CN1841209A - 光学元件、曝光设备和器件制造方法 - Google Patents

光学元件、曝光设备和器件制造方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及光学元件、曝光设备和器件制造方法。具体地，涉及一种用于具有投影光学系统的曝光设备的光学元件，该投影光学系统被构成为：将被来自光源的极远紫外光照射的原版的图案投影到基片上，使该基片在通过该原版和投影光学系统的光下曝光，所述光学元件用于设置在相对于原版位于光源一侧的第一光路和相对于原版位于基片一侧的第二光路中的一个光路中，该元件包括：薄膜，被构成为透射极远紫外光；以及遮蔽件，它设置在所述薄膜上，并且被构成为遮蔽部分薄膜免受所述极远紫外光照射。

Description

光学元件、曝光设备和器件制造方法
技术领域
本发明涉及适用于采用极远紫外光进行测量的光学元件、结合有该光学元件的曝光设备和采用该曝光设备的器件制造方法。
背景技术
一般来说，由超精密图案例如VLSI电路构成的半导体器件的制造工艺采用一种缩小投影曝光设备，它通过将电路图案以缩小的比例投影到涂有感光材料的基片上来在该基片上烧制出画在掩模上的电路图案。增大半导体器件的封装密度要求进一步减小图案线路宽度。因此，一直在改善分辨率以适应改进的光致抗蚀剂工艺和小型化的曝光设备。因此，用于曝光设备的光源已经在采用越来越短的波长，例如从KrF准分子激光器(波长为248nm)到ArF准分子激光器(波长为193nm)，一直到F2激光器(波长为157nm)。为了有效率地烧制出更精细的图案，当前正在研制一种缩小投影曝光设备，它采用具有比紫外光更短的波长，也就是具有大约为10至15nm的波长的极远紫外光(EUV光)。
另一方面，随着分辨率的提高和半导体器件的小型化，要求掩模图案和位于感光基片上的图案之间的容差越来越小。下面将对在没有使用EUV光的普通缩小投影曝光设备上，掩模图案和感光基片上的图案之间的对准进行说明。
传统上，可以采用下面两种方法来观测晶片即感光基片上的对准标记以获得关于该晶片的位置信息。
1.离轴方法，该方法不采用投影光学系统来测量晶片上的对准标记。
2.TTR(Through The Reticle，通过中间掩模版)方法，该方法通过采用投影光学系统同时观测晶片和中间掩模版来检测出在它们之间的相对位置关系。
在这两种方法中，离轴方法用于逐个晶片的位置测量，因为TTR方法需要更长的测量时间。离轴方法采用了晶片检查显微镜(下面被称为离轴显微镜)。在没有使用投影光学系统的离轴显微镜下进行位置测量不仅允许使用任何波长，而且还允许使用具有宽波段的光源。使用具有宽波段的光来进行位置测量的优点包括可以消除在涂覆在晶片上的感光材料(光致抗蚀剂)上的薄膜干涉效应。
但是，在采用离轴显微镜使晶片和中间掩模版对准时，不能直接测量观测位置和曝光位置。因此，必须预先确定所谓的基线量，其中基线量为在离轴显微镜下的测量中心和在中间掩模版上的投影图案图像中心(曝光中心)之间的距离。在进行对准时，在离轴显微镜下测量晶片上的照射区域中的对准标记相对于测量中心的偏差。之后，使晶片从离轴显微镜位置运动一个与基线量和该偏差的总和相等的距离，由此使照射区域的中心与曝光中心精确对准。但是，基线量在曝光设备使用期间会随着时间逐渐变化。基线中的这些变化使得不可能将晶片上的照射中心进给到在中间掩模版上的投影图案图像的中心，从而导致对准精度(重叠精度)降低。因此，必须采用基线测量值(校准测量值)来定期精确测量在离轴显微镜下测量的中心和在中间掩模版上的投影图案图像的中心之间的距离。必须采用TTR测量系统来进行基线测量。
图8为一示意图，显示出在投影曝光设备上的基线测量的原理。假中间掩模版R2在投影光学系统2的曝光区域内带有狭缝状标记M1。如图8所示，假中间掩模版R2被保持在中间掩模版驱动台上，该驱动台的运动方式使假中间掩模版R2的中心与投影光学系统2的光轴AX一致。在晶片驱动台3上，带有与M1等同的标记M2的假晶片W2被安装在投影光学系统2中的成像位置处，不接触晶片W1。在假晶片2上的标记M2为通过将遮光部件设置在曝光透光部件上而形成的狭缝状透光区域。在标记M2下面设有光量传感器S1。利用激光干涉仪(未示出)定位晶片驱动台3，使标记M2进入到投影光学系统2的投影区域中的位置，并且通过操作曝光光源激光器4借助照射光学系统5将曝光用光L1导进投影光学系统2。在从设置在标记M2下方的光量传感器S1检测光量的同时，通过使晶片台3沿着X、Y和Z方向微量运动来找出使光量最大的位置。使光量最大的位置使得假中间掩模版上的标记M1和假晶片W2上的标记的相对位置一致。
