TW201807508A - 曝光裝置、曝光方法以及物品製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供在確保裝置的尺寸以及寬廣的曝光區域這點上有利的曝光裝置。一種曝光裝置，具有以圓弧狀的光對物體(1)進行照明的照明光學系統(IL)、以及將被以圓弧狀的光照明的物體(1)的影像投影到基板(3)的投影光學系統(PO)，一邊在既定方向上改變物體(1)與基板(3)的相對位置一邊對基板(3)進行曝光，前述曝光裝置的特徵在於，照明光學系統(IL)包括狹縫(5)，該狹縫(5)設置有將光源的光整形成圓弧狀的光的圓弧狀的開口部，前述曝光裝置具備：變更部，變更開口部的圓弧的曲率；以及控制部(C)，控制變更部，而根據表示投影光學系統(PO)的NA的資訊來變更曲率。

Description

曝光裝置、曝光方法以及物品製造方法
本發明涉及曝光裝置、曝光方法以及物品製造方法。
在作為製造半導體裝置、液晶顯示裝置等物品的程序之一的光刻程序中，使用了經由投影光學系統將原版的圖案轉印到基板上的曝光區域的曝光裝置。伴隨近年來的上述物品的微細化，要求調整投影光學系統的成像性能，將原版的圖案按照既定的倍率準確地轉印到基板。例如，專利文獻1所記載的曝光裝置具備就投影光學系統的失真、成像倍率這樣的成像性能進行調整的光學構材。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2011-39172號公報
但是，在上述專利文獻的曝光裝置中，為了 應對伴隨基板的大型化的曝光區域的大面積化，例如需要增大調整成像性能的光學元件的構材，投影光學系統變大型化。
本發明的目的在於例如提供在確保裝置的尺寸以及寬廣的曝光區域這點上有利的曝光裝置。
為了解決上述課題，本發明的曝光裝置具有以圓弧狀的光對物體進行照明的照明光學系統、將被以圓弧狀的光照明的物體的影像投影到基板的投影光學系統，一邊在既定方向上改變物體與基板的相對位置，一邊對基板進行曝光，照明光學系統包括狹縫，該狹縫設置有將光源的光整形成圓弧狀的光的圓弧狀的開口部，上述曝光裝置具備：變更部，變更圓弧狀的光的曲率；以及控制部，控制變更部，而根據表示投影光學系統的NA的資訊來變更曲率。
根據本發明，例如能夠提供在確保裝置的尺寸以及寬廣的曝光區域這點上有利的曝光裝置。
1‧‧‧遮罩
2‧‧‧遮罩台
3‧‧‧基板
4‧‧‧基板台
5‧‧‧狹縫
IL‧‧‧照明光學系統
PO‧‧‧投影光學系統PO
C‧‧‧控制部
圖1是第1實施方式的曝光裝置的概略圖。
圖2是示出第1實施方式的照明光學系統所包含的狹縫的形狀的圖。
圖3是與表示投影光學系統的聚焦特性的像散有關的縱像差圖。
圖4是示出折射構材的有效部的圖。
圖5是示出擴大狹縫寬度的情況下的狹縫形狀的圖。
圖6是示出與圖5的狹縫寬度對應的所需的折射構材的有效部的形狀的圖。
圖7是示出使曲率比圖5的曲率小的狹縫的形狀的圖。
圖8是示出與圖7的狹縫寬度對應的所需的折射構材的有效部的形狀的圖。
圖9是示出第2實施方式的狹縫的形狀的圖。
圖10是示出狹縫形狀可變機構的結構的圖。
圖11是示出光圈結構的一例的圖。
以下，參照圖式等，說明有關用於實施本發明的方式。
(第1實施方式)
圖1是本發明的第1實施方式的曝光裝置的概略圖。本實施方式的曝光裝置例如能夠在液晶顯示裝置、有機EL裝置等平板的製造程序中的光刻程序中使用。特別在本實施方式中，曝光裝置採用如下的掃描型投影曝光裝置：一邊 按照步進掃描方式使遮罩(光罩、原版)以及基板的相對位置在掃描方向上同步地予以掃描，一邊將形成於遮罩的圖案影像轉印(曝光)到基板上。
