KR100574208B1 - 주사형 노광장치 및 그의 제조방법, 및 디바이스 제조방법 - Google Patents

주사형 노광장치 및 그의 제조방법, 및 디바이스 제조방법 Download PDF

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Abstract

레티클 상의 조명영역 (IAR) 을 제한하는 가동 블레이드 (BL1, BL2) 의 구동장치가 리니어모터 (43A, 43B) 에 의해 구성되어 있다. 그 때문에, 종래의 회전식모터와 같이 축중심 어긋남에 기인하는 진동 등이 문제로 되는 일이 없이, 장치의 커다란 진동 요인 중 하나를 해소할 수 있고, 결과적으로 노광 정밀도의 향상이 가능하다. 리니어모터 (43A, 43B) 는, 레티클 (R) 과 웨이퍼 (W) 의 동기이동방향에 대응하는 방향으로 블레이드 (BL1, BL2) 를 구동하므로, 가동 블레이드의 등속이동시에는 리니어모터가 진동원으로 되지 않는다. 따라서, 레티클 스테이지 (RST) 를 고속화하는 경우에 그것에 대응하여 리니어모터의 추력을 증가시켜도 동기이동중에 진동 등이 발생하지 않고, 레티클 (R) 과 웨이퍼 (W) 의 동기이동속도, 나아가서는 스루풋의 향상이 가능하다.
주사형 노광장치

Description

주사형 노광장치 및 그의 제조방법, 및 디바이스 제조방법 {SCANNING ALIGNER, METHOD OF MANUFACTURE THEREOF, AND METHOD OF MANUFACTURING DEVICE}
본 발명은 주사형 노광장치 및 그의 제조방법, 및 디바이스 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체소자, 액정표시소자 등을 제조하는 리소그래피 공정에서 사용되는 주사형 노광장치 및 그의 제조방법, 및 상기 주사형 노광장치를 사용하여 반도체소자 등의 마이크로 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것이다.
최근, 반도체소자 등을 제조하는 리소그래피 공정에서는 패턴이 형성된 마스크 또는 레티클 (이하, 「레티클」이라고 총칭함) 상의 직사각형 또는 원호형상의 조명영역을 조명광으로 조명하고, 레티클과 웨이퍼 등의 기판을 1 차원 방향으로 동기이동하여 상기 패턴을 기판 상에 축차 전사하는, 소위 슬릿스캔방식, 스텝ㆍ앤드ㆍ스캔방식 등의 주사형 노광장치가 사용되고 있다.
이러한 장치에서는 노광중에 레티클 상의 패턴영역외의 부분이 불필요하게 노광되지 않도록, 레티클 상의 조명영역을 제한하는 가동 블레이드를 레티클과 동기하여 구동하는 차광장치 (가동 레티클 블라인드라고도 함) 가 사용되고 있다 (일본 공개특허공보 평4-196513 호 및 이것에 대응하는 미국특허 제 5,473,410 호 참조). 종래의 차광장치에서는, 구동원으로서의 회전식 모터의 회전운동을 이송 나사 또는 볼나사 등에 의해 직선운동으로 변환하여 가동 블레이드를 동기이동방향에 대응하는 방향으로 구동하고 있었다.
반도체소자의 제조공정에서는, 레티클에 형성되어 있는 패턴을 웨이퍼 상에 정확하게 중첩하여 전사하는 것이 요구된다.
그러나, 상기 종래의 차광장치에서는, 가동 블레이드의 구동원으로서 회전식 모터가 사용되고 있으므로, 주사노광 (스캔노광) 시에, 가동 블레이드를 레티클에 동기하여 등속 구동할 때에도 모터는 등속으로 회전을 계속하고, 그 회전관성 편심량 등에 기인하여 진동이 발생하고, 그 진동이 장치의 다른 부분에 영향을 주고, 결과적으로 주사형 노광장치의 노광정밀도를 악화시키고 있었다. 또, 상기 회전에 의해 발생하는 진동성분은 회전수의 증가에 따라 커지므로, 레티클 스테이지의 고속화, 즉 주사노광의 고속화의 장해, 나아가서는 스루풋 향상의 장해로도 되고 있었다.
한편, 상술한 차광장치의 구동에 기인하는 진동이 장치의 다른 부분에 영향을 주지 않도록 하기 위해, 차광장치 (가동 레티클 블라인드) 를 포함하는 레티클 블라인드 부분과, 레티클 스테이지, 웨이퍼 스테이지, 투영광학계 등이 탑재된 본체 가대부(架台部) (이하, 적당히 「보디」라고 함) 를 물리적으로 분리하여, 서로 진동이 전달되지 않도록 하는 것을 생각할 수도 있지만, 단순히, 레티클 블라인드와 본체 가대부를 분리한 것에서는, 레티클 블라인드의 본래의 기능을 얻을 수 없다.
즉, 고정 레티클 블라인드 (고정시야조리개) 는 레티클 상의 조명영역을 규 정하는 것이므로, 이 부분과 보디측이 독립된 진동을 받은 것에서는, 결과적으로 레티클 패턴면 상에서 조명영역이 변동하여, 노광중의 이미지면(像面) 조도가 안정되지 않은 것과 등가로 된다. 또, 차광장치, 즉 가동 레티클 블라인드의 본래의 기능인 차광특성을 얻기 위해서는, 레티클 패턴면의 공액면 부근에 배치된 가동 블레이드의 이미지가 레티클의 차광대의 범위내에 들어가도록 할 필요가 있고, 이를 위해서는, 현재 상황의 주사형 노광장치에서는, 본체 가대의 방진을 실시하는 방진장치 (액티브 방진장치) 가, 레티클 스테이지나 웨이퍼 스테이지의 구동시에 생기는 반력의 영향을 거의 리얼타임으로 캔슬하는 진동제어를 실시하여 본체 가대의 위치ㆍ자세를 항상 초기의 상태로 유지하는 것이 필요하게 된다.
그러나, 상기 반력에 의해 보디가 감쇄성이 있는 고주파적인 변형을 발생시키는 경우에는, 방진장치로 보디의 진동제어를 실시하여 보디의 위치ㆍ자세를 초기의 상태로 유지하고자 해도, 보디의 중량이 매우 크고 또한 방진장치의 구동부 (액추에이터) 의 응답성이 그다지 높지 않기 때문에, 설령, 보디의 진동, 변위 등을 센서로 모니터하여, 그 진동을 캔슬하기 위한 카운터포스를 보디에 부여했다고 해도, 보디의 초기변위를 억제하는 것은 곤란하다.
장래적으로 주사형 노광장치에서는, 추가적인 스테이지의 고가속도화가 요구되므로, 이러한 장래의 주사형 노광장치에서는, 상술한 액추에이터 응답속도보다 빠른 진동주기의 진동을 보디에 발생시키는 경향이 증가할 것으로 예상된다. 이와 같은 경우, 결과적으로, 차광장치의 가동 블레이드와 레티클을 동기할 수 없어, 양호한 차광특성이 얻어지지 않게 된다.
본 발명은 이러한 종래기술이 갖는 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 차광장치의 구동에 기인하는 진동이 다른 부분에 주는 영향을 경감하여, 노광정밀도의 향상을 도모할 수 있는 주사형 노광장치를 제공하는 것에 있다.
발명의 개시
본 발명은 제 1 관점에서 보면, 마스크와 기판을 동기이동하여 상기 마스크의 패턴을 상기 기판 상에 전사하는 주사형 노광장치로서, 상기 마스크를 조명광에 의해 조명하는 조명계; 상기 마스크와 상기 기판을 동기하여 구동하는 구동계; 상기 마스크 상의 조명영역을 제한하는 가동 블레이드; 상기 가동 블레이드를 구동하는 리니어모터; 및 상기 마스크를 통해 상기 조명광으로 상기 기판을 노광하는 본체부와 적어도 진동에 관하여 독립되고, 상기 리니어모터가 배치되는 별체부를 구비하는 제 1 주사형 노광장치이다.
이것에 의하면, 조명계에 의해 마스크가 조명광으로 조명된 상태에서, 구동계에 의해 마스크와 기판이 동기이동되고, 이에 의해 기판 상에 마스크의 패턴이 주사노광방식에 의해 축차 전사된다. 이 주사노광시, 불필요한 부분 (마스크 상의 패턴영역외의 부분) 에 조명광이 조사되는 것을 방지하기 위해, 마스크 상의 조명영역을 제한하는 가동 블레이드가 리니어모터에 의해 마스크와 동기하여 구동된다. 이 때문에, 주사노광 중에, 종래의 회전식 모터와 같이 그 회전관성 편심량 등에 기인하는 진동 등이 문제가 되지 않는다. 또한, 리니어모터가, 마스크를 통해 조명광으로 기판을 노광하는 본체부와 적어도 진동에 관하여 독립된 별체부에 배치되어 있기 때문에, 그 리니어모터의 진동이 직접적으로 본체부측의 진동요인으로 되는 것은 없다. 따라서, 주사노광중의 장치의 큰 진동요인의 하나를 해소할 수 있으며, 결과적으로 노광정밀도의 향상이 가능하다.
본 발명에 관계되는 제 1 주사형 노광장치에서는, 상기 본체부에 배치되고, 상기 조명광을 상기 기판에 투사하는 투영광학계를 추가로 구비하는 것으로 할 수 있다.
본 발명에 관계되는 제 1 주사형 노광장치에서는, 상기 조명계의 일부는 상기 본체부에 배치되고, 상기 조명영역을 규정하는 고정시야조리개를 갖는 것으로 할 수 있다. 이러한 경우에는, 기판의 노광을 실시하는 본체부가, 마스크 패턴면 상의 조명영역을 규정하는 고정시야조리개를 갖는 것으로부터, 고정시야조리개와 본체부는 진동 등에 대하여 동일한 거동을 하기 때문에, 기판 상에서의 조명광의 조사영역 (마스크 패턴면 상의 조명영역) 이 변동하는 일없이, 기판의 불필요한 노광 (조명영역과 마스크와의 위치오차의 발생) 을 방지할 수 있고, 노광중의 이미지면 (기판면) 조도도 안정된다. 또한, 조명계의 일부만이 본체부에 형성되어 있기 때문에, 본체부측의 총중량이 줄고, 또한 중심을 낮추는 것이 가능하다.
이 경우에 있어서, 상기 조명계는, 상기 별체부에 배치되는 옵티컬인테그레이터를 갖는 것으로 할 수 있다.
본 발명에 관계되는 제 1 주사형 노광장치에서는, 상기 리니어모터는 가동 블레이드를 동기이동방향에 직교하는 방향에 대응하는 방향으로 구동해도 물론 되지만, 상기 리니어모터는 상기 마스크와 상기 기판이 동기이동되는 제 1 방향에 대응하는 방향으로 상기 가동 블레이드를 구동하는 것이 바람직하다. 이것은, 리니어모터의 경우, 가동 블레이드의 등속이동시에는, 거의 추력(推力))이 필요없기 때문에, 그의 등속이동중에 리니어모터가 거의 진동원으로 되지 않기 때문이다. 따라서, 노광정밀도의 향상에 더하여, 마스크와 기판의 동기이동속도를 고속화하는 경우에 그에 따라 리니어모터의 추력을 증가시켜도 동기이동중에 진동 등이 거의 발생하지 않으며, 마스크와 기판의 동기이동속도, 나아가서는 스루풋의 향상이 가능하다.
이 경우에, 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향에 대응하는 방향으로 상기 가동블레이드를 구동하는, 정지지지력을 갖는 액추에이터를 추가로 구비하는 것으로 할 수 있다. 이러한 경우에는, 가동블레이드를 제 2 방향에 관하여 정지시키고 있을 때, 액추에이터의 서보를 오프로 할 수 있기 때문에, 서보에 의한 헌팅(hunting)(진동)이 발생하는 것도 없어진다.
이 경우에, 상기 액추에이터는 상기 별체부에 배치되는 것으로 할 수 있다.
본 발명은 제 2 관점에서 보면, 마스크와 기판을 동기이동하여 상기 마스크의 패턴을 상기 기판 상에 전사하는 주사형 노광장치로서, 상기 마스크를 통해 조명광으로 상기 기판을 노광하는 본체부; 상기 본체부가 배치되는 제 1 가대; 상기 마스크와 상기 기판의 동기이동에 따라, 상기 기판 상에서의 상기 조명광의 조사영역을 제한하는 가동차광부재; 및 상기 제 1 가대와 진동에 관하여 독립되고, 상기 가동차광부재가 배치되는 제 2 가대를 구비하는 제 2 주사형 노광장치이다.
이것에 의하면, 주사노광중의 주된 진동원으로 되는 가동차광부재가, 본체부가 배치되는 제 1 가대와는 진동에 관하여 독립된 제 2 가대에 지지되어 있기 때문에, 그 가동차광부재의 진동이 직접적으로 제 1 가대측의 진동요인으로 되지 않는 다. 또, 가동차광부재는 기판 상에서의 조명광의 조사영역을 제한하기 위해, 통상 마스크의 패턴영역의 외주에 형성된 차광대의 외부로의 조명광의 조사를 방지할 수 있으면 되고, 차광대의 폭은 통상 1.5 ∼ 3 mm 또는 그 이상의 비교적 넓은 폭을 갖고 있기 때문에, 마스크의 구동에 의한 본체부의 진동, 가동차광부재의 구동에 의한 제 2 가대의 진동, 및 가동차광부재의 디포커스나 광학계의 디스토션을 고려해도, 요구되는 정밀도는 충분히 여유가 있다. 따라서, 조명광으로 마스크가 조명된 상태에서, 마스크와 기판이 동기이동되어 주사노광방식에 의해 마스크의 패턴이 기판 상에 전사될 때에, 가동차광부재에 의해 거의 확실하게 마스크의 패턴영역의 외주에 형성된 차광대의 외부로의 조명광의 조사를 방지할 수 있고, 기판 상의 조명광의 조사영역을 제한할 수 있고, 이에 의해 주사노광 중의 본체부측의 큰 진동요인의 하나를 해소할 수 있으며, 결과적으로 노광정밀도의 향상이 가능하다.
본 발명에 관계되는 제 2 주사형 노광장치에서는, 상기 본체부는 상기 기판 상에서의 상기 조명광의 조사영역을 규정하는 고정시야조리개를 갖고 있어도 된다. 이러한 경우에는, 기판의 노광을 실시하는 본체부가 기판 상에서의 조명광의 조사영역 (마스크 패턴면 상의 조명영역) 을 규정하는 고정시야조리개를 가지므로, 고정시야조리개와 본체부는 진동 등에 대하여 동일한 거동을 하기 때문에, 기판 상에서의 조명광의 조사영역 (마스크 패턴면 상의 조명영역) 이 변동하지 않고, 기판의 불필요한 노광 (조명영역과 마스크의 위치오차의 발생) 을 방지할 수 있으며, 노광중의 상면 (기판면) 조도도 안정된다.
본 발명에 관계되는 제 2 주사형 노광장치에서는, 상기 조명광을 상기 마스크에 조사하는 조명광학계를 추가로 구비하고, 상기 고정시야조리개는 상기 조명광학계내에 배치되며, 상기 고정시야조리개를 포함하는 상기 조명광학계의 일부가 상기 본체부에 형성되어 있어도 된다. 이러한 경우에는 조명광학계의 일부만이 본체부에 형성되어 있기 때문에, 본체부측의 총중량이 감소하고, 또한 중심을 낮추는 것이 가능하게 된다.
이 경우에 있어서, 상기 고정시야조리개는 상기 마스크의 패턴면과 공액의 면으로부터 소정거리만큼 떨어져 배치되어 있어도 된다.
본 발명에 관계되는 제 2 주사형 노광장치에서는, 고정시야조리개를 포함하는 조명광학계의 일부가 상기 본체부에 형성되어 있는 경우, 상기 가동차광부재는 상기 조명광학계내에 배치되며, 상기 가동차광부재보다도 상기 마스크측에 배치되는 상기 조명광학계의 일부가 상기 본체부에 형성되어 있어도 된다. 이러한 경우에는, 가동차광부보다도 마스크측에는 진동원으로 되는 가동부가 거의 없기 때문에, 진동요인이 거의 없어져서 마스크와 기판의 동기이동 정밀도를 향상시킬 수 있다.
이 경우에 있어서, 상기 가동차광부재는 상기 마스크의 패턴면과 거의 공액의 면에 배치되어 있어도 된다.
본 발명에 관계되는 제 2 주사형 노광장치에서는, 가동차광부재보다도 마스크측에 배치되는 상기 조명광학계의 일부가 본체부에 형성되는 경우, 상기 본체부에 형성되는 일부를 제외한 상기 조명광학계가 상기 제 2 가대에 배치되어 있어도 된다. 즉, 상기 조명광학계를 상기 제 2 가대에 지지되는 제 1 부분광학계와, 상기 제 1 가대에 지지되는 제 2 부분광학계로 분리해도 된다. 이 경우, 각각의 부분광학계를 다른 하우징내에 배치해도 된다. 여기에서, 하우징은 각각의 부분광학계를 수납하는 케이스, (기밀성이 높은) 경통을 포함한다.
