曝光设备和装置制造方法
【专利说明】曝光设备和装置制造方法
[0001]本申请是申请号为201310222560.7，申请日为2013年6月6日，题为“曝光设备和装置制造方法”的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及用于通过原版(掩模)使衬底曝光的曝光设备以及使用该曝光设备的装置制造方法。
【背景技术】
[0003]在半导体曝光设备(步进器(st印per)，扫描器)中设置的衬底台(也被称为晶片台)在被驱动之后振动，尽管仅仅轻微地振动。然而虽然衬底台可以是刚性的，但是它总是在受力时就振动。在要求纳米量级的精度的当前形势之下，不能忽视衬底台的轻微的振动对曝光精度的影响。
[0004]为了减小衬底台的振动对曝光精度的影响，曝光设备除了衬底台之外还包括用于测量衬底台的振动的测量装置。广泛采用的是如下的曝光方法，在该曝光方法中驱动衬底台，曝光设备的控制器通过使用测量装置而确认振动已经收敛为不影响曝光精度，并且随后，开始曝光处理，即，曝光光照射。在该情况下，在确认振动已经收敛到一定程度或者具有收敛的倾向之后，开始曝光处理。为此，极大地减少振动对曝光精度的影响。
[0005]曝光设备不仅要求高精度和先进的微制造，而且要求缩短衬底的曝光处理的时间。对于一个衬底的分划板(reticle)(掩模)转印的次数最大可以是100，但是它根据衬底的应用目的而变化。为此，必须缩短从衬底台驱动的开始直到曝光处理(即，曝光光照射)的开始为止的时间。
[0006]为了缩短从衬底台的驱动到曝光处理的开始的时间，日本专利公开N0.9-134864公开了通过预测振动会收敛的时间来开始曝光的技术，而不是使用衬底台的振动的收敛作为开始曝光处理的触发器。在日本专利公开N0.9-134864中公开的技术能够消除确认振动的收敛的处理(时间)，并且与现有技术相比，让使得控制器发出曝光开始命令的处理(时间)提前。因此可以缩短从衬底台的驱动直到曝光处理的开始为止的时间。
【发明内容】
[0007]然而，在其中通过预测衬底台的振动的收敛来开始曝光处理的曝光方法中，振动实际上是否已经收敛是未知的，并且可能影响曝光精度。结果，尽管吞吐量提高，但是用户要求的曝光精度可能是未达到的。
[0008]本发明提供了能够例如同时实现高曝光精度和吞吐量的曝光设备。
[0009]本发明在其第一方面中提供了一种针对每个曝光区来对衬底执行曝光的曝光设备，所述曝光设备包括:台，被配置为在保持衬底时移动；测量装置，被配置为测量所述台的振动；以及控制器，所述控制器被配置为在第一衬底的曝光区的曝光时段期间由所述测量装置测量的所述台的振动超出容许范围时，改变在使第一衬底之后要曝光的第二衬底的位于与第一衬底的所述曝光区相同的位置处的曝光区曝光时的控制参数，以便提高曝光精度。
[0010]本发明在其第二方面中提供了一种制造装置的方法，所述方法包括:通过使用在第一方面中所限定的针对每个曝光区对衬底执行曝光的曝光设备来使衬底暴露于辐射能量；使曝光后的衬底显影；以及处理显影后的衬底以便制造装置。
[0011]从以下参考附图的示例性实施例的描述中本发明更多的特征将变得清晰。
【附图说明】
[0012]图1为示出根据本发明的曝光设备的视图；
[0013]图2A-2C是示出衬底台在被驱动之后的振动的状态的时序图；
[0014]图3是示出对于曝光区(shot)重复的曝光处理的视图；
[0015]图4是示出添加于曝光区的信息的视图；
[0016]图5是曝光处理的流程图；
[0017]图6是对于两个曝光区的曝光处理的序列图；
[0018]图7是示出振动信息的时序图；
