專利名稱：曝光設備、曝光法及器件制造法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及曝光設備、曝光法及器件制造法，并尤其涉及制造器件如半導體器件或液晶顯示器時用在光刻過程中的曝光設備和曝光法以及利用本曝光設備和曝光法的器件制造法。
在這種投影曝光設備中，為了處理更精細的集成電路并實現(xiàn)高分辨率，曝光波長變短。目前，KrF準分子激光器的曝光波長248nm是主流，但波長短于KrF準分子激光器的ArF準分子激光器193nm的曝光波長正進入實用階段。對于這種曝光波長的曝光設備，由于曝光光束被空氣中的物質(zhì)(主要是有機物)吸收，透射率降低，有機物被曝光光束激活并黏附到透鏡等上。因此，為了去除曝光光束光路上的有機物，用不包含任何有機物的空氣或其它氣體填充沿光路的空間被認為是有效的。
另外，當污物如塵埃或化學雜質(zhì)黏附到形成有圖案的掩?；蚍謩澃?以下統(tǒng)稱“分劃板”)的圖案面上時，它降低該區(qū)域的透射率，這很可能也是污物轉(zhuǎn)印到晶片上時曝光圖案轉(zhuǎn)印誤差的一個原因。因此，分劃板的圖案面通常用一個稱作膠片的薄膜元件覆蓋，以便防止異物如塵埃黏附到圖案面并進入焦深內(nèi)。
很顯然，未來需要短波長曝光。因此，正在開發(fā)這樣的投影曝光設備，即，使用波長屬于真空紫外波段的光源，具有短于ArF準分子激光器的短波長，如輸出波長為157nm的F2激光器和輸出波長為126nm的Ar2激光器，并且對這樣的設備提出了建議。
但是，在此稱作真空紫外波段的波長范圍內(nèi)的光束對光學玻璃有較低的透射率，可以用于透鏡或分劃板的材料限于螢石或氟化物晶體，如氟化鎂或氟化鋰。另外，這些光束被氧、水蒸氣和典型的有機物(以下稱作“吸收性氣體“)很大地吸收。因此，在使用真空紫外波段的光束作為曝光光束的曝光設備中，需要用真空紫外光吸收率低的氣體、即惰性氣體如氮氣或氦氣(以下稱作“低吸收性氣體”)替換存在于曝光光束光路上的氣體，從而降低光路上存在的吸收性氣體的濃度，使其降至幾PPM的范圍。
但是，常規(guī)的膠片由一種主要構(gòu)成為有機物如硝化纖維素的薄膜制成。因此，由于吸收曝光光束的膠片本身或從膠片脫氣，當把真空紫外光用作曝光光束時，曝光光束透射率降低的可能性很大。
因此，在利用真空紫外波段的曝光光束的曝光設備中，代替使用前述的薄膜，可以使用由一種對真空紫外光有良好透射性的材料如氟化物晶體或摻氟的石英制成的較厚片狀元件(例如約為300～800μm厚或更厚)制作的厚膠片(硬膠片)。當使用這種硬膠片時，整個硬膠片的厚度可以不一樣，在同一張膠片中可以有局部的不同，這會由于曝光光束的折射現(xiàn)象而降低成象性能。
本發(fā)明考慮到了這一情況，其第一個目的在于提供一種這樣的曝光設備，即，不受用于保護掩模圖案面的保護性元件(膠片)厚度差的影響而進行高精度地曝光。
另外，本發(fā)明的第二個目的在于提供一種這樣的曝光方法，即，不受用于保護掩模圖案面的保護性元件(膠片)厚度差的影響而進行高精度地曝光。
本發(fā)明的第三個目的在于提供一種可以在制造高集成度微器件時提高產(chǎn)量和生產(chǎn)率的器件制造法。
關(guān)于本曝光設備，因為它包括一個用于探測保護掩模圖案面的透光保護性元件的厚度的探測單元，所以探測單元能夠根據(jù)算出的保護性元件的厚度，考慮到圖象圖案的成象狀態(tài)的變量之后進行曝光。因此，可以進行高精確度的曝光，不受保護掩模圖案面的保護性元件(膠片)厚度差的影響。
當透光保護性元件由平行片制成的透明片制作時，探測單元可以有一個輻射系統(tǒng)，以預定的角度經(jīng)透明片從一個傾斜方向?qū)D案面輻射探測光束；一個第一光電探測單元，接收第一反射光束和第二反射光束并輸出探測信號，其中第一反射光束和第二反射光束分別從面透明片面對圖案面的表面以及與該表面相對側(cè)的表面反射；和一個計算單元，根據(jù)第一光電探測單元輸出的探測信號計算透明片的厚度。
相對側(cè)的表面是探測光束進入透明片的入射面，面對圖案面的表面是探測光束從透明片出來的出射面。
在此情況下，探測單元還可以有一個第二光電探測單元，接收從圖案面反射的第三反射光束并輸出探測信號，并且計算單元還可以根據(jù)第一光電探測單元輸出的探測信號以及從第二光電探測單元輸出的探測信號計算垂直方向上圖案面的位置。
在此情況下，計算單元可以包括一個第一計算單元，根據(jù)第一光電探測單元輸出的探測信號計算透明片的厚度；和一個第二計算單元，根據(jù)第一計算單元算出的透明片的厚度以及第二光電探測單元輸出的探測信號計算垂直方向上圖案面的位置。
關(guān)于本發(fā)明的第一曝光設備，當探測單元有第一和第二光電探測單元、并且計算單元還根據(jù)這些光電探測單元的輸出信號計算圖案面的位置時，探測單元還可以有一個校準單元，根據(jù)第一光電探測單元輸出的探測信號校準第二光電探測單元。
在此情況下，校準單元可以通過移動從圖案面反射的反射光束的光軸來校準第二光電探測單元。
在此情況下，校準單元可以包括一個沿反射光束從圖案面到第二光電探測單元的光路布置的平行片，平行片關(guān)于反射光束光軸的傾斜度可以改變。
關(guān)于本發(fā)明的第一曝光設備，當透光保護性元件由平行片制成的透明片形成并且探測單元有第一和第二光電探測單元時，曝光設備還可以包括一個投影光學系統(tǒng)，該系統(tǒng)布置成其光軸與垂直方向匹配，并把從掩模出射的能量束投影到基片上；和一個校正單元，根據(jù)計算單元算出的透明片的厚度，至少校正掩模與基片之間的位置關(guān)系以及投影光學系統(tǒng)的光學特性之一。
在此情況下，輻射系統(tǒng)可以把探測光束輻射到圖案面上一個區(qū)域之內(nèi)的多個探測點上，該區(qū)域?qū)诒荒芰渴丈涞耐队肮鈱W系統(tǒng)的曝光區(qū)，可以布置多個第一光電探測單元，分別與多個探測點中的每一個對應，計算單元可以根據(jù)多個第一探測單元的探測信號計算透明片的厚度分布，校正單元可以調(diào)節(jié)掩模和基片中至少一個相對于與投影光學系統(tǒng)光學方向相垂直的表面的傾斜度。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種將能量束輻射到掩模上并將形成在掩模上的圖案轉(zhuǎn)印到基片上的第二曝光設備，該設備包括具有一個輻射系統(tǒng)、一個光電探測單元、和一個計算單元的位置探測系統(tǒng)，輻射系統(tǒng)把探測光束以入射角α經(jīng)透光透明片輻射到形成有圖案的掩模的圖案面上，透光透明片具有預定的厚度并保護圖案面，光電探測單元接收從圖案面反射的反射光束并輸出探測信號，計算單元根據(jù)光電探測單元的輸出計算圖案面在垂直方向上的位置；和一個光軸處于垂直方向的投影光學系統(tǒng)，把從掩模出射的能量束投影到基片上，由此，當進入透明片的探測光束的出射角表示為β，能量束向透明片的最大入射角表示為α’，由數(shù)值孔徑、投影光學系統(tǒng)的投影放大率以及進入透明片的能量束的出射角設置的能量束的最大入射角表示為β’時，入射角α滿足下面關(guān)系式tanβ/tanα＝tanβ’/tanα’。
關(guān)于此曝光設備，因為當進入透明片的探測光束的出射角表示為β，能量束向透明片的最大入射角表示為α’，由數(shù)值孔徑、投影光學系統(tǒng)的投影放大率以及進入透明片的能量束的出射角設置的能量束的最大入射角表示為β’時，探測光束的入射角α設為滿足tanβ/tanα＝tanβ’/tanα’，所以能量束焦點位置的位移與探測光束探測位置的位移相符，無論透明片的厚度如何。因此，可以高精度地探測掩模的圖案面在光軸方向的位置以及散焦量，不用重新設置探測參考位置(原始位置)，并且不受透明片的影響。因此，可以以優(yōu)選的光學位置關(guān)系設置掩模的圖案面和受到曝光的基片表面，并且可以沒有任何散焦地進行高精度曝光。
但是在此情況下，當能量束是波長為157nm的F2激光束時，可以將波長為193nm的ArF準分子激光束用作能量束，并且最好將入射角α設置在30°～50°的范圍內(nèi)，優(yōu)選在35°～40°的范圍。
關(guān)于本發(fā)明的第二曝光設備，可以使用任何波長的光。例如，當能量束是波長為157nm的F2激光束，并且探測光束的入射角α設置在30°～50°的范圍內(nèi)時，探測光束可以是波長屬于600nm～800nm波段的紅光，并且透明片可以由摻氟石英制成。
關(guān)于本發(fā)明的第二曝光設備，還可以包括一個校正單元，根據(jù)透明片的厚度t校正投影光學系統(tǒng)的光學特性。
但是在此情況下，厚度t可以從外界輸入，曝光設備還可以包括一個探測厚度t的探測單元。在此情況下，作為探測單元，例如可以采用具有第一光電探測單元(和第二光電探測單元)和計算單元的單元。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種將能量束輻射到掩模上并將形成在掩模上的圖案轉(zhuǎn)印到基片上的第三曝光設備，該設備包括一個輻射系統(tǒng)，經(jīng)透光透明片從預定傾斜角的方向向形成有圖案的掩模的圖案面上輻射探測光束，透光透明片有預定的厚度并保護圖案面；一個位置探測單元，接收從圖案面反射的反射光束并探測圖案面在垂直方向的位置；和一個校準單元，根據(jù)透明片的厚度校準位置探測單元。
關(guān)于本曝光設備，校準單元根據(jù)保護掩模圖案面的透明片的厚度校準位置探測單元。并且當探測光束經(jīng)透明片從輻射系統(tǒng)向掩模照射時，反射光束被進行過校準的位置探測單元接收，并且不受透明片厚度影響地、即無論是否設置透明片地精確探測圖案面在垂直方向的位置。因此，可以優(yōu)選地設置掩模的圖案面和受到曝光的基片表面之間的位置關(guān)系(包括光學位置關(guān)系)，并且高精度曝光成為可能。
在此情況下，當曝光設備還包括探測透明片厚度的厚度探測單元時，校準單元可以根據(jù)厚度探測單元的探測結(jié)果校準位置探測單元。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種第一曝光法，其中能量束經(jīng)形成有圖案的掩模對基片曝光，從而把圖案的圖象轉(zhuǎn)印到基片上，本曝光法包括一個探測過程，探測透光保護性元件的厚度，其中該透明保護性元件用于保護掩模的圖案面；和一個校正過程，根據(jù)在探測過程中測得的透光保護性元件的厚度校正圖案的成象狀態(tài)。
關(guān)于此方法，因為探測到保護掩模圖案面的透光保護性元件的厚度，并且根據(jù)保護性元件的厚度對形成在基片上的圖象的成象狀態(tài)進行了校正，所以可以依據(jù)算出的保護性元件的厚度考慮到圖象圖案的成象狀態(tài)及其變化之后進行高精度地曝光。
在此情況下，當透光保護性元件由一個由平行片制作的透明片制成時，探測過程可以包括一個輻射過程，從關(guān)于圖案面的法線從預定傾斜度的方向經(jīng)透明片輻射探測光束；一個光電探測過程，分別接收從透明片面對圖案面的表面反射的第一反射光束和從面對圖案面的表面反側(cè)上的表面相反射的第二反射光束；和一個計算過程，根據(jù)第一和第二反射光束的探測結(jié)果計算透明片的厚度。
在此情況下，在光電探測過程中，還可以接收從圖案面反射的第三反射光束，并且在計算過程中，還可以根據(jù)第一、第二和第三反射光束的光電探測結(jié)果計算圖案面在垂直方向上的位置。