离轴显微镜6设置在投影光学系统2外面(在曝光区域外面)。在投影图像一侧，离轴显微镜6的光轴与投影光学系统2的光轴AX平行。在该离轴显微镜6中设有用作对晶片W1上的标记或假晶片W2上的标记W2进行位置测量的基准的索引标记M3。该索引标记M3位于与投影像面(晶片W1的表面或假晶片W2的表面)共轭的位置。
通过激光干涉仪(未图示)测量当假中间掩模版R2上的标记M1和假晶片W2上的标记M2相互对准时晶片驱动台3的位置。所获得的数值由X1表示。还有，通过激光干涉仪测量出当离轴显微镜6中的索引标记M3与标记M2对准时晶片台3所处的位置。所获得的数值由X2表示。在该情况中，通过计算出差值(X1-X2)来确定出基线量BL。基线量BL随后用作在通过离轴显微镜6测量晶片W1上的对准标记并且将它送到投影光学系统2下面时的参考量。用XP表示位于晶片W1上的照射区域(曝光区域)中心和对准标记之间的距离，并且用X3表示在位于晶片W1上的对准标记与在离轴显微镜6中的索引标记M3一致时晶片驱动台3的位置。为了使照射区域中心与中间掩模版中心C一致，可以使晶片驱动台3向由“X3-BL-XP”所确定的位置运动。
为了这样进行对准，首先采用离轴显微镜6测量出在晶片W1上的对准标记的位置。随后，通过简单地将晶片驱动台3进送一个根据基线量BL的预定量，可以使中间掩模版R1图案精确地重叠在用于曝光的晶片W1上的照射区域。但是，必须通过一些其它手段来测量出在中间掩模版设定标记M4和位于假中间掩模版R2上的标记M1之间的距离，并且预先使中间掩模版R1与中间掩模版设定标记M4对准。顺便说一下，虽然在上面的描述中考虑的是一维方向，但是实际上应该考虑二维方向。
这样，为了通过投影光学系统使中间掩模版与晶片对准，采用这样一种系统，该系统使用设置在标记下面的传感器来测量光量，该标记是通过将遮光部件设置在由曝光透光部件制成的假晶片上而形成的。
上面已经对采用TTR方法进行的校准测量进行了说明。可以将类似的设置用于投影光学系统中的象差测量。图9为用于曝光设备的典型象差测量系统的示意图。与图8中的部件具有相同功能的部件由与图8中的相应部件相同的参考标号/符号表示，并且省略其说明。
如图9所示，象差测量系统在中间掩模版表面前面具有衍射光栅7以使光衍射。在衍射光栅7下游侧，在中间掩模版表面附近设有具有狭缝状或针孔状透明部分的标记M5。该标记消除了由照明光学系统5或衍射光栅7引起的象差，并且照明光束进入投影光学系统2。通过将遮光部件设置在曝光透光部件例如石英上而形成的标记M6设在晶片侧像面上。该标记M6具有位于曝光透光部件的上游表面上的与标记M5类似的狭缝状或针孔状透明部分(在图10中的M6-c)，以及窗口形大透明部分(在图10中的M6-d)。在位于晶片像面上的标记M6下面设置有CCD摄像机S2。
通过设置在中间掩模版表面上的狭缝状或针孔状标记M5从曝光用光L1中去除波前象差。这样，进入并且离开投影光学系统2的曝光用光只包含在投影光学系统2中产生出的象差。图10为在假晶片W2上的晶片侧标记M6和CCD摄像机S2周围的部分的放大示意图。在图10中，参考符号M6-a表示对准分子激光透明的部件例如石英，它用作用来在其上安放遮光部件M6-b例如铬以产生所期望的标记形状的母材。曝光用光在穿过在图10中的狭缝或针孔M6-c之后到达CCD摄像机S2的表面，狭缝或针孔消除了包含在曝光用光中的象差。另一方面，穿过在标记M6上的窗口M6-d的曝光用光到达CCD摄像机S2的表面，仍然包含在投影光学系统2中产生的波前象差。前者被称为参考光束，后者被称为采样光束。这两个光束之间的波前差为在投影光学系统2中产生出的波前象差。波前象差在作为图像被拍摄到CCD摄像机S2中时，被观察到的表现是干涉条纹。对这些干涉条纹进行图像处理能够定量测量波前象差，直至泽尔尼克多项式的第36项。