본 발명에 관계되는 제 2 주사형 노광장치에서는, 가동차광부재보다도 마스크측에 배치되는 상기 조명광학계의 일부가 본체부에 형성되는 경우, 상기 본체부는 상기 조명광에 대하여 상기 마스크를 상대이동하는 마스크 스테이지를 갖고 있어도 된다. 이러한 경우에는 마스크 스테이지의 진동 등에 대한 거동을, 본체부, 따라서 본체부에 설치된 고정시야조리개의 진동 등에 대한 거동과 동일하게 할 수 있다.
이 경우에 있어서, 상기 본체부는 상기 조명광을 상기 기판 상에 투사하는 투영광학계를 갖고 있어도 된다. 이러한 경우에는, 본체부에 형성된 조명광학계의 일부와 투영광학계의 사이의 광축 어긋남을 방지할 수 있다.
본 발명에 관계되는 제 2 주사형 노광장치에서는, 상기 마스크에 상기 조명광을 조사하는 조명광학계를 추가로 구비하는 경우에, 상기 가동차광부재가 상기 조명광학계내에 배치되고, 또한 상기 가동차광부재보다도 상기 마스크측에 배치되는 상기 조명광학계의 일부가 상기 본체부에 형성되어 있어도 된다. 이러한 경우에는 가동차광부보다도 마스크측에는 진동원으로 되는 가동부가 거의 없기 때문에, 진동요인이 거의 없어져 마스크와 기판의 동기이동 정밀도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 관계되는 제 2 주사형 노광장치에서는, 상기 가동차광부재와 상기 본체부의 상대적인 위치오차가 소정의 허용치 이하가 되도록, 상기 가동차광부재와 상기 본체부의 상대위치관계를 조정하는 조정장치를 추가로 구비하는 것으로 할 수 있다. 이러한 경우에는 마스크와 기판의 동기이동중에, 조정장치에 의해 가동차광부재와 본체부의 상대적인 위치오차가 소정의 허용치 이하로 되도록 가동차광부재와 본체부의 상대위치관계가 조정되기 때문에, 가동차광부재를 마스크에 충분히 추종시킬 수 있으며, 차광특성을 해치지 않는다.
이 경우에 있어서, 상기 조명광에 의한 상기 기판의 주사노광시에 상기 가동차광부재를 구동하는 구동장치를 추가로 구비하는 경우, 상기 조정장치는 상기 가동차광부재와 상기 본체부의 상대변위에 관한 정보를 검출하는 검출장치를 가지며, 상기 검출된 정보에 기초하여 상기 구동장치를 제어하는 것으로 해도 된다. 이러한 경우에는, 조정장치에 의해, 검출장치를 사용하여 가동차광부재와 본체부의 상대변위 (예컨대, 본체부의 초기변위나 노광중의 가동차광부재에 대한 상대변위) 에 관한 정보가 검출되고, 이 검출된 정보에 기초하여 조명광에 의한 기판의 주사노광시에 가동차광부재를 구동하는 구동장치가 제어되기 때문에, 먼저 배경기술에서 서술한 본체부 (제 1 가대) 의 방진장치의 액추에이터의 응답성이 낮은 경우에도, 구동부 중량이 작고, 높은 응답성을 확보할 수 있는 가동차광부재의 구동장치로 상기 상대변위 (즉, 상대오차) 를 보정하는 것이 가능하게 되고, 가동차광부재를 마스크에 충분히 추종시킬 수 있으며, 차광특성을 해치지 않는다.
이 경우에 있어서, 상기 구동장치는 종래의 회전모터를 사용할 수도 있지만, 상기 구동장치는 리니어모터인 것이 바람직하다. 리니어모터는 회전모터에 비교하여 진동이 적고, 고속구동이 가능하고, 또한 제어성이 우수하므로, 결과적으로 가동차광부재 그 자체의 위치제어성이 향상되기 때문이다.
본 발명에 관계되는 제 2 주사형 노광장치에서는, 상기 제 1 가대와 상기 제 2 가대의 상대변위를 계측하는 계측 유니트; 및 상기 계측 유니트에 의해 계측된 상대변위에 기초하여 상기 가동차광부재와 상기 본체부의 상대위치관계를 조정하는 조정장치를 추가로 구비할 수 있다. 이러한 경우에는, 마스크와 기판의 동기이동중에, 계측 유니트에 의해 제 1 가대와 제 2 가대의 상대변위가 계측되고, 조정장치에 의해, 그 계측된 상대변위에 기초하여 가동차광부재와 본체부의 상대위치관계가 조정되기 때문에, 가동차광부재를 마스크에 충분히 추종시킬 수 있으며, 차광특성을 해치지 않는다.
이 경우에 있어서, 상기 조명광에 의한 상기 기판의 주사노광시에 상기 가동차광부재를 구동하는 구동장치를 추가로 구비하는 경우, 상기 조정장치는 상기 계측 유니트의 검출결과에 기초하여 상기 구동장치를 제어하는 것으로 할 수 있다. 이러한 경우에는, 계측 유니트에 의해 제 1 가대의 초기변위나 노광중의 제 2 가대에 대한 상대변위를 계측할 수 있고, 이 계측결과에 기초하여 조정장치가 구동장치를 제어하기 때문에, 먼저 배경기술에서 서술한 본체 가대의 방진장치의 액추에이터의 응답성이 낮은 경우에도, 구동부 중량이 작고, 높은 응답성을 확보할 수 있는 가동차광부재의 구동장치로 상기 상대변위 (즉, 상대오차) 를 보정하는 것이 가능하게 되고, 가동차광부재를 마스크에 충분히 추종시킬 수 있으며, 차광특성을 해치 지 않는다.
본 발명에 관계되는 제 2 주사형 노광장치에서는, 상기 계측 유니트를 구비하는 경우, 상기 계측 유니트가, 상기 제 1 가대와 상기 제 2 가대의 상대변위의 절대량의 계측이 가능하면, 상기 계측 유니트의 계측치에 기초하여 상기 제 1 가대와 상기 제 2 가대의 정적 상태에서의 상대변위가 허용치 이내인지 여부를 판정하는 판정장치; 및 상기 판정장치의 판정결과가 긍정적인 경우, 상기 상대변위에 대응하는 원점 오프셋을 상기 조정장치 또는 상기 제 1 가대의 위치제어계에 대하여 부여하여 상기 상대변위에 기인하는 위치오차를 보정하는 보정장치를 추가로 구비하는 것으로 할 수 있다.
예컨대, 제 1 가대와 제 2 가대가 각각 설치되어 있는 바닥면에 시간경과에 따라 뒤틀림 등의 변형이 생기고, 이에 의해 제 1 가대와 제 2 가대에 정적인 상대변위가 발생한 경우에, 가령 제 1 가대에 좌표계를 생각하면, 제 2 가대를 지지하는 바닥의 변형에 의해, 제 1 가대측의 각 광학부재의 광축과, 제 2 가대측의 각 광학부재의 광축이 어긋나는 것으로 하면, 가동차광부재의 구동장치가 인식하고 있는 원점과, 제 1 가대측의 원점이 어긋나게 된다. 이 경우, 조정장치가 이것을 인식하지 않고, 상기와 같이, 계측 유니트의 계측결과에 기초하여 구동장치를 제어한 것에서는, 계측 유니트의 계측결과 그 자체에 상기 시간경과에 따른 정적인 상대변위분의 오차가 포함되므로, 결과적으로 가동차광부재와 마스크의 사이에 동기오차 (위치오차) 가 발생하게 된다. 이에 대하여, 본 발명에서는, 판정장치가 상기 계측 유니트의 계측치에 기초하여 제 1 가대와 제 2 가대의 정적 상태에서의 상대변위가 허용치 이내인지 여부를 판정하고, 그 판정결과가 긍정적인 경우에는, 보정장치가 상기 상대변위에 대응하는 원점 오프셋을, 조정장치 또는 제 1 가대의 위치제어계에 대하여 부여하여 상대변위에 기인하는 위치오차를 보정하기 때문에, 제 1 가대와 제 2 가대에 시간경과에 따른 정적인 상대변위가 생긴 경우에도, 이것에 영향을 받아 차광특성이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이 경우, 상기 「허용치」는, 상술한 원점 오프셋에 의해 대처 가능한 한계치가 정해진다. 따라서, 원점 오프셋에 의해 대처 불가능한 경우, 즉 판정장치의 판정결과가 부정적인 경우, 경고를 발하는 경고장치를 추가로 구비하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 경고에 의해 오퍼레이터가 시간경과에 따라 제 1 가대와 제 2 가대의 사이에 한계를 초과하는 상대변위가 생긴 것을 인식할 수 있으며, 그 후의 적절한 대처가 가능하게 된다. 이에 의해, 노광불량의 발생을 미연에 방지할 수 있다. 그리고, 경고장치는 상기 이상을 화면상에 문자정보로 표시하는 것, 음성에 의해 경고를 발하는 것, 또는 워닝ㆍ램프 등의 어느것이어도 된다.
본 발명은, 제 3 관점에서 보면, 마스크와 기판을 동기이동하여 상기 마스크의 패턴을 상기 기판 상에 전사하는 주사형 노광장치로서, 상기 마스크를 통해 조명광으로 상기 기판을 노광하는 본체부; 상기 마스크 상의 조명영역을 제한하는 가동블레이드; 및 상기 본체부와 적어도 진동에 관하여 독립되어 형성되고, 상기 마스크와 상기 기판의 동기이동방향에 관하여 상기 가동블레이드를 구동하는 액추에이터를 구비하는 제 3 주사형 노광장치이다.
이것에 의하면, 주사노광중의 주된 진동원으로 되는 가동블레이드를 마스크와 기판의 동기이동방향에 관하여 구동하는 액추에이터가, 본체부와는 진동에 관하여 독립되어 형성되어 있기 때문에, 이 가동블레이드 및 이것을 구동하는 액추에이터의 진동이 본체부의 진동요인으로 되지 않는다. 또, 가동블레이드는, 마스크 상의 조명영역을 제한하기 위해, 통상 마스크의 패턴 영역의 외주에 형성된 차광대의 외부로의 조명광의 조사를 방지할 수 있으면 된다. 차광대의 폭은 통상 1.5 ~ 3 mm 또는 그 이상의 비교적 넓은 폭을 갖고 있기 때문에, 마스크의 구동에 의한 본체부의 진동, 및 가동블레이드의 디포커스나 광학계의 디스토션을 고려해도, 요구되는 정밀도에는 충분히 여유가 있다. 따라서, 조명광으로 마스크가 조명된 상태에서, 마스크와 기판이 동기이동되어 주사노광방식에 의해 마스크의 패턴이 기판 상에 전사될 때, 가동블레이드에 의해, 거의 확실하게 마스크의 패턴영역의 외주에 형성된 차광대의 외부로의 조명광의 조사를 방지할 수 있고, 기판 상의 조명광의 조사영역을 제한할 수 있고, 이것에 의해, 주사노광중의 본체부측의 커다란 진동요인 중 하나를 해소할 수 있고, 결과적으로 노광정밀도의 향상이 가능하다.
본 발명은, 제 4 관점에서 보면, 마스크와 기판을 동기이동하여 상기 마스크의 패턴을 상기 기판 상에 전사하는 주사형 노광장치이고, 상기 마스크에 조명광을 조사하는 조명계; 상기 마스크 상의 조명영역을 규정하는 가동블레이드; 및 상기 마스크와 상기 기판이 동기이동되는 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향에 관하여 상기 가동블레이드를 구동하는, 정지지지력을 갖는 액추에이터를 구비하는 제 4 주사형 노광장치이다.
이것에 의하면, 조명계에 의해 마스크가 조명광으로 조명된 상태에서, 마스크와 기판이 동기이동되고, 이것에 의해 기판 상에 마스크의 패턴이 주사노광방식에 의해 순차적으로 전사된다. 이 주사노광시에, 불필요한 부분 (마스크 상의 패턴영역 외의 부분) 에 조명광이 조사되는 것을 방지하기 위해, 마스크 상의 조명영역을 규정하는 가동블레이드가 형성되어 있다. 이 가동블레이드는, 마스크와 기판이 동기이동되는 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향에 관해서는, 조명영역의 크기를 설정하기 위해, 주사노광에 앞서 구동되면 되고, 주사노광중에는 구동할 필요가 없다. 이 경우, 가동블레이드의 제 2 방향으로의 구동에는, 정지지지력을 갖는 액추에이터가 사용되고 있기 때문에, 주사노광중 등에 가동블레이드를 제 2 방향에 관하여 정지시킬 때에, 액추에이터의 서보를 오프로 할 수 있기 때문에, 서보에 의한 헌팅(진동)이 발생하는 것도 없어진다.
이 경우에 있어서, 상기 마스크를 통해 상기 조명광으로 상기 기판을 노광하는 본체부와 적어도 진동에 관하여 독립되어 형성되고, 상기 제 1 방향에 관하여 상기 가동블레이드를 구동하는 액추에이터를 추가로 구비하는 것으로 할 수 있다.
본 발명은, 제 5 관점에서 보면, 마스크와 기판을 동기이동하여 상기 마스크의 패턴을 상기 기판 상에 전사하는 주사형 노광장치를 제조하는 노광장치의 제조방법으로서, 상기 마스크를 조명광에 의해 조명하는 조명계를 제공하는 공정; 상기 마스크와 상기 기판을 동기하여 구동하는 구동계를 제공하는 공정; 상기 마스크 상의 조명영역을 제한하는 가동블레이드를 제공하는 공정; 상기 가동블레이드를 구동하는 리니어모터를 제공하는 공정; 및 상기 마스크를 통해 상기 조명광으로 상기 기판을 노광하는 본체부와 적어도 진동에 관하여 독립되고, 상기 리니어모터가 배치되는 별체부를 제공하는 공정을 포함하는 제 1 노광장치의 제조방법이다.
이것에 의하면, 조명계, 마스크스테이지 및 기판스테이지를 포함하는 구동계, 가동블레이드 및 리니어모터, 리니어모터가 배치되는 별체부 및 그 외의 다양한 부품을 기계적, 광학적, 및 전기적으로 조합하여 조정함으로써, 본 발명에 관계되는 제 1 주사형 노광장치를 제조할 수 있다. 이 경우에 있어서, 마스크의 패턴 이미지를 기판 상에 투영하는 투영광학계를 제공하는 공정을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 경우에는, 예를 들면, 슬릿·스캔 또는 스탭·앤드·스캔방식 등의 주사노광형의 투영노광장치를 제조할 수 있다.
본 발명은, 제 6 관점에서 보면, 마스크와 기판을 동기이동하여 상기 마스크의 패턴을 상기 기판 상에 전사하는 주사형 노광장치를 제조하는 노광장치의 제조방법으로서, 상기 마스크를 통해 조명광으로 상기 기판을 노광하는 본체부를 제공하는 공정; 상기 본체부가 배치되는 제 1 가대를 제공하는 공정; 상기 마스크와 상기 기판의 동기이동에 따라 상기 기판 상에서의 상기 조명광의 조사영역을 제한하는 가동차광부재를 제공하는 공정; 및 상기 제 1 가대와 진동에 관하여 독립되고, 상기 가동차광부재가 배치되는 제 2 가대를 제공하는 공정을 포함하는 제 2 노광장치의 제조방법이다.
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이것에 의하면, 본체부, 제 1 가대, 가동차광부재 및 제 2 가대, 및 그 외의 다양한 부품을 기계적, 광학적 및 전기적으로 조합하여 조정함으로써 본 발명에 관계되는 제 2 주사형 노광장치를 제조할 수 있다. 이 경우에 있어서, 마스크의 패턴 이미지를 기판 상에 투영하는 투영광학계를 제공하는 공정을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 경우에는, 예컨대 슬릿ㆍ스캔 또는 스텝ㆍ앤드ㆍ스캔방식 등 의 주사노광형 투영노광장치를 제조할 수 있다.
본 발명에 관계되는 제 2 노광장치의 제조방법에서는, 상기 본체부에 상기 기판 상에서의 상기 조명광의 조사영역을 규정하는 고정시야조리개를 장치하는 공정을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 경우에는 기판의 불필요한 노광 (조명영역과 마스크의 위치오차의 발생) 을 방지하고, 노광중의 상면 (기판면) 조도를 안정시킬 수 있는 우수한 주사형 노광장치를 제조할 수 있다.
본 발명에 관계되는 제 2 노광장치의 제조방법에서는, 상기 마스크에 상기 조명광을 조사하는 조명광학계를 제공하는 공정; 및 상기 가동차광부재를 상기 조명광학계내에 배치하고, 또한 상기 가동차광부재보다도 상기 마스크측에 배치되는 상기 조명광학계의 일부를 상기 본체부에 형성하는 공정을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 경우에는, 본체부측의 총중량을 감소시키고, 또한 중심위치를 낮게 설정하여 안정성의 향상 및 진동저감을 실현하는 주사형 노광장치를 제조할 수 있다.
또, 리소그래피 공정에 있어서, 본 발명의 주사형 노광장치를 사용하여 노광을 실시함으로써, 기판 상에 복수층의 패턴을 중첩 정밀도 좋게 형성할 수 있고, 이에 의해 보다 고집적도의 마이크로 디바이스를 수율 좋게 제조할 수 있다. 따라서, 본 발명은 다른 관점에서 보면, 본 발명의 노광장치를 사용하는 디바이스 제조방법이라고도 할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태의 주사형 노광장치의 개략구성을 나타내는 도면이다.