在此情況下，計算圖案面在垂直方向上的位置可以包括第一計算過程，根據(jù)第一及第二反射光束的光電探測結(jié)果計算透明片的厚度；和第二計算過程，根據(jù)透明片的計算厚度和第三反射光束的光電探測結(jié)果計算圖案面在垂直方向的位置。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種第二曝光法，其中對掩模輻射能量束，并經(jīng)投影光學系統(tǒng)把形成在掩模上的圖案轉(zhuǎn)印到基片上，本曝光法包括輻射過程，經(jīng)透光透明片以入射角α對形成有圖案的掩模的圖案面輻射探測光束，其中透光透明片具有預定的厚度并保護圖案面；和計算過程，當接收到從圖案面反射的反射光束時，根據(jù)此結(jié)果計算圖案面在投影光學系統(tǒng)的光軸方向、即圖案面的法線方向的位置，由此，當進入透明片的探測光束的出射角表示為β，能量束向透明片的最大入射角表示為α’，由數(shù)值孔徑、投影光學系統(tǒng)的投影放大率以及進入透明片的能量束的出射角設置的能量束的最大入射角表示為β’時，入射角α滿足下面關(guān)系式tanβ/tanα＝tanβ’/tanα’。
關(guān)于此方法，探測光束經(jīng)透光透明片以入射角α照射到圖案面，其中透光透明片有預定的厚度并保護掩模的圖案面，并且根據(jù)從圖案面反射的探測光束的反射光束的光電探測結(jié)果計算圖案面在投影光學系統(tǒng)光軸方向、即透明片的法線方向上的位置。在此情況下，因為當進入透明片的探測光束的出射角表示為β，能量束向透明片的最大入射角表示為α’，由數(shù)值孔徑、投影光學系統(tǒng)的投影放大率以及進入透明片的能量束的出射角設置的能量束的最大入射角表示為β’時，探測光束的入射角α設為滿足tanβ/tanα＝tanβ’/tanα’，所以能量束焦點位置的位移與探測光束探測位置的位移相符，無論透明片的厚度如何。因此，可以根據(jù)反射光束高精度地探測掩模的圖案面在光軸方向的位置以及散光量，不受透明片的影響。因此，掩模的圖案面和受到曝光的基片表面可以設置成優(yōu)選的光學位置關(guān)系，并且可以沒有任何散焦地進行高精度曝光。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供了一種第三曝光法，其中對掩模輻射波長為157nm的能量束，并且把形成在掩模上的圖案經(jīng)投影光學系統(tǒng)轉(zhuǎn)印到基片上，該曝光法包括輻射過程，以30°～50°的入射角范圍對形成有圖案的掩模的圖案面上輻射探測光束；和計算過程，當接收到從圖案面反射的探測光束的反射光束時，根據(jù)結(jié)果計算圖案面在投影光學系統(tǒng)光軸方向上的位置。
關(guān)于此方法，當接收到以30°～50°的入射角范圍入射到掩模圖案面的探測光束從圖案面反射的反射光束時，根據(jù)光電探測結(jié)果計算圖案面在投影光學系統(tǒng)光軸方向上的位置。例如，當在掩模的圖案面附近設置一個透明片時，通過以30°～50°的入射角范圍對圖案面入射探測光束，由透明片所致的圖案面的位置探測誤差以及由透明片所致的能量束焦點位置的位移幾乎相等。這幾乎消除了所有的圖案面位置探測誤差對曝光精確度的影響，因此，可以高精度地曝光，甚至當以類似于不設置透明片時的方式控制曝光時也是如此。
在此情況下，入射角最好處于35°～40°的范圍。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供了一種第四曝光法，其中對掩模輻射能量束，并把形成在掩模上的圖案轉(zhuǎn)印到基片上，本曝光法包括輻射過程，經(jīng)透光透明片以預定傾斜角的方向?qū)π纬捎袌D案的掩模的圖案面輻射探測光束，其中透光透明片具有預定的厚度并保護圖案面；和位置探測/校正過程，當接收到了從圖案面反射的反射光束時探測圖案面在垂直方向上的位置，并根據(jù)透明片的厚度，校正圖案面在垂直方向的位置。
關(guān)于此方法，當探測光束經(jīng)透明片照射到圖案面上時，通過接收反射光束探測圖案面在垂直方向上的位置。并且在探測時，根據(jù)透明片的厚度校正圖案面在垂直方向的位置。結(jié)果，探測到在垂直方向上位置得到校正的圖案面的位置。即，精確地探測到圖案面在垂直方向的位置，不受透明片的厚度影響，或者，換言之，無論是否設置透明片都沒有影響。因此，可以優(yōu)選地設置掩模的圖案面與受到曝光的基片表面之間的位置關(guān)系(包括光學位置關(guān)系)，并且可以高精度地進行曝光。
在此情況下，當本方法還包括探測透明片的厚度的探測過程，在位置探測/校正過程中，根據(jù)在探測過程中探測到的透明片的厚度校正圖案面在垂直方向的位置。
關(guān)于本發(fā)明的第四曝光法，在位置探測/校正過程中，可以利用位置探測單元探測圖案面在垂直方向的位置，并且根據(jù)透明片的厚度校準位置探測單元，從而校正位置。
另外在光刻法中，通過利用本發(fā)明第一至第三曝光設備中的任何一個進行曝光，可以進行高精度地曝光，這使得能夠高產(chǎn)量地制造高集成微器件，提高生產(chǎn)率。同樣，在光刻法中，通過利用本發(fā)明第一至第四曝光法中的任何一個進行曝光，可以高精確度地在基片上形成圖案，這使得能夠高產(chǎn)量地制造高集成微器件，提高生產(chǎn)率。
因此，在本發(fā)明的其它方面，還提供了一種利用本發(fā)明第一至第三曝光設備中的任何一種的器件制造法，換言之，提供了利用本發(fā)明第一至第四曝光法中任何一種的器件制造法。
圖9是圖8中步驟204的過程流程圖。
執(zhí)行本發(fā)明的最佳模式<第一實施例>
下面參見

圖1至圖4對本發(fā)明第一實施例進行描述。圖1表示第一實施例中曝光設備100的整體結(jié)構(gòu)。曝光設備100是一種基于步進-掃描法的投影曝光設備，即所謂的掃描步進器，通過把用作真空紫外波段的能量束的照明光束EL輻射到分劃板R上并在預定方向(在此情況下為圖1中紙面的橫向，為Y軸方向)上同步移動分劃板R和晶片W，經(jīng)投影光學系統(tǒng)PL，把用作掩模的分劃板R的圖案轉(zhuǎn)印到作為基片的晶片W上。
曝光設備10包括一個光源和一個照明單元ILU，并且包括一個照明系統(tǒng)，用曝光照明光束(以下稱作“曝光光束”)EL照射分劃板R；一個分劃板臺RST，用作支承分劃板R的掩模臺；一個投影光學系統(tǒng)PL，把從分劃板R發(fā)出的曝光光束EL投影到晶片W上；一個晶片臺WST，用作支承晶片W的基片臺；一個控制這些部分的控制系統(tǒng)等。
作為光源，在此情況下使用一種發(fā)射的光屬于真空紫外波段的波長范圍約為120nm～180nm的光源，如輸出波長為157nm的氟激光器(F2激光器)。光源經(jīng)光透射系統(tǒng)(未示出)連結(jié)到組成照明單元ILU的照明系統(tǒng)腔2的一端。光透射系統(tǒng)的一部分是被稱作用于光軸調(diào)節(jié)的光束匹配單元的光學系統(tǒng)。實際上，光源布置在一個伺服室中或布置在清潔室底板之下的一個實用空間中，伺服室內(nèi)的清潔度低于布置曝光設備主體和投影光學系統(tǒng)PL的清潔室的清潔度，其中曝光設備主體包括數(shù)個單元，如照明單元ILU等。作為光源，也可以使用其它的真空紫外光源，如輸出波長為146nm的氪分子激光器(Kr2激光器)，或波長為126nm的氬分子激光器(Ar2激光器)或者，也可以使用輸出波長為193nm的ArF準分子激光器，輸出波長為248nm的KrF準分子激光器等。
照明單元ILU的結(jié)構(gòu)包括隔開內(nèi)部與外部的照明系統(tǒng)腔2；包括多個部件的照明均勻性光學系統(tǒng)，如包括以預定的位置關(guān)系布置在照明系統(tǒng)腔2內(nèi)的光學積分器；和一個由多個部件組成的照明光學系統(tǒng)，如由中繼透鏡、可變ND濾波器、分劃盲板和二向色鏡等(均未示出)組成的照明光學系統(tǒng)。照明光學系統(tǒng)的布局類似于一些專利申請的公開，如日本專利申請公開JP10-112433和JP06-349701及對應的美國專利US5,534,970。作為光學積分器，在本實施例中實用蠅眼透鏡。但是也可以實用棒狀積分器(內(nèi)全反射型)，衍射光學元件等。只要被提出該國際申請的指定國或選定國的國家法律允許，上述美國專利的內(nèi)容在此引為參考。
照明單元ILU對分劃板R上狹縫狀照明區(qū)(由分劃盲板設定的狹縫狀區(qū)域，在X軸方向狹窄地延伸)照明，其中分劃板R上通過有均勻的照明分布的曝光光束EL形成電路圖案等。
當把真空紫外波段的光用作曝光光束時，必須從光路中消除強烈吸收這種波長帶寬的光的氣體，如氧氣、水蒸氣、碳氫氣體以及有機物(以下稱作“吸收性氣體”)。因此，在本實施例中，照明系統(tǒng)腔2的內(nèi)部用一種特殊的氣體填充，這種氣體對真空紫外波段的光有較低的吸收性，如氮氣、稀有氣體，如氦氣、氬氣、氖氣或氪氣，或者是這些氣體的混合氣體(以下稱作“低吸收性氣體”)。結(jié)果，照明系統(tǒng)腔2中的吸收性氣體的濃度降到幾PPM以內(nèi)。
在本實施例中，還用低吸收性氣體填充光透射系統(tǒng)內(nèi)的光路和光源，與照明系統(tǒng)腔2中一樣。
在分劃板腔15中布置用于支承分劃板R的分劃板臺RST。分劃板腔15用隔離壁18封閉，分劃板腔15與照明系統(tǒng)腔2以及投影光學系統(tǒng)PL的鏡筒之間沒有任何間隙地緊密連結(jié)，內(nèi)部的氣體與外部隔絕。分劃板腔15的隔離壁18由一種脫氣時只釋放少量氣體的材料如不銹鋼(SUS)制成。
在分劃板腔15的隔離壁18的頂板部分中，形成一個稍小于分劃板R的矩形開口。在該開口中，布置一個光透射窗12，從而分開照明系統(tǒng)腔2內(nèi)部的空間與分劃板腔15內(nèi)部的空間，其中分劃板腔15中布置著準備曝光的分劃板R。因為光透射窗12布置在從照明單元ILU向分劃板R發(fā)出的曝光光束EL的光路上，所以該窗口由一種對充當曝光光束EL的真空紫外光有較高透射率的晶體材料制成，如螢石。
分劃板臺RST的結(jié)構(gòu)使得其可以在分劃板基底支承床(未示出)上在Y軸方向以很大的行程線性驅(qū)動分劃板R，并且還在X軸方向和θZ方向(繞Z軸旋轉(zhuǎn)的方向)精細地驅(qū)動分劃板R。
更具體地說，分劃板臺RST包括一個分劃板掃描臺14A和一個分劃板支架14B，分劃板掃描臺14A由一個包括線性電機等的分劃板驅(qū)動系統(tǒng)49在分劃板基底支承床(未示出)上在Y軸方向以預定的行程驅(qū)動，分劃板支架14B支承著通過吸力而安置在分劃板掃描臺14A上的分劃板R。構(gòu)成的分劃板支架14B可以在XY平面內(nèi)由分劃板驅(qū)動系統(tǒng)49精細地驅(qū)動。
在分劃板腔15的內(nèi)部一直建立低吸收性氣體如氦氣(或氮氣)的流動。這是因為在曝光波長為真空紫外波段的光波的曝光設備中，需要用低吸收性氣體替代分劃板R周圍的氣體，從而防止曝光光束被吸收性氣體如氧氣吸收。由此也可以將分劃板腔15中的吸收性氣體的濃度維持在幾PPM以下。