此外，还使用这样的结构来测量照明光学系统中的瞳面强度分布：在晶片像面中设有针孔以透射曝光用光，并且在其下面设置CCD。这样，当前广泛使用的系统涉及通过将遮光部件设置在曝光透光部件上以产生所需的标记、将传感器安装在标记下面以及观测穿过标记的光量或图像。顺便说一下，在日本专利公开No.2002-353088中披露了用于在EUV曝光设备上采用非曝光用光测量基线的技术。
如上所述，对准测量、象差测量、瞳面强度分布测量等涉及通过将遮光部件设置在用作母材的曝光透光部件上以形成所需的标记、将传感器安装在标记下面并且观测穿过标记的曝光用光的光量或图像。但是，采用EUV光作为光源的曝光设备不能采用典型的测量系统例如上述那些测量系统。
与准分子激光曝光设备不同，EUV曝光设备几乎没有使用任何曝光透光部件。这是因为一般的透明部件造成具有非常短波长的曝光用光例如EUV光的大量损失，从而难以使用透射型光学系统。因此，基于EUV的照明光学系统和投影光学系统由基于反射镜的反射光学系统构成。对于中间掩模版，考虑的是反射型中间掩模版。反射型中间掩模版包括形成在反射多层薄膜上的吸收带，所述反射多层膜被形成在零膨胀玻璃上。反射型中间掩模版产生所期望的图案的反射光。
为了在如上所述构成的EUV曝光设备上通过TTR方法进行对准，必须：
(1)通过按照形成狭缝形反射器的方式设置遮光部件，来安装假中间掩模版；并且
(2)将具有尺寸被按照投影光学系统的缩小比缩小的狭缝形透明部分的标记放置在假晶片上，并且将光量传感器安装在该标记下面以测量出透射光的光量。
其问题在于，EUV光可能不能穿过例如在图10中所示的石英M6-a。其光源具有比F2激光器更长的波长的曝光设备可以使用如图10所示的假晶片。也就是说，该曝光设备可以具有这样一种结构，其中透射穿过标记的光进入在标记下面的传感器，通过将遮光部件设置在几个毫米厚的玻璃部件上形成标记。但是，EUV光不能穿过石英和其它玻璃部件。因此，透射光不会进入到安装在假晶片下面的传感器。这使得不可能进行测量。
这样，基于EUV的曝光设备不能在玻璃上形成标记。为了解决这个问题，可以想到通过与中间掩模版的情况一样将吸收带贴在反射表面上来在假晶片上形成标记。但是，这种结构使得必须为用于检测从位于假晶片上的标记反射出的光的传感器提供空间。
发明内容
本发明是鉴于通过本发明人的专门研究发现的上述困难作出的，其目的例如在于提供一种适用于采用难以采用透射光学元件的极远紫外光进行测量的光学元件、一种结合有所述光学元件的曝光设备以及采用了该曝光设备的器件制造方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于具有投影光学系统的曝光设备的光学元件，该投影光学系统被构成为：将被来自光源的极远紫外光照射的原版的图案投影到基片上，通过该原版和投影光学系统的光使该基片曝光，所述光学元件用于设置在相对于原版位于光源一侧的第一光路和相对于原版位于基片一侧的第二光路中的一个光路中，该元件包括：薄膜，被构成为透射极远紫外光；以及遮蔽件，它设置在所述薄膜上，并且被构成为遮蔽部分薄膜免受所述极远紫外光照射。
还有，根据本发明的另一个方面，提供一种具有投影光学系统的曝光设备，该投影光学系统被构成为：将来自光源的极远紫外光照射的原版的图案投影到基片上，使基片在通过原版和投影光学系统的光下曝光，该设备包括：如上所述的光学元件，它被构成为设置在相对于原版位于光源一侧的第一光路和相对于原版位于基片一侧的第二光路中的一个光路中。
另外，根据本发明的另一个方面，提供一种曝光设备，它使基片在通过原版的极远紫外光下曝光，该设备包括：投影光学系统，被构成为将原版的图案投影到基片上；基片台，被构成为保持基片并且运动；如上所述的光学元件，它被设置在基片台上；以及检测器，被构成为检测从投影光学系统中发射出并且透射穿过光学元件的极远紫外光。
另外，根据本发明的另一个方面，提供一种制造器件的方法，该方法包括以下步骤：采用如上所述的曝光设备使基片在通过原版的光下曝光；使曝光的基片显影；并且处理该显影的基片以便制造出该器件。
从结合附图给出的以下说明中将了解本发明的其它特征和优点，其中相同的参考符号在这些附图中表示相同或类似的部分。
附图说明
结合在说明书中并且构成其一部分的附图显示出本发明的实施方案，并且与说明书一起用来说明本发明的原理。
图1为一示意图，显示出根据第一实施方案的曝光设备的示意性结构。
图2为一流程图，显示出根据第一实施方案的基线测量的方法。
