校正方法以及物品制造方法与流程

1.本发明涉及校正方法以及物品制造方法。


背景技术：

2.在近年来的半导体工艺的nand工序中，为了形成字线焊盘(wlp)台阶而对几μm厚的抗蚀剂进行曝光的厚膜工艺成为主流。在厚膜工艺中，由于抗蚀剂较厚，曝光时的曝光量倾向于增加。在扫描仪的情况下，由于矩形狭缝，所以在基于曝光的投影光学系统中产生非旋转对称的热分布，产生非旋转对称的曝光像差(以下称为“曝光像散”)。以往的曝光装置对投影光学系统的瞳面照射红外线，形成如消除曝光像散的热分布，校正曝光像散(专利文献1)。另外，在投影光学系统的瞳面的透镜上构成电极，使透镜能够成为任意的热分布，控制电极来校正曝光像散(专利文献2)。这些由于在投影光学系统中需要构成特别的硬件而变得昂贵。作为用于校正曝光像散的廉价的替代手段，还提出一种在投影光学系统的物体面上构成衍射光学元件并对该衍射光学元件进行照明来校正投影光学系统的曝光像散的方法(专利文献3)。
3.这样，为了校正投影光学系统的光学特性的变动，进行虚拟(dummy)照射(虚拟曝光)。另外，为了投影光学系统的透射率的稳定化等也可以进行虚拟照射。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2007-317847号公报
7.专利文献2：日本特开2008-118135号公报
8.专利文献3：日本特开2001-250761号公报


技术实现要素：

9.以往，对于虚拟照射，如还在专利文献3中记载的那样，使用专用的中间掩模(reticle)。然而，准备专用的中间掩模导致成本增加，另外，在执行虚拟照射时更换中间掩模的工夫也增加。另一方面，不使用专用的中间掩模的基于虚拟照射的投影光学系统的光学特性的校正要求进一步高精度化。
10.本发明提供一种有利于基于虚拟照射的投影光学系统的光学特性的校正的高精度化的技术。
11.根据本发明的第1侧面，提供一种校正方法，校正利用照明光学系统对掩模进行照明并利用投影光学系统将所述掩模的图案投影到基板的曝光装置中的所述投影光学系统的光学特性，所述校正方法的特征在于，具有：测量工序，通过在所述照明光学系统的瞳面上形成光强度分布a，测量所述投影光学系统的光学特性；以及校正工序，通过在所述照明光学系统的瞳面上形成与所述光强度分布a不同的光强度分布b，对所述投影光学系统进行加热，校正所述投影光学系统的光学特性，在所述校正工序中，根据所述测量工序中的测量结果来决定利用所述光强度分布b对所述投影光学系统进行加热时的所述光强度分布b的
照射条件，在所述光强度分布b的所决定的所述照射条件下对所述投影光学系统进行加热，校正所述投影光学系统的光学特性。
12.根据本发明的第2侧面，提供一种物品制造方法，其特征在于，包括：使用上述第1侧面所涉及的校正方法来校正投影光学系统的光学特性的工序；利用照明光学系统对掩模进行照明并利用校正后的所述投影光学系统将所述掩模的图案投影到基板而对所述基板进行曝光的工序；以及使曝光后的所述基板显影的工序，其中，从显影后的所述基板制造物品。
13.根据本发明，能够提供有利于减少由进行虚拟照射时的中间掩模的更换等造成的工夫、或者降低虚拟照射所涉及的成本的技术。
附图说明
14.图1是示出曝光装置的结构的图。
15.图2是示出空间像测量时的焦点和光量的关系的图。
16.图3是示出泽尼克多项式(zernike)的z12项的波面像差的图。
17.图4是示出在虚拟照射中使用的非旋转对称的有效光源分布的图。
18.图5是示出每个测量照明na的基于虚拟照射的投影光学系统的像散变动量的图。
19.图6是示出将每个测量照明na的基于虚拟照射的投影光学系统的像散变动量拟合得到的结果的图。
20.图7是示出曝光方法的流程图。
21.(符号说明)
22.1：曝光装置；101：光源；102：照明光学系统；103：衍射光学元件；104：中间掩模；106：中间掩模载置台；107：投影光学系统；110：晶片；111：晶片载置台
