CN113126448A - 曝光装置和物品的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种曝光装置和物品的制造方法。提供一种有利于精度良好地测量投影光学系统的光学特性的技术。一种用于对基板进行曝光的曝光装置包括：投影光学系统，利用曝光的光将原版的图案像投影到所述基板；测量部，使用经由所述曝光的光要经由的所述投影光学系统的光学元件而从所述投影光学系统射出的测量光，测量所述投影光学系统的光学特性；以及控制部，基于所述测量部的测量结果，修正所述曝光的光在所述基板上的照射位置，所述测量部包括接受所述测量光的受光元件，所述受光元件被安装于所述投影光学系统。

Description

曝光装置和物品的制造方法

技术领域

本发明涉及一种曝光装置和物品的制造方法。

背景技术

在作为半导体器件、液晶显示器等的制造工序之一的光刻工序中，使用通过经由投影光学系统将原版的图案像投影到基板上而对基板进行曝光的曝光装置。在曝光装置中，例如伴随着半导体器件等的微细化，要求将原版的图案精度良好地转印到基板上，而基板的曝光过程中的投影光学系统的光学特性的变化可能成为使转印精度降低的一个主要原因。投影光学系统的光学特性的变化例如可能由投影光学系统所包含的光学元件的振动、投影光学系统内的温度变化、压力变化等引起。在专利文献1中公开了一种结构，其在原版的附近配置测量标记，基于通过由受光部接受投影光学系统对测量标记的投影像而得到的该投影像的位置，修正投影光学系统的光学特性(成像性能)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-72678号公报

发明内容

发明要解决的问题

在专利文献1所记载的结构中，测量标记设于被固定在曝光装置的主体的构件，接受测量标记的投影像的受光部被固定于与测量标记相同的构造体(曝光装置的主体)。也就是说，投影光学系统和受光部分离地设置。然而，在这样的结构中，投影光学系统与受光部的相对位置有时会发生变动，因此可能难以基于受光部对测量标记的投影像的受光结果，精度良好地测量投影光学系统的光学特性。

因此，本发明的目的在于提供一种有利于精度良好地测量投影光学系统的光学特性的技术。

用于解决问题的方案

为了实现上述目的，作为本发明的一方面的曝光装置对基板进行曝光，该曝光装置的特征在于，包括：投影光学系统，利用曝光的光将原版的图案像投影到所述基板；测量部，使用经由所述曝光的光要经由的所述投影光学系统的光学元件而从所述投影光学系统射出的测量光，测量所述投影光学系统的光学特性；以及控制部，基于所述测量部的测量结果，修正所述曝光的光在所述基板上的照射位置，所述测量部包括接受所述测量光的受光元件，所述受光元件被安装于所述投影光学系统。

本发明的进一步的目的或者其它方面在以下通过参照所附附图说明的优选的实施方式而得以明确。

发明的效果

根据本发明，例如能够提供一种有利于精度良好地测量投影光学系统的光学特性的技术。

附图说明

图1是表示第1实施方式的曝光装置的结构的概略图。

图2是从上方(原版载置台侧)观察投影光学系统而得到的图。

图3是表示受光元件的受光面的图。

图4是表示第3实施方式的曝光装置的结构的概略图。

图5是表示第4实施方式的曝光装置的结构的概略图。

图6是表示曝光处理的流程图。

附图标记说明

10：照明光学系统，20：原版载置台，30：投影光学系统，40：基板载置台，50：测量部，51：投光部，52：受光部，53：受光面，54：检测部，60：控制部，100：曝光装置。

具体实施方式

以下，参照所附附图详细地说明实施方式。需要说明的是，以下的实施方式并不限定权利要求书的技术方案。在实施方式中记载有多个特征，但该多个特征的全部未必是发明所必须的特征，另外，多个特征也可以任意组合。而且，在所附附图中，对相同或者同样的结构标注相同的参照编号，省略重复的说明。

<第1实施方式>

说明本发明的第1实施方式的曝光装置100。曝光装置100是用于制造半导体器件、液晶显示器等的光刻装置。本实施方式的曝光装置100是通过步进方式或者扫描方式将原版(掩模、中间掩模)的图案像投影到基板上，由此曝光基板，将原版的图案转印到基板的投影曝光装置。以下，作为曝光装置100，例示说明利用狭缝光扫描曝光基板的扫描方式的曝光装置。

[曝光装置的结构]

图1是表示第1实施方式的曝光装置100的结构的概略图。本实施方式的曝光装置100可包括照明光学系统10、保持原版M并可移动的原版载置台20、投影光学系统30、保持基板W并可移动的基板载置台40、测量部50、控制部60。控制部60例如由具有CPU、存储器等的计算机构成，控制基板W的曝光处理(曝光装置100的各部分)。原版M是由铬等遮光材料形成应转印到基板W上的精细图案(例如电路图案)而成的玻璃制原版。另外，作为基板W，能够使用半导体晶片、玻璃板等。

为了在原版上得到所期望的照度分布，照明光学系统10将来自光源(未图示)的光整形为例如在Y轴方向上长的圆弧状的光，利用整形后的光(狭缝光)以大致均匀的照度对原版M进行照明。作为光源能够使用水银灯等。原版M和基板W分别被原版载置台20和基板载置台40保持，配置于经由投影光学系统30在光学上大致共轭的位置(投影光学系统30的物面和像面的位置)。投影光学系统30具有预定的投影倍率，利用多个反射镜反射掩模1的图案像并投影到基板2。另外，沿与投影光学系统30的物面平行的方向(例如X轴方向)以与投影光学系统30的投影倍率相应的速度比对掩模载置台20和基板载置台40相对地同步扫描。由此，能够进行基板W的扫描曝光，将形成于原版M的图案转印于基板W(具体而言，基板上的抗蚀剂(感光剂))。

例如，如图1所示，投影光学系统30能够构成为包括梯形镜31、凹面镜32以及凸面镜33。从照明光学系统10射出并通过原版M的图案光EL(以下有时称为“曝光的光EL”)被梯形镜31的上表面折弯光路，向凹面镜32的反射面的上部入射。在凹面镜32的反射面的上部反射的曝光的光EL在凸面镜33的反射面反射，向凹面镜32的反射面的下部入射。在凹面镜32的反射面的下部反射的曝光的光EL被梯形镜31的下表面折弯光路，向基板W入射。在像这样构成的投影光学系统30中，凸面镜33的反射面成为光瞳。另外，投影光学系统30为了不产生由原版M与基板W在光轴方向(Z方向)上的位置变动引起的倍率误差，在原版M侧和基板W侧，也就是物面侧、像面侧都为远心光学系统。