[0019]图8是通过振幅的容限(tolerance)来确定精度的流程图；
[0020]图9是通过振幅的平均值来确定精度的流程图；
[0021]图10是通过振动和光量分布来确定精度的流程图；
[0022]图11是示出振动和光量的时间转变的时序图；
[0023]图12是通过每个区段(sect1n)中的振幅的容限确定精度的流程图；
[0024]图13是示出被分段成多个区段的曝光时间带(zone)的时序图；
[0025]图14是通过每个区段中的振幅的平均值确定精度的流程图；
[0026]图15是通过每个区段中的振动和光量分布确定精度的流程图；
[0027]图16是示出每个区段中的振动和光量的时间转变的时序图；
[0028]图17是作为用于提高精度的措施的改变曝光开始时间的流程图；
[0029]图18是作为用于提高精度的措施的改变衬底台的速度的流程图；
[0030]图19是作为用于提高精度的措施的校正衬底台的位置和取向的流程图；
[0031]图20是作为用于提高TP的措施的设定处理的流程图；
[0032]图21是在情况1中已经发生的衬底台的振动信息的时序图；
[0033]图22是在情况2中已经发生的衬底台的振动信息的时序图；
[0034]图23是在情况3中已经发生的衬底台的振动信息的时序图；
[0035]图24是示出在情况4中已经发生的衬底台的振动信息和光量分布的时序图；
[0036]图25是在情况5中已经发生的衬底台的振动信息的时序图；以及
[0037]图26是在情况5中已经采取用于提高TP的措施之后的衬底台的振动信息的时序图。
【具体实施方式】
[0038]图1是示出根据本发明的曝光设备的视图，该曝光设备针对每个曝光区来使衬底曝光。从光源1输出的曝光光IL通过设定为均匀的亮度的照明区域来照射掩模(也被称为原版或者分划板)2。掩模2被放置在掩模台3上。移动镜20被设置在掩模台3上。还设置了干涉仪21，其使得激光束击打移动镜20并且接收反射光，由此检测掩模台3的位置。当执行扫描曝光时，掩模台3在图1中的水平方向(y轴方向)上被扫描驱动。
[0039]投影光学系统4被布置在掩模台3之下。投影光学系统4以预定的缩小比将掩模2上的电路图案缩小，并且将其投影到作为感光衬底的衬底(晶片)5。衬底5被放置在衬底放置部分10上。光学传感器6能够测量曝光光IL的光量。台(衬底台)30能够在保持衬底5的同时移动。干涉仪13测量通过使得激光束击打放置在衬底台30上的移动镜12而获得的反射光，由此检测衬底台30相对于X轴和y轴的位置和振动。干涉仪13也附接于衬底台30的上部，使得检测衬底台30在z轴方向上的位置和振动。干涉仪13形成测量衬底台30的振动的测量装置。
[0040]图2A-2C是示意性地示出在衬底台30被驱动之后在x、y和z轴上产生的振动的时序图。纵坐标表示所产生的振动的振幅Fx — Fz。0表示每个轴的中心。每个振动在上侧是正的而在下侧是负的。横坐标表示时间T，而时间向右逝去。根据一般的物质原理，衬底台30的振幅(振动)随着时间逝去而收敛。在“【背景技术】”部分中介绍的传统的曝光方法中，控制器40通过使用激光干涉仪13来测量如图2A到2C所示的振动直到对曝光精度没有影响的点，并且命令光源1发射曝光光。
[0041]衬底放置部分10由支撑部件14支撑。在下文中衬底放置部分10和支撑部件14将被总称为衬底台30。尽管未示出，但是由垂直的空气弹簧(air spring)形成的致动器被设置在衬底台30的驱动单元15的上表面上，使得衬底台30能够在x、y和z方向上被自由地驱动。当执行扫描曝光时，衬底台30在图1中的水平方向(y轴方向)上被扫描驱动，像掩模台3 —样。注意，通过扫描曝光操作将衬底台30和掩模台3在相反的方向上扫描驱动。在静止曝光中，在曝光期间既不驱动掩模台3也不驱动衬底台30。