具体实施方式
23.以下，参照附图详细说明实施方式。此外，权利要求书所涉及的发明不限于以下的实施方式。在实施方式中记载了多个特征，但这些多个特征不一定全部都是发明所必须的，另外，多个特征也可以任意地组合。此外，在附图中，对相同或者同样的结构附加相同的参照编号，省略重复的说明。
24.《第1实施方式》
25.图1是示出实施方式中的曝光装置1的结构的图。在本说明书以及附图中，在以水平面为xy平面的xyz坐标系中表示方向。一般，作为被曝光基板的晶片110以其表面与水平面(xy平面)平行的方式设置于晶片载置台111上。因此，以下将在沿着晶片110的表面的平面内相互正交的方向设为x轴以及y轴，将与x轴以及y轴垂直的方向设为z轴。另外，以下将与xyz坐标系中的x轴、y轴、z轴分别平行的方向称为x方向、y方向、z方向，将绕x轴的旋转方向、绕y轴的旋转方向、绕z轴的旋转方向分别称为θx方向、θy方向、θz方向。
26.从光源101射出的光入射到照明光学系统102，通过衍射光学元件103形成期望的有效光源分布，照射到中间掩模104(掩模、原版)上。由此，描绘于中间掩模104的图案被投影光学系统107缩小投影到晶片110上而被曝光。中间掩模104保持于中间掩模载置台106，中间掩模载置台106可以在y方向上扫描驱动。保持晶片110的晶片载置台111在曝光时可以
在与中间掩模载置台106扫描驱动的方向相逆的方向上扫描驱动。然后，在曝光结束后，晶片载置台111为了对接下来的拍摄进行曝光而步进驱动。控制部100总体地控制曝光装置的各部。控制部100可以由包括处理器以及存储器的计算机装置构成。
27.在本实施方式中，衍射光学元件103配置于与作为被照明面(像面)的中间掩模104共轭的面或者与照明光学系统102的瞳面处于傅里叶变换的关系的面。衍射光学元件103在作为与投影光学系统107的瞳面共轭的面的照明光学系统102的瞳面、与其共轭的面等预定面上，通过衍射作用变换来自光源101的光束的光强度分布而形成期望的光强度分布。在衍射光学元件103中，也可以使用以在衍射图案面上得到期望的衍射图案的方式由计算机设计的计算机全息图(cgh；computer generated hologram)。形成于投影光学系统107的瞳面的光源形状被称为“有效光源形状”。此外，在本说明书中，“有效光源”是指被照明面及其共轭面上的光强度分布或者光的角度分布。在一个例子中，衍射光学元件103可以是从将来自光源101的光束分别变换为不同的光强度分布的多个衍射光学元件中选择的衍射光学元件。多个衍射光学元件中的每一个例如安装于转台(未图示)的多个插槽而被搭载。多个衍射光学元件能够分别形成不同的有效光源形状。多个衍射光学元件可以包括曝光时的变形照明用的衍射光学元件。根据变形照明的有效光源形状，照明模式的名字被称为小σ照明、大σ照明、轮带照明、双极照明、四极照明等。另外，在本实施方式中，衍射光学元件103还包括在如后所述的虚拟照射工序中使用的形成投影光学系统107的光学特性的调整用的有效光源形状的衍射光学元件。
28.在中间掩模载置台106上，构成有与中间掩模104不同的中间掩模基准平板105，在中间掩模基准平板105上，配置有用于进行空间像测量的中间掩模侧标记113。中间掩模侧标记113可以是周期性地排列的线与间隙(line and space)的图案。此外，在晶片载置台111上，构成有晶片基准平板112，在晶片基准平板112上，配置有用于测量空间像的晶片侧标记114。晶片侧标记114可以是与中间掩模侧标记113的线与间隙的图案的间距(pitch)相同的线与间隙的图案。此外，在晶片基准平板112下构成有光检测器115。
29.中间掩模侧标记113、晶片侧标记114的线与间隙的图案的线可以是铬，间隙可以由玻璃构成。中间掩模载置台103在y方向上扫描驱动、停止，使得从光源101射出的光经由照明光学系统102照射到中间掩模基准平板105上的中间掩模侧标记113。通过了中间掩模基准平板105的中间掩模侧标记113的光经由投影光学系统107到达晶片基准平板112上的晶片侧标记114。到达的光通过晶片基准平板112上的晶片侧标记114，到达光检测器115。
