專利名稱：成象特性測量法、成象特性調(diào)節(jié)法、曝光法及設(shè)備、程序和存儲介質(zhì)以及器件制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及成象特性測量法、成象特性調(diào)節(jié)法、曝光法及設(shè)備、程序和存儲介質(zhì)以及器件制造方法，并且尤其涉及一種測量投影光學(xué)系統(tǒng)的靶成象特性的成象特性測量法、調(diào)節(jié)成象特性的成象特性調(diào)節(jié)法、利用成象特性已根據(jù)本發(fā)明的成象特性調(diào)節(jié)法調(diào)節(jié)過的投影光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行曝光的曝光法和適于執(zhí)行成象特性調(diào)節(jié)法的曝光設(shè)備、使曝光設(shè)備的控制計算機(jī)執(zhí)行計算和調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)靶成象特性的處理的程序以及儲存這一程序并可由電腦讀出的信息存儲介質(zhì)，和一種利用曝光設(shè)備的器件制造方法。
背景技術(shù)：
常規(guī)地以光刻法制造諸如半導(dǎo)體、液晶顯示器等器件時使用投影曝光設(shè)備，如基于重復(fù)掃描法(所謂的步進(jìn)器)的縮小曝光設(shè)備和基于步進(jìn)掃描法(所謂的掃描步進(jìn)器)的掃描投影曝光設(shè)備。對于這種投影曝光設(shè)備，通過投影光學(xué)系統(tǒng)把形成在光掩?；蚍謩澃?以下統(tǒng)稱“分劃板”)上的圖案轉(zhuǎn)印到一個基片、如涂覆有光敏材料如光致抗蝕劑的玻璃板上。
制造半導(dǎo)體器件時，因為不同的電路圖案需要在一個基片上有多層，所以將其上形成有電路圖案的分劃板精確重疊到先前形成在基片上每個拍攝區(qū)中的圖案上很重要。為了有良好的重疊精確度，需要將投影光學(xué)系統(tǒng)的成象特性調(diào)節(jié)到理想的狀態(tài)(例如分劃板圖案的轉(zhuǎn)印圖象相對于基片上每個拍攝區(qū)(圖案)的放大誤差已得到校正)。甚至當(dāng)把第一層的分劃板圖案轉(zhuǎn)印到基片的每個拍攝區(qū)上時，也最好調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)的成象特性，使得第二層及向上的層的分劃板圖案能精確地轉(zhuǎn)印到每個拍攝區(qū)。
作為調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)的成象特性(一種光學(xué)特性)的一個前提，需要精確測量(或探測)成象特性。作為成象特性的測量方法，主要采用計算成象特性的方法(以下稱作“曝光法”)。在此方法中，利用一個其上被形成預(yù)定的測量圖案的測量掩模進(jìn)行曝光，測量一個轉(zhuǎn)印的圖象，如通過對其上被轉(zhuǎn)印并形成測量圖案的投影圖象的基片顯影而獲得的抗蝕劑圖象。然后，根據(jù)測量結(jié)果計算成象特性，具體地說是塞德爾五種象差(畸變，球差，象散、場曲率和彗差)。除此方法外，還使用一種不實際進(jìn)行曝光來計算上述五種象差的方法(“空間圖象測量法”)。在此方法中，用照明光對測量掩模照明，并且測量通過投影光學(xué)系統(tǒng)形成的測量圖案的空間圖象(投影圖象)，然后再根據(jù)測量結(jié)果計算上述五種象差。
但是對于上述曝光法或空間圖象測量法，為了獲得五種象差，必需利用對每種測量適宜的圖案單獨(dú)地重復(fù)上述測量。另外，還必須依據(jù)待測象差的類型和大小考慮執(zhí)行測量的順序，以便精確調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)。例如，當(dāng)彗差較大時就分辯不出圖案的圖象，因此當(dāng)在這種狀態(tài)下測量象差如畸變、球差和象散時，就不能獲得精確的數(shù)據(jù)。因而在這種情況下，需要在進(jìn)行畸變等的測量之前將彗差減小到一個特定的水平。
另外，由于近年來半導(dǎo)體器件等較高的集成度，電路圖案變得更細(xì)。因此只校正塞德爾五種象差已經(jīng)不夠，需要對投影光學(xué)系統(tǒng)成象特性進(jìn)行總的調(diào)節(jié)，包括高階象差。為了對成象特性進(jìn)行這種總的調(diào)節(jié)，需要通過利用組成投影光學(xué)系統(tǒng)的各個透鏡的數(shù)據(jù)(如曲率、折射率和厚度)進(jìn)行光線軌跡計算來算出需要調(diào)節(jié)的透鏡元件以及它們的調(diào)節(jié)量。
但是，因為各個透鏡元件的數(shù)據(jù)對于曝光設(shè)備的制造商來說是一個機(jī)密，所以通常很難用于技術(shù)服務(wù)人員的修理或調(diào)節(jié)曝光設(shè)備或用戶獲得這些數(shù)據(jù)。另外，因為光線軌跡的計算需要大量的時間，所以對于技術(shù)服務(wù)人員進(jìn)行當(dāng)場計算很不現(xiàn)實。
另外，投影光學(xué)系統(tǒng)的象差對各種圖案的成象特性的影響不同，這也使得曝光設(shè)備的用戶根據(jù)待投影圖案的類型有不同的要求。例如，接觸孔圖案尤其易受象散的影響。帶有細(xì)線條寬度的行-間隔圖案受彗差影像很大，并且例如隔離的線條圖案和行-間隔圖案的最佳焦點(diǎn)位置不同。
在這種情況下，希望有一種新的技術(shù)，如一種能夠使半導(dǎo)體工廠的操作員簡單且精確地進(jìn)行投影光學(xué)系統(tǒng)成象特性(一種光學(xué)特性)的測量，尤其是在對把主體圖案轉(zhuǎn)印到基片時預(yù)計對精確度有重大影響的成象特性(象差)進(jìn)行測量時；或者是這樣一種新的技術(shù)，能夠使半導(dǎo)體工廠的技術(shù)服務(wù)人員等對投影光學(xué)系統(tǒng)的成象特性進(jìn)行相對簡單及高精確度的調(diào)節(jié)。
在這種形勢下提出了本發(fā)明，并且本發(fā)明的第一個目的在于提供一種成象特性測量法，該方法可以簡易且精確地測量投影光學(xué)系統(tǒng)的靶成象特性。
本發(fā)明的第二個目的在于提供一種成象特性調(diào)節(jié)法，可以簡易且精確地調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)的成象特性。
本發(fā)明的第三個目的在于提供一種曝光法，該曝光法可以將精細(xì)的圖案以良好的精密度形成到基片上。
本發(fā)明的第四個目的在于提供一種曝光設(shè)備，該設(shè)備可以以良好的精密度將掩模上的圖案轉(zhuǎn)印到基片上。
本發(fā)明的第五個目的在于提供一種器件制造方法，該方法有助于提高器件的生產(chǎn)率。
本發(fā)明的第六個目的在于提供一種適于用在每個曝光設(shè)備中的程序和儲存這種程序并可由計算機(jī)讀出的信息存儲介質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種至少測量投影光學(xué)系統(tǒng)的一個成象特性的成象特性測量法，該方法包括測量過程，在投影光學(xué)系統(tǒng)至少一個場中的一個測量點(diǎn)處測量投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差；和計算過程，根據(jù)波前象差的測量以及提前預(yù)備的靶成象特性的澤爾尼克(Zernike)變量表計算至少一個靶成象特性。
在此情況下“靶成象特性”是一個包括靶成象特性及其指標(biāo)的概念。在本文中，“靶成象特性”用于這種意思。
在本方法中，在投影光學(xué)系統(tǒng)場的至少一個測量點(diǎn)處測量投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差之后，根據(jù)測得的象差和提前預(yù)備的成象特性的澤爾尼克變量表計算靶成象特性。通過以此方式提前預(yù)備澤爾尼克變量表，可以只一次測量波前象差就可以計算靶成象特性。在此情況下，因為對波前象差進(jìn)行測量，其中該象差是投影光學(xué)系統(tǒng)的總的成象特性，所以可以以良好的精確度獲得靶成象特性。
在此情況下，在計算過程中，當(dāng)靶成象特性包括多種類型的成象特性時，可以根據(jù)波前象差的測量以及對多類成象特性每一類的澤爾尼克變量表分別計算出包含在靶成象特性中的多類成象特性。
對于本發(fā)明的成象特性測量法，可以在考慮到各種圖案后對各種成象特性單獨(dú)制作成象特性的澤爾尼克變量表，或者該方法還包括制作過程，在測量過程之前，根據(jù)要由投影光學(xué)系統(tǒng)投影的圖案主體的信息以及靶成象特性來設(shè)定條件以制作澤爾尼克變量表，并且根據(jù)涉及投影光學(xué)系統(tǒng)的信息以及涉及給定象差的信息制作與涉及給定象差的信息對應(yīng)的靶成象特性的澤爾尼克變量表。在后一情況下，涉及投影光學(xué)系統(tǒng)的信息可以包括投影光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑，照明條件以及照明光的波長。
對于本發(fā)明的成象特性測量法，當(dāng)在測量過程之前制作澤爾尼克變量表時，在制作過程中，靶成象特性包括多種類型的成象特性時，可以制造與涉及象差的信息對應(yīng)的關(guān)于多類成象特性每一個的澤爾尼克變量表。
對于本發(fā)明的成象特性測量法，還可以包括一個顯示過程，顯示涉及已經(jīng)被算出的靶成象特性的信息。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種至少調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)一個成象特性的第一成象特性調(diào)節(jié)法，該方法包括測量過程，利用如權(quán)利要求1所述的成象特性測量法測量至少一個靶成象特性；和調(diào)節(jié)過程，根據(jù)靶成象特性的測量結(jié)果調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)。
在調(diào)節(jié)法中，因為利用本發(fā)明的成象特性測量法測量至少一個靶成象特性，所以可以以良好的精確度獲得靶成象特性；并且根據(jù)獲得的成象特性(成象特性的測量結(jié)果)調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)。因此，可以以良好的精確度調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)的靶成象特性。例如通過由特別影響主體圖案的圖象形成的成象特性(象差)決定靶成象特性，可以盡可能地按照主體圖案調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)的成象特性。
在此情況下，可以構(gòu)成的投影光學(xué)系統(tǒng)包括多個光學(xué)元件，這些元件包括用于調(diào)節(jié)的特定光學(xué)元件，并且可以通過利用已經(jīng)測得的成象特性、參數(shù)和特定光學(xué)元件的靶調(diào)節(jié)量之間的關(guān)系表達(dá)式的計算決定特定光學(xué)元件的靶調(diào)節(jié)量，并且通過根據(jù)決定的靶調(diào)節(jié)量對用于調(diào)節(jié)的特定光學(xué)元件進(jìn)行調(diào)節(jié)來進(jìn)行投影光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，參數(shù)表示特定光學(xué)元件的調(diào)節(jié)與投影光學(xué)系統(tǒng)成象特性的變化之間關(guān)系。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)的至少一個成象特性的第二成象特性調(diào)節(jié)法，其中該投影光學(xué)系統(tǒng)包括多個光學(xué)元件，多個光學(xué)元件中包括一個用于調(diào)節(jié)的特定光學(xué)元件，本方法包括獲取過程，通過投影光學(xué)系統(tǒng)獲得在投影光學(xué)系統(tǒng)的至少一個場中的一個測量點(diǎn)處關(guān)于光的信息；和決定過程，通過利用已經(jīng)獲得的成象特性、參數(shù)和特定光學(xué)元件的靶調(diào)節(jié)量之間的關(guān)系表達(dá)式的計算來決定特定光學(xué)元件的靶調(diào)節(jié)量，其中該參數(shù)表示特定光學(xué)元件的調(diào)節(jié)量和投影光學(xué)系統(tǒng)的成象特性的變化之間的關(guān)系。
在此情況下“用于調(diào)節(jié)的特定光學(xué)元件”表示用于調(diào)節(jié)成象特性的特定光學(xué)元件，除了通過驅(qū)動或改變特定光學(xué)元件來調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)的成象特性的情形之外，還包括諸如通過重新處理或交換特定光學(xué)元件來調(diào)節(jié)成象特性的情形。即，除了在調(diào)節(jié)階段調(diào)節(jié)(校正)成象特性，對于特定光學(xué)元件的“調(diào)節(jié)”還包括對成象特性被調(diào)節(jié)的投影光學(xué)系統(tǒng)本身進(jìn)行調(diào)節(jié)。另外，事實上，用于調(diào)節(jié)的特定光學(xué)元件不限于一個，可以是多個。在此說明書中，“用于調(diào)節(jié)的特定光學(xué)元件”含有此種意思。
另外，當(dāng)用于調(diào)節(jié)的特定光學(xué)元件為多個時，“靶調(diào)節(jié)量”包括調(diào)節(jié)量為零的情形，即沒有進(jìn)行調(diào)節(jié)的情形。在此說明書中，“靶調(diào)節(jié)量”含有此種意思。
在本方法中，調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)時，通過投影光學(xué)系統(tǒng)獲得在投影光學(xué)系統(tǒng)的至少一個場中的一個測量點(diǎn)處關(guān)于光的信息，并且獲得成象特性。并且通過進(jìn)行計算，利用已經(jīng)獲得的成象特性、表示特定光學(xué)元件的調(diào)節(jié)量與投影光學(xué)系統(tǒng)成象特性的變化之間關(guān)系的參數(shù)以及特定光學(xué)元件的靶調(diào)節(jié)量之間的關(guān)系表達(dá)式，以靶調(diào)節(jié)量作為未知值，通過計算決定該未知值，即特定光學(xué)元件的靶調(diào)節(jié)量。在此方式中，通過利用成象特性(象差)的實際測量結(jié)果、表示特定光學(xué)元件的調(diào)節(jié)與投影光學(xué)系統(tǒng)成象特性的變化之間關(guān)系的參數(shù)以及特定光學(xué)元件的靶調(diào)節(jié)量之間的關(guān)系表達(dá)式，可以很容易地算出用于校正成象特性的特定光學(xué)元件的靶調(diào)節(jié)量。這使得可以以簡單的方式高精度地調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)的成象特性。
在此情況下，本方法還包括一個獲取過程，在獲得成象特性的獲取過程之前，獲得該參數(shù)。
對于本發(fā)明的第二成象特性調(diào)節(jié)法，要調(diào)節(jié)的成象特性可以只是一個成象特性，或者成象特性可以包括多種類型的成象特性。后一種情況下，在獲得成象特性的獲取過程中，可以獲得多種類型的成象特性，并且在決定過程中，可以通過利用已經(jīng)獲得的多類成象特性、參數(shù)和特定光學(xué)元件的靶調(diào)節(jié)量之間的關(guān)系表達(dá)式的計算來決定特定光學(xué)元件的靶調(diào)節(jié)量，其中參數(shù)表示特定光學(xué)元件的調(diào)節(jié)與投影光學(xué)系統(tǒng)的成象特性的變化之間的關(guān)系。
對于本發(fā)明的第二成象特性調(diào)節(jié)法，要調(diào)節(jié)的成象特性可以是各種成象特性，并且可以考慮與這些成象特性對應(yīng)的各種關(guān)系表達(dá)式。例如，成象特性可以是表示成澤爾尼克多項式的波前象差。
在此情況下，該關(guān)系表達(dá)式可以是一個包含加權(quán)函數(shù)的方程，加權(quán)函數(shù)對澤爾尼克多項式中每一項的系數(shù)進(jìn)行加權(quán)。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種通過投影光學(xué)系統(tǒng)把形成在掩模上的圖案轉(zhuǎn)印到基片上的曝光法，該曝光法包括一個調(diào)節(jié)過程，利用根據(jù)前述第一和第二成象特性調(diào)節(jié)法中任意一個的成象特性調(diào)節(jié)法調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)的至少一個成象特性；和一個轉(zhuǎn)印過程，利用成象特性得到調(diào)節(jié)的投影光學(xué)系統(tǒng)把圖案轉(zhuǎn)印到基片上。
在此方法中，利用本發(fā)明第一或第二成象特性調(diào)節(jié)法中的任意一個調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)的成象特性，并且通過成象特性得到調(diào)節(jié)的投影光學(xué)系統(tǒng)把掩模的圖案轉(zhuǎn)印到基片上。因此，因為通過成象特性得到高精度調(diào)節(jié)的投影光學(xué)系統(tǒng)把掩模圖案轉(zhuǎn)印到基片上，所以形成到基片上的精細(xì)圖案能夠有良好的精度。
尤其當(dāng)利用本發(fā)明的第一成象特性調(diào)節(jié)法調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)時，可以盡可能地調(diào)節(jié)靶成象特性，例如，尤其影響主體圖案成象的成象特性。因此，甚至當(dāng)利用一個其上形成有精細(xì)圖案作為主體圖案的掩模進(jìn)行曝光時，也可以通過這樣一個投影光學(xué)系統(tǒng)把圖案轉(zhuǎn)印到基片上，即該投影光學(xué)系統(tǒng)的尤其影響精細(xì)圖案成象的成象特性(象差)被盡可能地調(diào)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種通過投影光學(xué)系統(tǒng)把形成在掩模上的圖案轉(zhuǎn)印到基片上的第一曝光設(shè)備，該曝光設(shè)備包括一個測量單元，測量投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差，該測量單元至少部分地連結(jié)到包含投影光學(xué)系統(tǒng)的曝光設(shè)備主體；和一個第一計算單元，根據(jù)通過測量單元和靶成象特性的澤爾尼克變量表測出的投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差計算至少一個靶成象特性。