如圖1所示，供氣管16和排氣管17的一端均連結(jié)到分劃板腔15的隔離壁18。供氣管16和排氣管17的另一端分別連結(jié)到氦氣供給單元(未示出)。高純度的氦氣一直經(jīng)供氣管16從氦氣供給單元供給到分劃板腔15，而分劃板腔15內(nèi)的氣體經(jīng)排氣管17由氦氣供給單元收集。氦氣以此方式循環(huán)使用。氦氣供給單元與氣體凈化單元結(jié)合，操縱氣體凈化單元，從而將除氦氣以外的氣體(即吸收性氣體，如氧氣、水蒸氣或有機物)的濃度維持在小于幾PPM，甚至當在一個包括氦氣供給單元和分劃板腔15內(nèi)部的循環(huán)路徑中長時間循環(huán)使用氦氣時也是如此?？梢栽诜謩澃迩?5內(nèi)布置傳感器，如壓力傳感器或吸收性氣體濃度傳感器，并且根據(jù)傳感器的測量值，可以由控制單元(未示出)適當?shù)乜刂坪夤┙o單元中組合的泵的啟動/停止。
在分劃板腔15的隔離壁18的-Y側(cè)側(cè)壁上布置一個光透射窗71。同樣，雖然圖中被省去，但光透射窗也可以布置在隔離壁18中-X側(cè)(圖1中紙面的深度方向)的側(cè)壁上。這些光透射窗通過在隔離壁18中形成窗口(開口部分)并連結(jié)光透射元件以封閉窗口而形成，在本例中，光透射元件為普通光學玻璃。當形成窗口時，為了防止氣體從構(gòu)成光透射窗71的光透射元件連結(jié)到窗口的地方泄漏，用一種金屬密封劑如銦或銅密封，或在連結(jié)部分施加碳氟樹脂。作為碳氟樹脂，優(yōu)選使用在80℃溫度下經(jīng)過熱處理2小時脫氣的碳氟樹脂。
在分劃板支架14B的-Y側(cè)邊緣部分上，布置一個由平面反射鏡組成的在X軸方向延伸的Y活動反射鏡52Ry。在Y活動反射鏡52Ry上，通過光透射窗71從Y軸激光干涉儀37Ry投射測量光束，其中Y軸激光干涉儀37Ry布置在分劃板腔15的外部，與Y活動反射鏡52Ry幾乎成直角。在Y軸激光干涉儀37Ry中布置一個探測器，該探測器接收經(jīng)光透射窗71從Y活動反射鏡52Ry反射的光束，由此探測Y活動反射鏡52Ry的位置，即分劃板R的Y位置，其中以布置在Y軸激光干涉儀37Ry內(nèi)的參考反射鏡的位置為參考。
類似地，雖然在圖中被省去，但在分劃板支架14B的-X側(cè)的邊緣部分上，布置一個由平面反射鏡組成的沿Y軸方向延伸的X活動反射鏡。并且，與上述類似，通過X活動反射鏡由X軸干涉儀(未示出)探測X活動反射鏡的位置，即分劃板R的X位置。上述兩個激光干涉儀的探測值(測量值)提供給主控制器50，并且主控制器50根據(jù)這些干涉儀的探測值控制分劃板臺RST的位置。
如上所述，在本實施例中，因為在分劃板腔15的內(nèi)部布置激光干涉儀，或換言之，激光光源，光學元件如棱鏡，和探測器等，所以即使從組成激光干涉儀如探測器的部件中產(chǎn)生少量的吸收性氣體，對曝光也沒有不利的作用。
圖2表示分劃板支架14B支承的分劃板R。如圖2所示，在分劃板R的表面PF(圖2和圖1中的下表面)上形成一個電路圖案PA。以下把形成有電路圖案PA的表面稱作“圖案面PF”。
在圖案面PF上連結(jié)一個分劃板保護單元25。如圖2所示，分劃板保護單元25包括一個金屬框26，連結(jié)到分劃板R的圖案面PF，從下方看時分劃板為矩形；和一個硬膠片24(透明片)，固定在框架26與圖案面PF相對的表面上，用作保護性元件。在此情況下，由于分劃板保護單元25，或是主要通過硬膠片24，可以避免塵埃或化學雜質(zhì)黏附和集聚到分劃板R的圖案面PF上。順便說一下，框26可以由與保護性元件相同或不同的材料制成，在下面的說明書中給予描述。
硬膠片24平行于圖案面PF地布置在分劃板R圖案面PF以下大約6.3mm的位置，并且例如約為300～800μm厚或更厚。
在本實施例中，作為曝光光束EL，如前所述地使用F2激光束。因為F2激光束不僅對氣體如氧氣和水蒸氣、而且對玻璃和有機物都有較低的透射率，所以需要由對真空紫外光有較高透射率的材料制成分劃板R和硬膠片。例如在本實施例中，把一種摻氟的石英用作分劃板R和硬膠片24的材料，其中摻氟石英中的羥基去除到大約10PPM或以下的水平，而包含大約1％的氟。
另外，由圖案面PF和框26以及保護性元件(如硬膠片24)圍成的空間中的氣體也需要用低吸收性氣體更換。
回過來參見圖1，分劃板焦點位置探測系統(tǒng)(以下稱作“分劃板AF系統(tǒng)”)20布置在分劃板臺RST下面。分劃板焦點位置探測系統(tǒng)20包括一個輻射系統(tǒng)20a，該系統(tǒng)有一個工作受主控制器50控制并從傾斜的方向向分劃板R的圖案面PF輻射探測光束的光源，還包括一個光電探測系統(tǒng)20b，探測從圖案面PF等反射的光束。
如圖2所示，分劃板AF系統(tǒng)20包括輻射系統(tǒng)20a；光電探測系統(tǒng)20b，由第一光電探測單元S1和第二光電探測單元S2構(gòu)成。輻射系統(tǒng)20a經(jīng)過硬膠片24向分劃板R的圖案面PF輻射探測光束，或者換言之，輻射用于形成針孔或狹縫圖象的成象光束。光電探測系統(tǒng)20b包括第一光電探測單元S1，該單元光電探測從輻射系統(tǒng)20a發(fā)出的成象光束被硬膠片24的上下表面經(jīng)光電探測光學系統(tǒng)L1反射的反射光束；第二光電探測單元S2，該單元布置在光電探測光學系統(tǒng)L1和第一光電探測單元S1的附近，光電探測成象光束經(jīng)光電探測光學系統(tǒng)L2從分劃板R的圖案面PF反射的反射光束。
輻射系統(tǒng)20a例如包括一個光源(未示出)，如發(fā)光二極管，發(fā)射屬于600～800nm波段的紅光，用作探測光束；一個孔徑片，其上形成有一個針孔或狹縫狀孔徑；和一個輻射物鏡，以預定的入射角度向分劃板R的圖案面PF上的照明區(qū)IAR輻射成象光束。
構(gòu)成的光電探測光學系統(tǒng)L1包括一個光電探測物鏡和其它的光學元件。另外，作為第一光電探測單元S1，例如采用licensor。第一光電探測單元S1光電探測從輻射系統(tǒng)20a輻射的成象光束被硬膠片24的上表面(與分劃板R的圖案面PF相對的面)和下表面反射的反射光束，并且給主控制器50輸出每個探測信號。
光電探測光學系統(tǒng)L2由包括一個平行片(平面平行片)69和一個光電探測物鏡的光學元件組成。并且作為第二光電探測單元S2，例如使用一個可以探測光電探測位置的光電探測裝置，如一個二維CCD或一個四分的光電探測裝置。第二光電探測單元S2光電探測輻射系統(tǒng)20a輻射的成象光束被分劃板R的圖案面PF反射的反射光束，并且將探測信號輸出給主控制器50。另外，將平行片69布置在光電探測光學系統(tǒng)L2內(nèi)的原因在于，通過改變平行片69相對于反射光束光軸的傾角，可以移動進入第二光電探測單元S2的反射光束的光軸。并且因此進行了對第二光電探測光學系統(tǒng)L2的校準(重新設置原點)。在本實施例中，主控制器50通過驅(qū)動系統(tǒng)(未示出)控制平行片69的傾角，并且可以根據(jù)傾角移動光軸。即，在本實施例中，形成一個校準單元，包括平行片69，用于平行片69的驅(qū)動系統(tǒng)和主控制器50。
雖然圖1和圖2中未示出，但實際上如圖3所示，輻射系統(tǒng)20a對以預定間隔分布在分劃板R圖案面PF上照明區(qū)IAR(對應于投影光學系統(tǒng)PL的曝光區(qū)的區(qū)域，后面有敘)內(nèi)的一個非掃描方向上的多個探測點(此處為三個)中的每一個輻射成象光束，并且分別對應于每個探測點設置光電探測系統(tǒng)20b。輻射系統(tǒng)20a和三個光電探測系統(tǒng)20b組成一個多焦點探測系統(tǒng)。
在此情況下，輻射系統(tǒng)20a可以采用一種通過光學系統(tǒng)把單一光源發(fā)出的光分成三束光而輻射三束成象光束的結(jié)構(gòu)，或者可以采用一種利用三個光源形成每一個成象光束的結(jié)構(gòu)。
從圖4中顯而易見，成象光束(探測光束)的輻射方向和反射方向不限于圖3中所示的YZ平面，還可以設置在XZ平面內(nèi)或其它平面內(nèi)，只要是一個與XY平面以預定的角度交叉的平面即可。
參見圖1，投影光學系統(tǒng)PL例如是一種雙遠心的縮小系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中使用一個由多個透鏡元件70a、70b等組成的折射光學系統(tǒng)，其中透鏡元件具有在Z軸方向的一個公共光軸。投影光學系統(tǒng)PL的光瞳面與蠅眼透鏡形成的第二光源有共軛的位置關(guān)系，并與分劃板的圖案面有一種基于傅立葉變換的位置關(guān)系。另外，作為投影光學系統(tǒng)PL，采用投影放大率γ例如為1/4、1/5或1/6的系統(tǒng)。因此，當如前所述地用曝光光束EL對分劃板R上的照明區(qū)IAR照明時，形成在分劃板R上的被縮小投影放大率γ的圖案圖象通過投影光學系統(tǒng)PL被投影并轉(zhuǎn)印到晶片W的狹縫狀曝光區(qū)IA上，其中晶片W的表面被涂覆一層抗蝕劑(光敏劑)。
關(guān)于上述多個透鏡元件，可以獨立驅(qū)動多個透鏡元件，這些透鏡元件包括一個最接近分劃板R布置的透鏡元件70a。例如，透鏡元件70a由一個環(huán)形支承件76a支承，用可膨脹的驅(qū)動元件如壓電元件74a、74b和74c在三點支承(驅(qū)動元件74c位于圖1中紙面的深度方向，未示出)，并且還連結(jié)到鏡筒部分76b。驅(qū)動元件74a、74b和74c允許透鏡元件70a周圍的三點沿投影光學系統(tǒng)PL的光軸AX方向獨立地移動。即，透鏡元件70a可以對應于三個驅(qū)動元件74a、74b和74c的位移量平行于光軸AX移動，并且關(guān)于垂直于光軸AX的平面以任何方式傾斜。還構(gòu)成的其它可驅(qū)動透鏡元件通過類似于透鏡元件70a的驅(qū)動機構(gòu)可沿光軸AX的方向和傾斜方向精細地驅(qū)動。在本實施例中，通過驅(qū)動透鏡元件70a等，可以對例如塞德爾五種象差(畸變、象散、彗差、球差和場曲率(焦點))進行調(diào)節(jié)。在此情況下，可以對成象特性獨立校正的次數(shù)與可驅(qū)動透鏡元件的數(shù)量一致。
在此情況下，成象特性校正控制器78根據(jù)主控制器50的指令控制施加到驅(qū)動上述透鏡元件70a等的驅(qū)動元件上的電壓，并且成象特性校正控制器78控制驅(qū)動元件的位移量。另外，成象特性校正控制器78不僅調(diào)節(jié)投影光學系統(tǒng)PL的象差，而且還操縱維持投影光學系統(tǒng)PL的象差恒定為由于壓力變化、照明光束被吸收等所致的象差變化。順便說一下，在圖1中，投影光學系統(tǒng)PL的光軸AX指透鏡元件70b以及其它固定到鏡筒76b的透鏡元件(未示出)的光軸。
另外，在使用的光源為真空紫外光源如輸出波長為157nm的F2激光器的本實施例中，需要用稀有氣體如吸收少量真空紫外光的氦氣或氮氣(低吸收性氣體)更換投影光學系統(tǒng)PL中沿光路的氣體。另外，在包括一個真空紫外光源的曝光設備中，用作投影光學系統(tǒng)PL的透鏡元件的材料限于晶體材料，如具有較大熱膨脹系數(shù)的熒石。因此，因為透鏡元件吸收曝光光束EL而出現(xiàn)的溫度升高非常影響透鏡元件和投影光學系統(tǒng)的成象特性，所以在本實施例中，氦氣由于其較強的冷卻作用而被用作上述吸收性氣體。