图3为根据第一实施方案的位于假晶片上的标记和在光量检测传感器周围的部分的放大示意图。
图4为一放大示意图，显示出根据第一实施方案的位于假晶片上的标记和在光量检测传感器周围的部分的一种变型。
图5为一示意图，显示出根据第二实施方案的曝光设备的示意性结构。
图6为一流程图，显示出根据第二实施方案的波前象差测量的步骤。
图7为根据第二实施方案的位于假晶片上的标记和在光量检测传感器周围的部分的放大示意图。
图8为一示意图，显示出在典型曝光设备上的基线测量方法。
图9为一示意图，显示出在典型曝光设备的投影光学系统中的象差测量方法；
图10为一示意图，显示出在典型曝光设备的晶片像平面附近的区域。
图11为一示意图，显示出器件制造工艺的流程。
图12为一示意图，显示出一种晶片工艺。
具体实施方式
下面将根据这些附图对本发明的优选实施方案进行详细说明。
在下面的实施方案中，将对用在采用EUV光作为光源的曝光设备上的以下母材的合适结构进行说明：
(1)用于设在晶片台上的光量传感器上并且用于TTR测量的标记的母材；
(2)用于设在位于晶片台上的CCD摄像机上并且用于在投影光学系统中测量象差的标记的母材；以及
(3)用于衍射光栅、针孔等的母材。
这些母材为由不超过一定厚度的特定材料制成的薄膜。它们对EUV光足够透明。因此，通过将遮光部件设置在母材上，就可以形成所期望的光学元件，例如所期望的标记或衍射光栅。
[第一实施方案]
图1为一示意图，显示出根据第一实施方案的曝光设备的示意性结构。与图8相同的部件/功能由与图8中的相应部件/功能相同的参考标号/符号表示。在根据该实施方案的曝光设备中，EUV光源8(下面被称为光源8)输出EUV光。EUV照明光学系统9(下面被称为照明光学系统9)将从光源8发出的EUV光L2形成为具有预定形状的光束。在EUV光L2由照明光学系统9形成为预定形状并且由用于EUV的反射型中间掩模版R3(下面被称为中间掩模版R3)反射之后，反射投影光学系统10将该EUV光聚焦在作为感光基片的晶片W1上。将中间掩模版R3和晶片W1分别安装在中间掩模版驱动台11和晶片驱动台3上。通过根据投影光学系统10的放大率改变进给速度来同步驱动中间掩模版驱动台11和晶片驱动台3，从而能够进行扫描曝光。通过激光干涉仪(未示出)来进行中间掩模版驱动台11和晶片驱动台3的位置测量。
将反射型假中间掩模版R4(下面被称为假中间掩模版R4)安装在台11上，并且将配备有狭缝形反射器的标记M7安装在反射型假中间掩模版R4上。另一方面，将假晶片W3安装在台3上，并且将配备有狭缝形透明部件的标记M8安装在假晶片W3上。假中间掩模版R4和假晶片W3用于基线测量。顺便说一下，假晶片W3的母材为厚度为2μm或更小的Si、SiC、SiNx、金刚石或类金刚石碳薄膜。类金刚石碳为主要由碳和氢产生出的非晶硬质碳薄膜，也被称为非晶碳。配备有狭缝形钽、钨或其它金属透明部分的标记M8设置在该薄膜上。此外，将EUV光量检测传感器S3(下面被称为光量检测传感器S3)安装在标记M8下方。
用于在光学元件的薄膜上制作标记的示例性方法如下。也就是说，可以将用于半导体器件制造的光刻技术用于光学元件。例如，将遮光体气相淀积在薄膜上，将作为光敏材料的光致抗蚀剂涂覆在其上，并且通过电子束曝光设备将与所要形成的标记对应的图案转印到光致抗蚀剂上。随后，将光致抗蚀剂显影(从光致抗蚀剂中将与标记对应的区域去除)，并且通过采用经显影的光致抗蚀剂作为掩模进行蚀刻来去除遮光体，由此形成作为标记的空白区域(极远紫外光透射部分)。
将位置检测标记M9安装在中间掩模版R3上。通过中间掩模版显微镜和/或干涉仪(两者都未示出)测量出在标记M9和位于假中间掩模版上的标记M7之间的距离。将离轴显微镜6安装在晶片侧以测量晶片对准标记的位置。该离轴显微镜6结合有用作对晶片W1上的标记或假晶片W3上的标记M8进行位置测量的参考的索引标记M3。顺便说一下，在上面的结构中，对EUV光透明的所有区域都被封在保持在真空下的真空室12中。
接着将对在上述曝光设备上进行的对准过程进行说明。图2为一流程图，显示出根据该实施方案的用于基线测量的方法。顺便说一下，在根据当前实施方案的曝光设备的控制器(未示出)控制曝光设备的各个部分时，执行在图2中所示的方法。该控制器具有用来存储与这些过程对应的计算机程序的存储器和用来执行存储在存储器中的计算机程序的CPU。
