曝光装置以及物品制造方法与流程

本发明涉及曝光装置以及物品制造方法，涉及例如在底板或者基板相对于投影光学系统的像面倾斜的状态下对基板进行曝光的曝光装置、以及使用该曝光装置来制造物品的物品制造方法。

背景技术：

作为使曝光装置中的焦点深度扩大的手法，已知使掩模的图案成像于光轴方向的不同的位置的flex(focuslatitudeenhancementexposure，聚焦范围增强曝光)法。当在扫描曝光装置中实施基于flex法的曝光时，在基板或者掩模相对于投影光学系统的像面倾斜的状态下被扫描驱动。在基于flex法的曝光中，为了在投影光学系统的像面整体得到均匀的焦点深度扩大的效果，需要使照明光学系统的照明视野光圈的开口(狭缝)区域关于沿着与扫描方向正交的方向的直线对称。在基于flex法的曝光中，基板载物台倾斜，所以在狭缝区域为非对称的情况下，在与扫描方向正交的方向的各位置处，散焦量发生改变，在拍摄区域内无法得到均匀的焦点深度扩大的效果。

在专利文献1中，提出了在使掩模或者基板倾斜的情况下，控制由于远心度在狭缝的跟前侧和后侧发生改变而产生的彗形像差，从而使拍摄区域内的焦点深度扩大的效果变均匀的手法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-164296号公报

技术实现要素：

在当前状况下，用扫描曝光装置实施基于flex法的曝光时的焦点深度扩大的效果不充分，期望得到改善。

根据本发明的第1方面，提供一种曝光装置，具有对原版进行照明的照明光学系统以及将所述原版的图案投影到基板的投影光学系统，所述曝光装置在使所述原版或者所述基板相对于所述投影光学系统的像面倾斜的状态下，一边对所述原版以及所述基板进行扫描，一边对所述基板进行曝光，所述曝光装置的特征在于，具有：调整部，调整所述原版或者所述基板相对于所述像面的倾斜；以及控制部，控制所述调整部，所述控制部使所述原版或者所述基板向以使形成于所述基板的拍摄区域上的潜像的错误变小的方式决定的方向倾斜。

根据本发明的第2方面，提供一种物品制造方法，其特征在于，包括：使用上述第1方面的曝光装置对基板进行曝光的工序；以及使在所述工序中被曝光的所述基板显影的工序，从显影后的所述基板制造物品。

根据本发明，例如，提供在使底板或者基板相对于投影光学系统的像面倾斜地对基板进行扫描曝光的曝光装置中对于得到扩大的焦点深度有利的技术。

附图说明

图1是示出实施方式中的扫描曝光装置的结构的图。

图2是说明基于flex法的曝光的图。

图3是示出狭缝区域的形状与散焦量的关系的图。

图4是说明散焦系数的计算方法的图。

图5是示出实施方式中的flex曝光时的基板的倾斜方向的决定处理的流程图。

图6是说明实施方式中的flex曝光时的基板的倾斜方向的决定处理的图。

图7是示出实施方式中的flex曝光时的基板的倾斜方向的决定处理的流程图。

图8是说明实施方式中的flex曝光时的基板的倾斜方向的决定处理的图。

图9是示出针对基板的多个倾斜量的各个倾斜量的像差的例子的曲线图。

图10是示出关于基板的多个倾斜量的各个倾斜量，因基板的倾斜而产生的失真度的例子的图。

图11是例示基板上的多个拍摄区域的排列以及曝光的顺序的图。

(附图标记说明)

il：照明光学系统；po：投影光学系统；17：原版(母版)；rs：原版载物台；19：倾斜台；20：基板；ws：基板载物台；30：控制部；32：存储器；50：扫描曝光装置。

具体实施方式

以下，参照附图，详细地说明本发明的实施方式。此外，以下的实施方式仅仅表示本发明的实施的具体例，本发明并不限定于以下的实施方式。另外，在以下的实施方式之中说明的特征的组合未必全部是为了解决本发明的课题而必需的。

<第1实施方式>

图1是示出本实施方式中的扫描曝光装置50的概略结构的图。扫描曝光装置50构成为一边对原版(还可能被称为掩模或者母版)17以及基板20进行扫描，一边利用投影光学系统po将原版17的图案投影到基板20而对基板20进行扫描曝光。

在该说明书中，在将水平面设为xy平面的xyz正交坐标系中示出方向，将与投影光学系统po的光轴ax平行的轴设为z轴，将与z轴正交的方向设为x轴以及y轴。将与x轴、y轴、z轴平行的方向分别设为x方向、y方向、z方向。

