TWI491854B - Focus test mask, focus measurement method, exposure device, and exposure method - Google Patents
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Description
本發明係關於一種用以測量投影光學系統之焦點資訊(像面資訊)之形成有圖案之焦點測試光罩、使用該焦點測試光罩測量投影光學系統之焦點資訊之焦點測量方法、具備該焦點測試光罩之曝光裝置、曝光方法及使用曝光裝置之元件製造方法。
在例如用以製造半導體元件等之電子元件(微元件)之微影製程中所使用之曝光裝置,為了測量投影光學系統之像面(最佳焦點位置)之資訊即焦點資訊,進行下述動作,即在投影光學系統之物體面配置測試光罩且在投影光學系統之像面配置基板等,接著,將設於測試光罩之既定評估用圖案透過投影光學系統投影至基板等,測量該評估用圖案之像之位置偏移量等。
作為習知第1測量方法,已知有使用在較由2條遮光膜構成之線圖案間之各線圖案之線寬更寬廣之空間部設置使照明光之相位變化之相位變更部之評估用圖案,將該評估用圖案之投影光學系統之像曝光在塗布有光阻之基板上之方法(例如,參照專利文獻1)。此情形,可在顯影後根據形成在該基板之2條線狀之光阻圖案之間隔求出該基板表面之離焦量、進而求出像面之位置。
又,作為習知第2測量方法,已知有使例如包含4條以上之複數個遮光線、各遮光線外側之相位分布在測量方向呈非對稱之繞射光柵狀之評估用圖案之像,與用以消除該複數個遮光線之像之中外側不需要之遮光線之像之修正圖案之像重疊曝光於晶圓之方法(例如,參照專利文獻2)。此情形,亦可根據殘留之中央之複數個遮光線之像之偏移量求出晶圓表面之離焦量。
又,作為習知第3測量方法,已知有測量在複數個線圖案之附近設置較該等線圖案之線寬更寬廣之相位偏移部之評估用圖案之空間像之橫偏移量之方法(例如,參照專利文獻3)。此情形,亦可根據各線圖案之像之橫偏移量求出受光面之離焦量。
專利文獻1:日本特開平6-204305號公報
專利文獻2:日本專利第3297423號說明書
專利文獻3:國際公開第2005/004211號小冊子
習知焦點資訊之測量方法之中,第1及第3測量方法,相較於線圖案之線寬,與其接觸(或其附近)之相位偏移部之寬度寬廣,為了提高測量感度(像之橫偏移量/離焦量),較佳為縮小線圖案之線寬。然而,若縮小線圖案之線寬,則會有測量再現性降低之虞,且在觀察顯影後之光阻圖案之像時,會有產生光阻圖案之顛倒等之虞。再者,若如上述縮小線圖案之線寬,則在投影光學系統之數值孔徑高之情形,特別會有線圖案之像之投影面在接近最佳焦點位置之範圍測量感度降低之虞。
又,習知第2測量方法,為了消除不需要之圖案之像必須進行2次曝光,因此會有測量效率降低之問題。
本發明係有鑑於上述問題,其目的在於以高測量再現性測量、或以高測量效率測量投影光學系統之焦點資訊。
第1形態之焦點測試光罩,係設有透過投影光學系統投影至物體上之測試圖案,其特徵在於:該測試圖案,具有:第1遮光部,線狀延伸於第1方向並遮蔽光;第1相位偏移部,在與該第1方向正交之第2方向設於該第1遮光部之一側,線狀延伸於該第1方向且在該第2方向之線寬形成為較該第1遮光部之線寬狹窄,使透射過之該光之相位變化;第1透射部,在該第2方向設於該第1遮光部之另一側,線狀延伸於該第1方向且在該第2方向之線寬形成為較該第1遮光部之線寬狹窄,使該光透射過;以及第2相位偏移部,在該第2方向設於該第1透射部之與該第1遮光部相反側,在該第2方向之線寬形成為較該第1透射部寬廣,使透射過之該光之相位變化。
又,第2形態之焦點測量方法,係測量投影光學系統之像面資訊,其特徵在於,包含:將第1形態之焦點測試光罩配置於該投影光學系統之物體面側之步驟;將設於該焦點測試光罩之該測試圖案之該投影光學系統之像投影至測量面之步驟;以及測量該測試圖案之像在測量方向之位置資訊之步驟。
又,第3形態之曝光裝置,係以曝光用光照明光罩之圖案,以該曝光用光透過該圖案及投影光學系統使基板曝光,其特徵在於,具備:光罩載台,保持本發明第1形態之焦點測試光罩;以及控制裝置,將該焦點測試光罩之該測試圖案之該投影光學系統之像投影,且根據該測試圖案之像在測量方向之位置資訊求出該投影光學系統之像面資訊。
又,第4形態之曝光方法,包含:將元件用光罩配置於投影光學系統之物體面側之動作;根據使用上述焦點測量方法測量後之測試圖案之像之位置資訊調整元件用光罩之圖案之投影光學系統之像之焦點位置之動作;以及將焦點位置調整後之元件用光罩之圖案之像投影至基板之動作。
又,第5形態之元件製造方法,包含:使用第3形態之曝光裝置將圖案轉印至基板之動作;以及根據該圖案對轉印有該圖案之基板進行加工之動作。
根據上述焦點測試光罩及與其相關之各形態,相對第1遮光部在第2方向之一方設置第1相位部,在該第2方向之另一方設置第1透射部及第2相位部,因此可根據該第1遮光部之像在與該第2方向對應之方向之橫偏移量,以高測量效率求出對投影光學系統之像面之離焦量,進而以高測量效率求出焦點資訊。又,由於該第1遮光部之寬度較第1相位部之寬度寬廣,因此能以高測量再現性測量該焦點資訊。
(第1實施形態)
以下,參照圖1~圖8說明第1實施形態。
圖1係顯示本實施形態之曝光裝置EX。本實施形態之曝光裝置EX,作為一例係由掃描步進器(掃描器)構成之掃描曝光型曝光裝置(投影曝光裝置)。圖1中,曝光裝置EX具備曝光光源(未圖示)、及藉由從該曝光光源射出之照明光(曝光用光)IL照明標線片R(光罩)之照明光學系統ILS。再者,曝光裝置EX具備保持標線片R並移動之標線片載台RST、將從標線片R射出之照明光IL投射至塗布有光阻(感光材料)之晶圓W(基板)上之投影光學系統PL、進行晶圓W之定位及移動之晶圓載台WST、由統籌控制裝置整體之動作之電腦構成之主控制系統2、及其他驅動系統等。
以下,取與投影光學系統PL之光軸AX平行為Z軸,取與其垂直之面(大致水平面)內之正交2方向為X軸及Y軸,繞與X軸、Y軸及Z軸平行之軸之旋轉(傾斜)方向分別為θx、θy、及θz方向來進行說明。本實施形態中,掃描曝光時之標線片R及晶圓W之掃描方向為與Y軸平行之方向(Y方向)。
作為曝光光源係使用ArF準分子雷射光(波長193nm)。作為曝光光源,除上述以外亦可使用KrF準分子雷射光(波長248nm)等之紫外脈衝雷射光源、YAG雷射之諧波產生光源、固態雷射(半導體雷射等)之諧波產生裝置、或水銀燈等之放電燈等。
照明光學系統ILS,例如美國專利申請公開第2003/0025890號說明書等所揭示,包含:包含繞射光學元件等、將光瞳面之光量分布設定成圓形、輪帶狀、或複數極之區域等之光量分布設定光學系統,包含光學積分器(複眼透鏡、棒狀積分器等)等之照度均勻化光學系統,標線片遮簾(可變視野光闌),及聚光光學系統等。
