KR100536781B1 - 포토마스크의 제조방법과 장치 및 디바이스의 제조방법 - Google Patents

포토마스크의 제조방법과 장치 및 디바이스의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 포토마스크의 제조방법은, 회로패턴 (35) 을 β배로 한 원판패턴 (27) 을 다시 α배로 한 모패턴 (36) 에 대하여, 종횡으로 α로 분할하여 모패턴 (P1 ∼ PN) 을 데이터상에서 형성한다. 모패턴 (P1 ∼ PN) 을 전자빔 묘화장치 등을 이용하여 등배로 기판상에 묘화하여. 마스터레티클 (R1 ∼ RN) 을 제조하고, 축소배율이 1/α배의 광학식의 축소투영형 노광장치를 사용하여, 마스터레티클 (R1 ∼ RN) 의 모패턴의 축소상을 화면연결을 실시하면서 기판상에 전사함으로써 워킹레티클 (34) 을 제조한다. 이 포토마스크의 제조방법에 의하면, 원판패턴을 고정밀도로 또한 단시간에 형성할 수 있다.

Description

포토마스크의 제조방법과 장치 및 디바이스의 제조방법{METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING PHOTOMASK AND METHOD OF FABRICATING DEVICE}
본 발명은, 예를 들면, 반도체집적회로, 촬상소자(CCD 등), 액정표시소자, 또는 박막자기헤드 등의 마이크로디바이스를 리소그래피기술을 사용하여 제조할 때에 원판패턴으로서 사용되는 포토마스크의 제조방법 및 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명은, 그와 같은 포토마스크의 제조방법을 사용한 디바이스의 제조방법에 관한 것이다.
반도체집적회로의 디바이스를 제조할 때에, 형성하기 위한 패턴을 예를 들면 4 ∼ 5 배정도로 확대한 원판패턴이 형성된 포토마스크를 사용하여, 이 포토마스크의 패턴을 축소투영광학계를 통하여 웨이퍼, 또는 유리플레이트 등의 피노광기판상에 축소투영하는 전사방식이 사용되고 있다. 이와 같은 포토마스크의 패턴의 전사시에 사용되는 것이 노광장치로, 스텝·앤드·리피트 방식의 축소투영형 노광장치에서 사용되는 포토마스크는, 레티클이라고도 불리고 있다.
종래, 이와 같은 포토마스크는, 소정의 기판 (블랭크스) 상에 전자빔 묘화장치, 또는 레이저빔 묘화장치를 사용하여 원판패턴을 묘화함으로써 제조되었다. 즉, 기판상에 마스크재료 (차광막) 를 형성하여 레지스트를 도포한 후, 전자빔묘화장치, 또는 레이저빔 묘화장치를 사용하여 그 원판패턴이 묘화된다. 그 후, 레지스트를 현상하고, 에칭처리 등을 실시함으로써, 마스크재료에 의해 원판패턴이 형성되었다. 이와 같은 경우, 포토마스크를 사용하는 축소투영형의 노광장치의 축소배율을 1/β로 하면, 포토마스크에 묘화되는 원판패턴은, 디바이스의 패턴을 β배로 확대한 패턴으로 좋기 때문에, 묘화장치에 의한 묘화오차는, 디바이스상에서는 대략 1/β 로 축소된다. 따라서, 실질적으로 묘화장치에 의한 해상력의 대략 1/β배의 해상력으로 디바이스의 패턴을 형성할 수 있게 된다.
상기와 같이 종래에는, 포토마스크의 원판패턴은 전자빔 묘화장치, 또는 레이저빔 묘화장치에 의해 묘화되었다. 이들 묘화장치는, 제어용 컴퓨터로부터의 묘화데이터에 근거하여 직접 원판패턴을 묘화하고 있다. 그러나, 최근의 LSI 등의 디바이스는 대면적화와 동시에, 미세도 및 집적도가 점점 향상되고 있기 때문에, 노광에 필요한 포토마스크의 원판패턴도 대면적화되고, 또한 미세화되고 있다. 또한, 포토마스크로서는, 이중노광용으로 불필요한 패턴의 전사를 방지하기 위한 보정패턴을 형성한 레티클, 및 인접하는 패턴간에 위상마스크를 형성한 소위 위상시프트 레티클 등도 사용되는 일이 있는데, 이들 특별한 포토마스크에서는 묘화데이터의 양이 다른 포토마스크에 비해 많아지는 경향이 있다. 이들로부터, 포토마스크를 제조하기 위한 묘화장치에 필요하게 되는 묘화데이터는 막대한 양으로 되고 있다.
이 때문에, 묘화장치에 의해 1 장의 포토마스크의 원판패턴을 묘화하는 데 필요한 묘화시간은, 최근에는 10 시간 내지 24 시간으로 되고 있다. 이와 같은 묘화시간의 장시간화는, 포토마스크의 제조비용상승의 한 요인으로 되고 있다.
이에 관하여, 전자빔 묘화장치에서는, 전자빔 특유의 산란의 영향에 의한 근접효과의 보정을 실시할 필요가 있고, 또한 기판 표면의 대전에 의한 기판 주변에서의 전계불균일의 보정을 실시할 필요도 있다. 따라서, 설계대로의 원판패턴을 묘화하기 위해서는, 미리 묘화위치의 오차 등의 측정을 여러가지의 조건으로 실시해 놓고, 묘화시에 복잡한 보정을 고정밀도, 또한 안정적으로 실시할 필요가 있다. 그러나, 상기와 같이 매우 긴 묘화시간중에 그와 같은 복잡한 보정을 고정밀도로, 또한 안정적으로 계속하여 실시하는 것은 곤란하고, 묘화중에 묘화위치의 드리프트가 발생하기도 하는 문제점이 있었다. 또, 묘화를 중단하여 캘리브레이션을 실시하는 것도 가능하지만, 이에 의해 전체적인 묘화시간이 더욱 길어지는 문제점도 있다.
이 때문에, 앞으로 반도체소자 등의 패턴룰이 더욱 미세화되면, 1 장의 포토마스크의 원판패턴의 묘화시간이 너무 길어지고, 위치정밀도가 불균일해져, 필요한 묘화정밀도를 얻을 수 없게 될 우려가 있다. 또, 제어용 컴퓨터에서의 묘화데이터의 양도, 1 회의 묘화에서 사용하는 것이 곤란한 정도로 막대해지고 있다.
한편, 레이저빔 묘화장치는, 자외역의 레이저빔을 사용하여 원판패턴을 묘화하는 것으로, 전자빔 묘화장치에 비하여 높은 해상력이 얻어지는 레지스트를 사용할 수 있음과 동시에, 산란에 의한 근접효과가 없는 이점이 있다. 그러나, 레이저빔 묘화장치의 해상력은, 전자빔 묘화장치에 비하면 떨어지고 있다. 또, 레이저빔 묘화장치에서도, 원판패턴을 직접 묘화하는 방식이기 때문에, 묘화데이터의 양이 막대해져 데이터처리가 곤란해지고 있음과 동시에, 묘화시간이 매우 장시간으로 되기 때문에, 묘화위치의 드리프트 등에 의해 필요한 묘화정밀도를 얻을 수 없게 될 우려가 있다.
또, 포토마스크의 원판패턴을 제조할 때에, 광학식의 투영노광장치를 사용하여 소정의 패턴을 포토마스크용 기판상에 전사하는 것도 생각할 수 있으나, 그 전사를 실시할 때에 사용되는 투영광학계에 디스토션이나 전사선폭 균일성의 불균일 등이 있으면, 그 원판패턴의 정밀도가 저하되어 버린다.
또, 포토마스크를 실제로 투영노광장치에 장착하여, 그 포토마스트의 패턴을 투영광학계를 통하여 웨이퍼 등의 기판상에 투영하는 경우, 그 투영광학계에 디스토션 등이 잔존되어 있으면, 그 기판상에 변형된 상이 노광되어, 중첩오차 등이 발생하는 문제점이 있다. 또, 투영광학계의 디스토션 등의 결상특성은 투영노광장치마다 미묘하게 다르기 때문에, 가능하면 투영노광장치마다의 투영상을 보정할 수 있는 것이 바람직하다.
그러나, 최근에는 반도체 집적회로의 시장동향이, ASIC (Application Specific IC : 특정용도용 IC) 나 시스템 LSI 라 불리는, 다품종 소량 생산형의 디바이스로 이행해오고 있고, 또한 그와 같은 디바이스의 제조의 수주부터 납입까지의 요구납기가 매우 단축되고 있다. 따라서, 그와 같은 디바이스의 제조에서는, 먼저, 그 디바이스를 제조하기 위한 원판패턴이 형성된 포토마스크 (워킹 레티클) 를 단시간에 제조하고, 이 포토마스크를 사용하여 그 디바이스를 단시간에 제조할 필요가 있다.
또, 최선단의 디바이스는 예를 들면 20 회이상의 노광공정을 거쳐 완성되기 때문에, 1 종류의 디바이스를 제조하기 위해서만도, 그 노광공정수와 동일한 정도의 매수의 포토마스크가 필요하게 된다. 또한, 상기 레이저빔 묘화장치 또는 전자선 묘화장치의 단위시간당 처리능력은 낮아, 1 장의 포토마스크를 묘화하는데 1 일 이상이 걸리는 경우도 있다. 따라서, 종래에는, 1 종류의 디바이스를 제조하기 위해 사용하는 모든 포토마스크의 원판패턴을 묘화하기 위해, 전체적으로 매우 긴 시간을 필요로 하여, 1 종류의 디바이스의 제조시간을 단축하는 것은 곤란하였다.
또, 전체적으로 묘화시간이 매우 길어지기 때문에, 1 종류의 디바이스를 제조하기 위해 사용하는 포토마스크의 제조비용이 매우 고가로 되어, 그 결과 디바이스의 제조비용도 고가인 것으로 되었다.
그리고, 그와 같은 디바이스의 품종은, 매우 다품종에 미치기 때문에, 제조하기 위한 전부의 포토마스크의 원판패턴을 각각 레이저빔 묘화장치, 또는 전자선 묘화장치를 사용하여 묘화하는 것은, 시간적으로 곤란해지고 있다.
도 1 은, 본 발명의 실시형태의 일례의 워킹레티클 (포토마스크) 의 제조공정의 설명에 사용하는 도면이다.
도 2 는 도 1 의 실시형태의 일례로 그 워킹레티클을 제조할 때에 사용되는 광학식의 축소투영형 노광장치를 나타내는 일부를 잘라낸 구성도이다.
도 3 은 도 2 의 투영노광장치에서, 마스터레티클의 얼라인먼트를 실시하는 경우을 나타낸 일부를 잘라낸 요부의 사시도이다.
도 4 는, 도 2 의 투영노광장치에서, 마스터레티클의 모패턴의 축소상을 기판 (4) 상에 투영하는 경우를 나타낸 요부의 사시도이다.
도 5(a) 는, 실시형태에서 제조되는 워킹레티클을 사용하는 투영노광장치의 결상특성의 오차의 일례를 나타낸 도면이고, (b) 는 그 결상특성의 오차를 상쇄하기 위해, 워킹레티클 상에서의 모패턴의 축소상의 결상특성을 보정하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 6(a) 는, 실시형태에서 제조되는 워킹레티클을 사용하는 투영노광장치의 결상특성의 오차의 다른 예를 나타낸 도면이고, (b) 는 그 결상특성의 오차를 상쇄하기 위해, 워킹레티클상에서의 모패턴의 축소상의 결상특성을 보정하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 7 은 본 발명의 실시형태의 다른 예의 워킹레티클 (포토마스크) 의 제조공정의 설명에 사용하는 도면이다.
도 8(a) 은 , 실시형태의 일례로 기판 (4) 상에 노광되는 제 1 세트의 모패턴의 축소상을 나타낸 평면도이고, (b) 는 그 위에 중첩시켜 노광되는 제 2 세트의 모패턴의 축소상을 나타내는 평면도이다.
도 9(a) 는 실시형태의 다른 예로 기판 (4) 상에 노광되는 제 1 세트의 모패턴의 축소상을 나타내는 평면도이고, (b) 는 그 위에 중첩시켜 노광되는 제 2 세트의 모패턴의 축소상을 나타내는 평면도이며, (c) 는 이중노광된 상의 일부의 확대도이다.
도 10 은, 투영광학계의 노광면적내의 다른 위치의 상을 동일한 위치에 중첩시켜 노광함으로써 디스토션이 저감되는 것의 설명도이다.
도 11(a) 는, 실시형태의 또 다른 예로 기판 (4) 상에 노광되는 제 1 세트의 모패턴의 축소상을 나타내는 평면도, (b) 는 그 위에 중첩하여 노광되는 제 2 세트의 모패턴의 축소상을 나타내는 평면도이다.
도 12 는 실시형태에서 제조되는 워킹레티클의 패턴을 웨이퍼 상에 투영하는 투영노광장치의 요부를 나타낸 사시도이다.
도 13 은, 본 발명의 다른 실시형태로, (a) 는 제 1 마스터레티클을 나타내는 평면도이고, (b) 는 제 2 마스터레티클을 나타내는 평면도이며, (c) 는 제 1 워킹레티클을 나타내는 평면도이고, (d) 는 제 2 워킹레티클의 일부를 나타낸 평면도이다.
도 14 는 도 13 의 실시형태에서 사용되는 투영노광장치를 나타낸 구성도이다.,
도 15 는 도 2 의 투영노광장치에서, 소정의 패턴유닛을 기판상에 전사하는 경우를 나타낸 요부의 사시도이다.
도 16 은 도 2 의 투영노광장치에 구비된 묘화기구의 일례를 나타낸 구성도이다.
도 17 은 마스터레티클 (MR1) 의 패턴을 묘화하기 위한 레이저빔 묘화장치를 나타낸 개략 구성도이다.
본 발명은, 원판패턴을 고정밀도로, 또한 단시간에 형성할 수 있는 포토마스크의 제조방법을 제공하는 것을 제 1 목적으로 한다.
또한 본 발명은, 포토마스크를 사용하는 투영노광장치의 투영상의 소정의 결상특성이 열화되고 있는 경우에, 그 결상특성을 실질적으로 보정할 수 있는 포토마스크의 제조방법을 제공하는 것을 제 2 목적으로 한다.
또, 본 발명은, 포토마스크를 제조할 때에 투영노광장치를 사용하는 경우에, 거기서 사용되는 투영광학계의 소정의 결상특성이 열화되어 있는 경우에, 그 결상특성을 실질적으로 보정할 수 있는 포토마스크의 제조방법을 제공하는 것을 제 3 목적으로 한다.
또, 본 발명은, ASIC 나 시스템 LSI 등의 다품종 소량생산의 디바이스를 제조할 때에 사용할 수 있는 포토마스크를 단시간에 저비용으로 제조할 수 있는 포토마스크의 제조방법을 제공하는 것을 제 4 목적으로 한다.
또, 본 발명은 그와 같은 포토마스크의 제조방법을 실시할 수 있는 제조장치를 제공하는 것을 제 5 목적으로 한다.
또, 본 발명은, 그와 같은 포토마스크의 제조방법을 사용하여 디바이스의 패턴을 보다 고정밀도로 형성할 수 있는 디바이스의 제조방법을 제공하는 것을 제 6 목적으로 한다.
또, 본 발명은, 그와 같은 포토마스크의 제조방법을 사용하여 다품종 소량생산의 디바이스를 단시간에 제조할 수 있는 디바이스의 제조방법을 제공하는 것을 제 7 목적으로 한다.
이와 같은 목적달성을 위해, 본 발명에 의한 제 1 포토마스크의 제조방법은, 전사용 패턴 (27) 이 형성된 포토마스크 (34) 의 제조방법에 있어서, 전사용 패턴 (27) 을 확대한 패턴을 복수매의 모마스크(parent mask) (R1 ∼ RN) 의 패턴으로 분할하여, 포토마스크용 기판 (4) 의 표면에 복수매의 모마스크 (R1 ∼ RN) 의 패턴의 축소상을 화면연결을 실시하면서 순차적으로 전사하는 것이다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 포토마스크를 제조할 때에는, 일례로서, 포토마스크의 기판 (4) 상에 마스크재료의 박막이 형성되고, 이 위에 포토레지스트 등의 감광재료가 도포된다. 그 후, 감광재료상에 예를 들면 광학식으로 축소투영형의 노광장치를 사용하여, 스텝·앤드·리피트 방식, 또는 스텝·앤드·스캔 방식으로 복수매의 모마스크의 패턴의 축소상이 전사된 후, 감광재료의 현상이 실시된다. 그리고, 남겨진 감광재료의 패턴을 마스크로서 에칭 등을 실시함으로써, 원하는 전사용 패턴 (원판패턴) 이 형성된다.
이 때에, 포토마스크 제조용 예를 들면 광학식의 노광장치의 축소배율을 1/α 배 (α는 1 보다 큰 정수, 반정수 등) 로 하면, 전사용 패턴 (27), 즉 원판패턴은 α배로 확대되고, 이 확대된 모패턴(parent pattern) (36) 이 종횡으로 예를 들면 α×α장의 모마스크의 패턴으로 분할된다. 축소배율이 1/5배 (α=5) 이면, 5 ×5배로 25 장의 모마스크가 준비된다. 그 결과, 각 모마스크에 형성되는 패턴은, 원판패턴을 α배로 확대한 모패턴의 일부로 되기 때문에, 각 모마스크의 패턴의 묘화데이터량은 종래의 1/α2 정도로 감소하고, 최소선폭은 종래의 α 배로 된다. 따라서, 각 모마스크의 패턴은 각각 예를 들면 종래의 전자빔 묘화장치, 또는 레이저빔 묘화장치를 사용하여 단시간에, 적은 드리프트로 고정밀도로 묘화할 수 있다. 또, 묘화장치에 의한 묘화오차는, 포토마스크상에서는 1/α 로 감소하기 때문에, 원판패턴의 정밀도가 보다 향상된다. 또한, 한번 이들 모마스크를 제조한 후에는, 이들 모마스크의 패턴을 스텝·앤드·리피트 방식 등으로 포토마스크의 기판 상에 고속으로 전사할 수 있기 때문에, 특히 포토마스크를 복수매 제조하는 경우의 제조시간을, 종래와 같이 개개로 묘화장치로 묘화하는 방식에 비하여 대폭적으로 단축할 수 있다.
여기에서, 본 명세서 중 「화면연결」 이란 표현은, 하나의 패턴을 분할하여 복수의 모마스크로 하여, 이들 모마스크에 의한 각 투영상을 서로 연결함으로써 포토마스크로 전사하기 위한 하나의 패턴을 완성시키는 의미뿐만 아니라, 하나의 패턴을 분할하지 않고 복수의 모마스크를 형성하여, 이들 모마스크의 각 투영상을 서로 연결함으로써 복수의 패턴을 갖는 포토마스크를 완성시키는 의미도 포함한다. 요컨대, 본 명세서에서 「화면연결」이란 표현은, 화면을 연결함으로써 하나의 패턴을 형성하는 지의 여부에 관계없에, 단순히 모마스크의 각 투영상을 연결하는 의미로 사용하고 있다. 따라서, 예를 들면, 복수의 패턴을 갖는 포토마스크를 형성하는 경우에, 모마스크의 분할형태로서, 패턴의 어느 하나가 복수의 모마스크로 분할되는 형태와, 각 패턴의 각각이 분할되지 않도록 복수의 모마스크로 분할되는 형태를 생각할 수 있다. 전자의 경우는 모마스크의 형상 (크기) 을 통일할 수 있는 이점이 있고, 후자의 경우는 패턴의 연결이 없어 연결불량 등의 결함이 발생하지 않는 이점이 있다.
다음으로, 본 발명에 의한 제 2 포토마스크의 제조방법은, 전사용 패턴이 형성된 포토마스크 (34) 의 제조방법에 있어서, 전사용 패턴 (27), 또는 이 확대패턴 (36) 을 각각 N 세트 (N 은 2 이상의 정수) 의 복수매의 모마스크 (R1 ∼ RN, Q1 ∼ QN) 의 패턴으로 분할하고, 포토마스크용 기판 (4) 의 표면에 이들 N 세트의 복수매의 모마스크의 패턴의 상을 화면연결을 실시하면서 순차적으로 중첩시켜 전사하는 것이다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 포토마스크를 제조할 때에는, 일례로서, 포토마스크의 기판 (4) 상에 마스크재료의 박막이 형성되고, 이 위에 포토레지스트 등의 감광재료가 도포된다. 그 후, 그 감광재료 상에 예를 들면 광학식으로 축소투영형의 노광장치를 사용하여, 스텝·앤드·리피트 방식, 또는 스텝·앤드·스캔 방식으로 N 세트의 복수매의 모마스크의 패턴상 (또는 축소상) 이 중첩되어 전사된 후, 감광재료의 현상이 실시된다. 그리고, 남겨진 감광재료의 패턴을 마스크로서 에칭 등을 실시함으로써, 원하는 전사용 패턴 (원판패턴) 이 형성된다.
이 때에, N 세트의 모마스크의 패턴의 다중노광에 의해, 모마스크의 패턴의 묘화오차가, 다중노광의 회수분으로 평균화되기 때문에, 포토마스크상의 전사용 패턴 (원판패턴) 의 선폭오차나 위치오차 등을 크게 저감시킬 수 있다. 또한, 한번 이들 모마스크를 제조한 후에는, 이들 모마스크의 패턴을 스텝·앤드·리피트 방식 등으로 포토마스크의 기판 상에 고속으로 전사할 수 있기 때문에, 특히 포토마스크를 복수매 제조하는 경우의 제조시간을, 종래와 같이 개개로 묘화장치로 묘화하는 방식에 비하여 대폭적으로 단축할 수 있다.
또, 포토마스크 제조용 예를 들면 광학식의 노광장치가 1/α배의 축소투영으로 하면, 전사용 패턴 (27) 은 α 배로 확대되고, 이 확대된 모패턴 (36) 이 종횡으로 예를 들면 α×α장의 1 세트의 모마스크의 패턴으로 분할된다. 마찬가지로, 다른 세트의 모마스크의 패턴도, 그 확대된 모패턴 (36) 을 분할한 패턴이다. 그 결과, 상기 제 1 포토마스크의 제조방법과 동일하게, 각 모마스크의 패턴의 묘화데이터량은 종래의 1/α2 정도로 감소하고, 최소선폭은 종래의 α 배로 된다. 따라서, 각 모마스크의 패턴은 각각 예를 들면 종래의 전자빔 묘화장치, 또는 레이저빔 묘화장치를 사용하여 단시간에, 적은 드리프트로 고정밀도로 묘화할 수 있다. 또, 묘화장치에 의한 묘화오차는, 포토마스크상에서는 1/α 로 감소하기 때문에, 원판패턴의 정밀도는 보다 향상된다.