도 2 는 도 1 의 가동 레티클 블라인드의 구체적 구성예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3 은 동기이동중의 레티클 (R) 의 Y 방향의 속도의 시간변화를 가동 블레이드 Y 방향의 속도의 시간변화와 함께 나타내는 선도이다.
도 4 는 본 발명의 제 2 실시형태의 주사형 노광장치의 개략구성을 나타내는 도면이다.
도 5 는 도 4 장치의 제 1 및 제 2 조명계 하우징 (76A, 76B) 경계선의 근방에 설치된 위치계측 유니트를 나타내는 개략사시도이다.
도 6 은 도 4 장치의 제어계의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 7 은 본 발명에 관계되는 디바이스 제조방법의 실시형태를 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 8 은 도 7 의 스텝 (204) 에서의 처리를 나타내는 플로우차트이다.
≪제 1 실시형태≫
이하, 본 발명의 제 1 실시형태를 도 1 ∼ 도 3 에 기초하여 설명한다. 도 1 에는 제 1 실시형태에 관계되는 주사형 노광장치 (100) 의 전체적인 구성이 개략적으로 도시되어 있다. 이 주사형 노광장치 (100) 는 소위 스텝ㆍ앤드ㆍ스캔방식의 투영노광장치이다.
주사형 노광장치 (100) 는, 광원 (1) 및 조명광학계 (2, 3, 5 ∼ 8) 를 포함하는 조명계, 마스크로서의 레티클 (R) 을 지지하는 레티클 스테이지 (RST), 투영 광학계 (PL), 기판으로서의 웨이퍼 (W) 를 지지하여 XY 2 차원 방향으로 이동하는 웨이퍼 스테이지 (WST), 및 이들의 제어계 등을 구비하고 있다.
상기 조명계는, 광원 (1), 콜리메이터 렌즈, 옵티컬 인테그레이터 (호모지나이저) 로서의 플라이아이 렌즈 등 (모두 도시하지 않음) 으로 이루어지는 조도균일화 광학계 (2), 릴레이 렌즈 (3), 레티클 블라인드 (5), 릴레이 렌즈 (6), 절곡(折曲)미러 (7) 및 콘덴서 렌즈 (8) 등을 포함하여 구성되어 있다.
여기에서, 이 조명계의 구성 각 부에 대하여 그 작용과 함께 설명하면, 광원 (1) 에서 발생한 조명광 (노광광) (IL) 은 도시하지 않은 셔터를 통과한 후, 조도균일화 광학계 (2) 에 의해 조도분포가 거의 균일한 광속으로 변환된다. 조명광 (IL) 으로서는, 예컨대 초고압 수은램프로부터의 자외역의 휘선 (g 선, i 선 등), 엑시머 레이저광 (KrF 엑시머 레이저광, ArF 엑시머 레이저광), F2 레이저광, Ar2 레이저광, 또는 구리증기 레이저나 YAG 레이저의 고조파 등이 사용된다.
조도균일화 광학계 (2) 로부터 사출된 광속은, 릴레이 렌즈 (3) 를 통해 레티클 블라인드 (5) 에 도달한다. 이 레티클 블라인드 (5) 는, 예컨대 2 장의 L 자형의 가동 블레이드 (BL1, BL2) 를 갖는 가동 블라인드 장치 (이것에 대해서는 나중에 상세히 서술함) 와, 이 가동 블라인드 장치의 근방에 배치된 개구형상이 고정된 고정 블라인드 (46) 로 구성된다. 가동 블라인드 장치를 구성하는 가동 블레이드 (BL1, BL2) 의 배치면은 레티클 (R) 의 패턴면과 공액으로 되어 있다. 고정 블라인드 (46) 는 그 패턴면의 공액면으로부터 광축 (IX) 을 따른 방향 (Y 방 향) 으로 소정거리만큼 떨어져 배치되고, 예컨대 4 개의 나이프에지에 의해 직사각형의 개구를 둘러싼 고정의 시야조리개이며, 그 직사각형 개구의 Z 방향 (상하방향) 및 X 방향 (지면직교방향) 의 폭이 가동 블레이드 (BL1, BL2) 에 의해 규정되도록 되어 있다. 이에 의해 레티클 (R) 을 조명하는 슬릿형의 조명영역 (IAR) 을 소망의 크기ㆍ형상의 직사각형 형상으로 설정할 수 있도록 되어 있다.
레티클 블라인드 (5) 를 통과한 광속은 릴레이 렌즈 (6) 를 통과하여 절곡미러 (7) 에 이르고, 여기에서 수직 하방으로 절곡되어 콘덴서 렌즈 (8) 를 통해 회로패턴 등이 그려진 레티클 (R) 의 조명영역 (IAR) 부분을 조명한다.
그리고, 도 1 에서는 도시를 생략했지만, 조명광학계 (2, 3, 5 ∼ 8) 의 각 구성부분은 조명 주물(鑄物)로 불리우는 케이스 (도 2 부호 30 참조) 의 내측에 고정되며, 이 케이스는 도시하지 않은 메인 프레임 상에 설치된 도시하지 않은 서포트 프레임에 지지되어 있다.
상기 레티클 스테이지 (RST) 상에는 레티클 (R) 이, 예컨대 진공흡착에 의해 고정되어 있다. 레티클 스테이지 (RST) 는 레티클 (R) 의 위치결정을 위해 조명광학계의 광축 (IX) (후술하는 투영광학계 (PL) 의 광축 (AX) 에 일치) 에 수직인 평면내에서 2 차원적으로 (X 축 방향 및 이것에 직교하는 Y 축 방향 및 XY 평면에 직교하는 Z 축 주위의 회전방향으로) 미소구동 가능하게 구성되어 있다.
또, 이 레티클 스테이지 (RST) 는 레티클 베이스 상을 리니어모터 등으로 구성된 레티클 구동부 (11) 에 의해 소정의 주사방향 (여기에서는 Y 축 방향으로 함) 으로 지정된 주사속도로 구동 가능하게 되어 있다. 이 레티클 스테이지 (RST) 의 이동면내의 위치 및 회전량은 그 상면에 고정된 이동경 (15) 을 통해 레티클 레이저 간섭계 (16) 에 의해, 예컨대 0.5 ∼ 1 nm 정도의 분해능으로 항상 검출된다. 간섭계 (16) 로부터의 레티클 스테이지 (RST) 의 위치정보는 스테이지 제어계 (19) 및 이것을 통해 주제어장치 (20) 에 보내지고, 스테이지 제어계 (19) 에서는 주제어장치 (20) 로부터의 지시에 따라 레티클 스테이지 (RST) 의 위치정보에 기초하여 레티클 구동부 (11) 를 통해 레티클 스테이지 (RST) 를 구동 제어한다. 그리고, 도시는 생략했지만, 레티클 베이스는 투영광학계 (PL) 를 지지하는 인바라고 불리우는 지지부재에 지지되며, 이 인바는 메인 프레임에 설치되어 있다.
상기 투영광학계 (PL) 는 레티클 스테이지 (RST) 의 도 1 에서의 하방에 배치되고, 그의 광축 (AX) (조명광학계의 광축 (IX) 에 일치) 의 방향이 Z 축 방향으로 되고, 예컨대 양측 텔레센트릭한 축소계이며, 광축 (AX) 방향을 따라 소정간격으로 배치된 복수장의 렌즈 엘리먼트로 이루어지는 굴절광학계이다. 이 투영광학계 (PL) 의 투영배율 (β) 은, 예컨대 1/4, 1/5 또는 1/6 이다.
상기 웨이퍼 스테이지 (WST) 는, 예컨대 평면모터 등으로 이루어지는 웨이퍼 구동부 (21) 를 통해 XY 2 차원 방향으로 구동된다. 웨이퍼 스테이지 (WST) 상에는 웨이퍼 홀더 (25) 가 고정되며, 이 웨이퍼 홀더 (25) 에 의해 웨이퍼 (W) 가 예컨대 진공흡착에 의해 지지되어 있다. 웨이퍼 (W) 의 표면은 투영광학계 (PL) 에 관하여 레티클 (R) 의 패턴면과 공액으로 배치되도록 되어 있다. 이 때문에, 조명광 (IL) 에 의해 레티클 (R) 의 조명영역 (IAR) 이 조명되면, 이 레티 클 (R) 을 통과한 조명광 (IL) 에 의해, 투영광학계 (PL) 를 통해 조명영역 (IAR) 내의 레티클 (R) 의 회로패턴의 축소상 (부분 도립상) 이 표면에 포토레지스트가 도포된 웨이퍼 (W) 상에 형성되도록 되어 있다.
또, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 XY 면내에서의 위치 및 회전량 (요잉량, 피칭량, 롤링량) 은 이동경 (27) 을 통해 웨이퍼 레이저 간섭계 (31) 에 의해 예컨대 0.5 ∼ 1 nm 정도의 분해능으로 항상 검출되고 있다. 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치정보 (또는 속도정보) 는 스테이지 제어계 (19) 및 이것을 통해 주제어장치 (20) 에 보내지며, 스테이지 제어계 (19) 에서는 주제어장치 (20) 로부터의 지시에 따라 상기 위치정보 (또는 속도정보) 에 기초하여 웨이퍼 구동부 (21) 를 통해 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 구동 제어한다.
본 실시형태의 주사형 노광장치 (100) 에서는 레티클 (R) 의 주사방향 (Y 축 방향) 에 대하여 수직인 방향 (X 축 방향) 으로 길이방향을 갖는 직사각형 (슬릿형) 의 조명영역 (IAR) 에서 레티클 (R) 이 조명되며, 레티클 (R) 이 노광시에 -Y 방향 (또는 +Y 방향) 으로 속도 (VR) 로 주사 (스캔) 되는 것과 동기하여 웨이퍼 (W) 는 [속도 (VR) 의] 레티클 (R) 의 주사방향과는 반대방향으로 속도 (VW) (=βㆍVR) 로 주사된다. 이에 의해, 레티클 (R) 의 패턴의 전면이 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트영역에 정확하게 전사되도록 되어 있다. 이 주사노광시에, 상술한 가동 블레이드 (BL1, BL2) 가 주제어장치 (20) 에 의해 후술하는 바와 같이 제어된다.
다음으로, 가동 블레이드 (BL1, BL2) 를 포함하는 가동 블라인드 장치 (이하, 「가동 블라인드 장치 (50)」라고 함) 에 대하여 도 2 에 기초하여 설명한다. 도 2 에는 이 가동 블라인드 장치 (50) 의 1 구성예의 사시도가 개략적으로 나타나 있다. 이 도 2 에 나타난 바와 같이, 가동 블라인드 장치 (50) 는 조명광학계의 케이스 (30) 의 상면 (+Z 방향측의 면) 에 고정되며, 베이스 (40), 가동 블레이드 (BL1, BL2), 무빙마그넷형 리니어모터 (43A, 43B) 및 메카리미트댐퍼 (52A ∼ 52D) 등을 구비하고 있다.
베이스 (40) 는 하단 (-Z 방향단) 에 장착부 (40A) 가 -Y 방향으로 연장 형성된 전체로서 소정 두께의 직사각형 판형상의 부재로 이루어지며, 그의 거의 중앙에 원형의 개구 (40B) 가 형성되어 있다. 베이스 (40) 의 Y 방향 일측 (-Y 측) 의 면상에는 상기 개구 (40B) 의 Z 방향 일측, 타측의 위치에, X 축 방향으로 연장되는 비(非)스캔축 가이드 (41A, 41B) 가 각각 고정되어 있다.
상기 리니어모터 (43A, 43B) 의 각각의 고정자 (44a, 44b) 가 비스캔축 가이드 (41A, 41B) 상에 배치되며, 각각 도시하지 않은 초음파 모터 등에 의해 구동되어 X 방향으로 이동 가능하게 되어 있다.
통상, 고정자 (44a, 44b), 즉 후술하는 비스캔 블레이드 (51, 54) 는 비주사방향 (X 축 방향) 에 관한 레티클 (R) 의 패턴영역의 폭에 따라 조명영역 (IAR) 의 크기를 설정하기 위해, 주사노광에 앞서 구동될 뿐, 주사노광중 등에서는 구동되지 않는다. 그래서, 특히 고정자 (44a, 44b) (비스캔 블레이드 (51, 54)) 의 구동 장치로서, 본 실시형태에서는, 정지지지력을 갖는 액추에이터, 예컨대 초음파 모터를 사용하는 것으로 한 것이다. 이와 같이 하면, 고정자 (44a, 44b) 를 정지시키고 있을 때, 초음파 모터는 발열하지 않고, 게다가 정지시에 서보를 오프로 할 수 있기 때문에, 서보에 의한 헌팅 (진동) 이 발생하는 것도 없어지는 등의 이점이 얻어진다.
한편, (-X 측) 의 고정자 (44a) 에는, X 방향으로 소정간격을 두고 한 쌍의 스캔축 가이드 (48A, 48B) 가 Z 방향으로 연장 형성되어 있다. 이들 스캔축 가이드 (48A, 48B) 를 따라, 리니어모터 (43A) 의 가동자 (47a) 가 고정자 (44a) 에 대하여 상대구동되도록 되어 있다. 이 가동자 (47a) 에, 예컨대 L 자형의 가동 블레이드 (BL1) 가 일체로 고정되어 있다. 이 가동 블레이드 (BL1) 는 직사각형 판형의 스캔 블레이드 (49) 의 상면에 직사각형 판형상의 비스캔 블레이드 (51) 를 직교하여 중첩시킨 상태로 일체화함으로써 구성되어 있다. 스캔 블레이드 (49) 의 -Z 방향의 에지 (E1) 는 X 방향으로 연장되어 있으며, 이 에지 (E1) 에 의해 레티클 (R) 상의 조명영역 (IAR) 의 주사방향의 일단이 규정되도록 되어 있다. 또, 비스캔 블레이드 (51) 의 +X 방향의 에지 (E3) 는 Z 방향으로 연장되어 있으며, 이 에지 (E3) 에 의해 조명영역 (IAR) 의 비주사방향의 일단이 규정되도록 되어 있다.
고정자 (44a) 의 상부 및 하부에는 가동자 (47a) 의 +Z 방향, -Z 방향의 움직임을 제한하는 메카리미트댐퍼 (52A, 52B) 가 설치되어 있다. 이들 메카리미트댐퍼 (52A, 52B) 는, 예컨대 가동자 (47a) 의 측면에 맞닿아 상기 가동자 (47a) 의 움직임을 물리적으로 제한하는 스토퍼 (55) 와, 이 스토퍼 (55) 를 항상 가동자 (47a) 방향을 향해 탄성지지하는 댐퍼 (56) 와, 이 댐퍼 (56) 에 의해 노멀리ㆍ클로즈 상태가 된 도시하지 않은 마이크로 스위치를 각각 구비한다. 이 경우, 메카리미트댐퍼 (52A) 를 구성하는 마이크로 스위치는 가동자 (47a) 를 +Z 방향으로 구동하는 회로의 일부에 설치되고, 가동자 (47a) 가 스토퍼 (55) 에 닿음으로써 그 접점이 개방되고, 이에 의해 도시하지 않은 전원회로로부터 고정자 (44a) 를 구성하는 도시하지 않은 코일에 대한 전류공급을 할 수 없게 된다. 마찬가지로, 메카리미트댐퍼 (52B) 를 구성하는 마이크로 스위치는 가동자 (47a) 를 -Z 방향으로 구동하는 회로의 일부에 설치되고, 가동자 (47a) 가 스토퍼 (55) 에 닿음으로써 그 접점이 개방되고, 이에 의해 도시하지 않은 전원회로로부터의 상기 코일에 대한 전류공급을 할 수 없게 된다. 이 경우, 메카리미트댐퍼 (52A, 52B) 를 구성하는 마이크로 스위치가 동시에 오픈되는 것은 있을 수 없기 때문에, 가동자 (47a) 는 항상 +Z 방향 및 -Z 방향 중 적어도 일방으로 구동 가능하게 되어 있다.
타방 (+X 측) 의 고정자 (44b) 에는 X 방향으로 소정간격을 두고 한 쌍의 스캔축 가이드 (48C, 48D) 가 Z 방향으로 연장 형성되어 있다. 이들 스캔축 가이드 (48C, 48D) 를 따라 리니어모터 (43B) 의 가동자 (47b) 가 고정자 (44b) 에 대하여 상대구동되도록 되어 있다. 이 가동자 (47b) 에 L 자형의 가동 블레이드 (BL2) 가 일체로 고정되어 있다. 이 가동 블레이드 (BL2) 는 가동 블레이드 (BL1) 와 마찬가지로, 스캔 블레이드 (53) 와 비스캔 블레이드 (54) 가 일체화되어 구성되어 있다. 스캔 블레이드 (53) 의 +Z 방향의 에지 (E2) 는 X 방향으로 연장되어 있으며, 이 에지 (E2) 에 의해 레티클 (R) 상의 조명영역 (IAR) 주사방향의 타단이 규정되고, 또 비스캔 블레이드 (54) 의 -X 방향의 에지 (E4) 는 Z 방향으로 연장되어 있으며, 이 에지 (E4) 에 의해 조명영역 (IAR) 의 비주사방향의 타단이 규정되도록 되어 있다.