另外，在投影光学系统30能够设有用于驱动各光学元件的致动器。具体而言，能够设有用于驱动梯形镜31的致动器34、用于驱动凹面镜32的致动器35以及用于驱动凸面镜33的致动器36。各致动器34～36能够用于降低各光学元件的变动(振动)。

在此，致动器35优选针对凹面镜32配置于至少3处。作为致动器35，例如能够使用电磁致动器等由固定部和可动部非接触地构成的致动器，在该情况下，能够避免由凹面镜32的支承部的干涉引起的凹面镜32的变形。另外，在该情况下，期望的是将作为热源的线圈安装于凹面镜32的支承部侧，将作为非热源的磁铁安装于凹面镜32。作为电磁致动器，既可以应用使用了电磁铁的吸引力的电磁致动器，也可以应用音圈型线性马达。在使用音圈型线性马达的情况下，除驱动方向之外的其它分量的力变小，更加适合。关于设于梯形镜31的致动器34以及设于凸面镜33的致动器35也是同样的，优选使用电磁致动器或者将热源远离光学元件地配置。另外，作为致动器34～36，若使用由偏移机构支承驱动方向以外的部件，则也能够使用压电型或螺纹进给机构。

在这样的曝光装置100中，通常而言，能够设置使来自设置地面的干扰振动衰减的除振装置(未图示)，但难以利用该除振装置使干扰振动消失。因此，在基板W的扫描曝光中，有时干扰振动向曝光装置100的各部分(特别是投影光学系统30)传递。另外，在基板W的扫描曝光中，原版载置台20和基板载置台40移动，因此由该移动产生的振动也有时向投影光学系统30传递。在这些情况下，投影光学系统30所包含的各光学元件(例如梯形镜31、凹面镜32、凸面镜33)发生振动，会产生曝光的光EL的位置变动(振动、像偏)。其结果，可能难以将原版M的图案像精度良好地投影到基板上，即，难以将原版M的图案精度良好地转印到基板上。因此，本实施方式的曝光装置100具有用于测量投影光学系统30的光学特性的测量部50，基于测量部50的测量结果修正曝光的光EL在基板上的照射位置。

测量部50将作为平行光(准直光)的测量光ML投射到投影光学系统内，基于经过了曝光的光EL要经由的投影光学系统内的光学元件的测量光ML，测量投影光学系统30的光学特性、即投影光学系统30的内部状态。具体而言，测量部50具有：投光部51，将测量光ML(光束)投射到投影光学系统30内；以及受光部52，接受通过投影光学系统30而射出的测量光ML。在投影光学系统30内，测量光ML与曝光的光EL同样地，按照梯形镜31的上表面、凹面镜32的反射面的上部、凸面镜33、凹面镜32的反射面的下部、梯形镜31的下表面的顺序反射，并从投影光学系统30射出。

投光部51例如能够包括光源51a和反射镜51b。光源51a具有气体激光器、半导体激光器、LED等发光元件和准直仪透镜，将测量光ML作为平行光(准直光)射出。反射镜51b将从光源51a射出的测量光ML的光路折弯，将测量光ML引导到投影光学系统30内。投光部51(光源51a、反射镜51b)在原版载置台20(原版M)与投影光学系统30之间安装于投影光学系统30。另外，投光部51构成为利用配置于原版M与投影光学系统30之间的反射镜51b，使测量光ML与投影光学系统30的光轴平行。通过像这样将反射镜51b配置于原版M的下方侧，能够使测量光ML始终入射到投影光学系统30内。

受光部52例如能够包括受光元件52a和反射镜52b。反射镜52b使在投影光学系统30内通过而从投影光学系统30射出的测量光ML的光路在基板W的前方折弯，将测量光ML向受光元件52a引导。受光元件52a接受测量光ML，输出与测量光ML的受光位置相应的信号值。在本实施方式的情况下，受光元件52a具有接受测量光ML的受光面53，输出与测量光ML在该受光面53处的受光位置相应的信号值。受光元件52a的具体的结构将在以后叙述。受光部52(受光元件52a、反射镜52b)在基板载置台40(基板W)与投影光学系统30之间安装于投影光学系统30。在本实施方式的情况下，投影光学系统30为两侧远心光学系统，测量光ML与投影光学系统30的光轴平行地入射，因此在投影光学系统30的基板W侧，测量光ML也与光轴平行地射出。另外，由于使用平行光作为测量光ML，因此关于配置受光元件52a(受光面53)的位置，不需要考虑投影光学系统30的成像位置。因而，本实施方式的受光元件52a(受光面53)也可以配置在与投影光学系统30的成像位置不同的位置。

在此，在使用半导体激光器或者LED作为投光部51的光源51a的情况下，能够使测量光ML快速地闪烁，因此能够射出具有特定的频率的测量光ML。在该情况下，通过使来自受光部52的受光元件52a的信号的输出频率与自光源51a射出的测量光ML的频率同步，能够降低噪声分量。即，能够得到着眼于特定的频率分量的受光元件52a的信号值。

如上所述构成的测量部50能够针对曝光的光EL设有多个。图2是从上方(原版载置台20侧)观察投影光学系统30而得到的图，图示了曝光的光EL的截面(照明区域11)和测量部50的投光部51(光源51a、反射镜51b)。多个测量部50能够在曝光的光EL的周围的多处配置，以使多个测量光ML分别投射到投影光学系统30内。在图2所示的例子中，设有4个测量部50，该4个测量部50在曝光的光EL(照明区域11)的周围配置成以横穿曝光的光EL的光轴(Z轴方向)且与扫描方向(X方向)平行的直线为轴线的轴对称。通过像这样设置多个测量部50，不仅能够测量投影光学系统30内的测量光ML的位置变动(光轴偏移)，也能够测量投影光学系统30的倍率分量。