如圖1所示，供氣管30和排氣管31的一端均連結(jié)到投影光學系統(tǒng)PL的鏡筒。供氣管30的另一端連結(jié)到用于排出鏡筒內(nèi)氣體的氣體循環(huán)單元(未示出)的一端，而排氣管31的另一端連結(jié)到氣體循環(huán)單元的另一端。氣體循環(huán)單元通過供氣管30和排氣管31一直在投影光學系統(tǒng)PL中建立一條氦氣流，使得鏡筒內(nèi)的氣體用高純度的氦氣替代。關(guān)于此操作，鏡筒內(nèi)吸收性氣體的濃度一直維持在幾PPM以下。另外，氣體循環(huán)單元中結(jié)合一個氣體凈化單元(未示出)，甚至當在包括氣體循環(huán)單元和投影光學系統(tǒng)PL的鏡筒內(nèi)部在內(nèi)的循環(huán)路徑中長時間循環(huán)使用氦氣時，也操縱維持鏡筒內(nèi)吸收性氣體的濃度在幾PPM以下?？梢栽阽R筒內(nèi)布置傳感器，如壓力傳感器或吸收性氣體濃度傳感器，并且根據(jù)傳感器的測量值，通過控制單元(未示出)適當?shù)乜刂平M合到氣體循環(huán)單元中的泵的啟動/停止操作。
晶片臺WST布置在晶片腔40中。晶片腔40被一個與投影光學系統(tǒng)PL的鏡筒無任何間隙地連結(jié)的隔離壁41覆蓋，隔開了內(nèi)部與外部的氣體。晶片腔40的隔離壁41由一種在脫氣時只釋放少量氣體的材料如不銹鋼(SUS)制成。并且在晶片腔40的內(nèi)部水平地布置一個基底BS。
晶片臺WST的結(jié)構(gòu)包括一個XY臺34和一個晶片支架35。XY臺34在Y軸方向、即掃描方向上和X軸方向上(垂直于圖1紙面的方向)被線性電機等二維地驅(qū)動，X軸方向垂直于Y軸方向。晶片支架35安置在XY臺34上，晶片支架35通過靜電吸力(或真空夾具)等固定晶片W。晶片支架35例如用三個致動器(如音圈電機)在三點支承，并且可以在Z軸方向被獨立地驅(qū)動。這樣的操作能夠進行Z軸方向上的位置(焦點位置)調(diào)節(jié)以及關(guān)于晶片W的XY平面的傾斜調(diào)節(jié)。在圖1中，這些部件如驅(qū)動XY臺34的線性電機和驅(qū)動晶片支架35的致動器集中地表示為晶片臺驅(qū)動部分56。
在使用真空紫外波段的波長曝光的曝光設備中，如本實施例中，也需要用氮氣或稀有氣體更換從投影光學系統(tǒng)PL到晶片W的光路，從而避免曝光光束被吸收性氣體如氧氣吸收。
如圖1所示，供氣管32和排氣管33的一端均連結(jié)到晶片腔40的隔離壁41。供氣管32和排氣管33的另一端均連結(jié)到氦氣供給單元(未示出)。高純度的氦氣一直經(jīng)供氣管32從氦氣供給單元提供給晶片腔40，而晶片腔40中的氣體經(jīng)排氣管33由氦氣供給單元收集。以這樣方式循環(huán)使用氦氣。氦氣供給單元中結(jié)合一個氣體凈化單元，操縱氣體凈化單元，從而甚至在包括氮氣供給單元和晶片腔40內(nèi)部在內(nèi)的循環(huán)路徑中長時間循環(huán)使用氦氣時，也可以將除氦氣以外的氣體(即，吸收性氣體，如氧氣、水蒸氣或有機物)的濃度維持在幾PPM以下。可以在晶片腔40內(nèi)布置傳感器，如壓力傳感器或吸收性氣體濃度傳感器，并且根據(jù)傳感器的測量值，通過控制單元(未示出)適當?shù)乜刂平M合到氦氣供給單元中的泵的啟動/停止操作。
在晶片腔40的隔離壁41的-Y側(cè)側(cè)壁上布置一個光透射窗38。同樣，雖然圖中被省去，但光透射窗也可以布置在隔離壁41中-X側(cè)(圖1中紙面的深度方向)的側(cè)壁上。這些光透射窗通過在隔離壁41中形成窗口(開口部分)并連結(jié)光透射元件以封閉窗口而形成，在本例中，光透射元件為普通光學玻璃。當形成窗口時，為了防止氣體從構(gòu)成光透射窗38的光透射元件連結(jié)到窗口的地方泄漏，用一種金屬密封劑如銦或銅密封，或在連結(jié)部分施加碳氟樹脂。作為碳氟樹脂，優(yōu)選使用在80℃溫度下經(jīng)過熱處理2小時脫氣的碳氟樹脂。
在晶片支架35的-Y側(cè)邊緣部分上，布置一個由平面反射鏡組成的在X軸方向延伸的Y活動反射鏡52Wy。在Y活動反射鏡52Wy上，通過光透射窗38從Y軸激光干涉儀37Wy投射測量光束，其中Y軸激光干涉儀37Wy布置在晶片腔40的外部，與Y活動反射鏡52Wy幾乎成直角。在Y軸激光干涉儀37Wy中布置一個探測器，該探測器接收經(jīng)光透射窗38從Y活動反射鏡52Wy反射的光束，由此探測Y活動反射鏡52Wy的位置，即晶片W的Y位置，其中以布置在Y軸激光干涉儀37Wy內(nèi)的參考反射鏡的位置為參考。
類似地，雖然在圖中被省去，但在晶片支架35的-X側(cè)的邊緣部分上，布置一個由平面反射鏡組成的沿Y軸方向延伸的X活動反射鏡。并且，與上述類似，通過X活動反射鏡由X軸干涉儀(未示出)探測X活動反射鏡的位置，即晶片W的X位置。上述兩個激光干涉儀的探測值(測量值)提供給主控制器50，并且主控制器50根據(jù)這些干涉儀的探測值經(jīng)晶片臺驅(qū)動部分56控制晶片臺WST的位置。
如上所述，在本實施例中，因為在晶片腔40的外部布置激光干涉儀，即激光光源，光學元件如棱鏡和探測器等，所以即使從組成激光干涉儀的部件如探測器中產(chǎn)生少量的吸收性氣體，對曝光也沒有不利的作用。
在上述內(nèi)容中，分劃板腔15和晶片腔40的氦氣供給單元中結(jié)合了氣體凈化單元，但是也可以采用不同的結(jié)構(gòu)，如不結(jié)合氣體凈化單元，并且分劃板腔15和晶片腔40中的氣體經(jīng)工廠管道排出。同樣，布置在投影光學系統(tǒng)PL中的氣體循環(huán)單元可以有類似的結(jié)構(gòu)。
另外，投影光學系統(tǒng)PL的鏡筒內(nèi)表面最好例如用碳氟樹脂涂覆，或者通過等離子濺射涂覆形成一種在脫氣時只釋放少量氣體的硬膜(如陶瓷膜或不銹鋼膜)，或者最好通過電場拋光進行化學清潔處理。另外，作為鏡筒內(nèi)表面的材料，可以使用化學清潔材料，如不銹鋼或特氟隆(注冊商標)。
另外，如圖1所示，在本實施例的曝光設備100中設置一個多焦點位置探測系統(tǒng)(以下稱作“晶片AF系統(tǒng)”)60。此系統(tǒng)是基于斜入射法，由一個輻射系統(tǒng)60a和一個光電探測系統(tǒng)60b組成，輻射系統(tǒng)60a有一個由主控制器50控制開/關(guān)操作并從相對于投影光學系統(tǒng)PL的光軸以預定角度的入射方向?qū)ν队肮鈱W系統(tǒng)PL的成象表面輻射很多成象光束、從而形成針孔或狹縫圖象的光源，而光電探測系統(tǒng)60b光電探測從晶片W的表面反射的成象光束并探測每個探測點的Z位置。在日本專利申請公開JP06-283403和對應的美國專利US5,448,332中公開了類似于本實施例中晶片AF系統(tǒng)的多焦點位置探測系統(tǒng)的詳細結(jié)構(gòu)。晶片AF系統(tǒng)60的輸出發(fā)送給主控制器50。只要適用該國際申請的指定國或選定國的國家法律允許，上述日本專利申請和美國專利全部在此引為參考。
控制系統(tǒng)主要由主控制器50形成，如圖1所示。主控制器50的結(jié)構(gòu)包括一個由諸如CPU(中央處理器)、ROM(只讀存儲器)和RAM(隨機存取存儲器)組成的微電腦(或工作站)。主控制器50執(zhí)行如上所述的各種控制操作。另外，主控制器50還控制這些操作，如對分劃板R和晶片W的同步掃描，晶片W的步進操作等，從而進行精確地曝光。
更精確地說，例如，在掃描曝光期間，主控制器50通過分劃板臺驅(qū)動部分49和晶片臺驅(qū)動部分56控制分劃板臺RST和晶片臺WST的位置和速度；根據(jù)激光干涉儀37Ry和37Wy的測量值，使得分劃板R經(jīng)分劃板臺RST在+Y方向(或-Y方向)以速度VR＝V被掃描，同時，晶片W經(jīng)晶片臺WST在-Y方向(或+Y方向)關(guān)于曝光區(qū)IA以速度VW＝γ·V(γ是從分劃板R到晶片W的投影放大率)掃描。并且事實上，主控制器50根據(jù)分劃板X干涉儀和晶片X干涉儀(二者均未示出)的測量值控制分劃板支架14B，從而防止在分劃板R和晶片W之間出現(xiàn)誤差。
另外，在進行步進操作時，主控制器50根據(jù)激光干涉儀37Wy和晶片X干涉儀(未示出)的測量值通過晶片臺驅(qū)動部分56控制晶片臺WST的位置。
除上述操作之外，例如在進行掃描曝光(后文描述)時，主控制器50根據(jù)分劃板AF系統(tǒng)20和晶片AF系統(tǒng)60的探測結(jié)果，通過經(jīng)晶片臺驅(qū)動部分56控制Z位置和向晶片支架35的XY平面的傾斜度來進行自動聚焦(自動焦點調(diào)節(jié))和自動調(diào)平。另外，在曝光操作之前，主控制器50根據(jù)分劃板AF系統(tǒng)20的測量結(jié)果設置分劃板AF系統(tǒng)20的探測偏差(或利用偏差進行校準)，并調(diào)節(jié)投影光學系統(tǒng)PL的成象特性。下面對這些進行描述。
首先，對設置分劃板AF系統(tǒng)中探測偏差的方法及設置偏差的原因進行說明。
簡言之，設置分劃板AF系統(tǒng)20中偏差的原因在于，在本實施例的曝光設備100中，如前所述，硬膠片24連結(jié)到分劃板R，這樣就影響探測分劃板R的Z位置時的精確度。
更具體地說，在下面的描述中，為了方便起見，使曝光設備100有這樣一種配置，即分劃板R可以在Z軸方向自由地驅(qū)動。另外，在曝光設備中既沒有設置硬膠片24、也沒有設置膠片(軟膠片)的狀態(tài)下，其中膠片由一種膜片組成，而膜片主要由一種比硬膠片24薄很多的有機物制成，假設在最初設置時進行分劃板AF系統(tǒng)20的校準，如圖4所示，使得投影光學系統(tǒng)PL在分劃板一側(cè)(物平面?zhèn)?的焦點BF與反射光束FB2在第二光電探測單元S2上的入射位置以及探測參考點O一致。在上述假設中，通過使曝光光束EL的投影光學系統(tǒng)PL的數(shù)值孔徑N.A.和投影放大率γ決定的入射角在圖案面PF上入射角為最大值α’來設置焦點BF，并且反射光束FB2是分劃板AF系統(tǒng)20的輻射系統(tǒng)20a發(fā)出的成象光束(探測光束)FB1在圖案面PF反射的反射光束。
在此狀態(tài)下，當如圖4所示地插入硬膠片24時，投影光學系統(tǒng)PL在分劃板一側(cè)(物平面?zhèn)?的焦點BF向上(+Z方向)移動ΔZ1，到達BF’位置。但當插入硬膠片時，入射到圖案面上的成象光束FB1的光軸變?yōu)镕B1’，而從圖案面反射的反射光束FB2的光軸變?yōu)镕B2’。這意味著當分劃板R的圖案面處于圖4中標為PF’的位置時，分劃板AF系統(tǒng)20確認探測參考點O。因此，當根據(jù)第二光電探測單元S2的探測結(jié)果不用在分劃板AF系統(tǒng)20(第二光電探測單元S2)中設置任何探測偏差地將分劃板R控制在Z軸方向時，分劃板R將被向上(在+Z方向)驅(qū)動ΔZ2，并且圖案面PF的位置將被設置在參考位置PF’。
但是在此情況下，被認為是校準靶的分劃板一側(cè)上的焦平面是一個表示為PF″的表面。因此，這樣就建立了ΔZ1-ΔZ2＝ΔZ的散焦狀態(tài)，要解決散焦狀態(tài)，需要根據(jù)分劃板AF系統(tǒng)20的探測結(jié)果對Z靶值設置偏差ΔZ，分劃板在該值處被對齊。
即，通過對第二光電探測單元S2的探測結(jié)果增加偏差ΔZ而設置對齊靶值，并且當完成設置時，根據(jù)靶值在Z軸方向上驅(qū)動分劃板R。通過這種配置，可以使分劃板R的圖案面PF與分劃板一側(cè)上投影光學系統(tǒng)PL的焦平面重合，由于硬膠片24的插入，該焦平面移到表面PF”。