照明光學系統ILS,在標線片R之圖案面(標線片面),在圖案區域PA上之X方向(非掃描方向)藉由照明光IL以大致均勻照度照明細長矩形之照明區域10R。在照明光IL之照明下,標線片R在照明區域10R內之電路圖案,係透過兩側遠心(或在晶圓側單側遠心)之投影光學系統PL以既定投影倍率(例如1/4、1/5等之縮小倍率)投影至晶圓W上之一個照射區域SA上之曝光區域10W(與照明區域10R共軛之區域)。晶圓W,係在由例如矽半導體或SOI(絕緣層覆矽:silicon on insulator)等構成之直徑為200~450nm程度之圓板狀基材之表面塗布光阻(感光材料)者。投影光學系統PL為例如折射系統,但亦可使用反射折射系統。
標線片R係透過標線片保持具(未圖示)吸附保持在標線片載台RST上。標線片載台RST係透過空氣軸承裝載於標線片基座RB之與XY平面平行之上面,在該上面以一定速度移動於Y方向,且進行X方向、Y方向之位置及θz方向之旋轉角之微調整。標線片載台RST之包含至少X方向、Y方向之位置及θz方向之旋轉角之二維位置資訊,作為一例係藉由包含X軸之雷射干涉儀8X、Y軸之雙軸之雷射干涉儀8YA,8YB之標線片側干涉儀測量,此測量值係供應至載台驅動系統4及主控制系統2。載台驅動系統4係根據該位置資訊及來自主控制系統2之控制資訊,透過未圖示之驅動機構(線性馬達等)控制標線片載台RST之速度及位置。
另一方面,晶圓W係透過晶圓保持具WH吸附保持在晶圓載台WST之上部。晶圓載台WST包含XY載台24及設置於其上、保持晶圓W之Z傾角載台22。XY載台24係透過空氣軸承裝載於晶圓基座26之與XY平面平行之上面,在該上面移動於X方向、Y方向,視需要修正θz方向之旋轉角。Z傾角載台22個別驅動例如可在Z方向位移之3個部位之Z驅動部(未圖示),控制Z傾角載台22之上面(晶圓W)之光軸AX方向之位置(Z位置)及θx方向、θy方向之傾斜角。
圖1中,進一步在投影光學系統PL之側面設置例如與美國專利第5448332號說明書等所揭示者相同構成、包含照射系統37a及受光系統37b、測量在晶圓W表面之複數個點之焦點位置之斜入射方式之多點之自動焦點感測器37。載台驅動系統4根據自動焦點感測器37之測量結果,在曝光時以自動焦點方式驅動Z傾角載台22以使晶圓W之表面與投影光學系統PL之像面(藉由測試印刷等求出之像面)一致。
晶圓載台WST(Z傾角載台22)之包含至少X方向、Y方向之位置及θz方向之旋轉角之二維位置資訊,作為一例係藉由包含X軸之雙軸之雷射干涉儀36XP,36XF、Y軸之雙軸之雷射干涉儀36YA,36YB之晶圓側干涉儀測量,此測量值係供應至載台驅動系統4及主控制系統2。其位置資訊亦供應至對準控制系統6。載台驅動系統4係根據該位置資訊及來自主控制系統2之控制資訊,透過未圖示之驅動機構(線性馬達等)控制晶圓載台WST之XY載台24之二維位置。
又,曝光裝置EX為液浸型,具備將照明光IL透射過之液體(純水等)供應至投影光學系統PL前端之光學構件與晶圓W之間之局部空間並回收之局部液浸機構(未圖示)。
作為局部液浸機構,使用例如美國專利申請公開第2007/242247號說明書、或歐洲專利申請公開第1420298號說明書等所揭示之機構亦可。
又,在投影光學系統PL之側面,用以測量晶圓W上之對準標記之位置之以離軸方式例如影像處理方式之晶圓對準系統38係支承於未圖示之框架。晶圓對準系統38之檢測結果係供應至對準控制系統6,可根據該檢測結果進行晶圓W之對準。再者,在Z傾角載台22上之晶圓保持具WH附近固定基準構件28,在基準構件28上形成狹縫圖案30A,30B及基準標記32。在Z傾角載台22內之基準構件28之底面收納接收通過狹縫圖案30A,30B之光束之空間像測量系統34,空間像測量系統34之檢測訊號係供應至對準控制系統6。藉由空間像測量系統34,可測量標線片R之對準標記(未圖示)之像之位置,根據該測量結果可進行標線片R之對準。再者,空間像測量系統34可測量後述焦點測試標線片TR之評估用圖案之像之位置。該測量結果係從對準控制系統6供應至主控制系統2。再者,透過基準構件28上之基準標記32,可測量標線片R之圖案之像之中心(曝光中心)與晶圓對準系統38之檢測中心之位置關係(基線)。
在曝光時,將液體供應至投影光學系統PL與晶圓W之間,使標線片R在照明區域10R內之圖案之透過投影光學系統PL與液體形成之像在晶圓W一個照射區域上曝光、同時以投影倍率為速度比使標線片R與晶圓W在Y方向同步移動,藉此使標線片R之圖案之像掃描曝光於該照射區域。之後,反覆驅動晶圓載台WST使晶圓W在X方向、Y方向步進移動之動作與該掃描曝光動作,藉此以使用液浸法之步進掃描方式使標線片R之圖案像曝光於晶圓W之各照射區域。
在此曝光時,若在晶圓W之各照射區域中有自投影光學系統PL之像面超過容許範圍而離焦之部分,則在該部分欲曝光像之成像特性會劣化,最後欲製造之半導體元件等之產率會降低。因此,本實施形態中,為了測量掃描曝光時之晶圓之各照射區域(投影光學系統PL之曝光場域)內之既定排列之複數個測量點之位置之離焦量(從最佳焦點位置之Z位置之偏移量)即投影光學系統PL之焦點資訊,替代標線片R將形成有複數個評估用圖案之焦點測試標線片TR裝載至標線片載台RST,使該焦點測試標線片TR之圖案之像曝光於評估用之晶圓。
圖2係顯示保持在圖1之標線片載台RST上之狀態之焦點測試標線片TR之圖案配置。圖2中,在焦點測試標線片TR之圖案面(下面)之矩形圖案區域PA,作為一例,以在X方向I行、在Y方向J列設定測量點P(i,j)。此外,I,J為2以上之整數,i=1~I、j=1~J。此外,在各測量點P(i,j)形成由外側圖案14及內側圖案13構成之所謂Bar in Bar型之評估用圖案12。本實施形態中,評估用圖案12係以在X方向7行、在Y方向9列來配置(I=7,J=9)。又,在接近圖案區域PA之X方向之兩側且位於照明區域10R之X方向之寬度內之位置形成對準標記AM1,AM2。
圖3(A)係顯示圖2之一個評估用圖案12。圖3(A)中,評估用圖案12之外側圖案14(測試圖案),具有在X方向(測量方向)以既定間隔形成之Y方向細長之矩形遮光膜(鉻等)構成之2條相同形狀之線圖案14A(第1遮光部)及線圖案14B。再者,外側圖案14,在一方之線圖案14A之+X方向之邊緣部側包含依序配置於+X方向之相位偏移部15C(第1相位偏移部)及透射部15D(第2透射部),在線圖案14A之-X方向之邊緣部側包含依序配置於-X方向之透射部15B(第1透射部)及相位偏移部15A(第2相位偏移部)。相位偏移部15C之長邊方向(Y方向)之長度與相位偏移部15A之長邊方向(Y方向)之長度係以相同長度形成。此外,使相位偏移部15C之長邊方向之長度與相位偏移部15A之長邊方向之長度不同亦可。線圖案14A之X方向之線寬a大於與線圖案14A接觸之相位偏移部15C及透射部15B之X方向之寬度b。例如,線圖案14A之線寬a,如下述可為相位偏移部15C及透射部15B之寬度b之4倍以上。