照明光学系统il在该实施方式中由配置于从光源1至准直透镜透镜16的光路的要素构成。作为光源1，例如是振荡波长约为193nm的arf准分子激光、振荡波长约为248nm的krf准分子激光，但在本发明中，对光源的种类、光源发出的光的波长没有限制。

从光源1射出的光由中继光学系统2引导到衍射光学元件3。典型而言，多个衍射光学元件3搭载于具有多个槽的转台的各自的槽，能够利用致动器4将任意的衍射光学元件3配置于光路中。

从衍射光学元件3射出的光由聚光透镜5聚光，在衍射图案面6形成衍射图案。只要利用致动器4来更换位于光路中的衍射光学元件3，就能够改变衍射图案的形状。

形成于衍射图案面6的衍射图案在由棱镜群7、变焦透镜8调整环带比、σ值等参数之后，入射到反射镜9。由反射镜9反射的光束入射到光学积分器10。光学积分器10例如能够作为透镜阵列(复眼)而构成。

棱镜7群例如包括棱镜7a以及棱镜7b。在棱镜7a与棱镜7b之间的距离足够小的情况下，棱镜7a和棱镜7b能够视为一体化的一张玻璃板。形成于衍射图案面6的衍射图案一边保持大致相似形状，一边由变焦透镜8调整σ值，成像于光学积分器10的入射面。通过使棱镜7a与棱镜7b的位置分离，从而形成于衍射图案面6的衍射图案的环带比、开口角也被调整。

从光学积分器10射出的光束由聚光透镜11聚光，在与原版17共轭的面13形成作为目的的光强度分布。照明视野光圈(遮光构件)12配置于从与配置原版17的面共轭的面13偏离的位置，规定基于曝光光的原版17的照明区域，并且控制该照明区域中的光强度分布。更具体而言，遮光构件12以使沿着原版17以及基板20的扫描方向的光强度分布成为梯形形状的方式控制曝光光的光强度分布。梯形形状的光强度分布对于降低光源1产生的光为脉冲光的情况、即具有不连续性的情况所引起的扫描方向的累计曝光量的偏差是有效的。

通过了照明视野光圈12的开口(狭缝)的光束经由准直透镜透镜14、反射镜15、准直透镜透镜16对原版17进行照明。原版17的图案利用投影光学系统po投影到由包括倾斜台19的基板载物台ws保持的基板20。由此，潜像图案形成于基板20上的感光剂。

倾斜台19以在由此被保持的基板20的面相对于投影光学系统po的像面倾斜的状态下使基板20被扫描的方式定位。倾斜台19的倾斜度(即基板20的倾斜度)由包括倾斜机构的调整部21调整。也可以不使基板20倾斜，而使原版17倾斜，在此，采用了使基板20倾斜的结构。在图1所示的例子中，扫描方向为沿着y轴的方向，为了使焦点深度扩大，控制基板20或者原版17的倾斜度的轴为绕x轴的旋转(ωx)。

投影光学系统po具有驱动机构25，该驱动机构25通过使构成投影光学系统po的多个透镜中的至少1个透镜24移动、旋转以及/或者变形，从而使投影光学系统po的像差变化。驱动机构25例如能够包括使透镜24在沿着投影光学系统po的光轴ax的方向上移动的机构、和使透镜24绕与垂直于光轴ax的两个轴(x轴、y轴)平行的轴旋转的机构。也可以是与透镜24的驱动相对的像差变化的灵敏度预先通过计算或者实测来决定，表示其的特性数据(例如，表格)保存于控制部30的存储器32。控制部30能够根据特性数据来决定透镜24的驱动量，依照该驱动量而驱动透镜24。

控制部30控制扫描曝光装置50的各部分。控制部30包括存储程序以及数据的存储器32，通过执行保存于存储器32的控制程序，从而执行扫描曝光。

flex法是通过使焦点偏移地进行多重曝光，从而实现对比度的提高和焦点深度的扩大的手法。当在扫描曝光装置50中进行基于flex法的扫描曝光的情况下，如图2所示，原版17以及基板20分别在用箭头表示的方向上被扫描驱动。以下，设为基板20被扫描驱动而进行说明。在该情况下，在通过flex法来对基板20进行曝光时，以在投影光学系统po的像面侧，使基板20的各点成为散焦→最佳聚焦→散焦的方式对基板20进行扫描驱动。例如，由控制部30控制基板载物台ws，以使基板20的表面的光轴ax通过的点与投影光学系统po的最佳聚焦位置一致。另外，由控制部30控制基板载物台ws，以使基板20成为目标的倾斜。