因此，甚至當曝光設備是一種設計使用無需硬膠片24的分劃板R的設備時，或是一種設計使用圖案面受軟膠片保護的分劃板R的設備時，可以使用一種包括硬膠片24的分劃板R，沒有任何由于投影光學系統(tǒng)PL和分劃板R之間的相對空間的變化帶來的問題。
順便說一下，代替設置偏差ΔZ，可以通過如前所述調(diào)節(jié)圖2所示光電探測系統(tǒng)L2中平行片的傾角并如圖4中箭頭A所示地移動反射光束的光軸ΔM(＝ΔZ·sinα)來重新校準分劃板AF系統(tǒng)，其中ΔM對應于偏差ΔZ。
光軸的移動量ΔM和偏差ΔZ唯一地設置，與硬膠片24的厚度t對應。即，當利用曝光光束EL的入射角α’，進入硬膠片24的曝光光束EL的出射角β′(根據(jù)硬膠片24對曝光光束EL的折射率n以及入射角α’，通過折射原理唯一地設置)，和厚度t時，前述的ΔZ1可以表示為下列函數(shù)ΔZ1＝f1(α’，β’，t)...(1)順便說一下，在第二實施例中將對函數(shù)f1做進一步的描述。
在本實施例的情況下，因為入射角α’是一個已知的常數(shù)，并且摻氟石英24對曝光光束EL(波長為157nm的氟激光器)的折射率n也是已知的，所以出射角β’也是一個常數(shù)，可以通過計算很容易地得到。因此，ΔZ1可以表示為下面的方程(2)ΔZ1＝K1·t...(2)在此情況下，K1是一個根據(jù)上面的α’和β’設置的比例常數(shù)。
同樣，可以有下列表達式ΔZ2＝K2·t...(3)在此情況下，K2是一個根據(jù)探測光束的入射角α和進入硬膠片24的探測光束的出射角β設置的比例常數(shù)。
因此，偏差ΔZ可以表達為下列方程(4)ΔZ＝ΔZ1-ΔZ2＝(K1-K2)·t＝K·t ...(4)在此情況下，K是一個由K＝K1-K2定義的比例常數(shù)。
因此，一旦知道硬膠片24的厚度t，就可以通過方程(4)立刻得到偏差ΔZ。
在本實施例的分劃板AF系統(tǒng)20中，第一光電探測單元S1接收輻射系統(tǒng)20a輻射的成象光束在硬膠片24的上下表面反射的反射光束，并且將探測信號輸出給主控制器50。并且，根據(jù)從第一光電探測單元S1發(fā)出的探測信號，主控制器50可以計算從硬膠片24的上下表面反射的反射光束在光電探測單元S1的探測面上的入射點之間的距離δ(參見圖2)。
因此，從圖2所示的幾何關(guān)系中可知，當光電探測系統(tǒng)L1的投影放大率設置為D時，δ滿足下列方程關(guān)系(5)δ＝2t·D·tanβ·cosα ...(5)當改進方程(5)時，可以如下表達t＝δ/(2D·tanβ·cosα) ...(5)′把方程(5)′帶入到方程(4)中，可以得到如下方程ΔZ＝K·δ/(2D·tanβ·cosα) ...(6)當把κ/(2D·tanβ·cosα)表示為一個比例常數(shù)C時，方程(6)可以表示成方程(7)ΔZ＝C·δ...(7)
因此，在本實施例中，提前獲得比例常數(shù)C，并將其與方程(7)一起儲存到主控制器50的RAM中。因此，主控制器50根據(jù)第一光電探測單元S輸出的探測信號計算上述的δ，并且還可以根據(jù)方程(7)，通過立即設置分劃板AF系統(tǒng)20的探測偏差ΔZ、或通過控制光電探測光學系統(tǒng)L2中平行片69的傾斜度來進行分劃板AF系統(tǒng)20的校準，使得反射光束的光軸只移動ΔM＝(ΔZ·sinα)。從方程(5)和方程(5)’顯而易見，因為δ正比于硬膠片24的厚度t，所以測量δ就意味著測量厚度t。
在上述說明中，為方便起見沿Z軸方向驅(qū)動分劃板R，但是在本實施例中，因為曝光設備100沒有Z軸方向驅(qū)動機構(gòu)，所以實際上主控制器50在曝光前根據(jù)硬膠片24的厚度的探測結(jié)果對分劃板AF系統(tǒng)20進行上述校準。并且，當進行掃描曝光時，主控制器50根據(jù)被進行校準的分劃板AF系統(tǒng)20中第二光電探測單元S2的探測結(jié)果計算分劃板R的圖案面PF的散焦量。然后，考慮探測結(jié)果，主控制器50根據(jù)晶片AF系統(tǒng)60的測量值，通過晶片臺驅(qū)動部分56控制晶片支架35的Z位置，使得分劃板R(的圖案面)和晶片W(的表面)之間的光學距離得以維持，或換言之，分劃板R和晶片W之間的共軛關(guān)系得以維持。下面對此做更詳細的說明。
另外，在本實施例的曝光設備100中，在被輻射分劃板R圖案面PF的曝光光束EL的照明區(qū)中設置三個分劃板AF系統(tǒng)20的探測點(成象光束的輻射點)。因此，當圖案面PF在非掃描方向傾斜時(在非掃描方向有調(diào)平誤差時)，可以探測。但是，當硬膠片24的厚度在非掃描方向上不同時，探測結(jié)果可以類似于在圖案面PF的非掃描方向有調(diào)平誤差的情況。因此，甚至在這種情況下，為了探測每個探測點處圖案面PF的散焦量，探測對應于每個探測點的硬膠片24的厚度t，并且根據(jù)探測結(jié)果執(zhí)行第二光電探測單元S2的校準(或設置探測偏差)。
另外，當提前精確地獲得硬膠片的厚度t時，不需要探測硬膠片的厚度t。即，當在對曝光設備加載具有硬膠片的分劃板之前，測量硬膠片的厚度t，然后操作者可以把提前測得的硬膠片的厚度t經(jīng)輸入/輸出單元如操縱臺輸入到曝光設備中(或更精確地講，輸入到主控制器50的RAM中)。并且根據(jù)輸入，可以執(zhí)行第二光電探測單元S2的校準?；蛘?，替代操縱者執(zhí)行輸入，可以把硬膠片的厚度t儲存為分劃板上的條形碼信息，并且當把具有硬膠片的分劃板載入到曝光設備中時，可以用條形碼閱讀器讀出條形碼信息。
另外，當插入硬膠片24時，不僅投影光學系統(tǒng)PL的象面一側(cè)上的焦點位置發(fā)生變化，而且成象特性如球差、慧差、畸變和場曲率等也發(fā)生變化。因此在本實施例中，把做為參數(shù)的膠片(圖案保護性元件)厚度t和用于校正上述每一象差的投影光學系統(tǒng)PL的透鏡元件的驅(qū)動量之間的關(guān)系式提前儲存到RAM中。通過把實際圖案曝光到晶片W上、通過投影光學系統(tǒng)PL測量圖案圖像以及提前進行的光學模擬等實驗獲得本關(guān)系式。并且在曝光之前，主控制器50根據(jù)在分劃板AF系統(tǒng)20的上述校準時測得的膠片的厚度(當三個探測點處的厚度不同時，再根據(jù)三個探測點的平均厚度、兩端探測點的平均厚度和中心探測點的厚度中的一個)給予成象特性校正控制器78指令，以校正投影光學系統(tǒng)PL的上述每個象差。當驅(qū)動透鏡元件以校正投影光學系統(tǒng)PL的成象特性時，做為副效應，導致焦點的變化；但是，這種變化如此之小，以致于可以不予理會。另外，在本實施例中，主控制器50還可以通過給予成象特性校正控制器78指令并沿Z軸方向驅(qū)動多個構(gòu)成投影光學系統(tǒng)PL的透鏡元件70a、70b等中的至少一個來調(diào)節(jié)分劃板R的圖案面PF相對于分劃板一側(cè)上焦平面的位置(參見圖4)。
當完成了投影光學系統(tǒng)PL的上述象差校正時，開始以下列方式進行曝光過程的操作。
首先，進行預備操作，如利用分劃板顯微鏡(未示出)和離軸校準傳感器(未示出)進行分劃板校準以及通過校準傳感器的基線測量等。然后，利用校準傳感器進行晶片W的細校準(如EGA(增強的全方位校準))，并且獲得晶片W上多個拍攝區(qū)的分布坐標。
在日本專利申請公開JP04-324923和對應的美國專利US5,243,195中披露了如上述分劃板校準和基線測量等的預備操作的細節(jié)。至于后面的操作，EGA，在日本專利申請公開JP61-44429和對應的美國專利US4,780,617也有所描述。只要適用該國際申請的指定國或選定國的國家法律允許，上述每件專利文獻的內(nèi)容都在此引為參考。
當以上述方式完成了曝光晶片W的預備操作之后，主控制器50根據(jù)校準結(jié)果將晶片臺WST移到起始位置(加速起始位置)，以對晶片W上的第一拍攝區(qū)掃描曝光，同時監(jiān)測晶片一側(cè)的Y軸激光干涉儀37Wy的測量值和X激光干涉儀(未示出)。
然后，主控制器50開始在Y方向掃描分劃板臺RST和晶片臺WST，并且當兩個臺達到它們的目標掃描速度時，曝光光束EL開始對分劃板R的圖案區(qū)照明，開始掃描曝光。
主控制器50同步控制分劃板臺RST和晶片臺WST，尤其在上述掃描曝光期間，使得分劃板臺RST在Y軸方向的移動速度VR和晶片臺WST在Y軸方向的移動速度VW維持在一個與投影光學系統(tǒng)PL的投影放大率γ對應的速度比例。
然后，用紫外脈沖光連續(xù)照明分劃板R的圖案區(qū)的不同區(qū)域，并且當照明整個圖案區(qū)時，就完成了對晶片W上第一拍攝區(qū)的掃描曝光。通過這種操作，分劃板R的電路圖案經(jīng)投影光學系統(tǒng)PL被縮小并轉(zhuǎn)印到第一拍攝區(qū)上。
當以上述方式完成了第一拍攝區(qū)的掃描曝光時，主控制器50在X軸和Y軸方向移步晶片臺WST，并把晶片臺WST移到對第二拍攝區(qū)上掃描曝光的起始位置。當進行移步操作時，主控制器根據(jù)在晶片一側(cè)Y軸激光干涉儀37Wy以及X激光干涉儀的測量值實時測量晶片臺WST在X、Y和θz方向上的位移。然后根據(jù)測量結(jié)果，主控制器50控制晶片臺WST的位置，使得XY位移處于預定的狀態(tài)。
另外，根據(jù)θz方向上晶片臺WST的位移信息，主控制器50旋轉(zhuǎn)控制分劃板支架14B，從而補償晶片W側(cè)上的旋轉(zhuǎn)位移誤差。
然后，主控制器50進行在第二拍攝區(qū)上的掃描曝光，與上述掃描曝光一樣。
在上述方式中，重復進行掃描曝光和步進操作，以對后面的拍攝區(qū)曝光，并且連續(xù)地把分劃板R的電路圖案轉(zhuǎn)印到經(jīng)過對晶片W曝光的所有拍攝區(qū)。
在掃描曝光期間，主控制器50以下列方式進行焦點調(diào)平控制。即，當?shù)诙怆娞綔y單元S2探測到的分劃板R的圖案面PF從探測參考位置的位移表示為Rz，并且由晶片AF系統(tǒng)(60a和60b)的傳感器探測到的離探測參考位置的位移表示為Wz，或者其相鄰區(qū)域表示為Wz時，其中第二光電探測單元是已經(jīng)完成校準的分劃板AF系統(tǒng)20的任意一個單元(為了簡便，稱作“S21”)，晶片AF系統(tǒng)的傳感器的探測點是晶片W上對應于第二光電探測單元S21的探測點的探測點，焦點位移ΔF可以表示如下ΔF＝Rz×γ2-Wz(8)然后主控制器50在Z軸方向移動晶片支架35，使得在分劃板AF系統(tǒng)20的所有探測點上ΔF都變?yōu)榱?，由此進行焦點調(diào)平控制，使得分劃板R和晶片W之間的光學位置關(guān)系保持恒定。
如前所述，在本實施例中，主控制器50構(gòu)成一個計算單元以及組成計算單元的一個第一計算單元和一個第二計算單元。同時，主控制器50和分劃板AF系統(tǒng)20組成一個探測單元，探測保護分劃板R圖案面PF的硬膠片24的厚度。另外，晶片支架35、晶片臺驅(qū)動部分56和主控制器50組成一個校正單元，校正分劃板R和晶片W之間的位置關(guān)系，而成象特性校正控制器78和主控制器50組成一個校正單元，校正投影光學系統(tǒng)PL的光學特性。
如上所述，關(guān)于第一實施例的曝光設備100，因為它包括一個用于探測保護分劃板R圖案面PF的硬膠片24的厚度的探測單元(20和60)，所以可以根據(jù)由探測單元探測到的硬膠片24的厚度精確地探測分劃板R的圖案面PF在Z方向的位置。另外，可以執(zhí)行考慮了在分劃板R的電路圖案PA圖像的成象狀態(tài)中由于硬膠片24引起了變化的曝光。因此，可以高精確度地進行曝光，不受硬膠片24的厚度(或厚度差)的影響。