a≧4×b …(1)
又,以下,線寬a及寬度b之數值表示在投影像之階段之數值。例如,此情形,以線寬a為200nm以上較佳。作為一例,相位偏移部15C及透射部15B之X方向之寬度b為50~200nm之範圍。本實施例中,以寬度b為50~70nm之範圍較佳。在此範圍內寬度b可設定為例如60nm。此情形,以線圖案14A之X方向之線寬a為2~3μm較佳。線圖案14A、透射部15B、相位偏移部15C之Y方向之長度,作為一例為線圖案14A之線寬a之10~15倍。線圖案14A,14B之X方向之間隔係設定成較線圖案14A之長度長。
又,相位偏移部15A及透射部15D之X方向之寬度a與線圖案14A之線寬相同。然而,相位偏移部15A及透射部15D之X方向之寬度,只要設定為較該等接觸之透射部15B及相位偏移部15C之寬度b寬廣即可。亦即,透射部15B及相位偏移部15C之X方向之寬度,只要設定為較該等接觸之相位偏移部15A及透射部15D之寬度b狹窄即可。
如沿著圖3(A)之BB線之剖面圖即圖3(B)所示,透射部15B,15D係焦點測試標線片TR之玻璃基板之表面(光射出面),相位偏移部15A,15C係在該表面藉由例如蝕刻形成之深度d之凹部。亦即,相位偏移部15A,15C形成為在光射出面低於透射部15B,15D。線圖案14A及線圖案14B形成為在光射出面高於透射部15B,15D。此情形,相對於透射過透射部15B,15D之照明光IL之相位θBD,透射過相位偏移部15A,15C之照明光IL之相位θAC係設定成深度d以前進例如90°。亦即,相位θBD與相位θAC之相位差δθ以90°為佳。此外,以0°≦δθ<360°表示相位差δθ之範圍之情形,相位差δθ以0°及180°以外之任意值,例如相位差δθ以0°~30°、150°~210°及330°~360°以外之任意值為佳。使相位差δθ為180°以外之值、例如使相位差δθ為上述180°附近以外之值之原因在於,若相位差δθ為180°或180°附近之值,則例如相位偏移部15A與透射部15B之邊界線會轉印為暗線。又,使相位差δθ為0°及360°附近以外之值之原因在於,對離焦之圖案13與14間之間隔變化之感度低。
圖3(A)中,外側圖案14之+X方向側之線圖案14B之兩側亦設有與設於線圖案14A之兩側之相位偏移部15A、透射部15B、相位偏移部15C、及透射部15D大致相同構成之相位偏移部15K、透射部15L、相位偏移部15M、及透射部15N。然而,相位偏移部15K係連結X方向之寬度a之部分與Y方向之寬度a之部分之形狀(本實施形態中,L字狀),透射部15N係X方向之寬度為a以上之透射部。
再者,外側圖案14具有排列於Y方向之相位偏移部16A,15K、透射部16B,16L、線圖案14C,14D、相位偏移部16C,16M、及透射部16D,16N,該等係將排列於X方向之相位偏移部15A,15K、透射部15B,15L、線圖案14A,14B、相位偏移部15C,15M、及透射部15D,15N一體以評估用圖案12之中心為旋轉中心旋轉90°之構成。
又,評估用圖案12之內側圖案13(輔助圖案),具有對稱排列於外側圖案14之2條線圖案14A,14B之間、與線圖案14A,14B相同由X方向之線寬a、Y方向之長度短之遮光膜構成之2條線圖案13A(第2遮光膜)及線圖案13B。再者,內側圖案13,在一方之線圖案13A之+X方向之邊緣部側依序包含配置於+X方向之寬度b之透射部15F(第3透射部)及直角三角形之相位偏移部15G(第4相位偏移部),在線圖案13A之-X方向之邊緣部側依序包含配置於-X方向之寬度b之相位偏移部15E(第3相位偏移部)及寬度a之透射部15D(第4透射部)。相位偏移部15G之X方向之平均寬度較寬度a寬廣。又,透射部15D(第2透射部及第4透射部)在內側圖案13與外側圖案14共用。寬度a及寬度b之條件與外側圖案14之情形相同。又,透射過透射部15D,15F之照明光IL之相位與透射過相位偏移部15E,15G之照明光IL之相位之相位差,與上述相位差δθ相同,可為0°及180°以外之任意值,但更佳角度為90°。
又,內側圖案13之+X方向側之線圖案13B之兩側亦設有與設於線圖案13A之兩側之透射部15D、相位偏移部15E、透射部15F、及相位偏移部15G大致相同構成之透射部15H、相位偏移部15I、透射部15J、及相位偏移部15K。然而,透射部15H係直角三角形之區域,相位偏移部15K(第4相位偏移部)係與線圖案14B之相位偏移部(第2相位偏移部)兼用。
再者,內側圖案13具有排列於Y方向之透射部16D,15H、相位偏移部16E,16I、線圖案13C,13D、透射部16F,16J、及相位偏移部15G,16L,該等係將透射部15D,15H、相位偏移部15E,15I、線圖案13A,13B、透射部15F,15J、及相位偏移部15G,15K一體以評估用圖案12之中心為旋轉中心旋轉90°之構成。包含線圖案14A及13A構成第1圖案群,包含線圖案14B及13B構成第2圖案群,包含線圖案14C及13C構成第3圖案群,包含線圖案14D及13D構成第4圖案群。
亦即,第2圖案群係將透射部15H、及分別延伸於Y方向之相位偏移部15I、線圖案13B、透射部15J、相位偏移部15K、透射部15L、線圖案14B、相位偏移部15M、透射部15N排列於X方向者。又,第3圖案群係將分別線狀延伸於X方向之相位偏移部16A、透射部16B、線圖案14C、相位偏移部16C、透射部16D、相位偏移部16E、線圖案13C、及透射部16F、相位偏移部15G排列於Y方向者。又,第4圖案群係將透射部15H、及分別延伸於X方向之相位偏移部16I、線圖案13D、透射部16J、相位偏移部15K、透射部16L、線圖案14D、相位偏移部16M、透射部16N排列於Y方向者。
接著,參照圖4(A)及圖4(B)說明評估用圖案12之內側圖案13之線圖案13A之像、及外側圖案14之線圖案14A之像之離焦量與橫偏移量之關係。此外,為了方便說明,設投影光學系統PL在X方向形成倒立像。
如圖4(A)放大顯示,透射過線圖案13A之-X方向側之透射部15D及相位偏移部15E之照明光IL之波面17A,相對在Z方向往焦點測試標線片TR射入之入射光係在ZX面內大致順時針傾斜。同樣地,透射過線圖案13A之+X方向側之透射部15F及相位偏移部15G之照明光IL之波面17B,相對在Z方向往焦點測試標線片TR射入之入射光亦在ZX面內順時針傾斜。是以,通過線圖案13A之兩端部之光束之中心之光線(以下,方便上稱為主光線)17C,17D,大致平行地相對光軸AX順時針傾斜,因此通過線圖案13A之投影光學系統PL之像13AP之X方向之兩端部之主光線17CP,17DP相對光軸AX逆時針傾斜。是以,若配置於投影光學系統PL之像面側之晶圓W之表面相對最佳焦點位置在+Z方向僅離焦FZ,則像13AP之位置在-X方向僅偏移ΔX。