在通过使中间掩模版R3与晶片重叠来扫描曝光位于保持在中间掩模版驱动台11上的中间掩模版R3上的图案时，必须紧密同步地驱动中间掩模版驱动台11和晶片驱动台3，并通过投影光学系统10使得中间掩模版R3和晶片W1的绝对位置相互一致。这使得有必要通过TTR方法进行基线测量。下面将对基线测量操作进行说明。
通过中间掩模版驱动台11将假中间掩模版R4输送到投影光学系统10的曝光范围(基线测量位置)中(步骤S101)。假中间掩模版R4采用曝光反射薄膜的层叠结构作为其母材。标记M7是这样形成的：将吸收部件布置在母材上，使得沿着X和Y方向为狭缝形的反射光进入到投影光学系统10中。
接下来，晶片驱动台3按照将假晶片W3设置在投影光学系统10下面(在基线测量位置处)这样一种方式运动(步骤S102)。将标记M8设置在假晶片W3上。通过将遮光部件设置在曝光透光部件上来形成标记M8，标记M8是尺寸与标记M7相同(但是通过投影光学系统缩小)的狭缝状透明部分。在图3中显示出在假晶片W3上的标记和在光量检测传感器W3周围的部分的放大示意图。在图3中的薄膜M8-a由Si、SiC、SiNx、金刚石或类金刚石碳制成，并且厚度为2μm或更小。在薄膜M8-a上形成具有形状与位于作为被投影体的假中间掩模版R4上的标记M7的反射区域相同的透明区域M8-c的标记M8。该标记M8由钽、钨或其它遮光部件M8-b制成。因此，该标记M8具有沿着X和Y方向的狭缝形状。还有，该标记M8几乎位于与晶片W1的曝光表面相同的平面中，并且正好位于光量检测器S3上方以便进行对准测量。顺便说一下，在标记M7上的图案和在标记M8上的图案不限于狭缝形状。在标记M7上的图案(反射器的图案)和在标记M8上的图案(在透明区域中的图案)可以具有任意形状，只要它们相互类似即可，并且按照投影光学系统10的缩小比使在标记M7上的图案缩小。
接下来，允许曝光用光L2进入(步骤S103)，并且通过采用安装在假晶片W3下面的光量检测传感器S3监测光量来使晶片台3沿着X和Y方向微量运动。通过找到在晶片台3上使沿着X和Y方向的光量最大的位置，可以通过投影光学系统使中间掩模版和晶片对准(步骤S104和S105)。光量最大的位置对应于由假中间掩模版R4上的标记M7反射的狭缝形EUV光有效穿过位于假晶片W3上的标记M8的狭缝形透明部分(M8-c)的位置。这是位于中间掩模版上的标记M7和晶片上的标记M8在通过投影光学系统10看时重叠的位置。
另外，通过使晶片台3稍微沿着Z方向运动来找到使光量最大的位置，由此，检测出中间掩模版图案的最佳聚焦平面(步骤S106和S107)。在最佳聚焦平面处，由于假中间掩模版R4上的标记M7反射的狭缝形EUV光的散焦而导致的模糊得以最小化。这减少了由假晶片W3上的标记M8的遮光部分(M8-b)造成的光屏蔽，从而允许EUV光有效地到达光量检测传感器S3。这使得能够检测出在最大光量级处的最佳聚焦平面。结果，使得假中间掩模版R4上的标记M7的X-Y位置、在假晶片W3上的标记M8的X-Y位置以及聚焦位置对应起来。在该状态中，通过激光干涉仪测量出中间掩模版驱动台11和晶片驱动台3的位置并且存储起来(步骤S108)。
接下来，根据来自激光干涉仪的测量值(下面被称为基于激光干涉仪的)使假晶片W3上的标记M8运动到离轴显微镜6下方。通过使用离轴显微镜6来参照索引标记M3测量出标记M8的位置。如上所述，可以根据这些测量值以及来自晶片台激光干涉仪的测量值测量出该离轴显微镜6的光轴(测量坐标系的原点)相对于投影光学系统10的光轴即基线BL的偏移(步骤S109)。
在确定基线时，离轴显微镜6的测量中心(原点)与在晶片W1上的标记(照射中心)对准，并且将晶片驱动台驱动与基线相等的量。这使得能够使在晶片W1上的照射中心进给到在投影光学系统10的光轴上的位置。在中间掩模版一侧，假中间掩模版R4上的标记M7和假中间掩模版R3上的标记M9之间的距离已经由干涉仪和中间掩模版显微镜测量出。如果这个距离由RL表示，则通过使中间掩模版驱动台从基线测量期间其所处的位置运动RL，可以使晶片W1上的照射中心与投影光学系统10中的中间掩模版图像的中心一致。
