TW200910020A - Optical characteristic measurement method, optical characteristic adjusting method, exposure device, exposure method, and exposure device manufacturing method - Google Patents

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200910020 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域3 發明領域 本發明係有關於用以測量用於以微影步驟製造半導體 5 元件或液晶顯示元件等電子裝置之光學系統之光學特性之 光學特性之測量方法、用以調整該光學系統之光學特性之 光學特性之調整方法、具有該光學系統之曝光裝置、使用 該曝光裝置之曝光方法及用以製造該曝光裝置之曝光裝置 之製造方法。 10 【先前技術】 發明背景 製造半導體元件或液晶顯示元件等時，使用藉由光學 系統(投影光學系統），使形成於光罩(reticle、photo mask) 之圖案於塗布有光阻之基板（玻璃板或半導體晶圓等）上曝 15 光之曝光裝置。此曝光裝置需以高解析度將形成於光罩之 圖案投影至基板上。因此，曝光裝置具有之光學系統設計 成具有充份抑制諸像差之良好光學特性。 然而，製造按照設計之光學系統並不易，實際製造之 光學系統之光學特性有與設計上之光學特性不同之情形。 20 因而，需測量所製造之光學系統之光學特性，依測量結果， 調整光學系統之光學特性。舉例言之，於曰本專利公開公 報2000-77295號記載有一種技術，其係在複數對焦位置檢 測藉由光學系統而形成之相位圖案之空間影像，依所檢測 出之相位圖案之空間影像之強度變化，求出光學系統之光 5 200910020 學特性之測量。 【發明内容3 發明揭示 而隨著光罩圖案之細微化，產生以更高之精確度測量 5 搭載於曝光裝置之光學系統之光學特性之必要性。在此， 考慮藉直接以c C D等感測器檢測藉由光學系統形成之相位 圖案之空間影像，而獲得相位圖案之空間影像之強度分 佈。然而，此時，感測器需相位圖案之空間影像之強度分 佈之檢測所要求之空間分解能。即，需依空間分解能，使 10 CCD等感測器之像素極小。然而，由於目前不存在滿足此 要求之感測器，故以高精確度測量光學系統之光學特性並 不易。 又，為以CCD等感測器，獲得必要之空間分解能，亦 有於感測器之入射面側配置放大光學系統之方法，但因配 15 置放大光學系統，而有測量系統大型化之問題。 本發明之課題係提供可以高精確度測量光學系統之光 學特性之光學特性之測量方法、可以高精確度調整該光學 系統之光學特性之光學特性之調整方法、具有該光學系統 之曝光裝置、使用該曝光裝置之曝光方法及用以製造該曝 20 光裝置之曝光裝置之製造方法。 本發明之光學特性之測量方法係測量於第2面形成配 置於第1面之物體影像之光學系統之光學特性者，其具有於 前述第1面配置至少1個相位圖案之配置步驟、以預定波長 光照明以前述配置步驟配置之前述相位圖案之照明步驟、 200910020 在藉由前述相位圖案及前述光學系統形成之圖案影像中抽 出部份影像之抽出步驟、及檢測與以前述抽出步驟抽出之 前述部份影像相關之光之資訊之檢測步驟。 又，本發明之光學特性之調整方法具有以本發明之光 5 學特性之測量方法，進行光學系統之光學特性之測量之測 量步驟；及使用前述測量步驟之測量結果，進行前述光學 系統之前述光學特性之調整之調整步驟。 又，本發明之曝光裝置係於感光性基板上形成光罩之 圖案者，其包含有以本發明之光學特性之調整方法調整後 10 之光學系統。 又，本發明之曝光裝置係於感光性基板上形成光罩之 圖案者，其包含有在藉由配置於前述光學系統之物面或像 面其中任一者之相位圖案及前述光學系統而形成之圖案影 像中，抽出一部份影像之抽出部；及檢測與以前述抽出部 15 抽出之前述一部份影像相關之光之資訊之檢測部。 又，本發明之曝光方法係於感光性基板上形成光罩之 圖案者，其具有照明前述圖案之照明步驟；藉以本發明之 光學特性之調整方法調整後之光學系統，於前述感光性基 板上形成以前述照明步驟照明後之前述圖案之影像的曝光 20 步驟。 又，本發明之曝光裝置之製造方法係製造藉由光學系 統，於感光性基板上形成光罩之圖案的曝光裝置者，其具 有以本發明之光學特性之調整方法，進行前述光學系統之 光學特性之調整之調整步驟；及將以前述調整步驟調整之 7 200910020 前述光學系統設置於前述曝光裝置内之設置步驟。 又，本發明之曝光裝置之製造方法係製造藉由光學系 統，於感光性基板上形成光罩之圖案的曝光裝置者，其具 有將前述光學系統設置於前述曝光裝置内之設置步驟；及 5 以本發明之光學特性之調整方法，進行以前述設置步驟所 設置之前述光學系統之光學特性之調整之調整步驟。 