本實施方式的曝光裝置具備：遮罩台(第1保持部)2，能夠在保持描繪有應製造的裝置的電路圖案的遮罩(物體)1下移動；以及基板台(第2保持部)4，保持基板(基板)3。另外，具備：照明光學系統IL，對遮罩1進行照明；投影光學系統PO，將遮罩1的圖案投影到基板3；以及控制部C。在照明光學系統IL與投影光學系統PO之間配置保持有遮罩1的遮罩台2。照明光學系統IL包含光源，例如能夠使用高壓水銀燈。其中，光源能夠任意地選擇對於要製造的裝置屬適當的光源。照明光學系統IL設置有狹縫5，來自光源的光通過狹縫5對遮罩1進行照明，由投影光學系統PO將遮罩1的圖案的影像投影到被基板台4保持的基板3。狹縫5為與投影光學系統PO的良像範圍的形狀相匹配的形狀。通過狹縫5的光被整形成與投影光學系統PO的良像範圍相匹配的形狀。控制部C包括CPU以及記憶體(ROM、RAM等)，控制曝光裝置的各部分來對基板3的曝光處理進行控制。記憶體記憶有將投影光學系統的NA(與投影光學系統的成像性能有關的資訊)與適於該NA的透射部52(在圖2中圖示)在Y方向(既定方向)上的寬度賦予關聯的表格。再者，記憶有將透射部52在Y方向上的狹縫寬度Wb(在圖2中圖示)與根據該寬度變更的透射部52的圓弧的曲率賦予關聯的表格。此外，投 影光學系統的NA，係根據遮罩1的圖案、所期望的解像率由使用者輸入到曝光裝置。
投影光學系統PO沿著來自遮罩1的光的行進方向，依次包括第一折射構材6、具有由兩個平面鏡構成的反射面的梯形鏡7、第一凹面鏡8、具備光圈12的凸面鏡9、第二凹面鏡10、第二折射構材11。第一凹面鏡8與第二凹面鏡10也可以一體化地構成。在圖1中，將從基板3朝向遮罩1的方向(投影光學系統PO的光軸方向)設為+z方向，將與z方向正交且從凸面鏡9朝向第一凹面鏡8的方向設為+y方向，將相對於z方向和y方向形成右手坐標系的方向設為+x方向。
對基板3塗佈有對曝光光具有感度的光阻，透過對曝光圖案進行顯影，在基板3上形成由遮罩1所描繪的電路圖案。在曝光時，使遮罩台2與基板台4的相對位置同步地在y方向上予以掃描，使得能夠就比不掃描的情況更寬廣的區域進行曝光。凸面鏡9為投影光學系統PO的瞳部。透過對設置於凸面鏡9的光圈12的直徑進行變更，能夠變更投影光學系統PO的數值孔徑(NA)。
圖2是示出設置於本實施方式的照明光學系統IL的狹縫5的形狀的圖。在具備凸面鏡9、第一凹面鏡8以及第二凹面鏡10的本實施方式的投影光學系統PO中，能夠使用軸外的圓弧狀的良像範圍。因此，狹縫5為圖2所示的寬度(y方向的長度)W的圓弧形狀。狹縫5具有遮光部51以及透射部52，例如能夠由鐵等金屬製作而得到。透過 使透射部52形成為與投影光學系統PO的良像範圍相匹配的形狀，能夠得到良好的成像性能。
第一折射構材6、第二折射構材11以及第三折射構材12是用於校正投影光學系統PO的成像性能如倍率、像差等的校正光學系統。各折射構材由非球面的透鏡、感光板或楔形的光學構材等構成。
圖3是與表示投影光學系統PO的聚焦特性的像散有關的縱像差圖。將縱軸設為y方向，將橫軸設為散焦量。曲線S表示弧矢像面的散焦量，曲線M表示子午像面的散焦量。各像面的散焦量為零的區域是投影光學系統PO的良像範圍，可知在軸外存在良像範圍。由於第一折射構材6、第三折射構材12的配置關係，它們的大小被限制，所以未必能夠使用整個良像範圍。如圖3所示，可使用區域僅涵蓋良像範圍的一部分。
