TWI722394B - 圖案形成裝置及物品製造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一種圖案形成裝置，其包括：保持單元，被配置成吸附並保持基板；以及光學系統，被配置成從基板的吸附面側檢測形成在由保持單元所保持的基板上的對準標記。圖案形成裝置設置有波長分離元件，其用於執行在用於在基板上形成圖案的圖案形成光和用於檢測對準標記的對準標記檢測光之間的波長分離。

Description

圖案形成裝置及物品製造方法
本發明關於圖案形成裝置及物品製造的方法。
用於透過投影光學系統將遮罩圖案投影到基板上並轉印圖案的曝光裝置被使用來藉由使用光刻技術製造半導體裝置和液晶顯示元件。
在這些日子當中，曝光裝置不僅用於製造包括記憶體和邏輯電路的積體電路(IC)晶片，且還用於製造使用穿透通孔處理產生的層合裝置，例如，微機電系統(MEMS)和互補金屬氧化物半導體(CMOS)影像感測器。
曝光裝置基於形成在基板的背面側(被卡盤吸附並固定的面一側)的對準標記執行曝光處理，用於使基板(例如，矽晶圓)的正面側曝光於光。曝光處理被要求從基板的正面側形成穿透通孔，以做成與基板的背面側的電路的電連接。為此原因，有必要檢測形成在基板背面側的對準標記(在下文中稱為“背面對準”)。
日本專利申請案公開號第2002-280299號討論了一種微影裝置，其包括用於對準標記檢測的光學系統，光學系統設置在基板的背面側以執行背面對準。日本專利申請案公開號第2002-280299號討論了一種藉由使用設置在基板台上的用於對準標記檢測的光學系統來從基板台側觀察對準標記以檢測標記影像的技術。
若如同在日本專利申請案公開號第2002-280299號中所討論的那樣在基板台上配置用於對準標記檢測的光學系統，取決於用於對準標記檢測的光學系統的檢測視野(detection field)的位置，用於曝光基板的曝光光可能進入用於對準標記檢測的光學系統。
當以曝光光照射被包含在用於對準標記檢測的光學系統中的光學構件時，光學特性可能改變，例如，光學構件的顏色或透射率可能退化。若用於對準標記檢測的光學系統在光學特性方面改變，則使用對準標記進行定位控制所需的時間增加，有可能使裝置製造中的生產率退化。此外，對準標記檢測精度的退化可能造成退化的定位精度。
根據本發明的一面向，用於在基板上形成圖案的圖案形成裝置包括：保持單元，被配置成保持基板；以及光學系統，被配置成從基板的保持面側檢測形成在由保持單元所保持的基板上的對準標記。光學系統包括分離元件，其用於分離用於在基板上形成圖案的圖案形成光和用於檢測對準標記的對準標記檢測光。
根據本發明的另一面向，物品製造方法包括：藉由從基板的保持面側檢測形成在被保持的基板上的對準標記來定位被保持的基板；在被定位的基板上形成圖案；以及藉由加工具有形成於其上的圖案的基板來製造物品，其中，在定位中，藉由使用已透過分離元件的對準標記檢測光來檢測對準標記，分離元件用於分離用於在基板上形成圖案的圖案形成光和用於檢測對準標記的對準標記檢測光。
從參照所附圖式之例示性實施例的以下說明，本發明的進一步特徵將變得清楚明瞭。以下所說明之本發明的每一個實施例能夠被單獨實施或作為複數個實施例的組合實施。同樣地，在必要的情況下或在將來自各實施例的元件或特徵組合到一個實施例中是有利的情況下，可將來自不同實施例的特徵進行組合。
下面將參照所附圖式說明本發明的例示性實施例。
圖1示意性地顯示根據本例示性實施例的一面向的曝光裝置200的配置。曝光裝置200是用於在基板上形成圖案的微影裝置(圖案形成裝置)的範例。曝光裝置200包括用於保持遮罩(標線片(reticle))1的遮罩台2、用於保持基板102的基板台4、以及用於照明保持在遮罩台2上的遮罩1的照明光學系統5。曝光裝置200還包括用於將遮罩1的圖案的影像投影到保持在基板台4上的基板102上的投影光學系統6、以及用於執行整個曝光裝置200的整體控制操作的控制單元(電腦)17。
根據本例示性實施例的曝光裝置200是在掃描方向上同步地掃描遮罩1和基板102的同時將遮罩1的圖案轉印到基板102上的掃描曝光裝置(掃描器)。然而，曝光裝置200可為在遮罩1被固定的情況下將遮罩1的圖案投影到基板102上的曝光裝置(步進電動機(stepper))。
在以下的說明中，與投影光學系統6的光軸重合的方向(光軸方向)是指Z軸方向，在垂直於Z軸方向的平面中之遮罩1和基板102的掃描方向是指Y軸方向，且垂直於Y軸和Z軸方向的方向(非掃描方向)是指X軸方向。圍繞X軸、Y軸和Z軸的旋轉方向分別是指θX、θY和θZ方向。
