CN1244022C - 曝光装置 - Google Patents

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Abstract

提供了这样的曝光装置，它的特征在于包括：具有预定成像特性的投影光学系统；设于形成应复制的图案的掩模与上述投影光学系统之间用以减少上述图案畸变的校正光学元件；配置于上述掩模的图案面侧，通过上述校正光学元件来控制上述掩模表面形状的斜入射方式的检测装置。

Description

曝光装置
技术领域
本发明涉及半导体集成电路与液晶显示元件等制造工艺中，使掩模或原版(这两个术语在本申请中可交换使用)上的图案于基片(晶片或玻璃板等)上曝光的曝光装置。本发明例如特别适用于扫描型投影曝光装置。
背景技术
以往，在由光刻工艺制造半导体元件、液晶显示元件或薄膜磁头等时，已提出了将光掩模或原版(以下用原版)的图案复制到感光性基片晶片、玻璃板(以下用晶片)之上的投影曝光装置。近年来，半导体元件等的图案日益微细化，为实现这种微细化，需要提高投影光学系统的分辩率，而为了提高分辨率，则有使曝光光线的波长短波长化或加大投影光学系统数值孔径的方法。
另一方面，从半导体元件的一个芯片图案来看，则有大型化的倾向。因此需要能对更大面积图案曝光的装置。
为了满足以上两方面的要求，需有加大曝光区域且分辨率高的投影光学系统，但当曝光区域愈益增大且分辨愈益提高时，就难以在整个曝光区域将失真等成像性能保持于预定精度内。
为此，当前重视的是扫描型曝光装置。在扫描型曝光装置中，是相对于矩形或圆弧形等狭缝状照明区域，对原版与晶片作相对的同步扫描，同时将原版的图案复制到晶片上。
在上述方式下，由于是对原版作狭缝状照明，故只利用到投影光学系统的一部分，从而有利于失真等成像性能保持于预定精度内。
此外，通过对原版进行狭缝状照明，能利用投影光学系统有效曝光区的最大直径，从而有利于在扫描中使扫描方向不受光学系统限制而能扩大曝光区域。
但目前要求对图案作进一步微细化，因而即使是在扫描型曝光装置中，也有必要减小图案图像的畸变(失真)。
为了减小失真，自然需要减小投影光学系统的各种像差。因此，已有的安装于步进式光刻机上的投影光学系统，在光学设计上是以在整个投影视场内使各种像差与失真平均减小为其条件。此外，应将各种像差与失真收归到设计时的容许范围内，对透镜元件与光学部件等作高精度的加工，对各像差作实际测定，例如对各透镜间的空气间隔、透镜的倾斜度与平行偏心等以复杂的手续进行调整组装，并反复进行调整、检查而装配成投影光学系统。
在各像差之中，特别是对于失真，由前述的调整方法，能相对于光轴就对称分量或规则性的非对称分量进行调整。
但相对于所谓随机分量则有不能由前述调整方法调整的问题。
于是，为了多少减轻这种高精度投影光学系统制造上的困难，还为了能将随机分量也归并到设计时的允许范围之内，采用有下述方法：即对已组装的投影光学系统的图像畸变进行实测，为使这种实测的图像畸变特性于投影视场内的各点为最小，而将研磨的光学校正板(校正光学元件)插入投影光路内，以使通过投影视场内各点的主光线部分地偏转。例如这种方法已公开于特开平8-203805号公报中、特开平8-203805号公报是有关应用光学校正板的步进式光刻机的校正方法。
于扫描型曝光装置中应用光学校正板的校正方法已示明于特开平11-045842号公报中。在特开平11-045842号公报内，是在用扫描型曝光装置将掩模上的图案于感光基片上扫描曝光时，相对于扫描方向，在投影区域内的整个宽度上，着重由于使动态图像畸变特性平均化而有的动态图像畸变特性，而对于这种动态图像畸变特性之中至少是其随机分量，则通过将透明平行平板(光学校正板)的表面进行局部研磨加工成的图像畸变校正板设于投影光路内进行校正。
着眼于光学校正板的制造与测定的有特开平11-031652号公报所示的内容。据此公报，在用干涉计测定光学校正板表面形状时，为了防止光学校正板的背景光的干扰，使光学校正板取为具有楔角的基板。