[0042]图3是从上侧示出其中掩模2上的设计(电路图案)被转印到衬底5上的状态的视图。掩模2上绘制的设计(电路图案)被转印到衬底5的每个曝光区区域(曝光区)。通常，在一个曝光区被曝光之后，衬底台30在X和y轴方向上被步进驱动，并且重复地执行曝光，如图3中的箭头所指示的。经由LAN等的线缆，从由包括CPU的PC形成的控制器40执行曝光处理的开始(曝光光IL的输出)以及衬底台30和掩模台3的驱动。控制器40还从激光干涉仪收集掩模台3和衬底台30的位置或者振动的测量值全部。收集的数据(信息)被保存在由存储器等形成的存储单元41中。
[0043]存储单元41还存储表示曝光精度是否满足用户要求的条件的条件值(例如，振动的振幅的容许范围值(图22中的fl))。条件值没有指示曝光精度本身，而是能够在满足该条件值时保证曝光精度。存储单元41还存储用来确定吞吐量TP的提高是否可能的容限值(图22中的p)以及从曝光开始时间S到容限值p的调查结束时间P的时间(图22中的S-P)(它们将一起被称为表示TP缩短是否可能的条件信息)。表示TP缩短是否可能的条件信息被用来在衬底台30的振动较小时进一步提高TP。存储单元41还存储在图17 -19的流程图中使用的对于精度提高有效的前提条件(prerequisite)。用户经由控制台(console)单元42将驱动命令发送给控制器40。控制台单元显示设备的工作状态或者表示错误(异常)发生的信息。
[0044]图4是虚拟地表示添加到曝光区的信息的视图。在曝光区的信息区域50之中，表示曝光区的状态的存储区域51存储可区别地表示曝光区是精度提高的目标、TP提高的目标、还是其它类型的曝光区的信息。精度提高目标曝光区是被确定为通过传统的曝光处理方法不保证用户要求的曝光精度的曝光区，并且需要执行精度提高措施。精度提高措施改变曝光时的控制参数，以便提尚曝光精度。TP提尚目标曝光区是被确定为能够提尚TP的曝光区，并且保证即使在执行TP提高措施时也满足用户要求的曝光精度。TP提高措施使曝光的开始提前。
[0045]表示衬底台30的驱动速度(加速度)和驱动坐标的曝光区的存储区域52存储曝光区的驱动速度和加速度以及表示衬底台要被驱动到其以便开始曝光处理的坐标的信息。在稍后要描述的实施例中，在计算用于执行精度提高措施的校正值或者校正公式时，校正值被相加到存储区域52中的驱动位置(坐标)或者从该驱动位置中被减去。存储区域53存储表示用来使目标曝光区曝光的曝光处理方法以及振动会收敛的预测时间的信息。存储区域54存储表示如此定义存储区域51中的曝光区状态的理由的信息。存储区域55存储在曝光期间由曝光区产生的振动信息。
[0046][实施例]
[0047]在本发明的曝光设备中，对于衬底5的曝光区执行曝光处理，并且在曝光处理中确定衬底台30的振动是否落入容许范围内。将参考图5 - 19描述在确定衬底台30的振动超出容许范围时执行的精度提高措施设定处理。另外，将参考图5和图20描述在考虑到衬底台30的振动对曝光性能的影响而确定能够提尚TP时执彳丁的TP提尚措施设定处理。图5到20的流程图的处理以及流程图中描述的致动器部分(掩模台3、衬底台30)的操作指令(命令)全部由控制器40执行。
[0048]图5中示出的流程图示出对于一个曝光区的曝光处理的从开始(步骤S101)到结束(步骤S108)的处理。在曝光之前的步骤S102中，控制器40询问存储单元41曝光目标曝光区是用于执行精度提高措施的曝光区(精度提高曝光区)、用于执行TP提高措施的曝光区(TP提高曝光区)还是其它类型的曝光区