照明光學系統5以具有均勻照度分佈的光(曝光光)照明遮罩1，更具體而言，照明遮罩1上的預定照明區域。一般而言，具有100nm至400nm的波長範圍的近紫外光(near-ultraviolet light)被使用來作為曝光光。可使用的曝光光的範例包括超高壓水銀燈(ultra-high pressure mercury lamp)的g線(具有大約436nm的波長)和i線(具有大約365nm的波長)、KrF準分子雷射(具有大約248nm的波長)、ArF準分子雷射(具有大約143nm的波長)以及F2雷射(具有大約157nm的波長)。具有幾奈米至幾百奈米的波長的極紫外(EUV)光可被使用來作為曝光光，以製造更微小的半導體裝置。在下文中，曝光光也稱為圖案形成光。
遮罩台2可在垂直於投影光學系統6的光軸的平面中(亦即，在XY平面中)二維地移動，且可在θZ方向上 旋轉。遮罩台2藉由像是線性馬達(未示出)之類的驅動裝置而被單軸地驅動或六軸地驅動。
反射鏡7設置在遮罩台2上。雷射干涉儀9設置在面向反射鏡7的位置處。雷射干涉儀9即時地測量遮罩台2的二維位置和旋轉角度，並將測量結果輸出到控制單元17。控制單元17基於雷射干涉儀9的測量結果控制遮罩台2的驅動裝置，以定位保持在遮罩台2上的遮罩1。
包括複數個光學元件的投影光學系統6以預定的投影倍率β將遮罩1的圖案投影到基板102上。將光敏劑(抗蝕劑)塗在基板102上。當遮罩1的圖案的影像被投影到光敏劑上時，在光敏劑上形成潛像圖案。根據本例示性實施例的投影光學系統6為，例如，具有1/4或1/5的投影倍率β的縮小光學系統。
基板台4包括用於經由作為用於吸附並保持基板102的基板保持裝置的卡盤(保持單元)來保持基板102的Z台、用於支撐Z台的XY台、以及用於支撐XY台的基座。基板台4由像是線性馬達之類的驅動裝置驅動。用於吸附並保持基板102的卡盤可分離地附接到基板台4。
反射鏡8設置在基板台4上。雷射干涉儀10和12設置在面向反射鏡8的位置處。雷射干涉儀10即時地測量基板台4的X軸、Y軸和θZ方向位置，並將測量結果輸出到控制單元17。以類似的方式，雷射干涉儀12即時地測量基板台4的Z軸、θX和θY方向位置，並將測量結果輸出到控制單元17。控制單元17基於來自雷射干涉儀10和12的測量結果控制用於基板台4的驅動裝置，以定位保持在基板台4上的基板102。
遮罩對準檢測系統13設置在遮罩台2的附近。遮罩對準檢測系統13經由投影光學系統6檢測保持在遮罩台2上的遮罩1上的遮罩參考標記(未示出)和設置在基板台4上的台參考板11上的參考標記39。
藉由使用與基板102實際曝光時所使用的光源相同的光源，遮罩對準檢測系統13經由投影光學系統6照明遮罩1上的遮罩參考標記以及參考標記39。遮罩對準檢測系統13藉由使用影像感測器(例如，像是電荷耦合裝置(CCD)相機之類的光電換能器(photoelectric transducer))來檢測來自遮罩參考標記以及參考標記39的反射光。基於來自影像感測器的檢測信號，執行遮罩1與基板102之間的定位(對準)。在此情況下，遮罩1與基板102之間的相對位置關係(X，Y，Z)可藉由對準遮罩1上的遮罩參考標記和台參考板11上的參考標記39的位置和焦點來對準。
遮罩對準檢測系統14設置在基板台4上。當參考標記39為透射型標記時，使用作為透射型檢測系統的遮罩對準檢測系統14。遮罩對準檢測系統14藉由使用與基板102實際曝光時所使用的光源相同的光源來照明遮罩1上的遮罩參考標記以及參考標記39，並藉由使用光通量感測器檢測來自標記的透射光。在此情況下，遮罩對準檢測系統14在X軸(或Y軸)及Z軸方向上移動基板台4的同時檢測已經透射通過參考標記的透射光的光通量。這使得其能夠對準遮罩1上的遮罩參考標記和台參考板11上的參考標記39的位置及焦點。以此方式使用遮罩對準檢測系統13或14使得能夠對準遮罩1和基板102之間的相對位置關係(X，Y，Z)。
台參考板11以台參考板11的正面與基板102的正面幾乎在相同高度的方式被設置在基板台4的角落處。台參考板11可設置在基板台4的一個角落處或者設置在基板台4的複數個角落處。
如圖2中所示，台參考板11包括要由遮罩對準檢測系統13或14檢測的參考標記39以及要由基板對準檢測系統16檢測的參考標記40。圖2是顯示從Z軸方向觀察時的晶圓3和基板台4的平面圖。台參考板11可具有複數個參考標記39及複數個參考標記40。參考標記39與40之間的位置關係(在X軸和Y軸方向上)被設置為預定的(已知的)位置關係。參考標記39和40可為共用標記。如圖2中所示，在晶圓3上的投射區域(shot area)之間的劃線中形成對準標記。