在此設(shè)備中，當(dāng)測量單元測量投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差時，第一計算單元根據(jù)算出的投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差和靶成象特性的澤爾尼克變量表計算靶成象特性。在此方式中，通過利用澤爾尼克變量表，可以只測量波前象差來算出靶成象特性。在此情況下，因為對波前象差進(jìn)行測量，而波前象差是投影光學(xué)系統(tǒng)的總體成象特性，所以可以以良好的精確度獲得靶成象特性。并且通過在以良好的精確度獲得的靶成象特性變?yōu)樽罴?例如，靶值之間的差異最小)的狀態(tài)下進(jìn)行曝光，可以以良好的精確度把掩模圖案轉(zhuǎn)印到基片上。
在此情況下，第一曝光設(shè)備還可以包括一個提前儲存澤爾尼克變量表的存儲單元。
關(guān)于本發(fā)明的第一曝光設(shè)備，澤爾尼克變量表可以是一個與主體圖案曝光時的給定象差有關(guān)的信息對應(yīng)的靶成象特性澤爾尼克變量表。
根據(jù)本發(fā)明的第一曝光設(shè)備，還可以包括一個用于輸入包括主體圖案信息、靶成象特性信息、與投影光學(xué)系統(tǒng)有關(guān)的信息以及關(guān)于給定象差的信息的各類信息的輸入單元；和一個第二計算單元，設(shè)置條件以便根據(jù)經(jīng)輸入單元輸入的主體圖案和靶成象特性的信息、并根據(jù)經(jīng)輸入單元輸入的與投影光學(xué)系統(tǒng)有關(guān)的信息以及與給定象差有關(guān)的信息制作澤爾尼克變量表，第二計算單元制作一個靶成象特性的澤爾尼克變量表，與主體圖案曝光時給定象差的信息對應(yīng)。
在此情況下，與投影光學(xué)系統(tǒng)有關(guān)的信息可以包括投影光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑、照明條件和照明光的波長。
根據(jù)本發(fā)明的第一曝光設(shè)備還可以包括一個顯示單元，在顯示屏上顯示關(guān)于第一計算單元算出的靶成象特性的信息。
本發(fā)明的第一曝光設(shè)備還可以包括一個成象特性校正單元，根據(jù)第一計算單元的靶成象特性計算結(jié)果校正投影光學(xué)系統(tǒng)的至少一個成象特性。
在此情況下，構(gòu)成的投影光學(xué)系統(tǒng)可以包括多個光學(xué)元件，這多個光學(xué)元件包括一個用于調(diào)節(jié)的特定光學(xué)元件，成象特性校正單元可以有一個提前儲存參數(shù)的存儲單元，儲存的參數(shù)表示特定光學(xué)元件的調(diào)節(jié)和投影光學(xué)系統(tǒng)成象特性的變化之間的關(guān)系；和一個計算單元，利用已經(jīng)算出的成象特性的信息、參數(shù)以及特定光學(xué)元件的靶調(diào)節(jié)量之間的關(guān)系表達(dá)式計算特定光學(xué)元件的靶調(diào)節(jié)量。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供了一種經(jīng)投影光學(xué)系統(tǒng)把形成在掩模上的圖案轉(zhuǎn)印到基片上的第二曝光設(shè)備，該曝光設(shè)備包括包含多個光學(xué)元件的投影光學(xué)系統(tǒng)，其中多個光學(xué)元件中包含一個用于調(diào)節(jié)的特定光學(xué)元件；一個提前儲存參數(shù)的存儲單元，參數(shù)表示特定光學(xué)元件的調(diào)節(jié)與投影光學(xué)系統(tǒng)成象特性的變化之間的關(guān)系；一個測量單元，測量投影光學(xué)系統(tǒng)的至少一個成象特性，測量單元至少部分地連結(jié)到包含投影光學(xué)系統(tǒng)的曝光設(shè)備主體；和一個計算單元，利用測量單元測得的實際測量數(shù)據(jù)、參數(shù)和特定光學(xué)元件的靶調(diào)節(jié)量之間的關(guān)系表達(dá)式計算特定光學(xué)元件的靶調(diào)節(jié)量。
在此設(shè)備中，提前獲得表示可調(diào)節(jié)的特定光學(xué)元件的調(diào)節(jié)與投影光學(xué)系統(tǒng)成象特性的變化之間的關(guān)系的參數(shù)并將其儲存在存儲單元。并且當(dāng)測量單元實際測量投影光學(xué)系統(tǒng)的成象特性時，計算單元利用成象特性的實際測量數(shù)據(jù)、上述參數(shù)和特定光學(xué)元件的靶調(diào)節(jié)量之間的關(guān)系表達(dá)式計算特定光學(xué)元件的靶調(diào)節(jié)量。如上所述，因為上述參數(shù)提前獲得并儲存在存儲單元中，所以當(dāng)實際測量成象特性(象差)時，可以很容易地計算特定光學(xué)元件用于校正成象特性的靶調(diào)節(jié)量，并且通過根據(jù)計算結(jié)果調(diào)節(jié)特定光學(xué)元件，可以簡單且高精度地調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)的成象特性。因此，通過利用成象特性得到高精度調(diào)節(jié)的投影光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行曝光，可以經(jīng)投影光學(xué)系統(tǒng)將掩模的圖案高精確度地轉(zhuǎn)印到基片上。
在此情況下，可以由操作者手動依據(jù)以上算出的特定光學(xué)元件的靶調(diào)節(jié)量進(jìn)行調(diào)節(jié)，或者例如，第二曝光設(shè)備還可以包括一個成象特性調(diào)節(jié)單元，通過根據(jù)算出的靶調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)特定光學(xué)元件來調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)的至少一個成象特性。
關(guān)于本發(fā)明的第二曝光設(shè)備，要被調(diào)節(jié)的成象特性可以是一種成象特性，但該成象特性可以包括多種類型的成象特性。在后一種情況下，測量單元可以測量多類投影光學(xué)系統(tǒng)的成象特性，并且計算單元可以利用測量單元測得的多類成象特性的實際測量數(shù)據(jù)、參數(shù)和特定光學(xué)元件的靶調(diào)節(jié)量之間的關(guān)系表達(dá)式計算特定光學(xué)元件的靶調(diào)節(jié)量。
關(guān)于本發(fā)明的第二曝光設(shè)備，要被調(diào)節(jié)的成象特性可以是各種類型的成象特性，并且可以考慮與這些成象特性對應(yīng)的各種關(guān)系表達(dá)式。例如，成象特性可以是表示成澤爾尼克多項式的波前象差。
在此情況下，該關(guān)系表達(dá)式可以是一個包含加權(quán)函數(shù)的方程，加權(quán)函數(shù)對澤爾尼克多項式中每一項的系數(shù)進(jìn)行加權(quán)。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供了一種第一程序，該程序使通過投影光學(xué)系統(tǒng)把掩模圖案轉(zhuǎn)印到基片上的曝光設(shè)備的控制計算機(jī)執(zhí)行一個預(yù)定的處理，該程序使得控制計算機(jī)執(zhí)行條件設(shè)置程序，為響應(yīng)于涉及主體圖案信息以及靶成象特性信息的信息輸入而對制作澤爾尼克變量表設(shè)置條件；和制作程序，響應(yīng)于涉及投影光學(xué)系統(tǒng)的信息以及給定象差的信息的輸入，制作一個與主體圖案曝光的給定象差的信息對應(yīng)的靶成象特性的澤爾尼克變量表。
當(dāng)把程序安裝到曝光設(shè)備的控制計算機(jī)中時，通過對計算機(jī)輸入關(guān)于主體圖案的信息和涉及靶成象特性的信息，由計算機(jī)響應(yīng)于該輸入執(zhí)行為制作澤爾尼克變量表的條件設(shè)置。接下來，通過對已經(jīng)完成這些條件設(shè)置的計算機(jī)輸入涉及投影光學(xué)系統(tǒng)的信息和關(guān)于給定象差的信息，響應(yīng)于該輸入，計算機(jī)制作一個與主體圖案曝光時的給定象差的信息對應(yīng)的靶成象特性的澤爾尼克變量表。即，通過只對計算機(jī)輸入制作澤爾尼克變量表所必需的最少信息，如關(guān)于主體圖案的信息、涉及靶成象特性的信息、涉及投影光學(xué)系統(tǒng)的信息和關(guān)于給定象差的信息，就可以很容易地制造對應(yīng)于主體圖案的曝光給定象差的靶成象特性澤爾尼克變量表。由此制作的澤爾尼克變量表也可以用于包括同類投影光學(xué)系統(tǒng)的其它曝光設(shè)備。
以上述方式建立澤爾尼克變量表之后，該程序還可以使控制計算機(jī)執(zhí)行計算程序，根據(jù)實際測量數(shù)據(jù)和澤爾尼克變量表，響應(yīng)于投影光學(xué)系統(tǒng)波前象差的實際測量數(shù)據(jù)的輸入，計算投影光學(xué)系統(tǒng)的靶成象特性。在此情況下，響應(yīng)于該輸入，通過進(jìn)一步輸入投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差實際測量數(shù)據(jù)，計算機(jī)根據(jù)實際數(shù)據(jù)和澤爾尼克變量表計算投影光學(xué)系統(tǒng)的靶成象特性。因此，只通過輸入至少一次測量獲得的波前象差實際測量數(shù)據(jù)，就可以由計算機(jī)短時間內(nèi)精確地算出靶成象特性。
關(guān)于本發(fā)明的第一程序，該程序還可以使控制計算機(jī)執(zhí)行顯示程序，在顯示單元上顯示已經(jīng)算出的靶成象特性的信息。
關(guān)于本發(fā)明的第一程序，該程序還可以使控制計算機(jī)執(zhí)行調(diào)節(jié)程序，調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)，使得已經(jīng)算出的靶成象特性變?yōu)樽罴?例如，靶值之差最小)。
關(guān)于本發(fā)明的第一程序，當(dāng)除了制作上述澤爾尼克變量表外還計算靶成象特性時，該程序還可以使控制計算機(jī)執(zhí)行制作程序，響應(yīng)于涉及投影光學(xué)系統(tǒng)的不同信息的輸入以及給定象差信息的輸入，通過涉及投影光學(xué)系統(tǒng)的每個不同信息制作澤爾尼克變量表；計算程序，響應(yīng)于投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差實際測量數(shù)據(jù)的輸入，根據(jù)實際測量數(shù)據(jù)和澤爾尼克變量表，通過涉及投影光學(xué)系統(tǒng)的每個不同信息計算投影光學(xué)系統(tǒng)的靶成象特性；和決定程序，通過找到涉及投影光學(xué)系統(tǒng)的信息決定最佳曝光條件，該最佳曝光條件使得已經(jīng)算出的靶成象特性變?yōu)樽罴?例如，靶值之差變?yōu)樽钚?。
在此情況下，該程序還可以使控制計算機(jī)執(zhí)行設(shè)置程序，設(shè)置已經(jīng)決定的最佳曝光條件。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面，提供了一種第二程序，該程序使控制計算機(jī)執(zhí)行計算程序，根據(jù)實際測量數(shù)據(jù)和提前預(yù)備的靶成象特性的澤爾尼克變量表，響應(yīng)于涉及靶成象特性的信息輸入以及投影光學(xué)系統(tǒng)波前象差的實際測量數(shù)據(jù)的輸入計算投影光學(xué)系統(tǒng)的靶成象特性。
當(dāng)把該程序安裝到曝光設(shè)備的控制計算機(jī)中時，通過把涉及靶成象特性的信息和投影光學(xué)系統(tǒng)波前象差的實際測量數(shù)據(jù)輸入到計算機(jī)中，該計算機(jī)響應(yīng)于輸入，根據(jù)實際測量數(shù)據(jù)和提前預(yù)備的靶成象特性的澤爾尼克變量表算出投影光學(xué)系統(tǒng)的靶成象特性。在這種情況下，包括同類投影光學(xué)系統(tǒng)的其它曝光設(shè)備的控制計算機(jī)可以使用澤爾尼克變量表，該表是利用本發(fā)明的第一程序制作的靶成象特性的澤爾尼克變量表。因此，只通過輸入涉及靶成象特性的信息以及至少一次測量中獲得的波前象差實際測量數(shù)據(jù)，就可以由計算機(jī)短時間內(nèi)精確地算出靶成象特性。在此情況下，例如優(yōu)選將極大影響主體圖案成象的成象特性選為靶成象特性。
關(guān)于本發(fā)明的第二程序，該程序還可以使控制計算機(jī)執(zhí)行顯示程序，在顯示單元上顯示已經(jīng)算出的靶成象特性的信息。
關(guān)于本發(fā)明的第二程序，該程序還可以使控制計算機(jī)執(zhí)行調(diào)節(jié)程序，調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)，使得已經(jīng)算出的靶成象特性變?yōu)樽罴选?br> 根據(jù)本發(fā)明的第九方面，提供了一個第三程序，該程序使通過投影光學(xué)系統(tǒng)把掩模圖案轉(zhuǎn)印到基片上的曝光設(shè)備的控制計算機(jī)執(zhí)行一個預(yù)定的處理，該程序使得控制計算機(jī)執(zhí)行計算程序，響應(yīng)于投影光學(xué)系統(tǒng)成象特性的實際測量值的輸入，利用已經(jīng)輸入的成象特性實際測量值、參數(shù)和投影光學(xué)系統(tǒng)的靶調(diào)節(jié)量之間的關(guān)系表達(dá)式計算投影光學(xué)系統(tǒng)的靶調(diào)節(jié)量，其中參數(shù)表示投影光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與投影光學(xué)系統(tǒng)成象特性的變化之間的關(guān)系。
關(guān)于該程序，提前把該程序安裝到曝光設(shè)備的控制計算機(jī)中。并且當(dāng)輸入投影光學(xué)系統(tǒng)成象特性的實際測量數(shù)據(jù)時，曝光設(shè)備的控制計算機(jī)利用已經(jīng)輸入的實際測量數(shù)據(jù)、表示投影光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與投影光學(xué)系統(tǒng)成象特性的變化之間關(guān)系的參數(shù)以及投影光學(xué)系統(tǒng)的靶調(diào)節(jié)量之間的關(guān)系表達(dá)式計算靶調(diào)節(jié)量。即，操作者等只需實際測量成象特性(象差)和輸入成象特性的實際測量值來計算投影光學(xué)系統(tǒng)的靶調(diào)節(jié)量，以便校正成象特性。因此，例如通過根據(jù)算出的靶調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)，可以很容易地高精度調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)的成象特性。
在此情況下，該程序還可以使控制計算機(jī)執(zhí)行顯示程序，在顯示單元上顯示已經(jīng)算出的靶調(diào)節(jié)量的信息。
關(guān)于本發(fā)明的第三程序，該程序還可以使控制計算機(jī)執(zhí)行調(diào)節(jié)程序，根據(jù)已經(jīng)算出的靶調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)。
關(guān)于本發(fā)明的第三程序，該參數(shù)可以是表示構(gòu)成投影光學(xué)系統(tǒng)的用于調(diào)節(jié)的特定光學(xué)元件的調(diào)節(jié)與成象特性的變化之間的關(guān)系的參數(shù)，并且靶調(diào)節(jié)量可以是特定光學(xué)元件需要調(diào)節(jié)的量。
關(guān)于本發(fā)明的第三程序，成象特性可以是表示成澤爾尼克多項式的一個波前象差。
在此情況下，關(guān)系表達(dá)式可以是一個包括加權(quán)函數(shù)的方程，對澤爾尼克多項式每一項的系數(shù)加權(quán)。
關(guān)于本發(fā)明的第三程序，該程序還可以使控制計算機(jī)執(zhí)行條件設(shè)置程序，響應(yīng)于涉及主體圖案信息的信息輸入以及靶成象特性的信息輸入而對制作澤爾尼克變量表設(shè)置條件；制作程序，響應(yīng)于涉及投影光學(xué)系統(tǒng)的信息以及給定象差的信息的輸入，制作一個與象差信息對應(yīng)的靶成象特性的澤爾尼克變量表；和計算程序，根據(jù)測量數(shù)據(jù)和澤爾尼克變量表，響應(yīng)于投影光學(xué)系統(tǒng)波前象差的實際測量數(shù)據(jù)的輸入，計算靶成象特性。
關(guān)于本發(fā)明的第三程序，該程序還可以使控制計算機(jī)執(zhí)行顯示程序，在顯示單元上顯示已經(jīng)算出的靶成象特性的信息。
關(guān)于本發(fā)明的第三程序，該程序還可以使控制計算機(jī)執(zhí)行轉(zhuǎn)換程序，把通過投影光學(xué)系統(tǒng)在其至少一個場中的一個測量點(diǎn)處獲得的信息轉(zhuǎn)變成投影光學(xué)系統(tǒng)波前象差的實際測量數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的第一、第二和第三程序可以儲存在一個存儲介質(zhì)中。因此，根據(jù)本發(fā)明的第十方面，提供了一種信息存儲介質(zhì)，該介質(zhì)可以由計算機(jī)讀出記錄在其中的第一、第二和第三程序中的任何一個。
另外，在光刻法中，通過利用本發(fā)明第一和第二曝光設(shè)備中的一個進(jìn)行曝光，以良好的精度把圖案轉(zhuǎn)印到基片上，使得可以以很好的產(chǎn)量制造高集成度微器件。因此，本發(fā)明的另一個方面，提供了一種使用本發(fā)明第一和第二曝光設(shè)備的器件制造法(即，一種包括利用第一和第二曝光設(shè)備中的一個把圖案轉(zhuǎn)印到光敏物體上的過程的器件制造法)。