30.(空间像测量)
31.接下来，说明测量作为投影光学系统107的光学特性的像散的测量方法。作为该测量方法，可以采用空间像测量。从光源101射出的光经由照明光学系统102照射中间掩模基准平板，将中间掩模侧标记113经由投影光学系统107缩小投影到晶片侧标记114上。在缩小投影后的状态下使晶片载置台111在与光轴方向相同的z方向上扫描驱动。在该扫描驱动中的投影光学系统107的最佳焦点位置处，中间掩模侧标记113的缩小投影后的像与晶片侧标记114重叠，所以由光检测器115接收的光量变得最大。在脱离最佳焦点时，在晶片基准平板112上的晶片侧标记114上，缩小投影后的中间掩模侧标记113的像的对比度降低而变模糊，所以由光检测器115接收的光量逐渐降低。
32.在图2中，示出在将中间掩模侧标记113缩小投影到晶片侧标记114上的状态下夹
着最佳焦点地晶片载置台111在z方向上扫描驱动时的焦点曲线。当横轴设为焦点、纵轴设为光检测器115的光量时，成为上凸的曲线，将该曲线的峰值位置设为最佳焦点(bf)。此外，求取该最佳焦点位置的方法是一个例子，也可以用其他方法求取最佳焦点位置。
33.为了测量像散，在中间掩模侧标记113和晶片侧标记114中，构成x方向的线与间隙以及y方向的线与间隙。控制部100将中间掩模侧标记113的x方向及y方向的线与间隙缩小投影到晶片侧标记114。控制部100在该状态下针对x方向及y方向的线与间隙这两方，在包括最佳焦点的范围内使晶片载置台111在z方向上扫描驱动。然后，控制部100通过该扫描驱动而取得x方向及y方向的线与间隙的焦点曲线。控制部100能够根据取得的x方向和y方向的线与间隙的焦点曲线的峰值位置分别运算最佳焦点，取得运算出的x方向和y方向的线与间隙的最佳焦点的差分，求取像散。
34.接下来，说明当在投影光学系统107中存在高阶的像散的情况下，在通过上述空间像测量来测量像散时，根据照射中间掩模侧标记113的照明(以下称为“测量照明”)条件，像散的测量值不同。由于照射中间掩模侧标记113的光，与中间掩模侧标记113的线与间隙的间距相应地，0阶和
±
1阶的衍射光飞散。该瞳面上的衍射光的大小及位置根据中间掩模侧标记113的线与间隙的间距、测量照明的na及σ而变化。作为例子，考虑投影光学系统107具有如图3所示的泽尼克多项式(zernike)的z12项的波面像差的情况。在中间掩模侧标记113的线与间隙处衍射的光的大小及位置根据测量照明的na及σ而在投影光学系统107的瞳面上变化，由投影光学系统107具有的波面像差产生的影响不同。其结果，空间像测量到的像散根据测量照明的na以及σ而不同。
35.(虚拟照射工序)
36.接下来，说明本实施方式中的虚拟照射工序。虚拟照射工序是以调整投影光学系统107的光学特性的方式对投影光学系统107进行光照射的调整工序。在本实施方式中，在该调整工序之后，可以执行通过将中间掩模104的图案经由投影光学系统107投影到晶片110而对晶片110进行曝光的曝光工序。
37.在虚拟照射工序中，利用衍射光学元件103在照明光学系统102的瞳面上形成调整用的第1光强度分布。由此，在投影光学系统107的瞳面上形成依照上述第1光强度分布的第2光强度分布。在本实施方式的虚拟照射工序中，在不使用配置于投影光学系统107的物体面的光学元件(虚拟照射专用的中间掩模等)的情况下在投影光学系统107的瞳面上形成上述第2光强度分布。在一个例子中，中间掩模基准平板105具有形成有空间像测量用的标记的标记区域和未放入任何图案的素玻璃区域。在该情况下，为了在虚拟照射工序中形成第2光强度分布，在投影光学系统107的物体面上，并非配置在曝光工序中使用的中间掩模104，而是配置中间掩模基准平板105的素玻璃区域，测量光透射该素玻璃区域。在其他例子中，为了在虚拟照射工序中形成第2光强度分布，在投影光学系统107的物体面上也可以什么都不配置。在该情况下，照射到投影光学系统107的光通过投影光学系统107的物体面的开口部。此外，这也可以例如通过在中间掩模基准平板105上形成上述标记区域和使光通过的开口部并在虚拟照射工序中将该开口部配置到投影光学系统107的物体面来实现。以下，说明具体例。