根據本發明之光學特性之測量方法，由於在藉由相位 圖案及光學系統而形成之圖案影像中，抽出部份影像，檢 測與所抽出之部份影像相關之光之資訊，故可以高精確度 10 測量光學系統之光學特性。 又，根據本發明之光學特性之調整方法，由於以本發 明之光學特性之測量方法，進行光學系統之光學特性之測 量，而使用該測量結果，進行光學系統之光學特性之調整， 故可獲得具有良好光學特性之光學系統。 15 又，根據本發明之曝光裝置，由於具有以本發明之光 學特性之調整方法調整之光學系統，故可藉由具有良好光 學特性之光學系統，於感光性基板上以高解析度形成光罩 之圖案之影像。 又，根據本發明之曝光裝置，由於包含有在藉由配置 20 於光學系統之物面或像面其中任一者之相位圖案及光學系 統而形成之圖案影像中抽出一部份影像之抽出部及檢測與 以前述抽出部抽出之前述一部份影像相關之光之資訊的檢 測部，故可以高精確度測量光學系統之光學特性。因而， 可藉由具有良好光學特性之光學系統，於感光性基板上以 200910020 高解析度形成光罩之圖案之影像。 又，根據本發明之曝光方法，可藉以本發明之光學特 性之調整方法調整之光學系統，於感光性基板上以高解析 度形成光罩之圖案。 5 又，根據本發明之曝光裝置之製造方法，以本發明之 光學特性之調整方法，進行光學系統之光學特性之調整， 將業經調整之光學系統設置於曝光裝置内。或者，以本發 明之光學特性之調整方法，進行設置於曝光裝置内之光學 系統之光學特性之調整。因而，可製造具有具良好光學特 10 性之光學系統之曝光裝置。 圖式簡單說明 第1圖係顯示實施形態之投影曝光裝置之概略結構者。 第2圖係用以說明實施形態之投影曝光裝置之製造方 法之流程圖。 15 第3圖係用以說明實施形態之投影光學系統之光學特 性之測量方法的流程圖。 第4(a)圖〜第4(b)圖係顯示實施形態之測量用光罩之結 構者。 第5圖係顯示實施形態之測量裝置之結構之平面圖。 20 第6(a)圖〜第6(b)圖係顯示實施形態之測量裝置之結構 之截面圖。 第7圖係顯示投影光學系統之散焦量為0時之相位圖案 影像之強度分布的圖表。 第8圖係顯示投影光學系統之散焦量不為0時之相位圖 9 200910020 案影像之強度分布的圖表。 第9圖係顯示投影光學系統之對焦量與通過相位圖案 前進之區域及延遲之區域之光光篁的差之關係之圖表。 第10圖係顯示實施形態之另一測量用光罩之社構者。 5 第11圖係顯示實施形態之另一相位圖案之結構者。 第12圖係顯示實施形態之另一測量裝置之結構者。 第13圖係顯示實施形態之另一受光圖案之結構者。 第14圖係顯示實施形態之另一相位圖案之結構者。 第15圖係顯示作為實施形態之微型裝置之半#胃_置 10之製造方法之流程圖。 【真1 】 用以實施發明之最佳形態 以下，參照圖式，就實施形態之投影曝光|置（曝光裝 置）作說明。第1圖係顯示此實施形態之投影曝光裝置之概 15略結構者。 、 此外，在以下之說明中，設定各圖中所示之父丫2垂直 相父座標系，一面參照此χγζ垂直座標系，—面就各構件 之位置關係作說明。ΧΥΖ垂直相交座標系係將X軸及γ軸設 疋成相對於晶圓（感光性基板)W平行，於相對於晶圓W垂直 20 相交> + ^万向設定Z軸。X軸係與第1圖之紙面平行之方向，γ 轴係與第1圖之紙面垂直之方向。 第1圖所示之投影曝光裝置包含有以用以供給曝光光 之光源（_中未示）及來自光源之光均一地照明光罩M之照 月光予系統（圖中未示）、將形成於光罩Μ之圖案於晶圓w上 10 200910020 成像之投影光學系統（光學系統）15。又，包含有保持光罩 Μ，且相對於投影光學系統15之物面（與乂¥平面平行之 面），可調整光罩Μ之圖案形成面之位置之光罩载物台I]、 保持晶圓W ’且相對於投影光學系統丨5之像面（與χ γ平面平 5行之面），可調整晶圓w表面之位置之晶圓載物台ι6。 此外，在本實施形態中，基板以晶圓w為例而說明， 不限於晶圓W，亦可為玻璃板。 從光源射出之光藉由照明光學系統，重疊地以均—之 照明度照明光罩Μ。此外，光源可使用水銀燈泡、KrF準分 1〇子雷射、ArF準分子雷射、Fa雷射、極端紫外線等光源。 經由光罩Μ之光入射至投影光學系統丨5。投影光學系 統15以複數光學構件構成，以預定之倍率（縮小倍率、等件 率或放大倍率）’將形成於光罩Μ之圖案於晶圓…上成像。 保持晶圓W之晶圓載物台16以可於X軸及γ軸方向移動之 15 ΧΥ載物台、可於Ζ軸方向移動，且可相對於Ζ軸傾斜之2載 物台構成。於晶圓载物台16之Ζ載物台設置吸附保持晶圓w 之晶圓保持器17。一面在χγ平面内二維驅動控制晶圓載物 台16’一面於形成於晶圓w之各曝光區域將光罩河之圖案逐 次曝光。