另外，制造曝光設(shè)備時，通過在把投影光學(xué)系統(tǒng)組合到曝光設(shè)備的主體之后利用第一和第二成象特性調(diào)節(jié)法之一調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)，可以以良好的精確度調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)的成象特性。因此，本發(fā)明的另一個方面在于提供了一種制造曝光設(shè)備的方法，包括利用第一和第二成象特性調(diào)節(jié)法中的一個調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)的過程。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的曝光設(shè)備結(jié)構(gòu)簡圖；圖2A～2F是解釋制備數(shù)據(jù)庫時受驅(qū)動的活動透鏡等驅(qū)動方向的定義的示圖；圖3是測量分劃板的透視圖；圖4是測量分劃板安裝在分劃板臺上的狀態(tài)下光軸附近的XY橫截面示圖以及投影光學(xué)系統(tǒng)簡圖；圖5是測量分劃板安置在分劃板臺上的狀態(tài)下-Y一側(cè)端部附近的XY橫截面示圖以及投影光學(xué)系統(tǒng)的簡圖；圖6A和6B分別是本實施例中形成在測量分劃板上的測量圖案和基準(zhǔn)圖案的示圖；圖7是用于成象特性的測量和顯示(模擬)的主控制器CPU的控制算法流程圖；圖8是圖7所示子程序126中處理的流程圖；圖9A是以預(yù)定間隔形成在晶片抗蝕劑層上的測量圖案的縮小圖象(潛象)示圖，圖9B是圖9A中所示的測量圖案的潛象與基準(zhǔn)圖案的潛象之間的位置關(guān)系；圖10是便攜式波前象差測量單元的截面圖；和圖11A和11B分別表示在光學(xué)系統(tǒng)沒有象差和有象差的狀態(tài)下從微透鏡陣列出射的光束。
執(zhí)行本發(fā)明的最佳模式下面參考圖1～9B描述本發(fā)明的實施例。
圖1表示根據(jù)本發(fā)明實施例的曝光設(shè)備10的整體結(jié)構(gòu)。曝光設(shè)備10是一個基于重復(fù)步進(jìn)法或所謂的步進(jìn)器的縮小投影曝光設(shè)備，利用脈沖激光光源作為曝光光源(以下稱作“光源”) 。
曝光設(shè)備10包括一個由光源16和照明光學(xué)系統(tǒng)12組成的照明系統(tǒng)；一個用做掩模臺的分劃板臺RST，該掩模臺固定作為掩模的分劃板R，分劃板臺RST用照明系統(tǒng)發(fā)出的作為能量束的曝光照明光EL照明；一個投影光學(xué)系統(tǒng)PL，把從分劃板R發(fā)出的曝光照明光EL投影到作為基片的晶片W(象平面上)上；一個用做基片臺的晶片臺WST，其上安置用于固定晶片W的Z向傾斜臺58；和一個用于控制上述部件的控制系統(tǒng)。
光源16是一個發(fā)出真空紫外波段的脈沖光的脈沖紫外光源，如F2激光器(波長為157nm)或ArF激光器(波長為193nm)?；蛘撸庠?6可以是一個發(fā)出遠(yuǎn)紫外或紫外波段的脈沖光的光源，如KrF準(zhǔn)分子激光器(248nm的波長)。
實際上，光源16布置在一個低清潔度的服務(wù)室中，該室與布置一個腔體11的清潔室不同。在腔體11中裝著一個曝光設(shè)備主體，該主體由諸如照明光學(xué)系統(tǒng)12的各種元件、分劃板臺RST、投影光學(xué)系統(tǒng)PL和晶片臺WST等部件組成，并且光源16經(jīng)透光光學(xué)系統(tǒng)(未示出)連結(jié)到腔體11。透光光學(xué)系統(tǒng)包括至少一個被稱作射束協(xié)調(diào)單元的光軸調(diào)節(jié)光學(xué)系統(tǒng)作為該系統(tǒng)的一部分。設(shè)備的內(nèi)控制器根據(jù)來自主控制器50的控制信息TS控制激光束LB輸出的開/關(guān)、每個脈沖的激光束LB能量、振蕩頻率(重復(fù)頻率)、光譜半帶寬(波長范圍的寬度)和光源16等。
照明光學(xué)系統(tǒng)12包括一個射束整形均勻照明光學(xué)系統(tǒng)20，包括諸如柱狀透鏡、擴(kuò)束器(未示出)、光學(xué)積分器(均化器)22等部件；一個照明系統(tǒng)孔徑光闌板24；一個第一中繼透鏡28A；一個第二中繼透鏡28B，一個盲分劃板30；一個用于偏轉(zhuǎn)光路的反射鏡M；一個會聚透鏡32等。作為光學(xué)積分器，可以使用蠅眼透鏡、棒狀積分器(內(nèi)反射型積分器)或光學(xué)衍射元件。在此實施例中，因為蠅眼透鏡用做光學(xué)積分器22，所以以下它被稱作蠅眼透鏡22。
射束整形均勻照明光學(xué)系統(tǒng)20經(jīng)設(shè)置在腔體11上的光透射窗17連結(jié)到透光光學(xué)系統(tǒng)(未示出)。其利用柱狀透鏡和擴(kuò)束器等部件對從光源16發(fā)出并經(jīng)光透射窗17進(jìn)入到射束整形均勻照明光學(xué)系統(tǒng)20的激光束LB的橫截面整形。在射束整形均勻照明光學(xué)系統(tǒng)20出射方的蠅眼透鏡22形成一個面光源(二次光源)，該面光源由分布在出射方焦平面上的大量點(diǎn)光源組成，以致于基本上與照明光學(xué)系統(tǒng)12的光瞳面重合，激光束的橫截面被整形，從而以均勻的照明分布對分劃板R照明。從二次光源發(fā)出的激光束以下稱作“照明光EL”。
在蠅眼透鏡22出射方的焦平面附近，設(shè)置由盤狀元件構(gòu)成的照明系統(tǒng)孔徑光闌板24。并且在照明系統(tǒng)孔徑光闌板24上，例如以基本上相等的角度布置一個由圓孔構(gòu)成的孔徑光闌(常規(guī)的光闌)、由一個小圓孔構(gòu)成的相關(guān)因子σ較小的孔徑光闌(小σ光闌)、一個用于形成照明光環(huán)的環(huán)狀孔徑光闌(圓環(huán)光闌)和一個由同心設(shè)置的多個孔組成的用于改進(jìn)照明的改進(jìn)的孔徑光闌(圖1中只示出了兩類孔徑光闌)。照明系統(tǒng)孔徑光闌板24構(gòu)造并布置成由驅(qū)動單元40如電機(jī)轉(zhuǎn)動，由主控制器50控制，并且將其中一個孔徑光闌選擇設(shè)置成處于照明光EL的光路上，使得后面描述的科勒照明中照明面的形狀不限于圓環(huán)、小圓環(huán)、大圓環(huán)、四個眼等。
取代孔徑光闌板24或與之結(jié)合，可以在光源16和光學(xué)積分器22之間布置一個光學(xué)單元，該光學(xué)單元至少包括多個光學(xué)衍射元件、沿照明光學(xué)系統(tǒng)的光軸移動的活動棱鏡(圓錐棱鏡、多邊棱鏡等)和變焦光學(xué)系統(tǒng)中的至少一個。并且通過改變光學(xué)積分器22為蠅眼透鏡時入射面上的照明光強(qiáng)度分布，或者是改變當(dāng)光學(xué)積分器22為內(nèi)表面反射型積分器時照明光在入射面上的入射角分布范圍，照明光學(xué)系統(tǒng)光瞳面上照明光的光量分布(二次光源的大小和形狀)、換言之，由照明分劃板R的條件變化所致的光損耗優(yōu)選得到抑制。另外，在本實施例中，由內(nèi)表面反射型積分器形成的多個光源圖象(虛象)也被稱作二次光源。
在從照明系統(tǒng)孔徑光闌板24發(fā)出的照明光EL的光路上，布置一個由第一中繼透鏡28A和第二中繼透鏡28B組成的、盲分劃板30設(shè)置其間的中繼光學(xué)系統(tǒng)。盲分劃板30設(shè)置在一個與分劃板R的圖案面共軛的平面上，并且形成一個在分劃板R上設(shè)置矩形照明區(qū)IAR的矩形開口。在此情況下，把一個具有可變開口形狀的活動擋板用做盲分劃板30，并且根據(jù)擋板設(shè)置信息、也稱作掩模信息，由主控制器50設(shè)置開口。
在組成中繼光學(xué)系統(tǒng)的第二中繼透鏡28B之后的照明光EL的光路上，設(shè)置偏轉(zhuǎn)反射鏡M，用于把通過第二中繼透鏡28B的照明光EL反射向分劃板R。并且在反射鏡M之后的照明光EL光路上，設(shè)置會聚透鏡32。
在上述結(jié)構(gòu)中，設(shè)置蠅眼透鏡22的入射面、其上設(shè)置盲分劃板30的平面與分劃板R的圖案面設(shè)置為光學(xué)共軛，而形成在蠅眼透鏡22出射方焦平面上的光源面(照明光學(xué)系統(tǒng)的光瞳面)與投影光學(xué)系統(tǒng)PL的傅立葉變換面(出射光瞳面)也設(shè)置為光學(xué)共軛，從而形成一個科勒照明系統(tǒng)。
下面簡要描述具有上述結(jié)構(gòu)的照明光學(xué)系統(tǒng)12的操作。從光源16發(fā)出的脈沖激光束LB進(jìn)入對光束的橫截面整形的射束整形均勻照明光學(xué)系統(tǒng)20。然后光束進(jìn)入蠅眼透鏡22，并且在蠅眼透鏡22的出射方焦平面上形成二次光源。
當(dāng)從二次光源發(fā)出的照明光EL通過照明系統(tǒng)孔徑光闌板24上的一個孔徑光闌時，它經(jīng)過第一中繼透鏡28A穿過盲分劃板30的矩形孔徑，并再穿過第二中繼透鏡28B，之后被反射鏡M垂直向下偏轉(zhuǎn)。然后，穿過會聚透鏡32之后，照明光EL對固定在分劃板臺RST上的分劃板R上的矩形照明區(qū)TAR以均勻的照度照明。
在分劃板臺RST上，分劃板R由靜電吸盤(或真空吸盤)等安置并固定。分劃板臺RST的結(jié)構(gòu)使得其可以通過一個驅(qū)動系統(tǒng)(未示出)在水平面(XY平面)上精細(xì)地驅(qū)動(并旋轉(zhuǎn))。另外，分劃板臺RST可以在Y軸方向的預(yù)定行程范圍內(nèi)(大約分劃板R的長度)被移動。分劃板臺RST的位置由位置探測器、如分劃板激光干涉儀以例如0.5～1nm的分辨率測量，并將測量結(jié)果提供給主控制器50。
用于分劃板R的材料依據(jù)于使用的光源。更具體地說，當(dāng)ArF準(zhǔn)分子激光器或KrF準(zhǔn)分子激光器用做光源時，可以使用合成石英、氟化物晶體如螢石、摻氟石英等，而當(dāng)F2激光器用做光源時，用做分劃板R的材料需要是氟化物晶體，如螢石、摻氟石英等。
投影光學(xué)系統(tǒng)PL例如是一個雙遠(yuǎn)心縮小系統(tǒng)，投影光學(xué)系統(tǒng)PL的投影放大率例如為1/4、1/5或1/6。因此，當(dāng)分劃板R上的照明區(qū)IAR用照明光EL以上述方式照明時，形成在分劃板R上的圖案圖象經(jīng)投影光學(xué)系統(tǒng)PL以上述投影放大率縮小，并再被投影和轉(zhuǎn)印到涂覆有抗蝕劑(光敏材料)的晶片W上的矩形區(qū)域IA(通常與拍攝區(qū)重合)上。
投影光學(xué)系統(tǒng)PL是一個由多個折射光學(xué)元件(透鏡)13如大約10個～20個組成的折光系統(tǒng)，如圖2所示。關(guān)于組成投影光學(xué)系統(tǒng)PL的多個透鏡13，物平面一側(cè)(分劃板R一側(cè))的多個透鏡131、132、134(為了簡單起見，此處有四個透鏡裝置)是活動透鏡，它們可以由成象特性校正控制器48外部驅(qū)動。透鏡支架(未示出)分別固定透鏡131、132、134，而這些透鏡支架由驅(qū)動裝置如壓電元件(未示出)在重力方向上的三個點(diǎn)處支撐。并且通過獨(dú)立調(diào)節(jié)施加給驅(qū)動裝置的電壓，透鏡131、132、134可以在作為投影光學(xué)系統(tǒng)PL光軸方向的Z軸方向移動，并在相對于XY平面傾斜的方向(即繞X軸旋轉(zhuǎn)的方向和繞Y軸旋轉(zhuǎn)的方向)上被驅(qū)動(傾斜)。另外，一個透鏡支架(未示出)固定透鏡133，并且在該透鏡支架的周圍，以基本上相等的角度、如90°設(shè)置驅(qū)動裝置，如壓電元件。成對設(shè)置反向驅(qū)動裝置，并且調(diào)節(jié)施加到每對的電壓，使得透鏡133可以在XY平面二維移動。在此實施例中，透鏡131、132、133、134每個構(gòu)成一個用于調(diào)節(jié)的特定光學(xué)元件。特定光學(xué)元件不限于透鏡131、132、133、134，可以包括接近投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光瞳面或象平面設(shè)置的透鏡，或是用于校正投影光學(xué)系統(tǒng)PL象差的象差校正板(光學(xué)板)，尤其是非旋轉(zhuǎn)對稱組建。另外，特定光學(xué)元件的自由度(可移動的方向數(shù))不限于兩個或三個，可以是一個或四個以及更多。
另外，接近投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光瞳面設(shè)置一個孔徑光闌15，并且孔徑光闌15的數(shù)值孔徑(N.A)可以在一個預(yù)定范圍內(nèi)連續(xù)變化。作為孔徑光闌15，例如使用所謂的膜片孔徑光闌，并且主控制器50控制孔徑光闌15。
當(dāng)把ArF準(zhǔn)分子激光器或KrF準(zhǔn)分子用作照明光EL時，用在投影光學(xué)系統(tǒng)PL中的每個透鏡元件的材料可以是合成石英，但是，當(dāng)使用F2激光器時，所有使用的透鏡材料必需是氟化物晶體，如前述的螢石或摻氟石英。
構(gòu)成的晶片臺WST可以在XY二維平面上由晶片臺驅(qū)動部分56自由驅(qū)動。并且晶片W通過晶片支架(未示出)固定在由靜電夾盤、真空夾盤等安置于晶片臺WST上的Z向傾斜臺58上。Z向傾斜臺58調(diào)節(jié)晶片W在Z向的位置(焦點(diǎn)位置)以及晶片W相對于XY平面的傾斜角。另外，通過一個固定在Z向傾斜臺58上的活動反射鏡52W，用一個外部設(shè)置的晶片激光干涉儀54W測量晶片臺WST的X和Y位置及旋轉(zhuǎn)(包括偏轉(zhuǎn)、俯仰和搖擺)。晶片激光干涉儀54W的測量值提供給主控制器50。
另外，其上形成有參考標(biāo)記如用于基線測量用的標(biāo)記的參考標(biāo)記板FM固定在Z向傾斜臺58上，使得參考標(biāo)記板FM的表面基本上與晶片W的表面等高。
在本實施例的曝光設(shè)備10中，雖然附圖中被省去，但在分劃板R之上設(shè)置有一對分劃板校準(zhǔn)顯微鏡，每個顯微鏡由TTR(貫穿分劃板)校準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成。關(guān)于該系統(tǒng)，曝光波長用于通過投影光學(xué)系統(tǒng)PL同時觀察分劃板R上的分劃板標(biāo)記2以及參考標(biāo)記板上的參考標(biāo)記。作為這樣的分劃板校準(zhǔn)顯微鏡，使用具有類似于日本專利申請JP07-176468和對應(yīng)的美國專利申請US5,646,413中公開的結(jié)構(gòu)的顯微鏡。只要申請該國際申請的指定國和選定國的國家法律允許，上述公開在此引為參考。
另外在本實施例中，雖然附圖中被省去，但晶片W在Z方向的位置用一個由多焦點(diǎn)位置探測系統(tǒng)構(gòu)成的焦點(diǎn)探測傳感器測量，其細(xì)節(jié)例如在日本專利申請JP06-283403和對應(yīng)的美國專利US4,448,332中公開。焦點(diǎn)傳感器的輸出提供給主控制器50，該控制器通過控制Z向傾斜臺58來進(jìn)行所謂的焦點(diǎn)調(diào)平。只要申請該國際申請的指定國和選定國的國家法律允許，上述公開在此引為參考。
另外，在投影光學(xué)系統(tǒng)PL的側(cè)面上設(shè)置一個基于離軸法的校準(zhǔn)系統(tǒng)(未示出)。作為這一系統(tǒng)，例如使用基于圖象處理法的FIA(場圖象校準(zhǔn))系統(tǒng)的顯微鏡。在此系統(tǒng)中，例如不對晶片上的抗蝕劑曝光的寬帶探測光束照射到靶標(biāo)記上，而由來自靶標(biāo)記和指示圖象的反射光形成在光電探測表面上的靶標(biāo)記圖象由一個拾取裝置(如CCD)拾取，并且輸出成象信號。并且根據(jù)校準(zhǔn)系統(tǒng)的輸出，可以測得XY二維方向上參考標(biāo)記板上參考標(biāo)記的位置和晶片上的校準(zhǔn)標(biāo)記。
在圖1所示的控制系統(tǒng)中，主控制器50扮演重要的角色。主控制器50由所謂的包括CPU(中央處理器)、ROM(只讀存儲器)、RAM(隨機(jī)存取存儲器)等組成的工作站(或微機(jī))組成，并且控制整體操作，如晶片臺WST在拍攝區(qū)之間的移步以及曝光時間，使得適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行曝光操作。
另外，在本實施例中，例如由硬盤組成的存儲單元42、包括鍵盤和指示器如鼠標(biāo)的輸入單元45、諸如CRT顯示器或液晶顯示器的顯示單元44以及作為一個信息記錄介質(zhì)如CD-ROM、DVD-ROM、MO或FD的驅(qū)動單元46外部連結(jié)到主控制器50。在設(shè)置于驅(qū)動單元46中的信息記錄介質(zhì)(以下為簡便起見描述為CD-ROM)中，儲存一個轉(zhuǎn)換程序(第一程序)、第二程序、第三程序和與第二程序相關(guān)的數(shù)據(jù)。在此情況下，第一程序是一個用于把利用后面將描述的測量分劃板RT測得的位置偏差轉(zhuǎn)換成澤爾尼克多項式每一項的系數(shù)的轉(zhuǎn)換程序，第二程序是一個用于根據(jù)獲得的澤爾尼克多項式每一項的系數(shù)計算成象特性調(diào)節(jié)量的程序，第三程序是一個用于把獲得的澤爾尼克多項式每一項的系數(shù)轉(zhuǎn)換成各個成象特性(包括成象特性的指標(biāo)值)的程序。
接下來對上述數(shù)據(jù)庫進(jìn)行描述。數(shù)據(jù)庫包含用于計算成象特性的參數(shù)數(shù)據(jù)，在此情況下參數(shù)數(shù)據(jù)是前述活動透鏡131、132、133、和134的靶驅(qū)動量(靶調(diào)節(jié)量)，使得根據(jù)波前象差測量結(jié)果的輸入來調(diào)節(jié)成象特性。該數(shù)據(jù)庫由作為模擬結(jié)果而獲得的以預(yù)定順序分布的成象特性變量的數(shù)據(jù)組組成。進(jìn)行的模擬采用一個基本上等于投影光學(xué)系統(tǒng)PL的模型，并且獲得關(guān)于活動透鏡131、132、133、和134在每個自由度方向(活動方向)上被驅(qū)動單位調(diào)節(jié)量時與投影光學(xué)系統(tǒng)PL的場中多個測量點(diǎn)對應(yīng)的成象特性如何變化的數(shù)據(jù)，或者更精確地說是獲得波前數(shù)據(jù)，即關(guān)于澤爾尼克多項式中的第2項至第37項的系數(shù)如何變化的數(shù)據(jù)。
接下來簡要描述數(shù)據(jù)庫的產(chǎn)生過程。首先，把投影光學(xué)系統(tǒng)PL的設(shè)計值(數(shù)值孔徑N.A.、相關(guān)因子σ、波長、每個透鏡的數(shù)據(jù)等)輸入給用于模擬的被安裝了特定光學(xué)軟件的計算機(jī)中。然后，在模擬計算機(jī)中輸入關(guān)于投影光學(xué)系統(tǒng)PL的場中第一測量點(diǎn)(在此情形中是與測量分劃板RT的任意針孔位置對應(yīng)的位置，后面描述)的數(shù)據(jù)。
接下來輸入關(guān)于活動透鏡在每個自由度方向(活動方向)的單位量的數(shù)據(jù)。下面將描述在輸入之前用于輸入的必要條件。
更具體地說，對于活動透鏡131、132和134，每個活動透鏡13繞X軸和Y軸旋轉(zhuǎn)的方向是Y方向傾斜和X方向傾斜的正方向，如圖2A和2B的箭頭所示，并且單位傾斜量為0.1°。另外，當(dāng)每個活動透鏡13在+Z方向如圖2C所示地移動時，+Z方向是Z方向移動的正方向，單位移動量為100μm。
另外，對于活動透鏡133，當(dāng)在圖2D和2E所示的+X方向移動時，此方向為X方向移動的+(正)方向，而當(dāng)在+Y方向移動時，此方向是Y方向移動的+(正)方向，并且單位移動量為100μm。