需要说明的是，测量光ML的位置变动是指，由于通过投影光学系统30，测量光ML的光轴从基准位置向平移方向(XY方向)和旋转方向(绕Z轴的旋转方向)变动(偏移)。另外，基准位置能够是根据向投影光学系统30入射的入射位置而应从投影光学系统30射出的测量光ML的光轴位置。

接下来，说明使用了受光部52的受光元件52a的投影光学系统30的光学特性的测量方法。作为受光元件52a，例如能够使用光电二极管等光强度传感器(光电转换传感器)。在本实施方式的情况下，受光元件52a能够包括构成为能够在受光面53的多个部分区域中的各部分区域检测光强度的多个光电二极管。在以下，说明受光元件52a使用4个光电二极管(也被称为4象限光电二极管)的例子。

图3是表示本实施方式的受光元件52a的受光面53的图。在本实施方式的情况下，受光面53如图1所示是YZ面，但在图3中，为了容易理解说明，对不使用受光部52的反射镜52b而将受光面53设为XY面的情况进行说明。另外，在图3所示的例子中，受光元件52a由4象限光电二极管构成，受光面53具有能够独立地检测光强度的4个部分区域53a～53d。即，作为受光元件52a的4象限光电二极管被构成为独立地输出与分别入射到部分区域53a～53d的光的光量相应的信号值(例如电流值)。另外，从4象限光电二极管独立地输出的信号值(电流值)能够与电流电压转换器连接而转换为电压值。

例如，如图3那样，考虑测量光ML入射到受光面53的中央位置(4象限光电二极管的中央位置)的情况。在该情况下，从4象限光电二极管部分别得到4个电压值A、B、C、D。该电压值A、B、C、D依赖于测量光EL的光量、光电二极管灵敏度、电流电压转换器增益等。而且，这些电压值根据测量光EL的位置变动而变化，其变化量依赖于测量光EL的直径、形状(光量分布)。例如，若测量光EL的入射位置(受光位置)从图3的状态起向右方向(+X方向)变动，则在受光面53的部分区域53b～53c受光量增加，在受光面53的部分区域53a、53d受光量减少。也就是说，电压值B、C增加，电压值A、D减少。另一方面，若测量光EL的入射位置(受光位置)从图3的状态起向上方向(+Y方向)移动，则在受光面53的部分区域53c～53d受光量增加，在受光面53的部分区域53a～53b受光量减少。也就是说，电压值C、D增加，电压值A、B减少。

因而，控制部60能够基于由4象限光电二极管得到的电压值A～D，求出以受光面53的中央位置为基准时的测量光ML的受光位置偏移。测量光ML在受光面53的受光位置偏移与测量光ML在投影光学系统30中的光轴偏移(X、Y)成比例，能够利用以下的式子(1)～(2)运算。需要说明的是，上述运算在本实施方式中能够由控制部60进行，但当在测量部50设有CPU等处理部的情况下，也可以由该处理部进行。

X＝kx{-(A-C)+(B-D)}…(1)

Y＝ky{-(A-C)-(B-D)}…(2)

式(1)的系数kx是用于将测量光ML在受光面53的受光位置偏移(X方向)变换为测量光ML在投影光学系统30中的光轴偏移(X方向)的变换系数(比例系数)。同样地，式(2)的系数ky是用于将测量光ML在受光面53的受光位置偏移(Y方向)变换为测量光ML在投影光学系统30中的光轴偏移(Y方向)的变换系数(比例系数)。系数kx和系数ky例如能够通过事先的实验、模拟等求出。作为一例，通过一边变更测量光ML向投影光学系统30的入射位置，使测量光ML在投影光学系统30中的光轴发生偏移，一边逐次测量测量光ML在受光面53的受光位置偏移的变化，从而能够得到系数kx和系数ky。

另外，在测量光ML的直径比4象限光电二极管的受光面53大的情况、或小到无法忽略4象限光电二极管的接缝区域(无法检测光强度的区域)的宽度的程度的情况等下，也可以进行电压值A～D的归一化。具体而言，当多个部分区域53a～53d中的受光量的总和由于测量光ML在受光面53的受光位置偏移而发生变动的情况下，如以下的式(3)～(4)所示，通过以该受光量的总和进行归一化，能够主要谋求线性的改善。需要说明的是，式(3)～(4)的系数kx’和系数ky’是用于将测量光ML在受光面53的受光位置偏移变换为测量光ML在投影光学系统30中的光轴偏移的变换系数(比例系数)。

X＝kx’{-(A-C)+(B-D)}/(A+B+C+D)…(3)

Y＝ky’{-(A-C)-(B-D)}/(A+B+C+D)…(4)

在此，测量光ML在投影光学系统30内经过了曝光的光EL所经由的多个光学元件。因此，能够使由测量光ML在受光面53的受光位置偏移运算得到的测量光ML在投影光学系统30中的光轴偏移与曝光的光EL在基板上的位置变动(像偏)相对应。也就是说，控制部60通过进行上述运算，能够基于测量光ML在受光元件52a(受光面53)的受光位置，对曝光的光EL在投影光学系统30中的位置变动进行估计。然后，能够根据估计的曝光的光EL的位置变动，修正曝光的光EL在基板上的照射位置。在本实施方式的情况下，能够与基板W的扫描曝光并行地进行曝光的光EL在基板上的照射位置的修正。

像这样，在本实施方式的曝光装置100中，通过使用为平行光的测量光ML，能够应用多个光电二极管(例如4象限光电二极管)作为受光元件52a。也就是说，在本实施方式的结构中，与如专利文献1所记载的那样使用由CMOS传感器等光检测元件和受光光学系统构成的图像传感器来检测标记的投影像的以往的结构相比，能够利用简单的结构测量投影光学系统30的光学特性。另外，在本实施方式的结构中，由于在投影光学系统30的光学特性的测量中不使用标记的投影像，因此能够不考虑投影光学系统30的成像位置而任意地配置受光元件52a的受光面53。即，能够在与投影光学系统30的成像位置不同的位置配置受光面53。因此，在装置成本、装置的设计自由度的点上有利。另外，在本实施方式的结构中使用光电二极管，与运算标记的投影像的位置的以往的结构相比，运算规模较小，因此能够缩短投影光学系统30的光学特性的测量周期。也就是说，在以往的结构中，离散地测量投影光学系统30的光学特性，相对于此，在本实施方式的结构中，能够连续地测量投影光学系统30的光学特性。