이 경우, N 세트의 복수매의 모마스크의 패턴의 일례는, 전사용 패턴, 또는 이 확대패턴을 서로 동일한 배열로 분할한 복수의 패턴이다. 이와 같이 동일한 배열로 분할한 모마스크의 패턴상을 다중노광함으로써, 이들 모마스크의 묘화장치의 묘화오차가 평균화되어 작아진다.
또, N 세트의 복수매의 모마스크의 패턴중 적어도 1 세트의 복수매의 모마스크의 패턴 (BI1 ∼ BI26) 을, 다른 소정의 1 세트의 복수매의 모마스크의 패턴 (PI1 ∼ PI26) 과 분할방법을 다르게 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 분할방법을 변경해 놓으면, 포토마스크의 기판상에 다중노광되는 패턴상은, 이들 모마스크의 패턴상을 투영하는 투영광학계의 노광면적내의 다른 위치에서 다중노광된다. 따라서, 투영광학계의 디스토션이나, 노광면적내의 위치에 의한 전사선폭 균일성의 오차가 평균화되어, 포토마스크의 패턴의 정밀도가 향상된다.
또, N 세트의 복수매의 모마스크의 패턴 중 적어도 1 세트의 복수매의 모마스크의 패턴은, 다른 소정의 1 세트의 복수매의 모마스크의 패턴의 연결영역을 포함하는 것이 바람직하다. 이로써, 화면연결하면서 노광할 때의 연결오차도 평균화되어 저감된다.
다음으로, 본 발명에 의한 제 3 포토마스크의 제조방법은, 디바이스패턴을 갖는 포토마스크의 제조방법에 있어서, 디바이스패턴의 복수의 분할패턴 중 하나 (P1 ∼ PN) 를 마스크기판 (4) 상에 전사하고, 그 하나의 분할패턴과 적어도 일부가 동일한 다른 분할패턴 (A1 ∼ AN) 을, 그 동일부분이 중첩되도록 마스크기판 (4) 상에 전사하는 것이다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 이들 분할패턴을 전자빔 묘화장치 등으로 묘화하는 것으로 하면, 2 개의 분할패턴을 중첩시켜 노광함으로써, 2 개의 분할패턴의 묘화오차가 평균화되기 때문에, 디바이스패턴의 정밀도가 향상된다. 또한, 이들 분할패턴은 스텝·앤드·리피트 방식 등으로 반복하여 사용할 수 있기 때문에, 다수의 포토마스크를 고속으로 제조할 수 있다.
이 경우, 이들 복수의 분할패턴은 각각 광빔으로 노광됨과 동시에, 그 축소상이 소정의 마스크기판 (4) 상에 연결되어 전사되는 것이 바람직하다. 이 축소투영에 의해, 이들 분할패턴의 묘화오차가 포토마스크상에서 작아지기 때문에, 디바이스패턴의 정밀도가 향상된다.
또, 기판 (4) 의 표면에 복수매의 모마스크 (R1 ∼ RN) 의 패턴의 축소상을 순차적으로 전사할 때에, 포토마스크의 용도 (사용되는 노광장치의 방식 등) 에 따라 일괄노광형의 축소투영형노광장치, 또는 주사노광형의 축소투영형 노광장치를 나누어 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면 이 포토마스크가 스텝·앤드·스캔 방식과 같은 주사노광형의 축소투영형 노광장치에서 사용되는 경우, 투영상에는 평행사변형상의 변형 (소위 스큐오차) 등이 발생하는 일이 있다. 이 경우, 일괄노광형에서는 스큐오차는 보정하기 어렵기 때문에, 그 포토마스크의 기판에 복수매의 모마스크의 패턴을 전사할 때에, 주사노광형의 투영노광장치를 사용하여, 그 스큐오차를 상쇄하는 변형을 부여함으로써, 그 포토마스크를 사용했을 때의 변형을 저감시킬 수 있기 때문에, 중첩오차 등이 작아진다.
또, 기판 (4) 의 표면에 복수매의 모마스크 (R1 ∼ RN) 의 패턴 (또는 패턴의 축소상) 을 순차적으로 전사할 때에, 그 포토마스크를 사용하는 투영노광장치의 투영광학계 (42) 의 비회전대칭수차와 디스토션 특성 중 적어도 일방에 따라 그 모마스크 (R1 ∼ RN) 의 패턴의 축소상의 결상특성 (전사위치, 배율, 디스토션 등) 을 각각 보정하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 포토마스크를 사용하는 노광장치의 소정의 결상특성의 변동량을 미리 알고 있는 경우에는, 포토마스크의 기판상에 화면연결을 실시하면서 각 모마스크의 패턴상을 전사할 때에, 그 결상특성의 변동량을 상쇄하도록 각 모마스크의 패턴상의 전사위치, 배율, 또한 디스토션 등을 조정함으로써, 최종적으로 그 포토마스크를 사용하여 노광되는 디바이스패턴의 변형 등이 작아져, 중첩정밀도 등이 향상된다.
이에 관하여, 포토마스크를 복수매 제조하여, 이들 포토마스크를 믹스 앤드 매치 방식 등으로 복수대의 투영노광장치에서 사용하는 경우도 있다. 이 경우에, 각각의 투영노광장치에서 양호한 중첩정밀도를 얻을 수 있도록, 이들 포토레지스트를 사용할 예정의 적어도 2 대의 투영노광장치의 투영상의 디스토션특성 등의 평균적인 특성에 따라, 각 모마스크의 패턴을 연결하여 전사할 때의 전사위치나 결상특성 등을 조정하는 것이 바람직하다.
다음에, 포토마스크는 또한 축소투영에서 사용되는 것이 바람직하다. 포토마스크는, 예를 들면 1/β배 (β는 보다 큰 정수, 또는 반정수 등) 의 축소투영에서 사용되는 것으로서, 포토마스크를 제조하기 위한 노광장치의 축소배율을 1/α배(α 는 β 와 동일하게 1 보다 큰 정수, 또는 반정수 등) 라고 하면, 각 모마스크의 패턴의 묘화오차는, 최종적으로 노광되는 디바이스패턴 상에서 1/(α·β) 배로 축소된다. 따라서, 디바이스패턴의 최소선폭을 만약에 현재의 1/2 로 하는 경우에도, 각 모마스크의 패턴 (분할패턴) 을 전자빔 묘화장치, 또는 레이저빔 묘화장치 등을 사용하여 필요한 정밀도로 용이하게, 또한 단시간에 묘화할 수 있다. 따라서, 패턴룰이 더욱 미세화되어도, 필요한 정밀도로 원하는 디바이스패턴을 노광할 수 있다.
또, 이들 모마스크 (분할패턴) 의 일부를 위상 시프트레티클 등으로 하여도 좋고, 또한 모마스크마다 결상특성을 최적화하는 것이 바람직하다.
다음으로, 본 발명에 의한 제 4 포토마스크의 제조방법은, 소정의 전사용 회로패턴이 형성된 포토마스크 (WR) 의 제조방법에 있어서, 그 전사용 회로패턴 중 1 개, 또는 복수개의 회로블럭에 각각 대응하는 1 개, 또는 복수개의 패턴유닛 (Pa, PB, Pc) 을 포함하는 소정의 패턴이 형성된 모마스크 (MR1) 를 형성하고, 그 포토마스크 (WR) 용 기판 (50) 에 그 모마스크 (MR1) 의 패턴에서 선택된 그 패턴유닛의 투영상을 소정의 위치관계로 전사하는 것이다.
이와 같은 본 발명에 의해, 소위 ASIC 나 시스템 LSI 등의 다품종 소량생산의 복수 종류의 디바이스용 포토마스크 (워킹레티클) 를 제조하는 경우, 포토마스크 자체를 각 품종마다 제조할 필요가 있다. 그러나, 이들 복수의 디바이스는, 품종마다, 전사하는 패턴 (워킹레티클의 패턴) 이, 전부 완전히 다른 것이 아니라, 이품종간에서도 공통의 CPU 부나, RAM 부의 회로블럭을 갖고 있는 것이 많다. 또, CPU부나 RAM부를 갖지 않는 이품종의 디바이스이더라도, CPU 부 등보다는 소규모이지만, 어떠한 공통된 회로블럭 (소규모 회로유닛) 을 갖고 있는 것이 일반적이다.
따라서 본 발명에 의한 제 4 포토마스크의 제조방법에서는, 그 모마스크 (마스크 레티클) 에는, 그 포토마스크에 형성하기 위한 패턴내의 소정의 회로블럭에 대응하는 패턴유닛을 형성해 놓는다. 그리고, 그 포토마스크의 기판 (50) 상에 마스크재료를 형성하고, 이 위에 감광재료를 도포한 후, 그 기판상의 그 회로블럭을 형성하기 위한 위치에, 그 모마스크중 대응하는 패턴 유닛의 투영상을 전사하고, 다른 부분에도 각각 대응하는 패턴의 전사, 또는 묘화를 실시한 후, 그 감광재료의 현상, 및 남겨진 감광재료를 마스크로 하는 에칭 등을 실시함으로써, 단시간에, 나아가서는 저비용으로 그 포토마스크가 제조된다.
이 경우, 그 회로블럭은, 일례로서 집적회로중 CPU 코어부, RAM부, ROM부, 또는 스탠다드셀용 표준적인 회로블럭 중 어느 하나에 대응하는 것이다. 일반적으로 ASIC 등은, CPU 코어부, 또는 RAM 부 등을 공통으로 구비하고 있는 것이 많기 때문에, 본 발명에 의한 모마스크는, 많은 종류의 디바이스를 제조할 때에 사용되는 포토마스크 (워킹레티클) 를 제조할 때에 공통으로 사용할 수 있어, 각 디바이스의 제조비용을 저감시킬 수 있다.
또, 그 모마스크로서, 그 전사용 회로패턴내의 서로 다른 회로블럭에 각각 대응하는 다른 패턴유닛 (Pa, Pf) 이 형성된 복수매의 모마스크 (MR1, MR2) 를 준비하여, 그 포토마스크용 기판 (50) 에 이들 복수매의 모마스크의 패턴에서 선택된 그 패턴유닛의 투영상을 순차적으로 소정의 위치관계에서 전사하는 것이 바람직하다. 이와 같이 복수매의 모마스크의 패턴유닛의 투영상을 조합하여 전사함으로서, 전체적으로 적은 매수의 모마스크를 사용하여 많은 종류의 디바이스를 단시간에 제조할 수 있다.
즉, 그 모마스크 (MR1) 는, 복수 종류의 포토마스크 (WR, WR1) 를 제조할 때에 사용되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 각 포토마스크의 제조기간이 단축되어, 제조비용을 저감할 수 있다.
또한, 새로운 품종의 ASIC 등의 디바이스에 대해서는, 신규회로부분을 구비한 모마스크 (마스터레티클) 를 새로 제조할 필요가 있으나, 그 새로운 품종의 디바이스의 대부분의 회로블럭의 패턴은, 기존의 모마스크의 패턴유닛의 노광전사로 형성되는 것과, 신규의 모마스크에 묘화하여야 하는 패턴유닛의 개수는 적어도 되므로, 그 새로운 품종의 디바이스용 포토마스크의 대폭적인 제조기간의 단축과, 비용삭감이 가능해진다.
또, 그 모마스크의 패턴 유닛의 축소상이 그 포토마스크용 기판 (50) 에 전사됨과 동시에, 그 포토마스크는 축소투영에서 사용되는 것이 더욱 바람직하다. 그리고, 상기와 같이 그 모마스크의 패턴이 예를 들면 1/α (α 는 예를 들면, 4 또는 5 등) 의 축소투영에서 사용될 때에는,그 포토마스크상에서의 모마스크의 패턴의 묘화오차도 1/α 로 된다. 따라서, 그 모마스크의 패턴을 묘화할 때에, 예를 들면 레이저빔 묘화장치와 같이 전자선 묘화장치에 비하여 고스루풋의 묘화장치를 사용할 수 있다. 또, 그 포토마스크가 또한 축소투영에서 사용되기 때문에, 그 모마스크의 패턴의 묘화오차의 영향은 더욱 저감되어, 보다 미세한 디바이스를 고정밀도로 제조할 수 있다.
또, 그 포토마스크용 기판 (50) 상에서 그 모마스크의 패턴유닛의 상이 전사되는 영역 이외의 영역 중 적어도 일부에서, 소정의 스폿에 좁혀진 노광빔을 사용하여 그 전사용 회로패턴의 일부를 묘화하도록 하여도 된다. 그 포토마스크의 패턴중에는 기본적인 패턴 유닛을 연결하기 위한 배선, 또는 각 디바이스에 특유의 소규모인 패턴 등이 혼합되어 있는 일이 있다. 이와 같은 배선이나 소규모인 패턴 등을 새로 패턴유닛으로 구비한 마스크를 제조하는 것은 번잡한 경우가 있다. 이와 같은 경우에, 그 배선, 또는 소규모인 패턴만은 레이저빔 등의 묘화에 의해 형성됨으로써, 여러가지의 포토마스크의 제조시간을 단축할 수 있고, 제조비용도 저감할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 의한 포토마스크의 제조장치는, 복수매의 마스크 (R1 ∼ RN) 를 수납하는 마스크 수납장치 (16 ∼ 18) 와, 이 마스크 수납장치로부터 선택된 1 장의 마스크가 탑재되는 마스크 스테이지 (2) 와, 이 마스크 스테이지상의 마스크의 패턴의 축소상을 포토마스크용 기판 (4) 상에 투영하는 투영광학계 (3) 와, 그 기판을 그 투영광학계의 광축에 수직인 평면상에서 위치결정하는 기판스테이지 (6) 와, 이들 복수매의 마스크의 패턴의 축소상의 화면연결을 그 기판상에서 실시하기 위해 그 마스크 스테이지 (2) 상의 마스크와 그 기판스테이지 (6) 상의 기판과의 위치맞춤을 실시하는 얼라인먼트계 (14A, 14B) 를 갖는 것이다.
이러한 포토마스크의 제조장치를 사용함으로써, 본 발명의 포토마스크의 제조방법을 실시할 수 있다.
이 경우, 마스크수납장치에는 일례로서, 제조대상으로 하는 포토마스크의 패턴 (27) 을 확대한 패턴을 분할한 패턴이 각각 형성되어 있는 복수개의 모마스크 (R1 ∼ RN) 가 수납된다. 이로써, 이들 모마스크가 고속으로 교환되어, 단시간에 노광을 실시할 수 있다.
또, 이 포토마스크의 제조장치는, 마스크의 패턴 중 임의의 위치에 있는 소정형상의 패턴을 선택하고, 이 선택된 패턴의 그 투영광학계에 의한 축소상을 포토마스크용 기판 (50) 상에 투영하는 시야선택계 (104) 를 갖고, 얼라인먼트계 (109A, 109B, FM1) 가, 그 시야선택계에서 선택된 축소상을 그 기판상에 소정의 위치관계에서 전사하기 위해 그 마스크와 그 기판스테이지상의 그 기판과의 위치맞춤을 실시하는 것이 바람직하다.
또한, 그 제조장치에는, 그 기판상의 원하는 부분에 스폿형상으로 조여진 노광빔 (레이저빔, 전자선 등) 을 조사하는 노광빔조사계 (LA1, AM1, 121, 120) 를 형성하는 것이 바람직하다. 그 마스크로부터의 전사에 적합하지 않은 배선 등의 회로패턴은, 노광빔의 묘화에 의해 용이하게 형성할 수 있다.
또, 본 발명에 의한 디바이스의 제조방법은, 소정의 패턴을 기판 (W) 상에 형성하기 위한 디바이스의 제조방법에 있어서, 소정의 패턴을 확대한 제 1 패턴 (27) 을 더욱 확대한 제 2 패턴 (36) 을 복수매의 모마스크의 패턴 (P1 ∼ PN) 으로 분할하고, 복수매의 모마스크의 패턴을 순차적으로 화면연결을 실시하면서 소정의 기판 (4) 상에 축소투영함으로써 제 1 패턴 (27) 이 형성된 실노광용 포토마스크 (34) 를 제조하고, 이 실노광용 포토마스크의 패턴의 축소상을 그 기판 (W) 상에 전사하는 것이다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 기판 (W) 상에 형성되는 디바이스의 패턴으로부터 제 1 패턴 (27) 으로의 배율을 β배 (β는 1 보다 큰 정수, 반정수 등), 제 1 패턴으로부터 제 2 패턴 (36) 으로의 배율을 α배(α는 β와 동일하게 1 보다 큰 정수, 반정수 등) 로 하면, 이들 모마스크의 패턴의 선폭은 디바이스의 패턴의 선폭의 α·β배로 된다. 따라서, 이들 모마스크의 패턴을 전자빔 묘화장치 등으로 묘화할 때의 선폭의 묘화오차를 △d 로 하면, 디바이스의 패턴의 선폭의 오차는 대략 △d/(α·β) 로 저감되기 때문에, 디바이스의 패턴을 매우 고정밀도로 형성할 수 있다.
또, 디바이스의 제조방법에 관하여, 모마스크가, 제 2 패턴 (36) 을 각각 N 세트 (N 은 2 이상의 정수) 의 복수매의 패턴 (P1 ∼ PN, Q1 ∼ QN) 으로 분할되어, N 세트의 복수매의 모마스크의 패턴을 순차적으로 화면연결을 실시하면서 소정의 기판 (4) 상에 중첩시켜 축소투영함으로써 제 1 패턴 (27) 이 형성된 실노광용 포토마스크 (34) 를 제조하는 것이 바람직하다.
이에 의하면, N 세트의 모마스크의 패턴의 축소상을 중첩시켜 전사하고 있기 때문에, 평균화효과에 의해 그 묘화장치의 묘화오차, 및 모마스크의 패턴을 축소전사하기 위한 투영광학계의 디스토션 등의 영향도 경감된다.
다음으로, 본 발명에 의한 디바이스의 제조방법은, 소정의 회로패턴을 기판상에 형성하기 위한 디바이스의 제조방법에서, 그 소정의 회로패턴을 확대한 제 1 회로패턴 중 적어도 하나의 회로블럭에 대응하는 패턴유닛 (Pa) 을 모마스크 (MR1) 에 형성하고, 그 모마스크의 그 패턴유닛을 소정의 위치관계에서 소정의 기판 (50) 상에 전사함으로써 그 제 1 회로패턴이 형성된 실노광용 포토마스크 (MR) 를 제조하여, 이 실노광용 포토마스크의 패턴의 축소상을 디바이스용 기판 (W) 상에 전사하는 것이다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 그 실노광용 포토마스크를 단시간에, 고정밀도로 제조할 수 있기 때문에, 그 디바이스를 단시간에, 또한 고정밀도로 제조할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
[제 1 실시형태]
이하, 본 발명의 제 1 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련되는 포토마스크의 제조공정을 나타내는 도면으로, 도 1 에서, 제조대상으로 하는 포토마스크는, 실제로 반도체 디바이스를 제조할 때에 사용되는 워킹레티클 (34) 이다. 이 워킹레티클 (34) 은, 석영유리 등으로 이루어지는 광투과성 기판의 일면에, 크롬 (Cr), 규화몰리브덴 (MoAi2 등), 또는 그 외의 마스크재료로 전사용 원판패턴 (27) 을 형성한 것이다. 또, 그 원판패턴 (27) 을 끼우도록 2 개의 얼라인먼트 마크 (24A, 24B) 가 형성되어 있다.
또한, 워킹레티클 (34) 은, 광학식의 투영노광장치의 투영광학계를 통하여, 1/β배 (β는 1보다 큰 정수, 또는 반정수 등이고, 일례로서 4,5 또는 6 등) 의 축소투영에서 사용되는 것이다. 즉, 도 1 에서, 워킹레티클 (34) 의 원판패턴 (27) 의 1/β 배의 축소상 (27W) 을, 포토레지스트가 도포된 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트영역 (48) 에 노광한 후, 현상이나 에칭 등을 실시함으로써, 그 각 쇼트영역 (48) 에 소정의 회로패턴 (35) 이 형성된다. 또, 본 실시형태에서는 투영노광장치의 투영상의 비회전대칭수차, 및 디스토션 특성 등의 결상특성은 미리 계측되어 있고, 이 계측결과가 후술하는 바와 같이 그 워킹레티클 (34) 의 제조시에 이용된다. 이하, 포토마스크로서의 워킹레티클 (34) 의 제조방법의 제 1 실시형태에 대해 설명한다.
도 1 에서, 먼저 최종적으로 제조되는 반도체 디바이스의 어느 레이어의 회로패턴 (35) 이 설계된다. 회로패턴 (35) 은 직교하는 변의 폭이 dX, dY 의 직사각형의 영역내에 여러가지의 라인·앤드·스페이스패턴 등을 형성한 것이다. 본 예에서는, 그 회로패턴 (35) 을 β배로 하여, 직교하는 변의 폭이 β·dX, β·dY 의 직사각형의 영역으로 이루어지는 원판패턴 (27) 을 컴퓨터의 화상데이터 상에서 작성한다. β배는, 워킹레티클 (34) 이 사용되는 투영노광장치의 축소배율 (1/β) 의 역수이다. 또한, 워킹레티클 (34) 이 사용되는 투영노광장치에서 그 축소상이 반전투영될 때에는, 회로패턴 (35) 도 반전하여 확대되어 원판패턴 (27) 을 얻는다.
다음으로, 그 원판패턴 (27) 을 α배 (α는 1 보다 큰 정수, 또는 반정수등으로, 일례로서 4,5 또는 6 등) 하여, 직교하는 변의 폭이 α·β·dX, α·β·dY 의 직사각형의 영역으로 이루어지는 모패턴 (36) 을 화상데이터상에서 작성하고, 그 모패턴 (36) 을 종횡으로 각각 α개로 분할하여 α×α개의 모패턴 (P1, P2, P3, …, PN (N=α2) 을 화상데이터상에서 작성한다. 도 1 에는, α= 5 인 경우가 나타나 있다. 또한, 이 모패턴 (36) 의 분할수 (α) 는, 반드시 원판패턴 (27) 으로부터 모패턴 (36) 으로의 배율 (α) 에 합치시킬 필요는 없다. 그 후, 이들 모패턴 (Pi) (i=1 ∼ N) 으로부터 각각 전자빔 묘화장치 (또는 레이저빔 묘화장치 등도 사용할 수 있음) 용 묘화데이터를 생성하고, 그 모패턴 (Pi) 을 각각 등배로, 모마스크로서의 마스터레티클 (Ri) 상에 전사한다.