그리고, 상기 설명에서는, 스캔 블레이드 (49) 와 비스캔 블레이드 (51) 가 일체화되어 가동 블레이드 (BL1) 가 구성되고, 스캔 블레이드 (53) 와 비스캔 블레이드 (54) 가 일체화되어 가동 블레이드 (BL2) 가 구성되어 있는 것으로 했는데, 이것에 한정되지 않고, 스캔 블레이드 (49) 와 비스캔 블레이드 (51) 는 별체이어도 되고, 마찬가지로 스캔 블레이드 (53) 와 비스캔 블레이드 (54) 도 별체이어도 된다. 즉, 4 장의 블레이드 (49, 51, 53, 54) 를 각각 독립적으로 구동하도록 구성해도 된다. 이 때, 4 장의 블레이드 (49, 51, 53, 54) 를 각각 리니어모터로 구동하도록 해도 되고, 또는 스캔 블레이드 (49, 53) 는 리니어모터로 각각 구동하고, 비스캔 블레이드 (51, 54) 는 리니어모터 이외, 예컨대 초음파 모터로 각각 구동하도록 해도 된다.
고정자 (44b) 의 상부 및 하부에는 가동자 (47b) 의 +Z 방향, -Z 방향의 움직임을 제한하는 메카리미트댐퍼 (52C, 52D) 가 설치되어 있다. 이들 메카리미트댐퍼 (52C, 52D) 는 상술한 메카리미트댐퍼 (52A, 52B) 와 동일하게 구성되며, 동일한 기능을 갖는다.
상기 리니어모터 (43A, 43B) 의 가동자 (47a, 47b) 를 +Z, -Z 방향으로 구동하는 구동회로 및 리니어모터 (43A, 43B) 를 X 방향으로 구동하는 도시하지 않은 초음파 모터가 주제어장치 (20) 에 의해 제어되고, 이로써 에지 (E1, E2, E3, E4) 에 의해 규정되는 직사각형 개구 (이하, 「개구 AP」라고 함) 의 형상 (크기를 포함) 이 임의의 직사각형 형상으로 형성되도록 되어 있다. 그리고, 개구 (AP) 가 릴레이 렌즈 (6) 와 콘덴서 렌즈 (8) 에 의해 레티클 (R) 상에 확대투영되어 조명영역 (IAR) 이 형성된다. 그 투영배율은 예컨대 2.5 배로 설정된다. 그리고, 개구 (AP) 의 투영배율을 조정함으로써 조명영역 (IAR) 의 크기를 변경 (미조정) 하는 것은 가능하다.
다음으로, 상술한 바와 같이 하여 구성된 본 실시형태의 주사형 노광장치 (100) 에서의 노광시의 동작을 도 3 을 참조하여 설명한다.
도시하지 않은 레티클 현미경 및 도시하지 않은 오프액시스ㆍ얼라인먼트 센서 등을 사용한 레티클 얼라인먼트, 베이스 라인 계측 등의 준비작업이 실시되고, 그 후, 얼라인먼트 센서를 사용한 웨이퍼 (W) 의 파인얼라인먼트 [EGA (인핸스드ㆍ글로벌ㆍ얼라인먼트) 등] 가 종료하여, 웨이퍼 (W) 상의 복수의 쇼트영역의 배열좌표가 구해진다. 그리고, 상기 레티클 얼라인먼트, 베이스 라인 계측 등의 준비작업에 대해서는, 예컨대 일본 공개특허공보 평4-324923 호 및 이것에 대응하는 미국특허 제 5,243,195 호에 상세하게 개시되고, 또 이것에 계속되는 EGA 에 대해서 는, 일본 공개특허공보 소61-44429 호 및 이것에 대응하는 미국특허 제 4,780,617 호에 상세하게 개시되어 있으며, 본 국제출원에서 지정한 지정국 또는 선택한 선택국의 국내법령이 허락하는 한, 상기 각 공보 및 이들에 대응하는 상기 미국특허에서의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
이어서, 스테이지 제어계 (19) 에서는 주제어장치 (20) 로부터의 지시에 따라 레티클 구동부 (11) 를 통해 레티클 스테이지 (RST) 를 이동하여 레티클 (R) 을 Y 방향의 주사개시점에 설정한다. 마찬가지로, 스테이지 제어계 (19) 에서는 주제어장치 (20) 로부터의 지시에 따라 웨이퍼 구동부 (21) 를 통해 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 이동하여 웨이퍼 (W) 상의 대응하는 하나의 쇼트영역을 Y 방향의 주사개시점으로 설정한다.
그리고, 스테이지 제어계 (19) 에서는 레티클 구동부 (11), 웨이퍼 구동부 (21) 를 각각 통해 레티클 스테이지 (RST) 와 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 투영배율에 따른 속도비로 서로 역방향으로 동기이동시켜 주사노광을 실시한다. 이 때, 주사개시시점으로부터 소정의 목표주사속도까지 각각의 스테이지가 가속되고, 목표주사속도에 도달하면, 노광이 개시되고, 노광이 종료하면, 각각의 스테이지는 감속상태로 이행한다. 이 주사노광중, 주제어장치 (20) 에 의해, 레티클 (R) 의 패턴영역을 구획하는 차광대의 외측의 글래스부분에 조명광 (IL) 이 조사되는 것을 방지하기 위해, 가동 블레이드 (BL1, BL2) 의 이동이 제어된다.
도 3 에는 상기 동기이동중의 레티클 (R) (레티클 스테이지 (RST)) 의 Y 방 향의 속도의 시간변화가 가동 블레이드 (BL1, BL2) 의 Y 방향의 속도의 시간변화와 함께 도시되어 있다. 여기에서, 도 3 을 참조하여 상기 주사노광중의 가동 블레이드 (BL1, BL2) 의 제어동작에 대하여 간단히 설명한다.
레티클 스테이지 (RST) 의 가속개시로부터 시간 (△t1) 경과한 후, 주제어장치 (20) 에서는, 예컨대 리니어모터 (43A) 를 제어하여 레티클 (R) 의 진행방향측의 가동 블레이드 (BL1) 만을 가속 개시한다. 이에 의해, 도 3 의 A 점에서 예컨대 레티클 (R) 의 2/5 배의 가속도로 가동 블레이드 (BL1) 의 가속이 개시되고, 레티클 (R) 의 목표주사속도로의 가속종점인 도 3 의 Q 점으로부터 미소시간 (△t2) 만큼 늦은 B 점에서 가동 블레이드 (BL1) 의 가속이 종료한다. 그리고, Q 점으로부터 시간 (△T) (레티클 (R) 과 웨이퍼 (W) 의 동기조정시간) 이 경과한 B' 점에서 정확히 가동 블레이드 (BL1) 도 동기조정이 완료하여 (조정시간 (△t) 이 경과하여) 등속동기상태에 도달한다.
도 3 의 A 점으로부터 B' 점까지의 사이는, 고정 블라인드 (46) 에 의해 규정되는 슬릿형상의 조명영역부분의 조명광 (IL) 은 레티클 (R) 외 또는 차광대 상에 있거나, 가동 블레이드 (BL1) 에 의해 차단되어 있고, 레티클 (R) 상의 차광대의 외측의 글래스부분에는 조사되지 않도록 되어 있다. 또, B' 점에서는 가동 블레이드 (BL1) 의 에지 (E1) 가 고정 블라인드 (46) 에 의해 규정되는 슬릿형상의 조 명영역의 주사방향의 일단에 정확히 일치하고 있다.
이 B' 점으로부터 레티클 (R) 과 가동 블레이드 (BL1) 의 등속동기이동이 개시되고, 또 고정 블라인드 (46) 에 의해 그 주사방향의 양단이 규정되는 조명영역 (IAR) 부분의 조명광 (IL) 에 의한 노광이 개시된다. 그리고, 이 조명영역 (IAR) 의 비주사방향의 폭은 가동 블레이드 (BL1 와 BL2) 의 에지 (E3, E4) 에 의해 규정되어 있다.
도 3 의 B' 점으로부터 F 점의 사이는, 레티클 (R) 에 동기하여 가동 블레이드 (BL1) 가 등속이동된다. 그리고, 소정시간 경과후, 도 3 의 F 점으로 되면, 가동 블레이드 (BL1) 의 감속이 개시된다. 이 가동 블레이드 (BL1) 의 감속개시로부터 소정시간 경과하여 도 3 의 P 점으로 되면, 주제어장치 (20) 에 의해 리니어모터 (43B) 를 통해 가동 블레이드 (BL2) 의 가속이 개시된다. 그 후, 소정시간 경과하여 도 3 의 C 점으로 되면, 가동 블레이드 (BL2) 의 가속이 종료한다. 이 가동 블레이드 (BL2) 의 가속개시 직후에 가동 블레이드 (BL1) 의 감속은 종료하고 있다.
그리고, C 점에서 가속이 종료한 가동 블레이드 (BL2) 는 조정시간 (△t) 경과한 C' 점에서 레티클 (R) 에 대하여 등속동기상태로 된다. 그리고, D' 점에서 노광, 즉 레티클 패턴의 웨이퍼 상으로의 전사가 종료한다. 이 노광종료시 점에서는 가동 블레이드 (BL2) 의 에지 (E2) 가 고정 블라인드 (46) 에 의해 규정되는 조명영역의 주사방향의 타단에 일치하고 있다.
그리고, 그 후 각각의 조정시간에 거의 대응하는 시간만큼 가동 블레이드 (BL2), 레티클 (R) 각각의 등속이동 (오버스캔) 이 행해진 후, 가동 블레이드 (BL2), 레티클 (R) 의 감속이 각각 개시된다. 이와 같이 하여, 노광종료점인 D' 점 이후의 소정시간의 사이, 가동 블레이드 (BL2) 에 의해 고정 블라인드 (46) 로 규정되는 조명영역부분의 조명광 (IL) 이 차광된다. 이에 의해, 노광종료후에도 레티클 (R) 의 패턴영역을 구획하는 차광대의 외측의 글래스부분에 조명광 (IL) 이 조사되는 것이 저지된다.
그리고, 도 3 의 E 점에서 가동 블레이드 (BL2) 가 정지하는데, 이 시점에서는 레티클 (R) 은 고정 블라인드 (46) 로 규정되는 조명영역으로부터 벗어나 있다. 그 후, 소정의 미소시간 (△t1 과 거의 동일시간) 경과후, 레티클 (R) 이 정지한다.
이상의 동작에 의해, 레티클 (R) 의 1 스캔에 의한 노광 (1 쇼트분의 노광) 이 종료한다.
다음으로, 스테이지 제어계 (19) 에서는, 주제어장치 (20) 로부터의 지시에 따라 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 X 방향으로 쇼트영역의 1 열 분만큼 스테핑시키고, 지금까지와 역방향으로 웨이퍼 스테이지 (WST) 와 레티클 스테이지 (RST) 를 주사하여 웨이퍼 (W) 상의 다른 쇼트영역에 동일한 스캔노광을 실시한다.
이제까지의 설명으로부터 명확한 바와 같이, 본 실시형태에서는 레티클 구동부 (11), 웨이퍼 구동부 (21) 및 스테이지 제어계 (19) 에 의해 구동계가 구성되어 있다.
이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 주사형 노광장치 (100) 에 의하면, 레티클 (R) 상의 조명영역 (IAR) 을 제한하는 가동 블레이드 (BL1, BL2) 의 주사방향에 대응하는 방향의 구동장치가 리니어모터 (43A, 43B) 에 의해 구성되어 있으므로, 종래의 회전식 모터와 같이 그 회전관성 편심량 등에 기인하는 진동 등이 문제로 되지 않고, 주사노광중의 장치의 큰 진동요인의 하나를 해소할 수 있으며, 결과적으로 노광정밀도의 향상이 가능하다.
또, 리니어모터 (43A, 43B) 의 경우, 가동 블레이드 (BL1, BL2) 의 등속이동시에는, 공기 등의 마찰저항에 대응하는 약간의 추력만을 발생시키면 충분하므로, 그 등속이동중에 리니어모터 (43A, 43B) 가 거의 진동원으로 되지 않는다. 따라서, 주사노광중에 레티클 (R) 에 동기하여 가동 블레이드 (BL1, BL2) 를 동기이동방향으로 구동해도 노광정밀도가 악화되지 않음과 동시에, 레티클 스테이지 (RST), 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 고속화하는 경우에 그에 따라 리니어모터의 추력을 증가시켜도 동기이동중에 진동 등이 거의 발생하지 않는다. 따라서, 레티클 스테이지 (RST), 웨이퍼 스테이지 (WST) 와의 동기이동속도, 나아가서는 스루풋의 향상이 가능하다.
그리고, 상기 실시형태에서는 리니어모터 (43A, 43B) 가 무빙마그넷형인 경 우에 대하여 설명했는데, 본 발명이 이것에 한정되지 않는 것은 물론이며, 무빙코일형 리니어모터를 가동 블레이드의 구동장치로서 사용해도 된다.
또, 상기 실시형태에서는 가동 블레이드 (BL1, BL2) 를 동기이동방향 (주사방향) 에 대응하는 방향으로 구동하는 구동장치만을 리니어모터로 구성했는데, 동기이동방향에 직교하는 방향 (비주사방향) 에 대응하는 방향으로 구동하는 구동장치도 리니어모터에 의해 구성해도 된다. 또한, 가동 블레이드 (BL1, BL2) 를 비주사방향에 대응하는 방향으로 구동하는 장치를 초음파 모터 및 리니어모터 이외, 예컨대 DC 모터 등에 의해 구성해도 된다. 또, 상기 실시형태에서는 그 설명이 생략되어 있는데, 가동 블레이드 (BL1, BL2) 를 구동하는 리니어모터에 대하여 그 냉각기구를 설치하고, 리니어모터의 발열을 억제하는 것이 바람직하다.
《제 2 실시형태》
다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태를 도 4 ∼ 도 6 에 기초하여 설명한다. 도 4 에는 제 2 실시형태의 노광장치 (200) 의 전체구성이 개략적으로 나타나 있다. 이 노광장치 (200) 는 마스크로서의 레티클 (R) 과 기판으로서의 웨이퍼 (W) 를 1 차원 방향 (여기에서는 Y 축 방향으로 함) 으로 동기이동하면서, 레티클 (R) 에 형성된 회로패턴을 투영광학계 (PL) 를 통해 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트영역에 전사하는, 스텝ㆍ앤드ㆍ스캔방식의 주사형 노광장치, 즉 소위 스캐닝ㆍ스테퍼이다.
노광장치 (200) 는 광원 (62), 이 광원 (62) 으로부터의 조명광에 의해 레티 클 (R) 을 조명하는 조명광학계 (IOP), 레티클 (R) 을 지지하는 마스크 스테이지로서의 레티클 스테이지 (RST), 레티클 (R) 로부터 사출되는 조명광 (펄스자외광) 을 웨이퍼 (W) 상에 투사하는 투영광학계 (PL), 웨이퍼 (W) 를 지지하는 기판 스테이지로서의 웨이퍼 스테이지 (WST), 레티클 스테이지 (RST), 투영광학계 (PL) 및 웨이퍼 스테이지 (WST) 등을 지지하는 제 1 가대로서의 본체 칼럼 (64), 본체 칼럼 (64) 의 진동을 억제 또는 제거하는 방진시스템, 및 이들의 제어계 등을 구비하고 있다.
상기 광원 (62) 으로서는, 여기에서는 파장 192 ∼ 194 nm 의 사이에서 산소의 흡수대를 회피하도록 협대화(狹帶化)된 ArF 엑시머 레이저광을 출력하는 ArF 엑시머 레이저광원이 사용되고 있으며, 이 광원 (62) 의 본체는, 방진대 (68) 를 사이에 두고 반도체 제조공장의 클린 룸내의 바닥면 (FD) 상에 설치되어 있다. 광원 (62) 에는 광원제어장치 (63) (도 4 에서는 도시하지 않고, 도 6 참조) 가 병설되어 있으며, 이 광원제어장치 (63) 에서는, 후술하는 주제어장치 (101) (도 4 에서는 도시하지 않고, 도 6 참조) 로부터의 지시에 따라, 사출되는 펄스자외광의 발진중심파장 및 파장폭 (스펙트르 반값폭) 의 제어, 펄스발진의 트리거제어, 레이저 챔버내의 가스의 제어 등을 실시하도록 되어 있다.
그리고, 광원 (62) 을 클린 룸보다 클린도가 낮은 다른 방 (서비스 룸), 또는 바닥면 (FD) 의 하방에 형성된 유틸리티 스페이스에 설치해도 된다.
광원 (62) 은 차광성의 베로즈 (70) 및 파이프 (72) 를 통해 빔 매칭 유니트 (BMU) 의 일단 (입사단) 에 접속되어 있으며, 이 빔 매칭 유니트 (BMU) 의 타단 ( 출사단) 은 파이프 (74) 를 통해 조명광학계 (IOP) 에 접속되어 있다.