[曝光的光的照射位置的修正]

投影光学系统30的光学特性的变化、即曝光的光EL在投影光学系统30中的位置变动例如可能由投影光学系统30的光学元件的振动、投影光学系统30内的环境波动(空气波动)引起。在曝光的光EL的位置变动因投影光学系统30的光学元件(梯形镜31、凹面镜32、凸面镜33)引起的情况下，控制部60通过由致动器34～36驱动光学元件，来进行曝光的光EL在基板上的照射位置的修正。另一方面，在曝光的光EL的位置变动因投影光学系统30内的环境波动引起的情况下，控制部60通过调整投影光学系统30内的温度和/或压力，进行曝光的光EL在基板上的照射位置的修正。在本实施方式的情况下，如图1所示，能够设有用于调整投影光学系统30内的温度和/或压力的调整部71。

对基于测量部50的测量结果进行曝光的光EL在基板上的照射位置的修正的方法的一例进行说明。如上所述，曝光的光EL在投影光学系统30中的位置变动可能由投影光学系统30的光学元件的振动和/或投影光学系统30内的环境波动引起。例如，在构成投影光学系统30的多个光学元件(例如梯形镜31、凹面镜32、凸面镜33)中，重量互不相同，因此固有振动频率(振动频率)也互不相同。因而，只要调查测量光ML在受光元件52a的受光位置的变动(振动)的频率分量，就能够确定对测量光ML的受光位置的变动、即曝光的光EL的位置变动造成影响的光学元件。

在本实施方式的情况下，控制部60使用快速傅里叶变换等，进行测量光ML在受光元件52a中的受光位置的变动(振动)的频率分析(即，分解为多个频率分量)。然后，在作为频率分析的结果，例如得到与凹面镜32的固有振动频率相对应的频率分量的情况下，控制部60向致动器35发出指令，使凹面镜32的振动衰减(阻尼)。作为一例，控制部60通过对以受光元件52a(受光面53)的中心位置为基准时的测量光ML的受光位置偏移的方向和大小进行坐标变换、增益调整以及滤波等，求出致动器35的指令值。通过将这样求得的指令值提供给致动器35，能够降低凹面镜32的振动。同样地，在得到与梯形镜31和/或凸面镜33的固有振动频率相对应的频率分量的情况下，控制部60向致动器34、36提供指令值，使梯形镜31和/或凸面镜33的振动衰减。

另外，在作为频率分析的结果，得到比投影光学系统30的各光学元件的固有振动频率低的频率分量的情况下，考虑由于投影光学系统30内的环境波动(温度、压力)引起的折射率变动的影响。在该情况下，控制部60通过利用调整部71调整投影光学系统30内的温度和/或压力，能够降低测量光ML的受光位置的变动、即曝光的光EL的位置变动。例如，控制部60通过将变更投影光学系统30内的环境的控制参数的指令值提供给调整部71，能够降低曝光的光EL的位置变动，进行曝光的光EL在基板上的照射位置的修正。

如图2所示，在设置多个测量部50的结构中，能够部分地检测曝光的光EL的位置变动。在该情况下，能够在发生曝光的光EL的位置变动的部分，选择性地进行曝光的光EL的照射位置的修正。另外，在图2所示的结构中，不仅能够测量平移方向、旋转方向，还能够测量投影光学系统的倍率分量，因此还能够控制各致动器34～36和调整部71，修正投影光学系统30的倍率分量。

在此，如上所述基于在受光元件52a中的检测结果来降低投影光学系统30的各光学元件的振动的控制环是位置反馈。因此，为了进一步提高各光学元件的振动的控制性和稳定性，也可以进一步施加加速度反馈。例如，也可以在投影光学系统30的各光学元件设置加速度传感器，进一步施加基于由加速度传感器检测到的光学元件的加速度来降低该光学元件的振动的加速度反馈。在图1所示的例子中，针对投影光学系统30中的多个光学元件(梯形镜31、凹面镜32、凸面镜33)分别设有加速度传感器37a～37c。

[曝光的光的变动的估计]

接下来，说明测量部50中的受光元件52a的设置位置。在曝光的光EL的从投影光学系统30到基板W的光程长度与测量光ML的从投影光学系统30到受光元件52a(受光面53)的光程长度大致相同的情况下，也可以认为测量光ML的变动(振动)与曝光的光EL的变动(振动)大致相同。在该情况下，控制部60能够视为产生了与由受光元件52a得到的测量光ML的变动(振动)大致相同的曝光的光EL的变动(振动)，而控制致动器34-36。然而，在投影光学系统30与基板W(基板载置台40)之间的区域配置有用于曝光的各种各样的构成物，有时难以将受光元件52a配置于所期望的场所。

在这样无法将自投影光学系统30的光程长度对于曝光的光EL和测量光ML配置为大致相同的情况下，优选的是根据由受光元件52a得到的测量光ML的变动量(受光位置偏移量)估计曝光的光EL的变动量(照射位置在基板上的偏移量)。例如，假设由于投影光学系统30的各光学元件发生振动，而使曝光的光EL和测量光ML弯曲了相同角度的情况。在该情况下，可能因弯曲的测量光ML到达受光元件52a为止的光程长度与弯曲的曝光的光到达基板W为止的光程长度之差引起测量光ML在受光元件52a上(受光面53上)的变动量与曝光的光EL在基板上的变动量不同。然而，这些光程长度能够设为已知，因此能够使用这些光程长度比作为换算系数，将测量光ML在受光元件52a上的变动量换算为曝光的光EL在基板上的变动量。

在此，投影光学系统30中的多个光学元件(梯形镜31、凹面镜32、凸面镜33)通常而言配置于曝光的光EL的光程长度互不相同的部位。也就是说，曝光的光EL的直到基板W为止的光程长度能够在多个光学元件中互不相同。因此，若使用在多个光学元件中通用地设定的换算系数，将测量光ML在受光元件52a上的变动量简单地换算为曝光的光EL在基板上的变动量，则实际的曝光的光EL在基板上的变动量有时会产生误差。因而，优选的是对每个光学元件设定换算系数。