聚焦檢測系統15包括用於將光投影到基板102的正面上的投影系統以及用於接收在基板102的正面上反射的光的光接收系統。聚焦檢測系統15檢測基板102的Z軸方向位置並將檢測結果輸出到控制單元17。控制單元17基於聚焦檢測系統15的檢測結果控制用於驅動基板台4的驅動裝置，以調整保持在基板台4上的基板102的Z軸方向位置和傾斜角度。
基板對準檢測系統16包括光學系統，例如，用於照明標記的照明系統以及用於利用來自標記的光形成標記的影像的成像系統。基板對準檢測系統16檢測各種標記，例如，形成在基板102上的對準標記和在台參考板11上的參考標記40，並將檢測結果輸出到控制單元17。控制單元17基於基板對準檢測系統16的檢測結果來控制用於驅動基板台4的驅動裝置，以調整保持在基板台4上的基板102的X軸和Y軸方向位置或θZ方向旋轉角度。
基板對準檢測系統16包括用於基板對準檢測系統16的聚焦檢測系統(自動聚焦(AF)檢測系統)41。類似聚焦檢測系統15，AF檢測系統41包括用於將光投影到基板102的正面上的投影系統以及用於接收在基板102的正面上反射的光的光接收系統。在AF檢測系統41被用於使基板對準檢測系統16聚焦的同時，聚焦檢測系統15被用於使投影光學系統6聚焦。
一般而言，用於檢測基板102的側上的標記的檢測系統的配置大致分為兩種系統：離軸對準(OA)檢測系統和鏡後測光(through the lens)對準(TTL)檢測系統。OA檢測系統在不使用投影光學系統的情況下光學地檢測形成在基板102上的對準標記。TTL檢測系統經由投影光學系統藉由使用具有不同於曝光光的波長的波長的光(非曝光光)來檢測形成在基板102上的對準標記。在本例示性實施例中，雖然基板對準檢測系統16是OA檢測系統，但是對準檢測方法不限於此。例如，當基板對準檢測系統16是TTL檢測系統時，基板對準檢測系統16經由投影光學系統6檢測形成在基板102上的對準標記。然而，其基本配置類似於OA檢測系統。
下面將參照圖3詳細說明基板對準檢測系統16。圖3是示意性地顯示基板對準檢測系統16的具體配置的圖。基板對準檢測系統16作用為用於檢測各種標記的檢測單元。例如，基板對準檢測系統16檢測形成在基板102的正面上的對準標記(第一標記)，並且還檢測形成在基板102的背面上的對準標記(第二標記)。基板102的背面是指將由用於吸附並保持基板的卡盤吸附並固定的基板102的吸附面側的面。基板102的正面是指與基板102的吸附面側相對的面，且為塗有用於圖案形成的光敏劑的面。基板對準檢測系統16檢測形成在卡盤上的參考標記(在下面說明)。為了簡化說明，圖3顯示基板對準檢測系統16檢測形成在圖2所示的基板102的正面側的對準標記(下文中稱為“正面側標記”)19的範例情況。假設基板102由矽晶圓所製成。
光源20發射作為具有不會透射通過基板102的波長的光的可見光(例如，具有400nm至800nm的波長範圍的光)以及作為具有透射通過基板102的波長的光的紅外光(例如，具有800nm至1500nm的波長範圍的光)。來自光源20的光通過第一中繼光學系統21、波長濾板22以及第二中繼光學系統23，並到達定位在基板對準檢測系統16的光瞳面(物面的光學傅立葉變換面)上的孔徑光闌24。
具有待透射的光的不同波長帶的複數個濾光器設置在波長濾板22上。在控制單元17的控制下，複數個濾光器中的一個濾光器被選擇且被設置在基板對準檢測系統16的光程(optical path)上。根據本例示性實施例，用於透射可見光的可見光濾光器和用於透射紅外光的紅外光濾光器設置在波長濾板22上。當這兩個濾光器在它們之間切換時，濾光器中的一者用可見光或紅外光照明標記。波長濾板22被配置為能夠設置額外的濾光器。
作為孔徑光闌24，設置具有不同照明σ值(孔徑直徑)的複數個孔徑光闌。在控制單元17的控制下，藉由切換設置在基板對準檢測系統16的光程上的孔徑光闌，可改變用於照明標記的光的照明σ值。孔徑光闌24被配置為能夠設置額外的孔徑光闌。
已到達孔徑光闌24的光經由第一照明系統25和第二照明系統27被引導到偏振分束器28。被引導到偏振分束器28的光中的垂直於圖3的紙面的S偏振光被偏振分束器28反射，並透射通過數值孔徑(NA)光闌26和λ/4板29而被轉換成圓偏振光。透射通過λ/4板29的光通過物鏡30並照明形成在基板102上的正面側標記19。NA光闌26可藉由在控制單元17的控制下改變孔徑量來改變數值孔徑。