另一方面,如圖4(B)放大顯示,透射過配置在線圖案14A之X方向兩側之相位偏移部15A及透射部15B與相位偏移部15C及透射部15D之照明光IL之波面18A,18B大致逆時針傾斜。是以,通過線圖案14A之兩端部之主光線18C,18D,大致平行地相對光軸AX逆時針傾斜,因此通過線圖案14A之投影光學系統PL之像14AP之X方向之兩端部之主光線18CP,18DP相對光軸AX順時針傾斜。是以,若晶圓W之表面於投影光學系統PL之像面側相對最佳焦點位置在+Z方向僅離焦FZ,則像14AP之位置在+X方向僅偏移ΔX。
是以,若晶圓W之表面於投影光學系統PL之像面側離焦,則圖3(A)之外側圖案14之排列於X方向之線圖案14A之像與內側圖案13之線圖案13A之像沿著X方向在相反方向偏移,外側圖案14之線圖案14B之像與內側圖案13之線圖案13B之像沿著X方向在相反方向偏移。同樣地,相對上述離焦,外側圖案14之排列於Y方向之線圖案14C之像與內側圖案13之線圖案13C之像沿著Y方向在相反方向偏移,外側圖案14之線圖案14D之像與內側圖案13之線圖案13D之像沿著Y方向在相反方向偏移。
其結果,若將評估用圖案12之投影光學系統PL之像投影至晶圓W表面,則在該晶圓表面位於最佳焦點位置(像面)時,如圖5(A)所示,評估用圖案12之外側圖案14之像14P(線圖案14A~14D之像14AP~14DP)之中心14Q、與內側圖案13之像13P(線圖案13A~13D之像13AP~13DP)之中心13Q位於相同位置。此外,為了方便說明,在圖5(A)~圖5(C)及後述圖6(B)、圖6(C)等,設投影光學系統PL之像在X方向、Y方向為正立像。
相對於此,若晶圓之表面在+Z方向離焦,則如圖5(B)所示,相對於外側圖案14之像14P之中心14Q,內側圖案13之像13P之中心13Q在-X方向偏移DX及在-Y方向偏移DY。又,若晶圓之表面在-Z方向離焦,則如圖5(C)所示,相對於外側圖案14之像14P之中心14Q,內側圖案13之像13P之中心13Q在+X方向偏移DX及在+Y方向偏移DY。是以,預先藉由例如實測或模擬,求出相對晶圓表面之離焦量FZ,像13P之中心13Q相對像14P之中心14Q在X方向、Y方向之偏移量(間隔之變化量)DX,DY之比例即以下之檢測率Rt即可。
Rt=DX/FZ…(2A)或Rt=DY/FZ …(2B)
此外,如下述,設式(2A)及(2B)之平均值為檢測率Rt亦可。
Rt={(DX+DY)/2}/FZ …(3)
此外,檢測率Rt不為常數,為離焦量FZ之1次或2次以上之函數亦可,或為指數函數等之函數亦可。假設使用式(3)之情形,將評估用圖案12之像投影,測量像13P相對像14P之偏移量DX,DY,將此偏移量之平均值除以檢測率Rt,藉此可求出投影有該像之測量點之離焦量FZ、進而可求出最佳焦點位置。
接著,圖7(A)係顯示圖3(A)之評估用圖案12之線圖案13A~13D,14A~14D之線寬a(nm)與式(3)之檢測率Rt及預測之最大離焦量之測量誤差ZEr(nm)之關係之模擬結果。模擬條件係投影光學系統PL之數值孔徑NA為1、照明光學系統ILS(照明光IL)之相干因子(σ值)為0.2、相位偏移部15C,15E等之寬度b為60nm。測量誤差ZEr係起因於評估用圖案12之像之位置之測量誤差之離焦量之誤差與對式(3)之近似誤差(非線性誤差)之和。
圖7(A)中,位於各線寬a之位置之白色棒圖表B1係離焦量FZ為±100nm之情形之檢測率Rt,斜線棒圖表B2係離焦量FZ為±200nm之情形之檢測率Rt。又,虛線之折線C1係離焦量FZ為±100nm之情形之測量誤差ZEr,實線之折線C2係離焦量FZ為±200nm之情形之測量誤差ZEr。根據圖7(A),線寬a在600nm以上,檢測率Rt(棒圖表B1,B2)及測量誤差ZEr(折線C1,C2)之值一定,因此可高精度測量投影光學系統PL之焦點資訊。
再者,圖7(B)係顯示將投影光學系統PL之數值孔徑NA及照明光IL之相干因子(σ值)進行各種改變來評估離焦量之測量誤差ZEr之結果之一例。此情形,設線圖案13A~13D等之線寬a為1000nm、相位偏移部15C等之寬度b為60nm、評估用圖案12之像位置之測量誤差為0.5nm、離焦量FZ為±100nm。圖7(B)中,曲線所圍繞之區域D1之測量誤差ZEr為1~1.5nm,區域D2之測量誤差ZEr為1.5~2nm,區域D3、D4、D5…之測量誤差ZEr分別為2~2.5nm、2.5~3nm、3~3.5nm…,逐次多0.5nm。從圖7(B)可知,在區域D1及D2測量誤差ZEr為大致2nm以下,可高精度測量離焦量。又,由於區域D1、D2之數值孔徑NA與σ值之組合範圍非常廣,因此即使是數值孔徑NA大至達到1.3之情形,再者在各種照明條件及數值孔徑之條件下,亦可高精度測量離焦量。
接著,參照圖8之流程圖說明本實施形態之曝光裝置EX中、測量投影光學系統PL之焦點資訊時之動作之一例。此動作在主控制系統2之控制下,例如在曝光步驟中定期執行。
首先,在圖8之步驟102,將焦點測試標線片TR裝載至圖1之標線片載台RST,進行其之對準。在接下來之步驟104,將塗布有光阻之未曝光之評估用晶圓(設為晶圓W)裝載至晶圓載台WST。在接下來之步驟106,如圖6(A)所示,以液浸法及掃描曝光方式使圖2之焦點測試標線片TR之多數個評估用圖案12之投影光學系統PL之像曝光於晶圓W之多數個照射區域SAk(k=1~K、K為2以上之整數)。
此時,就各照射區域SAk儲存對曝光區域之掃描方向為+Y方向DP或-Y方向DM。又,在各照射區域SAk,如圖6(B)放大所示,在排列於X方向、Y方向之各測量點Q(i,j)(i=1~I、j=1~J)之附近分別曝光有評估用圖案12之像12P。此像12P係由圖5(A)所示之外側圖案14之像14P及內側圖案13之像13P構成。
在接下來之步驟108,從晶圓載台WST卸載已曝光之晶圓W,在未圖示之塗布顯影機使晶圓W顯影。其結果,在圖6(B)之晶圓W之各照射區域SAk內之各測量點Q(i,j)之附近,如圖6(C)之放大圖所示,構成評估用圖案12之像12P之內側圖案13之像13P及外側圖案14之像14P形成為凹凸之光阻圖案。
在接下來之步驟110,將顯影後之晶圓W搬送至重疊測量裝置(未圖示),使用此重疊測量裝置,在晶圓W之各照射區域SAk(k=1~K)之各測量點Q(i,j)之評估用圖案12之像12P(圖6(C)),測量內側圖案13之像13P之中心13Q相對外側圖案14之像14P之中心14Q在X方向、Y方向之偏移量(ΔXij,ΔYij)(像之位置關係)。此偏移量之測量結果係供應至圖1之主控制系統2。