38.从光源101射出的光通过处于照明光学系统102内的衍射光学元件103在照明光学系统102的瞳面上形成如图4的(a)或者图4的(b)所示的有效光源分布(第1光强度分布)。如
上所述，衍射光学元件103包括分别形成不同的有效光源形状的多个衍射光学元件，例如，这些衍射光学元件中的每一个搭载于未图示的转台的多个插槽。在本实施方式中，多个衍射光学元件可以包括用于形成如图4的(a)所示的有效光源分布的调整用的衍射光学元件和用于形成如图4的(b)所示的有效光源分布的调整用的衍射光学元件。在进行虚拟照射时，从转台选择调整用的衍射光学元件，并将该选择的衍射光学元件插入到光源101与中间掩模104之间的光路。由此，在照明光学系统102的瞳面上形成如图4的(a)或者图4的(b)所示的有效光源分布(第1光强度分布)。此外，如上所述，在转台上还搭载有变形照明用的衍射光学元件。在虚拟照射工序之后的曝光时，控制转台，使在虚拟照射工序中使用的调整用的衍射光学元件从光路退避，将变形照明用的衍射光学元件插入到光路。
39.在图4的(a)以及图4的(b)中示出的虚线表示σ＝1，白色区域具有光强度。生成的有效光源分布(第1光强度分布)的光经由照明光学系统102到达至中间掩模载置台103上，在投影光学系统107的瞳面上形成依照第1光强度分布的第2光强度分布。
40.在本实施方式中，使用如上所述的调整用的衍射光学元件，所以无需准备虚拟照射用的中间掩模。即，在虚拟照射工序(调整工序)中，在不使用配置于投影光学系统107的物体面的光学元件的情况下在投影光学系统107的瞳面上形成上述第2光强度分布。因此，根据本实施方式，能够减少由进行虚拟照射时的中间掩模的更换等造成的工夫。或者，无需准备这样的专用的光学元件，所以还能够降低虚拟照射所涉及的成本。
41.因此，在本实施方式的虚拟照射工序中，从照明光学系统102射出的光不经由中间掩模载置台103上的中间掩模104而直接入射到投影光学系统107。此时，中间掩模104既可以从中间掩模载置台103拆下，也可以使搭载了中间掩模104的中间掩模载置台103以从光路退避的方式驱动。
42.入射到投影光学系统107的光照射到配置于投影光学系统107的内部的na光圈108，使得光不到达晶片110上。即，本实施方式的虚拟照射工序可以在光不到达基板的状态下执行。其原因为，当在将晶片载置于晶片载置台111上的状态下进行虚拟曝光时，晶片感光而无法用作产品。在入射到投影光学系统107的光入射到构成投影光学系统107的透镜群时，由于透镜的硝材吸收以及反射防止膜的膜吸收，透镜被加热而透镜的折射率变化，产生波面像差。例如，在利用衍射光学元件103生成如图4的(a)那样的有效光源分布并使其入射到投影光学系统107时，由于透镜的硝材吸收以及反射防止膜的膜吸收而产生的投影光学系统107的波面像差成为如图3所示的高阶的波面像差。将该高阶的波面像差称为“高阶的像散”。
43.(虚拟照射工序中的虚拟照射的条件的决定)
44.在由于基于非旋转对称的有效光源分布的虚拟照射而在投影光学系统中产生高阶的像散的情况下，根据进行测量的照明条件，被测量的投影光学系统的像散的变动量有时不同。因此，针对测量投影光学系统的像散时的每个照明条件预先取得基于虚拟照射的投影光学系统的像散的变动量的关系即可。然而，在测量时可取的照明条件的数量庞大，所以针对所有照明条件取得基于虚拟照射的投影光学系统的像散的变动量的关系花费时间而并不现实，生产率也降低。