來自正面側標記19的反射光、繞射光和散射光通過物鏡30，透射通過λ/4板29而被轉換成平行於圖3的紙面的P偏振光，並經由NA光闌26透射通過偏振分束器28。透射通過偏振分束器28的光經由中繼透鏡31、第一成像系統32、彗形像差調整光學構件35以及第二成像系統33在光電換能器(例如，電荷耦合裝置(CCD)感測器)34上形成正面側標記19的影像。光電換能器34捕獲(檢測)正面側標記19的影像並取得檢測信號。當形成在基板102的背面上的對準標記的影像被形成在光電換能器34上時，光電換能器34捕獲對準標記的影像並取得檢測信號。
當基板對準檢測系統16檢測到形成在基板102上的正面側標記19時，在正面側標記19上塗有(形成)抗蝕劑(透明層)。因此，當使用單色光或具有窄波長帶的光時，生成干涉條紋。在此情況下，干涉條紋信號被添加到來自光電換能器34的檢測信號，使得其無法以高精度檢測正面側標記19。一般而言，藉由使用用於發射具有寬的頻寬波長的光之光源來作為光源20，降低了干涉條紋信號被添加到來自光電換能器34的檢測信號的可能性。
處理單元45基於由光電換能器34所捕獲的標記影像來執行用於取得標記的位置的處理。但是，控制單元17或外部控制裝置可包括處理單元45的功能。
作為用於檢測基板102上的對準標記的方法，藉由從基板102的正面側照明標記來檢測標記。將在下面說明用於藉由從基板的背面側照明標記來檢測標記的配置。
圖4顯示用於從卡盤101的側檢測對準標記103的光學系統100。圖4是顯示包括光學系統100的配置的截面圖。光學系統100位置固定在用於吸附並保持基板102的卡盤101(基板保持裝置)內並與卡盤101一體地形成。對準標記103形成在基板102的背面上或者形成在基板102的正面和背面之間。
光學系統100包括透鏡104和107、反射鏡105和106、以及用於透射或反射來自基板對準檢測系統16的照明光(下文中稱為對準標記檢測光)的透鏡鏡筒。光學系統100為用於藉由使用對準標記檢測光來照明基板102上的對準標記103以在與基板102分離的位置處的像面上形成對準標記103的影像的中繼(影像形成)光學系統。
基板對準檢測系統16檢測形成在像面上的對準標記103的影像，並取得對準標記103的位置。像面的Z軸方向高度可在設計中任意改變。因此，可將隨著基板102的厚度和標記位置變化的像面的高度範圍設定為落在基板台4的Z軸方向驅動範圍內。
藉由將對準標記檢測光的光源和光電換能器設置在基板對準檢測系統16中，以及在光學系統100中配置中繼光學系統，抑制了卡盤101的熱變形並減輕了重量。理想的是，對準標記檢測光的波長為近紅外光(near-infrared light)的波長，800nm以上且1500nm以下。具有在此波長範圍內的波長的光透射通過矽。
隨著對準標記103在基板102上的位置的改變(亦即，改變從基板102之卡盤101吸附面到對準標記103的距離)，像面的位置改變。因此，依據從吸附面到對準標記103的距離，在Z軸方向上移動基板台4，使得像面落在 可由基板對準檢測系統16檢測的焦深(focal depth)內。
根據本發明的本例示性實施例，考慮到標記位置測量精度和光學系統的尺寸，光學系統100的檢測(觀察)視野大約為φ1mm且光學系統100的倍率為1。位置測量精度大約為500nm。例如，若光學系統100是倍率縮小系統，則放大觀察視野，但是測量精度降低。雖然進一步增加光學系統100的透鏡直徑會放大觀察視野，但卡盤101中的空間受到限制。
圖5是顯示從Z軸方向觀看的卡盤101的俯視圖。圖5顯示卡盤101吸附著基板102的狀態。除了用虛線指示的光學系統100之外，卡盤101還在X軸方向上之從光學系統100偏移的位置處設置有光學系統100’。光學系統100’具有與光學系統100類似的配置。
圖4是顯示沿著圖5中所示的線Y-Y’所截取的光學系統100的截面圖。光學系統100照明在其觀察視野(檢測視野)164內的對準標記103，以在像面163上形成對準標記103的影像。除了對準標記103之外，基板102還在X軸方向上從對準標記103偏移的位置處設置有對準標記103’。光學系統100’照明在觀察視野164’內的對準標記103’，以在像面163’上形成對準標記103’的影像。這使得其能夠藉由使用光學系統100和100’來相對於基板102的中心位置測量基板102的X軸和Y軸方向位置以及繞Z軸的旋轉角度(旋轉位置)θ。