예를 들면, 1 장째의 마스터레티클 (R1) 을 제조할 때에는, 석영유리 등의 광투과성의 기판상에 크롬, 또는 규화몰리브덴 등의 마스크재료의 박막을 형성하고, 이 위에 전자선레지스트를 도포한 후, 전자빔 묘화장치를 사용하여 그 전자선 레지스트상에 1 번째의 모패턴 (P1) 의 등배상을 묘화한다. 그 후, 전자선 레지스트의 현상을 실시한 후, 에칭 및 레지스트박리 등을 실시함으로써, 마스터레티클 (R1) 상의 패턴영역 (20) 에 모패턴 (P1) 이 형성된다. 이 때에, 마스터레티클 (R1) 상에는, 모패턴 (P1) 에 대하여 소정의 위치관계에서 2 개의 2 차원 마크로 이루어지는 얼라인먼트 마크 (21A, 21B) 를 형성하여 놓는다. 동일하게 다른 마스터레티클 (Ri) 에도, 전자빔 묘화장치 등을 사용하여 각각 모패턴 (Pi) 및 얼라인먼트 마크 (21A, 21B) 가 형성된다. 이 얼라인먼트 마크 (21A, 21B) 는 , 나중에 화면연결을 실시할 때의 위치맞춤용으로 사용된다.
이와 같이 본 실시형태에서는, 전자빔 묘화장치 (또는 레이저빔 묘화장치) 에서 묘화하는 각 모패턴 (Pi) 은, 원판패턴 (27) 을 α 배로 확대한 패턴이기 때문에, 각 묘화데이터의 양은, 원판패턴 (27) 을 직접 묘화하는 경우에 비하여 1/α2 정도로 감소하고 있다. 또한, 모패턴 (Pi) 의 최소선폭은, 원판패턴(27) 의 최소선폭에 비하여 α배 (예를 들면 5 배, 또는 4 배 등) 이기 때문에, 각 모패턴 (Pi) 은, 각각 종래의 전자선 레지스트를 사용하여 전자빔 묘화장치에 의해 단시간에, 또한 고정밀도로 묘화할 수 있다. 또, 한번 N 장의 마스터레티클 (R1 ∼ RN) 을 제조하면, 나중에는 후술하는 바와 같이 이들을 반복하여 사용함으로써, 필요한 매수의 워킹레티클 (34) 을 제조할 수 있기 때문에, 마스터레티클 (R1 ∼ RN) 을 제조하기 위한 시간은, 큰 부담이 아니다.
즉, 이들 N 장의 마스터레티클 (Ri) 의 모패턴 (Pi) 의 1/α배의 축소상 (PIi (i=1 ∼ N)) 을, 각각 화면연결을 실시하면서 전사함으로써 워킹레티클 (34) 이 제조된다.
도 2 는, 그 워킹레티클 (34) 을 제조할 때에 사용되는 광학식의 축소투영형 노광장치를 나타내고, 이 도 2 에서 노광시에는, 노광광원, 조도분포균일화용 프라이아이렌즈, 조명계개구조리개, 레티클블라인드 (가변시야조리개) 및 콘덴서렌즈계 등으로 이루어지는 조명광학계 (1) 로부터, 노광광 (IL) 이 레티클 스테이지 (2) 상의 레티클에 조사된다. 본 예의 레티클 스테이지 (2) 상에는, i번째 (i=1∼N)의 마스터레티클 (Ri) 이 탑재되어 있다. 또한, 노광광으로서는 수은램프의 i선 (파장 365 ㎚) 등의 휘선, 또는 KrF 엑시머 레이저 (파장 248 ㎚), ArF 엑시머 레이저 (파장 193 ㎚), 또는 F2 레이저 (파장 157㎚) 등 외에, YAG 레이저의 고주파발생장치 등으로부터 발생되는 노광광이 사용된다.
마스터레티클 (Ri) 의 조명영역내의 패턴상은, 투영광학계 (3) 를 통하여 축소배율 1/α(α는 예를 들면 5, 또는 4 등) 로, 워킹레티클 (34) 용 기판 (4) 의 표면에 투영된다. 기판 (4) 은, 석영유리와 같은 광투과성 기판으로, 그 표면의 패턴영역 (25 ; 도 4 참조) 에 크롬, 또는 규화몰리브덴 등의 마스크재료의 박막이 형성되고, 이 패턴영역 (25) 을 끼우도록 위치맞춤용 2 개의 2차원 마크로 이루어지는 얼라인먼트 마크 (24A, 24B) 가 형성되어 있다. 또, 기판 (4) 의 표면에 마스크재료를 덮도록 포토레지스트가 도포되어 있다. 이하, 투영광학계 (3) 의 광축 (AX) 에 평행으로 Z 축을 취하고, Z 축에 수직인 평면내에서 도 2 의 지면에 평행으로 X 축을, 도 2 의 지면에 수직으로 Y축을 취하여 설명한다.
먼저, 레티클 스테이지 (2) 는, 이 위의 마스터레티클 (Ri) 을 XY 평면내에서 위치결정한다. 마스터레티클 (Ri) 의 상방에는 그 얼라인먼트 마크 (21A, 21B) 를 검출하는 얼라인먼트센서 (14A, 14B (도 2 에서는 14A 만 도시)) 가 배치됨과 동시에, 레티클 스테이지 (2) 의 위치는 도시하지 않은 레이저 간섭계에 의해 계측되고, 이 계측치, 얼라인먼트센서 (14A, 14B) 의 검출결과 및 주제어계 (9) 로부터의 제어정보에 의해 레티클 스테이지 (2) 의 동작이 제어된다. 한편, 기판 (4) 은 도시하지 않은 기판홀더 상에 진공흡착에 의해 지지되고, 이 기판홀더는 시료대 (5) 상에 고정되며, 시료대 (5) 는 XY 스테이지 (6) 상에 고정되어 있다. 시료대 (5) 는, 오토포커스 방식으로 기판 (4) 의 포커스위치 (광축 AX 방향의 위치) 및 경사각을 제어함으로써, 기판 (4) 의 표면을 투영광학계 (3) 의 상면에 맞춘다. 또, XY 스테이지 (6) 는, 베이스 (7) 상에서 예를 들면, 리니어모터 방식으로 X 방향, Y 방향으로 시료대 (5 ; 기판 (4)) 를 위치결정한다.
시료대 (5) 의 상부에 고정된 이동경 (8m), 및 대향하여 배치된 레이저간섭계 (8) 에 의해 시료대 (5) 의 X 좌표, Y 좌표, 및 회전각이 계측되고, 이 계측치가 스테이지제어계 (10) 및 주제어계 (9) 에 공급되고 있다. 이동경 (8m) 은, 도 3 에 나타낸 바와 같이, X 축의 이동경 (8mX), 및 Y 축의 이동경 (8mY) 을 총칭하는 것이다. 스테이지제어계 (10) 는, 그 계측치 및 주제어계 (9) 로부터의 제어정보에 근거하여, XY 스테이지 (6) 의 리니어모터 등의 동작을 제어한다.
또, 본 예에서는, 레티클 스테이지 (2) 의 측방에 선반형상의 레티클 라이브러리 (16) 가 배치되고, 레티클 라이브러리 (16) 내에 Z 방향으로 순차적으로 배열된 N 개의 지지판 (17) 상에 마스터레티클 (R1, R2, …, RN) 이 탑재되어 있다. 이들 마스터레티클 (R1 ∼ RN) 은, 각각 도 1 의 모패턴 (36) 을 분할한 모패턴 (P1 ∼ PN) 이 형성된 레티클 (모마스크) 이다. 레티클 라이브러리 (16) 는, 슬라이드장치 (18) 에 의해 Z 방향으로 이동이 자유롭게 지지되어 있고, 레티클 스테이지 (2) 와 레티클 라이브러리 (16) 와의 사이에, 회전이 자유롭게 Z 방향으로 소정범위에서 이동할 수 있는 암을 구비한 레티클 로더 (19) 가 배치되어 있다. 주제어계 (9) 가 슬라이드장치 (18) 를 통하여 레티클 라이브러리 (16) 의 Z 방향의 위치를 조정한 후, 레티클 로더 (19) 의 동작을 제어하여, 레티클 라이브러리 (16) 중 원하는 지지판 (17) 과 레티클 스테이지 (2) 와의 사이에서, 원하는 마스터레티클 (R1 ∼ RN) 을 주고받을 수 있도록 구성되어 있다. 도 2 에서는, 레티클 라이브러리 (16) 중 i 번째의 마스터레티클 (Ri) 이, 레티클 스테이지 (2) 상에 탑재되어 있다.
또, 주제어계 (9) 에는, 자기디스크장치 등의 기억장치 (11) 가 접속되고, 기억장치 (11) 에 노광데이터 파일이 격납되어 있다. 노광 데이터 파일에는, 마스터레티클 (R1 ∼ RN) 의 상호 위치관계나 얼라인먼트정보, 및 본 예에서 제조되는 워킹레티클을 사용하는 투영노광장치의 투영상 (투영광학계) 의 결상특성의 데이터 등이 기록되어 있다.
본 실시형태의 기판 (4) 에 대한 노광시에는, 기판 (4) 상의 1번째의 쇼트영역으로의 1 번째의 마스터레티클 (R1) 의 축소상의 노광이 종료되면, XY 스테이지 (6) 의 스텝이동에 의해 기판 (4) 상의 다음의 쇼트영역이 투영광학계 (3) 의 노광영역으로 이동한다. 이것과 병행하여, 레티클 스테이지 (2) 상의 마스터레티클 (R1) 이 레티클 로더 (19) 를 통하여 레티클 라이브러리 (16) 로 복귀되어, 다음 전사대상의 마스터레티클 (R2) 이 레티클 라이브러리 (16) 로부터 레티클 로더 (19) 를 통하여 레티클 스테이지 (2) 상에 탑재된다. 그리고, 얼라인먼트센서 (14A, 14B) 에 의해 마스터레티클 (R2) 의 얼라인먼트가 실시된 후, 그 마스터레티클 (R2) 의 축소상이 투영광학계 (3) 를 통하여 기판 (4) 상의 당해 쇼트영역에 투영노광되고, 이하 스텝·앤드·리피트 방식으로 기판 (4) 상의 남은 쇼트영역에, 순차적으로 대응하는 마스터레티클 (R2 ∼ RN) 의 축소상의 노광이 실시된다.
또한, 도 2 의 투영노광장치는 일괄노광형이지만, 그 대신 스텝·앤드·스캔 방식과 같은 주사노광형의 축소투영형 노광장치를 사용하여도 된다. 주사노광형에서는, 노광시에 마스터레티클과 기판 (4) 이 투영광학계 (3) 에 대하여 축소배율비로 동기주사된다. 주사노광형의 노광장치를 사용함으로써, 후술하는 바와 같이, 일괄노광형에서는 보정이 어려운 오차 (스큐오차 등) 도 보정할 수 있는 경우가 있다.
그리고, 이와 같이 마스터레티클 (R1 ∼ RN) 의 축소상을 기판 (4) 상에 노광할 때에는, 인접하는 축소상간의 화면연결 (서로 이음) 을 고정밀도로 실시할 필요가 있다. 이를 위해서는, 각 마스터레티클 (Ri (i=1 ∼N)) 과, 기판 (4) 상의 대응하는 쇼트영역 (Si 라 함) 과의 얼라인먼트를 고정밀도로 실시할 필요가 있다. 이 얼라인먼트를 위해, 본 예의 투영노광장치에는 레티클 및 기판용 얼라인먼트기구가 구비되어 있다.
도 3 은, 본 실시형태의 레티클의 얼라인먼트기구를 나타내고, 이 도 3 에서, 시료대 (5) 상에서 기판 (4) 의 근방에 광투과성의 기준마크부재 (12) 가 고정되어, 기준마크부재 (12) 상에 X 방향으로 소정간격으로 예를 들면 십자형의 1 쌍의 기준마크 (13A, 13B) 가 형성되어 있다. 또, 기준마크 (13A, 13B) 의 저부에는, 노광광 (IL) 으로부터 분기된 조명광으로 투영광학계 (3) 측에 기준마크 (13A, 13B) 를 조명하는 조명계가 설치되어 있다. 마스터레티클 (Ri) 의 얼라인먼트시에는, 도 2 의 XY 스테이지 (6) 를 구동함으로써, 도 3 에 나타낸 바와 같이, 기준마크부재 (12) 상의 기준마크 (13A, 13B) 의 중심이 대략 투영광학계 (13)의 광축 (AX) 에 합치하도록, 기준마크 (13A, 13B) 가 위치결정된다.
또, 마스터레티클 (Ri) 의 패턴면 (하면) 의 패턴영역 (20) 을 X 방향으로 끼우도록, 일례로서 십자형의 2 개의 얼라인먼트 마크 (21A, 21B) 가 형성되어 있다. 기준마크 (13A, 13B) 의 간격은, 얼라인먼트 마크 (21A, 21B) 의 투영광학계 (3) 에 의한 축소상의 간격과 대략 같게 설정되어 있고, 상기와 같이 기준마크 (13A, 13B) 의 중심을 대략 광축 (AX) 에 합치시킨 상태로, 기준마크부재 (12) 의 저면측으로부터 노광광 (IL) 과 동일파장의 조명광으로 조명함으로써, 기준마크 (13A, 13B) 의 투영광학계 (3) 에 의한 확대상이 각각 마스터레티클 (Ri) 의 얼라인먼트 마크 (21A, 21B) 의 근방에 형성된다.
이들 얼라인먼트 마크 (21A, 21B) 의 상방에 투영광학계 (3) 측으로부터의 조명광을 ±X 방향으로 반사하기 위한 미러 (22A, 22B) 가 배치되고, 미러 (22A, 22B) 에서 반사된 조명광을 수광하도록 TTR (스루 더 레티클) 방식으로, 화상처리방식의 얼라인먼트센서 (14A, 14B) 가 구비되어 있다. 얼라인먼트센서 (14A, 14B) 는 각각 결상계와, CCD 카메라 등의 2 차원의 촬상소자를 구비하고, 그 촬상소자가 얼라인먼트 마크 (21A, 21B) 및 대응하는 기준마크 (13A, 13B) 의 상을 촬상하고, 그 촬상신호가 도 2 의 얼라인먼트 신호처리계 (15) 에 공급되고 있다.
얼라인먼트 신호처리계 (15) 는, 그 촬상신호를 화상처리하여, 기준마크 (13a, 13b) 의 상에 대한 얼라인먼트 마크 (21A, 21B) 의 X 방향, Y 방향으로의 위치어긋남량을 구하여, 이들 2 세트의 위치어긋남량을 주제어계 (9) 에 공급한다. 주제어계 (37) 는, 그 2 세트의 위치어긋남량이 서로 대칭으로, 또한 각각 소정범위내에 들어가도록 레티클 스테이지 (2) 의 위치결정을 실시한다. 이로써, 기준마크 (13A, 13B) 에 대하여, 얼라인먼트 마크 (21A, 21B), 나아가서는 마스터레티클 (Ri) 의 패턴영역 (20) 내의 모패턴 (Pi ; 도 1 참조) 이 위치결정된다.
바꿔말하면, 마스터레티클 (Ri) 의 모패턴 (Pi) 의 투영광학계 (3) 에 의한 축소상의 중심 (노광중심) 은, 실질적으로 기준마크 (13A, 13B) 의 중심 (대략 광축 AX) 에 위치결정되고, 모패턴 (Pi) 의 윤곽 (패턴영역 (20) 의 윤곽) 이 직교하는 변은 각각 X 축, 및 Y 축에 평행으로 설정된다. 이 상태에서 도 2 의 주제어계 (9) 는, 레이저 간섭계 (8) 에 의해 계측되는 시료대 (5) 의 X 방향, Y 방향의 좌표 (XF0, YF0) 를 기억함으로써, 마스터레티클 (Ri) 의 얼라인먼트가 종료된다. 이 후에는, 모패턴 (Pi) 의 노광중심에, 시료대 (5) 상의 임의의 점을 이동할 수 있다.
또, 도 2 에서, 투영광학계 (PL) 의 측면에, 기판 (4) 상의 마크의 위치검출을 실시하기 위해, 오프 액시스방식으로, 화상처리방식의 얼라인먼트센서 (23) 도 구비되어 있다. 얼라인먼트센서 (23) 는, 포토레지스트에 대하여 비감광성으로 광대역의 조명광으로 피검마크를 조명하여, 피검마크의 상을 CCD 카메라 등의 2 차원의 촬상소자로 촬상하고, 촬상신호를 얼라인먼트 신호처리계 (15) 에 공급한다. 또한, 얼라인먼트센서 (23) 의 검출중심과 마스터레티클 (Ri) 의 패턴의 투영상의 중심 (노광중심) 과의 간격 (베이스라인량) 은, 기준마크부재 (12) 상의 소정의 기준마크를 사용하여 미리 구해져, 주제어계 (9) 내에 기억되고 있다.
도 3 에 나타낸 바와 같이, 기판 (4) 상의 X 방향의 단부에 예를 들면 십자형의 2 개의 얼라인먼트 마크 (24A, 24B) 가 형성되어 있다. 그리고, 마스터레티클 (Ri) 의 얼라인먼트가 종료된 후, XY 스테이지 (6) 를 구동함으로써, 도 2 의 얼라인먼트센서 (23) 의 검출영역에 순차적으로, 도 3 의 기준마크 (13A, 13B) 및 기판 (4) 상의 얼라인먼트 마크 (24A, 24B) 를 이동하여, 각각 기준마크 (13A, 13B) 및 얼라인먼트 마크 (24A, 24B) 의 얼라인먼트센서 (23) 의 검출중심에 대한 위치어긋남량을 계측한다. 또, 기준마크 (13A, 13B) 및 얼라인먼트 마크 (24A, 24B) 를 각각 얼라인먼트센서 (23) 로 검출했을 때의 시료대 (5) 의 위치를 레이저간섭계 (8) 로 계측해 놓는다. 이들 계측결과는 주제어계 (9) 에 공급되고, 이들 계측결과를 이용하여 주제어계 (9) 는, 기준마크 (13A, 13B) 의 중심이 얼라인먼트센서 (23) 의 검출중심에 합치할 때의 시료대 (5) 의 좌표 (XP0, YP0) 및 얼라인먼트 마크 (24A, 24B) 의 중심이 얼라인먼트센서 (23) 의 검출중심에 합치할 때의 시료대 (5) 의 좌표 (XP1, YP1) 을 구한다. 이에 의해, 기판 (4) 의 얼라인먼트가 종료된다.
그 결과, 기준마크 (13A, 13B) 의 중심과 얼라인먼트 마크 (24A, 24B) 의 중심의 X 방향, Y 방향의 간격은 (XP0-XP1, YP0-YP1) 으로 된다. 따라서, 마스터레티클 (Ri) 의 얼라인먼트시의 시료대 (5) 의 좌표 (XF0, YF0) 에 대하여, 그 간격 (XP0-XP1, YP0-YP1) 분만큼 도 2 의 XY 스테이지 (6) 를 구동함으로써, 도 4 에 나타낸 바와 같이, 마스터레티클 (Ri) 의 얼라인먼트 마크 (21A, 21B) 의 투영상의 중심 (노광중심) 에, 기판 (4) 의 얼라인먼트 마크 (24A, 24B) 의 중심 (기판(4) 의 중심) 을 고정밀도로 합치시킬 수 있다. 이 상태로부터, 도 2 의 XY 스테이지 (6) 를 구동하여 시료대 (5) 를 X 방향, Y 방향으로 이동함으로써, 기판 (4) 상의중심에 대하여 원하는 위치에 마스터레티클 (Ri) 의 모패턴 (Pi) 의 축소상(PIi) 을 노광할 수 있다.
즉, 도 4 는, i 번째의 마스터레티클 (Ri) 의 모패턴 (Pi) 을 투영광학계 (3) 를 통하여 기판 (4) 상에 축소전사하는 상태를 나타내고, 이 도 4 에서, 기판 (4) 의 표면의 얼라인먼트 마크 (24A, 24B) 의 중심을 중심으로 하여, X 축 및 Y 축에 평행인 변으로 둘러싸인 직사각형의 패턴영역 (25) 이, 주제어계 (9) 내에서 가상적으로 설정된다. 패턴영역 (25) 의 크기는, 도 1 의 모패턴 (36) 을 1/α배로 축소한 크기이고, 패턴영역 (25) 이, X 방향, Y 방향으로 각각 α개로 균등하게 분할되어 쇼트영역 (S1, S2, S3, …SN (N=α2) 이 가상적으로 설정된다. 쇼트영역 (Si (i=1∼N)) 의 위치는, 도 1 의 모패턴 (36) 을 만약 도 4 의 투영광학계 (3) 를 통하여 축소투영한 경우의 i 번째의 모패턴 (Pi) 의 축소상 (PIi) 의 투영위치에 설정되어 있다.
그리고, 본 실시형태의 워킹레티클 (34) 를 사용하는 투영노광장치의 투영상의 결상특성이 이상적인 경우, 주제어계 (9) 는 도 2 의 XY 스테이지 (6) 를 구동함으로써, 도 4 에서, 기판 (4) 상의 i 번째의 쇼트영역 (Si) 의 중심을, 상기의 얼라인먼트에 의해 구해져 있는 마스터레티클 (Ri) 의 모패턴 (Pi) 의 축소상 (PIi) 의 노광중심에 맞춘다. 그 후, 주제어계 (9) 는 도 2 의 조명광학계 (1) 내의 노광광원의 발광을 개시시켜, 그 모패턴 (Pi) 의 축소상을 기판 (4) 상의 쇼트영역 (Si) 에 노광한다. 도 4 에서는, 기판 (4) 의 패턴영역 (25) 내에서 이미 노광된 모패턴의 축소상은 실선으로 나타나고, 미노광의 축소상은 점선으로 나타나 있다.
이와 같은 방법으로, 도 2 의 N 개의 마스터레티클 (R1 ∼ RN) 의 모패턴 (P1 ∼ PN) 의 축소상을, 순차적으로 기판 (4) 상의 대응하는 쇼트영역 (S1 ∼ SN) 에 노광함으로써, 각 모패턴 (P1 ∼ PN) 의 축소상은, 각각 인접하는 모패턴의 축소상과 화면연결을 실시하면서 노광된 것으로 된다. 이로써, 기판 (4) 상에 도 1 의 모패턴 (36) 을 1/α배로 축소한 투영상 (26) 이 노광된다. 그 후, 기판 (4) 상의 포토레지스트를 현상하여, 에칭 및 남아 있는 레지스트패턴의 박리 등을 실시함으로써, 기판 (4) 상의 투영상 (26) 은, 도 12 에 나타낸 바와 같은, 원판패턴 (27) 으로 되어, 워킹레티클 (34) 이 완성된다.