并且例如，當(dāng)輸入在Y向傾斜的正向上傾斜活動透鏡131單位量的指令時，模擬計算機(jī)計算投影光學(xué)系統(tǒng)PL的場內(nèi)第一測量點(diǎn)處的第一波前與提前設(shè)置的理想波前的偏差量，例如澤爾尼克多項式每一項(如第2項至第37項)的系數(shù)變量。變量數(shù)據(jù)顯示在顯示器上，同時也被儲存在存儲器中作為參數(shù)PARA1P1。
接下來，當(dāng)輸入在X向傾斜的正向上傾斜活動透鏡131單位量的指令時，模擬計算機(jī)計算第一測量點(diǎn)處第二波前與理想波前的偏差量；例如是上述澤爾尼克多項式各項的系數(shù)變量，變量數(shù)據(jù)顯示在顯示器上，同時也被儲存在存儲器中作為參數(shù)PARA2P1。
接下來，當(dāng)輸入在Z向移動的正向上移動活動透鏡131單位量的指令時，模擬計算機(jī)計算第一測量點(diǎn)處第三波前與理想波前的偏差量；例如是上述澤爾尼克多項式各項的系數(shù)變量，變量數(shù)據(jù)顯示在顯示器上，同時也被儲存在存儲器中作為參數(shù)PARA3P1。
然后，按照與上述相同的程序進(jìn)行從第二測量點(diǎn)到第n個測量點(diǎn)每個測量點(diǎn)的輸入，并且對活動透鏡131的Y向傾斜、X向傾斜和Z向移位每次輸入指令，模擬計算機(jī)計算每個測量點(diǎn)的第一、第二和第三波前數(shù)據(jù)，如上述澤爾尼克多項式各項的系數(shù)變量，并在顯示器上顯示關(guān)于每個變量的數(shù)據(jù)，同時也將這些數(shù)據(jù)儲存到存儲器作為PARA1P2、PARA2P2、PARA3P2至PARA1Pn、PARA2Pn、PARA3Pn。
按照與上述相同的程序?qū)ζ渌顒油哥R132、133和134執(zhí)行關(guān)于每個測量點(diǎn)的輸入，并且輸入用于只在每個自由度方向的+方向驅(qū)動活動透鏡132、133和134單位量的指令。作為響應(yīng)，模擬計算機(jī)計算活動透鏡132、133和134只在每個自由度方向上驅(qū)動單位量時第一至第n個測量點(diǎn)中每一個的波前數(shù)據(jù)，如上述澤爾尼克多項式各項的系數(shù)變量，并將參數(shù)(PARA4P1，PARA5P1，PARA6P1，...PARAmP1)、參數(shù)(PARA4P2，PARA5P2，PARA6P2，...PARAmP2)、...至參數(shù)(PARA4Pn，PARA5Pn，PARA6Pn，...PARAmPn)儲存到存儲器中。然后將給出下列表達(dá)式(1)的矩陣O的數(shù)據(jù)儲存在CD-ROM中作為上述數(shù)據(jù)庫。矩陣O的數(shù)據(jù)由列矩陣(矢量)PARA1P1～PARAmPn組成，它們由上述澤爾尼克多項式各項的系數(shù)變量組成。在此實施例中，因為有三個可以在三個自由度方向移動的活動透鏡以及一個可以在兩個自由度方向移動的活動透鏡，所以m＝3×3+2×1＝11。
O=PARA1P1PARA2P1······PARAmP1PARA1P2PARA2P2······PARAmP2··················PARA1PnPARA2Pn······PARAmPn----(1)]]>接下來描述測量和顯示(模擬)成象特性的方法，使得曝光設(shè)備10的操作者可以很容易地理解投影光學(xué)系統(tǒng)PL的象差狀態(tài)。實施例中的模擬要求投影光學(xué)系統(tǒng)PL波前象差的實際測量數(shù)據(jù)，并且當(dāng)測量波前象差時，使用測量分劃板RT(以下也稱作“分劃板RT”)。因此，首先描述測量分劃板RT。
圖3表示測量分劃板RT的斜視圖。另外，圖4表示安置在分劃板臺RST上的分劃板RT沿光軸AX附近X-Z平面的截面圖以及投影光學(xué)系統(tǒng)PL的簡圖。另外，圖5表示安置在分劃板臺RST上的分劃板RT沿-Y一側(cè)端部附近的X-Z平面的橫截面示圖以及投影光學(xué)系統(tǒng)PL的簡圖。
從圖3中顯見，測量分劃板RT的形狀幾乎與帶有一個薄膜的普通分劃板相同。測量分劃板RT包括一個玻璃基片60，一個具有矩形板狀形狀并在X軸方向的中心固定在圖3中玻璃基片60上表面上的透鏡連結(jié)件62，一個由形狀與普通薄膜框相同的框架元件組成的、固定在圖3中玻璃基片底面上的間隔件64和一個固定在間隔件64下表面上的孔徑板66。
在透鏡連結(jié)件62中，以矩陣分布地形成n個圓孔63i，j(I＝1～p，j＝1～q，p×q＝n)，覆蓋包括Y方向兩端的整個表面。在圓孔63i，j之內(nèi)設(shè)置會聚透鏡65i，j，每個透鏡由一個光軸處于Z軸方向(參見圖4)的凸透鏡組成。
另外，在玻璃基片60圍繞的空間中間隔預(yù)定距離地設(shè)置間隔件64、孔徑板66、增強(qiáng)件69，如圖4所示。
另外，在玻璃基片60的下表面上形成如圖4所示的面會聚透鏡65i，j和測量圖案67i，j。另外，在孔徑板66中，形成針孔狀開口70i，j，每個面測量圖案67i，j如圖4所示。針孔狀開口70i，j的直徑例如約為100～150μm。
參見圖3，在透鏡連結(jié)件62中分別在Y軸方向透鏡連結(jié)件62的兩端上帶狀區(qū)域中心形成開口721、722。如圖5所示，在玻璃基片60的底面(圖案面)形成一個參考圖案741與開口721相對。另外，雖然圖中被省去，但也形成了一個與參考圖案741相同的參考圖案742，與玻璃基片60底面(圖案面)上的另一開口722相對。
另外，如圖3所示，在穿過分劃板R中心的X軸上，在透鏡連結(jié)件62之外的玻璃基片60上，關(guān)于分劃板的中心對稱地形成一對分劃板校準(zhǔn)標(biāo)記RM1和RM2。
在本實施例中，作為測量圖案67i，j，采用一個網(wǎng)格(行列線)圖案，如圖6A所示。并且與該圖案對應(yīng)，參考圖案741和742是一種二維格柵圖案，具有與圖6B中的測量圖案67i，j相同的間距分布的正方形圖案。作為參考圖案741和742，可以使用圖6A中所示的圖案，圖6B中所示的圖案可以用作測量圖案。另外，也可以用其它形狀的圖案作為測量圖案67i，j，在此情況下，作為對應(yīng)的參考圖案，必需使用一種與測量圖案有預(yù)定的位置關(guān)系的圖案。即，參考圖案只需是一種圖案，是測量圖案位置偏差的基準(zhǔn)，無論形狀如何。但是，要測量投影光學(xué)系統(tǒng)PL的成象特性，優(yōu)選一種覆蓋投影光學(xué)系統(tǒng)PL的整個象場或整個曝光區(qū)的圖案。
接下來描述成象特性的測量和顯示(模擬)方法，使得曝光設(shè)備10的操作者可以容易地理解投影光學(xué)系統(tǒng)PL的象差狀態(tài)，在圖7的流程圖中，表示了主控制器50中的CPU的控制算法，如果需要，也可以參考其它的附圖。
作為一個前提，在驅(qū)動單元46中設(shè)置包含第一至第三程序以及數(shù)據(jù)庫的CD-ROM，并且從CD-ROM中將第一至第三程序安裝到存儲單元42中。
操作者通過輸入單元45輸入開始模擬的指令后啟動流程中的過程。
首先，在步驟101，將第三程序裝載到主存儲器中。然后根據(jù)第三程序執(zhí)行步驟102～122。
首先，在步驟102中，當(dāng)在顯示單元44上顯示用于設(shè)置條件的屏面時，過程進(jìn)行到步驟104并等待輸入條件。然后操作者通過輸入單元45輸入關(guān)于要模擬的圖案主體的信息(例如，在線條-間隔圖案的情況下，該信息為間距、線寬和占空比)以及關(guān)于靶成象特性的信息(包括成象特性的指標(biāo)值；靶成象特性以下也稱作“靶象差”)，如關(guān)于線寬異常值的信息。然后，當(dāng)給出輸入已完成的指令時，過程進(jìn)行到步驟106，在該過程中設(shè)置為步驟104中輸入的靶象差建立澤爾尼克變量表的條件，然后進(jìn)行到步驟108。步驟104中輸入的靶象差信息不限于一種。即，同時可以設(shè)定投影光學(xué)系統(tǒng)PL的各種成象特性作為靶象差。
在步驟108，當(dāng)在顯示單元44上顯示輸入投影光學(xué)系統(tǒng)信息的屏面時，過程進(jìn)行到步驟110并等待信息輸入。操作者經(jīng)輸入單元45輸入關(guān)于投影光學(xué)系統(tǒng)PL的信息之后，尤其是關(guān)于數(shù)值孔徑(N.A)、照明條件(如照明系統(tǒng)孔徑光闌或相關(guān)因子σ的設(shè)置)、波長等的信息后，過程進(jìn)行到步驟112，在那兒將輸入信息儲存到RAM中，并當(dāng)在顯示單元44上顯示輸入關(guān)于象差的信息的屏面時，程序進(jìn)行到步驟114并等待輸入信息。
然后操作者分別輸入關(guān)于給定象差的信息，或更具體地說，當(dāng)它們是澤爾尼克多項式第二項的系數(shù)Z2至第三十七項的系數(shù)Z37時，分別將相同的值如0.05λ輸入到澤爾尼克多項式每一項系數(shù)值的象差信息的輸入屏。
當(dāng)上述象差輸入完成時，過程進(jìn)行到步驟116，在那兒根據(jù)輸入的象差信息制作一條曲線(如，關(guān)于線寬異常值的澤爾尼克變量表)。例如，圖表的垂直軸可以是與0.05λ或其指標(biāo)值(如線寬異常值，它也是彗差的指標(biāo)值)對應(yīng)的靶象差，并且水平軸可以是澤爾尼克多項式每一項的系數(shù)。然后過程進(jìn)行到步驟118，在顯示單元44上顯示關(guān)于確認(rèn)上述曲線完成的屏面。
在下一步驟120中，操作中止，直到操作者輸入確認(rèn)指示。當(dāng)操作者通過輸入單元45如鼠標(biāo)輸入確認(rèn)指示后，過程進(jìn)行到步驟122，將上述步驟116制作的變量表儲存到RAM中，并且判斷是否對步驟104中輸入的所有靶象差制作了澤爾尼克變量表。當(dāng)步驟122的判斷為否定時，過程返回到步驟116制作澤爾尼克變量表并對下一個靶象差制作變量表。在本實施例中，對一個靶象差制作一個變量表，不改變?nèi)魏螚l件如投影光學(xué)系統(tǒng)PL的數(shù)值孔徑或照明條件，但例如可以對一個至少在投影光學(xué)系統(tǒng)PL的數(shù)值孔徑或照明條件方面變化的靶象差制作多個變量表。另外，要模擬的圖案主體可以是多個，并且可以對每個圖案制作靶象差的變量表。
當(dāng)已對所有的靶象差制作了澤爾尼克變量表并在步驟120輸入了確認(rèn)指令后，步驟122的判斷變?yōu)榭隙ǎ⑶疫^程進(jìn)行到下一步驟124。
在步驟124，判斷標(biāo)識F是否為“1”。標(biāo)識F表示是否已經(jīng)輸入了位置偏差(Δξ，Δη)數(shù)據(jù)。在此情況下，因為還沒有輸入位置偏差(Δξ，Δη)數(shù)據(jù)，所以判斷為否定，這使得過程進(jìn)行到測量子程序126，以下述方式利用測量分劃板RT測量投影光學(xué)系統(tǒng)PL的場中多個測量點(diǎn)(以下為n)的波前象差。
即，在子程序126中，首先在圖8的步驟202中，通過分劃板加載器(未示出)將測量分劃板RT裝載到分劃板臺RST上。
在下一步驟204中，在監(jiān)視激光干涉儀54W的輸出的同時，通過晶片臺驅(qū)動部分56移動晶片臺WST，并且在預(yù)定的參考位置定位一對形成在參考標(biāo)記板FM上的分劃板校準(zhǔn)參考標(biāo)記。在此情況下設(shè)置參考位置，例如使得該對參考標(biāo)記的中心與激光干涉儀54W設(shè)置的臺坐標(biāo)系的原點(diǎn)重合。
在步驟206，同時用分劃板校準(zhǔn)顯微鏡觀察該對形成在測量分劃板RT上的分劃板校準(zhǔn)標(biāo)記RM1和RM2以及對應(yīng)的分劃板校準(zhǔn)參考標(biāo)記，并且通過驅(qū)動系統(tǒng)(未示出)在XY二維平面上精細(xì)地驅(qū)動分劃板臺RST，使得參考板FM上分劃板校準(zhǔn)標(biāo)記RM1和RM2的投影圖象與分劃板校準(zhǔn)參考標(biāo)記之間的位置偏差最小。通過此操作完成分劃板校準(zhǔn)，并且使分劃板的中心基本上與投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光軸重合。
在下一步驟208中，通過晶片加載器(未示出)將晶片W裝載到Z向傾斜臺58上。晶片W的表面被涂覆抗蝕劑(光敏材料)。
在下一步驟210中，設(shè)置盲分劃板30的孔徑大小，使得形成的矩形照明區(qū)覆蓋包含所有會聚透鏡65i，j的測量分劃板RT的整個表面，除開口721、722以外，并且照明區(qū)在X軸向的長度處于透鏡連結(jié)件62的X軸向最大寬度之內(nèi)。另外，同時，照明系統(tǒng)孔徑光闌板24通過驅(qū)動單元40旋轉(zhuǎn)，為照明光EL的光路設(shè)置一個預(yù)定的孔徑光闌，如較小σ的光闌。通過該操作完成曝光的預(yù)備操作。
在下一步驟212中，給予光源16控制信息TS，使得產(chǎn)生激光束LB，并且通過用照明光EL照射分劃板RT進(jìn)行曝光。通過該操作，經(jīng)針孔狀開口70i，j和投影光學(xué)系統(tǒng)PL同時轉(zhuǎn)印測量圖案67i，j，如圖4所示。結(jié)果，在晶片W的抗蝕劑層上以預(yù)定的間隔二維形成如圖9A所示的測量圖案67i，j的縮小圖象67’i，j(潛象)。
在下一步驟214中，將參考圖案依次覆蓋并轉(zhuǎn)印到已經(jīng)通過重復(fù)步進(jìn)法形成在晶片W上的測量圖案的圖象。下面是該順序a～g的詳情a.首先，根據(jù)分劃板激光干涉儀(未示出)的測量值以及分劃板的中心與參考圖案741之間設(shè)計的位置關(guān)系，通過驅(qū)動系統(tǒng)(未示出)在Y軸方向驅(qū)動分劃板臺RST預(yù)定的距離，使得參考圖案741的中心與光軸AX重合。
b.接下來，當(dāng)上述移動完成時，通過驅(qū)動系統(tǒng)(未示出)設(shè)置盲分劃板30的孔徑，使得照明光EL的照明區(qū)限于包括開口721(但不包括任何會聚透鏡)的透鏡固定件62上具有預(yù)定大小的矩形區(qū)。
c.接下來，移動晶片臺WST，使得晶片W上形成第一測量圖案671，1的潛象67’1，1的區(qū)域中心基本上位于光軸AX上，同時監(jiān)視激光干涉儀54W的測量值。
d.然后，主控制器50對用于產(chǎn)生激光束LB的光源16給予控制信息TS，并且通過對分劃板RT上輻射照明光EL進(jìn)行曝光。通過該操作，把參考圖案741覆蓋并轉(zhuǎn)印到晶片W抗蝕劑層上已形成測量圖案671，1的潛象的區(qū)域(稱作區(qū)域S1，1)上。結(jié)果，第一測量圖案671，1的潛象67’1，1和參考圖案741的潛象74’1的潛象以圖9B所示的位置關(guān)系形成在區(qū)域S1，1。
e.接下來，根據(jù)分劃板RT上測量圖案67i，j的分布間距以及投影光學(xué)系統(tǒng)PL的投影放大率計算測量圖案67i，j的設(shè)定的分布間距p。然后，在X軸方向移動晶片臺WST間距p，使得形成第二測量圖案671，2的潛象的區(qū)域S1，2的中心基本上與光軸AX重合。
f.然后，給予光源16控制信息TS，使得發(fā)出激光束LB并通過對分劃板RT輻射照明光EL而進(jìn)行曝光。通過這種操作，把參考圖案741覆蓋并轉(zhuǎn)印到晶片W的區(qū)域S1，2上。
g.之后，按照上述方式重復(fù)區(qū)域之間的步進(jìn)操作和曝光操作，并且在晶片W的區(qū)域Si，j上形成測量圖案和參考圖案的潛象，如圖9B所示。
當(dāng)以此方式完成曝光時，過程進(jìn)行到步驟216，通過晶片加載器(未示出)從Z向傾斜臺58上卸載晶片W并將其轉(zhuǎn)移到涂布器-顯影器(未示出，以下簡稱“C/D”)，該“C/D”串聯(lián)連結(jié)到腔體11。然后過程進(jìn)行到步驟218，輸入位置偏差(Δξ，Δη)數(shù)據(jù)，后面有敘。
然后，在C/D中，對晶片W顯影，并按照圖9B所示的布局在晶片W上分布成矩陣的每個區(qū)域Si，j中形成測量圖案和參考圖案的抗蝕劑圖象。
然后，從C/D中去除已經(jīng)被顯影的晶片W，并通過外重疊測量單元(對準(zhǔn)測量單元)測量每個區(qū)域Si，j中的重疊誤差。然后根據(jù)該結(jié)果計算測量圖案67i，j的抗蝕劑圖象關(guān)于參考圖案741的對應(yīng)圖象的位置誤差(位置偏差)。
可以考慮各種計算位置偏差的方法，但是從提高精確度的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選根據(jù)測得的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計計算。
通過這種方式獲得關(guān)于區(qū)域Sj，j的測量圖案與各個參考圖案的XY二維位置偏差(Δξ，Δη)。然后由操作者通過輸入單元45輸入關(guān)于區(qū)域Si，j的位置偏差(Δξ，Δη)的數(shù)據(jù)。并且當(dāng)步驟218的判斷為肯定時，過程返回到圖7所示主程序的步驟128。
順便說一下，關(guān)于區(qū)域Si，j的位置偏差(Δξ，Δη)的數(shù)據(jù)可以與外部重疊測量聯(lián)機(jī)輸入。并且在此情況下，也可以響應(yīng)于該輸入，過程返回到主程序的步驟128。
在主程序的步驟128，將第一程序裝載到主存儲器，然后過程再進(jìn)行到步驟130，在那兒根據(jù)下述原理，按照第一程序計算與每個區(qū)域Si，j、換言之，與投影光學(xué)系統(tǒng)PL的場中第一至第n個測量點(diǎn)對應(yīng)的波前(波前象差)，在此情況下是澤爾尼克多項式中每一項的系數(shù)，如第2項的系數(shù)Z2～第37項的系數(shù)Z37。當(dāng)主存儲器具有足夠的空區(qū)域時，可以在主存儲器中儲存提前裝載的第三程序，但是在主存儲器沒有足夠的空區(qū)域時，第三程序暫時從主存儲器卸載到存儲單元42的原始區(qū)域，然后再將第一程序裝載到主存儲器中。在本實施例中，根據(jù)上述的位置偏差(Δξ，Δη)，通過按照第一程序計算獲得投影光學(xué)系統(tǒng)PL的波前。描述此過程之前，作為一個前提，先參見圖4和圖5描述位置偏差(Δξ，Δη)和波前之間的物理關(guān)系。
如測量圖案67i，j產(chǎn)生的衍射光在圖4中的測量圖案67k，l所示，穿過針孔狀開口70i，j的光在不同位置穿過投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光瞳面，具體位置依據(jù)測量圖案67k，l中光出射的地方。即，光瞳面上每個位置處的波前與光波前通過測量圖案67k，l中對應(yīng)位置處的位置對應(yīng)。并且當(dāng)在投影光學(xué)系統(tǒng)PL中根本沒有象差時，假設(shè)投影光學(xué)系統(tǒng)PL光瞳面上的此波前為理想波前(在此情況下是一個平面)，如標(biāo)記F1所示。但是，因為沒有這樣一個沒有象差的投影光學(xué)系統(tǒng)，所以光瞳面處的波前變成一個曲面，如圖中虛線表示的波前F2。因此，按照曲面F2關(guān)于理想波前的角度，在晶片W上的偏差位置處形成測量圖案67i，j的圖象。
同時，如圖5所示，被參考圖案741(或742)衍射的光直接進(jìn)入投影光學(xué)系統(tǒng)PL，不受針孔狀孔徑的制約，并通過投影光學(xué)系統(tǒng)PL在晶片W上成象。但是，因為在參考圖案741的中心位于投影光學(xué)系統(tǒng)PL光軸的狀態(tài)下進(jìn)行參考圖案741的曝光，所以由參考圖案741產(chǎn)生的成象光束基本上沒有投影光學(xué)系統(tǒng)PL所致的象差，使得在包括光軸的極小區(qū)域中沒有位置偏差地形成圖象。