45.因此，在本实施方式中，在相互不同的测量照明条件下将执行预定的照射时间期间的虚拟照射(光照射)之前和之后的光学特性(像散)的变动量的测量进行多次(测量工
序)。测量照明条件可以是在曝光工序中的曝光中使用的照明条件。接下来，针对通过该测量工序得到的每个测量照明条件下的光照射前后的光学特性的变动量的信息，进行依赖于测量照明条件的参数的函数的拟合(拟合工序)。之后，根据拟合出的函数，决定虚拟照射工序中的虚拟照射的条件(决定工序)。
46.接下来，说明取得针对虚拟照射的投影光学系统107的像散变动量的关系的工序。进行虚拟照射前的投影光学系统107的状态优选为冷却状态。冷却状态是指不对投影光学系统107内的透镜群进行曝光和虚拟照射而投影光学系统107熟悉包围投影光学系统107的环境温度。首先，在一个任意的测量照明条件下测量进行虚拟照射前的投影光学系统107具有的像散。将该像散测量值设为as0。测量照明形成能够利用在照明光学系统102内构成的衍射光学元件103生成的有效光源分布a，该有效光源分布a与在虚拟照射中使用的有效光源分布b不同。照明光学系统102内的衍射光学元件103当在虚拟照射中使用的情况和测量投影光学系统107的像散的情况下能够切换。例如，也可以在上述转台上搭载虚拟照射用的衍射光学元件和像散测量用的衍射光学元件，在虚拟照射时和测量时控制转台使得切换衍射光学元件。
47.接下来，在如图4的(a)那样的有效光源分布下将虚拟照射进行时间t。虚拟照射后的投影光学系统107的波面像差变成如具有图3所示的高阶的像散。接下来，在虚拟照射后，在上述任意的测量照明条件下测量投影光学系统107的像散。将该像散测量值设为as1。如式(1)所示，将前述的任意的测量照明条件下的虚拟照射前的投影光学系统107的像散测量值as0和虚拟照射后的投影光学系统107的像散测量值as1的差除以虚拟照射时间t。由此，计算基于虚拟照射的投影光学系统107的像散变动量(coef)。在此，示出了在紧接着虚拟照射之后测量投影光学系统107的像散而求取像散变动量，但其仅为一个例子。例如，也可以在虚拟照射后的每个经过时间测量投影光学系统107的像散，对虚拟照射的能量和测量到的多个投影光学系统107的像散的时间特性进行模型化，求取基于虚拟照射的投影光学系统107的像散变动量。
48.coef＝(as1-as0)/t
ꢀꢀꢀ
(1)
49.接下来，在本实施方式中，针对na不同的4个测量照明条件，取得前述的基于虚拟照射的投影光学系统107的像散变动量。例如，4个不同的测量照明na是0.55、0.65、0.75、0.86。在图5中，示出每个测量照明条件下的基于虚拟照射的投影光学系统107的像散变动量。在图5中，横轴表示测量照明na，纵轴表示基于虚拟照射的投影光学系统107的像散变动量。在此，测量将虚拟照射时间t设为5秒钟而实施虚拟照射前后的投影光学系统107的像散，通过式(1)求取每个测量照明条件下的基于虚拟照射的投影光学系统107的像散变动量。在此，在基于虚拟照射的投影光学系统107的像散变动量为负的情况下，意味着处于中间掩模基准平板105的中间掩模侧标记113的x图案的最佳焦点存在于远离投影光学系统107的方向。此外，在该像散变动量为负的情况下，意味着处于中间掩模基准平板105的中间掩模侧标记113的y图案的最佳焦点存在于接近投影光学系统107的方向。
50.接下来，说明针对每个测量照明条件取得的基于虚拟照射的投影光学系统107的像散变动量和依赖于测量照明条件的参数的函数化。将前述的4个不同的测量照明na的基于虚拟照射的投影光学系统107的像散变动量设为coef1、coef2、coef3、coef4。另外，将测量照明条件的参数设为测量照明na。控制部100利用如式(2)所示的依赖于作为测量照明条