参照图3，说明基于flex法的曝光。关于基于flex法的曝光，通过使基板载物台的运动方向相对于最佳聚焦面(bf面)倾斜，能够在bf面附近连续地进行基于多个成像位置的多重曝光。此外，在此，基板载物台的倾斜量与基板载物台的运动方向的倾斜量相同。在这样的基于flex法的曝光中，为了在投影光学系统po的像面整体得到均匀的焦点深度扩大的效果，需要如图3的(a1)所示，照明视野光圈12的开口(狭缝)区域为大致矩形。在狭缝区域为矩形的情况下，在与扫描方向正交的方向(x方向)上的各位置(i1、i2、i3)处，狭缝宽度相同。在该情况下，即使如图3的(a2)所示，利用倾斜台19使基板以倾斜量m倾斜，也能够在拍摄区域内使各位置(i1、i2、i3)的散焦量均匀地产生(df1＝df2＝df3)。

另一方面，为了校正照度不均，狭缝区域还可以关于沿着与扫描方向正交的方向的直线为非对称的形状。例如，考虑如图3的(b1)所示的狭缝区域的狭缝宽度在与扫描方向正交的方向上的各位置(i1、i2、i3)(以下还称为“狭缝位置”。)处不同的形状。在该情况下，如图3的(b2)所示，由于基于倾斜台19的基板的倾斜，在拍摄区域内，关于各位置散焦量改变(df1＝df3≠df2)。在图3的(b2)的例子中，在从倾斜轴中心起+df侧，位置i2处的散焦量为+df2，相对于此，位置i1、i2处的散焦量+df1、+df3变大。因此，无法在拍摄区域内得到均匀的焦点深度扩大的效果。

flex法是在最佳聚焦面附近连续地进行基于多个成像位置的多重曝光的方法，所以伴随散焦后的投影像的重叠，产生形成于拍摄区域上的潜像的错误。在曝光装置中，存在在装置的光学特性(狭缝形状的非对称性、远心度、像面)或者装置调整状态下也无法去除的错误。进而，在实施基于flex法的曝光时，在形成于拍摄区域上的潜像中产生基板的倾斜所引起的错误，错误可能会增大。因此，在flex法中，无法得到本来期待的焦点深度扩大的效果。本实施方式着眼于这样的课题。

在本实施方式中，控制部30在接下来的(a)情况与(b)情况之间，以使形成于拍摄区域上的潜像的错误变小的方式决定基板20的倾斜的方向，控制调整部21。(a)是在使基板20向第1方向倾斜的状态下对拍摄区域进行曝光的情况。

(b)是在使基板20向方向与第1方向相反的第2方向倾斜的状态下对拍摄区域进行曝光的情况。

以下，说明具体例。形成于拍摄区域上的潜像的错误能够观察为潜像的位置偏离、失真度、线宽的误差等。因而，潜像的错误例如能够为潜像的位置偏离、失真度、线宽的误差中的任意错误。以下，根据潜像的位置偏离(以下，还称为“潜像的偏离”。)来确定潜像的错误。

首先，参照图4，说明用于计算位置偏离的产生量的散焦系数的计算方法。散焦系数为取决于由照明视野光圈12形成的狭缝的与扫描方向正交的方向上的各位置的宽度的值。在图4中，ai以及bi表示从狭缝位置i处的倾斜轴中心至狭缝端为止的距离。此时，表示狭缝位置i处的散焦量的比例的散焦系数ki通过下式表示。

ki＝bi/ai

理想的是期待在投影光学系统中没有像差，但在现实中，存在未完全调整好的像差(调整残差)。该像差的影响例如能够观察为如图6的(a)所示的潜像的位置偏离。这样的位置偏离在不使基板倾斜的通常曝光时也出现。进而，在期待焦点深度扩大而进行的基于flex法的曝光(flex曝光)中，根据基板的倾斜量与如图3的(b2)那样的狭缝宽度的非对称性的组合，有时会新产生如图6的(b)、(d)所示的位置偏离pm。由于这样的位置偏离，好像投影光学系统的像差增大那样，与理想成像的偏离增大。因而，在本实施方式中，根据在不使基板倾斜的状态下对拍摄区域进行曝光的通常曝光时的潜像的偏离和由于使基板倾斜而产生的潜像的偏离，决定flex曝光时的基板的倾斜方向。