对于有关失真的已有例虽然进行了说明，但为了与微细化相对应，除失真之外，还需考虑投影光学系统引起的投影图像成像特性的变动量。伴随着微细化，成像特性变动量的容许范围也变窄。因此，过去在投影曝光装置中，为了校正投影光学系统因吸收照明光而产生的成像特性(例如倍率、焦点位置等)的变动量，如特开昭60-78455号公报或特开昭63-58349号公报等所示，可设置检测入射到投影光学系的光量而根据检测到的光量来校正投影光学系统成像特性变动量的成像特性校正机构。
例如，现说明特开昭60-78455公报所公开的机构；预先制备好的与投影光学系统成像特性的变动特性对应的模型，求出装载有晶片的晶片台架上光电传感器等按预定时间间隔入射到投影光学系统的光能数量，将此光能数量的积分值应用于该模型以计算成像特性的变动量。这时，用于求得入射到投影光学系统的光能的积分值的曝光时间，例如可通过经常监控示明用于进行照明光开闭的光闸处于开状态的信号计算出，而再由此模型算出投影光学系统成像特性的变动量，进而基于此校正量进行校正。据此，大致解决了因投影光学系统照明光吸收造成成像特性变动的问题。
但由于照明光也通过掩模，掩模会因吸收照明光而热变形，这样，有时会发生成像特性变化之类的不合适情形。特别是由于掩模是由铬膜等遮光膜描出图案，这与透过率高的玻璃基片部不同，遮光膜的热吸收大。此外，近年来光学系统为防止闪光目的而倾向于采用使掩模上的遮光膜低反射化的技术，这样就更增大了遮光膜的热吸收。
再有，掩模遮光膜的电路图案并不限于在整个掩模上均匀分布，有时也可是偏分布。这种情形下，掩模会局部升温，有可能发生各向异性的畸变。再有，在用可变视场光阑(原版屏档)等只使掩模一部分图案曝光时，同样也能发生各向异性的畸变。由于这样发生的掩模的畸变，投影的图像也会发生各向异性的畸变。这时，仅仅校正倍率分量是不充分的。
对于掩模的热变形，由于会因所用的掩模种类致热变形量进而使成像特性的变化量不同，不易作统一地校正。这就是说，虽然投影曝光装置在出厂时对用于调整成像特性时掩模的热变形所致成像特性的变动量，可以作为此投影曝光装置成像特性的变动特性来认识而进行校正，但当使用其他的掩模时，由于热变形量不同，就不能正确地校正。特别是在接二连三地更换掩模进行曝光时，当不考虑各掩模的热变形量时。由于成像特性变动量的累积而会出现很大的误差。
为了解决上述问题，特开平4-192317号公报公开了这样的投影曝光装置，它对包括形成掩模图案的铬的热吸收率、图案内铬的残存率等参数在内的，因掩模热变形所发生的光学特性的变化进行校正。此公报的成像特性的校正方法是以总体曝光方式(全视野方式)为前提而提出的。
在扫描曝光方式中，由于在曝光时的掩模是相对于照明区域扫描，相对于掩模应考虑的因素(伴随掩模扫描而发生的掩模冷却效应等)增加，从而掩模热变形量的计算与总体曝光方式的情形相比，存在有变得复杂化的不希望的情形。
扫描曝光方式中，对因掩模热变形而发生的光学特性的变化进行校正的曝光装置，已在特开平10-214780号公报中示明。此公报中采用的是，通过斜入射方式的光学系统检测掩模产生的挠曲，再计算出掩模的挠曲量而进行校正的方式。
特开平10-214780号公报中所公开的扫描曝光方式的机制简述如下。扫描曝光方式中曝光用的光束其宽度在扫描方向中窄而在正交方向中宽。着眼于这种曝光用光束的照射范围，对于扫描方向的挠曲，通过聚焦或矫平控制，相应地只校正扫描方向与正交方向的挠曲，这在实用上能进行良好的图案投影。校正时，驱动设于掩模两端的压电元件，为矫正掩模的挠曲而进行掩模变形。压电元件沿掩模扫描移动方向配置有多个。