그러나, 1 장의 기판 (4) 의 노광시에는, 마스터레티클 (Ri) 의 교환에 관계없이, 기판 (4) 은 시료대 (5) 상에 고정접합되어 있고, 그 위치는, 레이저간섭계 (8) 에 의해 정확하게 계측되고 있다. 따라서, 1 장의 기판 (4) 의 노광중에, 기준마크 (13A, 13B) 와 기판 (4) 의 위치관계가 변화하는 일은 없으므로, 마스터레티클 (Ri) 의 교환시에는, 마스터레티클 (Ri) 을 기준마크 (13A, 13B) 에 대하여 위치를 맞추면 되고, 반드시 1 장의 마스터레티클마다, 기판 (4) 상의 얼라인먼트 마크 (24A, 24B) 의 위치를 검출할 필요는 없다. 이 경우에도, 각 마스터레티클 (Ri) 상의 모패턴 (Pi) 은, 기준마크 (13A, 13B) 과의 위치맞춤과, 레이저간섭계 (8) 에 의해 모니터된 스테이지 제어계 (10) 에 의한 XY 스테이지 (6) 의 위치제어에 의해, 서로 정확한 위치관계를 유지하여 노광된다. 따라서, 그 각 패턴간의 연결정밀도도, 고정밀도로 되는 것은 말할 필요도 없다.
또한, 기판 (4) 상에는 반드시 미리 얼라인먼트 마크 (24A, 24B) 를 형성해 놓지 않아도 된다. 이 때에, 상기와 같이 마스터레티클 (Ri) 의 모패턴을 기판 (4) 상에 연결하여 축소전사할 때에는, 각 마스터레티클 (Ri) 상의 소정의 마크 (예를 들면 얼라인먼트 마크 (21A, 21B)) 도 축소전사하고, 인접하는 마스터레티클의 모패턴의 축소상을 전사할 때의 그 마크의 잠상의 위치를 검출하여, 이 검출결과로부터 그 인접하는 마스터레티클의 모패턴의 축소상의 전사위치의 보정을 실시하도록 하여도 된다. 또한, 얼라인먼트 마크 (24A, 24B) 와 상술한 마크의 잠상의 양방을 사용하여, 다음의 모패턴의 축소상을 전사하기 위한 기판 (4) 상의 쇼트영역의 위치를 결정하도록 하여도 된다. 얼라인먼트 마크 (24A, 24B) 는, 복수매의 마스터레티클을 사용하여 그 패턴을 각각 기판 (4) 상에 전사하는 것에 앞서, 레이저빔 묘화장치 또는 전자빔 묘화장치 등에 의해 기판 (4) 상에 미리 형성되어 있다.
또한, m 번째 (N ≥m ≥3 이 되는 정수) 이후의 마스터레티클 (Ri) 의 모패턴을 기판 (4) 상에 축소전사할 때에는, 이미 (m-1) 개의 모패턴의 축소상이 기판 (4) 상에 전사되어 있으므로, 그 (m-1) 개의 모패턴의 전사상의 전부, 또는 그 일부에 대하여 각각 마크의 잠상을 검출하여 그 위치정보를 얻음과 동시에, 그 복수의 위치정보를 평균화처리, 또는 통계처리하여, m 번째의 모패턴의 축소상을 전사하기 위한 기판 (4) 상의 쇼트영역 (시료대 (5)) 의 위치를 결정하여도 된다. 이 때, 예를 들면 (m-1) 개의 모패턴의 축소상이 전사된 쇼트영역의 전부, 또는 그 일부의 각각과, m 번째의 모패턴의 축소상이 전사되는 쇼트영역과의 거리에 따른 무게를, 그 전부 또는 일부의 쇼트영역에서 각각 검출되는 마크의 잠상의 위치정보에 부여한 후에 평균화처리, 또는 통계처리를 실시하여, m 번째의 모패턴의 축소상을 전사하기 위한 기판 (4) 상의 쇼트영역의 위치를 결정하여도 된다. 또, 상술의 평균화처리 또는 통계처리에 앞서, (m-1) 개의 모패턴의 축소상이 전사된 쇼트영역 중, m 번째의 모패턴의 축소상이 전사되는 쇼트영역과 인접하는 적어도 하나의 쇼트영역만을 선택하고, 이 선택된 쇼트영역의 마크의 잠상을 검출하여 그 위치정보를 얻도록 하여도 된다.
또한, 마스터레티클 (Ri) 에 형성하는 마크는 2 개로 한정되는 것이 아니라, 그 수는 한 개, 또는 3 개 이상이어도 된다. 또, (m-1) 개의 모패턴의 축소상이 전사된 쇼트영역에서 각각 검출하기 위한 마크는 2 개로 한정되는 것이 아니라, 그 수는 하나, 또는 3 개 이상이어도 된다. 이 때, 쇼트영역마다 검출하기 위한 마크의 수를 다르게 하여도 된다. 또한, 모패턴의 축소상이 전사된 하나의 쇼트영역에 형성되는 모든 마크를 검출하여도 되고, 또는 일부의 마크만을 검출하여도 된다. 이 때, 쇼트영역마다 그 검출하기 위한 마크의 배치 (수와 위치의 적어도 하나) 를 다르게 하여도 된다. 또, 복수의 패턴을 기판 (4) 상에서 연결하여 전사하는 방법은, 예를 들면 일본공개특허공보 평5-197158 호 공보 및 대응하는 미국특허 제 5,298,761 호에 개시되어 있고, 본 국제출원에서 지정한 지정국, 또는 선택한 선택국의 국내법령이 허용하는 범위에서 이 공보 및 미국특허의 개시를 원용하여 본문의 기재의 일부로 한다.
또, 도 1 의 원판패턴 (27) 에 예를 들면 밀집패턴과 독립패턴이 형성되어 있는 경우, 마스터레티클 (R1 ∼ RN) 중 1 장의 마스터레티클 (Ra) 에는 밀집패턴만이 형성되고, 다른 1 장의 마스터레티클 (Rb) 에는 독립패턴만이 형성되는 일이 있다. 이 때, 밀집패턴과 독립패턴에서는 최량의 조명조건이나 결상조건 등의 노광조건이 다르기 때문에, 마스터레티클 (Ri) 의 노광마다, 이 모패턴 (Pi) 에 따라, 노광조건, 즉 조명광학계 (1) 내의 개구조리개의 형상이나 크기 즉, 조명광학계 (1) 내의 마스터레티클 (Ri) 의 패턴면에 대한 푸리에 변환면 상에서의 노광광의 강도분포, 코히어런스팩터 (σ값) 및 투영광학계 (3) 의 개구수 등을 최적화하도록 하여도 된다. 이 때에, 모패턴 (Pi) 이 밀집패턴 (주기패턴) 일 때에는 변형조명법을 채용하여, 2 차광원의 형상을 고리띠형상, 또는 조명광학계의 광축으로부터 대략 등거리만큼 떨어진 복수의 국소영역에 한정하면 된다. 또한, 레티클 패턴에 따라 2 차 광원의 형상이나 크기를 변경하는 노광장치는, 예를 들면 일본공개특허공보 평5-304076호 공보 및 대응하는 미국특허 제 5335044 호에 개시되어 있고, 본 국제출원에서 지정한 지정국, 또는 선택한 선택국의 국내법령이 허용하는 범위에서 이 공보 및 미국특허의 개시를 원용하여 본문의 기재의 일부로 한다. 또, 그 노광조건을 최적화하기 위해, 투영광학계 (3) 의 동면(瞳面) 부근에 예를 들면 광축을 중심으로 하는 원형영역에서 노광광을 차광하는 광학필터 (소위 동(瞳)필터) 를 끼우고 떼거나, 또는 투영광학계 (3) 의 상면과 기판 (4) 의 표면을 소정범위내에서 상대적으로 진동시키는 소위 누진초점법 (플렉스법) 을 병용하여도 된다. 또한, 동필터를 끼우고 떼는 기구를 갖는 노광장치는, 예를 들면 일본공개특허공보 평8-8157 호 공보 및 대응하는 미국특허 제 5,677,757 호에 개시되고, 누진초점법을 채용하는 노광장치는, 예를 들면 일본공개특허공보 평5-13305 호 공보 및 대응하는 미국특허 제 5,483,311호에 개시되어 있으며, 본 국제출원에서 지정한 지정국, 또는 선택한 선택국의 국내법령이 허용하는 범위에서 이들 공보 및 미국특허의 개시를 원용하여 본문의 기재의 일부로 한다.
또, 모마스크를 위상 시프트 마스크로서, 조명광학계의 σ 값을 예를 들면 0.1 ∼ 0.4 정도로 하여, 상술의 누진초점법을 채용하여도 된다.
또, 포토마스크는 크롬 등의 차광층만으로 이루어지는 마스크에 한정되는 것이 아니라, 공간주파수 변조형 (시부야 레벨손형), 에지강조형, 및 하프톤형 등의 위상시프트 마스크이어도 된다. 특히 공간주파수 변조형이나 에지강조형에서는, 마스크기판상의 차광패턴에 중첩시켜 위상시프터를 패터닝하기 때문에, 예를 들면, 그 위상시프트용 모마스크를 별도 준비해 놓게 된다.
다음으로, 워킹레티클 (34) 을 사용하는 투영노광장치의 투영상의 결상특성이 이상적인 상태로부터 어긋나 있는 경우에 대하여 설명한다. 워킹레티클 (34) 을 사용하는 도 12 에 나타낸 투영노광장치가, 일괄노광형이라고 하면, 그 투영광학계 (42) 의 결상특성에는, 어느 정도의 비회전대칭수차, 또는 디스토션 등이 잔존하고 있는 경우도 있을 수 있다. 여기에서는, 투영광학계 (42) 의 결상특성에, 도 5(a) 에 나타낸 바와 같이, 점선으로 나타낸 격자형상의 이상상(理想像) (28) 이, 실선으로 나타낸 실패형 (또는 통형 등) 의 투영상 (29) 이 되는 디스토션이 잔존하고 있는 것으로 한다.
도 5(a) 에서, 투영광학계의 광축 (AX1) 부터 투영상 (29) 상의 점 (29a) 까지의 거리를 r, 대응하는 이상상 (28) 상의 점 (28a) 까지의 광축 (AX1) 으로부터의 거리를 r0 으로 하면, 거리 r 에서의 디스토션 D(r) 은 수학식 1 로 나타난다.
D(r) = (r - r0)/r
따라서, 거리 (r) 에서의 투영상 (29) 의 이상상 (28) 에 대하는 위치어긋남량은, 대략 r·D(r) 이 된다.
이 경우, 본 예에서는, 도 4 에 나타낸 바와 같이, 기판 (4) 상에 i 번째의 마스터레티클 (Ri) 의 모패턴 (Pi) 의 축소상을 투영할 때에, 그 디스토션을 상쇄하도록, 노광위치를 본래의 쇼트영역 (Si) 으로부터 X 방향, Y 방향으로 옆으로 어긋나게 해둔다.
도 5(b) 는, 기판 (4) 상의 쇼트영역 (S1, S2, …,SN) 의 배열을 다시 나타내고, 이 도 5(b) 에서, 본래의 쇼트영역 (S5) 상에 대응하는 모패턴의 축소상 (P15) 을 투영하는 것으로 한다. 이 경우, 쇼트영역 (S5) 의 중심으로부터 사용될 예정의 투영광학계의 광축 (AX1) 까지의 거리를 r 로 하면, 이 쇼트영역 (S5) 을 그 투영광학계로 1/β배로 축소투영한 경우의, 투영위치의 반경방향의 위치어긋남량은, (1) 식으로부터 (r/β)D(r/β) 로 된다. 또, 미리 쇼트영역 (S5) 에 대하여 축소상 (P15) 의 노광위치를 δ(r) 만큼 위치를 어긋나게 해 놓은 경우의, 그 투영광학계에 의한 위치어긋남량은, δ(r)/β 로 된다. 따라서, 이 위치어긋남량으로 그 디스토션을 상쇄하기 위한 조건은 수학식 2 와 같이 된다.
δ(r)/β = -(r/β)D(r/β)
이 수학식 2 로부터, 위치어긋남량 δ(r) 은 수학식 3 과 같이 된다.
δ(r)=-r·D(r/β)
이 식에서, D(r/β) 가 양의 값인 경우의 마이너스부호는, 축소상 (PI5) 을 광축 AX 방향으로 위치어긋나게 하는 것을 의미한다. 동일하게, 예를 들면, 쇼트영역 (S7) 에서도, 대응하는 축소상 (PI7) 의 노광위치를 (3) 식을 충족하도록 위치어긋나게 해놓고, 다른 쇼트영역에서도 동일하게 축소상을 위치어긋나게 해 둔다. 또한, 광축 (AX1) 상의 쇼트영역 (S13) 에서는, 축소상 (PI13) 의 위치를 변화시킬 필요는 없다. 이에 의해, 도 5(a) 의 디스토션이 상쇄되어, 이상상 (28) 이 노광된다.
또한, 도 5(a) 로부터 알 수 있는 바와 같이, 투영상 (29) 중에서 광축 (AXI) 으로부터의 거리가 r 의 위치에 있는 부분영역은, 배율도 △β(r) 만큼 변화하고 있음과 동시에, 미묘하게 비회전대칭인 변형도 발생하고 있다. 따라서, 도 4 의 투영노광장치의 투영광학계 (3) 에는, 예를 들면 투영광학계 (3) 내의 소정의 렌즈엘리먼트를 구동하는 등의 보정기구를 형성하여, 투영배율이나 디스토션을 소정범위에서 제어할 수 있도록 해 놓는 것이 바람직하다. 그리고, 예를 들면 도 5(b) 의 쇼트영역 (S5) 에 축소상 (PI5) 을 노광할 때에는, 도 4 의 투영노광장치를 사용하여 노광위치를 δ(r) 만큼 어긋나게 할 뿐만아니라, 대응하는 배율오차 △β(r/β) 를 상쇄하도록 투영광학계 (3) 의 배율을 보정해 놓음과 동시에, 대응하는 부분적인 변형을 가능한한 상쇄하도록 투영광학계 (3) 의 디스토션특성도 보정해 놓는다. 이에 의해, 도 5(a) 의 디스토션을 전체적으로 보다 고정밀도로 상쇄할 수 있게 된다.
다음으로, 도 12 의 투영노광장치가 예를 들면 스텝·앤드·스캔 방식과 같은 주사노광형이라고 하고, 그 투영상의 결상특성에는 도 6(a) 에 나타낸 바와 같이, 점선으로 나타낸 직사각형의 이상상 (30) 이, 실선으로 나타낸 평행사변형상의 투영상 (31) 이 되는 소위 스큐오차가 잔존하고 있는 경우에 대하여 설명한다.
도 6(a) 에서, 투영상 (31) 의 중심은, 이상상 (30) 의 중심 (35) 과 동일하지만, 투영상 (31) 은 이상상 (30) 에 대하여 주사방향의 축인 Y 축에 대하여 시계방향으로 각도 (φ) 만큼 변형되어 있다. 이것은 레티클과 피노광기판의 주사방향이 어긋나 있는 경우에 발생한다. 주사노광방식에 특유의 오차 (비회전대칭수차의 일례라고도 할 수 있음) 로, 예를 들면, 투영상 (31) 의 주변부의 부분상 (31a) 은, 이상적인 부분상 (30a) 에 대하여, -X 방향으로 δX1 만큼 옆으로 어긋남과 동시에, 각도 (φ) 만큼 평행사변형상으로 변형되어 있다.
이 경우, 본 실시형태에서는, 도 4 에서, 기판 (4) 상에 마스터레티클 (R1 ∼ RN) 의 모패턴의 축소상을 순차적으로 투영하는 투영노광장치로서, Y 방향을 주사방향으로 하는 스텝·앤드·스캔 방식의 투영노광장치를 사용한다. 그리고, 예를 들면 도 6(a) 의 부분상 (31a) 에 대응하는 마스터레티클 (R21) 의 모패턴의 축소상 (PI21) 을 노광할 때에, 이 옆으로 어긋남량 (δX1) 및 각도 (φ) 의 오차를 상쇄하도록 결상특성을 보정한다.
도 6(b) 의 점선의 배열 (32) 은, 기판 (4) 상의 설계상의 쇼트영역의 배열을 나타내고, 이 도 6(b) 에서, 도 6(a) 의 부분상 (30a) 에 대응하는 설계상의 쇼트영역 (S21) 상에 모패턴의 축소상 (PI21) 을 투영하는 것으로 한다. 이 경우, 이 쇼트영역 (S21) 을 그 투영광학계로 1/β배로 축소투영한 경우의 옆으로 어긋난 량은 δX1 이기 때문에, 미리 쇼트영역 (S21) 에 대하여 축소상 (PI21) 의 노광위치를 δX2 만큼 위치어긋나게 해 놓은 경우의, 그 투영광학계에 의한 위치어긋남량은, -δX2/β로 된다 (마이너스부호는 반전투영에 의함). 따라서, 이 위치어긋남량으로 그 옆으로 어긋난 량 (δX1) 을 상쇄하기 위한 조건은 수학식 4 와 같이 된다.
-δX2/β = -δX1
이 수학식 4 로부터, 위치어긋남량 (δX2) 은, β·δX1 으로 된다.
또한, 본 실시형태에서는, 축소상 (PI21) 을 노광할 때에, 주사방향을 Y 방향으로 하고, 마스터레티클과 기판 (4) 의 주사방향을 어긋나게 함으로서, 축소상 (PI21) 을 Y 축에 대하여 반시계방향으로 각도 (φ) 만큼 변형시킨다. 동일하게, 다른 쇼트영역에서도, 대응하는 축소상의 노광위치를 옆으로 어긋나게함과 동시에, Y 축에 대하여 반시계방향으로 각도 (φ) 만큼 변형시킨다. 이로써, 도 6(a) 의 스큐오차는 실질적으로 상쇄되어, 이상상 (30) 이 노광된다. 또한, 상술한 배율오차나 상변형 등을 보정하는 주사노광장치는, 예를 들면 일본공개특허공보 평6-310399 호 공보, 일본공개특허공보 평7-57991 호 공보 및 대응하는 미국특허출원 08/233,319 (출원일 : 1994년 4월 26 일) 에 개시되어 있고, 본 국제출원에서 지정한 지정국, 또는 선택한 선택국의 국내법령이 허용하는 범위에서 이들 공보 및 미국특허출원의 개시를 원용하여 본문의 기재의 일부로 한다.
[제 2 실시형태]
다음으로 본 발명의 제 2 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 7 은, 본 발명의 제 2 실시형태의 형태에 관련되는 포토마스크의 제조공정을 나타낸 도면이고, 도 7 에서, 제조대상으로 하는 포토마스크는, 도 1 과 동일하게, 실제로 반도체 디바이스를 제조할 때에 사용되는 워킹레티클 (34) 이다. 이 제 2 실시형태가 제 1 실시형태와 다른 점은, 모마스크로서의 마스터레티클이 M세트 (M 은 2 이상의 정수) 제작되고, 이들 복수세트의 마스터레티클 (Ri, Qi…) 을 사용하여 워킹레티클 (34) 을 제조하는 점에 있다.
도 7 에서, 도 1 과 동일하게, 먼저 회로패턴 (35) 을 β로 하여, 직교하는 변의 폭이 β·dX, β·dY 의 직사각형의 영역으로 이루어지는 원판패턴 (27) 을 작성하고, 다음에, 그 원판패턴 (27) 을 α배로 하여, 직교하는 변의 폭이 α·β·dX, α·β·dY 의 직사각형의 영역으로 이루어지는 모패턴 (36) 을 작성하고, 다음에, 그 모패턴 (36) 을 분할하여 α×α개의 모패턴 (P1, P2, P3,…PN(N=α2)) 을 작성하여, 이들 모패턴 (Pi(i=1∼N)) 을 각각 등배로, 제 1 세트의 N 장의 모마스크로서의 마스터레티클 (Ri) 상에 전사한다. 마스터레티클 (Ri) 에 관해서는, 도 1 에 나타낸 것과 동일하다.
다음으로, 그 모패턴 (36) 을 분할한 모패턴 (P1, P2, …,PN) 의 묘화데이터를 다시 사용하여, 그 모패턴 (Pi) 을 각각 등배로, 제 2 세트의 N 장의 모마스크로서의 마스터레티클 (Qi) 상에 전사한다. 제 2 세트의 마스터레티클 (Q1 ∼ QN) 상의 모패턴 (P1 ∼ PN) 을, 이하에서는 구별하기 위해 모패턴 (A1 ∼ AN) 으로 부른다.
이와 같이 본 실시형태에서는, 각 모패턴 (Pi 및 Ai) 이 원판패턴 (27) 과 비교하여 각 묘화데이터의 양이 1/α2 정도로 감소하고, 또 최소선폭이 α배이기 때문에, 각 모패턴 (Pi, Ai) 을 단시간에, 또한 고정밀도로 묘화할 수 있다. 또 마스터레티클 (R1 ∼ RN, Q1 ∼ QN) 의 제조후에는 이들을 반복하여 사용함으로써, 워킹레티클 (34) 을 제조할 수 있기 때문에, 마스터레티클 (R1 ∼ RN, Q1 ∼ QN) 을 제조하기 위한 시간은, 큰 부담이 아니다.
즉, N 장의 제 1 세트의 마스터레티클 (Ri) 의 모패턴 (Pi) 의 1/α배의 축소상 (PIi (i=1∼N)) 을, 각각 화면연결을 실시하면서 기판 (4) 상에 전사한 후, N 장의 제 2 세트의 마스터레티클 (Qi) 의 모패턴 (Ai) 의 1/α배의 축소상 (AIi(i=1∼N)) 을, 각각 화면연결을 실시하면서 기판 (4) 상에 중첩시켜 전사함으로써 워킹레티클 (34) 이 제조된다.
제 2 실시형태에서도, 워킹레티클 (34) 을 제조할 때에는 도 2 에 나타낸 축소투영형 노광장치가 사용되고, 레티클 스테이지 (2) 상에는, 제 1 세트의 i 번째 (i=1∼N) 의 마스터레티클 (Ri) 이 탑재된다. 또, 레티클 라이브러리 (16) 내에는, Z 방향으로 순차적으로 배열된 2·N 개의 지지판 (17) 상에 제 1 세트의 마스터레티클 (R1 ∼ RN) 및 제 2 세트의 마스터레티클 (Q1 ∼ QN) 이 탑재되고, 주제어계 (9) 에 의해 동작이 제어된 레티클 로터 (19) 가, 레티클 라이브러리 (16) 중 원하는 지지판 (17) 과 레티클 스테이지 (2) 와의 사이에서, 원하는 마스터레티클 (R1 ∼ RN, Q1 ∼ QN) 을 주고받는다. 이 경우, 주제어계 (9) 의 기억장치 (11) 에는, 마스터레티클 (Q1 ∼ QN) 의 상호의 위치관계나 얼라인먼트정보가 기록되어 있는 것은 물론이다.