在图5中，示出本实施方式中的基板的倾斜量的决定处理的流程图。在s11中，控制部30获取进行通常曝光的情况下的潜像的偏离l(第1错误)。在s12中，控制部30求出在作为基板的倾斜量m而使基板向第1方向倾斜α[μrad]的状态下对拍摄区域进行曝光的情况下的、形成于拍摄区域上的潜像的该倾斜所引起的偏离pm1(第2错误)。根据由于此时的基板的倾斜量m而产生的潜像的偏离om1和散焦系数ki，通过下式计算由于狭缝形状而在原理上产生的潜像的偏离pm1。

pm1＝ki·om1

另外，控制部30求出在作为基板的倾斜量m而使基板向方向与第1方向相反的第2方向倾斜α[μrad]的状态下对拍摄区域进行曝光的情况下的、形成于拍摄区域上的潜像的该倾斜所引起的偏离pm2(第3错误)。根据由于此时的基板的倾斜量m而产生的潜像的偏离om2和散焦系数ki，通过下式计算由于狭缝形状而在原理上产生的潜像的偏离pm2。

pm2＝ki·om2

图6的(b)示出了在作为基板的倾斜量m而向+方向(第1方向)倾斜α[μrad]地进行了flex曝光的情况下产生的潜像的偏离pm1。图6的(d)示出了在作为基板的倾斜量m而向－方向(第2方向)倾斜α[μrad]地进行了flex曝光的情况下产生的潜像的偏离pm2。这样，根据使基板倾斜的方向，潜像的偏离的符号反转。

实际曝光时的潜像的偏离的影响是合成调整残差所致的潜像的偏离l(第1错误)和在flex曝光时产生的潜像的偏离pm而成的影响。在实际生产中，需要减小拍摄区域内的潜像的偏离。因而，在s13中，控制部30求出合成调整残差所致的潜像的偏离l(第1错误)和向第1方向倾斜α[μrad]的情况下的潜像的偏离pm1(第2错误)而成的l+pm1(第1合成错误)(图6的(c))。另外，控制部30求出合成调整残差所致的潜像的偏离l(第1错误)和向第2方向倾斜α[μrad]的情况下的潜像的偏离pm2(第2错误)而成的l+pm2(第2合成错误)(图6的(e))。进而，控制部30根据第1合成错误与第2合成错误的比较结果，决定基板的倾斜的方向。例如，控制部30计算l+pm1(图6的(c))以及l+pm2(图6的(e))各自的、x方向的各像高度中的散焦量，以使拍摄区域内的潜像的偏离的绝对值变小的方式决定倾斜方向。在s14中，控制部30依照所决定的倾斜方向，驱动倾斜台19，使基板倾斜。

<第2实施方式>

在第1实施方式中，根据形成于拍摄区域上的潜像的位置偏离而确定潜像的错误，但在第2实施方式中，根据形成于拍摄区域上的潜像的失真度来确定潜像的错误。在第2实施方式中，根据失真度的观点，考虑由于当在如图3的(b2)那样狭缝形状为非对称的曝光装置中进行flex曝光的情况下产生的散焦量和远心分量而针对x方向的每个像高度产生的偏移分量。

理想的是期待在投影光学系统的透镜中没有失真度，但在现实中，存在如图8的(a)所示的未调整好的失真度(调整残差)n。该失真度在不使基板倾斜的通常曝光时也出现。进而，在期待焦点深度扩大而进行的flex曝光中，根据基板的倾斜量与如图3的(b2)那样的狭缝宽度的非对称性的组合，有时会新产生如图8的(b)、(d)所示的失真度qm。因而，在本实施方式中，根据不使基板倾斜的通常曝光时的失真度和由于使基板倾斜而产生的失真度，决定flex曝光时的基板的倾斜方向。

图7示出本实施方式中的基板的倾斜量的决定处理的流程图。在s21中，控制部30获取通常曝光时的失真度n。在s22中，控制部30根据由于基板的倾斜量m而产生的失真度rm和散焦系数ki，通过下式计算由于狭缝形状而在原理上产生的失真度qm。

qm＝ki·rm

图8的(b)示出了在将基板的倾斜量m设为+β[μrad]而进行了flex曝光的情况下产生的失真度qm1。图8的(d)示出了在将基板的倾斜量m设为－β[μrad]而进行了flex曝光的情况下产生的失真度qm2。这样，根据使基板倾斜的方向，失真度的方向反转。