挠曲的检测可以定在一点进行掩模挠曲的检测或在多点进行检测，通过平均或最小二乘法算出挠曲校正量，作为在多个点检测挠曲的方法可以设置多个掩模挠曲检测系统，或是利用衍射光栅从一个光源输出的光而获得多束光的结构。还提出了将掩模挠曲的检测点相对于掩模扫描方向设定于曝光光线照射区的两侧，而相对于掩模的扫描方向在曝光光线的照射区域跟前来检测掩模的挠曲量，实时地进行对应于照明区域内掩模挠曲量的掩模图案投影图像的校正。
对应于失直的已有例子，特别是有关扫描型曝光装置的例子，已有示明于特开平11-045842号公报中利用校正光学元件的例子。而与解决掩模挠曲与变形相对应的例子，则有特开平10-214780号公报所示的构造成挠曲检测装置进行校正的方式。
在特开平11-045842号公报所示的方式中，通过应用校正光学元件虽可处理保持投影光学系统或掩模时因变形而有的失真，但存在有对于因曝光致掩模热变形等所发生的光学特性的变化未能解决的问题。而且在交换掩模时，还存在着因掩模表面形状发生的失真无法校正的问题。
在特开平10-214780号公报所示的方式中，由于是测量掩模表面形状而进行校正，故可处理掩模本身产生的种种问题，但却不能解决投影光学系统中存在的失真问题。为此，有必要同时采用特开平11-045842号公报与特开平10-214780号公报中所示的这两种方式。
如特开平10-214780号公报所示，于掩模背侧(掩模图案面一侧)构成斜入射方式的挠曲检测装置，再于掩模与投影光学系统构成失真校正用的校正光学元件，此时必需顺序地设置掩模、挠曲检测装置、校正光学元件与投影光学系统。
校正光学元件最好尽可能设于掩模附近。为此已将校正光学元件尽可能地设于掩模附近，而为了构成挠曲检测装置，挠曲检测装置的检测光则需要通过校正光学元件检测掩模图案面。
校正光学元件是有一定厚度的板状光学部件，为用于校正，对一部分表面形状进行了微细的研磨加工。由此，由检测装置的照明光学系统照射出的检测光从斜向入射到校正光学元件，于掩模图案面上反射，再由斜向入射到校正光学元件，经检测装置的光接收部而导引到检测部。此时发生像差。发生的原理由图3说明。图3A示明原版表面位置检测系统测量方向的剖面。所取的结构为，由未图示的照明光学系统照明的测量用图案的图像，经光投射光学系统、校正光学元件G1，投影到原版R的图案面上，被反射的图案图像再经校正光学元件G1、光接收光学系统而于光接收元件44上成像。如图3A所示。平行平板的校正光学元件G1倾斜地插入斜入射中观察的光学系统的聚焦光束之中。
图3B示明非测量方向的剖面。如图3B所示。着眼于非测量方面的剖面时，校正光学元件G1相对于光轴垂直地设于光投射光学系统、光接收光学系统各自的光路之中。
由此，具有孔径角的光线的折射角度在测量剖面与非测量剖面上有很大不同。在成像位置处，测量剖面方向的成像点与非测量方向的成像点于光轴方向上的偏离，而发生所谓的像散像差(以后称作“像散”)。特别是将光投射光学系统与光接收光学系统相连接的检测光学系统中，在光接收再成像面上的像散将达到2倍的量。
使用狭缝状的标记作为测量用标记，将上述狭缝状的标记投影到原版R的图案面上，而通过于光接收元件44上检测标记位置的偏移来检测表面位置、表面状态的方法，会因在像面侧发生的像散降低观察标记的光接收元件的分辨能力，从而会出现使测量精度降低的不希望有的情形。
已有例的校正光学元件是按照确保使曝光掩模的照明光透过区域的大小而构成的。因而在斜入射方式的检测装置通过校正光学元件来检测掩模图案面时，通过校正光学元件能检测的掩模图案面的区域就会有使得斜入射角度部分减少的问题。
图3说明的像散问题中，通过将平行平板的校正光学元件G1倾斜地插入聚焦光束中，而会发生色差导致检测精度降低。
对应于用作检测光的波长宽度，由于各波长下的折射率不同而产生色散，即产生所谓色差。
发明内容
鉴于以上所述，本发明的目的在于提供例如用于实现高精度的掩模挠曲的检测而能防止装置大型化且能良好进行掩模图案投影的曝光装置。