본 실시형태의 기판 (4) 에 대한 노광시에는, 스텝·앤드·리피트 방식으로 기판 (4) 에서의 각 쇼트영역에 제 1 세트의 마스터레티클 (R1 ∼ RN) 의 축소상의 노광이 실시되고, 이어서, 기판 (4) 상에는 제 2 세트의 마스터레티클 (Q1 ∼ QN) 의 축소상이 중첩되어 노광된다. 또한, 일괄노광형 대신에 스텝·앤드·스캔방식과 같은 주사노광형의 축소투영노광장치를 사용하여도 되는 것은 물론이다. 또, 도 2 및 도 3 에 나타낸 얼라인먼트기구는, 마스터레티클 (R1 ∼ RN) 만이 아니라, 마스터레티클 (Q1 ∼ QN) 의 축소상간에서의 고정밀도의 화면연결 (서로 이음) 도 실시하는데 사용된다. 이 얼라인먼트에는, 마스터레티클 (Ri) 의 경우와 마찬가지로, 마스터레티클 (Qi) 에 형성된 십자형의 2 개의 얼라인먼트마크가 사용된다.
이와 같은 방법으로, 제 1 세트의 N 개의 마스터레티클 (R1 ∼ RN) 의 모패턴 (P1 ∼ PN) 의 축소상을, 순차적으로 기판 (4) 상의 대응하는 쇼트영역 (S1 ∼ SN) 에 노광함으로써, 도 8(a) 에 나타낸 바와 같이, 각 모패턴 (P1 ∼ PN) (도 8(a) 에서는 N = 25) 의 축소상 (PI1 ∼ PIN) 은, 각각 인접하는 모패턴의 축소상과 화면연결을 실시하면서 노광시킨 것으로 된다. 도 8(a) 에서, 축소상 (PI1 ∼ PIN) 을 연결한 상은, 도 7 의 모패턴 (36) 을 1/α배로 축소한 투영상 (26P) 이다.
그 후, 동일하게 얼라인먼트를 실시함으로써, 도 7 의 제 2 세트의 N 개의 마스터레티클 (Q1 ∼ QN) 의 모패턴 (A1 ∼ AN) 의 축소상 (AI1 ∼ AIN) 이, 도 8(b) 에 나타낸 바와 같이, 도 8(a) 의 축소상 (PI1 ∼ PIN) 에 중첩되어 노광된다. 도 8(b) 에서, 축소상 (AI1 ∼ AIN) 을 연결한 상도, 도 7 의 모패턴 (36) 을 1/α배로 축소한 투영상 (26A) 이다. 그 후, 기판 (4) 상의 포토레지스트를 현상하여, 에칭 및 남아 있는 레지스트 패턴의 박리 등을 실시함으로써, 기판 (4) 상의 투영상 (26P, 26A) 은, 도 12 에 나타낸 바와 같은 원판패턴 (27) 으로 되어, 워킹레티클 (34) 이 완성된다.
또한, 본 실시형태에서도, 기판 (4) 상에는 반드시 미리 얼라인먼트 마크 (24A, 24B) 를 형성해 놓을 필요는 없다. 이 경우, 마스터레티클 (Ri, Qi) 의 모패턴을 축소전사할 때에는, 각 마스터레티클 (Ri, Qi) 상의 소정의 마크 (예를 들면 얼라인먼트 마크 (21A, 21B) 도 축소전사하여, 인접하는 마스터레티클의 모패턴의 축소상을 전사할 때에 그 마크의 잠상의 위치를 검출하고, 그 검출결과로부터 그 인접하는 마스터레티클의 모패턴의 축소상을 전사위치의 보정을 실시하도록 하여도 된다. 또한, 얼라인먼트 마크 (24A, 24B) 와 상술한 마크의 잠상의 양방을 사용하여, 다음의 모패턴의 축소상을 전사하기 위한 기판 (4) 상의 쇼트영역의 위치를 결정하도록 하여도 된다. 또, 상술의 제 1 실시형태와 완전히 동일하게, 모패턴의 축소상이 전사된 적어도 2 개의 쇼트영역에서 각각 마크의 잠상을 검출하여 얻어지는 위치정보를 평균화처리, 또는 통계처리하여 다음의 모패턴의 축소상을 전사하기 위한 기판 (4) 상의 쇼트영역의 위치를 결정하도록 하여도 된다.
또, 본 예에서는,기판 (4) 상의 하나의 쇼트영역을 2 세트의 마스터레티클 (Qi, Ai) 을 사용하여 이중노광한다. 따라서, 마스터레티클 (Qi) 을 사용하는 제 1 노광에 의해 기판 (4) 에 부여하는 노광량과, 마스터레티클 (Ai) 을 사용하는 제 2 노광에 의해 기판 (4) 에 부여하는 노광량을 같게 한다. 즉, 포토레지스트의 감도특성에 따라 결정되는 적정노광량의 절반에 설정해 놓는 것이 바람직하다. 단, 제 1 및 제 2 노광에 의해 기판 (4) 에 부여하는 노광량의 총합이 상술의 적정광량으로 되면 좋고, 제 1 노광과 제 2 노광으로 기판 (4) 에 부여하는 노광량을 다르게 하여도 된다. 또, 예를 들면, 제 1 노광에 의해 기판 (4) 에 부여된 노광량이 목표치 (적정노광량의 절반) 에 도달하고 있지 않을 때에는, 그 부족분을 보상하도록, 제 2 노광에 의해 그 목표치 (적정노광량의 절반) 를 윗도는 노광량을 기판 (4) 에 부여하면 된다.
또, 도 7 의 원판패턴 (27) 에 예를 들면 밀집패턴과 독립패턴이 형성되어 있는 경우, 마스터레티클 (R1 ∼ RN) 만이 아니라 마스터레티클 (Q1 ∼ QN) 중 1 장의 마스터레티클 (Qi) 에 관해서도, 모패턴 (Ai) 에 따라, 노광조건, 즉 조명광학계 (1) 내의 개구조리개의 형상이나 크기, 코히어런스팩터 (δ값), 및 투영광학계 (3) 의 개구수 등을 최적화하도록 하여도 된다. 또, 그 노광조건을 최적화하기 위해, 투영광학계 (3) 의 동면 부근에 소정의 광학필터 (소위 동필터) 를 끼우고 떼거나, 또는 투영광학계 (3) 의 상면과 기판 (4) 의 표면을 소정범위내에서 상대적으로 진동시키는 소위 누진초점법 (플렉스법) 을 병용하여도 된다.
또, 마스터레티클 (Q1 ∼ QN) 에 관해서도, 모마스크패턴이 콘택트홀 등의 독립패턴만을 포함할 때에는, 그 패턴으로 마스크기판을 노광하고 있는 동안에 그 마스크기판을 노광광학계의 광축을 따른 방향으로 이동하는, 소위 누진초점법을 채용하면 된다. 또는, 이 누진초점법과, 투영광학계의 동면에 배치되는, 그 광축을 중심으로 하는 원형영역을 통과하는 조명광을 차광하는 광학필터를 병용하여도 된다. 또는, 모마스크를 위상시프트 마스크로 하고, 조명광학계의 δ값을 예를 들면 0.1 ∼ 0.4 정도로 설정함과 동시에, 상술의 누진초점법을 채용하여도 된다.
또, 마스터레티클 (Q1 ∼ QN) 에 관하여, 포토마스크가 크롬 등의 차광층만으로 이루어지는 마스크에 한정되는 것이 아니고, 공간주파수변조형 (시부야 레벤손형), 에지강조형, 및 하프톤형 등의 위치시프트마스크이어도 된다. 특히 공간주파수변조형이나 에지강조형에서는, 마스크기판 상의 차광패턴에 중첩시켜 위상시프터를 패터닝하기 때문에, 예를 들면 그 위상시프터용 모마스크를 별도 준비해 놓게 된다.
상기와 같이, 본 실시형태의 워킹레티클 (34) 의 원판패턴 (27) 은, 2 세트의 마스터레티클 (R1 ∼ RN, Q1 ∼ QN) 의 모패턴의 축소상을 중첩시켜 노광하여 형성되어 있다. 이 경우, 이들 마스터레티클의 모패턴의 묘화시에 발생한 패턴위치오차나, 선폭편차 등은, 이들 2 세트의 마스터레티클 사이에서도 다르다. 이 때문에, 이들 2 세트의 마스터레티클의 모패턴의 축소상을 이중노광함으로써, 각 모패턴의 축소상에 있어서, 마스터레티클의 묘화장치의 패턴위치오차나 선폭편차 등은 평균화되어 저감된다. 따라서, 워킹레티클 (34) 의 원판패턴 (27) 을 고정밀도로 형성할 수 있다.
다음으로, 워킹레티클 (34) 을 사용하는 투영노광장치의 투영상의 결상특성이 이상적인 상태로부터 어긋나 있는 경우에는, 마스터레티클 (Pi) 만이 아니라, 마스터레티클 (Qi) 에 대해서도 모패턴 (Ai) 의 축소상을 형성할 때에, 그 디스토션 등을 상쇄하도록, 노광위치를 본래의 쇼트영역 (Si) 으로부터 X 방향, Y 방향으로 옆으로 어긋나게 해놓는다. 또한, 투영배율이나 디스토션 특성 등도 보정해 놓는다. 이로써, 그 워킹레티클 (34) 을 사용할 때에, 이상상에 가까운 상이 노광되기 때문에, 중첩정밀도 등이 향상된다.
또, 스텝·앤드·스캔 방식의 투영노광장치에서 발생하는, 소위 스큐오차에 관해서는, 마스터레티클 (Pi 및 Qi) 의 쌍방에 대하여 각 마스터레티클의 패턴상을 노광할 때에, 그 스큐오차를 상쇄하도록 각 마스터레티클의 패턴상을 변형시켜 놓음으로써 대응하여도 된다.
도, 본 실시형태에서, 2 세트의 마스터레티클 (R1 ∼ RN, Q1 ∼ QN) 내에서 주기적인 밀집패턴 등이 형성된 마스터레티클을, 예를 들면, 위상시프트레티클로 하여도 된다.
또한, 본 실시형태에서는, 2 세트의 마스터레티클 (R1 ∼ RN, Q1 ∼ QN) 에는 서로 동일한 모패턴이 형성되어 있고, 이들 2 세트의 마스터레티클의 모패턴의 상이 기판 (4) 상의 동일한 쇼트영역에 중첩되어 노광되었는데, 다른 예로서, 도 7 의 모패턴 (36) 을 서로 다른 배열 (분할경계) 로 2 세트의 모패턴으로 분할하여, 이들 2 세트의 모패턴의 축소상을 기판 (4) 상에 중첩시켜 노광하도록 하여도 된다. 이 경우, 이들 2 세트 중 제 1 세트의 모패턴은, 도 7 의 N 개의 모패턴 (P1 ∼ PN) 이라고 하면, 이들 모패턴 (P1 ∼ PN) 의 축소상 (PI1 ∼ PIN) 은, 도 9(a) 에 나타낸 바와 같이, 기판 (4) 상의 패턴영역 (25) 내에 연결하면서 투영상 (26P) 으로서 노광된다. 단, 도 9(a) 에서는, N = 25 의 경우가 나타나 있다.
이에 대하여, 제 2 세트의 복수개의 모패턴은, 도 7 의 모패턴 (36) 을 모패턴 (P1 ∼ PN) 의 Y 방향의 중앙의 위치에서 분할한 패턴이라고 하면, 도 9(b) 에 나타낸 바와 같이, 제 2 세트의 복수개의 모패턴의 축소상 (BI1 ∼ BI30) 은, 도 9(a) 의 축소상 (PI1 ∼ PI25) 을 Y 방향으로 넘도록 투영상 (26B) 으로서 중첩시켜 노광된다. 이 때, 도 9(a) 의 축소상 (PI1) 의 위에는, 도 9 (c) 에 나타낸 바와 같이, 패턴면적이 축소상 (PI1) 의 절반으로, 축소상 (PI1) 의 왼쪽 절반과 동일한 패턴을 갖는 축소상 (BI1) 과, 축소상 (PI1 및 PI10) 의 영역에 걸쳐, 따라서 축소상 (PI1, PI10) 의 각각의 영역의 패턴을 절반씩 갖는 축소상 (BI10) 의 왼쪽 절반이 노광된다. 이 때, 축소상 (BI10) 의 오른쪽 절반은, 축소상 (PI10) 의 왼쪽 절반과 동일한 패턴이고, 이들 패턴도 중첩하여 노광된다.
이와 같은 노광을 실시하면, 다중노광하는 마스터레티클간의 묘화오차가 평균화될 뿐만 아니라. 다중노광시에 있어서의 도 2 의 투영광학계 (3) 의 노광면적내의 위치도 변화하기 때문에, 투영광학계 (3) 의 디스토션이나, 노광면적내의 전사선폭의 편차에 대해서도 평균화된다. 이 때문에, 보다 한층 높은 정밀도로, 기판 (4) 으로의 모패턴의 축소상의 전사를 실시할 수 있다.
즉, 도 10(a) 에 과장하여 나타낸 바와 같이, 도 2 의 투영광학계 (3) 의 노광면적내에서는, 화살표 (DRL) 로 나타낸 바와 같은 디스토션이 발생하고 있는 것으로 하여도, 그 오른쪽 절반 (FR) 을 사용하여 전사한 상과, 왼쪽 절반 (FL) 을 사용하여 전사한 상이, 도 10(b) 의 상과 (SA) 과 같이 합성 (다중노광) 되면, 평균화 효과에 의해, 총합적인 디스토션은 화살표 (DT) 로 나타낸 바와 같이 감소되는 것이다. 또한, 도 9 에서, 제 2 세트의 축소상 (BI6 ∼ BI25) 은, 제 1 세트의 축소상 (PI1 ∼ PI25) 의 Y 방향의 경계를 넘고 있기 때문에, Y 방향의 연결오차도 평균화효과로 저감된다.
또, 상기의 예에서는, 제 2 세트의 모패턴은 제 1 세트의 모패턴의 Y 방향의 중앙부에서 구분되어 있으나, 제 2 세트의 모패턴을, 제 1 세트의 모패턴의 X 방향의 사이에서 구분되게 하여도 된다. 또한, 제 2 세트의 모패턴을, 제 1 세트의 모패턴의 X 방향, Y 방향의 사이에서 분할하도록 하여도 된다. 이 경우, 도 7 에서, 제 1 세트의 모패턴은 모패턴 (36) 을 종횡으로 예를 들면 4 분할하는 것으로 하면, 제 1 세트의 16 개 (= 4 ×4개) 의 모패턴의 축소상 (PI1 ∼ PI16) 은, 도 11(a) 에 나타낸 바와 같이, 기판 (4) 의 패턴영역 (25) 에 연결하면서 투영상 (26P) 으로서 노광된다. 그 후, 제 2 세트의 25개의 모패턴의 축소상 (CI1 ∼ CI25) 는, 도 11(b) 에 나타낸 바와 같이, 기판 (4) 의 패턴영역 (25) 에 연결하면서 투영상 (26C) 으로서 중첩하여 노광된다. 이와 같이, 제 2 세트의 모패턴의 분할구분을 X 방향, Y 방향으로 어긋나게 함으로써, 최종적인 투영상의 X 방향, Y 방향으로의 연결오차가 평균화효과로 저감된다.
또, 어느 예에서도, 다중노광의 회수도 2 회로 한정되는 것이 아니라, 3 세트 이상의 마스터레티클군을 사용하여, 3 회 이상의 다중노광을 실시하여도 된다.
다음으로, 상기와 같이 제조된 도 1 또는 도 7 의 워킹레티클 (34) 을 사용하여 노광을 실시하는 경우의 동작의 일례에 대하여 설명한다.
도 12 는, 그 워킹레티클 (34) 을 장착한 축소투영형 노광장치의 요부를 나타내고, 이 도 12 에서, 도시하지 않은 레티클 스테이지 상에 지지된 워킹레티클 (34) 의 하면에, 축소배율 1/β(β는 5 또는 4 등) 의 투영광학계 (42) 를 통하여 웨이퍼 (W) 가 배치되어 있다. 웨이퍼 (W) 의 표면에는 포토레지스트가 도포되고, 그 표면은 투영광학계 (42) 의 상면에 합치하도록 지지되어 있다. 웨이퍼 (W) 는, 도시하지 않은 웨이퍼홀더를 통하여 시료대 (43) 상에 지지되고, 시료대 (43) 는 XY 스테이지 (44) 상에 고정되어 있다. 시료대 (43) 상의 이동경 (45mX, 45mY) 및 대응하는 레이저간섭계에 의해 계측되는 좌표에 근거하여, XY 스테이지 (44) 를 구동함으로써, 웨이퍼 (W) 의 위치결정이 실시된다.
또, 시료대 (43) 상에 기준마크 (47A, 47B) 가 형성된 기준마크부재 (46) 가 고정되고, 워킹레티클 (34) 의 패턴영역 (25) 을 X 방향으로 끼우도록 형성된 얼라인먼트 마크 (24A, 24B) 의 상방에, 레티클의 얼라인먼트용 얼라인먼트센서 (41A, 41B) 가 배치되어 있다. 이 경우에도, 기준마크 (47A, 47B), 얼라인먼트 마크 (24A, 24B) 및 얼라인먼트센서 (41A, 41B) 를 사용하여, 시료대 (43) 에 대하여 워킹레티클 (34) 의 얼라인먼트가 실시된다. 그 후, 중첩노광을 실시할 경우에는, 도시하지 않은 웨이퍼용 얼라인먼트센서 (예를 들면 도 2 중 얼라인먼트센서를 사용할 수 있음) 를 사용하여, 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트영역 (48) 의 얼라인먼트가 실시된다. 그리고, 웨이퍼 (W) 의 노광대상의 쇼트영역 (48) 을 순차적으로 노광위치에 위치결정한 후, 워킹레티클 (34) 의 패턴영역 (25) 에 대하여, 도시하지 않은 조명광학계로부터 엑시머레이저광 등의 노광광 (IL1) 을 조사함으로서, 패턴영역 (25) 내의 원판패턴 (27) 을 축소배율 (1/β) 로 축소한 상 (27W) 이 쇼트영역 (48) 에 노광된다. 이와 같은 방법으로 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트영역에 원판패턴 (27) 의 축소상을 노광한 후, 웨이퍼 (W) 의 현상을 실시하여, 에칭 등의 프로세스를 실행함으로써, 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트영역에 반도체 디바이스의 어느 레이어의 회로패턴이 형성된다. 여기에서, 도 12 에 나타낸 축소투영형 노광장치에서는, 예를 들면 웨이퍼 (W) 상의 복수의 쇼트영역 (48) 으로부터 선택되는 적어도 3 개의 쇼트영역 (얼라인먼트 쇼트) 의 마크를 각각 얼라인먼트센서로 검출하고, 그 복수의 마크의 위치정보를 통계처리하여 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트영역의 노광위치정보를 결정하는, 소위 인핸스드·글로벌·얼라인먼트 (EGA) 방식이 사용된다. EGA 방식은, 예를 들면 일본공개특허공보 소61-44429호 공보 및 대응하는 미국특허 제 4,780,617 호에 개시되어 있고, 본 국제출원에서 지정한 지정국, 또는 선택한 선택국의 국내법령이 허용하는 범위에서 이들 공보 및 미국특허의 개시를 원용하여 본문의 기재의 일부로 한다.
또한, 워킹레티클 (34) 의 노광용 투영노광장치로서는, 스텝·앤드·스캔 방식과 같은 주사노광형의 축소투영형 노광장치를 사용하여도 된다.
[제 3 실시형태]
다음으로, 본 발명의 제 3 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 13 은, 본 발명의 제 3 실시형태에 관련되는 포토마스크의 제조방법의 설명도이고, 도 1(c), (d) 에 나타낸 바와 같이, 본예에서 제조대상으로 하는 포토마스크는, 실제로 반도체디바이스를 제조할 때에 사용되는 워킹레티클 (WR, WR1) 이다. 이들 워킹레티클 (WR, WR1) 은, 그 원판패턴을 끼우도록 2 개의 얼라인먼트마크에 상당하는 패턴 (Pr) 이 형성되고, 그 원판패턴내에 웨이퍼상에 전사된 후, 웨이퍼마크로 되는 패턴 (Pw) 이 형성되어 있다.
또한, 본 예의 워킹레티클 (WR, WR1) 은, 제 1 및 제 2 실시형태와 동일하게 광학식의 투영노광장치의 투영광학계를 통하여, 1/β배의 축소투영에서 사용된다.
본예의 워킹레티클 (WR) 은, 소정의 기판상에 마스크재료의 박막을 형성하고, 포토레지스트를 도포한 후, 도 13(a), (b) 에 나타낸 모마스크로서의 제 1 및 제 2 마스터레티클 (MR1, MR2) 의 패턴영역으로부터 선택된 복수의 회로 패턴 유닛의 광학적인 등배상, 또는 축소상을 소정의 배열로 전사함으로써 제조된다. 즉, 이 전사후에 포토레지스트의 현상을 실시하여, 남겨진 레지스트 패턴을 마스크로서 에칭을 실시하여, 레지스트박리를 실시함으로써, 도 13(c) 에 나타낸 원판패턴, 및 패턴 (Pr) 이 형성된다. 도 13(d) 의 워킹레티클 (WR1) 에 대해서도 동일하지만, 워킹레티클 (WR1) 의 원판패턴은 워킹레티클 (WR) 의 원판패턴과는 다르다.
이 경우, 제 1 마스터레티클 (MR1) 의 패턴의 영역에는, 도 13(a) 에 나타낸 바와 같이, 일례로서 반도체의 대규모집적회로 (LSI) 로서의, CPU (Central Processing Unit : 중앙처리유닛) 에 상당하는 회로패턴 유닛 (Pa, SRAM (Static Random Acess Memory) 에 상당하는 회로패턴유닛 (Pb), 메모리·액서스·컨트롤러에 상당하는 회로패턴유닛 (Pc), 및 그 외의 회로패턴유닛 (Pd, Pe) 이 형성되어 있다. 또, 이들 회로패턴유닛은 서로 차광막 (SA) 에 의해 분리됨과 동시에, 그 패턴영역을 끼우도록 1 쌍의 얼라인먼트 마크 (RA1, RA2) 가 형성되어 있다.