因此，位置偏差(Δξ，Δη)直接反映波前到理想波前的梯度，并且可以根據(jù)此位置偏差(Δξ，Δη)再現(xiàn)波前。從位置偏差(Δξ，Δη)和波前之間的上述物理關(guān)系顯見，本實施例用于計算波前的原理是已知的Shack-Hartmann波前計算原理。
接下來對根據(jù)上述位置偏差計算波前的方法進(jìn)行描述。
如上所述，位置偏差(Δξ，Δη)對應(yīng)于波前的梯度值，并且通過對位置偏差微分，獲得波前的形狀(或者更精確地說是與參考平面(理想平面)的偏差)。當(dāng)把波前(與參考平面的偏差)表示為W(XY)，比例系數(shù)表示為k時，存在下列關(guān)系方程(2)和(3)Δξ=k∂W∂x----(2)]]>Δη=k∂W∂y----(3)]]>因為不容易對只作為位置偏差給出的波前梯度求微分，所以級數(shù)擴(kuò)展表面形狀來擬合波前。在此情況下，對該級數(shù)選擇一個正交系。澤爾尼克多項式是一個適于關(guān)于一個軸對稱地擴(kuò)展一個面的級數(shù)，其在圓周方向的組份是一個三角級數(shù)。即，當(dāng)波前W用極坐標(biāo)系(ρ，θ)表示時，澤爾尼克多項式表示成Rnm(ρ)，并且擴(kuò)展為方程(4)W(ρ,θ)=ΣnAn0Rn0(ρ)+ΣnΣm(Anmcosmθ+Bnmsinmθ)Rnm(ρ)----(4)]]>因為已知澤爾尼克極坐標(biāo)多項式Rnm(ρ)，所以省去對其的描述。因為每一項是正交的，所以每一項的系數(shù)Anm、Bnm可以獨(dú)立地確定。只利用有限的項提供一種濾波。
因為實際上探測微分作為上述位置偏差，所以需要對微分系數(shù)進(jìn)行擬合。在極坐標(biāo)系(x＝ρcosθ，y＝ρsinθ)中，偏微分由方程(5)和(6)表示∂W∂x=∂W∂ρcosθ-1ρ∂W∂θsinθ----(5)]]>
∂W∂y=∂W∂ρsinθ+1ρ∂W∂θcosθ----(6)]]>因為澤爾尼克多項式的微分不正交，所以需要用最小二乘法進(jìn)行擬合。因為對每個測量圖案給出了X和Y方向的信息(位置偏差量)，所以當(dāng)測量圖案數(shù)表示為n時(例如n約為81～400)，從上述方程(2)～(6)導(dǎo)出的觀察方程數(shù)為2n(約為162～800)。
澤爾尼克多項式的每一項對應(yīng)于一項光學(xué)象差。另外，低階項基本上對應(yīng)于塞德爾象差。因此，通過利用澤爾尼克多項式，可以獲得投影光學(xué)系統(tǒng)PL的波前象差。
順便說一下，在美國專利US5,978,085中公開了一項涉及計算波前象差的技術(shù)的發(fā)明。在此份公開中，使用了一種具有與測量分劃板RT相同結(jié)構(gòu)的掩模，并且通過單獨(dú)設(shè)置的針孔和投影光學(xué)系統(tǒng)將形成在掩模上的多個測量圖案依次曝光在基片上，而掩模上的參考圖案通過投影光學(xué)系統(tǒng)無需穿過會聚透鏡和針孔而曝光在基片上。然后，測量多個測量圖案的抗蝕劑圖象與參考圖案的各個抗蝕劑圖象的位置偏差，并通過預(yù)定的計算算出波前象差。
第一程序的計算程序按照上述原理確定，并且通過執(zhí)行第一程序，可以獲得投影光學(xué)系統(tǒng)PL的場中第1至第n個測量點(diǎn)處的波前(波前象差)，或是在此情況下的澤爾尼克多項式中每一項的系數(shù)，如第二項的系數(shù)Z2至第三十七項的系數(shù)Z37。
獲得波前數(shù)據(jù)(澤爾尼克多項式中每一項的系數(shù)，如第二項的系數(shù)Z2至第三十七項的系數(shù)Z37)之后，過程進(jìn)行到步驟132，在該步驟中將標(biāo)識F設(shè)為1，并把波前數(shù)據(jù)儲存到RAM的暫存區(qū)。
在步驟134中，將第三程序重新裝載到主存儲器中。在此情況下，事實上，在第一程序被卸載到存儲單元42的原始區(qū)中之后裝載第三程序。
在下一步驟136，根據(jù)第三程序，通過下列方程(7)，利用早先建立的澤爾尼克變量表對每個測量點(diǎn)計算步驟104中輸入的一個靶象差A(yù)＝K×{Z2×(表的值)+Z3×(表的值)+…+Z37×(表的值)} …(7)在此情況下，A為投影光學(xué)系統(tǒng)PL中的靶象差，如象散或場曲率，或靶象差的指標(biāo)值，如線寬異常值，它是彗差的指標(biāo)值。
K是比例常數(shù)，根據(jù)抗蝕劑等的敏感度設(shè)定。
下一步驟138中，在顯示單元44上顯示靶象差或按上述方式對每個測量點(diǎn)算出的指標(biāo)值。并且通過顯示，操作者可以很容易地知道投影光學(xué)系統(tǒng)PL的象差問題。
在下一步驟140中，判斷是否已經(jīng)算出所有的靶象差(已經(jīng)設(shè)置了條件的象差(成象特性))。如果判斷為否定，則過程返回到步驟136，計算并顯示下一個靶象差。
當(dāng)以上述方式算出了所有的靶象差時，過程進(jìn)行到步驟142，在那兒于顯示單元44上顯示證明模擬是否繼續(xù)的一個屏面，然后過程進(jìn)行到步驟144并停在那兒，直到過了預(yù)定的時間。
預(yù)定時間過后，進(jìn)行步驟146，在那兒判斷是否已經(jīng)輸入了繼續(xù)模擬的指令。當(dāng)繼續(xù)模擬時，應(yīng)該在預(yù)定的時間內(nèi)給予繼續(xù)的指令，因此，如果在步驟146的回答是否定的，則根據(jù)模擬不必繼續(xù)的決定結(jié)束此程序的過程。
而當(dāng)在預(yù)定的時間內(nèi)已經(jīng)輸入了繼續(xù)模擬的指令時，過程返回到步驟102，之后，根據(jù)模擬中規(guī)定的下一條件重復(fù)執(zhí)行該過程并進(jìn)行判斷。但是，在此情況下，因為設(shè)置了標(biāo)識F，所以在步驟124的判斷是肯定的，因此過程從步驟124進(jìn)行到步驟136。
即，當(dāng)測量投影光學(xué)系統(tǒng)PL的波前象差時，不用再測量波前象差就可繼續(xù)模擬。
如上所述，在本實施例中操作者只需按照屏面經(jīng)輸入單元45依次輸入必需的項目，并輸入指令以測量波前象差，或者另外還輸入每個區(qū)域Si，j中由覆蓋測量單元測得的位置偏差(Δξ，Δη)的數(shù)據(jù)。通過該操作，因為對投影光學(xué)系統(tǒng)PL的測量圖案特定的靶象差(包括低階和高階成分的彗差、象散和球差)被自動且精確地算出并顯示在顯示單元44上，所以可以很容易且精確地識別象差。另外，甚至當(dāng)靶象差為多個時，可以通過只測量一次投影光學(xué)系統(tǒng)PL的波前象差就可以精確地知道該象差。在此情況下，雖然有各種形式顯示靶象差，但優(yōu)選以任何人都易于理解的數(shù)字表示結(jié)果的形式。在此情況下，不要求分析澤爾尼克多項式各項的系數(shù)。
而且從圖7的流程圖中顯見，可以很容易地對本實施例的曝光設(shè)備設(shè)置與主體圖案對應(yīng)的最佳曝光條件。即，當(dāng)重復(fù)步驟102即以上的步驟時，通過在步驟102對條件設(shè)置屏輸入相同的主體圖案和相同的靶象差(可以是多種類型的象差)，并通過在步驟108對輸入屏依次輸入不同的照明條件、數(shù)值孔徑、波長等涉及投影光學(xué)系統(tǒng)PL的信息，可以很容易地設(shè)置最佳曝光條件。因此在步驟138中定義步驟138中所示的靶象差值最小的條件。無需贅述，可以改進(jìn)軟件，使得主控制器50根據(jù)該定義自動地定義和設(shè)置最佳曝光條件。這是因為例如可以通過選擇照明系統(tǒng)孔徑光闌板24的不同孔徑光闌而分別改變照明條件，所以可以通過調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)PL的圖1所示孔徑光闌15而將投影光學(xué)系統(tǒng)PL的數(shù)值孔徑自由地設(shè)置在特定的范圍內(nèi)，并且可以通過給予光源16這樣的控制信息TS來改變照明光EL的波長。
不用說，當(dāng)操作者建立一個處理程序文件(設(shè)置曝光條件的數(shù)據(jù)文件)時可以使用關(guān)于定義的曝光條件的信息。
接下來將描述調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)PL的成象特性的方法，其中該方法由半導(dǎo)體制造工廠的曝光設(shè)備制造者等的技術(shù)服務(wù)人員執(zhí)行。
作為一個前提，在驅(qū)動單元46中設(shè)置包含第一至第三程序以及以上述方式建立的數(shù)據(jù)庫的CD-ROM，并且將第一至第三程序以及與第二程序有關(guān)的數(shù)據(jù)庫安裝到存儲單元42中。
當(dāng)由技術(shù)服務(wù)人員等輸入測量波前象差的指令時，主控制器50(CPU)將測量分劃板RT的圖案轉(zhuǎn)印到晶片W上，用于按照與前述相同的程序(參見圖8)測量投影光學(xué)系統(tǒng)PL的場中多個測量點(diǎn)(此處為n個)處的波前象差。然后在C/D中對晶片W顯影，并當(dāng)晶片W已經(jīng)被顯影后，按照與圖9B所示相同的布局，在晶片W上以矩陣分布的每個區(qū)域Si，j中形成測量圖案和參考圖案的抗蝕劑圖象。
之后，從C/D中取出已經(jīng)被顯影的晶片W，并且利用外部覆蓋測量單元(對準(zhǔn)測量單元)測量區(qū)域Si，j中的覆蓋誤差。并且根據(jù)該結(jié)果計算測量圖案67i，j的抗蝕劑圖象與參考圖案741的對應(yīng)圖象之間的位置誤差(位置偏差)。
然后，由技術(shù)服務(wù)人員通過輸入單元45將區(qū)域Si，j的位置偏差(Δξ，Δη)數(shù)據(jù)輸入到主控制器50中。順便說一下，區(qū)域Si，j的位置偏差(Δξ，Δη)數(shù)據(jù)可以與外部覆蓋測量單元聯(lián)機(jī)地輸入到主控制器50。
在任何情況下，響應(yīng)于上述輸入，主控制器50的CPU把第一程序裝載到主存儲器中，并且根據(jù)位置偏差(Δξ，Δη)，按照第一程序計算區(qū)域Si，j中與投影光學(xué)系統(tǒng)PL的場內(nèi)第1至第n個測量點(diǎn)對應(yīng)的波前(波前象差)，在此情況下是澤爾尼克多項式的每一項的系數(shù)，如澤爾尼克多項式的第2項系數(shù)Z2至第37項的系數(shù)Z37。
在下面的描述中，投影光學(xué)系統(tǒng)PL的場內(nèi)第1至第n個測量點(diǎn)的波前(波前象差)數(shù)據(jù)表示為方程(8)中的一個列矩陣QQ=P1P2......Pn----(8)]]>在方程(8)中，矩陣Q的元素P1～Pn是每個列矩陣元(矢量)，由澤爾尼克多項式的第2項系數(shù)Z2至第37項的系數(shù)Z37組成。
當(dāng)按照上述方式計算矩陣Q時，主控制器50將該值儲存到RAM的暫存區(qū)中。
接下來，主控制器50中的CPU將第二程序從存儲單元42裝載到貯存主存儲器中，并且根據(jù)第二程序計算前述的活動透鏡131～134在每個自由度方向上的調(diào)節(jié)量。
在第1至第n個測量點(diǎn)的波前(波前象差)數(shù)據(jù)Q、儲存在CD-ROM中作為數(shù)據(jù)庫的矩陣O以及活動透鏡131～134在每個自由度方向上的調(diào)節(jié)矢量P之間存在下列關(guān)系式(9)Q＝O×P …(9)
在方程(9)中，P是一個有m個元素的列矩陣(矢量)，如方程(10)所示P=ADJ1ADJ2......ADJm----(10)]]>因此，從上述方程(9)中知道，通過利用最小二乘法計算下列方程(11)，可以獲得P的每個元素ADJ1～ADJm，或者說是活動透鏡131～134在每個自由度方向上的調(diào)節(jié)量(靶調(diào)節(jié)量)P＝(OT×O)-1×OT×Q(11)在方程(11)中，OT是矩陣O的變換矩陣，(OT×O)-1是(OT×O)的逆矩陣。
即，第二程序是一個利用數(shù)據(jù)庫通過上述方程(11)執(zhí)行最小二乘法計算的程序。因此，CPU在依次從CD-ROM中將數(shù)據(jù)庫讀入到RAM中的同時，根據(jù)第二程序計算調(diào)節(jié)量ADJ1～ADJm，并且再在顯示單元44的屏面上表示調(diào)節(jié)量，并將該值儲存到存儲單元42中。
接下來，主控制器50根據(jù)儲存在存儲單元42中的關(guān)于活動透鏡131～134在每個自由度方向上的驅(qū)動量的調(diào)節(jié)量ADJ1～ADJm對成象特性校準(zhǔn)控制器48給予指令值。利用這種操作，成象特性校準(zhǔn)控制器48控制對在每個自由度方向上驅(qū)動活動透鏡131～134的每個驅(qū)動裝置施加的電壓，并且基本上同時至少調(diào)節(jié)活動透鏡131～134的位置和姿勢之一，校正投影光學(xué)系統(tǒng)PL的成象特性，如畸變、場曲率、彗差、球差和象散。至于彗差、球差和象散，不僅可以校正低階象差，還可以校正高階象差。
如上所述，在本實施例中，當(dāng)調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)P1的成象特性時，技術(shù)服務(wù)人員只需通過輸入單元45輸入波前象差的測量指令，或者另外輸入由覆蓋測量單元測得的區(qū)域Si，j的位置偏差(Δξ，Δη)。通過此操作，幾乎可以自動地高精確度地調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)PL的成象特性。
替換上述方程(11)，下列方程(12)可以用作第二程序，該方程是一個用于執(zhí)行最小二乘法計算的計算程序P＝(OT×G×O)-1×OT×G×Q…(12)在方程(12)中，G是一個如下列方程的有n行和n列的對角矩陣，方程(13)為 另外，矩陣G的每個元素Ai，i(i＝1～n)是一個以權(quán)重參數(shù)δ為元素的對角矩陣。在此情況下，Ai，i是一個有36行和36列的如方程(14)所表示的對角矩陣
因此，對角矩陣Ai，i的每個元素δj，j(j＝1～36)代表與在每個測量點(diǎn)測得的澤爾尼克多項式中第二項至第三十七項的系數(shù)Z2～Z37對應(yīng)的權(quán)重參數(shù)。因此，例如當(dāng)要特別校正從一個或多個測量點(diǎn)的測量結(jié)果獲得的低階畸變時，只需使在相應(yīng)測量點(diǎn)處的權(quán)重參數(shù)值如δ1，1和δ2，2比其余的權(quán)重參數(shù)大即可。另外，例如當(dāng)要特別校正從一個或多個測量點(diǎn)的測量結(jié)果獲得的包括高階分量的球差(0θ分量)時，只需使在相應(yīng)測量點(diǎn)處的權(quán)重參數(shù)值δ8，8、δ15，15、δ24，24、δ35，35、δ36，36的平均值大于其余權(quán)重參數(shù)的平均值即可。
在此情況下，優(yōu)選設(shè)置與第二程序一起工作的另一程序，并且用于規(guī)定測量點(diǎn)和輸入澤爾尼克多項式每一項的權(quán)重的屏面將通過該程序依次顯示。通過該配置，技術(shù)服務(wù)人員可以很容易地利用輸入單元45，通過在顯示用于規(guī)定測量點(diǎn)的屏面時輸入測量點(diǎn)、并通過在顯示用于輸入權(quán)重的屏面時輸入與要特別校正的大于其它項的象差對應(yīng)的澤爾尼克多項式每一項的權(quán)重來設(shè)置上述權(quán)重參數(shù)。尤其是在用于輸入權(quán)重的輸入屏上，優(yōu)選上述多種類型的輸入，更具體地說，而不是能夠輸入每一項的權(quán)重，優(yōu)選輸入被分成四組的權(quán)重如0θ、1θ、3θ和4θ。在后一情況下，可以由每個θ組輸入一個理想的設(shè)置值。0θ通常指澤爾尼克多項式不包含sin或cos的項(在此情況下不包括第一項和第四項)的系數(shù)(Z9、Z16、Z25、Z36和Z37)；1θ通常指帶有sinθ或cosθ的項(在此情況下不包括第二項和第三項)的系數(shù)(Z7、Z8、Z14、Z15、Z23、Z24、Z34和Z35)；2θ通常指帶有sin2θ或cos2θ的項的系數(shù)(Z5、Z6、Z12、Z13、Z21、Z22、Z32和Z33)；3θ通常指帶有sin3θ或cos3θ的項的系數(shù)(Z19、Z20、Z30和Z31)；4θ通常指帶有sin4θ或cos4θ的項的系數(shù)(Z28和Z29)。
在本實施例中，如前所述，主控制器50執(zhí)行第三程序和第一程序，使得當(dāng)操作者等按照屏面上的顯示通過輸入單元45依次輸入必需的結(jié)果并輸入指令以測量波前象差時，或者輸入由覆蓋測量單元測得的區(qū)域Si，j的位置偏差數(shù)據(jù)時，幾乎可以自動地知道所要得知的投影光學(xué)系統(tǒng)PL的成象特性(象差)。因此，在按照前述方式通過使用該配置調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)PL的成象特性之后，技術(shù)服務(wù)人員等進(jìn)行前述模擬，使得可以在顯示屏上確認(rèn)是否按計劃調(diào)節(jié)了成象特性的狀態(tài)。當(dāng)沒有按計劃進(jìn)行調(diào)節(jié)時，通過輸入多個成象特性作為與靶成象特性有關(guān)的信息時，可以知道沒有按計劃調(diào)節(jié)成象特性，因此，可以沒有耽擱地進(jìn)行必需的措施。
在此實施例中，除維護(hù)操作外，操作者等還可以發(fā)出指令以調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)PL的成象特性，甚至在正常操作期間也可以。操作者等給出如前所述的預(yù)定指令(包括輸入條件設(shè)置和關(guān)于投影光學(xué)系統(tǒng)的信息輸入)后，按照與上述相同的方式由主控制器50的CPU執(zhí)行與上述模擬類似的過程，建立一個類似的澤爾尼克變量表。然后，當(dāng)測量波前象差并輸入位置偏差數(shù)據(jù)時，主控制器50的CPU按照上述方式依次計算靶成象特性。在此情況下，代替在顯示單元44上顯示與靶成象特性有關(guān)的信息，或者與顯示一起，按照與前述相同的方式，利用最小二乘法根據(jù)第二程序CPU可以計算活動透鏡131～134在每個自由度方向的驅(qū)動量，使得靶象差最佳(如，為零或最小)。這可以通過軟件的簡單改型實現(xiàn)。
然后，主控制器50中的CPU給成象特性校正控制器48提供算出的驅(qū)動量值的指令。通過此操作，成象特性校正控制器48控制施加給在每個自由度方向驅(qū)動活動透鏡131～134的每個驅(qū)動裝置的電壓，并且至少調(diào)節(jié)活動透鏡131～134的位置或姿勢其中一項，校正投影光學(xué)系統(tǒng)PL的成象特性，如畸變、場曲率、彗差、球差和象散。至于彗差、球差和象散不僅可以校正低階象差，也可以校正高階象差。
對于本實施例的曝光設(shè)備10，制造半導(dǎo)體器件時，把用于制造器件的分劃板R裝載到分劃板臺RST上作為分劃板，并再執(zhí)行預(yù)備操作，如分劃板校準(zhǔn)、所謂的基線測量和晶片校準(zhǔn)如EGA(增強(qiáng)的全方位校準(zhǔn))。
例如在日本專利申請JP04-324923和對應(yīng)的美國專利US5,243,195中公開了上述預(yù)備操作的細(xì)節(jié)，如分劃板校準(zhǔn)和基線測量。另外，在日本專利申請JP61-44429和對應(yīng)的美國專利US4,780,617中公開了關(guān)于EGA的詳情。只要申請該國際申請的指定國和選定國的國家法律允許，上述公開在此引為參考。