상기 빔 매칭 유니트 (BMU) 내에는, 복수의 가동반사경 (도시 생략) 이 설치되어 있으며, 주제어장치 (101) 에서는 이들 가동반사경을 사용하여 광원 (62) 으로부터 베로즈 (70) 및 파이프 (72) 를 통해 입사하는 협대화된 펄스자외광 (ArF 엑시머 레이저광) 의 광로를 다음에 서술하는 제 1 부분 조명광학계 (IOP1) 와의 사이에서 위치적으로 매칭시키고 있다.
상기 조명광학계 (IOP) 는 제 1 부분 조명광학계 (IOP1) 와 제 2 부분 조명광학계 (IOP2) 의 2 부분으로 구성되어 있다. 이들 제 1 및 제 2 부분 조명광학계 (IOP1, IOP2) 는 내부를 외기(外氣)에 대하여 기밀상태로 하는 제 1 및 제 2 조명계 하우징 (76A, 76B) 을 각각 구비하고 있다. 이들 조명계 하우징 (76A, 76B) 내에는, 공기 (산소) 의 함유농도를 수% 이하, 바람직하게는 1 % 미만으로 한 클린 건조질소가스 (N2) 또는 헬륨가스 (He) 가 충전되어 있다. 여기에서, 조명계 하우징은 상기 부분조명광학계를 수납하는 케이스, (기밀성이 높은) 경통을 포함한다.
제 1 조명계 하우징 (76A) 내에는, 가변감광기 (78A), 빔 정형광학계 (78B), 제 1 플라이아이 렌즈계 (78C), 진동미러 (78D), 집광렌즈계 (78E), 미러 (78F), 제 2 플라이아이 렌즈계 (78G), 조명계 개구 조리개판 (78H), 빔 스플리터 (78J), 제 1 릴레이 렌즈 (78K) 및 레티클 블라인드 (5) 를 구성하는 가동 블라인드 장치 (50) 등이 소정의 위치관계로 수납되어 있다. 또, 제 2 조명계 하우징 (76B) 내에는, 레티클 블라인드 (5) 를 구성하는 고정시야조리개로서의 고정 레티클 블라인드 (46), 제 2 릴레이 렌즈 (78N), 미러 (78Q), 및 주콘덴서 렌즈계 (78R) 등이 소정의 위치관계로 수납되어 있다.
여기에서, 제 1 및 제 2 조명계 하우징 (76A, 76B) 내의 상기 구성 각 부에 대하여 설명한다. 가변감광기 (78A) 는 펄스자외광의 펄스마다의 평균 에너지를 조정하기 위한 것으로, 예컨대 감광율이 다른 복수의 광학 필터를 전환 가능하게 구성하여 감광율을 단계적으로 변경하는 것이나, 투과율이 연속적으로 변화하는 2 장의 광학 필터가 겹치는 상태를 조정함으로써 감광율을 연속적으로 가변으로 하는 것이 사용된다. 이 가변감광기 (78A) 를 구성하는 광학 필터는 주제어장치 (101) 의 관리하에 있는 조명제어장치 (80) (도 4 에서는 도시하지 않고, 도 6 참조) 에 의해 제어되는 모터를 포함하는 구동기구 (79) 에 의해 구동된다.
빔 정형광학계 (78B) 는 가변감광기 (78A) 에 의해 소정의 피크강도로 조정된 펄스자외광의 단면형상을 상기 펄스자외광의 광로 후방에 형성된 후술하는 더블 플라이아이 렌즈계의 입사단을 구성하는 제 1 플라이아이 렌즈계 (78C) 의 입사단의 전체형상과 유사하게 되도록 정형하여 상기 제 1 플라이아이 렌즈계 (78C) 에 효율 좋게 입사시키는 것으로, 예컨대 실린더 렌즈나 빔 익스팬더 (모두 도시 생략) 등으로 구성된다.
상기 더블 플라이아이 렌즈계는 조명광의 강도분포를 균일화하기 위한 것으로, 빔 정형광학계 (78B) 후방의 펄스자외광의 광로 상에 순차적으로 배치된 제 1 플라이아이 렌즈계 (78C) 와, 집광렌즈 (78E) 와, 제 2 플라이아이 렌즈계 (78G) 로 구성된다. 이 경우, 제 1 플라이아이 렌즈계 (78C) 와 집광렌즈 (78E) 의 사이에는, 피조사면 (레티클면 또는 웨이퍼면) 에 생기는 간섭 줄무늬나 미약한 스페클을 평활화하기 위한 진동 미러 (78D) 가 배치되어 있다. 이 진동 미러 (78D) 의 진동 (편향각) 은 도시하지 않은 구동계를 통해 주제어장치 (101) 의 관리하에 있는 조명제어장치 (80) 에 의해 제어되도록 되어 있다. 그리고, 이와 같은 더블 플라이아이 렌즈계와 진동 미러를 조합한 구성은, 예컨대 일본 공개특허공보 평1-259533 호 및 이것에 대응하는 미국특허 제 5,307,207 호에 상세하게 개시되어 있고, 본 국제출원에서 지정한 지정국 또는 선택한 선택국의 국내법령이 허락하는 한, 상기 공보 및 미국특허에서의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
상기 제 2 플라이아이 렌즈계 (78G) 의 사출면의 근방에 원판형상 부재로 이루어지는 조명계 개구 조리개판 (78H) 이 배치되어 있다. 이 조명계 개구 조리개판 (78H) 에는, 거의 등각도 간격으로, 예컨대 통상의 원형 개구로 이루어지는 개구 조리개, 작은 원형 개구로 이루어지고 코히어런스 팩터인 σ값을 작게 하기 위한 개구 조리개, 윤대(輪帶) 조명용 윤대형상의 개구 조리개, 및 변형 광원법용에 예컨대 4 개의 개구를 편심시켜 배치하여 이루어지는 변형 개구 조리개 등이 배치되어 있다.
조명계 개구 조리개판 (78H) 후방의 펄스자외광의 광로 상에, 반사율이 크고 투과율이 작은 빔 스플리터 (78J) 가 배치되고, 또한 이 후방의 광로 상에, 제 1 릴레이 렌즈 (78K) 및 가동 블라인드 장치 (50) 가 순착적으로 배치되어 있다. 이 가동 블라인드 장치 (50) 는 상술한 제 1 실시형태 (도 2) 와 동일한 구성의 것이 사용되며, 마찬가지로 하여 제 1 조명계 하우징 (76A) 내의 출사단부 근방에 장착되어 있다.
상기 고정 레티클 블라인드 (46) 는 상술한 제 1 실시형태와 동일한 구성의 것이 사용되며, 제 2 조명계 하우징 (76B) 내의 입사단부 근방의 레티클 (R) 의 패턴면에 대한 공액면으로부터 약간 디포커스한 면에 배치되어 있다. 이 고정 레티클 블라인드 (46) 의 개구부는, 투영광학계 (PL) 의 원형 시야내에서 그 광축을 중심으로 하여 주사노광시의 레티클 (R) 의 이동방향 (Y 축 방향) 과 직교한 X 축 방향으로 직선적으로 신장된 슬릿형상 또는 직사각형 형상으로 형성되어 있는 것으로 한다. 그리고, 고정 레티클 블라인드 (46) 의 배치면을 레티클 (R) 의 패턴면에 대한 공액면으로부터 약간 디포커스하는 것은, 제 1 로, 주사형 노광장치, 특히 펄스광을 노광용 조명광으로 하는 장치에서는, 주사방향에 관한 펄스광의 레티클 (웨이퍼) 상에서의 조명영역내의 조도분포를 사다리꼴 형상 (즉, 양단에서 각각 슬로프를 갖는 형상) 으로 하고, 주사노광시의 웨이퍼 상의 각 쇼트영역내의 적산노광량의 분포가 거의 균일하게 되도록 하기 위해서이고, 제 2 로, 고정 레티클 블라인드 (46) 의 에지부가 일부 결여되어 있거나, 정확하게 똑바로 형성되어 있지 않을 우려도 있기 때문에, 이들 악영향을 경감하기 위해 레티클의 패턴영역 상의 조명영역의 주변 가장자리부를 적당히 얼버무리기 위해서이다.
이 경우, 주사노광의 개시시 및 종료시에 가동 블라인드 장치 (50) 를 구성 하는 가동 블레이드 (BL1, BL2) 에 의해 상술한 제 1 실시형태와 동일하게 하여 조명영역을 더욱 제한함으로써 불필요한 부분의 노광이 방지되도록 되어 있다. 이 가동 블라인드 장치 (50) 는 주제어장치 (101) 에 의해 제어된다 (도 6 참조).
그리고, 본 실시형태에서, 가동 블라인드 장치 (50) 와 고정 레티클 블라인드 (46) 를 다른 조명계 하우징내에 각각 배치한 이유, 즉 양자를 분리한 이유에 대해서는 후술한다.
상기 제 2 조명계 하우징 (76B) 내의 고정 레티클 블라인드 (46) 의 후방의 펄스자외광의 광로 상에는 상술한 제 1 릴레이 렌즈 (78K) 와 함께 릴레이 광학계를 구성하는 제 2 릴레이 렌즈 (78N) 가 배치되고, 또한 이 제 2 릴레이 렌즈 (78N) 의 후방의 펄스자외광의 광로 상에 제 2 릴레이 렌즈 (78N) 를 통과한 펄스자외광을 레티클 (R) 을 향해 반사하는 미러 (78Q) 가 배치되며, 이 미러 (78Q) 후방의 펄스자외광의 광로 상에 주콘덴서 렌즈계 (78R) 가 배치되어 있다.
이상의 구성에서, 제 1 플라이아이 렌즈계 (78C) 의 입사면, 제 2 플라이아이 렌즈계 (78G) 의 입사면, 가동 블라인드 장치 (50) 의 가동 블레이드 (BL1, BL2) 의 배치면, 레티클 (R) 의 패턴면은 광학적으로 서로 공액으로 설정되고, 제 1 플라이아이 렌즈계 (78C) 의 사출면측에 형성되는 광원면, 제 2 플라이아이 렌즈계 (78G) 의 사출면측에 형성되는 광원면, 투영광학계 (PL) 의 푸리에 변환면 (사출 동면(瞳面)) 은 광학적으로 서로 공액으로 설정되며, 켈라조명계로 되어 있다.
이와 같이 하여 구성된 조명광학계 (IOP), 즉 제 1 부분 조명광학계 (IOP1), 제 2 부분 조명광학계 (IOP2) 의 작용을 간단히 설명하면, 광원 (62) 으로부터의 펄스자외광이 빔 매칭 유니트 (BMU) 를 통해 제 1 부분 조명광학계 (IOP1) 내에 입사하면, 이 펄스자외광은 가변감광기 (78A) 에 의해 소정의 피크강도로 조정된 후, 빔 정형광학계 (78B) 에 입사한다. 그리고, 이 펄스자외광은 빔 정형광학계 (78B) 에서 후방의 제 1 플라이아이 렌즈계 (78C) 에 효율적으로 입사하도록 그 단면형상이 정형된다. 이어서, 이 펄스자외광이 미러 (78F) 를 통해 제 1 플라이아이 렌즈계 (78C) 에 입사하면, 제 1 플라이아이 렌즈계 (78C) 의 사출단측에 면광원, 즉 다수의 광원 이미지 (점광원) 로 이루어지는 2 차 광원이 형성된다. 이들 다수의 점광원 각각으로부터 발산하는 펄스자외광은 광원 (62) 의 가간섭성에 의한 스페클을 저감시키는 진동 미러 (78D), 집광렌즈계 (78E) 를 통해 제 2 플라이아이 렌즈계 (78G) 에 입사한다. 이에 의해, 제 2 플라이아이 렌즈계 (78G) 의 사출단에 다수의 광원 이미지를 소정형상의 영역내에 균일하게 분포시킨 3 차 광원이 형성된다. 이 3 차 광원으로부터 사출된 펄스자외광은 조명계 개구 조리개판 (78H) 상의 어느 하나의 개구 조리개를 통과한 후, 반사율이 크고 투과율이 작은 빔 스플릿터 (78J) 에 이른다.
이 빔 스플릿터 (78J) 에서 반사된 노광광으로서의 펄스자외광은 제 1 릴레이 렌즈 (78K) 에 의해 레티클 블라인드 (5) 를 구성하는 가동 블라인드 장치 (50) 를 통과한 후, 고정 레티클 블라인드 (46) 의 개구부를 균일한 강도분포로 조명한다.
이렇게 하여 고정 레티클 블라인드 (46) 의 개구부를 통과한 펄스자외광은 제 2 릴레이 렌즈 (78N) 를 통과하여 미러 (78Q) 에 의해 광로가 수직 하방으로 절곡된 후, 주콘덴서 렌즈계 (78R) 를 거쳐, 레티클 스테이지 (RST) 상에 지지된 레티클 (R) 상의 소정의 조명영역 (X 축 방향으로 직선적으로 신장한 슬릿형상 또는 직사각형 형상의 조명영역) 을 균일한 조도분포로 조명한다. 여기에서, 레티클 (R) 에 조사되는 직사각형 슬릿형상의 조명광은 도 4 중의 투영광학계 (PL) 의 원형 투영시야의 중앙에 X 축 방향 (비주사방향) 으로 가늘고 길게 연장되도록 설정되며, 그 조명광의 Y 축 방향 (주사방향) 의 폭은 거의 일정하게 설정되어 있다.
또한, 제 1 부분 조명광학계 (IOP1) 를 구성하는 제 1 조명계 하우징 (76A) 내에는, 집광렌즈 (82), 광전변환소자로 이루어지는 인테그레이터 센서 (84), 집광렌즈 (86) 및 인테그레이터 센서 (84) 와 동일한 광전변환소자 (수광소자) 로 이루어지는 반사광 모니터 (88) 등도 수납되어 있다. 여기에서, 이들 인테그레이터 센서 (84) 등에 대하여 설명하면, 빔 스플리터 (78J) 를 투과한 펄스자외광은 집광렌즈 (82) 를 통해 인테그레이터 센서 (84) 에 입사하고, 거기에서 광전변환된다. 그리고, 이 인테그레이터 센서 (84) 의 광전변환신호가 도시하지 않은 피크홀드회로 및 A/D 변환기를 통해 주제어장치 (101) 에 공급된다. 인테그레이터 센서 (84) 로서는, 예컨대 원자외역에서 감도가 있고, 또한 광원 (62) 의 펄스발광을 검출하기 위해 높은 응답주파수를 갖는 PIN 형 포토다이오드 등을 사용할 수 있다. 이 인테그레이터 센서 (84) 의 출력과, 웨이퍼 (W) 의 표면 상에서의 펄스자외광의 조도 (노광량) 의 상관계수는 미리 구해져 주제어장치 (101) 내의 메모리에 기억되어 있다.
상기 집광렌즈 (86) 및 반사광 모니터 (88) 는 제 1 조명계 하우징 (76A) 내의 레티클 (R) 측으로부터의 반사광의 광로상에 배치되고, 레티클 (R) 의 패턴면으로부터의 반사광은, 주콘덴서 렌즈계 (78R), 미러 (78Q), 제 2 릴레이 렌즈 (78N), 고정 레티클 블라인드 (46) 의 개구부, 가동 블라인드 장치 (50), 제 1 릴레이 렌즈 (78K) 를 거쳐 빔 스플릿터 (78J) 를 투과하고, 집광렌즈 (86) 를 통해 반사광 모니터 (88) 에 입사하고, 거기에서 광전변환된다. 이 반사광 모니터 (88) 의 광전변환신호가 도시하지 않은 피크홀드회로 및 A/D 변환기 등을 통해 주제어장치 (101) 에 공급된다. 이 반사광 모니터 (88) 는 주로 레티클 (R) 의 투과율 측정시 등에 사용된다.
그리고, 제 1 및 제 2 조명계 하우징 (76A, 76B) 의 지지구조 등에 대해서는 후술한다.
