[发明专利]曝光装置、曝光方法以及半导体器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及曝光装置、曝光方法以及半导体器件的制造方法。

背景技术

JP 11-340125 A公开了一种步进重复曝光装置。如图10所示，在JP11-340125 A中所描述的曝光装置中，通过Z驱动部12A至12C，将样品台11设置在XY台13上，并且通过晶圆保持器(holder)10，将晶圆W保持在样品台11上，以转印(transfer)晶圆W上的光罩(reticle)R的图案。曝光之前，测定投影光学系统PL的成像表面22相对于XY台13的运转平面(running plane)14a的倾斜角度Itx和Ity。在曝光过程中，当将XY台13逐步移动时，例如，基于成像表面22的倾斜角度和XY台13的位置，调整Z驱动部12A至12C的伸缩量，以修正晶圆W表面在Z方向的位置和倾斜角度。随后，在曝光位置，修正晶圆W表面的表面位置，以便将自动对焦探测器(未示出)所测定的残余离焦量设置为0。

在测定投影光学系统PL的成像表面22的倾斜角度的方法中，将具有良好的平面度的晶圆设置在晶圆保持器上，在曝光区的五个点上测定对焦位置，即，其中心点和四个角点，并且随后，基于该测定值，获得成像表面22的倾斜角度Itx和Ity(未示出)。

JP 2003-142365 A公开了一种曝光装置，该装置用于通过在光罩上在与扫描方向垂直的方向上周期地布置棒状周期图案以及与扫描方向平行地布置直线标记来计算光罩在光罩的扫描方向和与其垂直的方向上的光罩变形量。曝光装置用设置在投影曝光光学系统的轴的外部的探测器来测定光罩变形量。此外，主控制系统执行改变光罩载物台驱动部和晶圆载物台的相对位移速度，改变在投影光学系统之内的透镜元件之间的间隔，以及通过包括在投影光学系统中的压力控制部来改变镜筒内的压力，从而修正成像特性的放大倍率成分。

然而，JP 11-340125 A和JP 2003-142365 A描述的技术具有以下需要改善的方面。

对于JP 11-340125 A中公开的曝光装置，当异物粘附在光罩和光罩保持器之间，从而光罩浮于光罩保持器之上时，必须执行繁琐的程序以测定成像表面的倾斜角度，在该程序中，具有良好的平面度的晶圆被设置在晶圆保持器上。此外，可想而知的是，在进行曝光操作时或在交换光罩时，由于所粘附的异物而导致光罩变形，所以在每次曝光或交换光罩时，必须将具有良好的平面度的晶圆设置在晶圆保持器上，以测定成像表面的倾斜角度。结果，曝光处理本身变得复杂和繁琐，这导致难以轻易地获得极好的分辨率。

对于JP 2003-142365 A中公开的曝光装置，将棒状周期图案和直线标记设置在光罩上。因此，要求在光罩上形成棒状周期图案和直线标记，因为通过通常使用的光罩无法获得光罩变形量，所以难以获得极好的分辨率。

发明内容

本发明提供了一种曝光装置，该曝光装置包括：用于将形成在光罩表面上的图案投射在晶圆上的光学系统；用于直接测定(探测)光罩相对于与光学系统的光轴方向垂直的平面的倾斜角度的测定(探测)部；以及用于根据由测定部所测定的倾斜角度来调整晶圆的位置的调整部。

在曝光装置中，基于用于直接测定光罩相对于与光学系统的光轴方向垂直的平面的倾斜角度的测定部所测定的倾斜角度，调整晶圆的位置。根据具有这种结构的曝光装置，即使当光罩被倾斜时，也能够容易获得具有高分辨率的图案而不使曝光处理复杂化。

本发明所提供了一种曝光方法，该曝光方法包括：将形成于光罩的表面上的图案投射在晶圆上；测定光罩相对于与光学系统的光轴方向垂直的平面的倾斜角度；以及基于所测定的倾斜角度而将晶圆的表面调整成与光罩的表面平行，其中光罩的平面垂直于光学系统的光轴方向。

在该曝光方法中，在曝光前，测定光罩相对于与光学系统的光轴方向垂直的平面的倾斜角度，以基于所测定的倾斜角度来调整晶圆表面的位置。因此，即使当光罩被倾斜时，处理也能够被连续执行而不需为了调整对焦而交换晶圆，从而能够容易获得具有高分辨率的图案。

本发明提供了一种半导体器件的制造方法，该制造方法包括通过使用曝光装置在晶圆上形成图案，所述曝光装置包括：将形成于光罩表面上的图案投射在晶圆上的光学系统；用于测定光罩相对于与光学系统的光轴方向垂直的平面的倾斜角度的测定部；以及用于根据测定部所测定的倾斜角度来调整晶圆位置的调整部。