[发明专利]曝光装置和曝光方法以及器件制造方法

说明书

本分案申请是基于申请号为200480029466.9，申请日为2004年10 月12日，发明名称为“曝光装置和曝光方法以及器件制造方法”的中 国专利申请的分案申请。更具体说，本分案申请是基于申请号为 200910129713.7，申请日为2004年10月12日(分案提交日为2009年3月 24日)，发明名称为“曝光装置和曝光方法以及器件制造方法”的分 案申请的再次分案申请。

技术领域

本发明涉及经由投影光学系统和液体在基片上曝光图案的曝光 装置和曝光方法以及器件制造方法。

背景技术

半导体器件和液晶显示器件等微器件通过将形成在掩模上的图 案转印到感光性的基片上的、所谓的光刻法的方法来进行制造。在此 光刻法工序中所使用的曝光装置具有支持掩模的掩模台和支持基片的 基片台，一边逐次移动掩模台及基片台一边经由投影光学系统将掩模 的图案转印到基片上。

由于上述微器件是在基片上重合多层图案而形成，所以在将第2 层以下的图案在基片上进行投影曝光之际，精确地进行将已经形成在 基片上的图案、与下一将曝光的掩模的图案像对位(位置调整)的对 准处理就很重要。作为对准方式有使用投影光学系统作为标记检测系 统的一部分的所谓TTL方式和不经由投影光学系统地使用专用的标记 检测系统的所谓离轴(off-axis)方式。这些方式不是将掩模与基片直 接进行对位而是经由设置在曝光装置内(一般是在基片台上)的基准 标记间接地进行对位。其中，在离轴方式中进行计测基线量(信息) 的基线(base line)计测，该基线量是规定基片台的移动的坐标系内 的上述专用的标记检测系统的检测基准位置与掩模的图案像的投影位 置的距离(位置关系)。然后在对基片进行重合曝光之际，例如将形 成在作为基片上的曝光对象区域的拍摄区域上的对准标记用标记检测 系统进行检测，以求解拍摄区域相对于标记检测系统的检测基准位置 的位置信息(偏移)，并通过将基片台从此时的基片台的位置按上述 基线量以及用标记检测系统所求出的拍摄区域的偏移量相应进行移 动，将掩模的图案像的投影位置与该拍摄区域进行对位，并在该状态 下进行曝光。这样一来，就能够使已经形成在基片(拍摄区域)的图 案与下一个掩模的图案像重合起来。

可是，近年来，为了适应器件图案的更进一步的高集成化人们希 望投影光学系统进一步的高分辨率化。使用的曝光波长越短、或者投 影光学系统的数值口径越大则投影光学系统的分辨率(析像清晰度) 就越高。为此，曝光装置所使用的曝光波长逐年短波长化，投影光学 系统的数值口径也不断增大。而且，虽然现在主流的曝光波长是KrF 激态复合物激光器的248nm，但更短波长的ArF激态复合物激光器的 193nm也正不断被实用化。另外，在进行曝光之际，聚焦深度(DOF) 也与分辨率同样重要。分辨率R及聚焦深度δ分别用以下公式来表示。

R＝k1·λ/NA       ...(1)

δ＝±k2·λ/NA²   ...(2)

这里，λ是曝光波长，NA是投影光学系统的数值口径，k1、k2 是加工系数(process coefficient)。根据(1)式、(2)式可知为了 提高分辨率R，若使曝光波长λ变短、使数值口径NA变大则聚焦深度δ 将变得狭窄。

若聚焦深度δ过于狭窄使基片表面相对于投影光学系统的像面吻 合将变得困难，曝光动作时的容限(margin)恐怕就会不足。因而， 作为实质上缩短曝光波长且扩展聚焦深度的方法，例如提出了国际公 布第99/49504号公报所公开的浸液法(liquid immersion method)。 该浸液法是在投影光学系统的下面与基片表面之间用水或有机溶媒等 液体充满，利用液体中的曝光光的波长为空气中的1/n(n是液体的 折射率通常为1.2～1.6左右)这一事实使分辨率改善，同时将聚焦深度 扩大约n倍这样的方法。

可是，在浸液曝光处理中将掩模的图案像与基片上的各拍摄区域 精确地进行对位当然也很重要，在经由基准标记间接地进行如上述那 样的掩模的图案像与基片的对位的情况下能够精确地进行基线计测及 对准处理就很重要。