當卡盤101設置在基板台4上而沒有偏移時，光學系統100和100’的觀察視野164和164’設置成在Y軸方向位置上為完全相同的。由於光學系統100和100’的配置(光程長度)完全相同，當卡盤101設置在基板台4上而沒有偏移時，像面163和163’也設置成在Y軸方向位置上為完全相同的。
卡盤101可分離地附接到基板台4。依據待吸附和固定的基板或出於維修的目的，卡盤101被以另一個卡盤替換。光學系統100的觀察視野的像高(X軸和Y軸方向位置)相對於卡盤101被固定。因此，當要藉由卡盤101吸附和固定的基板102的投射佈局或者對準標記103的位置改變時，光學系統100可能無法檢測對準標記。
在此情況下，卡盤101被移除並以具有光學系統100的觀察視野的不同位置的新卡盤替換。更具體而言，取決於要被卡盤101吸附和固定的基板102的投射佈局或對準標記103的位置來替換卡盤101，並改變光學系統100的觀察視野的像高。若光學系統100被弄髒或損壞，則可輕易地更換其上設置有光學系統100的整個卡盤101。
曝光裝置200具有用於搬入或搬出卡盤101的卡盤替換機構(未示出)。當卡盤101被搬出時，被真空吸附並固定在基板台4上的卡盤101的吸力被關掉。接著，藉由卡盤替換機構使卡盤101上升並從基板台4移動。當卡盤101被搬入時，卡盤101藉由卡盤替換機構被移動到基板台4上。接著，從基板台4突出的複數個定位銷插入卡盤101上的定位孔中，以執行定位。接下來，打開卡盤101的吸力，以將卡盤101固定到基板台4上。
在此情況下，藉由相對於基板台4上的定位銷放大卡盤101上的定位孔以在定位孔和定位銷之間形成空間，定位銷可輕易地被裝配到卡盤101上的定位孔中。然而，過大的空間會增加基板台4上的卡盤定位誤差。例如，卡盤101大幅地旋轉角度θ，從而使光學系統100的觀察視野從預定位置偏移。一旦光學系統100的觀察視野從預定位置偏移，當基板102設置在卡盤101的預定位置處時，可能無法檢測基板102的對準標記103。
根據本例示性實施例，如圖5中所示，用於測量光學系統100的檢測視野的位置的參考標記401和401’被固定在卡盤101上的預定位置處。參考標記401形成在固定在卡盤101上的標記板410上。參考標記401’形成在固定在卡盤101上的標記板410’上。為了測量X軸和Y軸方向的位置，具有二維特徵的參考標記401和401’為理想的。理想標記的範例包括正方形內部的十字形形狀、十字形形狀以及在X和Y方向上具有一定長度的其它標記。
為了以更高的精度計算卡盤101的旋轉角度θ，理想的是在遠離卡盤101(基板佈置區域)的中心位置(圖5所示的點劃線的交會點)的位置處盡可能多地形成參考標記401和401’。在圖5所示的範例中，參考標記401和401’在X軸方向上被形成在卡盤101的最外邊緣的附近。以當卡盤101設置在基板台4上而未偏移時，Y軸方向位置變得完全相同的方式，參考標記401和401’能夠被形成。
下面將詳細說明本發明的問題。如圖5中所示，由於對準標記103的像面163通常設定在基板102的邊緣附近，當在基板102的周邊區域中形成圖案時，曝光光有可能進入光學系統100。對準標記103的像面163可被可能地設定在距離基板102的邊緣之大的距離處。在此情況下，光學系統100的尺寸將會增加。
光學系統100的尺寸的增加造成用於保持基板102的卡盤101和基板台4的尺寸增加。因此，理想的是光學系統100為盡可能小的。
將說明當曝光光進入光學系統100時會出現的問題。作為曝光光，使用i線(具有大約365nm的波長)、KrF準分子雷射(具有大約248nm的波長)及ArF準分子雷射(具有大約143nm的波長)。當具有這種波長範圍的光進入光學系統100時，可能造成包含在光學系統100中的透鏡、稜鏡及其它光學構件的過度曝光(solarization)或透射率降低。
若用於對準標記檢測的光學系統100的光學特性改變，則使用對準標記進行定位控制所需的時間增加，從而可能降低裝置製造中的生產率。此外，降低的對準標記檢測精度可能造成定位精度降低。
根據本說明書，為了顯著地減少可能改變光學特性之進入包含在光學系統100中的光學構件的曝光光的光通量，光學系統100設置有用於在曝光光和對準標記檢測光之間執行波長分離的波長分離元件(分離元件)。一般已知具有 高折射率的透鏡材料有可能改變光學特性(例如，過度曝光)。同時，為了抑制光學系統100的尺寸，理想的是使用利用具有高折射率的透鏡材料的光學構件。