作为本发明一个方面的曝光装置的特征在于，包括：在物体上形成掩模图案的像的投影光学系统；设于形成有应复制图案的掩模与上述投影光学系统之间、用以抑制上述像的畸变的第1校正光学元件；包含检测光学系统，并配置于上述掩模的图案面侧，通过上述第1校正光学元件和上述检测光学系统来检测上述掩模表面形状的斜入射方式的检测装置，其中上述检测装置具有降低在通过上述第1校正光学元件进行检测时所产生的光学像差的第2校正光学元件。
上述检测装置可以是具有通过上述第1校正光学元件对检测中发生的光学像差进行校正的校正光学系统，上述光学像差既可以是像散像差，可以是色散像差。上述检测装置包括：接收由上述光接收光学系统接收了的反射光，输出与上述掩模上的上述反射光的位置对应的检测信号的光检测装置，包含上述照射光学系统和上述光接收光学系统中的任意一方的上述第2校正光学元件。
上述检测装置向上述表面投影多个斜向的光，通过接收来自上述表面的多个反射光，来检测上述表面形状。上述曝光装置是扫描型曝光装置，上述多个斜向的光沿着与上述掩模扫描方向正交的方向排列。
上述第1校正光学元件具有的大小能在上述掩模的全部区域由上述检测装置通过上述第1校正光学元件检测出上述表面形状。上述曝光装置可以是扫描型曝光装置。上述曝光装置是扫描型曝光装置，而上述第1校正光学元件配置为与上述掩模一起被驱动。
作为本发明另一方面的器件制作方法具有应用上述曝光装置对被曝光体进行投影曝光的步骤、于已进行了上述投影曝光的被曝光体上施行预定处理的步骤。起到与上述曝光装置的作用相同作用的器件制造方法，其效力也影响到中间产物以及最终产物的器件本身。此外，所涉及的器件则包括LSI与VLSI等半导体芯片、CCD、LCD、磁性传感器、薄膜磁头等。
根据本发明，能提供实现高精度的掩模挠曲检测、防止了装置大型化和可良好地进行掩模图案投影的曝光装置。
本发明的其他目的与进一步的特征可通过参考以下附图说明的最佳实施例变得更加清楚。
附图说明
图1是本发明实施例1的曝光装置的概要剖面图。
图2是用于说明原版表面位置检测系统的概要剖面图。
图3是测量方向的剖面图(示明成像状态的图)与非测量方向的剖面图(示明成像状态的图)。
图4是第一与第二校正原理的说明图。
图5是光轴上、端部与校正光学元件固定配置时的校正光学元件的说明图。
图6是本发明实施例2的曝光装置的概要剖面图。
图7是本发明的半导体器件制造方法的流程图。
图8是本发明的半导体器件制造方法的流程图。
具体实施形式
下面参照实施例详细说明本发明的实施形式。实施例1说明本发明的适用于扫描型曝光装置的情形，但并非局限于扫描型，即使是总体曝光方式的曝光装置也可取得相同的效果。
实施例1
下面据图1说明本发明的第一实施例，
图1概示本实施例所用的投影曝光装置。图1中，原版R由光源1、照明光整形光学系统2～中继透镜8组成的照明光学系统，通过矩形狭缝状的照明区域21以均匀的照度照明，狭缝状照明区域21内原版R的电路图案图像经投影光学系统13复制到晶片W上。光源1可采用F2准分子激光器、ArF准分子激光器或KrF准分子激光器等准分子激光光源、金属蒸汽激光光源、或YAG激光器的高谐波发生装置等脉冲光源、或是汞灯与椭圆反射镜组合成的连续光源。
在脉冲光源情形，曝光的通/断可通过脉冲光源用电源装置供给的电功率的控制进行切换；在连续光源情形，曝光的通/断可由照明整形光学系统2内的光闸切换、但在本实施例中，如后所述设有可动屏挡(可变视场光阑)7，因而可通过可动屏挡7的开闭进行曝光通/断的切换。
图1中，光源1的照明光通过照明光整形光学系统2按光束直径设定的预定大小，到达蝇眼透镜3。于蝇眼透镜3的出射面上形成多个二次光源，这些二次光源的照明光由聚光透镜4聚光，经固定的视场光阑5到达可动屏档(可变视场光阑)7。图1中，视场光阑5与可动屏档7相比设在更靠近聚光透镜6这侧，但显然也可设于与此相反的中继透镜组8一侧。