在本实施方式的情况下，对于各光学元件，到受光元件52a为止的光路量以及到基板W为止的光程长度是已知的，因此，基于这些光程长度比按每个光学元件(每个固有频率)设定换算系数。控制部60使用快速傅里叶变换等，将由受光元件52a得到的测量光ML的变动量的时间轴数据变换为频率轴数据，进行频率分析，基于由该分析结果得到的频率分量，确定起因于测量光ML的振动的光学元件。如上所述，投影光学系统30中的多个光学元件具有互不相同的固有振动频率(振动频率)，因此能够根据由频率分析的结果得到的频率分量确定由哪个光学元件的振动引起测量光ML振动。因而，控制部60能够选择与确定出的光学元件相关联地设定的换算系数，将测量光ML在受光元件52a上的变动量换算为曝光的光EL在基板上的变动量。由此，能够降低在实际的曝光的光EL在基板上的变动量中产生的误差。

另外，在投影光学系统30的各光学元件中，存在对于曝光的光EL和测量光ML而言反射或者透过的场所不同的情况、或者为了不使基板上的抗蚀剂感光而对于曝光的光EL和测量光ML而言波长不同的情况。在该情况下，各光学元件的振动的影响度可能对于曝光的光EL和测量光ML而言不同，因此在将测量光ML在受光元件52a上的变动量换算为曝光的光EL在基板上的变动量时有时会产生误差。因而，通过实验、模拟等求得曝光的光EL和测量光ML的各光学元件的振动的影响度之差(以下有时称为“影响差”)，修正换算系数以降低该差为佳。例如，使用事先设定好的换算系数，将测量光ML在受光元件52a上的变动量换算为曝光的光EL在基板上的变动量，基于得到的曝光的光EL的变动量，一边修正曝光的光EL在基板上的照射位置一边进行基板W的扫描曝光。在通过该扫描曝光在基板上实际形成的图案产生像偏、曝光不均等误差(例如与基底图案的重合误差)的情况下，该误差能够相当于曝光的光EL与测量光ML的影响度差。因而，能够修正换算系数，以降低该误差。

如上所述，测量光ML在受光元件52a上的变动量有时因投影光学系统30内的环境波动(空气波动)而产生。测量光ML和曝光的光EL经由相同的投影光学系统30内的空间，因此测量光ML受到与曝光的光EL大致相同的环境波动的影响。因而，能够基于测量光ML在受光元件52a上的变动量，估计因投影光学系统30内的环境波动引起的曝光的光EL在基板上的变动量。

例如，在测量光ML在受光元件52a上的变动量的频率分析的结果中，上述投影光学系统30的光学元件的固有振动频率以外的频率的至少一部分能够视为由投影光学系统30内的环境波动造成的影响量。控制部60既可以通过利用调整部71调整投影光学系统30内的温度和/或压力来修正因该环境波动引起的曝光的光EL的变动量，也可以通过利用致动器34～36驱动投影光学系统30的各光学元件来进行修正。需要说明的是，本实施方式的测量部50也能够用作监测扫描曝光中的投影光学系统30内的环境波动对曝光的光EL的影响度的传感器。因此，也可以有效利用于开发用于降低该环境波动的硬件和装置驱动软件。

[测量精度的提高方法]

为了在测量部50中提高测量光ML的变动量的测量精度而更高精度地进行曝光的光EL在基板上的照射位置的修正，提高测量光ML在受光元件52a中的检测分辨率为佳。以下，对用于提高该检测分辨率的几种方法进行说明。

作为第1方法，是尽可能地降低噪声。在从受光元件52a输出的信号值中，除包含基于测量光ML的本来的信号值之外，还包含由除测量光ML之外的干扰光引起的噪声分量、由电流电压转换器等产生的电噪声分量等。因此，若尽可能地降低这些噪声分量，则能够提高S/N比，提高检测分辨率。作为降低干扰光的方法，有将受光元件52a的周边遮光、或使用波长滤波器阻断除测量光ML之外的干扰光的方法。另外，作为降低电噪声分量的方法，有使所使用的电流电压转换器尽可能低噪声、或使受光元件52a的周边相对于周边电磁场屏蔽的方法。另外，电流电压转换器的噪声和增益彼此相关，因此考虑两者的兼顾来设定为佳。

作为第2方法，是尽可能地减小入射到受光元件52a的测量光ML的直径。测量光ML的直径越小，光量分布越是成为尖锐的形状，因此即使是相同的测量光ML的变动量，也能够使由4象限光电二极管(各部分区域53a～53d)得到的信号值较大程度地变化。这意味着灵敏度提高，由于S/N比的信号侧提高，因此能够检测出更小的位置变动。

作为第3方法，有调整测量光ML的光强度(光量)，以使从受光元件52a(4象限光电二极管)输出的电压值A～D接近于电流电压转换器的最大输出的方法。这也具有增大因测量光ML的位置变动引起的受光元件52a的电压变动(信号)的效果，因此能够提高受光元件52a的灵敏度。例如，通过将从光源51a输出的测量光ML的光强度(光量)设定得比所需光强度大，变更配置于光源51a与受光元件52a之间的ND滤光器的透光率，能够调整测量光ML的光强度。

作为第4方法，有通过使用高分辨率的测量系统进行测量，而能够测量微小电压的方法。或者，通过使用动作放大器，放大上述式(1)～(4)中的(A-C)和(B-D)的信号，从而能够测量从受光元件52a输出的电压值A、B、C、D所包含的微小电压分量，也能够谋求分辨率提高。

但是，通常而言，动作放大器的输出有限，因此设定为差动分量(A-C)、(B-D)的绝对值尽可能小且各电压值A、B、C、D各自的平均电压相同为佳。例如，在使用最大输出为10[V]的差动放大器的情况下，在电压值A的平均值为8[V]、电压值C的平均值为7[V]的情况下，差动放大器的放大倍率最大只能得到10倍。另一方面，在电压值A的平均值为8.0[V]、电压值C的平均值为7.9[V]的情况下，能够使动作放大器的放大倍率最大为100倍，因此能够将更微小的电压分量也进行放大来检测。