基线测量就这样进行。随后，在曝光操作期间，通过采用中间掩模版驱动台将中间掩模版R3进给到基于干涉仪的位置，使用离轴显微镜6测量在晶片W1上的标记位置，并且使晶片驱动台3运动与基线相等的量，从而反复进行扫描曝光。通过以一定的间隔进行基线测量和聚焦校准，则可以消除由各种因素例如各个部分的热变形引起的基线的变化。
顺便说一下，虽然在该实施方案中通过将作为遮光部件的金属设置在EUV透明母材上来产生出在假晶片W3上的标记M8，但是只要能够实现处理精度，则不必将遮光部件设置在透明部件上。例如，如图4所示，可以采用具有从中切出的狭缝M10-b的遮光部件M10-a。在该情况中，虽然遮光部件M10-a优选尽可能薄，但是，由于提供了通孔作为EUV透明部分，不必考虑该部件的透射率，因此提升了2μm的厚度上限。还有，由于遮光部件M10-a不需透射EUV光，所以可以自由地选择适于机加工的任意金属或材料，以及Si、SiC、SiNx或金刚石。
因此，第一实施方案使得能够在采用在投影光学系统中难以操控的具有非常短波长的曝光用光例如EUV光的曝光设备上进行基于TTR的校准测量(基线测量，投影光学系统中的像面位置测量等)。
[第二实施方案]
在第一实施方案中对主要用于基线校准的TTR测量进行了说明，但是本发明并不限于基线测量。例如，本发明可以用于中间掩模版台和晶片台行进中的偏差的测量，以及用于所有涉及通过将标记放置在传感器前面来观测透射光的测量技术。作为这种测量的例子，在第二实施方案中将描述投影光学系统中的波前象差的测量和瞳面强度分布(有效光源)的测量。
图5为一示意图，显示出根据第二实施方案的曝光设备的示意性结构。图5显示出配备有与第一实施方案不同的功能并且用于与图1中的第一实施方案类似的EUV曝光设备的测量系统。与图1中相同的部件/功能由与图1中的相应部件/功能相同的参考标号/符号表示。第一实施方案的结构实现了基线测量等(通过TTR方法进行中间掩模版台和晶片台之间的相对位置的测量)，而第二实施方案的配置的功能是用来测量投影光学系统中的象差。
图6为一流程图，显示出根据该实施方案进行象差测量的步骤。顺便说一下，在根据该实施方案的曝光设备的控制器(未示出)控制曝光设备的各个部分时，执行在图6中所示的步骤。该控制器具有用来存储与这些过程对应的计算机程序的存储器和用来执行存储在存储器中的计算机程序的CPU。下面将参照图5和6对第二实施方案进行详细说明。
首先，使反射型假中间掩模版R5(下面被称为假中间掩模版R5)运动到如图5所示的测量位置(步骤S201)。将衍射光栅13设置在位于中间掩模版的反射表面前面或后面(在图5的情况中，在前面)的曝光路径中，以使光衍射，如图5所示。该衍射光栅13可以是在遮蔽EUV的金属或其它部件中机械加工出的格栅状穿孔。或者，可以通过将钨、钽等的遮光带贴在厚度为2μm或更小的SiC、Si、SiNx、金刚石或类金刚石碳的薄膜上来生产出衍射光栅13。顺便说一下，在将遮光带贴到薄膜上时，可以通过与光学元件类似的方法生产出衍射光栅。接下来，使假晶片W4运动到例如在图5中所示的测量位置(步骤S203)。之后，从光源8将曝光用光(EUV光)导入进照明光学系统9中。
顺便说一下，将吸收部件布置在位于假中间掩模版R5上的标记M11的反射表面上，从而用来反射来自衍射光栅13的衍射光的部分将具有非常细小的狭缝或针孔。具有狭缝或针孔的反射表面消除了由照明光学系统9引起的象差，并且使得具有理想波前的照明EUV光进入投影光学系统10。
设置在晶片侧像面附近的假晶片W4具有与第一实施方案类似的对EUV光透明的母材，并且在该母材上形成具有布置成预定图案的遮光部件的标记M12。该母材为厚度为2μm或更小的Si、SiC、SiNx、金刚石或类金刚石碳的薄膜。遮光部件由钨、钽等制成。通过按照形成狭缝形或针孔形透明区域和具有较大透明区的窗口形透明区域这样一种方式将遮光部件设置在母材上，从而形成标记M12。将用于EUV的CCD摄像机S4设置在位于晶片像面上的标记M12下面。图7为靠近假晶片W4的标记M12的区域的放大示意图。通过将遮光部件M12-b设置在由上述其中一种材料制成并且具有在上述范围内的厚度的透射EUV光的薄膜M12-a上来形成具有狭缝形或针孔形透明部分M12-c和窗口形透明部分M12-d的标记M12。