預(yù)備操作完成后，根據(jù)重復(fù)步進(jìn)法進(jìn)行曝光，與波前象差的測量類似。但是，在此情況下，根據(jù)晶片校準(zhǔn)的結(jié)果以及在拍攝區(qū)之間作為一個單位的的步進(jìn)來進(jìn)行步進(jìn)操作。順便說一下，因為曝光期間的操作與普通步進(jìn)器沒有任何不同，所以省去詳細(xì)的描述。
接下來，描述制造曝光設(shè)備10的方法。
制造曝光設(shè)備10時，首先將包括光學(xué)元件如多個透鏡和反射鏡的照明光學(xué)系統(tǒng)12、投影光學(xué)系統(tǒng)PL、分劃板臺系統(tǒng)和由多個機(jī)械元件組成的晶片臺系統(tǒng)組裝成各個單元，同時對每個單元進(jìn)行調(diào)節(jié)，如光學(xué)調(diào)節(jié)、機(jī)械調(diào)節(jié)和電學(xué)調(diào)節(jié)，使得確保每個單元中理想的性能。
接下來，把照明光學(xué)系統(tǒng)12和投影光學(xué)系統(tǒng)PL以及分劃板臺系統(tǒng)和晶片臺系統(tǒng)組裝到曝光設(shè)備主體中，再連結(jié)管線。
然后，對照明光學(xué)系統(tǒng)12和投影光學(xué)系統(tǒng)PL進(jìn)行光學(xué)調(diào)節(jié)。這是因為這些光學(xué)系統(tǒng)、尤其是投影光學(xué)系統(tǒng)PL的成象特性在系統(tǒng)組裝到曝光設(shè)備主體中之后會有輕微的變化。在本實施例中，第一、第二和第三程序以及前述的數(shù)據(jù)庫也可以用在投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光學(xué)調(diào)節(jié)中，在投影光學(xué)系統(tǒng)PL安裝到曝光設(shè)備主體中之后執(zhí)行這些程序。
作為光學(xué)調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)PL的第一方法，執(zhí)行調(diào)節(jié)操作的工人利用前述測量分劃板RT按照前述方式測量投影光學(xué)系統(tǒng)PL的波前象差。然后，通過對主控制器50輸入測量結(jié)果，主控制器50根據(jù)第一和第二程序執(zhí)行處理，使得盡可能精確地調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)PL的成象特性。
然后，處于確認(rèn)調(diào)節(jié)結(jié)果的目的，利用前述的測量分劃板RT按照前述方式和程序重新測量投影光學(xué)系統(tǒng)PL的波前象差。然后，通過對主控制器50輸入波前象差的測量結(jié)果，主控制器50根據(jù)第一和第三程序執(zhí)行處理，并且在顯示屏上顯示調(diào)節(jié)之后的象散、場曲率和/或與投影光學(xué)系統(tǒng)PL的彗差對應(yīng)的線寬異常值。在此階段已經(jīng)校正過的象差、主要是高階象差，可以確定為難以自動調(diào)節(jié)的象差，因此，如果需要的話，可以重新調(diào)節(jié)透鏡等的配置。
作為光學(xué)調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)PL的第二方法，當(dāng)在制造階段進(jìn)行調(diào)節(jié)的工人輸入如前所述的調(diào)節(jié)指令(包括輸入條件設(shè)置和輸入與投影光學(xué)系統(tǒng)有關(guān)的信息)等時，主控制器50中的CPU根據(jù)第三程序執(zhí)行處理并建立類似的澤爾尼克變量表。然后，利用前述的測量分劃板RT按照前述程序測量投影光學(xué)系統(tǒng)PL的波前象差。并且通過給主控制器50輸入波前象差的測量結(jié)果，主控制器50中的CPU根據(jù)前述的第一和第三程序進(jìn)行處理并依次算出靶象差。然后，將關(guān)于活動透鏡131～134在每個自由度方向的驅(qū)動量的指令值給予成象特性校正控制器48，使這些靶象差最佳化(零或最小)。通過該操作，成象特性校正控制器48以盡可能高的精度調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)PL的靶成象特性，如畸變、場曲率、彗差、球差和象散。
然后，出于確認(rèn)調(diào)節(jié)結(jié)果的目的，再執(zhí)行前述的模擬并在顯示屏上顯示象散、場曲率、與投影光學(xué)系統(tǒng)PL的彗差等對應(yīng)的線寬異常值等。在此時還沒有被校正的象差主要是高階象差，可以判定為難以自動校正的象差，因此如果需要的話可以重新調(diào)節(jié)透鏡組件。
當(dāng)甚至在已經(jīng)進(jìn)行了重新調(diào)節(jié)后還不能達(dá)到理想的性能時，可能必需重新處理或更換透鏡。為了簡化投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光學(xué)元件的重新處理，可以利用專門用于波前測量的波前測量裝置等測量在把投影光學(xué)系統(tǒng)PL組裝到曝光設(shè)備主體中之前測量前述的波前象差，并且根據(jù)測量結(jié)果辨認(rèn)是否有需要重新處理的光學(xué)元件及其位置。然后，可以并行執(zhí)行認(rèn)定的光學(xué)元件的重新處理以及其它光學(xué)元件的重新調(diào)節(jié)。
另外，可以更換投影光學(xué)系統(tǒng)每個單元的光學(xué)元件，或者當(dāng)投影光學(xué)系統(tǒng)有多個鏡筒時，可以更換每個鏡筒。另外，當(dāng)重新處理光學(xué)裝置時，如果需要，可以將表面處理成非球面。另外，當(dāng)調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)PL時，可以簡單地改變其位置(包括其它光學(xué)元件之間的間隔)或傾斜度，或者尤其當(dāng)光學(xué)元件是一個透鏡元件時，可以改變其偏心度或可以繞光軸AX旋轉(zhuǎn)。
然后，進(jìn)一步進(jìn)行總體調(diào)節(jié)(如電學(xué)調(diào)節(jié)和操作核校)。通過這些操作，可以制得本實施例的曝光設(shè)備10，即，該設(shè)備可以利用光學(xué)特性已得到高精度調(diào)節(jié)的投影光學(xué)系統(tǒng)PL以良好的精度把分劃板R的圖案轉(zhuǎn)印到晶片W上。最好在一個清潔室中建造該曝光設(shè)備，清潔室的溫度和潔凈度都受到控制。
從到目前為止的描述中顯見，在本實施例中，主控制器50構(gòu)成一個計算單元；第一計算單元和第二計算單元以及主控制器50和成象特性校正控制器48構(gòu)成一個成象特性調(diào)節(jié)單元。另外，測量分劃板RT、外覆蓋測量單元和主控制器50組成一個用于測量投影光學(xué)系統(tǒng)PL的波前象差的測量單元。
如前所述，根據(jù)本實施例的曝光設(shè)備，當(dāng)測量單元(如RT和50)根據(jù)操作者的指令測量投影光學(xué)系統(tǒng)PL的波前象差時，根據(jù)已經(jīng)測得的投影光學(xué)系統(tǒng)PL的波前象差以及與主體圖案曝光時給出的象差信息對應(yīng)的靶成象特性的澤爾尼克變量表，主控制器50算出投影光學(xué)系統(tǒng)PL的靶成象特性。通過以上述方式利用澤爾尼克變量表，只用測量一次波前象差就可算出靶成象特性。在此情況下，測量中對于球差、象散和彗差，不僅可以計算低階象差，還可以算出包含高階象差的總象差。
另外，因為根據(jù)靶象差(成象特性)的計算結(jié)果，通過成象特性調(diào)節(jié)單元(48和50)盡可能地校正靶成象特性，所以投影光學(xué)系統(tǒng)PL的成象特性因此按照主體圖案得到調(diào)節(jié)。
另外，根據(jù)本實施例的曝光設(shè)備10，提前獲得表示用于調(diào)節(jié)的特定光學(xué)元件(活動透鏡131～134)的調(diào)節(jié)與投影光學(xué)系統(tǒng)PL的成象特性的變化之間關(guān)系的參數(shù)，并且該參數(shù)作為數(shù)據(jù)庫儲存在存儲單元42中。并且根據(jù)技術(shù)服務(wù)人員等調(diào)節(jié)時發(fā)出的指令，實際測量投影光學(xué)系統(tǒng)PL的波前象差，并再當(dāng)經(jīng)輸入單元45輸入測量數(shù)據(jù)(實際測量數(shù)據(jù))時，主控制器50利用經(jīng)輸入單元45輸入的波前象差的實際測量數(shù)據(jù)以及參數(shù)和活動透鏡131～134之間的關(guān)系表達(dá)式(方程(11)或方程(12))計算活動透鏡131～134的靶調(diào)節(jié)量。因為提前獲得上述參數(shù)并將其儲存在存儲單元42中，所以當(dāng)實際測得波前象差時，可以通過經(jīng)輸入單元45簡單地輸入波前象差的實際測量值而很容易地算出用于校正波前象差的活動透鏡131～134的靶調(diào)節(jié)量。在此情況下，不需要難以獲得的數(shù)據(jù)，如透鏡的設(shè)計數(shù)據(jù)，并且不需要困難的光束軌跡計算。
然后，從主控制器50給成象特性校正控制器48發(fā)出作為指令值的靶調(diào)節(jié)量，并且成象特性校正控制器48根據(jù)靶調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)活動透鏡131～134，對投影光學(xué)系統(tǒng)PL的成象特性進(jìn)行簡單但高精度的調(diào)節(jié)。
另外，根據(jù)本實施例的曝光設(shè)備10，當(dāng)進(jìn)行曝光時，因為通過成象特性已以上述方式按照主體圖案得到調(diào)節(jié)的、或者成象特性已根據(jù)波前象差的測量結(jié)果得到高精度調(diào)節(jié)的投影光學(xué)系統(tǒng)PL把分劃板R的圖案轉(zhuǎn)印到晶片W上，所以可以以良好的覆蓋精確度把精細(xì)的圖案轉(zhuǎn)印到晶片W上。
在上述實施例中，描述了這樣的情況，即，在模擬時，經(jīng)輸入單元45如鍵盤把各類信息輸入給主控制器50，其中這些信息包括關(guān)于主體圖案的信息，關(guān)于靶成象特性的信息，關(guān)于投影光學(xué)系統(tǒng)的信息和關(guān)于將要給出的象差的信息，并且根據(jù)這些信息，主控制器50制作一個與主控制器50對主體圖案曝光時給出的與象差信息對應(yīng)的靶成象特性的澤爾尼克變量表。但是，本發(fā)明不限于此，即，可以把第三程序安裝到一個用于模擬的除主控制器50以外的不同計算機(jī)中，并且可以對諸如主體圖案的信息和關(guān)于投影光學(xué)系統(tǒng)的信息做各種假設(shè)。根據(jù)這些假設(shè)，在依次改變條件設(shè)置以及關(guān)于靶象差的信息、關(guān)于投影光學(xué)系統(tǒng)的信息和關(guān)于將要給出的象差的信息的同時，可以重復(fù)進(jìn)行輸入操作以提前制作與輸入信息對應(yīng)的各類澤爾尼克變量表，并且可以由這些變量表制作一個數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫可以與第一和第二程序一起儲存在CD-ROM中。
當(dāng)提前制作由上述各類澤爾尼克變量表組成的數(shù)據(jù)庫時，預(yù)備一個程序(為方便起見，以下稱作“第四程序”)，該程序是第三程序的一個簡化程序，使主控制器50中的CPU響應(yīng)于波前象差測量結(jié)果的輸入和設(shè)置條件，利用對應(yīng)的澤爾尼克變量表進(jìn)行前述計算，并使CPU立即計算和顯示靶象差。第四程序被儲存在上述CD-ROM中。
然后在模擬時，將CD-ROM中的第一和第四程序安裝到存儲單元42中，并且同時將澤爾尼克變量表組成的數(shù)據(jù)庫復(fù)制到存儲單元42中?；蛘呖梢灾粚D-ROM中的第一和第四程序安裝到存儲單元42中而將CD-ROM留在驅(qū)動單元46中。在后一種情況下模擬時，需要時，主控制器50從CD-ROM中讀出澤爾尼克變量表的數(shù)據(jù)庫。在此情況下，設(shè)置在驅(qū)動單元46中的CD-ROM組成該驅(qū)動單元。這可以通過改進(jìn)軟件來實現(xiàn)。
在上述實施例中描述了這樣的情形，即作為投影光學(xué)系統(tǒng)的成象特性，測量了一個波前象差，該象差是一個總象差，并且根據(jù)測量結(jié)果算出了用于校正波前象差的活動透鏡(用于調(diào)節(jié)的特定光學(xué)元件)的靶調(diào)節(jié)量。但本發(fā)明不限于此。例如，受到調(diào)節(jié)的投影光學(xué)系統(tǒng)的成象特性可以是單個的成象特性，如彗差或畸變。在此情況下，例如通過模擬獲得用于調(diào)節(jié)的特定光學(xué)元件在每個自由度方向的單位調(diào)節(jié)量與各個成象特性如彗差或畸變的變化量之間的關(guān)系，并且根據(jù)此結(jié)果，獲得表示特定光學(xué)元件的調(diào)節(jié)與投影光學(xué)系統(tǒng)成象特性的變化之間的關(guān)系的參數(shù)，然后再利用該參數(shù)制作一個數(shù)據(jù)庫。然后，當(dāng)通過例如利用曝光法或空間圖象測量法獲得投影光學(xué)系統(tǒng)的彗差(或線寬異常值)、畸變等并對主控制器輸入該測量值來實際調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)的成象特性時，可以利用已經(jīng)獲得的成象特性、參數(shù)和特定光學(xué)元件的靶調(diào)節(jié)量之間的關(guān)系方程(這種關(guān)系表達(dá)式提前預(yù)備)，通過與上述實施例類似的計算來決定特定光學(xué)元件的靶調(diào)節(jié)量。
另外，在上述實施例中，已經(jīng)描述了利用測量分劃板測量投影光學(xué)系統(tǒng)PL的波前象差的情形。但本發(fā)明不限于此，可以利用可連結(jié)到晶片臺WST的便攜式波前象差測量單元對主體進(jìn)行波前象差的測量。作為這樣一個波前象差測量單元，可以使用一種基于Shack-Hartmann法的波前象差測量單元80，該裝置在其光電探測光學(xué)系統(tǒng)中使用一個微透鏡陣列，如圖10所示。
下面將簡要描述波前象差測量單元80的結(jié)構(gòu)。如圖10所示，波前象差測量單元80包括一個其內(nèi)部空間有一個在YZ平面中為L形的橫截面，一個光電探測光學(xué)系統(tǒng)84，該系統(tǒng)由多個以預(yù)定的位置關(guān)系分布在外殼82中的光學(xué)元件組成，還有一個設(shè)置在外殼82內(nèi)+Y側(cè)的光電探測部分86。
外殼82由一個其在YZ平面中的橫截面為字母L形的元件制成，在其中形成有一個空間，并且在其最頂部(+Z方向的端部)形成一個平視時為圓形的開口82a，使得外殼82以上的光將被導(dǎo)入到外殼82的內(nèi)部空間中。另外，設(shè)置一個蓋片玻璃88以從外殼82的內(nèi)部覆蓋開口82a。在蓋片玻璃88的上表面上通過金屬如鉻的氣相沉積形成一個在其中心有圓孔的遮光隔膜，當(dāng)測量到投影光學(xué)系統(tǒng)PL的波前象差時，該隔膜將遮擋無用光進(jìn)入光電探測光學(xué)系統(tǒng)84。
光電探測光學(xué)系統(tǒng)84由在外殼82內(nèi)部的蓋片玻璃88以下向下依次分布的一個物鏡84a、一個中繼透鏡84b和一個偏轉(zhuǎn)反射鏡84c以及在偏轉(zhuǎn)反射鏡84c的+Y側(cè)依次分布的一個準(zhǔn)直透鏡84a和一個微透鏡陣列84e組成。設(shè)置的偏轉(zhuǎn)反射鏡84c具有45°的傾斜度，并且通過偏轉(zhuǎn)反射鏡84c，在垂直向下的方向上從上進(jìn)入到物鏡84a的光的光路被偏轉(zhuǎn)向準(zhǔn)直透鏡84d。組成光電探測光學(xué)系統(tǒng)84的每個光學(xué)元件分別通過固定件(未示出)固定到外殼82的內(nèi)壁。微透鏡陣列84e有多個在垂直于光路的平面上分布成陣列形狀的小凸透鏡(透鏡元件)。
光電探測部分86由類似于光電探測元件如二維CCD的部件和電路如電荷傳輸控制電路組成。光電探測元件有一個大到足以接收已經(jīng)進(jìn)入物鏡84a并從微透鏡陣列84e出射的所有光束的面積。光電探測部分86的測量數(shù)據(jù)經(jīng)信號線(未示出)輸出給主控制器50。
接下來對利用波前象差測量單元80的波前象差測量法進(jìn)行描述。在下面的描述中，為了簡化起見，認(rèn)為波前象差測量單元80中光電探測光學(xué)系統(tǒng)84的象差足夠小，以致于可以忽略。
首先，在通常的曝光中，因為波前象差測量單元80與Z向傾斜臺58分開，所以當(dāng)進(jìn)行波前測量時操作者執(zhí)行把波前象差測量單元80連結(jié)到Z向傾斜臺58的操作。在此連結(jié)操作時，波前象差測量單元80通過螺栓或磁體固定到一個預(yù)定的參考面(在此情況下為+Y側(cè)的表面)，使得波前象差測量單元80在波前測量期間處于晶片臺WST(Z向傾斜臺58)的運(yùn)動行程之內(nèi)。
完成上述連結(jié)之后，響應(yīng)于操作者輸入的指令啟動測量，根據(jù)離軸法，主控制器50通過晶片臺驅(qū)動部分56移動晶片臺WST，使得波前測量單元80位于前述的校準(zhǔn)系統(tǒng)之下。然后，主控制器50利用校準(zhǔn)系統(tǒng)探測設(shè)置在波前象差測量單元80上的校準(zhǔn)標(biāo)記(未示出)，并且根據(jù)探測結(jié)果和激光干涉儀54W在此點(diǎn)的測量值計算校準(zhǔn)標(biāo)記的位置坐標(biāo)并獲得波前象差測量單元80的精確位置。然后，在測得波前象差測量單元80的位置之后，以下列方式測量波前象差，主控制器50扮演重要的角色。
首先，主控制器50用一個分劃板加載器將一個其上形成有針孔圖案的測量分劃板(未示出)(為了與前述的測量分劃板RT區(qū)分，以下也稱作“針孔分劃板”)裝載到分劃板臺RST上。此測量分劃板上具有針孔(該針孔變成產(chǎn)生球形波的理想點(diǎn)光源)，針孔形成在一個與照明區(qū)IAR一致的區(qū)域中多個點(diǎn)處的圖案面上，只用于測量。
在用于此情形的針孔分劃板中，例如在其上表面上設(shè)置一個散射板，使得可以得到穿過投影光學(xué)系統(tǒng)PL所有數(shù)值孔徑的光束的波前，即，測得包括投影光學(xué)系統(tǒng)PL的所有數(shù)值孔徑的波前象差。
裝載了針孔分劃板之后，主控制器50利用前述的分劃板校準(zhǔn)顯微鏡探測形成在針孔分劃板上的分劃板校準(zhǔn)標(biāo)記，并且根據(jù)探測結(jié)果校準(zhǔn)預(yù)定位置的針孔分劃板。通過此操作，使得針孔分劃板的中心基本上與投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光軸重合。