为了能够同样地调整上述各电压值A、B、C、D各自的平均电压电平，优选的是使测量光ML的光强度分布相对于光轴对称。另外，优选的是具备调整测量光ML与受光元件52a的相对位置的机构。在受光元件52a中，由于其固定部的热变形等，相对于投影光学系统30的位置有可能发生变动。由此，在与接受的测量光ML的光轴正交的面方向(正交的2个方向)，在曝光装置100设置用于调整受光元件52a相对于投影光学系统30的位置和/或姿态的调整机构为佳。

另外，在测量部50中，对于投光部51的光源51a而言，测量光ML的出射方向、出射位置有时会发生变动。另外，与受光元件52a同样地，对于光源51a而言也是，由于其固定部的热变形等，测量光ML的出射方向、出射位置有时会发生变动。像这样，若在光源51a中，测量光ML的出射方向、出射位置发生变动，则可能难以使测量光ML以所期望的入射角度和入射位置入射到投影光学系统30。其结果，根据测量光ML在受光元件52a上的变动量换算的曝光的光EL在基板上的变动量可能产生因测量部50本身引起的误差。由此，在曝光装置100设置如下这样的调整机构为佳：该调整机构用于调整光源51a相对于投影光学系统30的位置和/或姿态，以变更从光源51a出射的测量光ML的位置和/或倾斜度。

需要说明的是，在光源51a和/或受光元件52a的位置、姿态的调整过程中，是无法测量测量光ML的变动量的状态。因此，优选的是在基板W的扫描曝光中，不进行光源51a和/或受光元件52a的位置、姿态的调整，而是例如在原版M、基板W的更换处理中、原版M与基板W的对准处理中等除扫描曝光之外的处理中进行。

在此，在本实施方式中，将投影光学系统30作为反射光学系统进行了说明，但也可以设为折射光学系统、反射折射光学系统。另外，图2所示的照明区域11(曝光的光EL的截面)的形状可能根据要应用的光学系统而不同，但通过在照明区域11的周边(外周)配置反射镜51b，得到与在照明区域11的附近配置光源51a同样的效果。另外，在本实施方式中，使用4象限光电二极管作为受光元件52a，但也可以使用多个不是象限(分割)类型的光电二极管，利用棱镜、分束器进行光学分割。而且，在本实施方式中，说明了配置多个测量部50(受光元件52a)的例子，但也可以仅配置1个测量部50(受光元件52a)，仅测量测量光ML在平移方向的变动量。

<第2实施方式>

说明本发明的第2实施方式。本实施方式基本上继承了第1实施方式，因此以下对与第1实施方式不同的方面进行说明。在第1实施方式中，通过利用致动器34～36驱动投影光学系统30的各光学元件和/或通过利用调整部71调整投影光学系统30内的环境(温度、压力)，进行了曝光的光EL在基板上的照射位置的修正。在本实施方式中，说明通过变更原版M与基板W的相对位置，来进行曝光的光EL在基板上的照射位置的修正的例子。

在本实施方式的情况下，控制部60根据测量光ML在受光元件52a上的变动量估计曝光的光EL在基板上的变动量。具体而言，使用事先设定的换算系数，将测量光ML在受光元件52a上的变动量换算为曝光的光EL在基板上的变动量。然后，控制部60驱动基板载置台40并控制(调整)基板W的位置，以修正所估计的曝光的光EL的变动量。

例如，对从受光元件52a输出的信号值进行平均化、或者提取旋转分量而对照明区域11进行移动平均，同时进行坐标变换、增益调整以及滤波等，从而求出用于修正曝光的光EL的变动量的指令值。然后，将求出的指令值与用于扫描基板W的指令值相加，向基板载置台40供给。这样，在通过驱动基板载置台40来修正曝光的光EL的变动量的情况下，也可以不具备用于驱动投影光学系统30的光学元件的致动器34～36，因此能够谋求装置结构的简化。另外，在本实施方式中，说明了向基板载置台40供给用于修正曝光的光EL的变动量的指令值的结构，但也可以是向原版载置台20供给的结构。另外，也可以通过基板载置台40与原版载置台20的驱动相对地进行曝光的光EL的变动量的修正。而且，在设有用于驱动投影光学系统30的驱动机构的情况下，也可以通过投影光学系统30的驱动来进行曝光的光EL的变动量的修正。

<第3实施方式>

说明本发明的第3实施方式。本实施方式基本上继承了第1实施方式和/或第2实施方式，因此以下说明与这些实施方式不同的方面。

在测量部50中，对于投光部51(光源51a)而言，测量光ML的出射方向、出射位置有时发生变动。这样，若在投光部51中测量光ML的出射方向、出射位置发生变动(即，自目标出射方向/位置发生偏移)，则难以使测量光ML以所期望的入射角度和入射位置向投影光学系统30入射。其结果，根据测量光ML在受光元件52a上的变动量换算的曝光的光EL在基板上的变动量可能产生因测量部50本身引起的误差。该误差是在曝光的光EL中未产生的测量失误分量。因此，若基于该误差产生的受光元件52a的受光结果估计曝光的光EL在基板上的变动量，基于该曝光的光EL的变动量修正曝光的光EL向基板上的照射位置，则会产生对比度降低、像偏这样的成像性能下降。

因此，本实施方式的测量部50具有用于检测从投光部51(光源51a)出射的光束的出射角度和出射位置中的至少一者(在以下有时称为“出射角度等”)的检测部54。也就是说，检测部54能够构成为将向投影光学系统30入射的测量光ML的入射角度和入射位置中的至少一者(在以下有时称为“入射角度等”)作为因测量部50引起的测量光ML的偏移位置变动量进行检测。另外，在本实施方式的情况下，控制部60基于由检测部54检测到的偏移位置变动量修正测量光ML在受光元件52a上的变动量，能够基于由此得到的值估计曝光的光EL在基板上的变动量。

图4是表示第3实施方式的曝光装置300的结构的概略图。本实施方式的曝光装置300与第1实施方式的曝光装置100相比，不同点在于在测量部50设有检测部54。除此之外的结构与第1实施方式的曝光装置100同样，因此省略说明。

检测部54设于投影光学系统30的外部，例如能够包括分束器54a(第2分支部)、受光元件54b(第2受光元件)、受光元件54c(第3受光元件)以及反射镜54d。检测部54的各构成部件(分束器54a、受光元件54b、54c、反射镜54d)与投影光学系统30相对固定，优选安装于投影光学系统30。另外，在本实施方式的测量部50的结构中，代替投光部51的反射镜51b而设有分束器55(分支部)。