그리고, 제 2 마스터레티클 (MR2) 의 패턴영역에는, 도 13(b) 에 나타낸 바와 같이, LSI 로서의 ROM (Read Only Memory : 판독전용메모리) 에 상당하는 회로패턴유닛 (Pf), 및 DRAM (Dynamic Randam Access Memory) 에 상당하는 회로패턴유닛 (Pg) 과 함께, 2 내지 4 단자의 입력을 갖는 NAND 게이트 또는 NOR 게이트의 집합체이다. 게이트 어레이에 상당하는 회로패턴유닛 (PhM Pi, Pj) 이 형성되어 있다. 그 마스터레티클 (MR2) 의 패턴영역내에는, 워킹레티클용 얼라인먼트 마크가 되는 회로패턴유닛 (Pr) 및 웨이퍼 마크로 되는 회로패턴유닛 (Pw) 도 형성되어 있다. 이 마스터레티클 (MR2) 에서도, 이들 회로패턴유닛은 서로 차광막 (SA) 에 의해 분리됨과 동시에, 그 패턴영역을 끼우도록 1 쌍의 얼라인먼트 마크 (RA1, RA2) 가 형성되어 있다.
이 경우, 도 13(c), (d) 의 워킹레티클 (WR, WR1) 의 패턴영역내의 패턴 (Pb, Pf, Pj, …) 은, 도 13(a), (b) 의 마스터레티클 (MR1, MR2) 중 회로패턴유닛 (Pb, Pf, Pj, …) 를 1/α배 (α는, 1 보다 큰 정수, 또는 1 보다 큰 반정수 등임) 로 투영한 상을 나타내고 있다. 또, α 는 바람직하게는 4, 5 또는 6 등의 1 보다 큰 정수, 또는 1 보다 큰 반정수이고, 이 경우, 도 13(c), (d) 내의 패턴 (Pb, Pf, Pj, …) 은, 도 13(a), (b) 의 회로패턴유닛 (Pb, Pf, Pj, …) 의 축소상이다.
본 예에서 ASIC, 또는 시스템 (LSI) 등의 다품종 소량생산의 디바이스를 제조할 때에는, 먼저, 이들 디바이스의 회로패턴을 β배로 한 제 1 원판패턴이 각각 화상데이터상에서 설계된다. 다음에, 이들 제 1 원판패턴 중에서, 서로 공통된 패턴으로 이루어지는 복수의 회로블럭이 추출되고, 이들 회로블럭을 α배로 한 회로패턴유닛 (Pa ∼ Pe, Pf ∼ Pj, Pr, Pw) 이 화상데이터에서 형성된 후, 이들 회로패턴유닛 (Pa ∼ Pw) 을 조합함으로써 도 13(a), (b) 의 마스터레티클 (MR1, MR2) 의 원판패턴 (제 2 원판패턴) 이 화상데이터 상에서 형성된다. 다음에 본 예에서는, 예를 들면, 레이저빔 묘화장치 (또는 전자묘화장치) 를 사용하여, 그 제 2 원판패턴을, 마스크재료, 및 레지스트가 피착된 기판상에 묘화한 후, 현상, 에칭, 레지스트박리 등을 실시함으로써, 도 13(a), (b) 의 마스터레티클 (MR1, MR2) 를 제조한다.
그 후, 마스터레티클 (MR1, MR2) 중 회로패턴유닛 중 소정 패턴의 투영상이 각각 소정의 위치관계 (상기의 제 1 원판패턴의 위치관계) 로 되도록, 워킹레티클 (WR, WR1) 용 기판상에 전사된다. 이 전사시에 사용하는 투영노광장치의 개요에 대해, 도 14 를 참조하여 설명한다.
도 14 는, 마스터레티클상으로부터 선택된 패턴의 투영상을 워킹레티클용 기판상에 전사하기 위한 투영노광장치를 나타내고, 이 도 14 에서, 수은램프, KrF 엑시머레이저 (파장 248㎚), ArF 엑시머 레이저 (파장 193 ㎚), F2 레이저 (파장 157㎚) 등의 광원, 또는 YAG 레이저의 고주파 발생장치 등의 노광광원 (101) 으로부터 발한 노광광 (IL) 은, 프라이아이렌즈 등의 조도균일화부재 (120) 에 의해, 조도분포가 균일화된 후, 렌즈 (103) 를 통하여 레티클 블라인드 (가변시야조리개 ; 104) 를 조사한다. 레티클 블라인드 (104) 는, 노광대상의 레티클의 패턴면과 공액인 면상에 배치되고, 조명계 제어계 (108) 가 구동부 (104a) 를 통하여 레티클 블라인드 (104) 의 개구의 형상을 임의의 크기의 직사각형 등으로 하고, 또한, 그 개구의 위치를 임의의 위치에 설정할 수 있도록 구성되어 있다. 장치전체의 동작을 통할제어하는 주제어계 (118) 가, 조명계제어계 (108) 에 레티클 블라인드 (104) 의 개구의 위치, 및 형상을 지시한다. 이로써, 레티클로서, 도 13(a), (b) 의 마스터레티클 (MR1, MR2) 이 탑재되어 있는 경우에, 원하는 회로패턴유닛 (Pa ∼ Pw) 만을 조명하는 것이 가능해진다. 또, 주제어계 (118) 는, 조명계제어계 (108) 에 노광광원 (101) 의 발광의 타이밍의 지시, 및 조명계의 조명조건 (통상조명, 띠형상조명, 변형조명 등), 및 코히어런스팩터 (δ값) 의 설정치의 지시도 실시한다.
레티클 블라인드 (104) 의 개구를 통과한 노광광 (IL) 은, 릴레이렌즈 (105) 를 거쳐, 개구조리개 (σ조리개 ; 106) 에 도달한다. 개구조리개 (106) 의 배치면은, 레티클의 패턴면에 대한 광학적인 푸리에변환면 (동면) 에 있으면 되기 때문에, 개구조리개 (106) 를, 예를 들면 조도균일화부재 (102) 의 사출면에 배치하여도 된다. 조명계제어계 (108) 는, 구동부 (106a) 를 통하여 개구조리개 (106) 의 형상 및 크기를 변경함으로써, 노광광 (IL) 의 조명조건 및 코히어런스 팩터 (σ값) 를 주제어계 (118) 에 설정된 조건에 설정한다. 개구조리개 (106) 를 통과한 노광광 (IL) 은 콘덴서렌즈 (107) 를 거쳐, 레티클 스테이지 (110) 상의 레티클 (본 예에서는, 마스터레티클 (MR2) 이 탑재되어 있음) 중 전사대상의 회로패턴유닛을 둘러싸는 조명영역 (52 ; 도 15 참조) 을 조명한다.
마스터레티클 (MR2) 의 투과광은, 투영광학계 (113) 에 의해 피노광기판인 워킹레티클 (WR) 용 기판 (50) 상에, 마스터레티클 (MR2) 상의 선택된 회로패턴유닛의 투영배율 1/α(α는, 1 보다 큰 정수, 또는 1 보다 큰 반정수 등) 의 상을 형성한다. 기판 (50) 상의 패턴영역 (55 ; 도 15 참조) 에는, 마스크재료가 형성되고, 그 마스크재료를 덮도록 포토레지스트가 도포되어 있다. 이하, 투영광학계 (113) 의 광축 (AX) 에 평행으로 Z 축을 취하고, Z 축에 수직인 평면내에서 도 14 의 지면에 평행으로 X 축을, 도 14 의 지면에 수직으로 Y축을 취하여 설명한다.
이 때, 레티클 스테이지 (110) 는, X 방향, Y 방향, 회전방향으로 마스터레티클 (MR2) 의 위치결정을 실시한다. 레티클 스테이지 (110) 의 위치는 도시하지 않은 레이저간섭계에 의해 고정밀도로 계측되고, 이 계측치에 근거하여 주제어계 (118) 가 레티클 스테이지 (110) 의 동작을 제어하고 있다. 또, 마스터레티클 (MR2) 의 얼라인먼트 마크 (RA1, RA2 ; 도 13(b) 참조) 의 상방에 레티클 얼라인먼트 현미경 (109A, 109B) 이 배치되고, 레티클 얼라인먼트 현미경 (109A, 109B) 의 검출신호가 주제어계 (118) 에 공급되고 있다.
한편, 기판 (50) 은, 도시하지 않은 기판홀더상에 진공흡착에 의해 지지되고, 이 기판홀더는 시료대 (114) 상에 고정되며, 시료대 (114) 는 Y 스테이지 (116) 상에 고정되어 있다. 시료대 (114) 는, 도시하지 않은 오토포커스 센서의 검출결과에 근거하여, 오토포커스 방식으로 기판 (50) 의 포커스위치 (광축 AX 방향의 위치) 및 경사각을 제어함으로써, 기판 (50) 의 표면을 투영광학계 (113) 의 상면에 맞춘다. 또, XY 스테이지 (116) 는, 베이스 (117) 상에서 예를 들면 리니어 모터 방식으로 X 방향, Y 방향으로 시료대 (114 ; 기판 (50)) 를 위치결정한다.
시료대 (114) 의 상단부에 고정된 이동경 (115m), 및 대향하여 배치된 레이저간섭계 (115) 에 의해 시료대 (114) 의 X 좌표, Y 좌표 및 회전각이 계측되며, 이 계측치가 스테이지제어계 (119) 및 주제어계 (118) 에 공급되고 있다. 스테이지 제어계 (119) 는, 그 계측치, 및 주제어계 (118) 로부터의 제어정보에 근거하여, XY 스테이지 (116) 의 리니어모터 등의 동작을 제어한다. 또한, 시료대 (114) 상에는 기준마크부재 (FM1) 가 고정되고, 기준마크부재 (FM1) 에는, 도 15 에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 저면으로부터 노광광 (IL) 과 동일한 파장역의 조명광으로 조명되는 2 차원의 기준마크 (51A, 51B) 가 형성되어 있다.
도, 도 14 에서 본예에서는, 레티클 스테이지 (110) 의 측방에 레티클 라이브러리 (112) 가 배치되고, 레티클 라이브러리 (112) 내에 Z 방향으로 이동자유롭게 배치된 선반 (112a) 상에 마스터레티클 (MR1, MR2, MR3, MR4) 이 탑재된다. 단, 도 14 에서는, 2 번 째의 마스터레티클 (MR2) 이, 레티클 스테이지 (110) 상에 탑재되어 있다. 이들 중 마스터레티클 (MR1, MR2) 은, 도 13(a), (b) 의 마스터레티클이다. 레티클 라이브러리 (112) 내의 선반 (112a) 은, 조명계제어계 (108) 의 제어하에서 Z 방향의 원하는 위치로 이동할 수 있음과 동시에, 레티클 스테이지 (110) 와 레티클 라이브러리 (112) 의 사이에, 회전이 자유롭게 Z 방향으로 소정범위에서 이동할 수 있는 암을 구비한 레티클 로더 (111) 가 배치되어 있다. 조명계제어계 (108) 가 레티클 라이브러리 (112) 의 선반 (112a) 의 Z 방향의 위치를 조정한 후, 레티클 로더 (111) 의 동작을 제어하여, 레티클 라이브러리 (112) 증의 원하는 마스터레티클 (MR1 ∼ MR4) 을 레티클 스테이지 (110) 와의 사이에서 주고 받을 수 있도록 구성되어 있다.
또, 주제어계 (118) 에는, 자기디스크장치 등의 기억장치 (118a) 가 접속되고, 기억장치 (118a) 에 노광데이터 파일이 격납되어 있다. 노광데이터파일에는, 마스터레티클 (MR1, MR2) 중 각 회로패턴 유닛의 위치관계, 및 이들 투영상의 워킹레티클 (WR, WR1) 중에서의 상호 위치관계나 얼라인먼트정보 등이 기록되어 있다.
다음으로, 워킹레티클 (WR) 용 기판 (50) 에 대한 노광시퀀스의 일례에 대하여 설명한다.
도 14 에서, 먼저 마스터레티클 (MR1) 이 레티클 스테이지 (110) 상에 로드되면, 기준마크부재 (FM1) 의 기준마크 (51A, 51B ; 도 15 참조) 의 중심이 투영광학계 (113) 의 노광영역의 중심 (광축 AX) 으로 이동한다. 그리고, 레티클 얼라인먼트 현미경 (109A, 109B) 에 의해, 기준마크 (51A, 51B) 에 대하여 마스터레티클 (MR1) 상의 얼라인먼트 마크 (RA1, RA2) 의 위치어긋남량이 계측되고, 일례로서 이들 위치어긋남량이 대략 대칭으로, 또한 가장 작아지도록, 레티클 스테이지 (110) 를 통하여 마스터레티클 (MR1) 이 얼라인먼트된다.
이어서, 레티클 블라인드 (104) 를, 예를 들면 도 13(a) 의 회로패턴유닛 (Pa) 만을 조명하도록 설정한다. 그리고, XY 스테이지 (116) 를 회로패턴유닛 (Pa) 의 투영상의 위치가, 도 13(c) 의 워킹레티클 (WR) 상에서의 설계상의 위치가 되도록 이동한 후에, 노광광원 (101) 중 셔터를 개폐하거나, 또는 레이저광원을 발진시켜 회로패턴유닛 (Pa) 을 조명하여, 그 패턴의 투영상을 기판 (50) 상에 노광한다.
이어서, 레티클 얼라인먼트 (104) 를, 회로패턴유닛 (Pb) 만이 조명되도록 다시 설정하고, XY 스테이지 (116) 를 회로패턴유닛 (Pb) 의 투영상의 위치가, 워킹레티클 (WR) 상에서의 설계상의 위치가 되도록 이동하여, 다시 노광을 실시한다. 이하 동일한 방법으로, 순차적으로, 마스터레티클 (MR1) 상의 회로패턴유닛 (Pc, Pd) 의 노광을 실시한다. 또한, 회로패턴유닛 (Pa ∼ Pd) 의 패턴이 주기적 패턴, 또는 독립적 패턴 등 인가에 의해, 조명조건 (통상조명, 띠형상조명, 변형조명, σ값 등) 이나 노광조건 (투영광학계 (113) 의 개구수, 노광량, 투영광학계 (113) 의 상면에 대하여 기판 (50) 의 표면을 Z 방향으로 상대변위시키는 소위 플랙스법의 병용 등) 을 최적화하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 주기적패턴은, 띠형상조명을 사용하고, 독립적패턴에서는 플랙스법의 병용 등을 실시하여도 된다.
다음으로, 다른 회로패턴유닛군을 갖는 마스터레티클 (MR2) 을 사용한 노광을 실시한다. 도 14 의 레티클 로더 (111) 는, 마스터레티클 (MR1) 을 레티클 스테이지 (110) 상에서 레티클 라이브러리 (112) 로 반출하고, 그 대신, 마스터레티클 (MR2) 을 레티클 스테이지 (110) 상에 반입한다. 그 후, 기준마크부재 (FM1) 및 레티클 얼라인먼트 현미경 (109A, 109B) 을 사용하여, 마스터레티클 (MR1) 과 동일하게 마스터레티클 (MR2) 의 얼라인먼트를 실시한다.
얼라인먼트 완료후에, 레티클 블라인드 (104) 를, 회로패턴유닛 (Pf) 만이 조명되도록 설정하고, XY 스테이지 (116) 를, 회로패턴유닛 (Pf) 의 투영상의 위치가, 워킹레티클 (WR) 상에서의 설계상의 위치가 되도록 이동하여 노광을 실시한다. 이하 동일한 방법으로, 순차적으로, 마스터레티클 (MR2) 상의 회로패턴유닛의 노광을 실시한다.
예를 들면, 도 15 에 나타낸 바와 같이, 마스터레티클 (MR2) 상의 회로패턴유닛 (Ph) 을 둘러싸듯이 조명영역 (52) 을 설정한 경우, 도 13(c) 로부터 알 수 있는 바와 같이, 워킹레티클 (WR) 상에서의 회로패턴유닛 (Ph) 의 설계상의 투영위치는 5 군데이다. 따라서, 도 14 의 XY 스테이지 (116) 를 구동함으로써, 도 15 에 나타낸 바와 같이, 기판 (50) 상의 5군데의 피노광영역 (53A ∼ 53E) 을 순차적으로 회로패턴유닛 (Ph) 의 투영상의 위치로 이동하여 노광이 실시된다. 또한, 기판 (50) 상의 패턴영역 (55) 을 X 방향으로 끼우는 2 군데의 피노광영역 (54A, 54B) 에는, 각각 마스터레티클 (MR2) 중 얼라인먼트 마크에 상당하는 회로패턴유닛 (Pr) 의 상이 노광되고, 그 패턴영역 (55) 내의 피노광영역 (54B) 에 근접한 영역에는, 마스터레티클 (MR2) 중 예를 들면 2 차원의 웨이퍼 마크에 상당하는 회로패턴유닛 (Pw) 의 상이 노광된다.
그러나, 레티클 블라인드 (104) 에 의한, 마스터레티클 (MR1, MR2) 상의 각 회로패턴유닛의 선택은, 반드시 완전히 각 유닛의 윤곽내의 패턴을 선택하도록 실시되는 것이 아니라, 각 유닛의 윤곽의 주위의 폭 1 ㎜ 정도의 영역에는 노광광 (IL) 이 누설될 가능성이 있다. 따라서 누설광이 발생하지 않도록, 마스터레티클 (MR1, MR2) 상에서 각 회로패턴유닛의 사이에는, 차광막 (차광띠 ; SA) 으로 되어 있다.
상기의 노광을 실시한 후, 기판 (50) 상에 도포된 포토레지스트를 현상하여, 형성된 레지스트 패턴을 마스크로서, 기판 (50) 상의 크롬 등의 차광막을 에칭 (패터닝) 하여, 레지스트박리 등을 실시함으로써, 도 13(c) 의 워킹레티클 (WR) 이 완성된다. 워킹레티클 (WR) 상의 회로패턴 (상기 노광에 의해 형성된 패턴) 의 주변도, 스텝퍼 등에서의 사용시의 레티클 블라인드에서의 노광광의 누설광에 의한 감광이 발생하지 않도록, 차광띠 (차광막 ; WSA) 가 남겨져 있다.
따라서, 사용하는 포토레지스트가 포지형이면, 상기 차광띠 (WSA) 가 형성되는 부분에는 노광을 실시할 필요가 없으나, 네거형인 경우에는, 차광띠 (WSA) 가 형성되는 부분에도 노광을 실시할 필요가 있다. 따라서, 네거형의 포토레지스트를 사용하는 경우에는, 차광띠 (WSA) 의 부분을 효율적으로 노광하기 위한 「장방형의 개구」로 이루어지는 패턴을 마스터레티클 (MR1 ∼ MR4) 의 어느 하나에 형성해 놓고, 그 장방형의 개구의 상을 노광함으로써, 노광시간을 단축할 수 있다.
또, 도 13(d) 에 부분적으로 나타낸 워킹레티클 (WR1) 에 대해서도, 마스터레티클 (MR1, MR2) 로부터 선택된 회로패턴유닛의 투영상을 소정의 위치관계로 노광함으로써 제조할 수 있다. 이와 같이 동일한 마스터레티클 (MR1, MR2) 을 사용하여 다른 종류의 워킹레티클 (WR, WR1) 을 제조함으로써, 1 장당의 워킹레티클의 제조시간이 단축되고, 또한 제조비용도 더욱 저감할 수 있다.
또한, 도 13 의 제 3 실시형태에서는, 워킹레티클 (WR, WR1) 의 패턴은, 2 장의 마스터레티클 (MR1, MR2) 로부터 선택된 회로패턴유닛의 조합으로 완성하는 것으로 했으나, 마스터레티클의 매수는 2 장으로 한정하지 않고, 몇장을 사용하여도 된다. 또, 각 마스터레티클상의 각 회로패턴유닛의 전부를 워킹레티클 (WR, WR1) 상에 노광할 필요는 없고, 각 마스터레티클로부터, 필요한 회로패턴유닛만을 선택하여, 워킹레티클 (WR, WR1) 의 소정의 군데에 전사노광하면 된다.
또, 도 14 의 투영광학계 (113) 의 투영배율 (1/α) 은, 마스터레티클 (MR1,MR2) 상의 패턴을 축소하여 워킹레티클 (WR, WR1) 상에 투영하도록, 축소배율인 것이 바람직하다. 투영광학계 (113) 에서 축소전사함으로써, 마스터레티클 (MR1, MR2) 상의 패턴을 묘화할 때의 치수정밀도나 위치정밀도의 악영향은, 축소배율 (1/α) 분만큼 작게 할 수 있기 때문이다.
그러나, 상기와 같이 형성된 워킹레티클 (WR, WR1) 중 일부에는, 각 회로블럭간에서의 배선패턴 (도13(c)) 에서는 배선패턴 (Pk) 이 필요한 것도 있다. 그리고, 이들 배선은, 품종간에서 전부 달라지기 때문에, 공통의 마스터레티클군에서 적당한 패턴을 선택하여 사용하는 방법의 채용은 곤란하다. 따라서, 이와 같은 경우에는, 워킹레티클의 기판상에, 레이저 묘화장치나 전자선 묘화장치 등을 사용하여 그 배선패턴 등을 추가적으로 묘화함으로써, 대응하여도 된다. 따라서, 도 14 의 투영노광장치는 추가적으로 원하는 패턴을 묘화하기 위한 묘화기구를 구비하고 있다.
도 16 은, 도 14 의 투영노광장치의 묘화기구를 나타내고, 이 도 16 에서, 투영광학계 (113) 의 측면근방에 레이저묘화기구가 형성되어 있다. 즉, 레이저광원 (LA1) 을 발한 광속 (LB1) 은, 전기광학소자 등을 갖는 변조소자 (AM1), 미러 (121), 및 집광렌즈 (120) 를 통하여 워킹레티클 (WR) 의 기판 (50) 상에 스폿빔을 형성한다. 변조소자 (AM1) 는, 일례로서 포켈스셀과 편광자, 및 검광자를 조합한 강도변조소자이고, 레이저광원 (LA1) 의 발진의 타이밍, 및 변조소자 (AM1) 의 동작은 주제어계 (118) 에 의해 제어되고 있다. 주제어계 (118) 는, XY 스테이지 (116) 를 통하여 기판 (50) 상의 묘화영역을 집광렌즈 (120) 의 바로 아래에서 이동시키는 것에 동기하여, 레이저광원 (LA1) 의 발진, 또는 변조소자 (AM1) 의 변조를 실시하여 광속 (LB1) 에 의한 스폿빔의 강도를 변화시킴으로써, 원하는 배선패턴 등을 묘화할 수 있다.
이 경우, 투영광학계 (113) 에 전사되는 마스터레티클 (MR1, MR2) 내의 각 회로패턴유닛의 투영상과, 광속 (LB1) 에 의한 스폿빔과의 위치관계는 정합시킬 필요가 있기 때문에, 묘화전에 예를 들면 기준마크부재 (FM1) 를 사용하여 양자의 위치관계를 계측하는 것이 바람직하다.
