投影曝光裝置和方法、光掩模以及基板的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及將在中間掩模(reticle)等光掩模上形成的圖案轉(zhuǎn)印到基板上的投影曝光裝置，尤其是，涉及針對(duì)變形后的基板的對(duì)準(zhǔn)(位置對(duì)準(zhǔn))。
【背景技術(shù)】
[0002]使用投影曝光裝置制造的半導(dǎo)體元件、液晶顯示元件、封裝基板等器件大多為多層結(jié)構(gòu)，通過將圖案重疊并轉(zhuǎn)印來制造基板。在對(duì)基板轉(zhuǎn)印第2層以后的圖案的情況下，需要準(zhǔn)確地進(jìn)行在基板上預(yù)先形成的投射(shot)區(qū)域與掩模上的圖案圖像的位置對(duì)準(zhǔn)，SP光掩模與基板的位置對(duì)準(zhǔn)。
[0003]作為位置對(duì)準(zhǔn)方式，已知有全局對(duì)準(zhǔn)(GA)方式。在此，沿著基板上的格子限定出多個(gè)投射區(qū)域，在格子上以確定各投射區(qū)域的方式形成有對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。而且，設(shè)定包含多個(gè)投射區(qū)域的全局對(duì)準(zhǔn)區(qū)域，檢測(cè)限定出該區(qū)域的樣本用對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置坐標(biāo)。
[0004]在轉(zhuǎn)印第2層以后的圖案時(shí)，因工作臺(tái)的位置對(duì)準(zhǔn)精度誤差、基板伸縮等而產(chǎn)生投射區(qū)域間的排列誤差。因此，根據(jù)計(jì)測(cè)出的樣本用對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置坐標(biāo)與所設(shè)計(jì)的樣本用對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置坐標(biāo)之差，計(jì)算投射區(qū)域間的排列誤差，通過偏移校正、縮放校正等來進(jìn)行位置對(duì)準(zhǔn)(例如參照專利文獻(xiàn)1)。另一方面，關(guān)于與基板伸縮對(duì)應(yīng)的縮放校正，通過調(diào)整投影光學(xué)系統(tǒng)的變倍透鏡的位置，能夠?qū)ρ谀D案的投影圖像進(jìn)行放大/縮小校正(參照專利文獻(xiàn)2)。
[0005]關(guān)于基板的變形，不僅有沿著坐標(biāo)軸的縱橫的線性伸縮，還存在朝對(duì)角方向、其它方向的伸縮等各種變形，還存在變形為菱形、梯形等的情況。這樣的變形難以通過縮放校正來修正。因此，已知有如下方法:在掩?；搴凸ぜ宓墓饴飞?，設(shè)置與工件基板同樣地變形的板，轉(zhuǎn)印對(duì)應(yīng)于變形的掩模圖案圖像(參照專利文獻(xiàn)3)。
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開2006-269562號(hào)公報(bào)
[0007]專利文獻(xiàn)2:日本特開2004-29546號(hào)公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)3:日本特開2011-248260號(hào)公報(bào)
[0009]基板的變形情況是不一樣的，基板會(huì)產(chǎn)生各種各樣的形變。尤其是在陶瓷或樹脂制的基板的情況下，基板會(huì)伴隨復(fù)雜的形變而變形。在由于這樣的基板的形變或者裝置特性等，而使得投射區(qū)域的形狀實(shí)際上與設(shè)計(jì)中確定的形狀不同的情況下，依靠以沿著坐標(biāo)軸方向的伸縮為前提的縮放校正，無法進(jìn)行應(yīng)對(duì)。
[0010]投影曝光裝置是用于高精度、高分辨率的圖案形成的曝光裝置，根據(jù)半導(dǎo)體芯片等用途，基板大多使用硅晶片。在硅晶片的情況下，由于其材質(zhì)，投射區(qū)域的變形表現(xiàn)得不明顯。
[0011]但是，為了即使對(duì)利用陶瓷或樹脂成型而得的基板(例如內(nèi)插基板)也形成高分辨率的圖案，需要使用投影曝光裝置。在該情況下，即使為了校正投射區(qū)域的排列誤差而通過GA方式進(jìn)行位置對(duì)準(zhǔn)，也不能應(yīng)對(duì)投射區(qū)域自身的復(fù)雜變形。其結(jié)果是，在各層之間，有可能產(chǎn)生通孔的位置偏差，圖案的重合精度變差。
