确地转印到基板。例如，专利文献1所记载的曝光装置具备调整投影光学系统的失真、成像倍率这样的成像性能的光学构件。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2011－39172号公报
发明内容
但是，在上述专利文献的曝光装置中，为了应对与基板的大型化相伴的曝光区域的大面积化，例如需要增大调整成像性能的光学元件的构件，投影光学系统变大型化。
本发明的目的在于例如提供在确保装置的尺寸以及宽广的曝光区域这点上有利的曝光装置。
为了解决上述课题，本发明的曝光装置具有：照明光学系统，以圆弧状的光对物体进行照明；以及投影光学系统，将以圆弧状的光照明而得到的物体的像投影到基板，曝光装置一边在规定方向上改变物体与基板的相对位置，一边对基板进行曝光，曝光装置的特征在于，照明光学系统包括狭缝，该狭缝设置有圆弧状的开口部，该圆弧状的开口部将光源的光整形成圆弧状的光，上述曝光装置具备：变更部，变更圆弧状的光的曲率；以及控制部，控制变更部，以使得根据表示投影光学系统的NA的信息来变更曲率。
根据本发明，例如能够提供在确保装置的尺寸以及宽广的曝光区域这点上有利的曝光装置。
附图说明
图1是第1实施方式的曝光装置的概略图。
图2是示出第1实施方式的照明光学系统所包含的狭缝的形状的图。
图3是与表示投影光学系统的聚焦特性的像散有关的纵像差图。
图4是示出折射构件的有效部的图。
图5是示出扩大狭缝宽度的情况下的狭缝形状的图。
图6是示出与图5的狭缝宽度对应的所需的折射构件的有效部的形状的图。
图7是示出使曲率比图5的曲率小的狭缝的形状的图。
图8是示出与图7的狭缝宽度对应的所需的折射构件的有效部的形状的图。
图9是示出第2实施方式的狭缝的形状的图。
图10是示出狭缝形状可变机构的结构的图。
图11是示出光阑结构的一个例子的图。
符号说明
1：掩模；2：掩模载置台；3：基板；4：基板载置台；5：狭缝；IL：照明光学系统；PO：投影光学系统PO；C：控制部。
具体实施方式
以下，参照附图等，说明具体实施方式。
(第1实施方式)
图1是本发明的第1实施方式的曝光装置的概略图。本实施方式的曝光装置例如能够在液晶显示器件、有机EL器件等平板的制造工序中的光刻工序中使用。特别在本实施方式中，曝光装置采用如下扫描型投影曝光装置：该扫描型投影曝光装置一边按照步进扫描方式使掩模(掩模原版、原版)以及基板的相对位置在扫描方向上同步地扫描，一边将形成于掩模的图案的像转印(曝光)到基板上。
本实施方式的曝光装置具备：掩模载置台(第1保持部)2，能够保持描绘有应制造的器件的电路图案的掩模(物体)1而移动；以及基板载置台(第2保持部)4，保持基板(基板)3。另外，具备：照明光学系统IL，对掩模1进行照明；投影光学系统PO，将掩模1的图案投影到基板3；以及控制部C。在照明光学系统IL与投影光学系统PO之间配置保持有掩模1的掩模载置台2。照明光学系统IL包含光源，例如能够使用高压水银灯。其中，光源能够任意地选择针对要制造的器件适当的光源。照明光学系统IL设置有狭缝5，来自光源的光通过狭缝5对掩模1进行照明，由投影光学系统PO将掩模1的图案的像投影到被基板载置台4保持的基板3。狭缝5为与投影光学系统PO的良像范围的形状相匹配的形状。通过狭缝5的光被整形成与投影光学系统PO的良像范围相匹配的形状。控制部C包括CPU以及存储器(ROM、RAM等)，控制曝光装置的各部分来对基板3的曝光处理进行控制。存储器存储有将投影光学系统的NA(与投影光学系统的成像性能有关的信息)与适于该NA的透射部52(在图2中图示)在Y方向(规定方向)上的宽度关联起来的表格。进而，存储有将透射部52在Y方向上的狭缝宽度Wb(在图2中图示)与根据该宽度变更的透射部52的圆弧的曲率关联起来的表格。此外，根据掩模1的图案、所期望的分辨率由用户将投影光学系统的NA输入到曝光装置。