如上所述，设置在假晶片R5上并且配备有狭缝形或针孔形反射器的标记M11允许具有无象差的理想波前的EUV光进入投影光学系统10。因此，从投影光学系统10出来的EUV光只包含由于投影光学系统而导致的象差。在EUV光穿过在图7中的狭缝形或针孔形透明部分M12-c时，消除了包含在EUV光中的象差，并且因此该EUV光以理想的波前到达CCD摄像机S4的平面。优选的是，CCD摄像机S4由对EUV光敏感的感光元件构成。但是，如果它被构成为检测通过设置在CCD摄像机前面的闪烁器利用闪烁现象产生出并且通过光纤板引导至CCD摄像机的荧光，则也可以使用用于可见光的CCD摄像机。
另一方面，穿过图7中的窗口形透明部分M12-d的EUV光到达CCD摄像机S4的平面，仍然包含由投影光学系统10产生出的象差。穿过透明部分M12-c的EUV光用作参考光束，穿过窗口形透明部分M12-d的EUV光用作采样光束。两个光的波前之间的差为由投影光学系统10产生出的波前象差。在被摄进CCD摄像机S4中时，波前象差作为由参考光束和采样光束引起的干涉条纹而被观察到。如果对干涉条纹进行图像处理，则由电子莫阿法技术对干涉条纹进行图像处理使得能够定量测量波前象差，可达到泽尔尼克多项式的第36项(步骤S206)。
在第二实施方案中已经对如何在CCD摄像机平面上产生干涉条纹的例子进行了说明，但是这不是限制性的。例如，可以想到的技术包括将其中通过在中间掩模版表面上的狭缝形或针孔形反射器消除了象差的EUV光引导进投影光学系统中，通过将衍射光栅设置在晶片像面上，利用0阶光和1阶光之间的波前象差差异来产生出干涉条纹，用CCD摄像机观察干涉条纹，并且通过积分和图像处理来测量波前象差。在该情况中，由设置在EUV透明部件(M12-a)上的遮光部件构成的结构可以用作安装在晶片侧像面(与晶片的曝光表面大致是同一平面)附近的衍射光栅。
还有，在第二实施方案中已经对波前象差的测量进行了说明，但是可以通过取消衍射光栅13并且在中间掩模版侧像面(物面)和晶片侧像面中制作出针孔，来获得用于测量照明光学系统中的瞳面强度分布的有效光源测量系统。在该情况中，可以通过按照留下针孔形透明部分这样一种方式将由钨、钽等制成的遮光部件设置在厚度为2μm或更小的Si、SiC、SiNx、金刚石或类金刚石碳的EUV透明部件上来形成晶片侧像面中的针孔。
这样，通过使用上述实施方案中提出的材料(Si、SiC、SiNx、金刚石或类金刚石碳)和厚度(2微米或者更小)的透光部件，可以获得可以用于对穿过预定图案(狭缝、针孔、衍射光栅等)的EUV光进行各种测量的光学元件。顺便说一下，除了在第一和第二实施方案中所提出的那些之外可以想到用于光学元件的各种图案。例如，上面的技术也可以用于形成导致在照明光学系统中的预定瞳面强度分布的衍射图案，作为具有与衍射光栅类似功能的光学元件。在该实施方案中，如第一实施方案的情况一样，只要实现一定的处理精度，则可以在遮光部件中穿孔形成透明部分，而不是将遮光部件设置在透明部件上。
如上所述，第一和第二实施方案使得能够采用EUV光在基于EUV的曝光设备上进行各种测量，包括对晶片和中间掩模版之间的相对位置关系进行基于TTR的测量(对沿着与投影光学系统的光轴垂直和/或平行的方向的相对位置关系进行测量)、对投影光学系统中的象差进行测量或对照明光学系统的瞳面强度分布的测量。因此，可以采用穿过预定图案的曝光用光在EUV曝光设备或者采用了具有在透射光学系统中难以操纵的非常短波长的曝光用光的其它曝光设备上进行各种测量。这样又可以使得，例如，能够总是进行高精度对焦和对准，或者优化光学系统的性能，从而稳定地转印精细的电路图案。
[第三实施方案]
现在将参照图11和12对使用上述曝光设备的器件制造方法进行说明。
图11为一流程图，图示了器件(IC、LSI或其它半导体芯片、LCD、CCD等)的制造。下面将以半导体芯片的制造为例对该实施方案进行说明。在步骤S1(电路设计)中，设计出器件的电路。在步骤S2(掩模制造)中，采用所设计的电路图案制造出掩模(也被称为中间掩模版)。在步骤S3(晶片制造)中，采用硅或其它材料制造晶片。在被称为前端工艺的步骤S4(晶片工艺)中，通过采用掩模和晶片的光刻技术在晶片上形成实际电路。在被称为后端工艺的步骤S5(组装)中，从在步骤S4制造的晶片生产出半导体芯片。该步骤包括组装工艺(划片和粘贴)、封装工艺(芯片封装)和其它工艺。在步骤S6(检查)中，进行检查，包括对步骤S5中制造的半导体器件进行工作情况检查测试和耐久性测试。通过这些工艺完成半导体器件，然后装运(步骤S7)。