然后，主控制器50將控制信息TS給予光源16，從而使得光源16發(fā)射激光束。通過此操作，從照明光學(xué)系統(tǒng)12發(fā)出的照明光EL照射到針孔分劃板上。然后，從針孔分劃板上多個針孔發(fā)出的光束被投影光學(xué)系統(tǒng)PL會聚到象平面上，并且在象平面上形成針孔的圖象。
接下來，主控制器50通過晶片臺驅(qū)動部分56移動晶片臺WST，使得波前象差測量單元80的開口82a的實際中心與成象點(diǎn)重合，其中在該成象點(diǎn)處針孔的圖象形成在針孔分劃板上(以下稱作聚焦針孔)，同時監(jiān)視晶片激光干涉儀54W的測量值。在此操作時，根據(jù)前述焦點(diǎn)位置探測系統(tǒng)的探測結(jié)果，主控制器50通過晶片臺驅(qū)動部分56在Z軸方向細(xì)微地移動晶片臺WST，使得波前象差測量單元80的蓋片玻璃88的上表面與形成針孔圖象的象平面重合。當(dāng)晶片臺WST被細(xì)微地移動時，如果需要，還可以調(diào)節(jié)傾斜角。通過此種方式，聚焦針孔的成象光束經(jīng)過蓋片玻璃88中心的開口進(jìn)入光電探測光學(xué)系統(tǒng)84，并且由組成光電探測部分86的光電探測元件光電探測。
更具體地說，由針孔分劃板上的聚焦針孔產(chǎn)生的球面波經(jīng)投影光學(xué)系統(tǒng)PL和組成光電探測光學(xué)系統(tǒng)84的物鏡84a、中繼透鏡84b、反射鏡84c和準(zhǔn)直透鏡84d變成平行光并照射到微透鏡陣列84e上。通過此操作，投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光瞳面被中繼到微透鏡陣列84e，并再由此分開。然后通過微透鏡陣列84e的每個透鏡元件，各個光束被會聚到光電探測元件的光電探測面上，針孔的圖象分別形成在光電探測面上。
在此情況下，當(dāng)投影光學(xué)系統(tǒng)PL是一個沒有任何波前象差的理想光學(xué)系統(tǒng)時，投影光學(xué)系統(tǒng)PL光瞳面上的波前變?yōu)槔硐氲男螤?在此情況下是一個平面)，并且結(jié)果，假設(shè)入射到微透鏡陣列84e上的平行光是一個具有理想波前的平面波。在此情況下，如圖11A所示，在組成微透鏡陣列84e的每個透鏡元件的光軸上的一個位置處形成一個光斑圖象(以下也稱作“光斑”)。
但是，在投影光學(xué)系統(tǒng)PL中，因為通常具有波前象差，所以入射到微透鏡陣列84e的平行光束的波前偏離理想波前，并且與此偏移對應(yīng)，即該波前相對于理想波前傾斜，每個光斑的成象位置從微透鏡陣列84e的每個透鏡元件光軸上的位置移位，如圖11B所示。在此情況下，每個光斑偏離參考點(diǎn)(每個透鏡元件光軸上的位置)的位置偏差與波前的傾斜度對應(yīng)。
然后，入射到組成光電探測部分86的光電探測元件上的每個會聚點(diǎn)的光(光斑圖象的光束)被光電探測元件光電轉(zhuǎn)換，并且通過電路把光電轉(zhuǎn)換信號發(fā)送給主控制器50。根據(jù)光電轉(zhuǎn)換信號，主控制器50計算每個光斑的成象位置，并且再利用計算結(jié)果和已知的參考點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)計算位置偏差(Δξ，Δη)，并將其儲存在RAM中。在此操作時，激光干涉儀54W在點(diǎn)(Xi，Yi)處的測量值被發(fā)送到主控制器50。
當(dāng)波前象差測量單元80在聚焦針孔圖象的成象點(diǎn)處對光斑圖象的位置偏差的測量完成時，主控制器50移動晶片臺WST，使得波前象差測量單元80的開口82a的實質(zhì)中心與下一個針孔圖象的成象點(diǎn)重合。當(dāng)此移動完成時，主控制器50使光源16如前所述地產(chǎn)生激光束，并且類似地計算每個光斑的成象位置，之后在其它針孔圖象的成象點(diǎn)處依次進(jìn)行類似的測量。
當(dāng)所有必需的測量都完成時，在主控制器50的RAM中儲存關(guān)于在前述成象點(diǎn)處每個針孔圖象的位置偏差(Δξ，Δη)的數(shù)據(jù)以及每個成象點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)(對每個針孔圖象的成象點(diǎn)進(jìn)行測量時激光干涉儀54W(Xi，Yi)的測量值)。
然后，主控制器50根據(jù)儲存在RAM中的針孔圖象成象點(diǎn)的位置偏差(Δξ，Δη)，利用前述的與第一程序類似的不同轉(zhuǎn)換程序計算波前數(shù)據(jù)(澤爾尼克多項式中每一項的系數(shù))，其中，該位置偏差對應(yīng)于投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光瞳面上波前的傾斜度。聲明“與第一程序類似”的原因在于，當(dāng)使用如前所述的波前象差測量單元80時，通常準(zhǔn)備一個與第一程序不同的程序，把測得的光斑圖象成象點(diǎn)的位置偏差量轉(zhuǎn)換成澤爾尼克多項式中每一項的系數(shù)。
從到目前為止的描述中顯見，當(dāng)利用波前象差測量單元80測量波前象差時，將不需要晶片顯影等，因此可以預(yù)期測量時間的縮短。另外，因為不需要晶片顯影等，所以曝光設(shè)備10還有一個優(yōu)點(diǎn)在于能夠在波前象差測量單元80連結(jié)到晶片臺WST的狀態(tài)下進(jìn)行所謂的自測量。然后，通過執(zhí)行類似于上述實施例的程序的過程，主控制器50可以計算并顯示靶象差(成象特性)，并且因此可以自動地進(jìn)行投影光學(xué)系統(tǒng)PL成象特性的調(diào)節(jié)。
在上述實施例中，描述將第一程序、第二程序、第三程序以及數(shù)據(jù)庫組裝在一個CD-ROM中的情形，其中第一程序把利用測量分劃板RT測得的位置偏差量轉(zhuǎn)換成澤爾尼克多項式中每一項的系數(shù)，第二程序根據(jù)第一程序中轉(zhuǎn)換的澤爾尼克多項式中每一項的系數(shù)計算成象特性的調(diào)節(jié)量，第三程序把在第一程序中轉(zhuǎn)換的澤爾尼克多項式中每一項的系數(shù)轉(zhuǎn)換成各個象差(包括此象差的指標(biāo))，而數(shù)據(jù)庫與第二程序一起運(yùn)行。但是這樣一個軟件包不是強(qiáng)制遵循的。即第一程序、第二程序(及其數(shù)據(jù)庫)和第三程序是具有不同目的的程序，它們意味著都獨(dú)立地具有充分的利用價值。
尤其是第三程序，其制作澤爾尼克變量表的一部分(對應(yīng)于步驟101～122)可以用作一個單獨(dú)的程序。通過輸入各類信息，包括關(guān)于主體圖案的信息、關(guān)于靶成象特性的信息、關(guān)于投影光學(xué)系統(tǒng)的信息、關(guān)于從輸入單元如鍵盤給予已經(jīng)安裝了這一程序的計算機(jī)的象差的信息，制作靶成象特性的澤爾尼克變量表。因此，以上述方式制備的由澤爾尼克變量表組成的數(shù)據(jù)庫可以如前所述地適當(dāng)?shù)赜迷谄渌毓庠O(shè)備中。
例如，當(dāng)使用前述的波前象差測量單元時，通常預(yù)備一個不同于第一程序的程序，把測得的光斑圖象的成象點(diǎn)位置偏差量轉(zhuǎn)換成澤爾尼克多項式每一項的系數(shù)，并且甚至當(dāng)把第二程序及其數(shù)據(jù)庫以及第三程序與此轉(zhuǎn)換程序組合時，第二程序及數(shù)據(jù)庫和第三程序也可以充分地表現(xiàn)出它們的能力。
另外，尤其是第二程序和第三程序，因為它們的目的有很大的不同，所以不必把它們結(jié)合到一起。前者的目的是使技術(shù)服務(wù)人員等對需要調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)成象特性的曝光設(shè)備進(jìn)行修理和調(diào)節(jié)的操作更高效，而后者的目的在于執(zhí)行一種模擬，在曝光設(shè)備的操作者等在半導(dǎo)體制造場對主體圖案曝光時，確認(rèn)投影光學(xué)系統(tǒng)的靶成象特性是否足夠。當(dāng)考慮到它們目的的這些不同后，在第二程序及其數(shù)據(jù)庫以及第三程序處于相同的軟件包的情況下，例如可以設(shè)置兩類口令。在這一情況下，可以將第二和第三程序提供作為不同的信息存儲介質(zhì)，如一個固件，并且只有該數(shù)據(jù)庫可以記錄在一個存儲介質(zhì)如CD-ROM中。
另外，在上述實施例中，在調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)PL的成象特性時，把第一至第三程序從CD-ROM安裝到存儲單元42，并且將數(shù)據(jù)庫復(fù)制到存儲單元42。但本發(fā)明不限于此，只要第一至第三程序從CD-ROM安裝到存儲單元42，就不必把數(shù)據(jù)庫復(fù)制到存儲單元42中。在此情況下，設(shè)置在驅(qū)動單元中的CD-ROM構(gòu)成該存儲單元。
在上述實施例中，描述了這樣的情形，即，由對應(yīng)于活動透鏡131～134在每個自由度方向的單位驅(qū)動量的參數(shù)組成數(shù)據(jù)庫的情形。但是本發(fā)明不限于此，還可以包括這樣的情形，即，當(dāng)可以很容易地更換組成投影光學(xué)系統(tǒng)PL的一部分透鏡時，表示成象特性對應(yīng)于透鏡厚度的變化的參數(shù)。在這一情況下，將最佳透鏡厚度算作靶調(diào)節(jié)量。除這些參數(shù)外，數(shù)據(jù)庫還可以包括表示與分劃板轉(zhuǎn)動對應(yīng)的成象特性變化的參數(shù)。在此情況下，例如當(dāng)分劃板R如圖2F所示地轉(zhuǎn)動時，此轉(zhuǎn)動可以在+(正)方向，并且單位轉(zhuǎn)動量可以是0.1°。在此情況下，根據(jù)算出的分劃板轉(zhuǎn)動量，例如至少可以轉(zhuǎn)動分劃板臺RST和晶片臺WST其中之一。并且除這些參數(shù)外，變化影響投影光學(xué)系統(tǒng)的成象特性并可以調(diào)節(jié)的細(xì)節(jié)也可以包含在該數(shù)據(jù)庫中，如照明光的中心波長，或分劃板等在光軸方向的位置。
另外，在上述實施例中，描述了主控制器50根據(jù)按第二程序算出的特定光學(xué)元件的靶調(diào)節(jié)量或按第三程序算出的靶象差量通過成象特性校正控制器48自動調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)PL的成象特性的情形。但是本發(fā)明不限于此，投影光學(xué)系統(tǒng)PL的成象特性可以由操作者或通過操作手動地調(diào)節(jié)。在此情況下，第二或第三程序不僅可以有效地用于調(diào)節(jié)臺，而且每也可以用在制作臺，使得成象特性得到調(diào)節(jié)的投影光學(xué)系統(tǒng)的產(chǎn)量提高。
在上述實施例中，描述了參考圖案與測量圖案一起設(shè)置在測量分劃板RT上的情形，但參考圖案不必為測量光學(xué)特性而設(shè)置在測量分劃板標(biāo)記(在上述實施例的情況下為測量分劃板RT)上。即，參考圖案可以設(shè)置在不同的標(biāo)記上，或者參考圖案可以不設(shè)置在掩模一側(cè)上，可以設(shè)置在基片(晶片)一側(cè)上。更具體地說，可以使用以對應(yīng)于投影放大率的大小提前形成有參考圖案的參考晶片，并通過在參考晶片上涂覆一種抗蝕劑，把測量圖案轉(zhuǎn)印到抗蝕劑層上和對該圖案顯影，再通過測量可以在顯影之后獲得的測量圖案的抗蝕劑圖象和參考標(biāo)記之間的位置偏差，可以執(zhí)行基本上與上述實施例相同的測量。
另外，在上述實施例中，在測量圖案和參考圖案被轉(zhuǎn)印到晶片W上之后，根據(jù)通過對晶片顯影而獲得的抗蝕劑圖象的測量結(jié)果計算投影光學(xué)系統(tǒng)PL的波前象差。但本發(fā)明不限于此，投影圖象(空間圖象)或測量圖案可以投影到晶片上，并且可以利用空間圖象測量單元測量投影圖象(空間圖象)，或者可以測量形成在抗蝕劑層上的測量圖案和參考圖案的潛象或是通過晶片蝕刻而獲得的圖象。在這種情況下，只要測得測量圖案與參考位置(如測量圖案的設(shè)計的投影位置)的位置偏差，就可以根據(jù)測量結(jié)果按照與上述實施例相似的程序測量投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差。另外，代替把測量圖案轉(zhuǎn)印到晶片上，也可以提前預(yù)備其上已經(jīng)形成有參考圖案的參考晶片，并且可以把參考圖案轉(zhuǎn)印到其抗蝕劑層上，并且將測得的位置偏差或是具有多個對應(yīng)于測量圖案的孔徑的空間圖象測量單元用于測量孔徑和參考圖案之間的位置偏差。另外，在上述實施例中，利用覆蓋測量單元測量前述的位置偏差，但也可以使用其它的裝置，如設(shè)置在曝光設(shè)備中的校準(zhǔn)傳感器。
另外，在上述實施例中，使用澤爾尼克多項式中高達(dá)第37項的系數(shù)，但是也可以使用第38項或更高項，例如利用第81項，使得可以計算投影光學(xué)系統(tǒng)PL每個象差的高階成分。即，用在澤爾尼克多項式中的項或項數(shù)可以是任何數(shù)。另外，因為投影光學(xué)系統(tǒng)PL的象差可以根據(jù)照明條件等肯定地產(chǎn)生，所以在上述實施例中，可以調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光學(xué)元件，使得靶象差除了在所有時間為零或是一個最小量外，還可以變?yōu)橐粋€預(yù)定值。
另外，在上述實施例中，技術(shù)服務(wù)人員執(zhí)行前述程序的安裝。但是，例如該程序也可以安裝在一個經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)等連結(jié)到主機(jī)計算機(jī)的服務(wù)器中，其中主機(jī)計算機(jī)總體控制制造設(shè)備，如曝光設(shè)備或包括大量制造設(shè)備的生產(chǎn)線，或者也可以把該程序安裝在曝光設(shè)備中。在此情況下，操作者可以輸入圖案信息，或者可以制造曝光設(shè)備以通過閱讀條形碼或其上形成有將要轉(zhuǎn)印到晶片上的圖案的分劃板的二維碼來獲得圖案信息，使得曝光設(shè)備或服務(wù)器可以自動地執(zhí)行前述澤爾尼克變量表的制作，決定最佳曝光條件(如照明條件和投影光學(xué)系統(tǒng)PL的數(shù)值孔徑)，并調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)PL的成象特性，無需操作者或技術(shù)服務(wù)人員的任何調(diào)停。在此自動操作中，例如當(dāng)測量波前象差使用前述的測量分劃板時，曝光設(shè)備的校準(zhǔn)系統(tǒng)可以探測形成在晶片抗蝕劑層上的測量圖象的潛象與參考圖案的潛象的位置偏差。另外，在上述實施例中，操作者等把波前象差測量單元80固定到晶片臺WST，但是例如，也可以采用一個執(zhí)行晶片或晶片支架更換的載運(yùn)系統(tǒng)(如晶片裝載器)，以便自動地運(yùn)載波前象差測量單元80。
在上述實施例中，描述了本發(fā)明應(yīng)用到步進(jìn)器的情況，但是本發(fā)明不限于此，本發(fā)明也可以適當(dāng)?shù)貞?yīng)用到掃描型曝光設(shè)備，類似于美國專利US5,473,410中所公開的在同步移動掩模和基片的同時，將掩模圖案轉(zhuǎn)印到基片上的情形。
曝光設(shè)備的用途不限于制造半導(dǎo)體器件，本發(fā)明也可以廣泛地用于一種把液晶顯示器圖案轉(zhuǎn)印到矩形玻璃板的曝光設(shè)備和一種生產(chǎn)薄膜磁頭、微型機(jī)械、DNA芯片等的曝光設(shè)備。另外，本發(fā)明不僅可以用到生產(chǎn)微器件如半導(dǎo)體器件的曝光設(shè)備，也可以用到一種把電路圖案轉(zhuǎn)印到玻璃板或硅晶片上以制造用在光線曝光設(shè)備、EUV曝光設(shè)備、X射線曝光設(shè)備、電子束曝光設(shè)備等中的掩模或分劃板的曝光設(shè)備。
另外，上述實施例中的曝光設(shè)備的光源不限于紫外脈沖光源，如F2激光器、ArF準(zhǔn)分子激光器或KrF準(zhǔn)分子激光器，也可以使用發(fā)射射線如g線(波長為436nm)或i線(波長為365nm)的超高壓汞燈。
另外，也可以使用通過利用摻鉺(或摻鉺和釔)光纖放大器放大DFB半導(dǎo)體激光器或光纖激光器發(fā)出的紅外或可見光波段的單波長激光束、并通過利用非線性光學(xué)晶體將該波長轉(zhuǎn)變?yōu)樽贤夤舛@得的諧波。另外，投影光學(xué)系統(tǒng)的放大率不限于縮小系統(tǒng)，也可以采用等放大率或放大的系統(tǒng)。另外，投影光學(xué)系統(tǒng)不限于折射系統(tǒng)，也可以使用具有反射光學(xué)元件和折射光學(xué)元件的反折射系統(tǒng)以及只利用反射光學(xué)元件的反射系統(tǒng)。當(dāng)把反折射系統(tǒng)或反射系統(tǒng)用作投影光學(xué)系統(tǒng)PL時，通過改變用作前述特定光學(xué)元件的反射光學(xué)元件(如凹反射鏡或反射鏡)的位置等來調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)的成象特性。另外，當(dāng)把F2激光束、Ar2激光束、EUV光等用作照明光EL時，投影光學(xué)系統(tǒng)PL可以是一個只有反射光學(xué)元件的全反射系統(tǒng)。但是，當(dāng)使用Ar2激光束、EUV光等時，還需要分劃板R是一種反射型分劃板。
順便說一下，半導(dǎo)體器件的制造遵循下列步驟器件功能/性能的設(shè)計步驟；分劃板制作步驟，根據(jù)設(shè)計步驟制作分劃板；晶片制作步驟，由硅材料制作一個晶片；轉(zhuǎn)印步驟，通過本實施例的曝光設(shè)備把分劃板的圖案轉(zhuǎn)印到晶片上；器件組裝步驟(包括削切步驟、粘結(jié)步驟和封裝步驟)和檢測步驟。根據(jù)器件制造法，因為在光刻法中利用上述實施例中的曝光設(shè)備進(jìn)行曝光，所以分劃板R的圖案通過成象特性已按照主體圖案得到調(diào)節(jié)的投影光學(xué)系統(tǒng)PL、或成象特性已根據(jù)波前象差的測量結(jié)果高精度調(diào)節(jié)的投影光學(xué)系統(tǒng)PL轉(zhuǎn)印到晶片W上，并且因此可以以很高的覆蓋精確度把復(fù)雜的圖案轉(zhuǎn)印到晶片W上。因此，作為終端產(chǎn)品的器件的產(chǎn)量得到提高，這使得可以提高其生產(chǎn)率。
工業(yè)實用性如上所述，本發(fā)明的成象特性測量法適于測量投影光學(xué)系統(tǒng)的靶成象特性。另外，本發(fā)明的成象特性調(diào)節(jié)法適于調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)的成象特性。本發(fā)明的曝光法適于在基片上形成精細(xì)的圖案。本發(fā)明的曝光設(shè)備適于用成象特性得到精確調(diào)節(jié)的投影光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行曝光。本發(fā)明的程序和存儲介質(zhì)適于用在上述曝光設(shè)備中。另外，本發(fā)明的器件制造法適于用于制造微器件。
權(quán)利要求