在接下來之步驟112,主控制系統2內之運算部,將測量後之評估用圖案12之像12P之偏移量(ΔXij,ΔYij)之平均值除以式(3)之已知檢測率Rt,求出在該測量點Q(i,j)之離焦量FZij。再者,在步驟114,主控制系統2內之運算部,將晶圓W之照射區域SAk依對曝光區域之掃描方向DP,DM分成第1群及第2群,將對第1群之照射區域SAk內之各測量點Q(i,j)之離焦量FZij之平均值<FZij>進行內插之值,儲存為掃描方向DP之曝光場域內之整面之像面之修正值。同樣地,將對第2群之照射區域SAk內之各測量點Q(i,j)之離焦量FZij之平均值<FZij>進行內插之值,儲存為掃描方向DM之曝光場域內之整面之像面之修正值。
之後,在步驟116,將元件用之標線片R裝載至圖1之標線片載台RST,在步驟118,將塗布有光阻之晶圓裝載至晶圓載台WST。接著,在步驟120,對晶圓使用在步驟114儲存之依掃描方向之像面之修正值修正以自動焦點感測器37測量之Z位置同時使標線片R之圖案之像掃描曝光在晶圓之各照射區域。此時,以修正根據焦點測試標線片TR之各評估用圖案12之像測量之離焦量之方式來修正自動焦點感測器37之測量值,因此可提升晶圓表面對投影光學系統PL之像面之聚焦精度。是以,標線片R之圖案之像高精度曝光於晶圓之各照射區域。
之後,在步驟122卸載已曝光之晶圓,在步驟124判定是否有下一個曝光對象之晶圓,有未曝光之晶圓時反覆步驟118~122。接著,在步驟124無未曝光之晶圓時結束曝光步驟。
本實施形態之效果等如下所述。
(1)本實施形態之曝光裝置EX具備用以測量投影光學系統PL之焦點資訊之焦點測試標線片TR。形成於焦點測試標線片TR之評估用圖案12具有外側圖案14(測試圖案)。此外側圖案14係將分別線狀延伸於Y方向(第1方向)之X方向(第2方向)之寬度a之相位偏移部15A(第2相位偏移部)、較寬度a狹窄之寬度b之透射部15B(第1透射部)、線寬a之線圖案14A(第1遮光部)、寬度b之相位偏移部15C(第1相位偏移部)、及寬度a之透射部15D(第2透射部)排列於X方向者。
根據此焦點測試標線片TR,通過線圖案14A之+X方向側之相位偏移部15C及透射部15D之照明光IL之主光線與通過線圖案14A之-X方向側之相位偏移部15A及透射部15B之照明光IL之主光線在相同方向傾斜。是以,僅使評估用圖案12之像曝光一次即能以高測量效率從線圖案14A之像之X方向之橫偏移量求出該像面之形成面相對投影光學系統PL之像面之離焦量,進而求出焦點資訊。再者,由於線圖案14A之線寬a較相位偏移部15C及透射部15B之寬度b寬廣,因此能以高測量再現性測量該焦點資訊。
(2)又,本實施形態中,透射部15B之X方向之寬度b與相位偏移部15C之X方向之寬度b相同,相對離焦之線圖案14A之像之兩端部之橫偏移量大致相同,該像之線寬大致一定。
此外,透射部15B之X方向之寬度與相位偏移部15C之X方向之寬度不同亦可。
又,不一定要設置透射部15D(第2透射部)。
(3)又,評估用圖案12具有用以測量外側圖案14之像之位置偏移之內側圖案13(輔助圖案)。是以,可高精度測量外側圖案14之像之位置偏移量,進而測量離焦量。
此外,將內側圖案13視為測試圖案,將外側圖案14視為輔助圖案亦可。
(4)又,該內側圖案13係將分別線狀延伸於Y方向之X方向之寬度a之透射部15D(第4透射部)、寬度b之相位偏移部15E(第3相位偏移部)、線寬a之線圖案13A(第2遮光部)、寬度b之透射部15F(第3透射部)、及平均寬度為a以上之相位偏移部15G(第4相位偏移部)排列於X方向者。
此內側圖案13之線圖案13A之X方向兩側之相位分布與外側圖案14之線圖案14A之X方向兩側之相位分布對稱,因此離焦時之線圖案13A之像之橫偏移量之方向與線圖案14A之像之橫偏移量之方向係沿著X方向為相反方向。是以,能以2倍感度且抵銷偏移高精度測量離焦量。
(5)又,本實施形態之投影光學系統PL之焦點資訊之測量方法,包含將本實施形態之焦點測試標線片TR配置在投影光學系統PL之物體面之步驟102、將焦點測試標線片TR之評估用圖案12(外側圖案14及內側圖案13)之投影光學系統PL之像投影至晶圓W表面(測量面)之步驟106,108、測量評估用圖案12之像之測量方向之位置資訊即外側圖案14之像與內側圖案13之像之間隔之步驟110。是以,可從該像之間隔(偏移量)測量對投影光學系統PL之像面之離焦量。
(6)又,將該像投影之步驟包含使晶圓W之光阻顯影之步驟108。是以,可使用例如重疊測量裝置高精度測量該像之間隔。
(7)又,本實施形態之曝光裝置EX,係以照明光IL照明標線片R之圖案,以照明光IL透過該圖案及投影光學系統PL使晶圓W(基板)曝光,其具備:標線片載台RST,保持焦點測試標線片TR;以及主控制系統2(控制裝置),將焦點測試標線片TR之評估用圖案12之投影光學系統PL之像投影,且根據評估用圖案12之像在測量方向之位置資訊求出投影光學系統PL之像面之修正值(像面資訊)。
是以,將標線片載台RST上之標線片與焦點測試標線片TR更換,僅使焦點測試標線片TR之評估用圖案12之像曝光於評估用晶圓,即可高效率且高精度測量投影光學系統PL之焦點資訊。
此外,本實施形態中,雖針對外側圖案14具備透射部15D及16D之構成進行說明,但為內側圖案13具備此透射部15D及16D之構成亦可。同樣地,雖針對外側圖案14具備相位偏移部15K之構成進行說明,但為內側圖案13具備此相位偏移部15K之構成亦可。
此外,本實施形態中,可進行下述變形。
(1)本實施形態中,使焦點測試標線片TR之評估用圖案12之像曝光於晶圓,使用重疊測量裝置測量在顯影後形成之光阻圖案之位置關係。
然而,曝光裝置EX具備空間像測量系統34。因此,使評估用圖案12之投影光學系統PL之像(空間像)在圖1之空間像測量系統34之狹縫圖案30A掃描於X方向、Y方向,藉由空間像測量系統34測量其空間像之光強度分布亦可。從此測量結果求出評估用圖案12之外側圖案14之像與內側圖案13之像之間隔,從此間隔求出離焦量,藉此可求出投影光學系統PL之焦點資訊。
(2)本實施形態中,將焦點測試標線片TR與標線片R更換裝載至標線片載台RST上,但將形成於焦點測試標線片TR之複數個評估用圖案12,形成於固定在與標線片載台RST之保持有標線片R之區域接近之區域之標線片標記板(未圖示)亦可。此情形,視需要使標線片載台RST移動,使該標線片標記板移動至照明光IL之照明區域,藉此可測量投影光學系統PL之焦點資訊。
(3)又,替代圖3(A)之評估用圖案12,使用圖9(A)之第1變形例之評估用圖案40、或圖9(B)之第2變形例之評估用圖案44亦可。