另外，硬膠片24由一個透明片制成，透明片是一個平行片，并且探測單元的結(jié)構(gòu)包括一個輻射系統(tǒng)20a，經(jīng)硬膠片24向圖案面PF上從相對于其法向傾斜預定角度α的方向輻射探測光束；第一光電探測單元S1，接收從硬膠片24上面對圖案面PF的一側(cè)以及相反側(cè)表面上反射的反射光束并輸出探測信號；和主控制器50，根據(jù)第一光電探測單元S1發(fā)出的探測信號計算硬膠片24的厚度。因此，主控制器50可以根據(jù)第一光電探測單元S1的探測信號探測硬膠片24以及其它元件、如根據(jù)需要設置的圖案保護性元件的厚度。
關(guān)于硬膠片24的厚度，絕不需要硬膠片有相同的厚度，可以采用沒有膠片的分劃板。但在本實施例中，因為曝光設備100有探測硬膠片厚度的能力，所以不僅可以使用沒有膠片的分劃板，而且也可以使用多種類型的膠片，如帶有一個硬膠片的分劃板，或帶有不同厚度的軟膠片的分劃板，沒有嚴重問題。
另外，在本實施例中，探測單元包括第二光電探測單元S2，用于接收從圖案面PF反射的反射光束并輸出探測信號，并且第二光電探測單元S2可以根據(jù)硬膠片24的厚度進行校準。另外，構(gòu)成探測單元的主控制器50可以根據(jù)第一光電探測單元S1輸出的探測信號計算圖案保護性元件如硬膠片24的厚度，并且根據(jù)算出的厚度和第二光電探測單元S2輸出的探測信號，主控制器50還可以計算圖案面PF的實際Z位置(法線方向的位置)和散焦量，其中分劃板R的圖案面PF由于圖案保護性元件厚度的影響所致的位置移動得到校正。
另外，如前所述，本實施例中根據(jù)基于第一光電探測單元S1的輸出獲得的保護性元件如硬膠片24的厚度，在曝光之前進行分劃板AF系統(tǒng)20的校準(或探測偏差的設置)以及投影光學系統(tǒng)PL的光學特性的校正。另外，當進行掃描曝光時，考慮到分劃板AF系統(tǒng)20的探測值后校正(調(diào)節(jié))分劃板R和晶片W之間的位置關(guān)系(光學位置關(guān)系)，其中分劃板AF系統(tǒng)上已進行了上述校準等。因此，可以不會由于散焦而降低曝光精度地進行高精密性的曝光。
另外，在本實施例中，輻射系統(tǒng)20a對圖案面PF中與投影光學系統(tǒng)PL的曝光區(qū)IA對應的區(qū)域中的多個探測點輻射探測光束，并且對應于多個探測點地設置第一和第二光電探測單元S1和S2。然后，在本實施例中，主控制器50根據(jù)多個第一光電探測單元S1發(fā)出的探測信號計算保護性元件如硬膠片24的厚度分布，并調(diào)節(jié)晶片W相對垂直于投影光學系統(tǒng)PL的光軸方向的表面的傾斜度，即進行水平調(diào)節(jié)。因此，可以不受硬膠片厚度分布影響地進行高精密度地曝光。
另外，在本實施例中，因為用波長為157nm的屬于真空紫外波段的能量束如F2激光進行曝光，所以投影光學系統(tǒng)的分辨率得以提高，這因此使得能夠?qū)⒕毜膱D案以高分辨率轉(zhuǎn)印到晶片上。
再者上述第一實施例中，做為校正由硬膠片厚度所致的效應的一種方法，可以采用調(diào)節(jié)分劃板和晶片的位置關(guān)系或通過驅(qū)動投影光學系統(tǒng)中的透鏡元件而調(diào)節(jié)投影光學系統(tǒng)的光學特性的方法。但是，本發(fā)明不限于上述方法，這些方法可以結(jié)合使用以進行總調(diào)節(jié)。<第二實施例>
接下來，參見圖5至圖7對本發(fā)明的第二實施例進行描述。在本實施例中，與第一實施例相同或一致的結(jié)構(gòu)和組件采用相同標號，對它們的描述也從簡或省去。
在第二實施例中，采用的曝光設備與第一實施例中的曝光設備10結(jié)構(gòu)類似，除了設置圖5中的分劃板AF系統(tǒng)120代替分劃板AF系統(tǒng)20，并且主控制器50的控制功能對應于不同系統(tǒng)稍微不同。因此，下面的描述主要集中在不同之處。
圖5表示分劃板AF系統(tǒng)120的整體結(jié)構(gòu)。如圖所示，分劃板AF系統(tǒng)120包括一個輻射系統(tǒng)120a和一個光電探測系統(tǒng)120b，其中輻射系統(tǒng)120a的結(jié)構(gòu)類似于輻射系統(tǒng)20a，并且經(jīng)硬膠片24向分劃板R的圖案面PF上輻射探測光束，換言之，輻射成象光束(屬于600至800nm波段的紅光)以形成針孔或狹縫圖像，并且光電探測系統(tǒng)120b的結(jié)構(gòu)包括一個光電探測單元S3等，用于接收從輻射系統(tǒng)120a發(fā)出的成象光束被分劃板R的圖案面PF反射的經(jīng)光電探測光學系統(tǒng)L2的反射光束。
做為光電探測單元S3，使用與第二光電探測單元S2類似的光電探測裝置。光電探測單元S3接收輻射系統(tǒng)120a輻射的成象光束被分劃板R的圖案面PF反射的反射光束，并且將探測信號輸出給主控制器50。根據(jù)探測信號，主控制器50探測分劃板R的圖案面PF在光軸方向的位置。即，在本實施例中，分劃板AF系統(tǒng)120和主控制器50組成一個位置探測系統(tǒng)。
雖然圖5中未示出，但實際上，輻射系統(tǒng)120a分別向以預定間隔沿非掃描方向(x軸方向)布置在分劃板R圖案面PF的照明區(qū)IAR中的多個探測點輻射成象光束，并且對應于每個探測點地設置光電探測系統(tǒng)120b。照明系統(tǒng)120a和多個光電探測系統(tǒng)120b組成一個多焦點探測系統(tǒng)。
其它組件的結(jié)構(gòu)類似于第一實施例。在第二實施例的曝光設備中，從輻射系統(tǒng)120a發(fā)出的探測光束(成象光束)的入射角α設置在35°～40°的范圍。下面對把入射角α設置在35°～40°范圍的原因給予說明。
假設如圖6A所示，在曝光設備中既沒有硬膠片24、也不設置軟膠片的狀態(tài)下，在初始設置中進行分劃板AF系統(tǒng)120上的校準，使得投影光學系統(tǒng)PL在分劃板一側(cè)(物平面一側(cè))的焦點BF與反射光束FB2在第三光電探測單元S3上的入射位置以及探測參考點O重合。在上面的假設中，通過使由數(shù)值孔徑N.A.和曝光光束EL的投影光學系統(tǒng)PL的投影放大率γ決定的入射角在圖案面PF處為最大角α’來設置焦點BF，并且反射光束FB2是分劃板AF系統(tǒng)120的輻射系統(tǒng)120a發(fā)出的成象光束(探測光束)從圖案面PF反射的反射光束。
在此狀態(tài)下，當如圖6B所示地插入硬膠片(平行玻璃片)24時，投影光學系統(tǒng)PL在分劃板一側(cè)(物平面一側(cè))的焦點BF向上(+Z方向)移動ΔZ1，到達BF’位置。在此情況下，當利用曝光光束EL的入射角α’，進入硬膠片24的曝光光束EL的出射角β’(根據(jù)硬膠片24對曝光光束EL的折射率n和入射角α’，依據(jù)折射定律唯一地設置)以及厚度t時，ΔZ1可以表示為前述方程(1)中的函數(shù)f1。
但是，可以知道，由于在物平面(或象平面)附近插入厚度為t的平行玻璃片所致的成象光束焦點位置的變化量Z可以表示成一個典型的方程，即表示成包括一個平行玻璃片的光學系統(tǒng)的焦點位置的位移，如方程(9)所示Z＝t(1-tanθ2/tanθ1) ...(9)在此情況下，θ1是每個光束到平行片的入射角，θ2是進入平行玻璃片的每個光束的出射角。當平行玻璃片的折射率設為n時，依據(jù)折射定律，θ1和θ2之間的關(guān)系可以表達如下sinθ1＝n·sinθ2...(10)焦點位置Z的位移可以表示成圖7所示的曲線。
從上述的說明中顯而易見，方程(1)中的函數(shù)f1不是別的，正是上述方程(9)中的函數(shù)Z，用θ1＝α’和θ2＝β’替代。因此ΔZ1＝f1(α’，β’，t)＝t(1-tanβ’/tanα’) ...(1)’另外，當入射到圖案面上的成象光束FB1的光軸由于硬膠片24的插入變?yōu)镕B1’，并且圖案面PF在+Z方向移動ΔZ2時，成象光束被分劃板R的圖案面反射的反射光束FB2’被光電探測單元S3的原點O接收。
在此狀態(tài)下，因為方程(9)與光束的波長無關(guān)，所以可以表示為方程(11)ΔZ2＝t(1-tanβ/tanα)...(11)在此情況下，α是探測光束在硬膠片24上的入射角，而β是進入硬膠片24(該光束在玻璃內(nèi)部被折射)的探測光束的出射角。
但是，因為在分劃板AF系統(tǒng)120中設置的偏差ΔZ是ΔZ＝ΔZ1-ΔZ2，所以，當ΔZ1＝ΔZ2時，即當下列方程(12)成立時，將不需要設置偏差。
t(1-tanβ’/tanα’)＝t(1-tanβ/tanα) ...(12)從此方程中明顯看出，當入射角α滿足下列方程時tanβ’/tanα’＝tanβ/tanα ...(12)’不需要分劃板AF系統(tǒng)120的偏差設置。因此，在下面的說明中，將具體得到本實施例中采用的α。
在投影光學系統(tǒng)PL中，晶片一側(cè)上的數(shù)值孔徑(N.A.)通常設置在0.60～0.80的范圍內(nèi)，而分劃板一側(cè)上的數(shù)值孔徑(N.A.)是晶片側(cè)數(shù)值孔徑的γ倍(投影放大率)(或從晶片一側(cè)到分劃板一側(cè)的倍數(shù)為1/成象放大率)。因此，因為投影放大率γ是1/4或1/5，所以分劃板一側(cè)上的數(shù)值孔徑為0.60×1/5～0.8×1/4，即約為0.12～0.20。
因為數(shù)值孔徑＝sin(入射角)＝sinα’，所以按如下計算曝光光束在分布于分劃板R附近的硬膠片(平行玻璃片)24上入射角的最大值α’＝sin-1(0.20)≈11.5° ...(13)例如，當曝光光束EL是波長為157nm的F2激光束，并且硬膠片24的材料為摻氟石英時，在本實施例中，摻氟石英對F2激光束的折射率為1.65，因此tanα’≈tan(11.5°)≈0.203 ...(14)由于折射定律β’＝sin-1(sinα’/n)≈sin-1(sin(11.5°)/1.65)≈6.94°...(15)tanβ’≈tan(6.94°)≈0.122 ...(16)從這些結(jié)果中可以將方程(1)’表示如下ΔZ1≈t(1-0.122/0.203)＝0.400×t...(17)
即，在此情況下，投影光學系統(tǒng)PL的焦點在分劃板一側(cè)的移動量約為厚度t的40.0％。
做為分劃板AF系統(tǒng)120探測分劃板R位置的探測光束，使用波帶范圍約為600nm～800nm的紅光。在典型的透鏡材料中，長波光的折射率小于短波光的折射率。例如，摻氟石英對波帶范圍約為600～800nm的紅光的折射率約為1.45～1.46，小于使用F2激光束的情形—1.65。
因此，當設置輻射系統(tǒng)120a發(fā)出的探測光束的入射角α，使得ΔZ2＝t(1-tanβ/tanα)與曝光光束(F2激光束)的ΔZ1(＝0.400t)一致時，由于硬膠片24的插入而發(fā)生的曝光光束(F2激光束)的焦點位置的位移與探測光束(紅光)的探測位置的位移一致，無論硬膠片24的厚度如何。在此情況下，上述方程(12)’是成立的。