於此投影曝光裝置設置用以測量晶圓W上之χγ平 20面内之位置之晶圓裁物台干涉儀18及用以測量晶圓w之Z 方向之位置之自動對焦系統19。對控制裝置3〇輸出晶圓載 物台干涉儀18及自動對焦系統19之測量結果。 又’此投影曝光裝置包含有用以測量投影光學系統15 之光學特性之測量裝置2〇。測量裝置20之結構後述。將測 11 200910020 量裝置20之測量結果輸出至控制裝置3〇。 控制裝置30依從測量裝置2〇輸出之測量結果，調整投 影光學系統之光學特性。此外，投影光學系統15之光學特 性之測量方法及調整方法之詳細說明後述。 5 接著，參照第2圖之流程圖，就此實施形態之投影曝光 裝置（曝光裝置）之製造方法作說明。 首先’將投影光學系統15設計成具有可完整地修正諸 像差之良好光學特性，將在該設計後製造之投影光學系統 15設置於投影曝光裝置内之預定位置（步驟S10、設置步 10驟）。接著，進行在步驟S10，設置於投影曝光裝置内之投 影光學系統15之光學特性之測量（步驟S11、測量步驟即， 由於有實際製造之投影光學系統殘留因各主要原因引起之 諸像差之情形’故測量投影光學系統之光學特性。依此測 量結果，進行投影光學系統15之光學特性是否良好之判斷 15 (步驟S12)，若非良好時，便進行投影光學系統15之光學特 性之調整（步驟S13、調整步驟）’返回步驟su，再次進行 投影光學系統15之光學特性之測量。另一方面，投影光學 系統15之光學特性良好時，便結束投影曝光裝置之製造。 第3圖係用以說明此實施形態之投影光學系統丨$之光 20學特性之測量方法（第2圖之步驟S11之測量步驟）之流程 圖。在此，此實施形態之投影光學系統15之光學特性包含 在光學特性之測量方向，相對於投影光學系統15之光轴呈 對稱之像差（以對焦、球面像差為代表之像差）。此外，在此 實施形態中，以投影光學系統I5之對焦位置之測量為例來 12 200910020 說明。

首先，將形成有相位圖案之測量用光罩配置於光罩載 物台12上（步驟S20、配置步驟）。第4(a)圖係顯示測量用光 罩Ml之結構之平面圖，第4(b)圖係A-A截面圖。如第4(a) * 5 圖及第4(b)圖所示，於測量用光罩Ml形成以於測量方向（X - 方向）具有數百nm寬度之凹部40與凸部41構成之線與間隙 之透射型相位圖案（繞射光桐)。在此，相位圖案之相位差 0 ，於令用於測量之光之中心波長為λ時， f 0=ηλ/4(η=±1，±3，±5.··)或其附近之相位差。此外，在本實 10 施形態中，構造成使通過凹部40及凸部41之光之相位錯開 90°。又，通過凹部40及凸部41之光之相位差不限於錯開 90°，亦可構造成錯開270。。 接著’藉使晶圓載物台16於ΧΥ方向移動，將測量裝置 20配置於投影光學系統15之投影區域(像場）内（步驟S21)。 15第5圖係顯示測量裝置20之結構之平面圖，第6(a)圖係第5 圖之Λ-A截面圖，第6(b)圖係第5圖之B_B截面圖。如第5圖、 ^ 第6(a)圖及第6(b)圖所示’測量裝置20具有形成作為抽出部 之受光圖案43a' 44a之圖案板20C、接收通過受光圖案之 光，作為檢測部之感測部20a(CCD或光量檢測感測器等）。 2〇在第1圖中，測量裝置2〇設置於晶圓載物台16上，且在晶圓 保持器17之附近，圖案板夏之圖案形成面設定成與晶圓w 面幾乎相同之高度。圖案板20C具有具^受細案…之區 _及具第2受光圖案44a之區域44。以受光圖案4域使 藉由投影光學系統15，透射相位圖案之凹部4〇之光通過， 13 200910020 第2受光圖案44a僅使藉由投影光學系統15，透射相位圖案 之凸部41之光通過。此外，圖案板20C亦可於第1受光圖案 43a與第2受光圖案44a間具有分界區域。 又，為分別獨立接收通過第1受光圖案43a、第2受光圖 5案4如或後述參考用開口 45之光’於測量裝置20具有之感測 部20a連接設定對應於第1受光圖案43a之受光區域、對應於 第2受光圖案44a之受光區域、對應於參考用開口45之受光 區域之設定部20b。藉設定部20b，於感測部2〇a分別獨立檢 測通過第1受光圖案43a之光、通過第2受光圖案44a之光。 10即，第1受光圖案43a及第2受光圖案44a選擇性地抽出相位 圖案影像中’具有對應於相位圖案之相位相對地前進之區 域之第1強度之一部份相位圖案影像(部份影像)及從相位圖 案影像中具有對應於相位圖案之相位相對地延遲之區域之 第2強度的一部份相位圖案影像(部份影像）。此外，以控制 15 裝置30控制設定部2〇b之動作。 此外，測量光學特性時’亦有照明測量用光罩Ml之照 明光之光量變化對測量精確度造成影響之情形。是故，在 本實施形態中，於圖案板2〇C形成用以監視照明光之光量變 化之參考用開口 45。設定部20b於監視照明光之光量變化 20時，設定對應於參考用開口 45之受光區域，檢測通過參考 用開口45之光。