图12为步骤S4中的晶片工艺的详细流程图。在步骤S11(氧化)，使晶片表面氧化。在步骤S12(CVD)中，在晶片表面上形成绝缘膜。在步骤S13(电极形成)，通过气相淀积在晶片上形成电极。在步骤S14(离子注入)中，将离子注入进晶片中。在步骤S15(光致抗蚀剂工艺)，向晶片施加光敏材料。在步骤S16(曝光)中，通过曝光设备利用掩模使晶片曝光。在步骤S17(显影)中，使曝光的晶片显影。在步骤S18(蚀刻)中，蚀刻被显影的光致抗蚀剂图像之外的部分。在步骤S19(光致抗蚀剂去除)中，去除在蚀刻之后留下的任何不必要的光致抗蚀剂。通过重复这些步骤，在晶片上形成多层电路图案。根据该实施方案的器件制造方法可以制造出具有比传统器件更高质量的器件。因此，采用曝光设备的器件制造方法以及所得到的器件也构成本发明的一个方面。
这些实施方案提供了适用于难以使用透射光学元件的基于极远紫外光的测量的光学元件、结合了该光学元件的曝光设备以及采用该曝光设备的器件制造方法。
由于在不脱离其精神和范围的情况下可以对本发明作出许多明显不同的实施方案，所以要理解的是，本发明不限于其具体实施方式，而只受所附权利要求的限制。

Claims (10)

1.一种用于具有投影光学系统的曝光设备的光学元件，该投影光学系统被构成为：将被来自光源的极远紫外光照射的原版的图案投影到基片上，使该基片在通过该原版和投影光学系统的光下曝光，所述光学元件用于设置在相对于原版位于光源一侧的第一光路和相对于原版位于基片一侧的第二光路中的一个光路中，该元件包括：
薄膜，被构成为透射极远紫外光；以及
遮蔽件，它设置在所述薄膜上，并且被构成为遮蔽部分薄膜免受所述极远紫外光照射。
2.如权利要求1所述的光学元件，其中所述薄膜由Si、SiC、SiNx、金刚石和类金刚石碳中的至少一种制成，并且其厚度不大于2μm。
3.一种具有投影光学系统的曝光设备，该投影光学系统被构成为：将来自光源的极远紫外光照射的原版的图案投影到基片上，使基片在通过原版和投影光学系统的光下曝光，该设备包括：
如权利要求1所述的光学元件，它被构成为设置在相对于原版位于光源一侧的第一光路和相对于原版位于基片一侧的第二光路中的一个光路中。
4.如权利要求3所述的设备，其中所述光学元件被构成为设置在要设置基片的第二光路中的位置。
5.一种曝光设备，它使基片在通过原版的极远紫外光下曝光，该设备包括：
投影光学系统，被构成为将原版的图案投影到基片上；
基片台，被构成为保持基片并且运动；
如权利要求1所述的光学元件，它被设置在基片台上；以及
检测器，被构成为检测从投影光学系统中发射出并且透射穿过所述光学元件的极远紫外光。
6.如权利要求5所述的设备，还包括：
原版台，被构成为保持所述原版并且运动；
标记，它设置在所述原版台上；
照明光学系统，被构成为用极远紫外光照射所述标记；以及
控制器，被构成为借助所述投影光学系统和所述光学元件根据来自所述检测器的输出来调节所述基片台和所述原版台之间的相对位置，所述检测器接收从所述照明光学系统照射的标记反射的光。
7.如权利要求5所述的设备，还包括：
原版台，被构成为保持原版并且运动；
反射元件，它设置在所述原版台上；以及
衍射元件，被构成为设置在极远紫外光的光路中并且使极远紫外光衍射，
其中所述光学元件包括两个透明部分，这两个透明部分被构成为分别从两束极远紫外光产生参考光束和采样光束，这两个光束通过所述反射元件、所述衍射元件和所述投影光学系统由所述光学元件接收，并且
所述检测器被构成为检测由于参考光束和采样光束的干涉引起的光强度分布。
8.如权利要求7所述的设备，其中所述衍射元件被构成为如权利要求1所述的光学元件。
9.如权利要求5所述的设备，还包括：
原版台，被构成为保持所述原版并且运动；以及
反射元件，它设置在所述原版台上，
其中所述光学元件包括被构成为透射用于测量有效光源的极远紫外光的透射部分，并且
所述检测器被构成为检测通过所述反射元件、所述投影光学系统和所述透射部分接收到的极远紫外光的强度分布。
10.一种制造器件的方法，该方法包括以下步骤：
采用如权利要求3所述的曝光设备使基片在通过原版的光下曝光；
使曝光的基片显影；以及
处理该显影的基片以便制造出该器件。
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