即，當根據(jù)由分劃板AF系統(tǒng)120得到的對圖案位置的探測結(jié)果而進行焦點校正時，可以避免由于硬膠片24的不同厚度所致的誤差。
當如上所述地使用由摻氟石英制成的硬膠片24和F2激光束時，在輻射系統(tǒng)120a發(fā)出的探測光束的入射角α處于35°～40°(對應于折射率為1.45～1.46)的情況下，對硬膠片24的厚度t的探測誤差約為40.0％。為了可視地表示此點，在圖6B和6C中將曝光光束EL的入射角α’設置為11°，并將探測光束的入射角α設置為40°。從圖6B和6C中顯而易見，通過設置探測光束的入射角α使得上述方程(12)’成立，由于硬膠片24的插入所致的曝光光束(F2激光束)的焦點位置的位移與探測光束(紅光)的探測位置的位移一致，無論硬膠片24的厚度如何。
在本實施例中，通過將探測光束的入射角α設置在35°～40°的范圍內(nèi)，曝光光束EL的Z值與分劃板AF系統(tǒng)120的探測光束的Z值一致，形成一個可以忽略由于硬膠片的厚度變化所致的誤差的情形。
這種關(guān)系不限于把F2激光束用作光源并由摻氟石英制備平行片的情形。例如，甚至當使用ArF準分子光源和由石英或螢石制備的硬膠片時，通過優(yōu)化各種條件下探測光束的入射角α、使得曝光光束的上述Z值與輻射系統(tǒng)輻射的探測光束的工作一致時，由分劃板AF系統(tǒng)的探測光束獲得的分劃板R的探測值基本上不受硬膠片厚度(或各種厚度)導致的誤差的任何影響，與上述類似。
另外，當用F2激光器做為光源時，硬膠片的材料不僅限于上述摻氟石英，而是也可以使用一些典型類型的石英，包含少量羥基的石英或加氫的石英。另外，也可以使用氟化物晶體，如螢石，氟化鎂或氟化鋰。
另外，在第二實施例的曝光設備中，在分劃板R的被輻射曝光光束EL的圖案面PF上的照明區(qū)中設置分劃板AF系統(tǒng)120的三個探測點(成象光束的輻射點)，并且每個成象光束(探測光束)的入射角設置在30～40°的范圍。因此，接收每個探測光束的反射光束的光電探測單元S3可以精確地探測相應探測點的散焦量，不用設置探測偏差(和執(zhí)行前述的重新校準)，并且不用考慮是否在設備中設置硬膠片24。因此，當圖案面PF在非掃描方向傾斜時(當在非掃描方向發(fā)生調(diào)平誤差時)，可以探測到這種狀態(tài)。
但是，當插入硬膠片24時，不僅投影光學系統(tǒng)PL在象平面一側(cè)的焦點改變，而且成象特性如球差、慧差、畸變和場曲率也改變。因此，為了校正投影光學系統(tǒng)的成象特性，需要關(guān)于硬膠片24的厚度t的信息。在本實施例中，通過操作者經(jīng)輸入單元如操縱臺(未示出)輸入厚度t的信息。
在第二實施例中，把用作參數(shù)的膠片(圖案保護性元件)厚度t和用于校正上述每項象差的投影光學系統(tǒng)PL的透鏡元件的驅(qū)動量之間的關(guān)系提前儲存到RAM中，與第一實施例中相同。并且，當曝光之前通過輸入裝置如操縱臺(未示出)輸入關(guān)于硬膠片24的厚度t的信息時，主控制器50給予成象特性校正控制器78指令，校正投影光學系統(tǒng)PL的上述每種象差。順便說一下，當驅(qū)動透鏡元件以校正投影光學系統(tǒng)PL的成象特性時，做為一個副作用，導致焦點的變化；但變化很小，以致于可以忽略。
然后，在類似于第一實施例的程序中，執(zhí)行曝光過程中的操作，并且在掃描曝光期間，主控制器50執(zhí)行類似于第一實施例的焦點調(diào)平控制并在Z軸方向移動晶片支架35，使得通過使上述方程(8)中的ΔF在分劃板AF系統(tǒng)120的所有探測點處為零，來恒定地維持分劃板R和晶片W之間的光學位置關(guān)系。
如前所述，根據(jù)本發(fā)明的第二實施例，分劃板AF系統(tǒng)120可以高精度地探測分劃板圖案面的散焦量，不受是否設置圖案保護性元件如硬膠片24的影響，并且不受設置圖案保護性元件時的厚度(或厚度差)影響。并且，因為考慮了分劃板AF系統(tǒng)120的探測值之后進行分劃板R和晶片W之間的位置關(guān)系(光學位置關(guān)系)校正(調(diào)節(jié))，所以可以高精度地進行曝光，沒有由散焦所致的曝光精度的任何減弱。
另外，在第二實施例中，因為用屬于真空紫外波段的能量束進行曝光，如使用波長為157nm的F2激光器，所以可以提高投影光學系統(tǒng)PL的分辨率，并且可以高精度地把精細圖案轉(zhuǎn)印到晶片上。
在上述第二實施例中，探測光束入射到分劃板R上的入射角α設置在35°～40°的范圍內(nèi)，但本發(fā)明不限于這一范圍，該范圍也可以設置在30°～50°的范圍內(nèi)。
在第二實施例中，根據(jù)操縱者經(jīng)操縱臺等(未示出)輸入的硬膠片24的厚度t信息執(zhí)行投影光學系統(tǒng)中成象特性變化的校正。但本發(fā)明不限于此，并且可以通過利用分劃板AF系統(tǒng)測量硬膠片24的厚度并根據(jù)測量值進行校正來校正投影光學系統(tǒng)中成象特性的變化，其中使用的分劃板AF系統(tǒng)具有與第一實施例中的分劃板AF系統(tǒng)20類似的結(jié)構(gòu)。
另外，在上面的每一實施例中，進行焦點控制(包括調(diào)平控制)時驅(qū)動晶片W(晶片支架)。但是，本發(fā)明不限于此，可以用驅(qū)動分劃板R來代替。例如在此情況下，分劃板臺的結(jié)構(gòu)可以包括一個分劃板R粗移動臺，由線性電機在掃描方向驅(qū)動；一個分劃板細移動臺，布置在分劃板粗移動臺上并具有矩形框架，在XY平面由音圈電機等精細地驅(qū)動；和一個分劃板支架，通過吸力固定分劃板R并被支承在分劃板細移動臺上的三點處，可由電磁驅(qū)動源如音圈電機在相對于XY平面傾斜的方向和Z方向上驅(qū)動。并且當進行焦點控制(包括調(diào)平控制)時，可以驅(qū)動分劃板支架。
另外，在上述每一實施例中，都描述了在分劃板AF系統(tǒng)中根據(jù)圖案保護性元件如硬膠片24的厚度設置探測偏差或在分劃板AF系統(tǒng)中進行校準的情況。但本發(fā)明不限于此，當根據(jù)圖案保護性元件如硬膠片24的厚度在晶片AF系統(tǒng)中進行設置探測偏差的操作時可以獲得類似的操作效果。
另外，在上述每一實施例中，已經(jīng)描述了通過驅(qū)動構(gòu)成投影光學系統(tǒng)PL的透鏡元件來校正投影光學系統(tǒng)PL的光學特性的情形。但本發(fā)明不限于此，可以通過在分劃板AF系統(tǒng)20或分劃板AF系統(tǒng)120的捕獲范圍內(nèi)根據(jù)主控制器50給予的指令垂直移動分劃板R來校正象差，并且分劃板的位置被認做是從那時起的參考位置。
在上述每一實施例中，分別描述了焦點的校正、投影光學系統(tǒng)PL中成象特性的校正以及調(diào)平校正，但實際上也可以根據(jù)分劃板AF系統(tǒng)的探測結(jié)果合并這些操作以綜合進行。
在上述每一實施例中，在分劃板AF系統(tǒng)中設置三個光電探測系統(tǒng)(和輻射系統(tǒng))，但本發(fā)明不限于此。另外，在上述每一實施例中，通過多個分劃板AF系統(tǒng)測量硬膠片的厚度分布的方向是非掃描方向，但本發(fā)明不限于此，測量方向可以在掃描方向上，或者是掃描方向/非掃描方向的對角線方向。
另外，可以通過在掃描方向上相對于分劃板AF系統(tǒng)的三個光電探測系統(tǒng)移動分劃板來測量硬膠片的厚度。
另外，在上述每一實施例中，還可以用低吸收性氣體代替圖案面PF和框架26圍成的空間中的氣體。但是，在探測保護性元件的厚度時，使用屬于600～800nm波帶范圍的紅光，因此，不必用低吸收性氣體置換該空間。
另外，在上述實施例中，描述了用氦氣置換分劃板腔15的內(nèi)部、晶片腔40的內(nèi)部以及投影光學系統(tǒng)PL的鏡筒內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。但本發(fā)明不限于此，也可以用氮氣置換這些內(nèi)部，或只用氦氣置換投影光學系統(tǒng)PL的鏡筒內(nèi)部。
上述實施例中曝光設備的光源不限于F2激光源、ArF準分子激光源、KrF準分子激光源等。例如，可以用一個諧波做為光源，這通過放大DFB半導體激光器或光纖激光器發(fā)射的紅外或可見范圍的單波長激光束并利用非線性光學晶體將該波長轉(zhuǎn)換為紫外光而獲得，其中光纖放大器例如是摻鉺(或摻鉺和鐿)。另外，投影光學系統(tǒng)PL的放大率不限于縮小系統(tǒng)，也可以使用等放大率或擴大放大率的系統(tǒng)。
在上述實施例中，描述了把本發(fā)明應用到基于步進-掃描法的掃描曝光設備的情形。本發(fā)明自然不限于此。即本發(fā)明也可以適當?shù)貞玫交诓竭M-重復法的縮小投影曝光設備。
另外，做為晶片臺WST和分劃板臺RST的懸置方法，可以采用利用氣流產(chǎn)生的懸浮力的方法，以此取代磁懸浮法，但在這種情況下，為臺座懸浮提供的氣體最好是填充每個臺腔的低吸收性氣體。
本發(fā)明涉及的上述實施例中的曝光設備，如曝光設備100，可以通過如下方式制成把由多個透鏡和投影光學系統(tǒng)組成的照明光學系統(tǒng)組合到曝光設備的主體中并進行光學調(diào)節(jié)、同時把由各種機械元件制成的晶片臺(以及在掃描曝光設備情況下的分劃板臺)組合到曝光設備的主體中、連接導線和管線、組裝構(gòu)成分劃板腔和晶片腔的每個隔離壁、連接氣體管道系統(tǒng)、把每個部分連接到控制系統(tǒng)并進行總調(diào)節(jié)(電學調(diào)節(jié)、操作調(diào)節(jié))等。曝光設備最好在溫度、清潔度等受到控制的清潔室中制造。<器件制造法>
下面對光刻法中利用上述曝光設備的器件制造法實施例進行描述。
圖8是制造器件(如IC或LSI的半導體芯片、液晶板、CCD、薄磁頭、微型機械等)的實例流程圖。如圖8所示，在步驟201(設計步驟)，設計器件的功能/性能(如半導體器件的電路設計)和設計執(zhí)行該功能的圖案。在步驟202(掩模制造步驟)，制造一個其上形成有設計的電路圖案的掩模，在步驟203(晶片制造步驟)，利用硅材料等制作晶片。
在步驟204(晶片制作步驟)，通過光刻等利用步驟201至203制作的掩模和晶片在晶片上形成一個實際的電路。接下來，在步驟205(器件組裝步驟)，利用步驟204中處理過的晶片組裝一個器件。根據(jù)需要，步驟205包括這些處理，如切削、粘結(jié)和包裝(芯片封裝)。
最后，在步驟206(檢測步驟)，執(zhí)行對器件的操作測試、耐久性測試等。這些步驟之后即完成了一個器件并裝運。
圖9是上述制作半導體器件的步驟204的詳情流程圖。參見圖9，在步驟211(氧化步驟)，氧化晶片的表面。在步驟212(CVD步驟)，在晶片表面上形成一個絕緣膜。在步驟213(電極形成步驟)，通過蒸汽沉積在晶片上形成一個電極。在步驟214(離子置入步驟)，把離子置入到晶片中。上述的步驟211至214構(gòu)成對晶片處理中各個步驟的預處理，并且根據(jù)各個步驟所需的處理有選擇地執(zhí)行。
當在晶片處理的各個步驟中完成上述預處理時，進行如下后處理，首先，在步驟215(抗蝕劑形成步驟)，用光敏劑涂敷晶片。接下來，在步驟216，通過上述實施例中所述的光刻系統(tǒng)(曝光設備)和曝光法把掩模上的電路圖案轉(zhuǎn)印到晶片上。并且在步驟217(顯影步驟)中對已經(jīng)曝光的晶片顯影。然后，在步驟218(蝕刻步驟)，通過蝕刻去除除了剩余抗蝕劑的區(qū)域以外的曝光件。最后，在步驟219(抗蝕劑去除步驟)，當蝕刻結(jié)束時，去除不再需要的抗蝕劑。