件的参数的测量照明na的多项式函数(例如2次函数)，对基于虚拟照射的投影光学系统107的像散变动量coef1、coef2、coef3、coef4进行拟合。此外，进行如式(2)所示的拟合的函数是一个例子，也可以使用其他函数来进行拟合。在式(2)中，coef是基于虚拟照射的投影光学系统107的像散变动量，na是测量照明na，α是与测量照明na的平方成比例的系数，β是与测量照明na成比例的系数，const是不依赖于测量照明na的常数。此外，在此示出了利用依赖于测量照明na的函数进行拟合，但也可以设为除了使用测量照明na以外还使用有效光源的信息的函数。
51.coef＝α
·
na2 β
·
na const
ꢀꢀꢀ
(2)
52.图6示出拟合的结果。在图6中，与图5同样地，示出针对测量照明na的像散变动量的描绘。即，横轴表示测量照明na，纵轴表示基于虚拟照射的投影光学系统107的像散变动量。在图6中，圆点表示在前述的图5的4个测量照明na下取得的基于虚拟照射的投影光学系统107的像散变动量。另外，在图6中，虚线表示利用式(2)的多项式针对在该4个测量照明na下取得的基于虚拟照射的投影光学系统107的像散变动量进行拟合的结果。在此取得的系数α、系数β、常数const例如存储于控制部100中的存储器，可以设定为曝光装置1的参数。控制部100能够使用这些参数来预测任意的测量照明na的基于虚拟照射的投影光学系统107的像散变动量。
53.(曝光方法)
54.参照图7的流程图，说明本实施方式中的曝光方法。图7示出在批次间执行虚拟照射的例子。另外，在该曝光方法中，“曝光作业”例如是指与1批次(例如25张晶片)中的一连串的曝光有关的作业。
55.首先，在开始进行曝光作业之前，在工序s1中，控制部100测量投影光学系统107的像散。接下来，在工序s2中，控制部100判定测量到的投影光学系统107的像散是否大于预定的阈值。在像散大于阈值的情况下，处理进入到工序s3。
56.在工序s3中，控制部100预测使用在曝光作业中设定的测量照明na的基于虚拟照射的投影光学系统107的像散变动量。在该预测中，可以使用在曝光作业中设定的测量照明na和通过上述处理预先求取并存储到存储器的系数α、系数β、常数const。即，该预测根据上述的拟合的函数来进行。然后，控制部100根据预测的像散变动量和在工序s1中测量的投影光学系统107的像散，设定虚拟照射工序中的光照射的条件。虚拟照射工序中的光照射的条件可以是虚拟照射工序中的光照射的照射时间(虚拟照射时间)或者照射量(虚拟照射量)。
57.之后，在工序s4中，控制部100以在工序s3中决定的条件执行虚拟照射。由此，能够降低投影光学系统107的像散。
58.当在工序s4中的虚拟照射工序完成后或者在工序s2中判定为像散是阈值以下的情况下，在工序s5中，控制部100开始进行曝光作业(曝光工序)。之后，在工序s6中，控制部100结束曝光作业。
59.这样，根据本实施方式的曝光方法，使用预先拟合的函数决定虚拟照射工序的条件，所以在生产率的点中有利。此外，也可以在执行工序s4的虚拟照射之后，还放入用于确认投影光学系统107的像散是否降低的测量工序。另外，在通过工序s4的虚拟照射未获得投影光学系统107的像散的期望的降低的情况下，也可以变更虚拟照射的条件，再次执行虚拟照射。另外，在上述曝光方法中，说明为在批次间执行虚拟照射，但也可以在批次内执行虚
拟照射。
60.《物品制造方法的实施方式》
61.本发明的实施方式所涉及的物品制造方法例如适合于制造半导体设备等微型设备、具有微细构造的元件等物品。本实施方式的物品制造方法包括使用上述曝光装置在涂敷到基板的感光剂中形成潜像图案的工序(对基板进行曝光的工序)、以及使在上述工序中形成潜像图案后的基板显影的工序。此外，上述制造方法包括其他公知的工序(氧化、成膜、蒸镀、掺杂、平坦化、蚀刻、抗蚀剂剥离、切割、粘合、封装等)。本实施方式的物品制造方法相比于以往的方法，在物品的性能、品质、生产率、生产成本中的至少1个方面更有利。
62.发明不限制于上述实施方式，能够不脱离发明的精神以及范围而进行各种变更以及变形。因此，为了公开发明的范围添附权利要求。