然後，監視通過參考用開口45之光之光量， 依監視結果，修正投影光學系統15之光學特性之測量結 果，藉此，可维持高測量精確度。 接著，以預定波長之光、亦即具有與用於曝光之光相 200910020 同之波長的光照明在步驟S21配置之測量用光罩（步驟 S22、照明步驟）。然後，藉由相位圖案及投影光學系統15， 於測量裝置20之區域43、44形成相位圖案之影像。 然後，以第1受光圖案43a，抽出具有對應於相位圖案 5之凹部40之第1強度之一部份相位圖案影像（以下，稱為第1 部份影像），以第2受光圖案44a抽出具有對應於相位圖案之 凸部41之第2強度之一部份相位圖案影像（以下，稱為第2部 份影像)(步驟S23、抽出步驟）。 接著，分別檢測在步驟S23抽出與第1部份影像相關之 10 光光量之總和Π(光之第1資訊)及與第2部份影像相關之光 光量之總和12(光之第2資訊)(步驟S24 '檢測步驟）。具體言 之，以設定部20設定感測部2〇a之受光區域，俾以感測部20a 分別檢測透射第1受光圖案43a之光及透射第2受光圖案44a 之光。對控制裝置3〇輸出以感測部2如檢測出之光量之總和 15 II、12 ° 然後，比較在步驟S24檢測出之光量之總和II及光量之 總和12(步驟S25) ’使用S25之比較結果’測量投影光學系統 15之對焦位置（步驟S26、測量步驟）。在此’當無投影光學 系統150之對焦偏離時(散焦量2=0時），如第7圖所示，透射 20相位圖案之凹部40之光之強度及透射相位圖案之凸部41之 光之強度相同。因而’藉由第1受光圖案43a接收之光光量 之總和II及藉由第2受光圖案44a接收之光光量之總和12相 等，光量之差ΔΡη-12#。 另一方面’當有投影光學系統15之對焦偏離時(ζ>〇或 15 200910020 Z<0時）’如第8圖之圖表所示，透射相位圖案之凹部4〇之 光之強度及透射相位圖案之凸部41之光之強度不同。由於 藉由第1受光圖案43a接收之光光量之總和η及藉由第2受 光圖案44a接收之光光量之總和π不同，故光量之差 5 AI=I 1 _12邦。此外，如第9圖所示，Z與之關係為Sin函數。 當散焦量(Z量）小時，Z與△：[可視為正比例之關係。因而， 藉求出△；!’可以高精確度測量投影光學系統15之對焦位 置。 10 15 20 此外，依在第2圖流程圖之步驟Su測量之投影光學系 統15之對焦位置之調整（步驟S13之調整步驟)依測量結果， 算出對焦位置之調整量，進行投影光學系統15之對焦位置 之調整。具體言之，使用構成投影光學系統15之光學構件 (例如楔形之雙層玻璃），進行對焦位置之調整。此外，使用 楔=之雙層玻璃，進行職位置之觀時，使雙層玻璃相 對旋轉即可。又，藉使Z_台於投影光學系統15之光轴方 向移動’亦可進行對焦位置之調整。 20之根捸此實施形態之投影曝光裝置，以設置於測量裝置 15幵^光圖案❿、他，選擇性地抽出藉由投影光學系統 之區域之相位圖案影像中具有對應於相位圖案之相位前進 «像^度的—部份相簡案影像(部份影像)及相位圖 強戶、I有對應於相之相位相對地延遲之區域之 抽Si部份相位圖案影像(部份影像)，依與以感測部2〇a f光^部份影像相關之光之光量，可以高精確度測量投 / m先I5之光學特性。再者，藉使用此測量結果，可 16 200910020 進行投影光學系統15之光學特性之調整，而獲得具有良好 光學特性之投影光學系統15。因而，可藉由具有良好光學 特性之投影光學系統15，於晶圓w上以高解析度形成光罩M 之圖案影像。 5 又，根據此實施形態之光學特性之測量方法，選擇性 地抽出相位圖案影像中具有對應於相位圖案之相位前進之 區域之強度的一部份相位圖案影像（部份影像）及相位圖案 影像中具有對應於相位圖案之相位相對地延遲之區域之強 度的一部份相位圖案影像(部份影像），檢測與所抽出之各部 10份影像相關之光之光量，故可一面使用空間分解能高之相 位圖案之凹部40及凸部41，一面以空間分解能稀少之ccd 等感測器受光。因而，可正確地檢測必要之測量值，而可 以高精確度測量投影光學系統15之光學特性(對焦位置）。 又’根據此實施形態之光學特性之調整方法，由於進 15 行投影光學系統15之光學特性之測量，使用該測量結果， 進行投影光學系統15之光學特性之調整，故可獲得具有像 差已完整修正之良好光學特性之光學系統。 又，根據此實施形態之投影曝光裝置之製造方法，以 此實施形態之光學特性之測量方法及調整方法，進行投影 20 光學系統15之光學特性之測量及調整。因而，可製造具有 具像差已完整修正之良好光學特性之投影光學系統之曝光 裝置。 此外，在此實施形態之光學特性之測量方法中，使用 第4圖所示之相位圖案與第5圖及第6圖所示之受光圖案，測 17 200910020 量了投影光學系統15之對焦位置，亦可使用形成有2個以上 相同形狀之相位圖案之測量光罩。