1.一種成象特性測量法，測量投影光學(xué)系統(tǒng)的至少一個成象特性，該方法包括測量過程，在投影光學(xué)系統(tǒng)至少一個場中的一個測量點(diǎn)處測量投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差；和計算過程，根據(jù)波前象差的測量以及提前預(yù)備的靶成象特性的澤爾尼克變量表計算至少一個靶成象特性。
2.如權(quán)利要求1所述的成象特性測量法，其中在計算過程中，當(dāng)靶成象特性包括多種類型的成象特性時，根據(jù)波前象差的測量以及對多類成象特性每一類的澤爾尼克變量表，計算出包含在靶成象特性中的多類成象特性的每一個。
3.如權(quán)利要求1所述的成象特性測量法，還包括制作過程，在測量過程之前，根據(jù)要由投影光學(xué)系統(tǒng)投影的圖案主體的信息以及靶成象特性來設(shè)定條件以制作澤爾尼克變量表，并且根據(jù)涉及投影光學(xué)系統(tǒng)的信息以及涉及給定象差的信息制作與涉及給定象差的信息對應(yīng)的靶成象特性的澤爾尼克變量表。
4.如權(quán)利要求3所述的成象特性測量法，其中涉及投影光學(xué)系統(tǒng)的信息包括投影光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑，照明條件以及照明光的波長。
5.如權(quán)利要求3所述的成象特性測量法，其中在制作過程中，當(dāng)靶成象特性包括多種類型的成象特性時，制作一個與涉及象差的信息對應(yīng)的關(guān)于多類成象特性每一個的澤爾尼克變量表。
6.如權(quán)利要求1所述的成象特性測量法，還包括一個顯示過程，顯示涉及已經(jīng)被算出的靶成象特性的信息。
7.一種成象特性調(diào)節(jié)法，調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)的至少一個成象特性，該方法包括測量過程，利用如權(quán)利要求1所述的成象特性測量法測量至少一個靶成象特性；和調(diào)節(jié)過程，根據(jù)靶成象特性的測量結(jié)果調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)。
8.如權(quán)利要求7所述的成象特性調(diào)節(jié)法，其中構(gòu)成所述的投影光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個光學(xué)元件，這些元件包括用于調(diào)節(jié)的特定光學(xué)元件，和通過利用已經(jīng)測得的成象特性、參數(shù)和特定光學(xué)元件的靶調(diào)節(jié)量之間的關(guān)系表達(dá)式的計算決定特定光學(xué)元件的靶調(diào)節(jié)量，并且通過根據(jù)決定的靶調(diào)節(jié)量對用于調(diào)節(jié)的特定光學(xué)元件進(jìn)行調(diào)節(jié)來進(jìn)行投影光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，所述參數(shù)表示特定光學(xué)元件的調(diào)節(jié)與投影光學(xué)系統(tǒng)成象特性的變化之間的關(guān)系。
9.一種成象特性調(diào)節(jié)法，調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)的至少一個成象特性，其中該投影光學(xué)系統(tǒng)包括多個光學(xué)元件，多個光學(xué)元件中包括一個用于調(diào)節(jié)的特定光學(xué)元件，本方法包括獲取過程，通過投影光學(xué)系統(tǒng)獲得在投影光學(xué)系統(tǒng)的至少一個場中的一個測量點(diǎn)處關(guān)于光的信息；和決定過程，通過利用已經(jīng)獲得的成象特性、參數(shù)和特定光學(xué)元件的靶調(diào)節(jié)量之間的關(guān)系表達(dá)式的計算來決定特定光學(xué)元件的靶調(diào)節(jié)量，其中該參數(shù)表示特定光學(xué)元件的調(diào)節(jié)量和投影光學(xué)系統(tǒng)的成象特性的變化之間的關(guān)系。
10.如權(quán)利要求9所述的成象特性調(diào)節(jié)法，還包括一個獲取過程，在獲得成象特性的所述獲取過程之前，獲得該參數(shù)。
11.如權(quán)利要求9所述的成象特性調(diào)節(jié)法，其中在獲得成象特性的所述獲取過程中，獲得多種類型的成象特性，和在決定過程中，通過利用已經(jīng)獲得的多類成象特性、參數(shù)和特定光學(xué)元件的靶調(diào)節(jié)量之間的關(guān)系表達(dá)式的計算來決定特定光學(xué)元件的靶調(diào)節(jié)量，其中所述參數(shù)表示特定光學(xué)元件的調(diào)節(jié)與投影光學(xué)系統(tǒng)的成象特性的變化之間的關(guān)系。
12.如權(quán)利要求9所述的成象特性調(diào)節(jié)法，其中成象特性是一種表示成澤爾尼克多項式的波前象差。
13.如權(quán)利要求12所述的成象特性調(diào)節(jié)法，其中所述的關(guān)系表達(dá)式是一個包含加權(quán)函數(shù)的方程，加權(quán)函數(shù)對澤爾尼克多項式中每一項的系數(shù)進(jìn)行加權(quán)。
14.一種曝光法，通過投影光學(xué)系統(tǒng)把形成在掩模上的圖象轉(zhuǎn)印到基片上，該曝光法包括一個調(diào)節(jié)過程，利用根據(jù)權(quán)利要求7至13中任一項所述的成象特性調(diào)節(jié)法調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)的至少一個成象特性；和一個轉(zhuǎn)印過程，利用成象特性得到調(diào)節(jié)的投影光學(xué)系統(tǒng)把圖案轉(zhuǎn)印到基片上。
15.一種曝光設(shè)備，通過投影光學(xué)系統(tǒng)把形成在掩模上的圖案轉(zhuǎn)印到基片上，該曝光設(shè)備包括一個測量單元，測量投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差，該測量單元至少部分地連結(jié)到包含投影光學(xué)系統(tǒng)的曝光設(shè)備主體；和一個第一計算單元，根據(jù)通過測量單元測出的投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差和靶成象特性的澤爾尼克變量表計算至少一個靶成象特性。
16.如權(quán)利要求15所述的曝光設(shè)備，還包括一個提前儲存澤爾尼克變量表的存儲單元。
17.如權(quán)利要求15所述的曝光設(shè)備，其中澤爾尼克變量表是一個與主體圖案曝光時的給定象差有關(guān)的信息對應(yīng)的靶成象特性澤爾尼克變量表。
18.如權(quán)利要求17所述的曝光設(shè)備，還包括一個輸入單元，用于輸入包括主體圖案信息、靶成象特性信息、與投影光學(xué)系統(tǒng)有關(guān)的信息以及關(guān)于給定象差的信息的各類信息；和一個第二計算單元，設(shè)置條件以便根據(jù)經(jīng)輸入單元輸入的主體圖案和靶成象特性的信息、并根據(jù)輸入單元輸入的與投影光學(xué)系統(tǒng)有關(guān)的信息以及與給定象差有關(guān)的信息制作澤爾尼克變量表，第二計算單元制作一個靶成象特性的澤爾尼克變量表，與主體圖案曝光時給定象差的信息對應(yīng)。
19.如權(quán)利要求18所述的曝光設(shè)備，其中與投影光學(xué)系統(tǒng)有關(guān)的信息包括投影光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑、照明條件和照明光的波長。
20.如權(quán)利要求15所述的曝光設(shè)備，還包括一個顯示單元，在顯示屏上顯示關(guān)于第一計算單元算出的靶成象特性的信息。
21.如權(quán)利要求15所述的曝光設(shè)備，還包括一個成象特性校正單元，根據(jù)第一計算單元的靶成象特性計算結(jié)果校正投影光學(xué)系統(tǒng)的至少一個成象特性。
22.如權(quán)利要求21所述的曝光設(shè)備，其中構(gòu)成的投影光學(xué)系統(tǒng)包括多個光學(xué)元件，這些多個光學(xué)元件包括一個用于調(diào)節(jié)的特定光學(xué)元件，成象特性校正單元具有一個提前儲存參數(shù)的存儲單元，儲存的參數(shù)表示特定光學(xué)元件的調(diào)節(jié)和投影光學(xué)系統(tǒng)成象特性的變化之間的關(guān)系；和一個計算單元，利用已經(jīng)算出的成象特性的信息、參數(shù)以及特定光學(xué)元件的靶調(diào)節(jié)量之間的關(guān)系表達(dá)式計算特定光學(xué)元件的靶調(diào)節(jié)量。
23.一種曝光設(shè)備，經(jīng)投影光學(xué)系統(tǒng)把形成在掩模上的圖案轉(zhuǎn)印到基片上，該曝光設(shè)備包括包括多個光學(xué)元件的投影光學(xué)系統(tǒng)，其中多個光學(xué)元件中包含一個用于調(diào)節(jié)的特定光學(xué)元件；一個提前儲存參數(shù)的存儲單元，參數(shù)表示特定光學(xué)元件的調(diào)節(jié)與投影光學(xué)系統(tǒng)成象特性的變化的關(guān)系；一個測量單元，測量投影光學(xué)系統(tǒng)的至少一個成象特性，測量單元至少部分地連結(jié)到包含投影光學(xué)系統(tǒng)的曝光設(shè)備主體；和一個計算單元，利用測量單元測得的實際測量數(shù)據(jù)、參數(shù)和特定光學(xué)元件的靶調(diào)節(jié)量之間的關(guān)系表達(dá)式計算特定光學(xué)元件的靶調(diào)節(jié)量。
24.如權(quán)利要求23所述的曝光設(shè)備，還包括一個成象特性調(diào)節(jié)單元，通過根據(jù)算出的靶調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)特定光學(xué)元件來調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)的至少一個成象特性。
25.如權(quán)利要求23所述的曝光設(shè)備，其中測量單元可以測量投影光學(xué)系統(tǒng)的多類成象特性，和計算單元利用測量單元測得的多類成象特性的實際測量數(shù)據(jù)、參數(shù)和特定光學(xué)元件的靶調(diào)節(jié)量之間的關(guān)系表達(dá)式計算特定光學(xué)元件的靶調(diào)節(jié)量。
26.如權(quán)利要求23所述的曝光設(shè)備，其中成象特性是表示成澤爾尼克多項式的波前象差。
27.如權(quán)利要求26所述的曝光設(shè)備，其中所述的關(guān)系表達(dá)式是一個包含加權(quán)函數(shù)的方程，加權(quán)函數(shù)對澤爾尼克多項式中每一項的系數(shù)進(jìn)行加權(quán)。
28.一種包括光刻過程的器件制造法，其中在光刻過程中，利用如權(quán)利要求15～27任一所述的曝光設(shè)備進(jìn)行曝光。
29.一個程序，該程序使通過投影光學(xué)系統(tǒng)把掩模圖案轉(zhuǎn)印到基片上的曝光設(shè)備的控制計算機(jī)執(zhí)行一個預(yù)定的處理，該程序使得控制計算機(jī)執(zhí)行條件設(shè)置程序，為響應(yīng)于涉及主體圖案信息以及靶成象特性信息的信息輸入而對制作澤爾尼克變量表設(shè)置條件；和制作程序，響應(yīng)于涉及投影光學(xué)系統(tǒng)的信息以及給定象差的信息的輸入，制作一個與主體圖案曝光的給定象差的信息對應(yīng)的靶成象特性的澤爾尼克變量表。
30.如權(quán)利要求29所述的程序，該程序還使控制計算機(jī)執(zhí)行計算程序，根據(jù)實際測量數(shù)據(jù)和澤爾尼克變量表，響應(yīng)于投影光學(xué)系統(tǒng)波前象差的實際測量數(shù)據(jù)的輸入，計算投影光學(xué)系統(tǒng)的靶成象特性。
31.如權(quán)利要求30所述的程序，該程序還使控制計算機(jī)執(zhí)行顯示程序，在顯示單元上顯示已經(jīng)算出的靶成象特性的信息。
32.如權(quán)利要求30所述的程序，該程序還使控制計算機(jī)執(zhí)行調(diào)節(jié)程序，調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)，使得已經(jīng)算出的靶成象特性變?yōu)樽罴选?br> 33.如權(quán)利要求30所述的程序，該程序還使控制計算機(jī)執(zhí)行制作程序，響應(yīng)于涉及投影光學(xué)系統(tǒng)的不同信息的輸入以及給定象差信息的輸入，通過涉及投影光學(xué)系統(tǒng)的每個不同信息制作澤爾尼克變量表；計算程序，響應(yīng)于投影光學(xué)系統(tǒng)的波前象差實際測量數(shù)據(jù)的輸入，根據(jù)實際測量數(shù)據(jù)和澤爾尼克變量表，通過涉及投影光學(xué)系統(tǒng)的每個不同信息計算投影光學(xué)系統(tǒng)的靶成象特性；和決定程序，通過找到涉及投影光學(xué)系統(tǒng)的信息決定最佳曝光條件，該最佳曝光條件使得已經(jīng)算出的靶成象特性變?yōu)樽罴选?br> 34.如權(quán)利要求33所述的程序，該程序還使控制計算機(jī)執(zhí)行設(shè)置程序，設(shè)置已經(jīng)決定的最佳曝光條件。
35.一種使控制計算機(jī)執(zhí)行處理的程序，該程序使控制計算機(jī)執(zhí)行計算程序，根據(jù)實際測量數(shù)據(jù)和提前預(yù)備的靶成象特性的澤爾尼克變量表，響應(yīng)于涉及靶成象特性的信息輸入以及投影光學(xué)系統(tǒng)波前象差的實際測量數(shù)據(jù)的輸入計算投影光學(xué)系統(tǒng)的靶成象特性。
36.如權(quán)利要求35所述的程序，該程序還使控制計算機(jī)執(zhí)行顯示程序，在顯示單元上顯示已經(jīng)算出的靶成象特性的信息。
37.如權(quán)利要求35所述的程序，該程序還使控制計算機(jī)執(zhí)行調(diào)節(jié)程序，調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)，使得已經(jīng)算出的靶成象特性變?yōu)樽罴选?br> 38.一個程序，該程序使通過投影光學(xué)系統(tǒng)把掩模圖案轉(zhuǎn)印到基片上的曝光設(shè)備的控制計算機(jī)執(zhí)行一個預(yù)定的處理，該程序使得控制計算機(jī)執(zhí)行計算程序，響應(yīng)于投影光學(xué)系統(tǒng)成象特性的實際測量數(shù)據(jù)的輸入，利用已經(jīng)輸入的成象特性實際測量數(shù)據(jù)、參數(shù)和投影光學(xué)系統(tǒng)的靶調(diào)節(jié)量之間的關(guān)系表達(dá)式計算投影光學(xué)系統(tǒng)的靶調(diào)節(jié)量，其中參數(shù)表示投影光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與投影光學(xué)系統(tǒng)成象特性的變化之間的關(guān)系。
39.如權(quán)利要求38所述的程序，該程序還使控制計算機(jī)執(zhí)行顯示程序，在顯示單元上顯示已經(jīng)算出的靶調(diào)節(jié)量的信息。
40.如權(quán)利要求38所述的程序，該程序還使控制計算機(jī)執(zhí)行調(diào)節(jié)程序，根據(jù)已經(jīng)算出的靶調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)。
41.如權(quán)利要求38所述的程序，其中該參數(shù)是表示構(gòu)成投影光學(xué)系統(tǒng)的用于調(diào)節(jié)的特定光學(xué)元件的調(diào)節(jié)與成象特性的變化之間的關(guān)系的參數(shù)，并且靶調(diào)節(jié)量是特定光學(xué)元件需要調(diào)節(jié)的量。
42.如權(quán)利要求38所述的程序，其中成象特性是表示成澤爾尼克多項式的一個波前象差。
43.如權(quán)利要求42所述的程序，其中關(guān)系表達(dá)式可以是一個包括加權(quán)函數(shù)的方程，對澤爾尼克多項式每一項的系數(shù)加權(quán)。
44.如權(quán)利要求38所述的程序，該程序還使控制計算機(jī)執(zhí)行條件設(shè)置程序，響應(yīng)于涉及主體圖案信息的信息輸入以及靶成象特性的信息輸入而對制作澤爾尼克變量表設(shè)置條件；制作程序，響應(yīng)于涉及投影光學(xué)系統(tǒng)的信息以及給定象差的信息的輸入，制作一個與象差信息對應(yīng)的靶成象特性的澤爾尼克變量表；和計算程序，根據(jù)測量數(shù)據(jù)和澤爾尼克變量表，響應(yīng)于投影光學(xué)系統(tǒng)波前象差的實際測量數(shù)據(jù)的輸入，計算靶成象特性。
45.如權(quán)利要求44所述的程序，該程序還使控制計算機(jī)執(zhí)行顯示程序，在顯示單元上顯示已經(jīng)算出的靶成象特性的信息。
46.如權(quán)利要求44所述的程序，該程序還使控制計算機(jī)執(zhí)行轉(zhuǎn)換程序，把通過投影光學(xué)系統(tǒng)在其至少一個場中的一個測量點(diǎn)處獲得的信息轉(zhuǎn)變成投影光學(xué)系統(tǒng)波前象差的實際測量數(shù)據(jù)。
47.一種可以由計算機(jī)讀取的信息存儲介質(zhì)，在該存儲介質(zhì)中可以記錄如權(quán)利要求29～46任一所述的程序。
48.一種制造曝光設(shè)備的方法，該曝光設(shè)備通過投影光學(xué)系統(tǒng)把掩模圖案轉(zhuǎn)印到基片上，該方法包括調(diào)節(jié)過程，利用權(quán)利要求7～13所述的任一成象特性調(diào)節(jié)法調(diào)節(jié)投影光學(xué)系統(tǒng)。
全文摘要
當(dāng)輸入投影光學(xué)系統(tǒng)(PL)的波前象差的實際測量數(shù)據(jù)時，主控制器(50)根據(jù)該數(shù)據(jù)和輸入之前制作的成象特性澤爾尼克變量表計算投影光學(xué)系統(tǒng)的靶成象特性。通過利用澤爾尼克變量表，可以只用一次測量波前象差來計算靶成象特性。而且還提前獲得表示可調(diào)節(jié)的特定光學(xué)元件(1文檔編號G02B7/02GK1484757SQ01821648
公開日2004年3月24日 申請日期2001年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月28日
發(fā)明者塚越敏雄, 越敏雄 申請人:株式會社尼康