[发明专利]投影光学装置、曝光方法和设备制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于将诸如掩模等第一对象的放大图像形成在诸如感 光基底等第二对象上的投影光学装置，并且涉及曝光技术和使用这种投 影光学装置的设备制造技术。

背景技术

当制造诸如半导体元件设备和液晶显示设备等设备时，会使用投影 曝光装置，所述投影曝光装置使用投影光学系统将掩模(比如中间掩模 或光掩模)的图案投影到涂敷有抗蚀剂的基底(比如玻璃板或半导体晶 片)上。使用步进扫描方式的投影曝光装置(步进曝光机)在现有技术 中已经广泛使用。步进扫描式投影曝光装置将掩模图案一并曝光到限定 于板上的多个照射区上。近年来已提出了这样的步进扫描式扫描投影曝 光装置，所述步进扫描式扫描投影曝光装置使用多个具有相同放大倍率 的小型局部投影光学系统代替单个大型投影光学系统。在该扫描投影曝 光装置中，多个局部投影光学系统沿着扫描方向以预定间隔设置为多 列。在对掩模和基底进行扫描的同时，扫描投影曝光装置通过使用局部 投影光学系统来将掩模图案曝光在基底上。

一种已提出的步进扫描式投影曝光装置使用具有缩小的放大倍率 的局部投影光学系统在基底上将掩模图案投影成具有相似形状的阵列， 所述相似形状的放大比率是局部光学系统的缩小的放大倍率(比如参照 专利文献1)。在传统的扫描投影曝光装置中，多个局部投影光学系统分 别设置有形成中间图像的反射折射系统，所述反射折射系统包括凹面镜 (或简单地是镜子)和透镜以及另外的反射折射系统。每个局部投影光 学系统在基板上以相等或缩小的放大倍率形成掩模图案的正立图像。

近些年，所使用的基底已变得大型化，而且尺寸可大至2平方米的 基底正日益得到使用。当使用包括放大倍率相等或缩小的局部投影光学 系统的上述步进扫描式曝光装置来在这种大型基底上施行曝光时，掩模 也要大型化。变大的掩模由于需要维持掩模基底的平直度并且由于在掩 模大型化时变得必然的更加复杂的制造工艺而导致成本变高。此外，通 常需要四至五层的掩模来形成比如液晶显示设备的薄膜晶体管部。这进 一步增加了成本。因此，已经提出了能够减小掩模尺寸的扫描投影曝光 装置(比如参照专利文献2)。该扫描投影曝光装置使用多重透镜系统， 所述多重透镜系统包括多个具有扩大的放大倍率的局部投影光学系统。

专利文献1：欧洲专利申请公开No.825491

专利文献2：美国专利No.6,512,573

发明内容

在具有扩大的放大倍率且使用传统扫描投影曝光装置的多重透镜 系统中，在每个局部光学系统中掩模上的光轴和基底上的光轴定位于沿 与扫描方向正交的非扫描方向的相同位置。进一步地，通过连接利用多 个局部投影光学系统的掩模上的视野区域中的光轴上的点而形成的掩 模侧图形沿非扫描方向的长度等于通过连接基底上的与光轴上的点共 轭的点而形成的基底侧图形沿非扫描方向的长度。

因此，为了将掩模的扩大图像投影到基底上，掩模上的对应于多个 局部投影光学系统的图案区域必须沿非扫描方向彼此间隔开预定间隔。 进一步地，即使在基底上形成掩模的正立图像，掩模沿非扫描方向的宽 度与其以前的宽度大致相等。所以，掩模的制造成本并未得到有效减低。

因此，本发明的目的是提供一种投影技术、一种使用该投影技术的 曝光技术以及一种设备制造技术，当在诸如基底等对象上利用多个投影 光学系统(局部投影系统)形成掩模图案的放大图像时，这些技术能够 使掩模图案进一步小型化。

在根据本发明的第一投影光学装置中，通过以扩大的放大倍率放大 第一对象上的第一线段来获得第二对象上的第二线段。因此，通过以扩 大的放大倍率放大第一对象上的图案而形成的图像直接形成了第二对 象上的图像，并且在第一对象上的图案可以沿与扫描方向正交的非扫描 方向连续地形成。因此，在第一对象(掩模等)上的图案中，不需要提 供在非扫描方向上没有图案的区域。进一步地，图案的尺寸可以最小化， 并且能够减少投影到第二对象上的图像的连续性误差。

在根据本发明的第二投影光学装置中，使用相等的放大倍率作为放 大比率，从而使得第一图形和第二图形是相似的。多个投影光学系统的 视野区域(观察区域)和图像区域在与扫描方向相交的方向上是连续的。 因此，第一对象上的图案能够在尺寸上最小化，第一对象上的图案能够 通过单次扫描曝光而全部传送至第二对象上，并且曝光步骤的通过量得 以改进。