또는, 투영광학계 (113) 의 측면에, 예를 들면, 화상처리형의 얼라인먼트센서 (122) 를 구비해 놓고, 투영광학계 (113) 에 의해 전사된 마스터레티클 (MR1, MR2) 의 각 회로패턴유닛의 투영상 그 자체의 위치를 얼라인먼트센서 (122) 에 의해 검출하고, 그 위치에 대하여 스폿빔을 맞춰도 된다. 각 회로패턴유닛의 투영상의 위치를 검출하기 위해서는, 잠상 (미현상상태에서의 레지스트감광부의 투과율, 또는 굴절율의 변화) 의 검출을 실시해도 좋으며, 또는, 기판 (50) 을 현상한 후, 현상후의 기판을 다시 노광장치에 걸어, 요철의 레지스트상을 검출해도 된다.
각 회로패턴유닛간에서의 배선패턴이 필요하게 되는 워킹레티클은, 전체의 매수 (20 장 장도) 에서 보면, 약간의 3 ∼ 4 장정도 (후반의 금속배선공정에 대응하는 레티클) 뿐이다. 따라서, 도 16 의 묘화기구는 스테이지 주사형으로 묘화속도는 느리지만, 그 묘화기구를 사용하여 레이저묘화를 실시하는데 필요한 시간은, 필요한 매수의 워킹레티클의 기판의 전부에 노광을 실시하는 기간에 비하면 짧아, 전체의 스루풋에 대한 영향은 적다. 단, 그 레이저묘화를 보다 고속으로 실시하기 위해서는, 후술의 도 17 에 나타낸 빔의 주사를 병용하는 레이저 묘화장치의 기구를 채용하면 된다.
또한, 이와 같은 회로패턴유닛간의 배선패턴의 선폭은, 일반적으로 회로패턴유닛내의 패턴에 비하여 굵고, 레이저묘화장치에 의한 직접묘화이더라도 치수정밀도적으로 전혀 문제는 없다.
다음으로, 도 13(a), (b) 의 마스터레티클 (MR1, MR2) 의 제조방법의 일례에 대해 설명한다. 그 마스터레티클 (MR1, MR2) 의 제조는, 종래 일반적으로 사용되고 있는 레이저빔 묘화장치, 또는 전자선 묘화장치 등의 레티클 묘화장치를 사용하여 실시할 수 있다.
도 17 은, 레이저빔을 사용한 레티클 묘화장치 (레이저빔 묘화장치) 의 일례를 나타내고, 이 도 17 에서, 마스터레티클 (MR1) 용 기판 (60) 은 시료대 (134) 에 지지되고, 시료대 (134) 는 XY 스테이지 (136) 상에 고정되며, XY 스테이지 (136) 는, 베이스 (137) 상에서 2 차원 방향, 회전방향으로 시료대 (134 ; 기판 (60)) 의 위치결정을 실시한다. 시료대 (134) 상의 이동경 (135m) 및 대향하여 배치된 레이저간섭계 (135) 에 의해 시료대 (134) 의 위치는 고정밀도로 계측되고 있고, 이 계측치에 근거하여 제어장치 (138) 가 XY 스테이지 (136) 의 위치결정 동작을 제어하고 있다.
또, 레이저광원 (LA2) 으로부터 사출된 패턴형성용 광속 (LB2) 은, 강도를 변조하는 변조소자 (AM2) 및 정형광학계 (130) 를 거쳐, 폴리콘미러 (131) 로 반사된 후, 대물렌즈 (133) 에 의해, 마스터레티클 (MR1) 의 기판 (60) 상에 스폿빔을 형성한다. 기판 (60) 상에는, 마스크 재료가 피착되고, 그 위에 포토레지스트가 도포되어 있다. 레이저광원 (LA2) 의 발진동작, 및 변조소자 (AM2) 의 변조동작은 제어장치 (138) 에 의해 제어되고, 제어장치 (138) 는, 다시 회전구동부 (132) 를 통하여 폴리콘미러 (131) 를 회전축 (131a) 의 둘레로 회전시킴과 동시에, 도 17 의 지면에 평행인 소정의 축의 둘레에도 주기적으로 진동시킬 수 있다.
제어장치 (138) 가, 폴리콘미러 (131) 를 2 차원적으로 회전시켜, 광속 (LB2) 으로 대물렌즈 (133) 의 시야내를 2차원적으로 주사시키는 것과 동기하여, 레이저광원 (LA2), 또는 변조소자 (AM2) 를 변조함으로서, 원하는 2차원적인 패턴을 묘화할 수 있다. 제어장치 (138) 에 접속된 도시하지 않은 자기디스크장치 등의 기억장치에는, 묘화하기 위한 각 회로패턴유닛 (Pa ∼ Pe) 의 형상, 및 위치관계를 나타낸 묘화데이터가 기억되어 있고, 제어장치 (138) 는, 그 묘화데이터에 근거하여, 레이저광원 (LA2), 또는 변조소자 (AM2) 를 변조하여, 폴리콘미러 (131) 를 회전시켜, 기판 (60) 상에 각 회로패턴유닛을 묘화해 간다. 단, 대물렌즈 (133) 의 시야에서만은, 묘화할 수 있는 면적이 좁기 때문에, 각 시야내에서의 묘화가 종료할 때마다 XY 스테이지 (136) 를 이동하여, 인접하는 시야간에서 패턴을 연결하면서 묘화를 실시한다.
상기의 묘화후, 현상 및 에칭 등을 실시함으로써 마스터레티클 (MR1) 이 완성된다. 제 2 마스터레티클 (MR2) 에 대해서도 동일하게 제조할 수 있다.
또한, 마스터레티클 (MR1, MR2) 의 패턴의 형성에, 전자빔 묘화장치를 사용하여도 되지만, 일반적으로, 전자빔 묘화장치의 처리능력 (스루풋) 은 레이저빔 묘화장치보다 낮으므로, 처리능력의 점에서 상기와 같이 레이저빔 묘화장치를 사용한 것이 바람직하다. 레이저빔 묘화장치의 경우, 전자빔 묘화장치와 비하여 미소한 패턴의 치수정밀도가 떨어지지만, 상기와 같이 워킹레티클 (WR) 의 노광시에, 축소투영광학계를 사용하는 경우에는, 마스터레티클 (MR1, MR2) 상의 패턴은, 워킹레티클 (WR) 의 패턴을 확대한 패턴으로 좋기 때문에, 치수정밀도로의 요구도 완화되어, 치수오차의 문제는 해소된다.
다음으로, 상기의 실시형태에서 제조된 워킹레티클 (WR) 을 사용하여, 투영노광장치에 의해 소정의 회로패턴을 반도체웨이퍼상에 베이킹하여, 반도체디바이스를 제조하는 공정의 일례에 대하여 설명한다. 본 예에서 사용되는 투영노광장치는, 기본적으로 종래부터 사용되고 있는 일괄노광형 (스텝퍼형), 또는 스텝·앤드·스캔방식과 같은 주사노광형의 축소투영형노광장치와 동일하다.
제 3 실시형태에서도, 제 1 및 제 2 실시형태와 동일하게 도 12 에 나타낸 광학식의 축소투영형 노광장치가 사용된다. 이 때, 도 12 에서, 워킹레티클 (34) 대신에 도 13(c) 의 워킹레티클 (WR) 이 레티클 스테이지상에 지지된다.
통상, 반도체디바이스의 형성시에, 웨이퍼 (W) 상에, 회로패턴을 20 회수 (20 복수층) 정도에 걸쳐 정확하게 중첩시켜 형성할 필요가 있고, 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트영역에는, 지금까지의 프로세스에 의해 X 축의 웨이퍼마크, 및 Y 축의 웨이퍼마크가 부설되어 있다 (모두 도시생략). 그리고, 도시하지 않은 얼라인먼트센서가 각 웨이퍼마크를 검출함으로써 이미 형성되어 있는 회로패턴의 위치가 요구되고, 이 회로패턴상에 워킹레티클 (WR) 의 패턴상이, 정확하게 중첩되어 노광된다. 또한, 웨이퍼마크는, 그 때까지의 프로세스에서, 예를 들면 도 13(c) 의 워킹레티클 (WR) 내의 패턴 (Pw) 에 상당하는 패턴이 전사된 것이다.
그리고, 웨이퍼 (W) 는, 얼라인먼트센서를 사용하여 각 쇼트영역 (48) 이 위치결정된다. 이 때, 얼라인먼트 결과는 어느 소정량 (베이스라인량) 으로 보정된다. 그리고, 워킹레티클 (WR) 의 패턴영역에 대하여 노광광 (IL1) 을 조사함으로써, 패턴영역내의 원판패턴을 축소배율 (1/β) 로 축소한 상이 쇼트영역 (44) 에 노광된다. 이와 같은 방법으로 에이퍼 (W) 상의 각 쇼트영역에 워킹레티클 (WR) 의 원판패턴의 축소상을 노광한 후, 웨이퍼 (W) 의 현상을 실시하여, 에칭 등의 프로세스를 실행함으로서, 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트영역에 반도체디바이스의 어느 레이어의 회로패턴이 형성된다.
그러나, 상술한 바와 같이, 반도체 집적회로 등의 디바이스의 시장동향이, ASIC 나 시스템 LSI 라 불리는, 다품종소량생산형으로 이행하고 있기 때문에, 반도체공장에서 생산되는 디바이스의 품종이 매우 많아지고 있다.
특히 앞으로 수요의 증대가 예상되는 「스탠다드셀」이라 불리는 ASIC 에서는, 디바이스의 각 품종마다, 상기의 20 회수의 노광공정에 대응하기 위한 레티클이 필요하다. 스탠다드셀이란, 디바이스메가가 미리 준비한 회로유닛 (표준셀) 을 디바이스 사용자가 임의로 조합하여 회로설계를 하는 타입의 ASIC 이지만, 어떠한 종류의 회로유닛을 선택하는지도 사용자의 자유이기 때문에, 품종마다, 워킹레티클의 패턴이 완전히 다른 것이다.
물론, 그 각 레티클에 요구되는 치수정밀도도 까다롭기 때문에, 종래에는 각 레티클을, 고정밀도이기는 하지만 스루풋이 낮은 전자빔 묘화장치에 의해 묘화할 필요가 있었다.
그러나, 각 표준셀 자체의 패턴형상은, 품종에 의하지 않고 일정하므로, 상기의 실시형태를 스탠다드셀용 워킹레티클의 제조에 적용하는 경우에는, 디바이스의 사용자가 선택하는 각 표준셀 자체의 패턴 (회로패턴유닛) 군을, 각각 미리 마스터 레티클 (MR1, MR2) 등에 형성해 놓고, 각 품종마다, 이들 마스터레티클 (MR1, MR2) 로부터, 디바이스 사용자가 선택한 표준셀 (회로패턴유닛) 을 선택하여, 그것을 워킹레티클 (WR, WR1) 등의 기판에 전사하면 된다.
상기의 실시형태에 의하면, 종래, 각 품종마다 전자빔 묘화장치에 의해 실시되었던 워킹레티클의 원판패턴의 묘화에 필요한 시간은 대폭 단축되어, 각 품종의 디바이스의 개발에 필요한 시간은 대폭적인 단축이 가능해졌다. 또, 워킹레티클을 제조하기 위한 각 마스터레티클 (MR1, MR2) 상의 회로패턴유닛의 묘화는, 상기와 같이, 고스루풋의 레이저묘화장치에서도 가능하다. 또한, 예를 들면, 스탠다드셀을 제조하는 경우, 마스터레티클 (MR1, MR2) 의 묘화는, 디바이스 메이커가 디바이스 사용자에 대하여, 그것을 표준셀로서 공개 (수주개시) 하기 전에 한번만 실시하면 되므로, 전체적인 스루풋이나 리드타임에 주는 영향은 전혀 없는 것과 같게 된다.
물론, 마스터레티클 (MR1, MR2) 로부터 워킹레티클 (WR) 을 제조 (노광전사) 하는데 필요한 시간도, 워킹레티클의 1 장당, 최대로 1 시간정도 이하로, 디바이스제조를 위한 워킹레티클의 제조에 필요한 시간이 비약적으로 단축된다.
또한, 본 예에 의한 워킹레티클의 제조방법은, 상기와 같이 마스터레티클군을 미리 제조해 놓고, 그 패턴 중 일부를 선택하여 워킹레티클의 기판에 전사하는 방법에 한정되는 것이 아니고, 신품종의 디바이스마다, 일부 또는 모든 마스터레티클을 신규로 제조하여, 이 신규의 마스터레티클을 사용하여 워킹레티클을 제조하여도 전혀 문제는 없다. 이 방법에서는, 품종마다 다른 배선에 대하여, 보다 플렉시블하게 대응이 가능해지는 이점이 있다.
또한, 마스터레티클 (MR1, MR2) 로부터 워킹레티클 (WR) 로의 축소율이 큰 경우, 하나의 회로패턴유닛 (Pa, Pf) 등을, 1 장의 마스터레티클 (MR1, MR2) 에 일괄하여 형성하는 것이 곤란한 경우도 발생한다. 그 경우에는, 제 1 및 제 2 실시형태에서 설명한 바와 같이, 그 회로패턴유닛을, 2 장 이상의 마스터레티클로 분할하여 묘화하고, 워킹레티클 (WR) 로의 전사시에, 각각을 연결하여 하나의 회로패턴유닛을 형성하면 되는 것은 말할 필요도 없다.
또, 도 14 에서는, 워킹레티클 (WR) 용 기판 (50) 에 마스터레티클의 패턴을 노광하는 노광장치로서, 일괄노광형 (스텝퍼형) 의 투영노광장치가 사용되고 있으나, 그 대신 스텝·앤드·스캔 방식과 같은 주사노광형의 투영노광장치를 사용하는 것도 가능하다.
그러나, 상술의 각 실시형태에서는, 복수의 모패턴의 축소상을 워킹레티클용 기판상에서 연결하여 전사한다. 이 때, 모패턴의 축소상이 각각 전사되는, 기판상에서 인접하는 2 개의 쇼트영역은 그 경계부가 직선이었으나, 예를 들면 그 2 개의 쇼트영역에 걸쳐 형성되는 패턴이 전혀 존재하지 않도록, 그 경계부를 요철형상으로 하여도 된다. 이 경우, 2 개의 쇼트영역에 걸치는 패턴, 즉 모패턴의 축소상의 접속부를 대폭 줄일 수 있고, 워킹레티클의 제조정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 2 개의 쇼트영역의 경계부를 직선으로 하지 않는 노광방법은, 예를 들면 일본공개특허공보 평9-190962 호 및 대응하는 미국특허출원 08/781,105 (출원일 : 1997년 1월 9일) 에 개시되어 있고, 본 국제출원에서 지정한 지정국, 또는 선택한 선택국의 국내법령이 허용하는 범위에서 이들 공보 및 미국특허의 개시를 원용하여 본문의 기재의 일부로 한다. 또, 상술의 제 3 실시형태로부터 명확한 바와 같이, 기판상에서 인접하는 2 개의 쇼트영역에 걸쳐 형성되는 패턴이 존재하지 않는, 즉, 2 개의 모패턴의 축소상에 그 접속부가 없어도, 본 발명에서는 그 2 개의 쇼트영역에 각각 전사되는 모패턴의 축소상을 연결하는 것으로 표현하고 있다. 따라서, 본 발명에서의 축소상의 화면연결은 그 접속부의 유무에 관계없이, 2 개의 모패턴의 축소상을 인접하여 전사하는 개념이다.
또, 마스터레티클상의 모패턴을 워킹레티클용 기판상에 전사하는, 포토마스크제조용 투영노광장치 (도 2, 도 14 등) 에서는, 조명광학계내에 배치되는 옵티컬인티그레이터 (호모디나이저) 로서, 프라이아이렌즈 대신에 로드인티그레이터를 사용하여도 되고, 또는 프라이아이렌즈와 로드인티그레이터를 조합하여 사용하여도 된다. 또한 투영광학계는, 복수의 굴절광학소자만으로 이루어지는 굴절계, 복수의 반사광학소자만으로 이루어지는 반사계, 및 굴절광학소자와 반사광학소자를 조합한 반사굴절계의 어느 것이어도 된다. 반사굴절형의 투영광학계로서는, 반사광학소자로서 적어도 빔스플리터 및 오목면경을 갖는 광학계, 반사광학소자로서 빔스플리터를 사용하지 않고 오목면경과 미러를 갖는 광학계, 및 미국특허제 5,788,229 호에 개시되어 있는 바와 같이, 복수의 굴절광학소자와 2 개의 반사광학소자 (적어도 일방은 오목면경) 을, 구부리지 않고 일직선으로 신장되는 광축상에 배치한 광학계 중 어느 것이어도 된다. 또한, 본 국제출원에서 지정한 지정국, 또는 선택한 선택국의 국내법령이 허용하는 범위에서 이 미국특허의 개시를 원용하여 본문의 기재의 일부로 한다.
또, 상술의 실시형태에서는 개구조리개 등을 사용하여 조명조건, 즉 조명광학계내의 푸리에변환면 (동면) 상에서의 노광광이 강도분포를 변경하는 것으로 했으나, 예를 들면 노광용 광원과 옵티컬 인티그레이터와의 사이에 배치되는 적어도 하나의 광학소자를 이동하여, 옵티컬 인티그레이터의 입사면상에서의 조명광의강도분포를 변경하도록 구성하여도 된다. 또, 그 적어도 하나의 광학소자보다도 광원측에 1 쌍의 원추프리즘 (액시콘) 을 추가로 배치하여, 그 1 쌍의 액시콘의 광축방향에 관한 간격을 조정함으로써, 옵티컬 인트그레이터의 입사면상에서의 조명광을, 그 강도분포가 중심부보다 그 외측에서 높아지는 고리띠형상으로 변경가능하게 구성하여도 된다. 이로써, 프라이아이렌즈에서는 그 사출측 초점면상, 로드인티그레이터에서는 그 사출면과 레티클과의 사이에 설정되는 조명광학계의 푸리에변환면상에서의 조명광의 강도분포를 변경하는 것이 가능해짐과 동시에, 조명조건의 변경에 따른 조명광의 광량손실을 대폭적으로 저감할 수 있으며, 고스루풋의 유지가 가능하다.
또, 노광용조명광으로서 레이저 플라즈마광원, 또는 SOR 로부터 발생하는 연X선영역 (파장 5 ∼ 15 ㎚ 정도), 예를 들면 파장 13.4 ㎚, 또는 11.5 ㎚ 의 EUV (Extreme Ultra Violet) 광을 사용하는 투영노광장치를, 상술의 포토마스크제조용 노광장치로서 사용하여도 된다. 또한, EUV 노광장치에서는 축소투영광학계가 복수매 (3 ∼ 6 장정도) 의 반사광학소자만으로 이루어지는 반사계이고, 또한 모마스크로서 반사형마스크가 사용된다.
또한, DFB 반도체 레이저 또는 파이버 레이저로부터 발진되는 적외역, 또는 가시역의 단일파장 레이저를, 예를 들면 에르븀 (또는 에르븀과 이트륨의 양방) 이 도프된 파이버 앰프로 증폭하고, 또한 비선형 광학결정을 사용하여 자외광으로 파장변환한 고주파를 노광용 조명광으로 사용하여도 된다. 일례로서는, 단일파장레이저의 발진파장을 1.51 ∼ 1.59 ㎛ 의 범위내로 하면, 발생파장이 189 ∼ 199 ㎚ 의 범위내인 8 배 고주파, 또는 발생파장이 151 ∼ 159 ㎚ 의 범위내인 10배 고주파가 출력된다. 특히 발진파장을 1.544 ∼ 1.553 ㎛ 의 범위내로 하면, 193 ∼ 194 ㎚ 의 범위내의 8배 고주파, 즉 ArF 엑시머레이저와 대략 동일한 파장이 되는 자외광이 얻어지고, 발진파장을 1.57 ∼ 1.58 ㎛ 의 범위내로 하면, 157 ∼ 158 ㎚ 의 범위내의 10배 고주파, 즉 F2 레이저와는 대략 동일한 파장이 되는 자외광이 얻어진다.
또, DUV 광 (원자외광) 이나 VUV 광 (진공자외광) 등을 사용하는 디바이스제조용 투영노광장치에서는 일반적으로 투과형 레티클이 사용되므로, 상술의 각 실시형태에서의 워킹레티클용 기판으로서 석영유리, 불소가 도프된 석영유리, 형석, 불화마그네슘, 또는 수정 등이 사용된다. 또, EUV 노광장치에서는 반사형마스크가 사용되고, 플록시미티방식의 X선 노광장치, 또는 마스크 투영방식의 전자선 노광장치 등에서는 투과형 마스크 (스텐실마스크, 멤블렌마스크) 가 사용되므로, 워킹레티클용 기판으로서는 실리콘웨이퍼 등이 사용된다.
또한, 복수의 광학소자가 경통내에 형성된 투영광학계와, 다수의 광학소자 (옵티컬 인티그레이터 등을 포함) 로 구성되는 조명광학계의 적어도 일부를 가대(架台)에 고정하고, 베이스 플레이트 상에 배치되는, 3 개 또는 4 개의 방진패드를 갖는 방진장치에 의해 그 가대를 지지한다. 또한, 그 가대에 현가되는 베이스상에 기판스테이지를 배치함과 동시에, 레티클 스테이지가 배치되는 베이스를, 그 가대에 형성되는 칼럼에 고정한다. 그리고, 조명광학계 및 투영광학계의 광학조정을 각각 실시함과 동시에, 다수의 기계부품으로 이루어지는 레티클 스테이지나 웨이퍼 스테이지에 배선이나 배관을 접속하고, 다시 총합조정 (전기조정, 동작확인 등) 을 실시함으로써, 상술한 포토마스크 제조용 투영노광장치 (도 2, 도 14 등) 를 제조할 수 있다. 또한, 노광장치의 제조는 온도 및 청결도 등이 관리된 크린룸내에서 실시하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상술의 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지의 구성을 취할 수 있는 것은 물론이다.