[0012]因此，要求即使針對(duì)各種各樣的投射區(qū)域的變形也能夠高精度地進(jìn)行位置對(duì)準(zhǔn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的投影曝光裝置是按照步進(jìn)和重復(fù)方式將掩模圖案轉(zhuǎn)印到基板上的(縮小、等倍等的)投影曝光裝置，具有:掃描部，其使基板相對(duì)于在光掩模上形成的掩模圖案的投影區(qū)域間歇地相對(duì)移動(dòng)，所述基板形成有二維排列的多個(gè)投射區(qū)域和沿著多個(gè)投射區(qū)域的排列而設(shè)置的多個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記；以及曝光控制部，其按照步進(jìn)和重復(fù)方式，將掩模圖案轉(zhuǎn)印到多個(gè)投射區(qū)域上。
[0014]此外，投影曝光裝置具有形狀誤差計(jì)測(cè)部，所述形狀誤差計(jì)測(cè)部根據(jù)多個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置，計(jì)測(cè)以所設(shè)計(jì)的投射區(qū)域?yàn)榛鶞?zhǔn)時(shí)的限定出的投射區(qū)域的二維形狀誤差。由于基板的變形等，實(shí)際計(jì)測(cè)出的投射區(qū)域的形狀、區(qū)域位置偏離作為基準(zhǔn)的所設(shè)計(jì)的投射區(qū)域的形狀(例如矩形)、區(qū)域位置，將其計(jì)測(cè)和檢測(cè)為“形狀誤差”。
[0015]此處，“二維形狀誤差”表示因投射區(qū)域在與基板上限定的坐標(biāo)軸不同的方向上進(jìn)行變形、變動(dòng)而引起的投射區(qū)域的變形，例如，包含沿著坐標(biāo)軸(1軸或2軸)的縮放(放大、縮小)以外的形狀誤差。在所設(shè)計(jì)的投射區(qū)域?yàn)榫匦蔚那闆r下，變形為菱形、平行四邊形、梯形、桶形、枕形、扇形等非矩形時(shí)的與設(shè)計(jì)的差異、或者旋轉(zhuǎn)偏差等區(qū)域整體的位置與所設(shè)計(jì)的區(qū)域位置的差異等也包含在二維形狀誤差中。這樣的投射區(qū)域的二維形狀誤差是由沿著與基板的坐標(biāo)軸不同的方向的形變、裝置的特性等引起的。
[0016]在本發(fā)明中，在光掩模中，設(shè)置有與如下的多個(gè)投射區(qū)域?qū)?yīng)的多個(gè)掩模圖案，所述多個(gè)投射區(qū)域相對(duì)于所設(shè)計(jì)的投射區(qū)域分別具有不同的二維形狀誤差。此處，“形狀誤差不同”包含:投射區(qū)域的變形后的形狀類型不同的情況，例如為平行四邊形、梯形等；正交度的偏差量、即針對(duì)坐標(biāo)軸的角度大小的不同等、變形量不同的情況；以及投射區(qū)域的位置變動(dòng)的變動(dòng)量的不同。
[0017]而且，曝光控制部從多個(gè)掩模圖案中選擇與計(jì)測(cè)出的形狀誤差對(duì)應(yīng)的掩模圖案，并轉(zhuǎn)印該掩模圖案。例如，選擇具有變形后的投射區(qū)域形狀等同的范圍(field)的掩模圖案、具有正交度的偏差量等變形量一致的范圍的掩模圖案、具有投射區(qū)域的變動(dòng)位置等同的范圍的掩模圖案等，關(guān)于形狀誤差，能夠選擇區(qū)域變形的種類、變形量、區(qū)域變動(dòng)量處于相同趨勢(shì)的掩模圖案。
[0018]例如，在多個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記包含限定出由規(guī)定數(shù)量的投射區(qū)域構(gòu)成的全局對(duì)準(zhǔn)區(qū)域的樣本用對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的情況下，曝光控制部基于樣本用對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置，計(jì)測(cè)全局對(duì)準(zhǔn)區(qū)域的形狀誤差，并選擇與該形狀誤差對(duì)應(yīng)的掩模圖案即可。此外，在與基板上限定出的多個(gè)全局對(duì)準(zhǔn)區(qū)域?qū)?yīng)地設(shè)置有樣本用對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的情況下，曝光控制部對(duì)各全局對(duì)準(zhǔn)區(qū)域計(jì)測(cè)形狀誤差即可。