상기 레티클 스테이지 (RST) 는 후술하는 본체 칼럼 (64) 을 구성하는 지지 칼럼 (90) 의 상방에 수평으로 고정된 레티클 베이스 정반(定盤) (92) 상에 배치되어 있다. 이 레티클 스테이지 (RST) 는 실제로는 레티클 베이스 정반 (92) 상을 한 쌍의 Y 리니어모터에 의해 Y 축 방향으로 소정 스트로크로 구동되는 레티클 조동 스테이지와, 이 레티클 조동 스테이지 상을 레티클 (R) 을 흡착지지하여 각 한 쌍의 X 보이스코일모터 및 Y 보이스코일모터에 의해 X 방향, Y 방향, 및 θz 방향 (Z 축 주위의 회전방향) 으로 미소구동되는 레티클 미동 스테이지를 포함하여 구성되어 있는데, 이하에서는 설명의 간략화를 위해, 레티클 스테이지 (RST) 가 레티클 구동 유니트 (94) (도 4 에서는 도시하지 않고, 도 6 참조) 에 의해 구동되 고, 레티클 (R) 을 레티클 베이스 정반 (92) 상에서 Y 축 방향으로 큰 스트로크로 직선 구동함과 동시에, X 축 방향과 θz 방향에 관해서도 미소구동하는 것으로 한다. 그리고, 예컨대 일본 공개특허공보 평8-63231 호 및 이것에 대응하는 미국특허출원 제 266,999 호 (출원일 : 1994 년 6 월 27 일) 에 개시되는 운동량 보존법칙을 이용한 반력 캔슬 기구를 레티클 스테이지 (RST) 의 반력 캔슬 기구로서 채용해도 된다. 본 국제출원에서 지정한 지정국 또는 선택한 선택국의 국내법령이 허락하는 한, 상기 공보 및 미국특허출원에서의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
상기 레티클 스테이지 (RST) 의 일부에는, 그 위치나 이동량을 계측하기 위한 위치검출장치인 레티클 레이저 간섭계 (96) 로부터의 측장(測長)빔을 반사하는 이동경 (98) 이 장착되어 있다. 레티클 레이저 간섭계 (96) 는 지지 칼럼 (90) 의 상단부에 고정되며, 투영광학계 (PL) (또는 본체 칼럼의 일부) 를 기준으로 하여 X, Y, θz 방향의 위치, 즉 X, Y 위치와 회전량 (요잉량) 의 계측을 동시에 또한 개별로 행한다. 이 레티클 레이저 간섭계 (96) 에 의해 계측되는 레티클 스테이지 (RST) (즉 레티클 (R)) 의 위치정보 (또는 속도정보) 는 주제어장치 (101) 에 보내진다 (도 6 참조). 주제어장치 (101) 는 기본적으로는 레티클 레이저 간섭계 (96) 로부터 출력되는 위치정보 (또는 속도정보) 가 지령치 (목표위치, 목표속도) 와 일치하도록 상기 레티클 구동 유니트 (94) 를 구성하는 리니어모터, 보이스코일모터 등을 제어한다.
상기 투영광학계 (PL) 로서는, 예컨대 물체면 (레티클 (R)) 측과 이미지면 ( 웨이퍼 (W)) 측의 양방이 텔레센트릭하고 원형의 투영시야를 가지며, 석영이나 형석을 광학 초재로 한 굴절광학소자 (렌즈소자) 만으로 이루어지는 1/4, 1/5 또는 1/6 축소배율의 굴절광학계가 사용되고 있다. 이 때문에, 레티클 (R) 에 펄스자외광이 조사되면, 레티클 (R) 상의 회로패턴 영역중의 펄스자외광에 의해 조명된 부분으로부터의 결상 광속이 투영광학계 (PL) 에 입사하고, 그 회로패턴의 부분 도립상이 펄스자외광의 각 펄스조사마다 투영광학계 (PL) 의 이미지면 측의 원형 시야의 중앙에 슬릿형상 또는 직사각형 형상 (다각형) 으로 제한되어 결상된다. 이에 의해, 투영된 회로패턴의 부분 도립상은 투영광학계 (PL) 의 결상면에 배치된 웨이퍼 (W) 상의 복수의 쇼트영역 중 하나의 쇼트영역 표면의 레지스트층에 축소 전사된다.
상기 본체 칼럼 (64) 은 바닥면 (FD) 에 수평으로 탑재된 장치의 기준으로 되는 베이스 플레이트 (BP) 상에 형성된 3 개의 지주 (104A ∼ 104C) (단, 지면 안측의 지주 (104C) 는 도시하지 않음) 및 이들 지주 (104A ∼ 104C) 의 상부에 고정된 방진 유니트 (106A ∼ 106C) (단, 도 4 에서는 지면 안측의 방진 유니트 (106C) 는 도시하지 않고, 도 6 참조) 를 통해 거의 수평으로 지지된 경통 정반 (108) 과, 이 경통 정반 (108) 상에 형성된 상기 지지 칼럼 (90) 과, 경통 정반 (108) 에 매달아 지지된 현수 칼럼 (61) 에 의해 구성되어 있다. 본 실시형태에서는 지지 칼럼 (90) 의 상면에 제 2 부분 조명광학계 (IOP2) 를 구성하는 제 2 조명계 하우징 (76B) 을 지지하는 지지부재 (91A, 91B) 가 고정되어 있다.
상기 방진 유니트 (106A ∼ 106C) 는 지주 (104A ∼ 104C) 의 각각의 상부에 직렬로 배치된 내압을 조정 가능한 에어마운트와 보이스코일모터를 포함하여 구성되어 있다. 방진 유니트 (106A ∼ 106C) 에 의해, 베이스 플레이트 (BP) 및 지주 (104A ∼ 104C) 를 통해 경통 정반 (108) 에 전달되는 바닥면 (FD) 으로부터의 미진동이 마이크로 G 레벨로 절연되도록 되어 있다.
상기 경통 정반 (108) 은 주물 등으로 구성되어 있고, 그 중앙부에는 평면에서 보아 원형의 개구가 형성되며, 이 개구의 내부에 투영광학계 (PL) 가 그 광축 (AX) 방향을 Z 축 방향으로 하여 상측으로부터 삽입되어 있다. 투영광학계 (PL) 의 경통부의 외주부에는 이 경통부에 일체화된 플랜지 (FLG) 가 형성되어 있다. 이 플랜지 (FLG) 의 소재로서는, 저열팽창의 재질, 예컨대 인버 (Inver ; 니켈 36 %, 망간 0.25 %, 및 미량의 탄소와 다른 원소를 포함하는 철로 이루어지는 저팽창의 합금) 가 사용되고 있으며, 이 플랜지 (FLG) 는 투영광학계 (PL) 를 경통 정반 (108) 에 대하여 점과 면과 V 홈을 통해 3 점으로 지지하는 소위 키네마틱 지지 마운트를 구성하고 있다. 이와 같은 키네마틱 지지구조를 채택하면, 투영광학계 (PL) 의 경통 정반 (108) 에 대한 맞붙임이 용이하고, 더욱이 맞붙임후의 경통 정반 (108) 및 투영광학계 (PL) 의 진동, 온도변화, 자세변화 등에 기인하는 응력을 가장 효과적으로 경감할 수 있다는 이점이 있다.
상기 웨이퍼 스테이지 (WST) 는 상술한 현수 칼럼 (61) 의 저판을 구성하는 웨이퍼 베이스 정반 (66) 상에 도시하지 않은 에어 패드 (에어 베어링) 에 의해 예컨대 수미크론 정도의 클리어런스를 사이에 두고 부상 지지되어 있다. 이 웨이퍼 스테이지 (WST) 는 자기부상형 2 차원 리니어 액추에이터 등으로 이루어지는 웨 이퍼 구동 유니트 (122) (도 4 에서는 도시하지 않고, 도 6 참조) 에 의해 XY 2 차 면내에서 구동되도록 되어 있다.
상기 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 상면에 웨이퍼 홀더 (138) 를 통해 웨이퍼 (W) 가 정전흡착 또는 진공흡착 등에 의해 고정되어 있다. 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 XY 위치는 투영광학계 (PL) 의 경통 하단에 고정된 참조경 (Mr) 을 기준으로 하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 일부에 고정된 이동경 (Ms) 의 위치변화를 계측하는 레이저 간섭계 (140) 에 의해 소정의 분해능, 예컨대 0.5 ∼ 1 nm 정도의 분해능으로 리얼타임으로 계측된다. 여기에서, 실제로는 참조경 (고정경) 과 이동경은 X 축 방향 위치계측용과 Y 축 방향 위치계측용이 각각 설치되고, 이것에 대응하여 레이저 간섭계도 X 축 방향 위치계측용 레이저 간섭계 (140X) 와 Y 방향 위치계측용 레이저 간섭계 (140Y) 가 각각 설치되어 있는데 (도 6 참조), 도 4 에서는 이들이 대표적으로 참조경 (Mr), 이동경 (Ms), 레이저 간섭계 (140) 로서 나타나 있다.
레이저 간섭계 (140X, 140Y) 의 계측치는 주제어장치 (101) 에 공급되도록 되어 있다 (도 6 참조). 여기에서, 레이저 간섭계 (140Y, 140X) 의 적어도 일방은 측장축을 2 축 이상 갖는 다축 간섭계이고, 따라서 주제어장치 (101) 에서는 레이저 간섭계 (140Y, 140X) 의 계측치에 기초하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 XY 위치 뿐만 아니라, θz 회전량 (요잉량) 또는 이들에 더하여 θx 회전량 (X 축 주위의 회전량이고, 본 실시형태에서는 피칭량), 및 θy 회전량 (Y 축 주위의 회전량이고, 본 실시형태에서는 롤링량) 도 구할 수 있도록 되어 있다.
상기 경통 정반 (108) 에는 도 4 에서는 도시가 생략되어 있는데, 실제로는 본체 칼럼 (64) 의 Z 방향의 진동을 계측하는 3 개의 진동센서 (예컨대 가속도계) 와 XY 면내 방향의 진동을 계측하는 3 개의 진동센서 (예컨대 가속도계) (예컨대, 이 중의 2 개의 진동센서는 본체 칼럼 (64) 의 Y 방향의 진동을 계측하고, 나머지 진동센서는 본체 칼럼 (64) 의 X 방향의 진동을 계측함) 가 장착되어 있다. 이하에서는 편의상 이들 6 개의 진동센서를 총칭하여 진동센서군 (146) 이라고 부르는 것으로 한다. 이 진동센서군 (146) 의 계측치는 주제어장치 (101) 에 공급되도록 되어 있다 (도 6 참조). 따라서, 주제어장치 (101) 에서는 진동센서군 (146) 의 계측치에 기초하여 본체 칼럼 (64) 의 6 자유도 방향의 진동을 구할 수 있다.
따라서, 주제어장치 (101) 에서는, 예컨대 레티클 스테이지 (RST) 또는 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 이동시, 또는 양 스테이지의 동기이동시 등에 진동센서군 (96) 의 계측치에 기초하여 구한 본체 칼럼 (64) 의 6 자유도 방향의 진동을 제거하기 위해, 방진 유니트 (106A ∼ 106C) 의 속도제어를 예컨대 피드백 제어 또는 피드백 제어 및 피드포워드 제어에 의해 행하고, 본체 칼럼 (64) 의 진동을 효과적으로 억제하는 것이 가능하다.
또, 베이스 플레이트 (BP) 와 경통 정반 (108) 의 사이에는 양자의 6 자유도 방향의 상대변위를 계측하는 위치센서 (144) (도 4 에서는 도시하지 않고, 도 6 참조) 가 설치되어 있다. 이 위치센서 (144) 의 계측치도 주제어장치 (101) 에 공급되도록 되어 있다. 따라서, 주제어장치 (101) 에서는 위치센서 (144) 의 계측치에 기초하여 베이스 플레이트 (BP) 와 본체 칼럼 (64) 의 6 자유도 방향의 상대위치를 구할 수 있고, 이 상대위치의 정보를 사용하여 방진 유니트 (106A ∼ 106C) 를 제어함으로써 본체 칼럼 (64) 을 베이스 플레이트 (BP) 를 기준으로 하여 정상적으로 안정된 위치로 유지할 수 있다.
상기 제 1 부분 조명광학계 (IOP1) 의 제 1 조명계 하우징 (76A) 은 베이스 플레이트 (BP) 상에 3 점 지지의 방진대 (166) 를 사이에 두고 탑재된 제 2 가대로서의 지지 칼럼 (168) 에 의해 지지되어 있다. 방진대 (166) 로서도 방진 유니트 (106A ∼ 106C) 와 마찬가지로, 에어마운트와 보이스코일모터 (액추에이터) 와 지지 칼럼 (168) 에 장착된 진동검출센서 (예컨대 가속도계) 를 구비한 액티브 방진대가 사용되고 있으며, 이 방진대 (166) 에 의해 바닥면 (FD) 으로부터의 진동이 마이크로 G 레벨로 절연된다.
여기에서, 레티클 블라인드 (5) 를 구성하는 가동 블라인드 장치 (50), 고정 레티클 블라인드 (46) 를 각각 제 1 조명계 하우징 (76A), 제 2 조명계 하우징 (76B) 내에 배치하고, 각각을 개개의 가대, 즉 지지 칼럼 (168), 본체 칼럼 (64) 에 의해 지지하는 것으로 한 이유에 대하여 설명한다.
고정 레티클 블라인드 (46) 는 레티클면 (레티클 패턴면) 상의 조명영역을 규정하는 것이기 때문에, 이것을 본체 칼럼 (64) 측과 분리하면, 결과적으로 웨이퍼 (W) 상의 노광영역 (상기 조명영역과 공액인 이미지면 상의 영역) 이 변화하고, 노광중의 이미지면 조도가 안정되지 않게 되므로, 본체 칼럼 (64) 에 지지부재 (91A, 91B) 를 통해 지지된 제 2 조명계 하우징 (76B) 내에 배치하는 것으로 한 것 이다.
한편, 가동 블라인드 장치 (50) 는 본 실시형태에서는 이것을 구성하는 가동 블레이드 (BL1, BL2) 가 리니어모터 (43A, 43B) (도 2 참조) 에 의해 주사방향에 대응하는 방향으로 구동되기 때문에, 상술한 바와 같이, 종래의 회전모터를 사용하는 경우에 비해 주사노광중의 본체 칼럼 (64) 등의 진동요인으로 되기 어려운데, 현실적으로는 등속이동중의 마찰력이 완전히 제로로는 되지 않고, 특히 레티클 스테이지 (RST) 가 큰 가속도로 주사방향으로 구동되고, 이것에 동기하여 가동 블레이드 (BL1, BL2) 를 주사방향에 대응하는 방향 (Z 축 방향) 으로 구동할 때, 이에 의해 생기는 반력이 본체 칼럼 (64) 등의 진동요인으로 되는 것을 확실하게 방지하기 위해, 본체 칼럼 (64) 과 진동에 관하여 분리된 (물리적으로 분리된) 지지 칼럼 (168) 에 지지된 제 1 조명계 하우징 (76A) 내에 배치한 것이다. 또, 가동 블레이드 (BL1, BL2) 는 상술한 바와 같이, 레티클 (R) 의 패턴영역의 외주에 형성된 차광대 외부로의 노광용 조명광의 조사를 방지할 수 있으면 되고, 차광대의 폭은 통상 1.5 ∼ 3 mm 또는 그 이상의 비교적 넓은 폭을 가지고 있기 때문에, 레티클 스테이지 (RST), 웨이퍼 스테이지 (WST) 등의 구동에 의한 본체 칼럼 (64) 의 진동, 가동 블레이드 (BL1, BL2) 의 구동에 의한 지지 칼럼 (168) 의 진동, 및 가동 블레이드 (BL1, BL2) 의 디포커스나 조명광학계 (IOP) 의 디스토션을 고려해도 여전히 요구되는 정밀도는 충분히 여유가 있다. 따라서, 상술한 제 1 실시형태와 동일하게 하여 주사노광이 실시되고, 이 때, 레티클 스테이지 (RST) 에 가동 블레이드 (BL1, BL2) 가 동기하여 이동하도록 제어되면 (도 3 참조), 거의 확실하게 레티클의 패턴영역의 외주에 형성된 차광대의 외부로의 조명광의 조사를 방지할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 제 1 부분 조명광학계 (IOP1) 의 제 1 조명계 하우징 (76A) (즉, 지지 칼럼 (168)) 과 제 2 조명계 하우징 (76B) (즉, 본체 칼럼 (64)) 의 상대변위를 계측하는 위치계측 유니트 (126) 가 레티클 패턴면과 광학적으로 거의 공액의 위치인 가동 블레이드 장치 (50) 의 설치위치의 근방에 배치되어 있다.
이것을 더욱 상세히 서술하면, 위치계측 유니트 (126) 는 도 5 에 나타난 바와 같이, 제 2 조명계 하우징 (76B) 의 -Y 방향 단부의 +X 측의 측면에 외측으로 돌출형성된 L 자형 부재 (160) 의 -Y 측의 면 (이 면은 XZ 평면에 거의 평행한 면임) 에 고정된 금속판 (160A) 과, 상기 L 자형 부재 (160) 의 +X 측의 면 (이 면은 YZ 면에 거의 평행한 면임) 에 고정된 금속판 (160B) 과, 이들 금속판 (160A, 160B) 에 각각 대향하여 제 1 조명계 하우징 (76A) 의 +Y 방향 단부의 +X 측의 측면의 외측으로 돌출형성된 L 자형 장착부재 (162) 에 장착된 2 개의 와전류 변위센서 (152Y, 152X) 를 구비하고 있다.
와전류 변위센서 (152Y, 152X) 로서는, 응답주파수, 즉 속응성(速應性)의 척도를 부여하는 고유주파수가 500 Hz 정도이고, 또한 1 ㎛ 의 분해능을 갖는 것이 사용되고 있다. 이 와전류 변위센서의 검출원리는, 절연체에 감긴 코일에 교류전압을 가해 두고, 도전체로 되어 있는 측정대상 (이 경우, 금속판) 에 가까이 하면, 코일에 의해 만들어진 교류자계에 의해 도전체에 와전류(渦電流)가 발생한다. 이 와전류에 의해 발생하는 자계는 코일의 전류에 의해 만들어진 자계와 역방향이고, 이들 2 개의 자계가 서로 중첩되어, 코일의 출력에 영향을 주며, 코일을 흐르는 전류의 강도 및 위상이 변화한다. 이 변화는 측정대상이 코일에 가까울수록 커지고, 반대로 멀수록 작아지기 때문에, 코일로부터 전기신호를 취출함으로써 측정대상의 위치, 변위를 알 수 있다. 따라서, 와전류 변위센서 (152Y, 152X) 를 사용하면, 양자가 정지상태에 있을 때에도 측정대상의 위치, 변위의 계측이 가능하고, 즉 절대거리의 계측이 가능하고, 주사노광시와 같이, 본체 칼럼 (64) 등이 진동하고 있는 경우 뿐만 아니라, 레티클 스테이지 (RST), 웨이퍼 스테이지 (WST) 및 가동 블레이드 (BL1, BL2) 모두가 정지하고 있는 상태에서도, 금속판 (160A, 160B) 의 위치, 변위의 계측이 가능해지는 결과, 시간경과에 따른 바닥면 (FD) 의 경사, 뒤틀림 등에 기인하는 금속판 (160A, 160B) 의 변위를 계측하는 것도 가능하다.
