[发明专利]曝光装置、曝光装置的控制方法和器件制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及曝光装置、曝光装置的控制方法和器件制造方法。

背景技术

近年来，作为半导体器件制造技术的超微细构图技术取得了显著的进展。特别是在光构图技术中，通常使用具有亚微米分辨率的缩小投影曝光装置（步进器）；因此，例如，光学系统的数值孔径（NA）增大，并且，曝光波长被缩短以进一步提高分辨率。例如，随着曝光波长缩短，曝光光源从g线和i线高压汞灯转变为KrF和ArF受激准分子激光器。但是，当曝光用光转变为通过例如KrF受激准分子激光器发射的短波长光时，可用的玻璃材料受到限制，因此变得难以校正对于投影曝光光学系统的对准波长的色差。因此，近年来的缩小投影曝光装置需要采用不受投影曝光光学系统的色差的影响的轴外对准检测系统（OA检测系统）。

另一方面，不仅包含存储器和逻辑部件的常规IC芯片，而且近年来的包含MEMS和CMOS的特殊器件，作为使用常规半导体曝光装置的应用产品而被制造。但是，包含MEMS的器件在几个方面与IC芯片不同。包含MEMS的器件与IC芯片的不同在于，例如，前者需要获得相对较低的线宽分辨率和重叠精度（overlay accuracy），但需要获得相对较大的焦点深度。

并且，必须进行在硅晶片的下侧形成对准标记并且在参照对准标记对准时曝光硅晶片的上侧的特殊曝光工艺。当例如贯穿通孔（through-hole via）被形成为从晶片的上侧延伸并且被用于电连接上侧与下侧的电路图案时，执行该工艺。作为检测在晶片的下侧形成的对准标记的方法，日本专利特开No.2002-280299例如公开了使用布置于下侧（晶片卡盘侧）的检测系统执行对准的光刻装置（lithography apparatus）。但是，在将检测系统布置在晶片卡盘侧的方法中，只有与晶片卡盘的特定位置相对的位置处的对准标记是要被测量的对象。即，测量位置受到限制，因此，不能测量在晶片的下侧的任意位置处形成的对准标记。

为了解决该问题，利用硅对红外光（波长：1000nm或更长）透明的特性通过包含发射红外光的光源的OA检测系统来测量硅晶片的上侧的对准标记的方法是可用的。在其中硅具有从晶片表面到对准标记的给定厚度的下表面对准中，由于硅晶片的厚度的差异以及重叠精度的差异，可能发生例如晶片台或卡盘相对于晶片表面的倾斜度的差异。已经指出，在常规的技术中，在例如晶片台或卡盘倾斜时，检测精度劣化。

更具体而言，如常规报告的那样，在诸如干涉计的测量技术中，当在倾斜状态中曝光晶片时，要被曝光的位置发生偏移。日本专利特开No.5-315221例如公开了检测干涉计反射镜的倾斜度、通过倾斜测量装置检测晶片的倾斜度并且计算台子由于其自重导致的弯曲量从而计算Abbe误差的方法。通过该方法，向Abbe误差的校正项添加晶片的倾斜量，从而以高精度测量对准标记。并且，日本专利特开No.2003-203842公开了对于载置台的各位置计算平面镜的误差的运算单元以及基于事先由运算单元获得的误差在根据载置台要移动到的位置校正倾斜量时驱动载置台的方法。

在硅具有从晶片表面到对准标记的给定厚度的下表面对准时或者在使用厚的抗蚀剂的情况下在对准时间与曝光时间之间的间隔中，当晶片表面的倾斜度改变时，在曝光期间会发生要被曝光的位置的偏移。即，当执行倾斜校正以减小曝光中的抗蚀剂表面的倾斜时，会在要被理想曝光的位置和实际曝光位置之间发生偏移（偏移误差）。为了获得更高精度的曝光，提出与偏移误差校正相关联的挑战，但是，常规文献没有描述偏移误差校正方法。

图12A和图12B是用于说明在对准时间和曝光时间之间的间隔中发生的偏移误差的视图，其中，图12A示出对准状态，图12B示出曝光状态。参照图12A，轴外对准检测系统（OA检测系统）24检测对准标记WM。参照图12B，掩模（未示出）的电路图案图像通过投影光学系统22被转印到晶片W上。晶片表面的倾斜度在对准状态（图12A）和曝光状态（图12B）之间不同。

如图12A所示，晶片W被设于晶片卡盘51上，并且，在晶片W的表面上形成对准标记WM。并且，晶片W的表面被涂布（分配）有抗蚀剂50。晶片W上的抗蚀剂50的厚度不是均匀的，而是沿晶片W的表面改变。例如，晶片W表面的右端侧的抗蚀剂50的厚度被定义为T1，并且，晶片W表面的左端侧的抗蚀剂50的厚度被定义为T2（T2>T1）。图12A假定抗蚀剂50的表面在晶片对准中关于位置检测系统的光轴1201倾斜（抗蚀剂50的表面不与对准的光轴垂直）。虽然图12A示出抗蚀剂50的表面的倾斜度线性改变的示例性状态，但是，偏移误差的定义不限于本例子。