圖4是示出折射構材6的有效部P的圖。在此，以三個折射構材中的折射構材6為例進行說明。折射構材6在y方向上的尺寸L被投影光學系統PO中的配置空間等限制。有效部P在y方向上的尺寸與折射構材6在y方向上的尺寸L之差最小的部位的尺寸差d由於折射構材6的加工上的制約、保持上的制約而需要為一定以上。但是，由於折射構材6在y方向上的尺寸L被限制，所以存在無法得到充分地涵蓋投影光學系統PO的良像範圍的大小的有效部P的情況。因此，如圖3那樣可使用區域被限制。同樣地也可能由於第一凹面鏡8、第二凹面鏡10的外形的制約而限制良 像範圍。透過將被限制的良像範圍的最大物高設為透射部52的圓弧的曲率R，使圓弧向y方向移動可使用區域的寬度，能夠決定僅使用可使用的良像範圍的狹縫形狀。
透過式1提供投影光學系統PO的解像率CD。式1的λ是從照明光學系統IL的光源射出的光的波長，k1為與程序等相應的比例常數。另一方面，焦點深度DOF係使用波長λ和投影光學系統的NA、比例常數k2表示如式2。如果增大NA，則解像率上升，另一方面焦點深度DOF減少。相反，就無需提高解像率CD的圖案，係透過減小NA而能夠增加焦點深度DOF。透過這樣根據圖案選擇所需的NA，能夠更加如實地將圖案曝光。
在減小了NA的情況下，各光學構材中的光束徑變小。因此，能夠不變更各光學構材的有效徑而使狹縫5的寬度W變寬。透過使狹縫的寬度W變寬，從而掃描曝光時的累計光量增加，曝光時間縮短。作為結果，曝光裝置的工作效率提高，裝置的處理量提高。
圖5示出透過減小NA而使透射部52的寬度W變 寬到寬度Wb時的狹縫形狀。將此時的透射部52在x方向上的長度設為Xb。圖6示出與圖5的狹縫對應的折射構材6所需的有效部Pb的形狀。如圖6所示，有效部Pb在y方向上的大小(寬度)Pwb比折射構材6的尺寸大。因此，需要增大折射構材6自身的尺寸，但由此可能產生曝光裝置變大型等問題。
在本實施方式中，能夠具備狹縫更換裝置(變更部)，該狹縫更換裝置更換曝光裝置使用的狹縫5來調整光束的狹縫形狀。狹縫更換裝置由控制部C控制，從預先準備的多個狹縫選擇出與投影光學系統PO的NA、和該NA對應的所需狹縫寬度相應的最佳的狹縫並配置於照明光學系統IL。在如上所述透過減小NA而使狹縫寬度成為寬度Wb的情況下，狹縫更換裝置按照圖7所示的寬度Wb將比圖5的狹縫的曲率(第1曲率)小的曲率(第2曲率)的狹縫5配置於照明光學系統IL。圖7的虛線表示圖5所示的狹縫5的形狀。
圖8示出使用圖7的狹縫5時的折射構材6所需的有效部Pc的形狀。虛線表示圖6所示的有效部Pb的形狀。如圖8那樣，折射構材6涵蓋所需的有效部Pc的整體。因此，透過根據投影光學系統的NA變更透射部52的曲率，能夠不變更折射構材6的大小，而確保與圖7所示的狹縫寬度Wb相同的狹縫寬度。
如以上所述，本實施方式的曝光裝置即使減小投影光學系統PO的NA來增大狹縫寬度，也無需增大投 影光學系統PO所包含的光學構材(折射構材6等)。因此，根據本實施方式，能夠提供在裝置的尺寸以及曝光區域的寬廣度這點上有利的曝光裝置。
(第2實施方式)
在第1實施方式中，在y方向上使狹縫寬度變寬，但在本實施方式中，考慮在x方向上變寬的情況。圖9是示出使圖5所示的狹縫5的狹縫寬度即Xb變寬到Xc時的狹縫形狀的圖。虛線表示保持圖5的透射部52的圓弧的曲率R使狹縫寬度變寬到Xc時的狹縫形狀。實線表示形成為比曲率R小的曲率時的狹縫形狀。如圖9所示，在曲率R的情況下，透射部52的形狀超出狹縫5，增大折射構材6並增大有效部的必要性增加。另一方面，在使曲率比R小的情況下，透射部52收斂於狹縫5，無需增大折射構材6。透過本實施方式，也能夠得到與第1實施方式同樣的效果。
在上述實施方式中，由狹縫更換裝置調整了對基板3進行曝光的曝光光的光束的狹縫形狀，但也可以透過由人工更換狹縫來調整。或者，也可以透過由如圖10所示的狹縫形狀可變機構(調整部)改變已配置的狹縫的形狀來調整。或者，也可以透過並用它們而改變狹縫形狀來進行調整。