그리고, 와전류 변위센서 대신에, 상기와 동일하게 절대거리의 계측이 가능한 정전용량식 비접촉 변위센서나, 포토커플러 등의 다른 종류의 센서를 사용하여 위치계측 유니트를 구성해도 된다. 또는, 와전류 변위센서 대신에, 레이저 간섭계 등의 상대거리 계측센서를 설치하는 것도 가능한데, 이러한 경우에는 제 1 조명계 하우징 (76A), 제 2 조명계 하우징 (76B) 중 어느 하나가 진동 등에 의해 움 직이고 있는 경우밖에, 양자의 상대변위의 측정은 곤란하다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 와전류 변위센서 (152Y) 에 의해 조명계 하우징 (76A, 76B) 사이의 레티클 (R) 의 패턴면과 공액인 면 근방의 Y 축 방향의 상대변위가 상기 분해능으로 계측되고, 또 와전류 변위센서 (152X) 에 의해 조명계 하우징 (76A, 76B) 사이의 레티클 (R) 의 패턴면과 공액인 면 근방의 X 축 방향의 상대변위가 계측된다. 이들 와전류 변위센서 (152X, 152Y) 의 계측치는 주제어장치 (101) 에 공급되도록 되어 있다 (도 6 참조).
도 6 에는 상술한 노광장치 (200) 의 제어계의 구성이 간단히 나타나 있다. 이 제어계는 워크스테이션 (또는 마이크로컴퓨터) 으로 이루어지는 주제어장치 (101) 를 중심으로 하여 구성되어 있다. 주제어장치 (101) 의 입력측에는, 인테그레이터 센서 (84), 반사광 모니터 (88), 레티클 레이저 간섭계 (96), 레이저 간섭계 (140X, 140Y), 진동센서군 (146), 위치센서 (144), 와전류 변위센서 (152X, 152Y) 등의 각종 센서류가 접속되어 있다. 또, 이 주제어장치 (101) 의 출력측에는, 광원제어장치 (63), 빔 매칭 유니트 (BMU), 조명제어장치 (80), 가동 블라인드 장치 (50), 레티클 구동 유니트 (94), 방진 유니트 (106A ∼ 106C), 웨이퍼 구동 유니트 (122), 방진대 (166) 및 표시장치 (170) 등이 접속되어 있다. 그리고, 이 주제어장치 (101) 는, 이제까지 설명한 각종 제어를 행하는 것 외에, 장치전체를 통괄적으로 제어한다. 또한, 이 주제어장치 (101) 는 주사노광시의 본체 칼럼 (64) 의 진동에 따른 가동 블라인드 장치 (50) 의 제어, 본체 칼럼 (64) 과 지지 칼럼 (168) 사이의 시간경과에 따른 상대변위의 검출 및 보정 또는 경보표 시 등도 행한다 (이것에 대해서는 후술함).
다음으로, 상술한 바와 같이 하여 구성된 노광장치 (200) 에서의 노광동작에 대하여 설명한다.
전제로서, 웨이퍼 (W) 상의 쇼트영역을 적정노광량 (목표노광량) 으로 주사노광하기 위한 각종 노광조건이 미리 설정된다. 또, 상술한 제 1 실시형태와 마찬가지로 도시하지 않은 레티클 현미경 및 도시하지 않은 오프액시스ㆍ얼라인먼트 센서 등을 사용한 레티클 얼라인먼트, 베이스 라인 계측 등의 준비작업이 행해지고, 그 후, 얼라인먼트 센서를 사용한 웨이퍼 (W) 의 파인얼라인먼트 [EGA (인핸스드ㆍ글로벌ㆍ얼라인먼트) 등] 가 종료하고, 웨이퍼 (W) 상의 복수의 쇼트영역의 배열좌표가 구해진다.
이와 같이 하여 웨이퍼 (W) 의 노광을 위한 준비작업이 종료하면, 주제어장치 (101) 에서는, 얼라인먼트 결과에 기초하여 레이저 간섭계 (140X, 140Y) 의 계측치를 모니터하면서 웨이퍼 구동 유니트 (122) 를 제어하여 웨이퍼 (W) 의 제 1 쇼트의 노광을 위한 주사개시위치에 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 이동한다.
그리고, 주제어장치 (101) 에서는 구동 유니트 (94, 122) 를 통해 레티클 스테이지 (RST) 와 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Y 방향의 주사를 개시하고, 양 스테이지 (RST, WST) 가 각각의 목표주사속도에 도달하고, 소정의 정정(整定)시간이 경과하면, 펄스자외광에 의해 레티클 (R) 의 패턴영역이 조명되기 시작하고, 주사노광이 개시된다.
이 주사노광의 개시에 앞서, 광원 (62) 의 발광이 개시되어 있는데, 주제어 장치 (101) 에 의해 레티클 블라인드 (5) 를 구성하는 가동 블라인드 장치 (50) 의 가동 블레이드 (BL1 (또는 BL2)) 의 이동이 레티클 스테이지 (RST) 의 이동과 동기제어되고 있기 때문에, 레티클 (R) 상의 패턴영역을 구획하는 차광대의 외측의 글래스부분으로의 펄스자외광의 조사가 차광되는 것은 상술한 제 1 실시형태와 동일하다.
주제어장치 (101) 에서는 특히 상기 주사노광시에 레티클 스테이지 (RST) 의 Y 축 방향의 이동속도 (VR) 와 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Y 축 방향의 이동속도 (VW) 가 투영광학계 (PL) 의 투영배율에 따른 속도비로 유지되도록 레티클 구동 유니트 (94), 웨이퍼 구동 유니트 (122) 를 통해 레티클 스테이지 (RST) 및 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 동기제어한다.
그리고, 레티클 (R) 의 패턴영역의 다른 영역이 펄스자외광으로 축차 조명되고, 패턴영역 전면에 대한 조명이 완료됨으로써, 웨이퍼 (W) 상의 제 1 쇼트의 주사노광이 종료한다. 이에 의해, 레티클 (R) 의 패턴이 투영광학계 (PL) 를 통해 제 1 쇼트에 축소전사된다. 이 경우도 제 1 실시형태와 동일하게 하여, 가동 블레이드 [BL2 (또는 BL1)] 에 의해 노광종료후에도 레티클 (R) 의 차광대의 외측의 글래스부분에 펄스자외광이 조사되는 것이 저지된다.
이와 같이 하여 제 1 쇼트의 주사노광이 종료되면, 주제어장치 (101) 에 의해 웨이퍼 구동 유니트 (122) 를 통해 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 X, Y 축 방향으로 스텝이동되고, 제 2 쇼트의 노광을 위해 주사개시위치로 이동된다. 이 스테핑 시, 주제어장치 (101) 에서는 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 (웨이퍼 (W) 의 위치) 를 검출하는 레이저 간섭계 (140X, 140Y) 의 계측치에 기초하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 X, Y, θz 방향의 위치변위를 리얼타임으로 계측한다. 이 계측결과에 기초하여 주제어장치 (101) 에서는 웨이퍼 구동 유니트 (122) 를 제어하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 XY 위치변위가 소정의 상태가 되도록 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치를 제어한다.
또, 주제어장치 (101) 에서는 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 θz 방향의 변위의 정보에 기초하여 레티클 구동 유니트 (94) 를 제어하고, 그 웨이퍼 (W) 측의 회전변위의 오차를 보상하도록 레티클 스테이지 (RST) (레티클 미동 스테이지) 를 회전제어한다.
그리고, 주제어장치 (50) 에서는 제 2 쇼트에 대하여 상기와 동일한 주사노광을 실시한다.
이와 같이 하여 웨이퍼 (W) 상의 쇼트의 주사노광과 다음 쇼트 노광을 위한 스테핑 동작이 반복하여 행해지고, 웨이퍼 (W) 상의 노광대상 쇼트 모두에 레티클 (R) 의 패턴이 순차적으로 전사된다.
그런데, 본 실시형태의 주사형 노광장치 (200) 에서는, 웨이퍼 얼라인먼트, 스테핑 동작시 등에 있어서의 웨이퍼 스테이지의 구동에 따라 생기는 반력, 또는 편하중(偏荷重)에 의해 생기는 본체 칼럼 (64) 의 진동이나 경사 등은, 주제어장치 (101) 가 진동센서군 (146) 및 위치센서 (144) 의 출력에 기초하여 방진 유니트 (106A ∼ 106C) 를 제어함으로써 제어 내지는 보정이 가능하다. 또, 본체 칼럼 (64) 의 Z 방향의 위치의 조정은, 주제어장치 (101) 가 위치센서 (144) 의 출력에 기초하여 방진 유니트 (106A ∼ 106C) 를 구성하는 에어마운트의 내압을 조정함으로써 조정할 수 있다.
한편, 예컨대 주사노광시의 레티클 스테이지 (RST) 와 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 가감속시 등에 각각의 스테이지의 구동 반력에 기인하여, 본체 칼럼 (64) 이 감쇄성이 있는 고주파적인 변형을 발생시키는 경우에는, 방진 유니트 (106A ∼ 106C) 에 의해 진동제어를 실시하여 본체 칼럼 (64) 의 위치ㆍ자세를 초기의 상태로 유지하고자 해도, 본체 칼럼 (64) 에는, 레티클 스테이지 (WST), 투영광학계 (PL), 웨이퍼 스테이지 (WST) 등이 탑재되어 있으므로, 그 전체의 중량이 매우 크고, 게다가 방진 유니트 (106A ∼ 106C) 의 구동부 (액추에이터) 의 응답성이 그다지 높지 않기 때문에, 그 본체 칼럼 (64) 부분의 초기변위를 억제하는 것은 곤란한 것은 상술한 바와 같다.
그러나, 본 실시형태에서는, 이와 같은 경우, 주제어장치 (101) 가 위치계측유니트 (126) 를 구성하는 와전류 변위센서 (152X, 152Y) 의 계측치에 기초하여 본체 칼럼 (64) 의 XY 2 차원 방향의 초기변위나 주사노광중의 제 1 조명계 하우징 (76A) 에 대한 상대변위를 레티클 패턴면과 거의 공액인 위치에서 검출하고, 이들 변위 중, Y 방향의 변위에 대해서는, 본체 칼럼 (64) 측에 비해 구동부 중량이 작고, 높은 응답성을 확보할 수 있는 가동 블라인드 장치 (50) 를 구성하는 가동 블레이드 (BL1, BL2) 의 주사방향에 대응하는 방향 (Z 방향) 의 구동을 리니어모터 (43A, 43B) 를 통해 제어하고, X 방향의 변위에 대해서는, 가동 블레이드 (BL1, BL2) 의 비주사방향의 위치를 도시하지 않은 초음파 모터를 통해 제어함으로써 레티클 (R) 의 차광대와 가동 블레이드 (BL1, BL2) 의 위치오차가 발생하는 것을 방지할 수 있고, 차광특성을 해치지 않고, 가동 블레이드 (BL1, BL2) 를 레티클 (R) (레티클 스테이지 (RST)) 에 충분히 추종시킬 수 있다.
또, 주제어장치 (101) 에서는, 위치계측 유니트 (126) 를 구성하는 와전류 변위센서 (152X, 152Y) 의 계측치에 기초하여 레티클 스테이지 (RST), 웨이퍼 스테이지 (WST) 및 가동 블레이드 (BL1, BL2) 의 정지시에, 정적인 상태에서의 지지 칼럼 (168) 과 본체 칼럼 (64) 의 시간경과에 따른 상대변위를 계측한다. 그리고, 이 상대변위가 소정의 허용치 이하인지를 판정하고, 판정결과가 긍정적인 경우에, 가동 블라인드 장치 (50) 의 원점 오프셋을 상기 상대변위에 대응하는 원점 오프셋으로 갱신한다. 이에 의해, 예컨대 본체 칼럼 (64) 과 지지 칼럼 (168) 이 각각 설치되어 있는 바닥면 (FD) 에 시간경과에 따라 뒤틀림 등의 변형이 발생하고, 본체 칼럼 (64) 과 지지 칼럼 (168) 에 시간경과에 따라 정적인 상대변위가 생긴 결과, 제 1 부분 조명광학계 (IOP1) 과 제 2 부분 조명광학계 (IOP2) 의 사이에 광축 어긋남이 생겼다고 해도, 가동 블레이드 (BL1, BL2) 와 레티클 (R) (레티클 스테이지 (RST)) 의 사이에 동기오차 (위치오차) 가 생기는 것을 방지할 수 있으며, 차광특성이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
여기에서, 상기 소정의 허용치는 다음과 같이 하여 정해져 있다. 즉, 통상 스캐닝ㆍ스테퍼에서는, 레티클 (R) 상의 고정 레티클 블라인드 (46) 로 규정되는 조명영역의 외주부의 상기 고정 레티클 블라인드 (46) 및 가동 블레이드 (BL1, BL2) 로 차광되는 영역에는 어느 정도의 마진을 가지고 조명영역내와 조도가 균일한 영역이 조명광학계에 의해 설정되어 있다. 따라서, 가동 블레이드 (BL1, BL2) 의 원점 오프셋이 작고, 실제의 조명영역이 상기 마진의 범위내에 들어가는 경우에는, 상술된 원점 오프셋의 갱신에 의해 대처 가능하고, 반대로 원점 오프셋이 크고, 실제의 조명영역이 상기 마진의 범위내를 초과하면, 조도균일성을 유지할 수 없게 된다. 이 때문에, 이 조도균일성을 유지할 수 있는 범위의 한계치가 상기 원점 오프셋의 「허용치」로서 정해져 있다.
따라서, 주제어장치 (101) 에서는, 상기 원점 오프셋의 갱신에 의해 대처 불가능한 경우에는, 경보음을 발함과 동시에, 표시장치 (170) 에 상기 이상내용에 대응하는 경고문서를 표시한다. 이에 의해, 오퍼레이터는 시간경과에 따라 본체 칼럼 (64) 과 지지 칼럼 (168) 의 사이에 한계를 초과하는 상대변위가 생긴 것을 인식할 수 있고, 그 후의 적절한 대처가 가능하게 된다. 이에 의해, 노광불량의 발생을 미연에 방지할 수 있다.
이제까지의 설명으로부터 명확한 바와 같이, 본 제 2 실시형태에서는 주제어장치 (101) 에 의해, 레티클 스테이지 (RST) 에 가동 블레이드 (BL1, BL2) 가 동기하여 이동하도록 구동장치를 제어하는 조정장치, 위치계측 유니트 (126) 의 계측치 에 기초하여 본체 칼럼 (64) 과 지지 칼럼 (168) 의 정적 상태에서의 상대변위가 허용치 이내인지를 판정하는 판정장치, 및 그 판정결과가 긍정적인 경우, 상대변위에 대응하는 원점 오프셋을 조정장치 또는 본체 칼럼의 위치제어계에 대하여 부여하여 상대변위에 기인하는 위치오차를 보정하는 보정장치가 구성되어 있다. 또, 표시장치 (170) 와 주제어장치 (101) 의 기능에 의해 상기 판정결과가 부정적인 경우에, 경고를 발하는 경고장치가 실현되어 있다.
이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관계되는 주사형 노광장치 (200) 에 의하면, 노광량 제어, 차광특성을 해치지 않고, 주사노광중의 본체 칼럼 (64) 측의 큰 진동요인의 하나를 해소할 수 있으며, 결과적으로 노광정밀도의 향상이 가능하다. 장래적으로, 주사형 노광장치에 있어서, 추가적인 스테이지의 고가속도화가 요구된 경우, 본 실시형태와 동일한 주사형 노광장치는 특히 큰 효과를 발휘할 것으로 예상된다. 또, 본 실시형태에 관계되는 주사형 노광장치는 시간경과에 따라 바닥면 (FD) 에 경사, 뒤틀림 등이 생겨도 노광량 제어, 차광특성을 유지할 수 있다.