본 발명은, 반도체집적회로 등의 마이크로 디바이스를 리소그래피기술을 이용하여 제조할 때에 원판패턴으로서 사용되는 포토마스크의 제조방법 및 장치, 및 그와 같은 포토마스크를 사용한 디바이스의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 (제 1 및 제 2, 제 3의) 포토마스크의 제조방법에 의하면, 복수매의 모마스크의 패턴이 각각 전사용 패턴을 확대한 패턴의 일부이기 때문에, 예를 들면 전자빔 묘화장치나 레이저빔 묘화장치 등을 사용하여 각각 적은 묘화데이터로, 또한 단시간에 작은 리프트량으로 묘화할 수 있다. 또, 모마스크의 묘화오차는, 그 모마스크의 패턴의 축소배율비로 작아지기 때문에, 전사용 패턴 (원판패턴) 을 고정밀도로 형성할 수 있다. 또한, 이들 모마스크를 한번 제조하면 반복하여 사용할 수 있기 때문에, 그 포토마스크를 다수장 제조하는 경우에도, 개개의 원판패턴을 고정밀도로, 또한 단시간에 형성할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 제 2 또는 제 3 포토마스크의 제조방법에 의하면, 복수의 모마스크의 패턴 (또는 분할패턴) 이 각각 전사용 패턴, 또는 이 확대패턴의 일부로, 단시간에 작은 리프트량으로 묘화할 수 있는 것은 물론, 다중노광에 의해, 모마스크의 패턴의 묘화오차를, 다중노광의 회수 만큼 평균화할 수 있기 때문에, 최종적으로 형성되는 포토마스크의 패턴 (원판패턴) 의 위치오차나 선폭오차 등을 크게 저감시켜, 정밀도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또, 모마스크의 패턴 (또는 분할패턴) 의 축소상을 포토마스크의 기판상에 연결하여 노광할 때에는, 모마스크의 패턴 등의 묘화오차도 축소되기 때문에, 보다 고정밀도로 그 원판패턴을 형성할 수 있다.
또, M 세트의 복수매의 모마스크의 패턴중 적어도 1 세트의 복수매의 모마스크의 패턴이, 다른 소정의 1 세트의 복수매의 모마스크의 패턴과 분할방법이 다른 경우, 또는 M 세트의 복수매의 모마스크의 패턴중 적어도 1 세트의 복수매의 모마스크의 패턴은, 다른 소정의 1 세트의 복수매의 모마스크의 패턴의 연결영역을 포함하는 경우에는, 그 모마스크의 패턴상을 노광하는 투영광학계의 노광면적내의 다른 위치의 상이 그 포토마스크의 기판상의 동일위치에 노광되기 때문에, 그 투영광학계의 디스토션이나, 노광면적내의 위치에 의한 전사선폭 균일성의 오차가, 평균화효과로 저감된다. 따라서, 그 포토마스크를 제조하는 경우에 사용되는 투영노광장치의 결상특성이 실질적으로 보정되게 된다. 또한, 연결오차도 평균화효과로 저감된다.
또, 기판의 표면에 복수매의 모마스크의 패턴의 축소상을 순차적으로 전사할 때에, 그 포토마스크의 용도에 따라 일괄노광형의 축소투영형 노광장치, 또는 주사노광형의 축소투영형 노광장치를 나눠 사용할 수 있는 경우에는, 예를 들면, 그 용도에 따라 발생이 예상되는 결상특성의 오차 등을 미리 상쇄하도록 모마스크의 패턴의 결상특성을 보정함으로써, 그 예상되는 결상특성의 오차를 보정할 수 있다.
또, 기판의 표면에 복수매의 모마스크의 패턴의 축소상을 순차적으로 전사할 때에, 그 포토마스크를 사용하는 투영노광장치의 투영광학계의 비회전대칭수차와 디스토션 특성과의 적어도 일방에 따라 그 모마스크의 패턴의 축소상의 결상특성을 각각 보정하는 경우에도, 그 포토마스크를 사용하는 투영광학계의 그 소정의 결상특성이 열화되고 있을 때에, 그 결상특성을 실질적으로 보정할 수 있기 때문에, 중첩정밀도 등이 향상된다.
또, 그 포토마스크가 다시 축소투영에서 사용되는 경우에는, 최종적으로 제조되는 디바이스의 패턴에 비하여, 그 모마스크의 패턴 (또는 분할패턴) 의 배율이 더욱 커지기 때문에, 그 모마스크의 패턴을 묘화하는 전자빔 묘화장치 등의 묘화오차의 영향이 더욱 작아져, 보다 고정밀도로 그 디바이스의 패턴을 형성할 수 있다.
또, 모마스크의 패턴으로부터 선택된 패턴유닛의 상을 조합하여 전사하는 경우에는, 레이저 묘화장치나 전자선 묘화장치 등을 거의 사용하지 않고 여러가지의 포토마스크 (워킹레티클) 를 단시간에 제조할 수 있다. 따라서, ASIC 나 시스템 LSI 등의 다품종소량생산의 디바이스를 제조할 때에 사용할 수 있는 포토마스크를 단시간에 저비용으로 제조할 수 있는 이점이 있다.
또, 워킹레티클을 단시간에 제조할 수 있기 때문에, ASIC 등의 디바이스의 개발기간을 단축할 수 있는 이점도 있다.
또, 본 발명의 포토마스크의 제조장치에 의하면, 본 발명의 포토마스크의 제조방법을 실시할 수 있다.
또, 본 발명의 디바이스의 제조방법에 의하면, 본 발명의 포토마스크의 제조방법을 사용하고 있기 때문에, 디바이스의 패턴을 보다 고정밀도로 형성할 수 있다.
또, 모마스크의 패턴으로부터 선택된 패턴유닛의 상을 조합하여 전사함으로써 디바이스를 제조하는 방법에 의하면, 다품종소량생산의 디바이스를 단시간에 제조할 수 있는 이점이 있다.

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  34. 노광 장치에서 사용되는, 전사용 패턴이 형성되는 포토마스크의 제조방법에 있어서,
    상기 전사용 패턴을 확대한 패턴이 분할되어 형성되는 복수 매의 모마스크의 패턴을 준비하고,
    상기 노광 장치와 상이한, 노광 빔으로서 광을 이용하여 상기 각 모마스크의 패턴의 축소상을 형성하는 노광 장치에 의해, 상기 모마스크별로 그 패턴이 상기 포토마스크용 기판상에서 상이한 위치에 전사되도록 상기 기판을 이동시켜 상기 복수 매의 모마스크의 패턴의 축소상을 각각 상기 기판상에 전사하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 복수 매의 모마스크와 상이하고, 또한 상기 포토마스크와 상이한 별도의 포토마스크에 형성되는 전사용 패턴의 확대패턴의 일부가 형성되는 별도의 모마스크를 준비하고,
    상기 별도의 포토마스크를 제조하기 위하여, 상기 별도의 모마스크와 상기 복수 매의 모마스크 중 하나 이상과의 각 패턴의 축소상을 상기 별도의 포토마스크용 기판상에 전사하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 별도의 포토마스크에 형성되는 전사용 패턴의 일부는 상기 포토마스크에 형성되는 전사용 패턴의 적어도 일부와 동일하고,
    상기 별도의 모마스크는 상기 복수 매의 모마스크의 패턴과 상이한 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  37. 제 35 항에 있어서,
    상기 포토마스크에 형성되는 전사용 패턴과 소정 위치관계로 배치되는 얼라인먼트 마크에 대응하는 마크가 형성된 모마스크를 준비하고,
    상기 상이한 노광 장치에 의해 상기 대응하는 마크의 축소상을 상기 포토마스크용 기판상에 전사함으로써, 상기 포토마스크용 기판상에 상기 얼라인먼트 마크를 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 대응하는 마크가 형성된 모마스크를 사용하여 상기 별도의 포토마스크용 기판상에 얼라인먼트 마크를 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  39. 제 34 항에 있어서,
    상기 복수 매의 모마스크는, 상기 전사용 패턴을 구성하는 서로 기능이 상이한 회로 블록에 대응하는 상이한 패턴 유닛이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 복수 매의 모마스크 중 1매 이상은 상기 전사용 패턴과 회로구성이 상이한 별도의 전사용 패턴의 형성에 사용되는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  41. 제 34 항에 있어서,
    상기 상이한 노광 장치로서 상기 포토마스크의 용도에 따라 정지 노광 방식의 축소투영형 노광 장치, 또는 주사 노광 방식의 축소투영형 노광 장치가 구분하여 사용되는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  42. 제 34 항에 있어서,
    상기 상이한 노광 장치의 투영광학계의 회전비대칭 수차와 디스토션 특성 중 적어도 일방에 따라, 상기 모마스크의 패턴의 축소상의 결상 특성을 각각 보정하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  43. 제 34 항에 있어서,
    상기 포토마스크는, 상기 노광 장치에 의해 상기 전사용 패턴이 감광물체 상에 축소투영되는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  44. 노광 장치에서 사용되는, 전사용 패턴이 형성되는 포토마스크의 제조방법에 있어서,
    상기 전사용 패턴을 확대한 패턴이 상기 전사용 패턴을 구성하는 복수 개의 회로 블록에 각각 대응하여 복수로 분할된 패턴을 준비하고, 이 복수의 분할 패턴은 각각 회로 블록에 대응하는 패턴 유닛을 포함하며,
    상기 노광 장치와 상이한, 노광 빔으로서 광을 이용하여 상기 각 분할 패턴의 축소상을 형성하는 노광 장치에 의해, 상기 복수의 분할 패턴의 축소상을 각각 위치를 다르게 하여 상기 포토마스크용 기판상에 전사하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  45. 제 44 항에 있어서,
    상기 회로블록은, 집적회로중 CPU 코어부, RAM부, ROM부, 또는 스탠다드셀용 표준 회로블록 중 어느 하나에 대응하는 것임을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  46. 제 45 항에 있어서,
    상기 복수의 분할 패턴이 형성되는 복수 매의 모마스크를 준비하고,
    상기 복수 매의 모마스크를 각각 상기 상이한 노광 장치를 사용하여 상기 기판상에 상기 전사용 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  47. 제 46 항에 있어서,
    상기 모마스크는, 복수 종류의 포토마스크를 제조할 때 사용되는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  48. 제 47 항에 있어서,
    상기 포토마스크는 상기 노광 장치에 의해 상기 전사용 패턴이 감광물체상에 축소투영되는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  49. 제 44 항에 있어서,
    상기 포토마스크용 기판상에서 상기 모마스크의 상기 패턴 유닛의 상이 전사되는 영역 이외의 영역의 적어도 일부에서, 소정의 스폿으로 좁혀진 노광 빔을 사용하여 상기 전사용 패턴의 일부를 묘화하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  50. 제 44 항에 있어서,
    상기 전사용 패턴과 소정 위치관계로 배치되는 얼라인먼트 마크에 대응하는 마크가 형성된 모마스크를 준비하고,
    상기 상이한 노광 장치로 상기 모마스크를 사용하여 상기 대응하는 마크를 상기 기판상에 전사함으로써, 상기 기판상에 상기 얼라인먼트 마크를 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  51. 제 46 항에 있어서,
    상기 복수 매의 모마스크와 상이하고, 또한 상기 포토마스크와 상이한 별도의 포토마스크에 형성되는 전사용 패턴의 확대 패턴의 일부가 형성되는 별도의 모마스크를 준비하고,
    상기 별도의 포토마스크를 제조하기 위하여, 상기 별도의 모마스크와 상기 복수 매의 모마스크 중 하나 이상과의 각 패턴의 축소상을 상기 별도의 포토마스크용 기판상에 전사하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  52. 제 51 항에 있어서
    상기 별도의 포토마스크에 형성되는 전사용 패턴의 일부는 상기 포토마스크에 형성되는 전사용 패턴의 적어도 일부와 동일하고,
    상기 별도의 모마스크는 상기 복수 매의 모마스크의 패턴과 상이한 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  53. 회로 패턴을 물체상에 형성하는 디바이스 제조방법에 있어서,
    상기 회로 패턴을 배율β(β>1)로 확대한 제 1 패턴을 다시 배율α(α>1)로 확대한 제 2 패턴이 분할되어 형성되는 복수 매의 모마스크를 준비하고,
    노광빔으로서 광을 사용하여 상기 모마스크를 조사하고 또한 배율이 1/α인 투영계를 갖는 제 1 노광 장치에 의해 상기 모마스크별로 그 패턴이 포토마스크용 기판상에서 상이한 위치에 전사되도록 상기 기판을 이동시킴과 동시에, 상기 복수 매의 모마스크의 패턴의 축소상을 각각 상기 기판상에 전사함으로써 상기 제 1 패턴이 형성된 포토마스크를 제조하고,
    상기 제 1 노광 장치와 상이한, 배율이 1/β인 투영계를 갖는 제 2 노광 장치에 의해 상기 포토마스크에 형성된 제 1 패턴의 축소상을 상기 물체상에 전사함으로써 상기 물체상에 상기 회로 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  54. 제 53 항에 있어서,
    상기 복수 매의 모마스크와 상이하고, 또한 상기 포토마스크와 상이한 별도의 포토마스크에 형성되는 전사용 패턴의 확대 패턴의 일부가 형성되는 별도의 모마스크를 준비하고,
    상기 제 1 노광 장치에 의해 상기 별도의 모마스크와 상기 복수 매의 모마스크 중 하나 이상과의 각 패턴의 축소상을 상기 별도의 포토마스크용 기판상에 전사함으로써, 상기 별도의 포토마스크를 제조하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  55. 회로 패턴을 물체상에 형성하는 디바이스 제조방법에 있어서,
    상기 회로 패턴을 배율β(β>1)로 확대한 제 1 패턴을 다시 배율α(α>1)로 확대한 제 2 패턴이, 상기 회로 패턴을 구성하는 복수개의 회로 블록에 각각 대응하여 복수로 분할된 패턴을 준비하고, 이 복수의 분할 패턴은 각각 회로 블록에 대응하는 패턴 유닛을 포함하고,
    노광빔으로서 광을 사용하여 상기 분할 패턴을 조사하고 배율이 1/α인 투영계를 갖는 제 1 노광 장치에 의해 상기 복수의 분할 패턴의 축소상을 각각 위치를 다르게 하여 포토마스크용 기판상에 전사함으로써 상기 제 1 패턴이 형성된 포토마스크를 제조하고,
    상기 제 1 노광 장치와 상이한, 배율이 1/β인 투영계를 갖는 제 2 노광 장치에 의해 상기 포토마스크에 형성된 제 1 패턴의 축소상을 상기 물체상에 전사함으로써 상기 물체상에 상기 회로 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  56. 제 55 항에 있어서,
    상기 복수의 분할 패턴이 형성되는 복수 매의 모마스크와 상이하고 상기 포토마스크와 상이한 별도의 포토마스크에 형성되는 전사용 패턴의 확대 패턴의 일부가 형성되는 별도의 모마스크를 준비하고,
    상기 제 1 노광 장치에 의해 상기 별도의 모마스크와 상기 복수 매의 모마스크 중 하나 이상과의 각 패턴의 축소상을 상기 별도의 포토마스크용 기판상에 전사함으로써, 상기 별도의 포토마스크를 제조하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조장치.
  57. 제 53 항, 제 54 항, 제 56 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 노광 장치에 의해 상기 복수 매의 모마스크의 패턴의 축소상을 각각 상기 기판상에 전사할 때, 상기 복수 매의 모마스크 중 적어도 일부에서 상기 기판의 노광 조건을 다르게 하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  58. 제 53 항 내지 제 56 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 노광 장치에 의해 상기 복수 매의 모마스크의 패턴의 축소상을 각각 상기 기판상에 전사할 때, 상기 제 2 노광 장치의 특성에 따라 상기 복수 매의 모마스크 중 적어도 일부에서 상기 기판상에서의 전사위치와 상 특성 중 적어도 일방을 조정하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  59. 제 34 항 내지 제 43 항, 제 46 항 내지 제 48 항, 제 51 항, 제 52 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포토마스크의 전사용 패턴은 배선 패턴을 포함하고, 상기 복수 매의 모마스크를 사용하는 제 1 노광과 상기 배선 패턴을 전사하는 제 2 노광에 의해 상기 포토마스크용 기판상에 상기 전사용 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  60. 제 34 항 내지 제 43 항, 제 46 항 내지 제 48 항, 제 51 항, 제 52 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상이한 노광 장치에 의해 상기 복수 매의 모마스크의 패턴의 축소상을 각각 상기 기판상에 전사할 때, 상기 복수 매의 모마스크 중 적어도 일부에서 상기 기판의 노광 조건을 다르게 하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  61. 제 34 항 내지 제 43 항, 제 46 항 내지 제 48 항, 제 51 항, 제 52 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상이한 노광 장치에 의해 상기 복수 매의 모마스크의 패턴의 축소상을 각각 상기 기판상에 전사할 때, 상기 노광 장치의 특성에 따라 상기 복수 매의 모마스크 중 적어도 일부에서 상기 기판상에서의 전사위치와 상 특성 중 적어도 일방을 조정하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  62. 노광 장치에 의해 패턴이 디바이스 기판상에 전사되는 포토마스크의 제조방법에 있어서,
    상기 패턴이 복수로 분할된 패턴을 준비하고,
    상기 노광 장치와 상이한 노광 장치에 의해 상기 복수의 분할 패턴을 각각 위치를 다르게 하여 마스크 기판상에 전사하고,
    상기 노광 장치에 의한 상기 패턴의 전사특성에 기초하여 상기 상이한 노광 장치에서 상기 마스크 기판상에서의 상기 분할 패턴의 전사위치와 상 특성 중 적어도 일방을 조정하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  63. 제 62 항에 있어서,
    상기 복수의 분할 패턴은 상기 패턴을 구성하는 서로 기능이 상이한 회로 블록에 각각 대응하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  64. 제 62 항에 있어서,
    상기 패턴의 확대 패턴을 복수로 분할하여 상기 복수의 분할 패턴이 준비되고, 상기 복수의 분할 패턴의 축소상이 상기 마스크 기판상에 전사되는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  65. 제 64 항에 있어서,
    상기 상 특성은, 상기 패턴의 축소상을 형성하는 투영광학계의 광학특성을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  66. 제 62 항에 있어서,
    상기 상이한 노광 장치에 의해 상기 복수의 분할 패턴을 각각 상기 기판상에 전사할 때, 상기 복수의 분할 패턴 중 적어도 일부에서 상기 마스크 기판의 노광조건을 다르게 하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  67. 제 62 항에 있어서,
    상기 포토마스크의 패턴은 배선 패턴을 포함하고, 상기 복수의 분할 패턴을 사용하는 제 1 노광과 상기 배선 패턴을 전사하는 제 2 노광에 의해, 상기 마스크 기판상에 상기 배선 패턴을 포함하는 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  68. 회로 패턴을 물체상에 형성하는 디바이스 제조방법으로서,
    제 34 항 내지 제 52 항, 제 62 항 내지 제 67 항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 사용하여 포토마스크를 제조하고,
    상기 포토마스크의 패턴의 축소상을 상기 물체상에 전사하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  69. 하나 이상의 동일한 기판 블록을 포함하는 상이한 전사용 패턴을 갖는 적어도 제 1 및 제 2 포토마스크를 포함하는 복수의 포토마스크의 제조방법에 있어서,
    상기 제 1 포토마스크에 형성되는 제 1 전사용 패턴의 적어도 일부를 분할한 복수의 제 1 패턴을 준비하고, 그 제 1 전사용 패턴은 상기 동일한 회로 블록을 포함하는 복수의 회로 블록을 그 적어도 일부에 가지며, 또한 그 복수의 제 1 패턴의 일부는 상기 동일한 회로 블록을 포함하고,
    상기 제 2 포토마스크에 형성되는 제 2 전사용 패턴의 적어도 일부를 분할한 하나 이상의 제 2 패턴을 준비하고, 그 제 2 전사용 패턴은 상기 동일한 회로 블록을 포함하는 복수의 회로 블록을 그 적어도 일부에 가지며, 또한 그 하나 이상의 제 2 패턴은 상기 동일한 회로 블록과 상이한 회로 블록을 포함하고,
    상기 복수의 제 1 패턴을 각각 위치를 다르게 하여 제 1 기판상에 전사함으로써 그 제 1 기판상에 상기 제 1 전사용 패턴을 형성하고,
    상기 복수의 제 1 패턴 중 상기 동일한 회로 블록에 대응하는 제 1 패턴과 상기 하나 이상의 제 2 패턴을 각각 위치를 다르게 하여 제 2 기판상에 전사함으로써 그 제 2 기판상에 상기 제 2 전사용 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 마스크 제조방법.
  70. 제 69 항에 있어서,
    상기 복수의 포토마스크는 각각 반도체 디바이스의 제조에 사용되며, 상기 동일한 회로 블록은 CPU 부, 메모리부 및 게이트 어레이 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 제조방법.
  71. 제 69 항에 있어서,
    상기 전사용 패턴과 소정 위치관계로 배치되는 얼라인먼트 마크에 대응하는 마크가 형성된 모마스크를 준비하고,
    상기 모마스크를 사용하여 상기 각 기판상에 상기 대응하는 마크를 전사함으로써 상기 각 기판상에 상기 얼라인먼트 마크를 형성하는 것을 특징으로 하는 마스크 제조방법.
  72. 제 69 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 패턴 및 상기 하나 이상의 제 2 패턴은 복수 매의 모마스크에 형성되고,
    상기 제 1 및 제 2 포토마스크 중 적어도 일방이 사용되는 노광 장치와 상이한 노광 장치로 상기 복수 매의 모마스크를 사용하여 상기 제 1 및 제 2 기판상에 각각 상기 제 1 및 제 2 전사용 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 마스크 제조방법.
  73. 제 72 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 포토마스크 중 적어도 일방에서는, 상기 복수 매의 모마스크 중 적어도 일부를 이용하는 제 1 노광과 상기 기판상에 조사되는 스폿 빔을 사용하는 제 2 노광에 의해 상기 기판상에 상기 전사용 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 마스크 제조방법.
  74. 제 72 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 포토마스크 중 적어도 일방은 그 전사용 패턴에 배선 패턴을 포함하고, 상기 복수 매의 모마스크 중 적어도 일부를 이용하는 제 1 노광과 상기 패선 패턴을 전사하는 제 2 노광에 의해 상기 기판상에 상기 전사용 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 마스크 제조방법.
  75. 제 69 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 기판 중 적어도 일방은 상기 복수의 패턴 중 적어도 일부에서 그 노광 조건이 상이한 것을 특징으로 하는 마스크 제조방법.
  76. 제 69 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 포토마스크 중 적어도 일방이 사용되는 노광 장치와 상이한 노광 장치에 의해 상기 제 1 및 제 2 기판 중 적어도 일방에 상기 패턴을 전사할 때, 상기 노광 장치의 특성에 따라 상기 복수의 패턴의 적어도 일부에서 상기 기판상에서의 전사 위치와 상 특성 중 적어도 일방을 조정하는 것을 특징으로 하는 마스크 제조방법.
  77. 회로 패턴을 물체상에 형성하는 디바이스 제조방법으로서,
    제 69 내지 제 76 항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 사용하여 복수의 포토마스크를 제조하고,
    상기 복수의 포토마스크 중 하나 이상의 패턴의 축소상을 상기 물체상에 전사하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  78. 물체상에 패턴을 전사하는 노광 장치에서 사용되는 포토마스크로서,
    제 34 항 내지 제 52 항, 제 62 항 내지 제 67 항, 제 69 항 내지 제 76 항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 사용하여 상기 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
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