圖9(A)中,評估用圖案40具有使在Y方向細長之X方向之線寬a之遮光膜與在X方向細長之Y方向之線寬a之遮光膜在中心交叉之十字型遮光圖案41。又,在相對遮光圖案41之中心+Y方向之線部41A(測試圖案之第1遮光部)之+X方向側依序設有寬度b之透射部42C及正方形之相位偏移部42D,在線部41A之-X方向側依序設有寬度b之相位偏移部42B及透射部42A。又,在相對遮光圖案41之中心-Y方向之線部41B(輔助圖案之第2遮光部)之+X方向側依序設有寬度b之相位偏移部43C及透射部43D,在線部41B之-X方向側依序設有寬度b之透射部43B及正方形之相位偏移部43A。
再者,在相對遮光圖案41之中心+X方向之線部41C之+Y方向側依序設有寬度b之透射部42C及相位偏移部42D,在線部41C之-Y方向側依序設有寬度b之相位偏移部43C及透射部43D。又,在相對遮光圖案41之中心-X方向之線部41D之+Y方向側依序設有寬度b之相位偏移部42B及透射部42A,在線部41D之-Y方向側依序設有寬度b之透射部43B及相位偏移部43A。線寬a與寬度b之關係與圖3(A)之評估用圖案12之情形相同,相位偏移部42B、42D、43A、43C之相位之變化量與圖3(A)之相位偏移部15C相同。
此第1變形例之評估用圖案40之投影光學系統PL之像40P,在最佳焦點位置成為與圖10(A)所示之遮光圖案41相似之像41P。相對於此,測量面離焦之情形,如圖10(B)所示,評估用圖案40之像40P在線部41A之像41AP與線部41B之像41BP之間產生X方向之偏移量DX,在線部41D之像41DP與線部41C之像41CP之間產生Y方向之偏移量DY。是以,從該等偏移量DX,DY可求出在該測量面之離焦量。
又,圖9(B)之第2變形例之評估用圖案44具有由與線部41A(參照圖9(A))相同線寬之正方形之框狀遮光膜構成之外側圖案46與由形成於其內側之遮光膜構成之正方形之內側圖案45。又,在內側圖案45(第1遮光部)之+X方向及+Y方向設有與相位偏移部42B(參照圖9(B))相同寬度之透射部47D,在其外側設有寬度寬廣之相位偏移部47E,在相位偏移部47E與外側圖案46之+X方向及+Y方向之內側之邊緣部之間設有與透射部47D相同寬度之透射部47E。再者,在內側圖案45之-X方向及-Y方向設有與透射部47D相同寬度之相位偏移部47C,在其外側設有透射部47B,在透射部47B與外側圖案46之-X方向及-Y方向之內側之邊緣部之間設有與相位偏移部47C相同寬度之相位偏移部47A。
此第2變形例之評估用圖案44之投影光學系統PL之像44P,在最佳焦點位置,如圖10(C)所示,外側圖案46之像之內側之邊緣部之中心46PC與內側圖案45之像45P之中心45PC一致。相對於此,測量面離焦之情形,如圖10(D)所示,在評估用圖案44之像,在外側圖案46之像46P之內側之邊緣部之中心46PC與內側圖案45之像45P之中心45PC之間於X方向及Y方向產生偏移量DX,DY。是以,從該等偏移量DX,DY可求出在該測量面之離焦量。
(第2實施形態)
接著,參照圖11(A)及圖11(B)說明第2實施形態。本實施形態中,亦測量圖1之曝光裝置EX之投影光學系統PL之焦點資訊,但形成於焦點測試標線片TR之評估用圖案之構成不同。
圖11(A)係顯示本實施形態之評估用圖案50的放大俯視圖。圖11(A)中,評估用圖案50之構成,係沿著X方向排列第1虛置圖案53A、第1主圖案51A、副圖案52、第2主圖案51B、及第2虛置圖案53B。此情形,虛置圖案53A,53B係分別將由在Y方向細長之遮光膜構成之2條線圖案58A,58B排列於X方向。
又,第1主圖案51A(測試圖案),係將由在Y方向延伸之X方向之線寬c之遮光膜構成之線圖案54A,54B,54C以線寬c之3倍程度之間隔d配置在X方向、且在線圖案54A~54C之X方向之兩端部設置大致相同之相位變化部。代表而言,設在線圖案54A(第1遮光部)之相位變化部,具有在線圖案54A之+X方向依序配置之寬度b之透射部55C(第1透射部)及寬度大致c之相位偏移部55D(第2相位偏移部)、與在線圖案54A之-X方向依序配置之寬度b之相位偏移部55B(第1相位偏移部)及寬度較b寬廣之透射部55A(第2透射部)。第2主圖案51B與第1主圖案51A同樣地具有線圖案54A~54C及設於該等之相位變化部。此外,+X方向之端部之相位偏移部55G之寬度形成較窄。
又,副圖案52(輔助圖案),具有與線圖案54A~54C相同形狀且相同排列之線圖案56A,56B,56C、及設於線圖案56A~56C之X方向之兩端部之大致相同之相位變化部。代表而言,設在線圖案56A(第2遮光部)之相位變化部,具有在線圖案56A之+X方向依序配置之寬度b之相位偏移部57B(第3相位偏移部)及寬度大致c之透射部57D(第4透射部)、與在線圖案56A之-X方向依序配置之寬度b之透射部57A(第3透射部)及寬度較b寬廣之相位偏移部55F(第4相位偏移部)。相位偏移部55F在主圖案51A與副圖案52共用。
本實施形態中,線圖案54A~54C,56A~56C之X方向之線寬c,係設定成較透射部55C及相位偏移部55B之X方向之寬度b寬廣。作為一例,在投影像之階段線寬c為80~200nm,寬度b為50~70nm。再者,作為一例,線寬c為100nm,此情形之寬度b為60nm。再者,通過相位偏移部55B,57B之照明光之相位與通過透射部55A,57C等之照明光之相位之相位差係設定成0°及180°以外之值,該相位插較佳為90°。
此評估用圖案50之投影光學系統PL之像50P(設為正立像),如圖11(B)所示,在虛置圖案之像53AP,53BP(線圖案58A,58B之像58AP,58BP)之間,排列有第1主圖案51A之像51AP、副圖案52之像52P、第2主圖案51B之像51BP。又,像51AP及51BP分別由線圖案54A~54C之像54AP~54CP構成,像52P由線圖案56A~56C之像56AP~56CP構成。此情形,線圖案54A~54C之X方向之兩端部之相位分布與線圖案56A~56C之X方向之兩端部之相位分布在X方向對稱,因此相對於測量面之離焦,若主圖案之像51AP,51BP如虛線之像E1所示往-X方向移動,則副圖案之像52P如虛線之像E2所示往+X方向(相反方向)移動。
是以,作為一例,藉由測量主圖案之像51AP,51BP之6條線圖案之像54AP~54CP之X方向之中心位置(各中心之平均位置)與副圖案之像52P之3條線圖案之像56AP~56CP之X方向之中心位置之偏移量DX,可求出測量面之離焦量。又,本實施形態中,虛置圖案53A,53B之像之位置,可使用於例如個別評估主圖案51A,51B之像之位置偏移量及副圖案52之像之位置偏移量之情形等。
此外,本實施形態中,構成主圖案51A,51B之線圖案54A~54C之條數、及構成副圖案52之線圖案56A~56C之條數只要為至少一條即可。又,不一定要設置虛置圖案53A,53B。又,省略例如第2主圖案51B亦可。