从投光部51的光源51a射出的光束利用分束器55分支为2束光束。由分束器55分支的2束光束中的一束光束作为测量光ML引导到投影光学系统30内，另一束光束作为用于检测测量光ML的入射角度等的检测光DL向检测部54(分束器54a)引导。引导至检测部54的检测光DL由分束器54a分支为2束光束，一束光束(第1检测光DL1)经由反射镜54d向受光元件54b引导，另一束光束(第2检测光DL2)向受光元件54c引导。在此，受光元件54b、54c例如为与受光部52的受光元件52a同样的结构，能够由4象限光电二极管构成。因而，在各个受光元件54b、54c中求出检测光DL在受光面的变动量的方法与在受光部52的受光元件52a求出测量光ML在受光面53的变动量的方法(在第1实施方式中说明的内容)是同样的。

由受光元件54b接受的第1检测光DL1的光程长度与由受光元件54c接受的第2检测光DL2的光程长度设定为已知且互不相同的长度。若像这样使第1检测光DL1和第2检测光DL2的光程长度互不相同，则第1检测光DL在受光元件54b的受光面的变动量与第2检测光DL在受光元件54c的受光面的变动量互不相同。因此，控制部60能够基于由受光元件54b得到的第1检测光DL的变动量与由受光元件54d得到的第2检测光DL的变动量之差检测从投光部51(光源51a)出射的光束的出射角度等。另外，投光部51(光源51a)、分束器55以及投影光学系统30的位置关系是已知的，因此能够基于该出射角度等求出测量光ML向投影光学系统30的入射角度等作为偏移位置变动量。

另一方面，通过了投影光学系统30的测量光ML由受光部52的受光元件52a(受光面53)接受。由受光元件52a得到的测量光ML的变动量能够包括因投影光学系统30的各光学元件的振动引起的分量、因投影光学系统30内的环境波动引起的分量以及测量光ML向投影光学系统30的入射角度等的误差等因测量部50本身引起的分量。在本实施方式的情况下，控制部60从测量光ML在受光元件52a上的变动量去除由检测部54检测出的偏移位置变动量，基于由此得到的值，估计曝光的光EL在基板上的变动量。这样，基于去除因测量部50本身引起的偏移位置变动量而得到的值，估计曝光的光EL在基板上的变动量，从而能够精度良好地进行曝光的光EL在基板上的照射位置的修正。

<第4实施方式>

说明本发明的第4实施方式。在本实施方式中，对将检测偏移位置变动量的检测部54设于测量部50的第3实施方式的变形例进行说明。本实施方式基本上继承了第3实施方式，因此以下对与第3实施方式不同的点进行说明。

图5是表示第4实施方式的曝光装置400的结构的概略图。本实施方式的曝光装置400与第3实施方式的曝光装置300相比，从测量部50(检测部54)删除了受光元件54c。即，本实施方式的检测部54由受光元件54b(第2受光元件)构成。

从投光部51的光源51a射出的光束由分束器55分支为2束光束。由分束器55分支的2束光束中的一束光束作为测量光ML向投影光学系统30内引导，另一束光束作为用于检测测量光ML的入射角度等的检测光DL向受光元件54b引导。在此，本实施方式的测量部50被构成为由受光元件54b接受的检测光DL的光程长度与由受光部52的受光元件52a接受的测量光ML的光程长度大致相同。例如，检测光DL以与测量光ML的光程长度大致相同的方式，被多个反射镜引绕而由受光元件54b接受。

具体而言，以测量光ML的光路与检测光DL的光路大致相同的方式构成检测部54。测量光ML的光程长度经由投影光学系统30的多个光学元件，因此将检测光DL的光路在装置内连结成一条直线是不现实的。因此，优选的是使用弯折镜、回射器等光学元件，在有限的空间中获得光程长度。另外，用于扩大这些光程长度的光学元件被相对地固定于投影光学系统30为佳，优选的是，安装于投影光学系统30为佳。由此，能够利用投影光学系统30单体对测量光偏移进行测量，因此能够在组装曝光装置之前，用于作为投影光学系统单元单体的单元检查等。

在这样的结构中，在假设在投影光学系统30中不产生各光学元件的振动、环境波动的情况下，测量光ML在受光元件52a上的变动量与检测光DL在受光元件54b上的变动量可能相同。也就是说，由受光元件52a得到的测量光ML的变动量与由受光元件54b得到的检测光DL的变动量之差成为因投影光学系统30的各光学元件的振动、环境波动引起的分量。因而，控制部60从测量光ML在受光元件52a上的变动量去除检测光DL在受光元件54上的变动量，能够基于由此得到的值估计曝光的光EL在基板上的变动量。

在此，光程长度大致相同是指如下这样的程度的范围：即使发生测量光ML或者检测光DL的变动(例如倾斜度变动)，由此产生的受光元件上的受光位置的变动量也能够视为大致相同。这根据应用而不同，其范围会根据作为目的的位置变动的测量精度(分辨率)、光束自光源51a的射出角度等的变动量而变化。例如，在由光源51a及其固定系统引起的测量光ML的倾斜度变动为10μrad左右的情况且是想要将基于光程长度误差的测量误差设定为10nm以下的情况下，需要将该光程长度误差抑制为1mm左右。在该情况下，大致相同的光程长度相当于其光程长度差为1mm以下。另一方面，在容许基于光程长度误差的测量误差大到1μm左右的情况下，该光程长度误差也可以为100mm左右。在该情况下，对于大致相同的光程长度而言，其光程长度差也可以为100mm以下，即使是比之前的例子大的光程长度差，也能够视为大致相同。

<第5实施方式>

说明本发明的第5实施方式。在本实施方式中，说明由在第1～第4实施方式中说明的曝光装置进行的曝光处理。图6是表示曝光处理的流程图。图6所示的流程图的各工序能够由控制部60控制。

在S1中，控制部60使用未图示的基板输送机构将基板W送入到基板载置台40上，使基板载置台40保持基板W。在S2中，控制部60进行全局对准处理。例如，控制部60使用对准观察仪(未图示)，对形成于基板W的多个照射区域中的采样照射区域的对准标记的位置进行测量，通过对该测量结果进行统计处理，从而得到多个照射区域的排列信息。