投影光学系统PO沿着来自掩模1的光的行进方向，依次包括第一折射构件6、具有由两个平面镜构成的反射面的梯形镜7、第一凹面镜8、具备光阑12的凸面镜9、第二凹面镜10、第二折射构件11。第一凹面镜8与第二凹面镜10也可以一体化地构成。在图1中，将从基板3朝向掩模1的方向(投影光学系统PO的光轴方向)设为+z方向，将与z方向正交且从凸面镜9朝向第一凹面镜8的方向设为+y方向，将相对于z方向和y方向形成右手坐标系的方向设为+x方向。
对基板3涂敷有对曝光用光具有灵敏度的光致抗蚀剂，通过对曝光图案进行显影，在基板3上形成掩模1所描绘的电路图案。在曝光时，使掩模载置台2与基板载置台4的相对位置同步地在y方向上扫描，从而能够与不扫描的情况相比曝光更宽广的区域。凸面镜9为投影光学系统PO的光瞳部。通过对设置于凸面镜9的光阑12的直径进行变更，能够变更投影光学系统PO的数值孔径(NA)。
图2是示出设置于本实施方式的照明光学系统IL的狭缝5的形状的图。在具备凸面镜9、第一凹面镜8以及第二凹面镜10的本实施方式的投影光学系统PO中，能够使用轴外的圆弧状的良像范围。因此，狭缝5为图2所示的宽度(y方向的长度)W的圆弧形状。狭缝5具有遮光部51以及透射部52，例如能够由铁等金属制作而得到。通过使透射部52形成为与投影光学系统PO的良像范围相匹配的形状，能够得到良好的成像性能。
第一折射构件6、第二折射构件11以及第三折射构件12是用于校正投影光学系统PO的成像性能、例如用于校正倍率、像差等的校正光学系统。各折射构件由非球面的透镜、感光板或者楔状的光学构件等构成。
图3是与表示投影光学系统PO的聚焦特性的像散有关的纵像差图。将纵轴设为y方向，将横轴设为散焦量。曲线S表示径向像面的散焦量，曲线M表示子午像面的散焦量。各像面的散焦量为零的区域是投影光学系统PO的良像范围，可知在轴外存在良像范围。由于第一折射构件6、第三折射构件12的配置关系，它们的大小被限制，所以未必能够使用整个良像范围。如图3所示，可使用区域仅覆盖良像范围的一部分。
图4是示出折射构件6的有效部P的图。在此，以三个折射构件中的折射构件6为例进行说明。折射构件6在y方向上的尺寸L被投影光学系统PO中的配置空间等限制。有效部P在y方向上的尺寸与折射构件6在y方向上的尺寸L之差最小的部位的尺寸差d由于折射构件6的加工上的制约、保持上的制约而需要为一定以上。但是，由于折射构件6在y方向上的尺寸L被限制，所以存在无法得到充分地覆盖投影光学系统PO的良像范围的大小的有效部P的情况。因此，如图3那样可使用区域被限制。同样地由于第一凹面镜8、第二凹面镜10的外形的制约也可能限制良像范围。通过将被限制的良像范围的最大物高设为透射部52的圆弧的曲率R，使圆弧向y方向移动可使用区域的宽度，能够决定仅使用可使用的良像范围的狭缝形状。
通过式1提供投影光学系统PO的分辨率CD。式1的λ是从照明光学系统IL的光源射出的光的波长，k1为与工艺等相应的比例常数。另一方面，使用波长λ和投影光学系统的NA、比例常数k2如式2那样表示焦点深度DOF。如果增大NA，则分辨率上升，另一方面焦点深度DOF减少。相反，关于无需提高分辨率CD的图案，通过减小NA而能够增加焦点深度DOF。通过这样根据图案选择所需的NA，能够更加如实地将图案曝光。