在视场光阑5中形成了矩形的狭缝状孔口部，通过此视场光阑5的光束成为剖面是矩形狭缝状的光束，入射到中继透镜组8。狭缝的纵向是垂直于图纸的方向。中继透镜组8是使可动屏档7与原版R的图案形成面共轭的透镜组，可动屏档7由规定后述扫描方向(X方向)宽度的2块叶片(遮光板)7A、7B以及规定垂直于扫描方向的非扫描方向宽度的2块叶片(未图示)构成。规定扫描方向宽度的叶片7A与7B支承成分别能由驱动部6A与6B独立地沿扫描方向移动，而未图示的规定非扫描方向宽度的2块叶片也支承成能分别独立地被驱动。于本实施施例中，在由固定的视场光阑5设定的原版R上的狭缝状照明区21内，进一步由照明光只照射由可动屏档7设定的所希望的曝光区域内。中继透镜组8是两侧的远心光学系统，在原版R上的狭缝状照明区域21上维持着远心特性。
原版R保持于原版台架RST上。原版台架RST由干涉计22检测位置，通过原版台架驱动部10驱动。原版R的下部保持着光学元件G1，在原版台架RST扫描驱动时与原版R一起扫描。在狭缝状照明区域21内而且由可动屏挡7规定的原版R上的电路图案图像，通过投影光学系统13于晶片W上投影曝光。
在垂直于投影光学系统13的光轴的2维平面内，以相对于狭缝状照明区域21的原版R的扫描方向为+X方向(或-X方向)，而以与投影光学系统13的光轴平行的方向为Z方向。
此时，原版台架RST为原版台架驱动10驱动，使原版R沿扫描方向(+X方向或-X方向)扫描，而可动屏挡7的驱动部6A、6B以及非扫描方向用驱动部的动作能由可动屏挡控制部11控制。控制原版台架驱动部10与可动屏挡控制部11的动作的是控制整个装置动作的主控制系统12。
在保持于原版台架RST上的光学元件G1与投影光学系统13之间构成原版表面位置检测系统RO。
有关由校正光学元件G1进行的失真校正方法与特开平11-045842号公报中所公开的方法相同，故在此略去其说明。
另一方面，晶片W由未图示的晶片输送装置保持于晶片台架WST上。晶片台架WST在垂直于投影光学系统13的光轴的平面内进行晶片W的定位同时使晶片W沿±X方向扫描的XY台架以及沿Z方向进行晶片W定位的Z台架等构成。晶片台架WST的位置由干涉计23检测。晶片W上方构成有离轴方式的校准传感器16。通过校准传感器16检测晶片上的对准标记，由控制部17处理，传送给主控制系统12。主控制系统12通过晶片台架驱动部15，控制品片台架WST的定位动作与扫描动作。
然后，在将原版R上的图案图像于扫描曝光方式下通过投影光学系统13在晶片W上各拍摄区域上曝光时，相对于由图1的视场光阑5与设定的狭缝状照明区域21，沿-X(或+X)方向以速度VR扫描原版R。此外，设投影光学系统13的投影倍率为β，与原版R的扫描同步，沿+X(或-X)方向以速度VW＝(β·VR)扫描。由此于晶片W上的拍摄区域中逐次复制原版R的电路图案图像。
现用图2说明原版表面位置检测系统RO。首先说明原版表面位置检测系统的基本检测原理，即于被检测面的原版图案面上从斜向以光束照射，由位置检测元件检测被检测面上反射的光束到预定面上的入射位置，根据此位置信息检测被检测面Z方向(投影光学系统13的光轴方向)的位置信息。本图中虽然只说明1个系统，但当把与扫描方向大致正交方向上设定的多束光投影到被检测面上的多测量点时，则可用各个测量点上求得的Z方向上的位置信息算出被检查面的倾斜信息。进而通过原版R扫描，在扫描方向上也可测量多个测量点在Z方向的位置信息。根据这些位置信息，可以算出原版R的图案面的表面形状。
其次说明原版表面位置检测系统的各主要部分。图2中，30为原版表面位置检测系统的光源部。31为原版表面位置检测用发光光源。32为驱动电路，构成为可任意控制发光光源31发出的光的强度。
发光光源31发出的光通过准直透镜33、聚光透镜34导引到光纤等传光装置35。