此時，只要將配合相位 圖案之數’具有2個以上之受光圖案之圖案板裝設於測量裝 置即可。在此結構，可在投影光學系統15之投影區域内之 5複數影像高度，測量投影光學系統15之對焦位置。 第10圖係顯示形成有5個相位圖案之測量用光罩M2之 結構者。如第1〇圖所示，於測量用光罩M2形成用以測量投 影光學系統15之投影區域内不同之影像高度之5點的相位 圖案區域50〜54。第11圖係顯示相位圖案區域5〇之結構者。 10 此外’相位圖案區域51〜54之結構與相位圖案區域50之結構 相同。如第11圖所示，相位圖案區域5〇形成有種類互異之2 個相位圖案。在本實施形態中’形成有相互垂直相交之第j 相位圖案50a、第2相位圖案50b作為種類互異之2個相位圖 案。此2個相位圖案5〇a、50b以由具有數百nm寬度之凹部及 15凸部構成之透射型線與間隔圖案形成。 第12圖係顯示使用第10圖之測量光罩M2，測量投影光 學系統15之光學特性時之測量裝置之圖案板2 〇 A者。如第12 圖所示，圖案板20A之上面形成有對應於相位圖案區域 50〜54之圖案區域55〜59。第13圖係顯示圖案區域55之結構 2〇 者。此外，圖案區域56〜59之結構與圖案區域55之結構相 同。如第13圖所示，圖案區域55具有藉由投影光學系統15， 接收透射相位圖案50a之光之第1受光部55a、藉由投影光學 系統15，接收透射相位圖案50b之光之第2受光部55。第1受 光部55a具有第1受光圖案60及第2受光圖案61。第1受光圖 18 200910020 案60僅使透射相位圖案50a之凹部之光通過，第2受光圖案 61僅使透射相位圖案50a之凸部之光通過。第2受光部55b具 有第1受光圖案62及第2受光圖案63。第1受光圖案62僅使透 射相位圖案50b之凹部之光通過，第2受光圖案63僅使透射 5 相位圖案50b之凸部之光通過。 此外，測量裝置20連接有設定感測部之受光區域，以 個別（獨立)檢測分別通過第1受光部55a之第1受光圖案60或 第2受光圖案61、第2受光部55b之第1受光圖案62或第2受光 圖案63之光之圖中未示之設定部，以設定部之設定，可分 10 別檢測出通過第1受光部55a之第1受光圖案60或第2受光圖 案61、第2受光部55b之第1受光圖案62或第2受光圖案63之 任一個之光。又，亦可於圖案板20A之受光圖案設置1個以 上之參考用開口。舉例言之，亦可於各受光圖案區域55〜59 分別設置參考用開口。 15 使用測量用光罩M2及圖案板20A，檢測與相位圖案之 影像相關之光之資訊時，由於可同時測量投影光學系統15 之投影區域内之複數影像高度之相位圖案之影像，故可以 高精確度且迅速地測量投影光學系統15之光學特性。又， 藉比較與上述複數影像高度之相位圖案影像相關之光之資 20 訊，可測量投影光學系統15之像面彎曲等之光學特性。 此外，在上述複數影像高度中，藉僅檢測通過第1受光 圖案或第2受光圖案之光之資訊，亦可比較各影像高度之檢 測結果，而可測量投光學系統15之像面彎曲等之光學特性。 又，在1個圖案區域中，藉比較與相互垂直相交之相位 19 200910020 圖案影像有關之光之資訊，可測量投影光學系統之像散。 又，當測量投影光學系統15之球面像差時，使用2個以上具 不同間隔之相位圖案之測量用光罩即可。如此，可使用此 實施形態之光學特性之測量方法，測量投影光學系統15之 5 各種像差。 又，當進行測量之動態範圍或靈敏度不同之測量時， 亦可使用2個以上圖案之形成方向、圖案之形狀（例如包含 圖案線寬、圖案間距等）不同之相位圖案。 在此實施形態之光學特性之測量方法中，藉比較藉由 10 第1受光圖案43a接收之光之光量之總和II與藉由第2受光 圖案44a接收之光之光量之總和12，測量投影光學系統15之 對焦偏離，亦可每到預定時間檢測藉由第1受光圖案43a(或 第2受光圖案44a)接收之光之光量，從藉由第1受光圖案 43a(或第2受光圖案44a)接收之光之光量總和11(或12)之經 15 時變化量，測量隨時間經過之投影光學系統15之對焦偏離。 在此實施形態中，使用凹部及凸部重複形成之相位圖 案，測量投影光學系統之光學特性，亦可使用第14圖所示 之2組左右之相位圖案，測量投影光學系統之光學特性。 又，在本實施形態中，藉由第1受光圖案接收透射相位 20 圖案之凹部，藉由第2受光圖案，接收透射相位圖案之凸 部，而亦可選擇透射相位圖案之凹部之光之一部份或透射 包含凹部之大範圍之光，藉由第1受光圖案接收，選擇透射 相位圖案之凸部之光之一部份或透射包含凸部之大範圍之 光，藉由第2受光圖案接收。 20 200910020 又，相位圖案之相位差不限於0=ηλ/4(η=±1，±3，± 5…）。惟，在本實施形態中，相位圖案之相位差不包含0 = ηλ/2(η=±1,±3,±5.·.)。 