接著,圖12(A)係顯示第2實施形態之變形例之評估用圖案60。對與圖11(A)對應之部分賦予相同符號之圖12(A)中,評估用圖案60,在X方向之兩端部配置有虛置圖案53A,53B。此外,在虛置圖案53A,53B之間,沿著X方向,以大致線寬之2倍~3倍之間隔配置相同形狀之線圖案54A,56A,54B,56B,54C,56C,54D,56D。
又,在線圖案54A~54D(第1遮光部)之+X方向側配置透射部55C(第1透射部)及寬度寬廣之相位偏移部61A(第2相位偏移部),在線圖案54A~54D之-X方向側配置相位偏移部55B(第1相位偏移部)及寬度寬廣之透射部61B(第2透射部)。此外,在線圖案56A~56D(第2遮光部)之+X方向側配置相位偏移部57B(第3相位偏移部)及寬度寬廣之透射部61B(第4透射部),在線圖案56A~56D之-X方向側配置透射部57A(第3透射部)及相位偏移部61A(第4相位偏移部)。相位偏移部61A在包含線圖案54A~54D之測試圖案與包含線圖案56A~56D之輔助圖案共用。
此評估用圖案60之投影光學系統PL之像60P(設為正立像),如圖12(B)所示,在虛置圖案之像53AP,53BP之間,在X方向交互形成有線圖案54A~54D之像54AP~54DP、線圖案56A~56D之像56AP~56DP。此情形,線圖案54A~54D之X方向之兩端部之相位分布與線圖案56A~56D之X方向之兩端部之相位分布對稱,因此相對於測量面之離焦,若像54AP~54DP如虛線之像E1所示往-X方向移動,則像56AP~56DP如虛線之像E2所示往+X方向(相反方向)移動。
是以,作為一例,藉由測量4條線圖案之像54AP~54DP之X方向之中心位置(各中心之平均位置)與4條線圖案之像56AP~56DP之X方向之中心位置之偏移量DX,可求出測量面之離焦量。
此外,本實施形態中,線圖案54A~54D及56A~56D之條數分別只要為至少一條即可。又,不一定要設置虛置圖案53A,53B。
又,使用上述各實施形態之曝光裝置EX(或曝光裝置EX之曝光方法)製造半導體元件等之電子元件之情形,電子元件,如圖13所示,係經由下述步驟製造,即進行電子元件之功能/性能設計之步驟221、根據該設計步驟製作光罩(標線片)之步驟222、製造元件之基材即基板(晶圓)並塗布光阻之步驟223、包含藉由上述實施形態之曝光裝置或曝光方法使光罩之圖案曝光於基板(感應基板)之步驟、使曝光後基板顯影之步驟、對顯影後基板進行加熱(固化)及蝕刻步驟等之基板處理步驟224、元件組裝步驟(包含切割步驟、接合步驟、封裝步驟等之加工程序)225、以及檢查步驟226等。
是以,此元件製造方法之基板處理步驟224,包含使用上述實施形態之曝光裝置或曝光方法將既定圖案形成於基板之曝光步驟、及對形成有該圖案之基板進行處理之步驟。根據此曝光裝置或曝光方法,能以高測量再現性高效率測量投影光學系統之焦點資訊,因此根據該測量結果進行自動焦點等之控制,可高效率且高精度製造電子元件。
此外,雖以具備局部液浸機構之局部液浸曝光裝置為例進行說明,但不僅適用於使液體存在於投影光學系統與物體(物體之一部分)之間之局部空間之局部液浸型、亦可適用於使物體整體浸漬於液體之類型之液浸曝光型之曝光裝置。又,亦可適用於以周圍之氣簾保持投影光學系統與基板之間之液浸區域之液浸型之曝光裝置。本發明不僅適用於以液浸型之曝光裝置曝光之情形、亦可適用於測量不透過液體之乾曝光型之曝光裝置之投影光學系統之焦點資訊之情形。又,本發明除了掃描曝光型之曝光裝置外,亦可適用於測量步進器等之一次曝光型之曝光裝置之投影光學系統之焦點資訊之情形。
又,本發明不限於適用半導體元件製造用之曝光裝置,例如,亦可廣泛適用於形成於角型玻璃板之液晶顯示元件或電漿顯示器等之顯示器裝置用之曝光裝置、或用以製造攝影元件(CCD等)、微機器、薄膜磁頭、MEMS(微機電系統:Microelectromechanical Systems)、及DNA晶片等之各種元件之曝光裝置。再者,本發明亦可適用於使用光微影製程製造形成有各種元件之光罩圖案之光罩(光罩、標線片等)時之曝光步驟。
此外,本發明不限於上述實施形態,在不脫離本發明要旨之範圍內可採取各種構成。
又,援引本申請記載之上述公報、各國際公開小冊子、美國專利、或美國專利申請公開說明書中之揭示作為本說明書記載之一部分。又,包含說明書、申請專利範圍、圖式、及摘要,主張在2009年11月5日提出之日本專利申請第2009-253785號之優先權之利益,援引其所有揭示內容作為本說明書記載之一部分。
EX...曝光裝置
ILS...照明光學系統
TR...焦點測試標線片
PL...投影光學系統
W...晶圓
WST...晶圓載台
2...主控制系統
12...評估用圖案
13...內側圖案
13A~13D...線圖案
14...外側圖案
14A~14D...線圖案
15A,15C,15E...相位偏移部
15B,15D,15F...透射部
圖1係顯示實施形態之曝光裝置之概略構成的立體圖。
圖2係顯示第1實施形態之焦點測試標線片TR的俯視圖。
圖3(A)係顯示圖2中之一個評估用圖案12的放大俯視圖,圖3(B)係沿著圖3(A)之BB線的剖面圖。
圖4(A)係顯示線圖案13A之像之離焦量與橫偏移量之關係之一例的圖,圖4(B)係顯示線圖案14A之像之離焦量與橫偏移量之關係之一例的圖。
圖5(A)、(B)、及(C)係分別顯示外側圖案14之像14P與內側圖案13之像13P之位置偏移量之變化的放大圖。
圖6(A)係顯示焦點測試標線片TR之圖案之像曝光後之晶圓W的俯視圖,圖6(B)係顯示圖6(A)中之一個照射區域SAk的放大俯視圖,圖6(C)係顯示圖6(B)中之一個評估用圖案12之像12P的放大俯視圖。
圖7(A)係顯示線圖案之線寬與檢測率Rt及測量誤差ZEr之關係之一例的圖,圖7(B)係顯示投影光學系統之數值孔徑及相干因子與測量誤差之關係之一例的圖。
圖8係顯示焦點資訊之測量動作之一例的流程圖。
圖9(A)係顯示第1變形例之評估用圖案40的放大俯視圖,圖9(B)係顯示第2變形例之評估用圖案44的放大俯視圖。
圖10(A)及(B)係顯示第1變形例之評估用圖案之像40P之離焦量之變化的圖,圖10(C)及(D)係顯示第2變形例之評估用圖案之像44P之離焦量之變化的圖。
圖11(A)係顯示第2實施形態之評估用圖案50的放大俯視圖,圖11(B)係顯示評估用圖案50之像的放大俯視圖。
圖12(A)係顯示第2實施形態之變形例之評估用圖案60的放大俯視圖,圖12(B)係顯示評估用圖案60之像的放大俯視圖。
圖13係顯示電子元件之製程之一例的流程圖。
IL...照明光
TR...焦點測試標線片
12...評估用圖案
13...內側圖案
13A,13B,13C,13D...線圖案
14...外側圖案
14A,14B,14C,14D...線圖案
15A,15C,15E,15G,15I,15K,15M,16A,16C,16E,16I,16M...相位偏移部
15B,15D,15F,15H,15J,15L,15N,16B,16D,16F,16J,16L,16N...透射部