一般而言，對具有400nm的波長的光具有1.80或更大的折射率的透鏡材料對於作為曝光光的近紫外光的抵抗力低，且有可能改變光學特性(例如，過度曝光)。根據以下例示性實施例，像是二向色稜鏡(dichroic prism)之類的波長分離元件被設置在光學系統100中，以保護使用對具有400nm的波長的光具有1.80或更大的折射率的透鏡材料的光學構件，使其免受曝光光影響。
如上所述，根據本說明書，使用具有高折射率的透鏡材料的光學構件被使用來抑制光學系統100的尺寸。同時，光學系統100設置有波長分離元件，用於減少曝光光對使用具有高折射率的透鏡材料的光學構件的照射量。下面將詳細說明本發明的每一個例示性實施例的配置。
圖6是顯示根據第一例示性實施例的光學系統100的配置的圖。與圖4所示的那些構件相同的構件被賦予相同的標號。圖6顯示當在基板102的周邊區域中形成圖案時之曝光光的照射區域202與對準標記檢測光的照射區域201之間的關係。曝光光的照射區域202與對準標記檢測光的照射區域201重疊的事實表示曝光光可能進入光學系統100。
根據第一例示性實施例，作為具有吸收或反射曝光光並透射對準標記檢測光的光學特性的波長分離元件的二向色膜(波長分離膜)被沉積到透鏡107’上。這使得其能夠顯著地減少進入透鏡107’的曝光光的光通量。特別是當藉由使用作為有可能改變光學特性(例如，過度曝光)的材料之對具有400nm的波長的光具有1.80或更大的折射率的透鏡材料來配置透鏡107’時，這樣的配置是有效的。
採用根據本例示性實施例的配置使得能夠顯著地減少曝光光進入到除了透鏡107’之外的光學元件的入射量。雖然藉由將二向色膜沉積到透鏡107’的至少一部分區域上可取得本發明的效果，但理想的是在透鏡107’的整個面上設置二向色膜。
根據第一例示性實施例，考慮到在未設置基板102的狀態下用曝光光照射卡盤101的情況，在透鏡104’上設置二向色膜。二向色膜具有吸收或反射曝光光並透射對準標記檢測光的光學特性。這使得其能夠保護像是設置在透鏡104’和107’之間的透鏡之類的光學構件，使其免受曝光光影響。
除了將二向色膜沉積到透鏡上的方法之外，還能夠在光學系統100的光程中設置具有吸收或反射曝光光並透射對準標記檢測光的光學特性的二向色濾光器(波長分離濾光器)。此外，藉由設置沉積有二向色膜的複數個透鏡，可改善波長分離效果。
若曝光光具有偏振特性，則在光學系統100的光程中設置偏振板及偏振濾光器301能夠顯著地減少進入可能改變光學特性的光學構件的曝光光的照射量。若曝光光不具有偏振特性，則不需要設置偏振濾光器301。
圖7是顯示根據第二例示性實施例的光學系統100的配置的圖。與圖6所示的那些構件相同的構件被賦予相同的標號。
在根據第二例示性實施例的光學系統100中，根據第一例示性實施例的光學系統100的反射鏡106被替換為用於透射曝光光並反射對準標記檢測光的二向色稜鏡501。二向色稜鏡501的面501a透射曝光光並反射對準標記檢測光。這使得其能夠顯著地減少進入設置在從二向色稜鏡501到對準標記103 的光程中的光學構件的曝光光的照射量。
圖8是顯示根據第三例示性實施例的光學系統100的配置的圖。與圖6所示的那些構件相同的構件被賦予相同的標號。
根據第三例示性實施例的光學系統100包括稜鏡501和502，稜鏡501和502設置有光學膜，光學膜具有吸收或反射曝光光並透射對準標記檢測光的光學特性。稜鏡501設置有光學膜501a。當曝光光被光學膜501a吸收或反射時，可減少曝光光進入到稜鏡501的入射量。特別是在藉由使用作為有可能改變光學特性(例如，過度曝光)的材料之對具有400nm的波長的光具有1.80或更大的折射率的透鏡材料來配置稜鏡501的情況下，這樣的配置是有效的。
稜鏡502設置有光學膜502a。當曝光光被光學膜502a吸收或反射時，可減少曝光光進入到稜鏡502的入射量。當在基板102未設置在卡盤101上的狀態下執行曝光光照射時，曝光光可能進入稜鏡502。即使在這種情況下，設置光學膜502a能夠減少曝光光進入到稜鏡502的入射量。
圖9是顯示根據第四例示性實施例的光學系統100的配置的圖。與圖8所示的那些構件相同的構件被賦予相同的標號。根據第四例示性實施例，根據第三例示性實施例的稜鏡502被二向色稜鏡601替換。圖9顯示當在基板102’的中心區域中形成圖案時之曝光光的照射區域202。對準標記103被定位在曝光光的照射區域202中。
根據本例示性實施例，假設基板102’由透射曝光光的材料(例如，玻璃)所製成。在此情況下，透射通過基板102’的曝光光的大量入射到達光學系統100。根據本例示性實施例，設置有二向色稜鏡601，其反射對準標記檢測光並透射已透射通過基板102’的曝光光。面601a反射對準標記檢測光並透射曝光光。