狹縫形狀可變機構例如包括驅動控制部13、驅動部14以及板15。驅動控制部13例如包括馬達，使驅動部14在y方向上進退。板15由能夠透過由驅動部14施加力 而變形的金屬板等構成。狹縫形狀可變機構由控制部C控制。控制部C決定與投影光學系統的NA對應的狹縫的目標形狀(寬度、曲率)，根據決定的形狀使驅動部14驅動，使板15變形。變形後的形狀由未圖示的計測部進行計測，控制部C判斷計測結果是否為目標形狀。如果為目標形狀，則結束驅動，如果未成為目標形狀，則繼續驅動。此外，狹縫形狀可變機構也可以還具備能夠在x方向上進退的驅動部14。
圖11的(A)以及(B)是示出光圈12結構的一例的圖。圖11的(A)以及(B)所示的光圈12包括能夠移動成在x方向相互相離(圖11的(A))的兩個構材16、17，是在該兩個構材16、17接觸時(圖11的(B))形成圓形開口部的構材。兩個構材16、17的移動由控制部C控制，根據開口部的大小來調整NA。
(與物品製造方法有關的實施方式)
本實施方式的物品的製造方法例如適於製造半導體裝置等微型裝置、具有微細構造的元件等物品。本實施方式的物品的製造方法包括對塗佈於基板的感光劑使用上述曝光裝置而形成潛像圖案的程序(對基板進行曝光的程序)、以及對在上述程序中形成有潛像圖案的基板進行顯影的程序。進而，上述製造方法包括其它眾所周知的程序(氧化、成膜、蒸鍍、摻雜、平坦化、蝕刻、抗蝕層剝離、切割、接合、封裝等)。本實施方式的物品的製造方 法相比於以往的方法，在物品的性能、質量、生產率、生產成本中的至少1個方面有利。
(其它實施方式)
以上，說明了本發明的優選實施方式，但本發明不限定於這些實施方式，能夠在其要旨的範圍內進行各種變形以及變更。
1‧‧‧遮罩
2‧‧‧遮罩台
3‧‧‧基板
4‧‧‧基板台
5‧‧‧狹縫
6‧‧‧第一折射構材
7‧‧‧梯形鏡
8‧‧‧第一凹面鏡
9‧‧‧凸面鏡
10‧‧‧第二凹面鏡
11‧‧‧第二折射構材
12‧‧‧第三折射構材
IL‧‧‧照明光學系統
PO‧‧‧投影光學系統PO
C‧‧‧控制部

Claims (8)

  1. 一種曝光裝置，具有以圓弧狀的光對物體進行照明的照明光學系統、將被以前述圓弧狀的光照明的前述物體的影像投影到基板的投影光學系統，一邊在既定方向上改變前述物體與前述基板的相對位置，一邊對前述基板進行曝光，前述曝光裝置的特徵在於：前述照明光學系統包括狹縫，該狹縫設置有將光源的光整形成前述圓弧狀的光的圓弧狀的開口部，前述曝光裝置具備：變更部，變更前述開口部的圓弧的曲率；以及控制部，控制前述變更部，而根據表示前述投影光學系統的NA的資訊來變更前述曲率。
  2. 如請求項1的曝光裝置，其中，前述變更部將前述狹縫從前述曲率為第1曲率的第1狹縫更換為前述曲率為與前述第1曲率不同的第2曲率的第2狹縫。
  3. 如請求項2的曝光裝置，其中，前述第2狹縫的開口部在前述既定方向上的寬度與前述第1狹縫的開口部在前述既定方向上的寬度不同。
  4. 如請求項1的曝光裝置，其中， 前述變更部具有調整部，該調整部施加力來調整前述開口部的形狀。
  5. 如請求項4的曝光裝置，其中，前述變更部變更前述開口部在前述既定方向上的寬度。
  6. 如請求項1的曝光裝置，其中，前述既定方向為與前述投影光學系統的光軸正交的方向的長度。
  7. 一種曝光方法，以圓弧狀的光對物體進行照明，將被以前述圓弧狀的光照明的前述物體的影像投影到基板，前述曝光方法的特徵在於：根據表示前述投影光學系統的NA的資訊來變更前述圓弧狀的光的曲率。
  8. 一種物品製造方法，其具有：使用如請求項1至7中任一項的曝光裝置使圖案形成在基板上的程序；以及對在前述程序中形成有前述圖案的前述基板進行處理的程序。
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