从传光装置35发出的光束通过照明透镜36照明狭缝37。于狭缝37上施加原版R的图案面表面位置测量用标记37A，此标记37A由成像透镜38经校正光学系统G2、反射镜39，投影到作为被检测面的原版R的图案面上。通过成像透镜38，狭缝37与原版R的图案面的表面成为光学共轭关系。为便于说明，图2中只示明主光线。基于原版R的图案面上成像的标记图像的光束于原版R的图案面上反射，通过反射镜40、校正光学系统G3，由成像透镜41将标记图像再成像于再成像位置42上。基于再成像位置42上再成像的标记图像的光束通过扩大光学系统43聚光，于位置检测用的光接收元件44上大致成像。光接收元件44的信号于原版表面位置信号处理系统45中进行测量处理，能处理作为被检测面的原版R的图案面的Z与斜率的信息。
图2示明剖面图，其中只示明1个系统，但实际上可以设置多个系统。此外，图2中是从与扫描方向平行的方向来示明到原版表面位置检测系统检测光的原版R图案面的入射方向，但并不限定于此，显然也可构成为从一个扫描方面正交的方向或从任意角度方向入射。
光接收元件44在图2中是示明于右侧，但自然也可交换光投射侧与光接收侧而令其设于左侧。
当把图2的形式用于图1中时，由于是在光接收元件44附近设置干涉计22，显然要设置例如排散热气或隔热的材料以冷却光接收元件44。
图4说明应用校正光学系统G2、G3的像差校正原理。
作为第一种校正方法是将与校正光学元件G1有基本相同的厚度和基本相同的倾斜角度、以至基本相同折射率的平行平面板插入非测量方向剖面的聚焦光束中，而与非测量剖面方向的光轴方向的焦点位置重合的方法。作为第二种校正方法是通过具有构成成像系统的透镜在测量方向的剖面和非测量方向的剖面倍率不同的光学系统，使测量剖面光轴方向的成像位置与非测量剖面的成像位置重合的方法。
图4A中示明第一校正方法。图4A是示明与图3B相对的非测量方向的剖面图。于光投射光学系统中构成校正光学系统G2，于光接收光学系统中构成校正光学系统G3。校正光学系统G2、G3设置成以对应于图3A所示校正光学元件G1与测量光之间的角度的角度部分倾斜。此外，厚度尺寸与校正光学元件G1有基本相同的尺寸和相同的折射率。由于校正光学系统G2、G3倾斜地设置于非测量方向剖面的聚焦光束中，因而非测量方向的焦点位置移动。此时的移动量与测量方向中发生的焦点移动量基本一致，因而能校正像散。校正光学系统G2、G3虽与校正光学元件G1有大致相同的厚度，但当受到设计或布置方面的约束时是可以变更的。在将厚度加大时，倾角便减小。相反，厚度减小时，倾角即增大。利用厚度与倾角间的关系。若焦点的移动量与应校正的量基本相等，则能校正。
在图4A中，于光投射光学系统与光接收光学系统中分别构成有校正光学系统G2、G3，但显然可只在某一方中作这样的设置。这时，在只设于某一方的校正光学系统中发生的焦点移动量最好成为必要的校正量。
图4B中示明了第二校正方法。与图4A不同，校正光学系统G2、G3不是平行平板而是采用了柱面透镜。为使非测量方向具有倍率，可通过设置上述校正光学元件(柱面透镜)G2、G3，使非测量方向的焦点位置移动。而要使此移动量成为与图3A所示的测量方向的焦点移动量相对应的量，可决定柱面透镜的曲率。这样就可校正像散。作为色散的校正方法，则可通过设置楔形光学元件校正。
下面用图5说明校正光学元件G1。图5A示明校正光学元件G1与原版R一起扫描时，原版R位于投影光学系统13光轴上的状态。原版R中示明的斜线部分即图案部。于是照明区域21范围中照明的图案区的照明图像，通过投影光学系统13复制到晶片上，以21a、21b示明在由照明区域21照明下，朝向投影光学系统13的曝光光线。此外以ROa、ROb示明原版表面位置检测系统RO的主光线。
图5B示明扫描原版R沿端部移动的状态。图5B中，校正光学元件G1为校正失真目的，以具有图中由实线示明的大小为佳。但在以实线所示大小的情形，原版表面位置检测系统RO的主光线ROb的一部分能透过校正光学元件G1，原版R的图案面位置不能测量。若校正光学元件G1是图中虚线所示大小的G1b，由于原版表面位置检测系统RO的主光线ROb能透过校正光学元件G1，就成为能测量原版R的图案面的结均。有关相反一侧G1a的说明省略，它与G1b的情形相同。图5之外的图在图示的关系上虽将光学元件G1示明成比原版R小，但正确地说是图5所示的形状。