二向色稜鏡601透射已透射通過基板102’的曝光光。這使得其能夠降低已透射通過基板102’的曝光光被包括在光學系統100中的光學構件反射進而使基板102’上的抗蝕劑曝光的風險。 ＜其它修改＞
基板不限於基板102。對準標記103可被形成在基板102的背面上，亦即，形成在面向基板102之用於被卡盤101吸附的吸附面312的正面上。在此情況下，用於經由光學系統100照明對準標記103的光不需要透射通過像是矽之類的基板102，因此不一定必需具有紅外波長。
設置有卡盤101的裝置不限於曝光裝置。卡盤101還可應用於包括描繪裝置及壓印裝置的微影裝置。描繪裝置是用於藉由使用帶電粒子束(例如電子束和離子束)在基板上描繪圖案的微影裝置。壓印裝置是用於模製在基板上的像是樹脂之類的壓印材料以在基板上形成圖案的微影裝置。基板不限於矽晶圓，且可由例如，碳化矽(SiC)、藍寶石、摻雜劑矽、及玻璃所製成。 ＜物品製造方法＞
接下來，將說明藉由使用上述微影裝置之用於製造物品(例如，半導體IC元件和液晶顯示元件)的方法。使用包括根據各例示性實施例的光學系統100的微影裝置。
在物品製造方法中，作為第一處理，藉由從基板102的保持面側檢測形成在被保持的基板102上的對準標記103來執行定位基板102的定位處理。隨後，在被定位的基板102上執行用於形成圖案的圖案形成處理，並在具有形成於其上的圖案的基板102上執行顯影和蝕刻處理。
本發明的物品製造方法在物品的性能、品質、生產率和生產成本中的至少一個方面相較於傳統方法為更有利的。上述微影裝置可經濟地以高產出量提供像是高品質裝置(包括半導體積體電路元件和液晶顯示元件)之類的物品。
雖然已基於上述例示性實施例具體說明本發明，但本發明不限於此，且可在本發明的範圍內以各種方式進行修改。
雖然已參照例示性實施例說明本發明，但應當理解的是，本發明並不限於所揭露的例示性實施例。以下的申請專利範圍的範疇應被賦予最寬廣的解釋，以涵蓋所有這類型的修改以及等效的結構和功能。
1‧‧‧遮罩 2‧‧‧遮罩台 4‧‧‧基板台 5‧‧‧照明光學系統 6‧‧‧投影光學系統 7‧‧‧反射鏡 8‧‧‧反射鏡 9‧‧‧雷射干涉儀 10‧‧‧雷射干涉儀 11‧‧‧台參考板 12‧‧‧雷射干涉儀 13‧‧‧遮罩對準檢測系統 14‧‧‧遮罩對準檢測系統 15‧‧‧聚焦檢測系統 16‧‧‧基板對準檢測系統 17‧‧‧控制單元 19‧‧‧對準標記(正面側標記) 20‧‧‧光源 21‧‧‧第一中繼光學系統 22‧‧‧波長濾板 23‧‧‧第二中繼光學系統 24‧‧‧孔徑光闌 25‧‧‧第一照明系統 26‧‧‧數值孔徑(NA)光闌 27‧‧‧第二照明系統 28‧‧‧偏振分束器 29‧‧‧λ/4板 30‧‧‧物鏡 31‧‧‧中繼透鏡 32‧‧‧第一成像系統 33‧‧‧第二成像系統 34‧‧‧光電換能器 35‧‧‧彗形像差調整光學構件 39‧‧‧參考標記 40‧‧‧參考標記 41‧‧‧聚焦檢測系統(自動聚焦(AF)檢測系統) 45‧‧‧處理單元 100‧‧‧光學系統 100’‧‧‧光學系統 101‧‧‧卡盤 102‧‧‧基板 102’‧‧‧基板 103‧‧‧對準標記 103’‧‧‧對準標記 104‧‧‧透鏡 104’‧‧‧透鏡 105‧‧‧反射鏡 106‧‧‧反射鏡 107‧‧‧透鏡 107’‧‧‧透鏡 163‧‧‧像面 163’‧‧‧像面 164‧‧‧觀察視野 164’‧‧‧觀察視野 200‧‧‧曝光裝置 201‧‧‧照射區域 202‧‧‧照射區域 301‧‧‧偏振濾光器 401‧‧‧參考標記 401’‧‧‧參考標記 410‧‧‧標記板 410’‧‧‧標記板 501‧‧‧二向色稜鏡(稜鏡) 501a‧‧‧面(光學膜) 502‧‧‧稜鏡 502a‧‧‧光學膜 601‧‧‧二向色稜鏡 601a‧‧‧面
圖1是示意性地顯示曝光裝置的圖。
圖2是顯示基板和基板台的平面圖。
圖3是示意性地顯示基板對準檢測系統的圖。
圖4是顯示光學系統的配置的圖。
圖5是顯示基板與卡盤之間的佈局關係的圖。
圖6是顯示根據第一例示性實施例的光學系統的配置的圖。
圖7是顯示根據第二例示性實施例的光學系統的配置的圖。
圖8是顯示根據第三例示性實施例的光學系統的配置的圖。
圖9是顯示根據第四例示性實施例的光學系統的配置的圖。
100‧‧‧光學系統
101‧‧‧卡盤
102‧‧‧基板
103‧‧‧對準標記
104’‧‧‧透鏡
105‧‧‧反射鏡