通過重復進行這些預處理和后處理步驟，在晶片上形成多個電路圖案。
當利用本實施例中到目前為止所述的器件制造法時，因為上述實施例中的曝光設備用在曝光過程(步驟216)中，所以可以高精度地把分劃板圖案轉(zhuǎn)印到晶片上。因此可以提高高集成微器件的生產(chǎn)率(產(chǎn)量)。
工業(yè)實用性如上所述，本發(fā)明的第一至第三曝光設備以及第一至第四曝光法適于進行高精度地曝光，不受用于保護掩模圖案面的透光保護性元件厚度的影響。另外，本發(fā)明涉及的器件制造法適于制造高集成度的微器件。
權(quán)利要求
1.一種對掩模輻射能量束并將形成在所述掩模上的圖案轉(zhuǎn)印到基片上的曝光設備，所述曝光設備包括一個探測單元，探測一個透光保護性元件的厚度，其中所述透光保護性元件用于保護其上形成有圖案的所述掩模的圖案面。
2.如權(quán)利要求1所述的曝光設備，其特征在于所述透光保護性元件由平行片制成的透明片制作，并且所述探測單元具有一個輻射系統(tǒng)，以預定的角度經(jīng)所述透明片從一個傾斜方向?qū)λ鰣D案面輻射探測光束；一個第一光電探測單元，接收第一反射光束和第二反射光束并輸出探測信號，其中第一反射光束和第二反射光束分別從所述透明片面對所述圖案面的表面以及與所述表面相反側(cè)的表面反射；和一個計算單元，根據(jù)所述第一光電探測單元輸出的所述探測信號計算所述透明片的厚度。
3.如權(quán)利要求2所述的曝光設備，其特征在于所述探測單元還有一個第二光電探測單元，其接收從所述圖案面反射的第三反射光束并輸出探測信號，和所述計算單元還根據(jù)從所述第一光電探測單元輸出的探測信號以及從所述第二光電探測單元輸出的探測信號計算垂直方向上所述圖案面的位置。
4.如權(quán)利要求3所述的曝光設備，其特征在于所述計算單元包括一個第一計算單元，根據(jù)從所述第一光電探測單元輸出的探測信號計算所述透明片的厚度；和一個第二計算單元，根據(jù)所述第一計算單元算出的所述透明片的厚度以及從所述第二光電探測單元輸出的探測信號計算所述圖案面在垂直方向上的位置。
5.如權(quán)利要求3所述的曝光設備，其特征在于所述探測單元還有一個校準單元，根據(jù)從所述第一光電探測單元輸出的探測信號校準所述第二光電探測單元。
6.如權(quán)利要求5所述的曝光設備，其特征在于所述校準單元通過移動從所述圖案面反射的反射光束的光軸來校準所述第二光電探測單元。
7.如權(quán)利要求6所述的曝光設備，其特征在于所述校準單元包括一個沿從所述圖案面到所述第二光電探測單元的所述反射光束光路布置的平行片，所述平行片關(guān)于所述反射光束光軸的傾斜度可以改變。
8.如權(quán)利要求2所述的曝光設備，還包括一個投影光學系統(tǒng)，該系統(tǒng)布置成其光軸與所述垂直方向匹配，并把從所述掩模出射的所述能量束投影到所述基片上；和一個校正單元，根據(jù)所述計算單元算出的所述透明片的厚度，校正所述掩模與所述基片之間的位置關(guān)系以及所述投影光學系統(tǒng)的光學特性中的至少一個。
9.如權(quán)利要求8所述的曝光設備，其特征在于所述輻射系統(tǒng)把探測光束輻射到所述圖案面上一個區(qū)域之內(nèi)的多個探測點的每一個上，其中該區(qū)域?qū)诒凰瞿芰渴丈涞乃鐾队肮鈱W系統(tǒng)的曝光區(qū)，布置多個所述第一光電探測單元，分別與所述多個探測點中的每一個對應，所述計算單元根據(jù)所述多個第一探測單元的探測信號計算所述透明片的厚度分布，和所述校正單元調(diào)節(jié)所述掩模和所述基片中至少一個相對于與所述投影光學系統(tǒng)光軸方向相垂直表面的傾斜度。
10.一種對掩模輻射能量束并將形成在所述掩模上的圖案轉(zhuǎn)印到基片上的曝光設備，所述曝光設備包括一個位置探測系統(tǒng)，其具有一個輻射系統(tǒng)，把探測光束以入射角α經(jīng)透光透明片輻射到形成有圖案的所述掩模的圖案面上，其中透光透明片具有預定的厚度并保護所述圖案面，一個光電探測單元，接收從所述圖案面反射的反射光束并輸出探測信號，和一個計算單元，根據(jù)所述光電探測單元的輸出計算所述圖案面在垂直方向上的位置；和一個光軸處于所述垂直方向的投影光學系統(tǒng)，把從所述掩模出射的所述能量束投影到所述基片上，由此，當進入所述透明片的所述探測光束的出射角表示為β，所述能量束向所述透明片的最大入射角表示為α’，由數(shù)值孔徑、所述投影光學系統(tǒng)的投影放大率以及進入所述透明片的所述能量束的出射角設置的所述能量束的最大入射角表示為β’時，所述入射角α設置為滿足下面關(guān)系式tanβ/tanα＝tanβ’/tanα’。
11.如權(quán)利要求10所述的曝光設備，其特征在于所述能量束是波長為157nm的F2激光束，并且將所述入射角α設置在30°～50°的范圍內(nèi)。
12.如權(quán)利要求11所述的曝光設備，其特征在于將所述入射角α設置在35°～40°的范圍內(nèi)。
13.如權(quán)利要求11所述的曝光設備，其特征在于所述探測光束是波長屬于600nm～800nm波段的紅光，并且所述透明片由摻氟石英制成。
14.如權(quán)利要求10所述的曝光設備，還包括一個校正單元，根據(jù)所述透明片的厚度t校正所述投影光學系統(tǒng)的光學特性。
15.如權(quán)利要求14所述的曝光設備，還包括一個探測所述厚度t的探測單元。
16.一種對掩模輻射能量束并將形成在所述掩模上的圖案轉(zhuǎn)印到基片上的第三曝光設備，所述曝光設備包括一個輻射系統(tǒng)，經(jīng)透光透明片從預定傾斜角的方向向形成有所述圖案的所述掩模的圖案面上輻射探測光束，其中透光透明片有預定的厚度并保護所述圖案面；一個位置探測單元，接收從所述圖案面反射的反射光束并探測所述圖案面在垂直方向的位置；和一個校準單元，根據(jù)所述透明片的厚度校準所述位置探測單元。
17.如權(quán)利要求16所述的曝光設備，還包括一個探測所述透明片厚度的厚度探測單元，其中所述校準單元根據(jù)所述厚度探測單元的探測結(jié)果校準所述位置探測單元。
18.一種包括光刻工藝的器件制造法，其特征在于在所述光刻工藝中利用權(quán)利要求1～17中任一所述的曝光設備進行曝光。
19.一種曝光法，其中能量束經(jīng)形成有圖案的掩模對基片曝光，從而把所述圖案的圖象轉(zhuǎn)印到所述基片上，所述曝光法包括一個探測過程，探測透光保護性元件的厚度，其中該透光保護性元件用于保護所述掩模的圖案面；和一個校正過程，根據(jù)在所述探測過程中測得的所述透光保護性元件的所述厚度校正所述圖案的成象狀態(tài)。
20.如權(quán)利要求19所述的曝光法，其特征在于所述透光保護性元件由一個由平行片制作的透明片制成，和探測過程包括一個輻射過程，從相對于所述圖案面的法線有預定傾斜度的方向經(jīng)所述透明片輻射探測光束；一個光電探測過程，分別接收從所述透明片面對所述圖案面的表面反射的第一反射光束和從面對所述圖案面的表面相反側(cè)上的表面反射的第二反射光束；和一個計算過程，根據(jù)所述第一和第二反射光束的探測結(jié)果計算所述透明片的所述厚度。
21.如權(quán)利要求20所述的曝光法，其特征在于在所述光電探測過程中，還接收從所述圖案面反射的第三反射光束，并且在所述計算過程中，還根據(jù)所述第一、第二和第三反射光束的光電探測結(jié)果計算所述圖案面在所述垂直方向上的位置。
22.如權(quán)利要求21所述的曝光法，其特征在于計算所述圖案面在所述垂直方向上的位置包括第一計算過程，根據(jù)所述第一及第二反射光束的所述光電探測結(jié)果計算所述透明片的厚度；和第二計算過程，根據(jù)所述透明片的所述計算厚度和所述第三反射光束的光電探測結(jié)果計算所述圖案面在所述垂直方向的所述位置。
23.一種曝光法，其中對掩模輻射能量束，并經(jīng)投影光學系統(tǒng)把形成在所述掩模上的圖案轉(zhuǎn)印到基片上，所述曝光法包括輻射過程，經(jīng)透光透明片以入射角α對形成有所述圖案的所述掩模的圖案面輻射探測光束，其中透光透明片具有預定的厚度并保護所述圖案面；和計算過程，當接收到從所述圖案面反射的反射光束時，根據(jù)此結(jié)果計算所述圖案面在所述投影光學系統(tǒng)的光軸方向、即所述圖案面的法線方向的位置，由此，當進入所述透明片的所述探測光束的出射角表示為β，所述能量束向所述透明片的最大入射角表示為α’，由數(shù)值孔徑、所述投影光學系統(tǒng)的投影放大率以及進入所述透明片的所述能量束的出射角設置的所述能量束的最大入射角表示為β’時，所述入射角α設置為滿足下面關(guān)系式tanβ/tanα＝tanβ’/tanα’。
24.一種曝光法，其中對掩模輻射波長為157nm的能量束，并且把形成在所述掩模上的圖案經(jīng)投影光學系統(tǒng)轉(zhuǎn)印到基片上，所述曝光法包括輻射過程，以30°～50°的入射角范圍對形成有所述圖案的所述掩模的圖案面上輻射探測光束；和計算過程，當接收到從所述圖案面反射的所述探測光束的反射光束時，根據(jù)結(jié)果計算所述圖案面在所述投影光學系統(tǒng)光軸方向上的位置。
25.如權(quán)利要求24所述的曝光法，其特征在于所述入射角處于35°～40°的范圍。
26.一種曝光法，其中對掩模輻射能量束，并把形成在所述掩模上的圖案轉(zhuǎn)印到基片上，所述曝光法包括輻射過程，經(jīng)透光透明片以預定傾斜角的方向?qū)π纬捎兴鰣D案的所述掩模的圖案面輻射探測光束，其中透光透明片具有預定的厚度并保護圖案面；和位置探測/校正過程，當接收到從所述圖案面反射的反射光束時探測所述圖案面在垂直方向上的位置，并根據(jù)透明片的厚度校正所述圖案面在所述垂直方向上的所述位置。
27.如權(quán)利要求26所述的曝光法，還包括探測所述透明片的厚度的探測過程，并且在所述位置探測/校正過程中，根據(jù)在所述探測過程中探測到的所述透明片的厚度校正所述圖案面在所述垂直方向的所述位置。
28.如權(quán)利要求26所述的曝光法，其特征在于在所述位置探測/校正過程中，利用位置探測單元探測所述圖案面在所述垂直方向的所述位置，并且根據(jù)所述透明片的厚度校準所述位置探測單元，從而校正所述位置。
29.一種包括光刻工藝的器件制造法，其特征在于在所述光刻工藝中，利用權(quán)利要求19至28中任一所述的曝光法進行曝光。
全文摘要
在曝光設備(100)中，主控制器(50)根據(jù)從輻射系統(tǒng)(20a)輻射的探測光束從保護性元件的前后表面反射的第一和第二反射光束、并由光電探測系統(tǒng)(20b)接收的探測信號計算保護掩模(R)的圖案面的透光保護性元件的厚度。這樣能夠考慮進依據(jù)保護性元件計算出厚度的圖像圖案成象狀態(tài)的變化進行曝光。因此，可以高精度地曝光，保護掩模圖案面的保護性元件的厚度差不影響曝光。另外，當探測光束的入射角得到優(yōu)化時，將不需要在光電探測系統(tǒng)中設置探測偏差或重置原點。
文檔編號G03F7/20GK1476629SQ01819363
公開日2004年2月18日 申請日期2001年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月22日
發(fā)明者白石直正 申請人:株式會社尼康