又，在上述實施形態中，在丨個感測部之受光區域，以 5設定部設定接收藉由第1受光圖案43a之光及藉由第2受光 圖案44a之光之受光區域，亦可使用複數個感測部，以各感 測部接收各光。 再者，於1個圖案板設置使透射相位圖案之凹部之光通 過之第1受光圖案及使透射相位圖案之凸部之光通過之第2 10受光圖案，亦可於2個圖案板分別分開設置第i受光圖案及 第2受光圖案。 又’在上述實施形態中，修正投影光學系統15之對焦 位置時，使楔形雙層玻璃相對旋轉，控制载物台之位置。 又，進行球面像差、像散等光學特性之修正時，亦可以構 15成投影光學糸統15之光學構件之至少1個在投影光學系統 15之光軸方向的移動、在與投影光學系統15之光軸垂直相 交之方向之位移或傾斜、以投影光學系統15之光軸為中心 之旋轉，進行投影光學系統15之光學特性之調整。 又，在上述實施形態，在投影光學系統15之投影區域 2〇内之複數影像高度中，同時測量投影光學系統15之對焦位 置’亦可以晶圓載物台之驅動控制，使具有受光圖案之測 量裝置於形成有不同之影像高度之2個以上之相位圖案影 像的位置依序掃瞄，而依序檢測不同影像高度之對焦位置。 又，在此實施形態中，使用透射型相位圖案及透射型 21 200910020 受光圖案，進行投影光學系統之光學特性之測量，亦可使 用反射型相位圖案及反射型受光圖案之至少1個，進行投影 光學系統之光學特性之測量。 又，在此實施形態中，顯示了藉受光圖案使光透射， 5 而抽出光之例’亦可藉受光圖案遮住光’受光圖案之周邊 使光透射或反射，而抽出光。 又，在此實施形態中，為不受照明光之光量變化之影 響’而監視通過參考用開口之測量光之光量，可藉使用 △I=(I1-I2)/(I1+I2)之式，求出光量之差△〗，而可省略參考 10 用開口。 又’說明了使用透射相位圖案之凹部之光與透射凸部 之光之抽出在空間上不同之受光圖案’圖案板亦可使用液 晶顯示裝置，以電性生成受光圖案。當然亦可於圖案板設 置光閘機構，以機械性作成受光圖案。 15 又’在此實施形態之投影曝光裝置之製造方法中，就 投影曝光裝置具有用以測量投影光學系統15之光學特性之 測量裂置，在將投影光學系統15設置於投影曝光裝置内 後’進行投影光學系統15之光學特性之測量及調整之例作 了說明’亦可於將投影光學系統15設置於投影曝光裴置内 20 前’以此實施形態之光學特性之測量方法，進行投影光學 系統15之光學特性之測量，依該結果，進行光學特性之調 整。此時’除了上述投影光學系統15之光學特性之調整外， 亦可以構成投影光學系統15之光學構件之至少1個之加工 (例如再研磨）或更換’進行投影光學系統15之光學特性之調 22 200910020 又，在此實施形態中，從投影光學系統15之物體側照 射測量光’藉由投影光學系統15之像面，檢測測量光，藉 此，測量投影光學系統15之光學特性，亦可從投影光學系 5統15之像面側照射測量光，藉由投影光學系統15之物面， 檢測測量光。即，亦可將相位圖案配置於投影光學系統i 5 之像面側’將受光圖案配置於投影光學系統15之物面側， 測量投影光學系統15之光學特性。 又，在此實施形怨中，就測量投影光學系統之光學特 10性之方法作了說明，可測量其他光學裝置、例如顯微鏡等 光學系統之光學特性。 又，本實施形態亦可適用於與投影光學系統與晶圓間 存在液體之液浸式曝光裝置。 又，在本實施形態中，就將測量裝置2〇安裝於晶圓載 15物台16之結構作了說明，亦可將測量裴置20可裝卸地設置 於晶圓载物台16。 又，亦可於曝光裝置準備晶圓載物台及測量載物台兩 者’將測量裝置20設置於測量載物台。 又，本實施形態亦可適用於曝光光使用極端紫外光 (EUV光）’具有以反射型光學構件構成之照明光學系統及投 影光學系統等之EUV曝光裝置。 在上述實施形態之投影曝光裝置中，藉使用投影光學 系統15，於感光性基板（晶圓W)上使以光罩Μ形成之轉印用 圖案曝光(曝光步驟）’可製造微型裝置（半導體元件、拍攝 23 200910020 元件、液晶顯示元件、薄膜磁頭等）。以下，參照第15圖之 流程圖，就藉使用上述實施形態之投影曝光裝置，於作為 感光性基板之晶圓w等形成預定電路圖案，獲得作為微型 裝置之半導體裝置時之方法之一例作說明。 5 10 15 20 首先，在第15圖之步驟3〇1中，於1批晶圓w上蒸鍍金 屬膜在下個步驟S302，於該1批晶圓w上之金屬膜上塗佈 光阻。之後，在步驟幻〇3，使用上述實施形態之投影曝光 裝置’以照日絲㈣形成於鮮M之圖案（照明步驟），以照 明光照明HI案之影像藉由以此實施形態之光學特性之測 里方法及輕方法’測量及調整了光學懸之投影光學系 統15’於該丨批晶圓％上之各珠擊區域依序曝光轉印（曝光步 驟j。之後，在步驟S3〇4，進行該丨批晶圓w上之光阻之顯 =後’在步驟S3G5 ’在該i批之晶，上，以光阻圖案為光 —進行_，於各晶圓w上之各珠轉域形成對應於光 之圖案之電路圖案。 