106‧‧‧反射鏡
107’‧‧‧透鏡
201‧‧‧照射區域
202‧‧‧照射區域
301‧‧‧偏振濾光器

Claims (23)

  1. 一種用於在基板上形成圖案的圖案形成裝置，該圖案形成裝置包括：保持單元，被配置成保持該基板；以及光學系統，被配置成從該基板的保持面側檢測在由該保持單元所保持時之形成在該基板上的對準標記，其中，該光學系統包括分離元件，其用於分離用於在該基板上形成圖案的圖案形成光和用於檢測該對準標記的對準標記檢測光，並使入射到該光學系統之該圖案形成光的光通量減少。
  2. 如申請專利範圍第1項之圖案形成裝置，其中，該分離元件是用於在該圖案形成光和該對準標記檢測光之間執行波長分離的波長分離元件。
  3. 如申請專利範圍第2項之圖案形成裝置，其中，該波長分離元件吸收或反射該圖案形成光並透射該對準標記檢測光。
  4. 如申請專利範圍第3項之圖案形成裝置，其中，該波長分離元件是設置在透射該對準標記檢測光的透鏡上的波長分離膜。
  5. 如申請專利範圍第4項之圖案形成裝置，其中，設置有該波長分離膜的該透鏡是由對波長為400nm的光具有1.80或更大的折射率的材料所製成的。
  6. 如申請專利範圍第3項之圖案形成裝置，其中，該波長分離元件是設置在用於反射該對準標記檢測光及透射該圖案形成光的稜鏡上的波長分離膜。
  7. 如申請專利範圍第6項之圖案形成裝置，其中，設置有該波長分離膜的該稜鏡是由對波長為400nm的光具有1.80或更大的折射率的材料所製成的。
  8. 如申請專利範圍第3項之圖案形成裝置，其中，該波長分離元件是波長分離濾光器。
  9. 如申請專利範圍第2項之圖案形成裝置，其中，該波長分離元件是透射該圖案形成光並反射該對準標記檢測光的二向色稜鏡。
  10. 如申請專利範圍第2項之圖案形成裝置，其中，該波長分離元件是透射已透射通過該基板的該圖案形成光並反射該對準標記檢測光的二向色稜鏡。
  11. 如申請專利範圍第1項之圖案形成裝置，其中，該圖 案形成光是紫外光。
  12. 如申請專利範圍第11項之圖案形成裝置，其中，該紫外光是具有100nm至400nm的波長範圍的近紫外光。
  13. 如申請專利範圍第1項之圖案形成裝置，其中，該對準標記檢測光是具有800nm至1500nm的波長範圍的近紅外光。
  14. 如申請專利範圍第1項之圖案形成裝置，還包括檢測單元，該檢測單元被配置成檢測該對準標記，其中，該檢測單元檢測經由該光學系統形成在像面上的該對準標記的影像，以取得該對準標記的位置。
  15. 如申請專利範圍第14項之圖案形成裝置，其中，該檢測單元的檢測視野與該圖案形成光的照射區域重疊。
  16. 如申請專利範圍第1項之圖案形成裝置，其中，該光學系統相對於該保持單元的位置被固定。
  17. 如申請專利範圍第16項之圖案形成裝置，其中，該光學系統是固定地設置在該保持單元中的中繼光學系統。
  18. 如申請專利範圍第1項之圖案形成裝置，還包括可移 動的台，其中，該保持單元可附接到該台且可從該台分離。
  19. 如申請專利範圍第1項之圖案形成裝置，其中，該分離元件使該圖案形成光入射到該光學系統的光學元件之光通量減少。
  20. 如申請專利範圍第1項之圖案形成裝置，其中，該分離元件沿著垂直於該光學系統的光軸之平面被佈置。
  21. 如申請專利範圍第1項之圖案形成裝置，其中，該分離元件被佈置在較該光學系統的光學元件更靠近該對準標記檢測光的光源之位置處。
  22. 一種基板保持裝置，其被配置成保持基板，該基板保持裝置包括光學系統，該光學系統被配置成從該基板的保持面側檢測形成在該基板上的對準標記，其中，該光學系統包括分離元件，其用於分離用於在該基板上形成圖案的圖案形成光和用於檢測該對準標記的對準標記檢測光，並使入射到該光學系統之該圖案形成光的光通量減少。
  23. 一種物品製造方法，包括：藉由從基板的保持面側使用對準標記檢測光來檢測形 成在被保持的該基板上的對準標記來定位被保持的該基板；使用圖案形成光在被定位的該基板上形成圖案；以及藉由加工具有形成於其上的該圖案的該基板來製造物品，其中，在該定位中，在使用分離元件分離該圖案形成光之後，藉由使用已透過分離元件的對準標記檢測光來檢測該對準標記，該分離元件用於分離用於在該基板上形成圖案的圖案形成光和用於檢測該對準標記的對準標記檢測光，並使入射到該光學系統之該圖案形成光的光通量減少。
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