由于根据所测量的原版R的图案面的表面形状进行校正的方式可以与已有例子相同，故在此略去其说明。作为主要的校正方法是，对应于表面形状，对晶片台架的扫描位置即高度方向的位置或斜率进行校正。或是驱动投影光学系内的光学元件，使像面形状校正为与原版图案面的表面形状相对应的形状。或者构成对原版表面形状本身进行校正的装置进行校正。
如上所述，根据实施例1，通过将校正光学元件G1保持于原版台架RST中，能于原版R附近构成校正光学元件G1。再有，通过构成为经由校正光学元件G1测量原版R的图案面的表面位置的这种结构，可成为能形成原版表面位置检测系统RO的配置结构。此外，由于能将通过校正光学元件G1测量原版R图案面的表面位置时发生的像差经由校正光学系统G2、G3校正，故能以良好的精度进行检测。
实施例2
现用图6说明实施例2。与实施例1不同，在实施例1中，校正光学元件G1是保持于原版台架RST上的结构，即与原版R一起扫描的结构。但在实施例2中，进行扫描时配置成没有固定部的结构。实施例2中与实施例1相同的部分则略去其说明。
校正光学系统G2、G3的配置、校正原理等与实施例1的情形相同。
在实施例2的形态下，由于校正光学元件G1不与原版R一起扫描，只要是能透过照明区域21范围内照明的曝光光线的大小即可。
由于不与原版R同时扫描，就会有在原版R吸附于原版台架RST的状态下，不能校正因原版R表面形状造成的失真的缺点。此外，由于校正光学元件G1配置于避免与原版台架RST可动部发生干扰的位置，而配置于比实施例1的校正光学元件G1更远离原版R的位置。因此会有降低失真校正精度的缺点。
但由于校正光学元件G1未装载于原版架台RST的可动部之中，能成为减轻了可动部重量的结构，而有提高控制特性等优点。
即令是校正光学元件G1取不与原版R一起扫描的结构，也能构成为使原版表面位置检测系统RO通过校正光学元件G1检测原版R图案面的结构。
现说明实施例2的校正光学元件G1。图5C示明原版R位于投影光学系统13的光轴上的状态。于照明区域21的范围照明的图案区域的照明图像经投影光学系统13复制到晶片上。为照明区域21照明、朝向投影光学系统13的曝光光线以21a、21b示明。此外，以ROa、ROb示明原版表面位置检测系统RO的主光线。
在图5C的情形，由于扫描原版R时不扫描校正光学元件G1，因此校正光学元件G1为进行失真校正目的，以取图中实线所示的大小为好。但在实线所示大小情形，原版表面位置检测系统RO的主光线ROb有一部分未能透过校正光学元件G1，而不能测量原版R的图案面位置。若校正光学元件G1是图中虚线所示大小G1c，则由于原版表面位置检测系统RO的主光线ROb能透过校正光学元件G1，而成为能测量原版R图案面的结构。
这样，在实施例2中通过取经由校正光学元件G1测量原版R图案面的表面位置的结构，也能形成原版表面位置检测系统RO的配置结构。还由于能由校正光学系统G2、G3校正通过校正光学元件G1测量原版R的图案面表面位置时发生的像差，就可以以良好的精度进行检测。
根据本发明，对于因曝光时掩模热变形等产生的原版挠曲或是在因更换原版而被吸附固定致由于原版间表面形状差别而发生的变形量差，能够通过斜入射方式的原版表面位置检测系统检测。然后据此检测结果计算校正量进行校正。通过校正由于原版图案面表面形状发生的失真等，就能抑制图案图像的弯曲等，有利于获得原版图案正确与稳定的图像。
此外，通过校正光学元件。对于因原版自重而有的挠曲与原版吸附固定时因吸附部分表面形状与原版表面形状相结合而发生的原版变形导致的失真，以及因投影光学系统的制造调整中余留的误差而产生的失真，都能通过校正光学元件校正，从而有利于抑制图案图像的弯曲等，能够获得原版图案的正确与稳定的图像。