Claims (25)
- 一種焦點測試光罩,係設有透過投影光學系統投影至物體上之測試圖案,其特徵在於:該測試圖案,具有:第1遮光部,線狀延伸於第1方向並遮蔽光;第1相位偏移部,在與該第1方向正交之第2方向設於該第1遮光部之一側,線狀延伸於該第1方向且在該第2方向之線寬形成為較該第1遮光部之線寬狹窄,使透射過之該光之相位變化;第1透射部,在該第2方向設於該第1遮光部之另一側,線狀延伸於該第1方向且在該第2方向之線寬形成為較該第1遮光部之線寬狹窄,使該光透射過;以及第2相位偏移部,在該第2方向設於該第1透射部之與該第1遮光部相反側,在該第2方向之線寬形成為較該第1透射部寬廣,使透射過之該光之相位變化。
- 如申請專利範圍第1項之焦點測試光罩,其中,該第1透射部在該第2方向之線寬與該第1相位偏移部在該第2方向之線寬相同。
- 如申請專利範圍第1或2項之焦點測試光罩,其中,該測試圖案具有第2透射部,該第2透射部在該第2方向設於該第1相位偏移部之與該第1遮光部相反側,在該第2方向之線寬形成為較該第1相位偏移部寬廣,使該光透射過。
- 如申請專利範圍第3項之焦點測試光罩,其中,該第 2透射部在該第2方向之線寬與該第2相位偏移部在該第2方向之線寬相同。
- 如申請專利範圍第1或2項之焦點測試光罩,其中,該第1遮光部在該第2方向之線寬為該第1相位偏移部在該第2方向之線寬之至少4倍。
- 如申請專利範圍第3項之焦點測試光罩,其中,該第1遮光部在該第2方向之線寬與該第2透射部在該第2方向之線寬及該第2相位偏移部在該第2方向之線寬相同。
- 如申請專利範圍第1或2項之焦點測試光罩,其中,該第1遮光部之該投影光學系統之像在該第2方向之線寬為至少200nm。
- 如申請專利範圍第1或2項之焦點測試光罩,其具有用以測量該測試圖案之像之位置偏移之輔助圖案。
- 如申請專利範圍第8項之焦點測試光罩,其中,該輔助圖案,具有:第2遮光部,線狀延伸於該第1方向並遮蔽光;第3透射部,在該第2方向設於該第2遮光部之一側,線狀延伸於該第1方向且在該第2方向之線寬形成為較該第2遮光部之線寬狹窄,使該光透射過;第3相位偏移部,在該第2方向設於該第2遮光部之另一側,線狀延伸於該第1方向且在該第2方向之線寬形成為較該第2遮光部之線寬狹窄,使透射過之該光之相位變化;以及第4相位偏移部,在該第2方向設於該第3透射部之 與該第2遮光部相反側,在該第2方向之線寬形成為較該第3透射部寬廣,使透射過之該光之相位變化。
- 如申請專利範圍第9項之焦點測試光罩,其中,該測試圖案具有第2透射部,該第2透射部在該第2方向設於該第1相位偏移部之與該第1遮光部相反側,在該第2方向之線寬形成為較該第1相位偏移部寬廣,使該光透射過;該輔助圖案具有第4透射部,該第4透射部在該第2方向設於該第3相位偏移部之與該第2遮光部相反側,在該第2方向之線寬形成為較該第3相位偏移部寬廣,使該光透射過。
- 如申請專利範圍第10項之焦點測試光罩,其具有以該測試圖案及該輔助圖案構成之複數個圖案群;該複數個圖案群之中第1圖案群,該測試圖案與該輔助圖案,從該第2方向之一側依該第2透射部、該第1相位偏移部、該第1遮光部、該第1透射部、該第2相位偏移部、該第4相位偏移部、該第3透射部、該第2遮光部、該第3相位偏移部、該第4透射部之順序排列形成。
- 如申請專利範圍第11項之焦點測試光罩,其中,該第2相位偏移部兼用該第4相位偏移部。
- 如申請專利範圍第11項之焦點測試光罩,其中,該複數個圖案群之中第2圖案群,從該第2方向之另一側依該第2透射部、該第1相位偏移部、該第1遮光部、該第1透射部、該第2相位偏移部、該第4相位偏移部、該第3 透射部、該第2遮光部、該第3相位偏移部、該第4透射部之順序排列形成。
- 如申請專利範圍第11項之焦點測試光罩,其中,該複數個圖案群之中第3圖案群,從該第1方向之一側依該第2透射部、該第1相位偏移部、該第1遮光部、該第1透射部、該第2相位偏移部、該第4相位偏移部、該第3透射部、該第2遮光部、該第3相位偏移部、該第4透射部之順序排列形成。
- 如申請專利範圍第11項之焦點測試光罩,其中,該複數個圖案群之中第4圖案群,從該第1方向之另一側依該第2透射部、該第1相位偏移部、該第1遮光部、該第1透射部、該第2相位偏移部、該第4相位偏移部、該第3透射部、該第2遮光部、該第3相位偏移部、該第4透射部之順序排列形成。
- 如申請專利範圍第1或2項中任一項之焦點測試光罩,其中,該測試圖案係形成在該焦點測試光罩之光射出面,該第1遮光部係形成為高於第1透射部,該第1及第2相位偏移部係形成為低於第1透射部。
- 一種焦點測量方法,係測量投影光學系統之像面資訊,其特徵在於,包含:將申請專利範圍第1至16項中任一項之焦點測試光罩配置於該投影光學系統之物體面側之步驟;將設於該焦點測試光罩之該測試圖案之該投影光學系統之像投影至測量面之步驟;以及 測量該測試圖案之像在測量方向之位置資訊之步驟。
- 如申請專利範圍第17項之焦點測量方法,其中,該焦點測試光罩具有用以測量該測試圖案之像之位置偏移之輔助圖案;該測試圖案之像在該測量方向之位置資訊,包含該測試圖案之像與該輔助圖案之像在該測量方向之間隔。
- 如申請專利範圍第17或18項之焦點測量方法,其中,將該測試圖案之該投影光學系統之像投影之步驟,包含將該像投影至感光基板之步驟與使該感光基板顯影之步驟。
- 如申請專利範圍第18項之焦點測量方法,其中,測量該測試圖案之像及該輔助圖案之像在該測量方向之位置資訊之步驟,包含使用空間像測量系統測量該像在該測量方向之光強度分布之步驟。
- 一種曝光方法,包含:將元件用光罩配置於投影光學系統之物體面側之動作;根據使用申請專利範圍第17至20項中任一項之焦點測量方法測量後之測試圖案之像之位置資訊調整元件用光罩之圖案之投影光學系統之像之焦點位置之動作;以及將焦點位置調整後之元件用光罩之圖案之像投影至基板之動作。
- 一種曝光裝置,係以曝光用光照明光罩之圖案,以該曝光用光透過該圖案及投影光學系統使基板曝光,其特 徵在於,具備:光罩載台,保持申請專利範圍第1至16項中任一項之焦點測試光罩;以及控制裝置,將該焦點測試光罩之該測試圖案之該投影光學系統之像投影,且根據該測試圖案之像在測量方向之位置資訊求出該投影光學系統之像面資訊。
- 如申請專利範圍第22項之曝光裝置,其中,該焦點測試光罩被保持在接近該光罩載台之保持有該光罩之區域之區域。
- 如申請專利範圍第22或23項之曝光裝置,其具備檢測該測試圖案之該投影光學系統之像之空間像測量系統。
- 一種元件製造方法,包含:使用申請專利範圍第22至24項中任一項之曝光裝置將圖案轉印至基板之動作;以及根據該圖案對轉印有該圖案之該基板進行加工之動作。
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