在S3中，控制部60对多个照射区域的各照射区域依次进行扫描曝光，将原版M的图案作为潜像图案转印到各照射区域(具体而言，其上的感光材料(抗蚀剂))。在S3中的各照射区域的扫描曝光中，如在上述第1～第4实施方式中说明的那样，利用测量部50测量投影光学系统30的光学特性，基于该测量结果进行曝光的光EL向基板上的照射位置的修正。即，能够在各照射区域的扫描曝光中，实时地进行基于测量部50的测量结果的曝光的光EL的照射位置的修正。

在S4中，控制部60使用未图示的基板输送机构，从基板载置台40搬出基板W。在S5中，控制部60判断是否存在应进行扫描曝光的下一个基板。在存在下一个基板的情况下，返回S1，对该下一个基板进行扫描曝光。另一方面，在没有下一个基板的情况下结束。

<物品的制造方法的实施方式>

本发明的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：使用上述曝光装置将潜像图案形成在涂布于基板的感光剂的工序(对基板进行曝光的工序)；以及对在该工序中形成了潜像图案的基板进行显影(加工)的工序。并且，该制造方法包括其它公知的工序(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与以往的方法相比，在物品的性能、品质、生产率、生产成本中的至少一个方面是有利的。

(其它实施例)

本发明也能够通过经由网络或者存储介质将实现上述实施方式的1个以上的功能的程序向系统或者装置供给、并由该系统或者装置的计算机中的1个以上的处理器读出并执行程序的处理来实现。另外，也能够通过实现1个以上的功能的电路(例如，ASIC)来实现。

其它实施例

本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置，该系统或装置的计算机或是中央处理单元(CPU)，微处理单元(MPU)读出并执行程序的方法。

发明并不限于上述实施方式，能够在不脱离发明的精神和范围的前提下进行各种各样的变更和变形。因而，为了公开发明的范围，附上权利要求。

Claims (17)

1.一种曝光装置，对基板进行曝光，该曝光装置的特征在于，包括：

投影光学系统，利用曝光的光将原版的图案像投影到所述基板；

测量部，使用经由所述曝光的光要经由的所述投影光学系统的光学元件而从所述投影光学系统射出的测量光，测量所述投影光学系统的光学特性；以及

控制部，基于所述测量部的测量结果，修正所述曝光的光在所述基板上的照射位置，

所述测量部包括接受所述测量光的受光元件，

所述受光元件被安装于所述投影光学系统。

2.根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，

所述受光元件具有接受所述测量光的受光面，

所述受光面被配置于与所述投影光学系统的成像位置不同的位置。

3.根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，

所述测量部还包括投光部，该投光部对所述投影光学系统内投射所述测量光，

所述投光部被安装于所述投影光学系统。

4.根据权利要求3所述的曝光装置，其特征在于，

所述投光部将所述测量光以与所述投影光学系统的光轴平行的方式投射。

5.根据权利要求3所述的曝光装置，其特征在于，

所述投光部配置于所述原版与所述投影光学系统之间。

6.根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，

所述投影光学系统由两侧远心光学系统构成。

7.根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，

所述受光元件包括光电二极管。

8.根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，

所述控制部通过驱动所述投影光学系统中的光学元件、调整所述投影光学系统内的环境、变更所述原版与所述基板的相对位置中的至少一者，来修正所述曝光的光在所述基板上的照射位置。

9.根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，

所述投影光学系统包括多个光学元件，

所述控制部基于所述测量光在所述受光元件上的位置变动的频率分量，从所述多个光学元件中确定对所述曝光的光的位置变动造成影响的光学元件，通过驱动确定出的光学元件来修正所述曝光的光在所述基板上的照射位置。

10.根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，

所述控制部在基于所述测量光在所述受光元件上的位置变动的频率分量确定出所述投影光学系统内的环境波动对所述曝光的光的位置变动造成影响的情况下，通过调整所述投影光学系统内的环境来修正所述曝光的光在所述基板上的照射位置。

11.根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，

所述控制部基于所述测量光在所述受光元件上的受光位置，估计所述曝光的光在所述投影光学系统内的位置变动，与估计出的所述曝光的光的位置变动相应地修正所述曝光的光在所述基板上的照射位置。

12.根据权利要求11所述的曝光装置，其特征在于，

所述测量部还具有检测部，该检测部检测所述测量光向所述投影光学系统内入射的入射角度和入射位置中的至少一者，

所述控制部进一步基于所述检测部的检测结果估计所述曝光的光在所述投影光学系统内的位置变动。

13.根据权利要求12所述的曝光装置，其特征在于，

所述检测部具有：分支部，从投射到所述投影光学系统内之前的所述测量光分支出一部分光作为检测光；以及第2受光元件，不经由所述投影光学系统而接受所述检测光，所述检测部基于所述检测光在所述第2受光元件上的受光位置，检测所述测量光向所述投影光学系统内入射的入射位置和入射角度中的至少一者。

14.根据权利要求13所述的曝光装置，其特征在于，

所述第2受光元件被配置成所述检测光的光程长度与所述测量光的光程长度相同，

所述控制部基于所述测量光在所述受光元件上的位置变动与所述检测光在所述第2受光元件上的位置变动之差，估计所述曝光的光在所述投影光学系统内的位置变动。

15.根据权利要求13所述的曝光装置，其特征在于，

所述检测部还包括：第2分支部，将所述检测光分支为第1检测光和第2检测光；以及第3受光元件，不经由所述投影光学系统而接受所述第2检测光，

所述第2受光元件接受所述第1检测光，

所述控制部基于所述第1检测光在所述第2受光元件上的位置变动与所述第2检测光在所述第3受光元件上的位置变动之差，修正所述测量光在所述受光元件上的位置变动，基于由此得到的值估计所述曝光的光在所述投影光学系统内的位置变动。

16.根据权利要求15所述的曝光装置，其特征在于，

由所述第2受光元件接受的所述第1检测光的光程长度与由所述第3受光元件接受的所述第2检测光的光程长度互不相同。

17.一种物品的制造方法，其特征在于包括：

使用权利要求1～16中的任一项所述的曝光装置对基板进行曝光的工序；以及

对通过上述工序进行了曝光的所述基板进行显影，

由显影后的所述基板制造物品。

Images