等之後，藉上層之電路圖案之形成等’製造半導體元件 形置、。/艮據此實施形態之曝光方法，由於使用藉此實施 曝二之光學雜之調整方法娜之投影光學纟㈣，進行 像光’故可以高解析度於晶⑽上形成光罩M之圖案之影 此外，在步驟S301〜步驟S3〇5，於晶圓w上蒸錢金 各::屬膜上塗佈光阻’然後，進行曝光、顯像、餘刻之 膜ζ ’而亦可在該等步驟之前，於晶陳上形成妙氧化 ]’於财氧化膜上塗佈光阻，接著，進行曝光 刻等各步驟是無須贅言的。 · 24 200910020 此外，本發明與2007年6月26日提出之日本專利申請案 2007-168021號所含之主題相關，其揭示之所有内容在此作 為參照事項而明確地納入。 產業之可利用性 5 本發明之光學特性之調整方法對用以用於在微影步驟 製造半導體元件或液晶顯示元件等電子裝置之光學系統之 光學特性的測量有用，藉使用具有以本發明之光學特性之 調整方法調整之光學系統的曝光裝置、使用該曝光裝置之 曝光方法，可以高精確度調整光學系統之光學特性。又， 10 可以用以製造該曝光裝置之曝光裝置之製造方法，製造具 有具良好光學特性之光學系統的曝光裝置。 【圖式簡單說明3 第1圖係顯示實施形態之投影曝光裝置之概略結構者。 第2圖係用以說明實施形態之投影曝光裝置之製造方 15 法之流程圖。 第3圖係用以說明實施形態之投影光學系統之光學特 性之測量方法的流程圖。 第4(a)圖〜第4(b)圖係顯示實施形態之測量用光罩之結 構者。 20 第5圖係顯示實施形態之測量裝置之結構之平面圖。 第6(a)圖〜第6(b)圖係顯示實施形態之測量裝置之結構 之截面圖。 第7圖係顯示投影光學系統之散焦量為0時之相位圖案 影像之強度分布的圖表。 25 200910020 第8圖係顯示投影光學系統之散焦量不為0時之相位圖 案影像之強度分布的圖表。 第9圖係顯示投影光學系統之對焦量與通過相位圖案 前進之區域及延遲之區域之光光量的差之關係之圖表。 5 第10圖係顯示實施形態之另一測量用光罩之結構者。 第11圖係顯示實施形態之另一相位圖案之結構者。 第12圖係顯示實施形態之另一測量裝置之結構者。 第13圖係顯示實施形態之另一受光圖案之結構者。 第14圖係顯示實施形態之另一相位圖案之結構者。 10 第15圖係顯示作為實施形態之微型裝置之半導體裝置 之製造方法之流程圖。 【主要元件符號説明】 12...光罩載物台 30...控制裝置 15...投影光學系統 40...凹部 16...晶圓載物台 41...凸部 17...晶圓保持器 43...區域 18...晶圓載物台干擾儀 43a...第1受光圖案 19...自動對焦系統 44...區域 20...測量裝置 44a...第2受光圖案 20a...感測部 45...參考用開口 20A...圖案板 50...相位圖案區域 20b...設定部 50a...第1相位圖案 20C...圖案板 50b...第2相位圖案 26 200910020 51...相位圖案區域 58...圖案區域 52...相位圖案區域 59...圖案區域 53...相位圖案區域 60...第1受光圖案 54...相位圖案區域 61...第2受光圖案 55...圖案區域 62...第1受光圖案 55a...第1受光部 63...第2受光圖案 55b...第2受光部 M...光罩 56...圖案區域 Ml...測量用光罩 57…圖案區域 W...晶圓 27

Claims (1)

1. ^〇〇91〇〇2q 十、申請專利範圍： 種光予特I·生之測量方法，係測量於第2面形成配置於 第1面之物體影像之光學系統之光學特性者，其特徵在 於包含： 配置步驟，係於前述第1面配置至少！個相位圖案； 照明步驟’係簡定波長光照明以前述配置步驟配 置之前述相位圖案； 抽出步驟’係在藉由前述相位圖案及前述光學系統 形成之圖案影像中’抽出部份影像；及 檢測步驟，係檢測與以前述抽出步驟抽出之前述部 伤影像相關之光之資訊。 2·=申請專利範圍第】項之光學特性之測量方法其中令 則述預疋波長為；（時，前述相位圖案之相位差θ為 θ =η λ /4(n=±l,士3，±5...)。 3. 請專利範圍第】或2項之光學特性之測量方法，其中 前述抽出步驟以配置於前述第2面之受光圖案抽出前述 部份影像。 4. 如申請專利範圍第！至3項中任一項之光學特性之測量 方法，其中前述圖案影像包含具有對應於前述相位圖案 之相位相對前進之區域之第】強度、及對應於前述相位 圖案之相位相對延遲之區域之第2強度的強度分布，且 前述抽出步驟從前述圖案影像_抽出具有前述第〗強度 之-部份影像作為前述部份影像，並且前述檢測步驟檢 測與前述部份影像相關之光之第1資訊。 28 200910020 - 5.如申請專利範圍第4項之光學特性之測量方法，包含依 前述第1資訊，測量前述光學特性之測量步驟。 