【式1】
Figure BDA0001386489340000051
【式2】
Figure BDA0001386489340000052
在减小了NA的情况下，各光学构件中的光束直径变小。因此，能够不变更各光学构件的有效直径而使狭缝5的宽度W变宽。通过使狭缝的宽度W变宽，从而扫描曝光时的累计光量增加，曝光时间缩短。作为结果，曝光装置的工作效率提高，装置的生产率提高。
图5示出通过减小NA而使透射部52的宽度W变宽到宽度Wb时的狭缝形状。将此时的透射部52在x方向上的长度设为Xb。图6示出与图5的狭缝对应的折射构件6所需的有效部Pb的形状。如图6所示，有效部Pb在y方向上的大小(宽度)Pwb比折射构件6的尺寸大。因此，需要增大折射构件6自身的尺寸，但由此可能产生曝光装置变大型等问题。
在本实施方式中，能够具备狭缝更换装置(变更部)，该狭缝更换装置更换曝光装置使用的狭缝5来调整光束的狭缝形状。狭缝更换装置由控制部C控制，从预先准备的多个狭缝选择出与投影光学系统PO的NA、和该NA对应的所需狭缝宽度相应的最佳的狭缝并配置于照明光学系统IL。在如上所述通过减小NA而使狭缝宽度成为宽度Wb的情况下，狭缝更换装置按照图7所示的宽度Wb将比图5的狭缝的曲率(第1曲率)小的曲率(第2曲率)的狭缝5配置于照明光学系统IL。图7的虚线表示图5所示的狭缝5的形状。
图8示出使用图7的狭缝5时的折射构件6所需的有效部Pc的形状。虚线表示图6所示的有效部Pb的形状。如图8那样，折射构件6覆盖所需的有效部Pc的整体。因此，通过根据投影光学系统的NA变更透射部52的曲率，能够不变更折射构件6的大小，而确保与图7所示的狭缝宽度Wb相同的狭缝宽度。
如以上所述，本实施方式的曝光装置即使减小投影光学系统PO的NA来增大狭缝宽度，也无需增大投影光学系统PO所包含的光学构件(折射构件6等)。因此，根据本实施方式，能够提供在装置的尺寸以及曝光区域的宽广度这点上有利的曝光装置。
(第2实施方式)
在第1实施方式中，在y方向上使狭缝宽度变宽，但在本实施方式中，考虑在x方向上变宽的情况。图9是示出使图5所示的狭缝5的狭缝宽度即Xb变宽到Xc时的狭缝形状的图。虚线表示保持图5的透射部52的圆弧的曲率R使狭缝宽度变宽到Xc时的狭缝形状。实线表示形成为比曲率R小的曲率时的狭缝形状。如图9所示，在曲率R的情况下，透射部52的形状超出狭缝5，增大折射构件6并增大有效部的必要性增加。另一方面，在使曲率比R小的情况下，透射部52收敛于狭缝5，无需增大折射构件6。通过本实施方式，也能够得到与第1实施方式同样的效果。
在上述实施方式中，由狭缝更换装置调整了对基板3进行曝光的曝光用光的光束的狭缝形状，但也可以通过由人工更换狭缝来调整。或者，也可以通过由如图10所示的狭缝形状可变机构(调整部)改变已配置的狭缝的形状来调整。或者，也可以通过并用它们而改变狭缝形状来进行调整。
狭缝形状可变机构例如包括驱动控制部13、驱动部14以及板15。驱动控制部13例如包括马达，使驱动部14在y方向上进退。板15由能够通过由驱动部14施加力而变形的金属板等构成。狭缝形状可变机构由控制部C控制。控制部C决定与投影光学系统的NA对应的狭缝的目标形状(宽度、曲率)，根据决定的形状使驱动部14驱动，使板15变形。变形后的形状由未图示的测量部测量，控制部C判断测量结果是否为目标形状。如果为目标形状，则结束驱动，如果未成为目标形状，则继续驱动。此外，狭缝形状可变机构也可以还具备能够在x方向上进退的驱动部14。