下面参考图7与8，说明利用上述扫描型曝光装置100的器件的制造方法实施例。图7是用于说明器件(IC与LSI等半导体芯片、LCD、CCD等)制造的流程图。这里以半导体芯片的制造为例进行说明。步骤1(电路设计)进行器件的电路设计。步骤2(掩模制作)制作形成了设计的电路图案的掩模。步骤3(晶片制造)应用硅等材料制造晶片。步骤4(晶片处理)称作前工序，是用掩模与晶片经光刻技术于晶片上形成实际电路。步骤5(组装)称作后工序，是用步骤4制得的晶片进行半导体芯片化的工序，包括装配工序(切片、键合)、封装工序(芯片封入)等工序。步骤6(检查)对步骤5制成的半导体器件的动作进行确认测试、耐久性测试等检查。经过这些工序后，半导体器件完成并将其发货(步骤7)。
图8是步骤4的晶片处理的详细流程图。于步骤11(氧化)使晶片表面氧化。于步骤12(CVD)在晶片表面上形成绝缘膜。于步骤13(电极形成)经蒸镀等于晶片上形成电极。于步骤14(离子注入)给晶片注入离子。于步骤15(抗蚀剂处理)在晶片上涂布感光剂。于步骤16(曝光)通过曝光装置1在晶片上对掩模的电路图案进行曝光。于步骤17(显像)进行已曝光的晶片的显影。于步骤18(蚀刻)除去已显像的抗蚀剂图像以外的部分。于步骤19(抗蚀剂剥离)，蚀刻结束，除去不需要的光刻胶。重复进行上述步骤，于晶片上多重地形成电路图案。根据本实施例的制造方法，能制造品质比以往更高的器件。
上面说明了本发明的最佳实施例，但本发明则不局限于此，而是能在其精神范围内作出种种变型与更改形式。

Claims (12)

1.一种曝光装置，其特征在于包括：
在物体上形成掩模图案的像的投影光学系统；设于形成有应复制图案的掩模与上述投影光学系统之间、用以抑制上述像的畸变的第1校正光学元件；包含检测光学系统，并配置于上述掩模的图案面侧，通过上述第1校正光学元件和上述检测光学系统来检测上述掩模表面形状的斜入射方式的检测装置，其中
上述检测装置具有降低在通过上述第1校正光学元件进行检测时所产生的光学像差的第2校正光学元件。
2.权利要求1记述的曝光装置，其特征在于，上述第1校正光学元件是用于校正上述掩模表面形状相对理想形状的偏移的校正板。
3.权利要求1记述的曝光装置，其特征在于，上述第1校正光学元件是用于校正上述投影光学系统的光学性能的校正板。
4.权利要求1记述的曝光装置，其特征在于，上述光学像差是像散和色散中的任意一方。
5.权利要求1记述的曝光装置，其特征在于，
上述检测光学系统包括：从斜向向上述掩模照射光的照射光学系统；接收由上述照射光学系统照射的、由上述掩模反射的光的光接收光学系统；
上述检测装置包括：接收由上述光接收光学系统接收了的反射光，输出与上述掩模上的上述反射光的位置对应的检测信号的光检测装置；以及包含上述照射光学系统和上述光接收光学系统中的任意一方的上述第2校正光学元件。
6.权利要求1记述的曝光装置，其特征在于，上述检测装置通过向上述表面投影多束斜向的光，接收来自上述表面的多个反射光，来检测上述表面形状。
7.权利要求6记述的曝光装置，其特征在于，上述曝光装置是扫描型曝光装置，上述多束斜向的光沿着与上述掩模的扫描方向正交的方向排列。
8.权利要求1记述的曝光装置，其特征在于，上述第1校正光学元件具有的大小能在上述掩模的全部区域由上述检测装置通过上述第1校正光学元件检测出上述表面形状。
9.权利要求1记述的曝光装置，其特征在于，上述曝光装置是扫描型曝光装置。
10.权利要求8记述的曝光装置，其特征在于，上述曝光装置是扫描型曝光装置，而上述第1校正光学元件配置为与上述掩模一起被驱动。
11.权利要求1记述的曝光装置，其特征在于，上述第2校正光学元件具有平行平板、圆柱透镜和楔形状的光学元件中的一个。
12.一种器件制造方法，其特征在于包括：
使用权利要求1记述的曝光装置向被曝光体投影曝光掩模图案的像的步骤；以及
对上述被曝光体进行显像的步骤。
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