此外，曝光控制部能夠基于樣本用對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置，計(jì)算全局對(duì)準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的投射區(qū)域排列誤差，另一方面，基于全局對(duì)準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的限定出投射區(qū)域的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置，計(jì)測(cè)投射區(qū)域的形狀誤差。
[0019]在本發(fā)明的另一方式的投影曝光方法中，針對(duì)形成有二維排列的多個(gè)投射區(qū)域和沿著多個(gè)投射區(qū)域的排列而設(shè)置的多個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的基板，根據(jù)多個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置，計(jì)測(cè)以所設(shè)計(jì)的投射區(qū)域?yàn)榛鶞?zhǔn)時(shí)的變形投射區(qū)域的形狀誤差，使所述基板相對(duì)于在光掩模上形成的掩模圖案的投影區(qū)域間歇地相對(duì)移動(dòng)，并按照步進(jìn)和重復(fù)方式，將掩模圖案轉(zhuǎn)印到多個(gè)投射區(qū)域上，所述投影曝光方法的特征在于，光掩模具有與形狀誤差分別不同的多個(gè)變形投射區(qū)域?qū)?yīng)的多個(gè)掩模圖案，從多個(gè)掩模圖案中選擇與計(jì)測(cè)出的形狀誤差對(duì)應(yīng)的掩模圖案，并轉(zhuǎn)印該掩模圖案。
[0020]本發(fā)明的另一方式的投影曝光裝置用光掩模是在按照步進(jìn)和重復(fù)方式將掩模圖案轉(zhuǎn)印到基板上的(縮小、等倍等的)投影曝光裝置中使用的光掩模，能夠使用光掩模來制造基板。
[0021]例如，在投影曝光裝置中，具有:掃描部，其使基板相對(duì)于在光掩模上形成的掩模圖案的投影區(qū)域間歇地相對(duì)移動(dòng)，所述基板形成有二維排列的多個(gè)投射區(qū)域和沿著多個(gè)投射區(qū)域的排列而設(shè)置的多個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記；以及曝光控制部，其按照步進(jìn)和重復(fù)方式，將掩模圖案轉(zhuǎn)印到多個(gè)投射區(qū)域上。
[0022]在本發(fā)明的光掩模中具有多個(gè)掩模圖案，多個(gè)掩模圖案對(duì)應(yīng)于多個(gè)投射區(qū)域，在以所設(shè)計(jì)的投射區(qū)域?yàn)榛鶞?zhǔn)時(shí)，所述多個(gè)投射區(qū)域分別具有不同的二維形狀誤差。
[0023]通過在投影用曝光裝置中使用這樣的光掩模，能夠從多個(gè)掩模圖案中選擇具有與計(jì)測(cè)出的投射區(qū)域的二維形狀誤差對(duì)應(yīng)的范圍(區(qū)域)的掩模圖案，由此，能夠使掩模圖案無偏差地與該投射區(qū)域重合。例如，選擇具有變形后的投射區(qū)域形狀等同的范圍的掩模圖案、具有正交度的偏差量等變形量一致的范圍的掩模圖案、具有投射區(qū)域的變動(dòng)位置等同的范圍的掩模圖案等，關(guān)于形狀誤差，能夠選擇區(qū)域變形的種類、變形量、區(qū)域變動(dòng)量處于相同趨勢(shì)的掩模圖案。
[0024]例如，多個(gè)掩模圖案具有平行四邊形、菱形、梯形、桶形、枕形的任意一個(gè)范圍形狀。如果考慮到還存在投射區(qū)域?qū)嵸|(zhì)上未變形、而形狀與所設(shè)計(jì)的投射區(qū)域相同的情況，則在光掩模上設(shè)置具有與所設(shè)計(jì)的投射區(qū)域形狀等同的范圍的掩模圖案即可。
[0025]根據(jù)本發(fā)明，在投影曝光裝置中，能夠使掩模圖案高精度地對(duì)準(zhǔn)且高精度地轉(zhuǎn)印到基板的投射區(qū)域上。
【附圖說明】
[0026]圖1是作為第1實(shí)施方式的投影曝光裝置的概略框圖。
[0027]圖2是示出排列有投射區(qū)域的基板的圖。
[0028]圖3