实际曝光时的失真度的影响是将调整残差失真度n和在flex曝光时产生的失真度qm进行合计而成的影响。在实际生产中，需要减小拍摄内的失真度。因而，在s23中，控制部30计算n+qm1(图8的(c))以及n+qm2(图8的(e))各自的失真度，以使拍摄内的失真度的绝对值变小的方式决定倾斜方向。在s24中，控制部30依照所决定的倾斜方向，驱动倾斜台19而使基板倾斜。

<第3实施方式>

图9是示出关于基板的多个倾斜量的各个倾斜量，因基板的倾斜而产生的潜像的错误的例子的曲线图。在本实施方式中，例如，依照该曲线图的数据预先存储于控制部30的存储器32。控制部30根据存储于存储器32的数据来求出因所设定的基板的倾斜量m而产生的错误om。控制部30根据所求出的错误om和散焦系数ki，通过下式计算由于狭缝形状而在原理上产生的错误pm。

pm＝ki·om

控制部30将计算出的错误pm作为透镜控制参数而加到前述特性数据。透镜控制参数除了包括pm之外，例如还能够包括z位置、绕x轴的倾斜量、绕y轴的倾斜量等。而且，控制部30一边以校正作为透镜控制参数的错误pm的方式利用驱动机构25驱动投影光学系统po的透镜24，一边进行flex曝光。

<第4实施方式>

图10是示出关于基板的多个倾斜量的各个倾斜量，因基板的倾斜而产生的失真度的例子的图。在本实施方式中，例如，依照该图的失真度数据预先存储于控制部30的存储器32。控制部30根据存储于存储器32的失真度数据来求出因基板的倾斜量m而产生的失真度rm。控制部30根据所求出的失真度rm和散焦系数ki，通过下式计算由于狭缝形状而在原理上产生的失真度qm。

qm＝ki·rm

控制部30将计算出的失真度qm作为透镜控制参数而加到前述特性数据。透镜控制参数除了包括qm之外，例如还能够包括z位置、绕x轴的倾斜量、绕y轴的倾斜量等。而且，控制部30一边以校正作为透镜控制参数的失真度qm的方式利用驱动机构25驱动投影光学系统po的透镜24，一边进行flex曝光。

<第5实施方式>

在前述实施方式中，说明了关于1个拍摄区域，以使潜像的错误变小的方式调整基板20的倾斜的情况。因而，控制部30能够针对排列于基板20的多个拍摄区域的各个拍摄区域而进行由调整部21进行的基板的倾斜的调整。由此，能够在各个拍摄区域内得到均匀的焦点深度扩大的效果，能够提高曝光精度。

但是，如果要关于基板上的多个拍摄区域分别调整倾斜，产量会下降。因而，控制部30也可以针对排列于基板20的多个拍摄区域的、曝光的顺序连续且扫描方向相互相同的每个群组，进行由调整部21进行的基板的倾斜的调整，在各群组内使倾斜的调整状态成为固定。例如，一般而言，在基板上以矩阵状排列多个拍摄区域，各个拍摄区域的扫描方向、各拍摄区域的曝光顺序、拍摄区域间的基板的移动路径作为曝光条件而预先决定。图11示出在基板上以矩阵状排列的多个拍摄区域的例子。在扫描曝光中，一般而言，根据产量的观点，如图11所示，从基板的一端的拍摄区域起以蛇形形状设定曝光顺序。在该情况下，一行中的拍摄区域群是曝光的顺序连续且扫描方向相互相同的群组的一个例子。由此，能够抑制基板的倾斜的调整所致的产量下降。

在一个实施方式中，控制部30作为曝光控制模式而具有能够由用户选择的、例如使曝光精度优先的精度优先模式和使产量优先的产量优先模式。在选择精度优先模式的情况下，针对排列于基板20的多个拍摄区域的每个拍摄区域，进行由调整部21进行的基板的倾斜的调整。另一方面，在选择产量优先模式的情况下，针对多个拍摄区域的、曝光的顺序连续且扫描方向相互相同的每个群组，进行由调整部21进行的基板的倾斜的调整，在各群组内，基板的倾斜的调整状态被固定。

<物品制造方法的实施方式>

本发明的实施方式的物品制造方法例如适于制造半导体器件等微型器件或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对涂敷于基板的感光剂使用上述曝光装置而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了潜像图案的基板显影的工序。进而，这样的制造方法包括其它公知的工序(氧化、成膜、蒸镀、掺杂、平坦化、蚀刻、抗蚀剂剥离、切割、键合、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、质量、生产率、生产成本中的至少1个方面是有利的。