6.如申請專利範圍第1至3項中任一項之光學特性之測量 方法，其中前述圖案影像包含具有對應於前述相位圖案 5 之相位相對前進之區域之第1強度、及對應於前述相位 " 圖案之相位相對延遲之區域之第2強度的強度分布，且 前述抽出步驟從前述圖案影像中抽出具有前述第2強度 之一部份影像作為前述部份影像，並且前述檢測步驟檢 f， 測與前述部份影像相關之光之第2資訊。 10 7.如申請專利範圍第6項之光學特性之測量方法，包含依 前述第2資訊，測量前述光學特性之測量步驟。 8. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之光學特性之測量 方法，其中前述圖案影像具有對應於前述相位圖案之相 位相對前進之區域之第1強度、及對應於前述相位圖案 15 之相位相對延遲之區域之第2強度的強度分布，且前述 抽出步驟選擇性地抽出前述圖案影像中具有前述第1強 c. 度之一部份影像及前述圖案影像中具有前述第2強度之 . 一部份影像作為前述部份影像，並且前述檢測步驟檢測 與具有前述第1強度之前述部份影像相關之光之第1資 20 訊及與具有前述第2強度之前述部份影像相關之光之第 2資訊。 9. 如申請專利範圍第8項之光學特性之測量方法，包含藉 比較前述第1資訊及前述第2資訊，測量前述光學系統之 前述光學特性的測量步驟。 29 200910020 10_如申請專利範圍第1至9項中任一項之光學特性之測量 方法，其中前述配置步驟係於前述第1面内配置2個以上 之前述相位圖案。 11. 如申請專利範圍第10項之光學特性之測量方法，其中前 5 述2個以上之相位圖案具有種類互異之圖案。 12. 如申請專利範圍第1至11項中任一項之光學特性之測量 方法，其中前述光學特性係在該光學特性之測量方向 上，相對於前述光學系統之光轴呈對稱之像差。 13. —種光學特性之調整方法，包含有： 10 測量步驟，係以申請專利範圍第1至12項中任一項 之光學特性之測量方法，進行光學系統之光學特性之測 量；及 調整步驟，係使用前述測量步驟之測量結果，進行 前述光學系統之前述光學特性之調整。 15 14.如申請專利範圍第13項之光學特性之調整方法，其中在 前述調整步驟中，以構成前述光學系統之光學構件之至 少1個之加工或更換，進行前述光學特性之調整。 15. 如申請專利範圍第13項之光學特性之調整方法，其中在 前述調整步驟，以構成前述光學系統之光學構件之至少 20 1個朝前述光學系統之光軸方向的移動、朝與前述光軸 垂直相交之方向之位移或傾斜、及以前述光軸為中心之 旋轉之至少1個，進行前述光學特性之調整。 16. —種曝光裝置，係於感光性基板上形成光罩之圖案者， 其特徵在於包含有以申請專利範圍第13至15項中任一 30 200910020 項之光學特性之調整方法調整後的光學系統。 17. —種曝光裝置，係於感光性基板上形成光罩之圖案者， 其特徵在於包含有： 抽出部，係在藉由配置於前述光學系統之物面或像 5 面其中任一者之相位圖案及前述光學系統而形成之圖 案影像中，抽出一部份影像者；及 檢測部，係檢測與以前述抽出部抽出之前述一部份 影像相關之光之資訊者。 18. 如申請專利範圍第17項之曝光裝置，其中前述圖案影像 10 包含具有對應於前述相位圖案之相位相對前進之區域 之第1強度、及對應於前述相位圖案之相位相對延遲之 區域之第2強度的強度分布，且前述抽出部從前述圖案 影像中抽出具有前述第1強度之一部份影像及具有前述 第2強度之一部份影像之至少一者作為前述部份影像。 15 19.如申請專利範圍第17或18項之曝光裝置，包含有： 基板載物台，係保持前述感光性基板者；及 控制裝置，係依以前述檢測部檢測之前述光之資 訊，控制前述基板載物台之位置者。 20.—種曝光方法，係於感光性基板上形成光罩之圖案者， 20 其特徵在於包含有： 照明步驟，係照明前述圖案； 曝光步驟，係藉以申請專利範圍第13至15項中任一 項之光學特性之調整方法調整後之光學系統，於前述感 光性基板上形成以前述照明步驟照明後之前述圖案之 31 200910020 影像。 21. —種曝光裝置之製造方法，係製造藉光學系統，於感光 性基板上形成光罩之圖案的曝光裝置者，其特徵在於包 含有： 5 調整步驟，係以申請專利範圍第13至15項中任一項 之光學特性之調整方法，進行前述光學系統之光學特性 之調整；及 設置步驟，係將以前述調整步驟調整後之前述光學 系統設置於前述曝光裝置内。 10 22. —種曝光裝置之製造方法，係製造藉光學系統，於感光 性基板上形成光罩之圖案的曝光裝置者，其特徵在於包 含有： 設置步驟，係將前述光學系統設置於前述曝光裝置 内；及 15 調整步驟，係以申請專利範圍第13至15項中任一項 之光學特性之調整方法，進行以設置步驟所設置之前述 光學系統之光學特性之調整。 32