图11的(A)以及(B)是示出光阑12结构的一个例子的图。图11的(A)以及(B)所示的光阑12包括能够移动成在x方向相互相离(图11的(A))的两个构件16、17，是在该两个构件16、17接触时(图11的(B))形成圆形开口部的构件。两个构件16、17的移动由控制部C控制，根据开口部的大小来调整NA。
(与物品制造方法有关的实施方式)
本实施方式的物品的制造方法例如适于制造半导体器件等微型器件、具有微细构造的元件等物品。本实施方式的物品的制造方法包括对涂敷于基板的感光剂使用上述曝光装置而形成潜像图案的工序(对基板进行曝光的工序)、以及对在上述工序中形成有潜像图案的基板进行显影的工序。进而，上述制造方法包括其它众所周知的工序(氧化、成膜、蒸镀、掺杂、平坦化、蚀刻、抗蚀剂剥离、切割、键合、封装等)。本实施方式的物品的制造方法相比于以往的方法，在物品的性能、质量、生产率、生产成本中的至少1个方面是有利的。
(其它实施方式)
以上，说明了本发明的优选实施方式，但本发明不限定于这些实施方式，能够在其要旨的范围内进行各种变形以及变更。

Claims (9)

1.一种曝光装置，具有：照明光学系统，以圆弧状的光对物体进行照明；以及投影光学系统，将以所述圆弧状的光照明而得到的所述物体的像投影到基板，所述曝光装置一边在规定方向上改变所述物体与所述基板的相对位置，一边对所述基板进行曝光，所述曝光装置的特征在于，
所述照明光学系统包括狭缝，该狭缝设置有圆弧状的开口部，该圆弧状的开口部将光源的光整形成所述圆弧状的光，
所述开口部的圆弧的曲率能够根据所述投影光学系统的NA而变更，
所述投影光学系统的NA为第一NA时的所述圆弧的曲率大于所述投影光学系统的NA为比所述第一NA小的第二NA时的所述圆弧的曲率。
2.根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，
所述曝光装置具备：
变更部，变更所述开口部的圆弧的曲率；以及
控制部，控制所述变更部，以使得根据表示所述投影光学系统的NA的信息来变更所述曲率。
3.根据权利要求2所述的曝光装置，其特征在于，
所述变更部将所述狭缝从所述曲率为第1曲率的第1狭缝更换为所述曲率为与所述第1曲率不同的第2曲率的第2狭缝。
4.根据权利要求3所述的曝光装置，其特征在于，
所述第2狭缝的开口部在所述规定方向上的宽度与所述第1狭缝的开口部在所述规定方向上的宽度不同。
5.根据权利要求2所述的曝光装置，其特征在于，
所述变更部具有调整部，该调整部施加力来调整所述开口部的形状。
6.根据权利要求5所述的曝光装置，其特征在于，
所述变更部变更所述开口部在所述规定方向上的宽度。
7.根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，
所述规定方向为与所述投影光学系统的光轴正交的方向。
8.一种曝光方法，以圆弧状的光对物体进行照明，将以所述圆弧状的光照明而得到的所述物体的像投影到基板，所述曝光方法的特征在于，
根据表示所述投影光学系统的NA的信息来变更所述圆弧状的光的曲率，所述投影光学系统的NA为第一NA时的所述圆弧状的光的曲率大于所述投影光学系统的NA为比所述第一NA小的第二NA时的所述圆弧状的光的曲率。
9.一种物品制造方法，其特征在于，具有：
使用权利要求1至7中的任意一项所述的曝光装置使图案形成在基板上的工序；以及
对在所述工序中形成有所述图案的所述基板进行处理的工序。
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