[发明专利]曝光装置、曝光方法和电子器件制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年4月10日提交的美国临时专利申请No.60/907,596以及2008年2月27日提交的美国非临时专利申请(申请号未指定)的优先权。

技术领域

本发明的实施例涉及一种曝光装置、一种曝光方法以及一种电子器件制造方法。更具体地，本发明的实施例涉及在用于制造电子器件的光刻处理中使用的曝光装置和方法，该电子器件例如是半导体器件、成像器件、液晶显示器件、以及薄膜磁头。

背景技术

在用于制造诸如半导体器件的器件的处理中，在涂覆有感光材料的晶片(或诸如玻璃板的基板)上形成多层电路图案。需要曝光装置将掩模与晶片对准，其中该掩模上形成待转印的图案(转印的图案)，该晶片上已经形成电路图案。曝光装置包括用于进行此对准的对准单元，例如，该对准单元可以是成像型对准单元。

成像型对准单元利用光源发射的光来照射在晶片上形成的对准标记(晶片标记)。然后，对准单元利用成像光学系统在成像器件上形成晶片标记的放大图像，并对所获得的成像信号执行图像处理，以检测晶片标记的位置。

在单个晶片上限定多个单位曝光区域，使得所述多个单位曝光区域设置成矩阵状。通过单次曝光操作(例如一起(one-shot)曝光操作或扫描曝光操作)，在每一个单位曝光区域中形成与功能元件(诸如LSI(大规模集成)电路)相对应的电路图案等。更具体地，相对于投影光学系统步进地移动晶片，此时曝光装置重复地执行针对单个单位曝光区域的曝光操作多次。结果，将一个或更多个对准标记连同一个或更多个LSI电路图案转印到各单位曝光区域上。

常规位置检测装置包括单一位置检测机构(例如对准显微镜)，或者是分别设置的X位置检测机构和Y位置检测机构。

其上图案已被曝光的晶片经过包括蚀刻和成膜的晶片处理，有可能在面内方向上变形。更具体地，由于晶片处理等原因，晶片的尺寸可能相对于其原始形状而言全体性或局部性地发生膨胀或收缩。

在现有领域中，为了应对晶片经历曝光和晶片处理后的此变形，已经提出使用增强的全局对准(EGA)来修正与单位曝光区域的配置有关的晶片的面内变形。为了应对每一个单位曝光区域的线性变形(或更具体地，每一个单位曝光区域的膨胀、收缩和旋转)，该线性变形由使用表示每一个单位曝光区域的面内位置的正交坐标或X和Y坐标的线性函数来表达，已经提出了用于修正投影光学系统的倍率的倍率修正方法以及用于旋转掩模的掩模旋转方法。

发明内容

近年来，LSI电路图案被进一步微细化。结果，需要以更高的精度将图案一个一个地重叠在基板上。因此，在未来，曝光装置需要对单位曝光区域中出现的高级变形(high-level deformation)进行修正，而该些变形在现有技术领域中是不曾考虑到的。“高级变形”是指不能由使用X和Y坐标的线性函数表达的高阶变形，或更具体地，由使用X和Y坐标的高阶函数(例如二次函数或三次函数)表达的变形。

为了测量单位曝光区域中的这种高级变形，例如，必须检测单位曝光区域中多个离散地形成的标记的位置。常规的位置检测装置(其包括单一位置检测机构或两个位置检测机构)依次检测标记的位置，并因此花费了大量的时间来检测每一个标记位置。这降低了曝光装置的吞吐量(处理能力)，并且使得难以维持充分高的生产率。

根据本发明的实施例的一个目的是提供一种曝光装置和一种曝光方法，能够快速且准确地测量单位曝光区域中发生的变形，并且能够以高精度在基板上进行图案的重叠。

本发明的第一方面提供了一种曝光装置，通过投影光学系统在基板上曝光明暗图案。该曝光装置包括位置检测系统，该位置检测系统检测基板的单位曝光区域中的多个预定位置，其中多个参考检测位置落入与单位曝光区域大致相等的范围内。变形计算单元根据位置检测系统的检测结果来计算出单位曝光区域中的变形状态。形状修改单元根据变形计算单元所算出的变形状态来修改要在基板上曝光的明暗图案的形状。

下文中，“单位曝光区域”是指被限定为通过单次曝光操作(例如，一起曝光操作或扫描曝光操作)在其中形成明暗图案的基板上区域的曝光区域。