그리고, 상기 제 2 실시형태중의 설명에서는, 위치계측 유니트 (126) 에 의해 제 1 조명계 하우징 (76A) (지지 칼럼 (168)) 과 제 2 조명계 하우징 (76B) (본체 칼럼 (64)) 의 사이의 X 방향 및 Y 방향의 상대위치를 계측하는 경우를 설명했는데, 이것에 한정되지 않고, 상기 위치계측 유니트 (126) 와 동일한 위치계측 유니트를 복수세트 준비하고, 지지 칼럼 (168) 과 본체 칼럼 (64) 의 X 방향의 상대변위를 적어도 2 개소, Y 방향의 상대변위를 적어도 1 개소, Z 방향의 상대변위를 적어도 3 개소에서 계측할 수 있도록 배치하면, 결과적으로 6 자유도 방향에 대하여 지지 칼럼 (168) 과 본체 칼럼 (64) 의 상대변위를 계측하는 것이 가능하게 된다. 이 경우에는, 가동 블라인드 장치 (50) 의 전체를 Y 축 둘레로 회전시키거나, XZ 면에 대하여 경사구동하는 구동부를 아울러 형성해도 된다. 또, 본체 칼럼 (64) 의 Z 방향의 구동은 방진 유니트 (106A ∼ 106C) 를 사용하여 행하면 된다.
또, 상기 제 2 실시형태에서는, 레티클 (R) (고정 블라인드) 과 가동 블라인드의 위치오차가 상쇄되도록 가동 블레이드 (BL1, BL2) 의 이동을 제어하는 것으로 했는데, 그 대신에, 가동 블라인드 장치 (50) 의 전체를 주사방향 및 비주사방향에 각각 대응하는 방향 (도 4 에서는 Z, X 방향) 으로 이동 가능하게 구성하고, 가동 블라인드 장치 (50) 의 이동에 의해 상술한 위치오차를 보정하도록 해도 된다. 물론, 가동 블라인드 장치 (50) 의 전체의 XZ 면내에서의 회전, XZ 면에 대한 2 차원적인 경사, 및 Y 방향으로의 평행이동 중 적어도 하나를 실행 가능하게 구성해도 된다. 그리고, 방진 유니트 (166) 에 의해 가동 블라인드 장치 (50) 의 전체를 Z 방향으로 이동하도록 해도 된다.
또한, 상기 제 2 실시형태에서는, 가동 블레이드 (BL1, BL2) 의 레티클 (R) 의 주사방향에 대응하는 방향의 구동부 뿐만 아니라, 비주사방향에 대응하는 방향의 구동부에 대해서도, 본체 칼럼 (64) 과 분리하여 지지 칼럼 (168) 측에 배치했는데, 이것에 한정되지 않고, 주된 진동요인으로 되는 주사방향에 대응하는 방향의 구동부 (가동 블레이드를 포함) 만을 지지 칼럼 (168) 측에 배치해도 된다. 이 경우에는, 가동 블레이드를 4 장 설치하는 것이 필요하게 된다.
또, 조명영역의 비주사방향의 폭을 규정하는 한 쌍의 가동 블레이드는, 제 2 부분 조명광학계 (IOP2) 내에서 레티클 (R) 의 패턴면과 거의 공액인 면에 배치하는 것이 바람직하지만, 고정 블라인드 (46) 에 근접하여 배치해도 된다. 이것은, 비주사방향의 가동 블레이드는 주사노광중에 구동되지 않기 때문에, 제 2 부분 조명광학계 (IOP2) 내에 그 한 쌍의 가동 블레이드를 배치해도, 레티클 (R) 과 웨이퍼 (W) 의 동기이동 정밀도 등을 저하시키는 요인이 될 수 없기 때문이다. 또한, 주사방향의 가동 블레이드와 분리함으로써 그 위치결정 정밀도 등에 대해서도 여유있게 하는 것이 가능하게 된다. 그리고, 비주사방향에 관한 레티클 (R) 상에서의 조명영역의 폭을 웨이퍼 상에 전사해야 할 패턴의 사이즈에 따라 변경할 필요가 없는 경우에는, 고정 블라인드에 의해 비주사방향에 관한 조명영역의 폭을 규정할 수 있기 때문에, 결과적으로 비주사방향의 한 쌍의 가동 블레이드는 반드시 설치하지 않아도 된다.
또한, 상기 제 2 실시형태에서는, 상기 제 1 실시형태와 동일한 가동 블라인드 장치를 사용한 관계로부터, 가동 블레이드 (BL1, BL2) 를 주사방향에 대응하는 방향의 구동부가 리니어모터 (43A, 43B) 로 구성되고, 비주사방향에 대응하는 방향의 구동부가 초음파 모터로 구성되어 있다. 이 때문에, 종래의 회전모터에 의해 구동하는 경우에 비해, 주사방향에 대해서 가동 블레이드 그 자체의 위치제어성 이 향상된다. 리니어모터는 회전모터에 비해 진동이 적고, 고속구동이 가능하고, 또한 제어성이 우수하기 때문이다. 그러나, 본 발명이 이것에 한정되는 것은 아니고, 양 방향의 구동부를 모두 리니어모터 또는 초음파 모터로 구성하거나, 또는 적어도 일방의 방향의 구동부를 로터리모터로 구성해도 된다.
또, 상기 제 2 실시형태에서는 고정 블라인드를 조명광학계 (IOP), 특히 제 2 부분 조명광학계 (IOP2) 내에 배치하는 것으로 했지만, 예컨대 레티클 (R) 의 근방에 고정 블라인드를 배치해도 된다. 레티클 (R) 의 패턴면과 반대측에 고정 블라인드를 배치할 때에는, 예컨대 제 2 조명계 하우징 (76B) 의 일단에 고정 블라인드를 장착하도록 하고, 레티클 (R) 의 패턴면측에 고정 블라인드를 배치할 때에는, 예컨대 투영광학계 (PL) 와 일체로 장착하도록 해도 된다. 또한, 레티클 (R) 의 패턴 이미지의 1 차 이미지 (중간 이미지) 를 형성하고, 그 중간 이미지를 웨이퍼 상에 재결상하는 투영광학계를 사용할 때에는, 그 중간 이미지가 형성되는 면 또는 그 근방에 고정 블라인드를 배치해도 된다. 즉, 웨이퍼 상에서의 노광용 조명광의 조사영역을 규정하도록 되어 있으면, 고정 블라인드의 위치는 임의여도 된다. 그리고, 고정 블라인드를 본체 칼럼 (64) 과는 분리하여 배치하는 것도 생각할 수 있는데, 고정 블라인드와 본체 칼럼 [예컨대 조명광학계 (IOP) (투영광학계 (PL) 의 광축] 을 항상 위치오차가 제로로 되도록 그 상대이동을 제어하는 것은 곤란하기 때문에, 고정 블라인드는 본체 칼럼 (64) 에 장착해 두는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제 2 실시형태에서는, 제 1 및 제 2 부분 조명광학계 (IOP1, IOP2) 를 구성하는 제 1 및 제 2 조명계 하우징 (76A, 76B) 은 그 내부를 외기에 대하여 기밀상태로 하고, 공기 (산소) 의 함유농도를 수% 이하, 바람직하게는 1 % 미만으로 한 클린 건조질소가스 (N2) 또는 헬륨가스 (He) 가 충전되어 있는 것으로 했는데, 이것에 한정되지 않고, 추가로 각 조명계 하우징 (76A, 76B) 내부의 1 또는 2 이상 광학소자를 다른 케이스로 덮고, 그 내부에 클린 건조질소가스 (N2) 나 헬륨가스 (He) 를 충전하도록 해도 된다. 즉, 조명광학계 내부를 2 중 구조로 퍼지(purge)하도록 해도 된다. 이 의미로부터 보면, 상기 제 1 및 제 2 조명계 하우징 (76A, 76B) 의 전체를 제 3 하우징으로 덮고 그 내부에 클린 건조질소가스 (N2) 나 헬륨가스 (He) 를 충전하도록 해도 된다. 단, 이 경우에는 제 1 및 제 2 조명계 하우징 (76A, 76B) 사이의 상기 상대변위를 허용할 필요가 있기 때문에, 제 3 하우징의 일부에는 주름진 형상의 신축부를 형성하는 등의 연구가 필요하게 된다.
또, 상기 실시형태에서는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 경통정반 (108) 으로부터 매달아 지지된 웨이퍼 베이스정반 상에 탑재되는 경우에 대하여 설명했는데, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 레티클 스테이지 (및 투영광학계 (PL)) 를 지지하는 본체 칼럼과 분리하여 웨이퍼 베이스정반을 설치하는 타입의 주사형 노광장치에도 본 발명은 적합하게 적용할 수 있다. 단, 이 경우에는 본체 칼럼과 웨이퍼 베이스정반의 상대위치관계를 항상 파악할 필요가 있으므로, 예컨대 본체 칼럼이 탑재되는 베이스 플레이트와 본체 칼럼의 위치관계를 계측하는 위치센서 외 에, 베이스 플레이트와 웨이퍼 베이스정반의 위치관계를 계측하는 위치센서를 설치할 필요가 있다.
또한, 상기 제 2 실시형태에서는 옵티컬 인테그레이터 (호모지나이저) 로서 플라이아이렌즈를 사용하는 것으로 했는데, 그 대신 로드ㆍ인테그레이터를 사용하도록 해도 된다. 로드ㆍ인테그레이터를 사용하는 조명광학계에서는 로드ㆍ인테그레이터는 그 사출면이 레티클 (R) 의 패턴면과 거의 공액으로 되도록 배치되기 때문에, 예컨대 로드ㆍ인테그레이터의 사출면에 근접하여 상술한 가동 블라인드 장치 (50) (적어도 스캔 블레이드 (49, 51)) 를 배치한다. 따라서, 이 조명광학계는 로드ㆍ인테그레이터를 경계로 하여 2 분할되고, 상기 제 2 실시형태와 동일하게, 가동 블라인드 장치 (50) 는 로드ㆍ인테그레이터가 배치되는 제 1 부분 조명광학계에 설치되고, 고정 블라인드는 본체 칼럼에 고정되는 제 2 부분 조명광학계에 설치된다. 그리고, 로드ㆍ인테그레이터를 사용하는 조명광학계는, 예컨대 미국특허 제 5,675,401 호에 개시되어 있고, 본 국제출원에서 지정한 지정국 또는 선택한 선택국의 국내법령이 허락하는 한, 그 미국특허의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다. 또, 플라이아이렌즈와 로드ㆍ인테그레이터를 조합하거나, 또는 2 개의 로드ㆍ인테그레이터를 직렬로 배치하여 더블 옵티컬 인테그레이터로 해도 된다. 이와 같이, 본 발명이 적용되는 주사형 노광장치에 적합한 조명광학계는 도 4 에 한정되는 것은 아니고, 어떠한 구성이어도 된다.
또한, 상기 제 2 실시형태에서는, 주제어장치 (101) 가 도 5 의 우측에 나타나는 여러 가지의 장치를 제어하는 것으로 했는데, 이것에 한정되지 않고, 이들 장 치를 각각 다르게 제어하는 컨트롤러를 각각 설치해도 되고, 또는 이들의 임의의 조합을 복수의 컨트롤러로 제어하도록 해도 된다.
또, 상기 제 2 실시형태에서는, 방진 유니트, 방진대 모두가 액티브 방진장치인 경우에 대하여 설명했는데, 본 발명이 이것에 한정되지 않는 것은 물론이다. 즉, 이들 모두, 이들 중 어느 하나, 또는 임의의 복수가 패시브 방진장치이어도 된다.
이상 설명한 상기 각 실시형태의 주사형 노광장치는 본원의 청구의 범위 (claims) 에 기재된 각 구성요소 (elements) 를 포함하는 각종 서브시스템을 소정의 기계적 정밀도, 전기적 정밀도, 광학적 정밀도를 유지하도록 조립함으로써 제조된다. 이들 각종 정밀도를 확보하기 위해, 이 조립의 전후에는, 각종 광학계에 대해서는 광학적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 기계계에 대해서는 기계적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 전기계에 대해서는 전기적 정밀도를 달성하기 위한 조정이 실시된다. 각종 서브시스템으로부터 노광장치로의 조립공정은, 각종 서브시스템 상호의 기계적 접속, 전기회로의 배선접속, 기압회로의 배관접속 등이 포함된다. 이 각종 서브시스템으로부터 노광장치로의 조립공정전에, 각 서브시스템 개개의 조립공정이 있는 것은 말할 것도 없다. 각종 서브시스템의 노광장치로의 조립공정이 종료되면, 총합 조정이 실시되고, 노광장치 전체로서의 각종 정밀도가 확보된다. 그리고, 노광장치의 제조는 온도 및 클린도 등이 관리된 클린 룸에서 실시하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 각 실시형태에서는, 노광용 조명광으로서, 예컨대 초고압 수은 램프로부터의 자외역의 휘선 (g 선, i 선 등), 엑시머 레이저광 (KrF 엑시머 레이저광, ArF 엑시머 레이저광), F2 레이저광, Ar2 레이저광, 또는 구리증기 레이저나 YAG 레이저의 고조파 등을 사용하는 것으로 했는데, 이것에 한정되지 않고, 파장 5 ∼ 50 nm, 예컨대 13.4 nm 또는 11. 5 nm 의 EUV 광을 노광용 조명광으로서 사용하는 주사형 노광장치에도 본 발명은 적용하는 것은 가능하다. 이러한 EUV 광을 노광용 조명광으로 하는 노광장치에서는 올 반사의 광학계 및 반사형 레티클이 사용된다.
또, 예컨대 상기 실시형태와 마찬가지로 자외광을 사용하는 노광장치이어도, 투영광학계로서 반사광학소자만으로 이루어지는 반사계, 또는 반사광학소자와 굴절광학소자를 갖는 반사굴절계 (카타디오프트릭계) 를 채택해도 된다. 여기에서, 반사굴절형 투영광학계로서는, 예컨대 일본 공개특허공보 평8-171054 호 및 이것에 대응하는 미국특허 제 5,668,672 호, 및 일본 공개특허공보 평10-20195 호 및 이것에 대응하는 미국특허 제 5,835,275 호 등에 개시되는 반사광학소자로서 빔 스플리터와 오목면경을 갖는 반사굴절계, 또는 일본 공개특허공보 평8-334695 호 및 이것에 대응하는 미국특허 제 5,689,377 호, 및 일본 공개특허공보 평10-3039 호 및 이것에 대응하는 미국특허출원 제 873,605 호 (출원일 : 1997 년 6 월 12 일) 등에 개시되는 반사광학소자로서 빔 스플리터를 사용하지 않고 오목면경 등을 갖는 반사굴절계를 사용할 수 있다. 본 국제출원에서 지정한 지정국 또는 선택한 선택국의 국내법령이 허락하는 한, 상기 각 공보 및 이들에 대응하는 미국특허, 및 미국 특허출원에서의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
이 외, 일본 공개특허공보 평10-104513 호 및 미국특허 제 5,488,229 호에 개시되는, 복수의 굴절광학소자와 2 장의 미러 (오목면경인 주경(主鏡)과, 굴절소자 또는 평행평면판의 입사면과 반대측에 반사면이 형성되는 이면경인 부경(副鏡)) 를 동일축상에 배치하고, 그 복수의 굴절광학소자에 의해 형성되는 레티클 패턴의 중간 이미지를 주경과 부경에 의해 웨이퍼 상에 재결상시키는 반사굴절계를 사용해도 된다. 이 반사굴절계에서는, 복수의 굴절광학소자에 계속하여 주경과 부경이 배치되고, 조명광이 주경의 일부를 통과하여 부경, 주경의 측에 반사되고, 또한 부경의 일부를 통과하여 웨이퍼상에 달하게 된다. 본 국제출원에서 지정한 지정국 또는 선택한 선택국의 국내법령이 허락하는 한, 상기 공보 및 미국특허에서의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
또한, 반사굴절형 투영광학계로서는, 예컨대 원형 이미지 필드를 가지며, 또한 물체면측 및 이미지면측이 모두 텔레센트릭함과 동시에, 그 투영배율이 1/4 배 또는 1/5 배가 되는 축소계를 사용해도 된다. 또, 이 반사굴절형 투영광학계를 구비한 주사형 노광장치의 경우, 조명광의 조사영역이 투영광학계의 시야내에서 그 광축을 거의 중심으로 하고, 또한 레티클 또는 웨이퍼의 주사방향과 거의 직교하는 방향을 따라 연장되는 직사각형 슬릿형상으로 규정되는 타입이어도 된다. 이러한 반사굴절형 투영광학계를 구비한 주사형 노광장치에 의하면, 예컨대 파장 157 nm 의 F2 레이저광을 노광용 조명광으로서 사용해도 100 nmL/S 패턴정도의 미세 패 턴을 웨이퍼 상에 고정밀도로 전사하는 것이 가능하다.
또, 진공자외광으로서 ArF 엑시머 레이저광이나 F2 레이저광 등이 사용되는데, DFB 반도체 레이저 또는 파이버 레이저로부터 발진되는 적외역, 또는 가시역의 단일 파장 레이저광을, 예컨대 에르븀 (또는 에르븀과 이트륨의 양방) 이 도프된 파이버 증폭기로 증폭하고, 비선형 광학결정을 사용하여 자외광으로 파장 변환된 고조파를 사용해도 된다.
예컨대, 단일 파장 레이저의 발진파장을 1.51 ∼ 1.59 ㎛ 범위내로 하면, 발생파장이 189 ∼ 199 nm 범위내인 8 배 고조파, 또는 발생파장이 151 ∼ 159 nm 범위내인 10 배 고조파가 출력된다. 특히 발진파장을 1.544 ∼ 1.553 ㎛ 범위내로 하면, 발생파장이 193 ∼ 194 nm 범위내의 8 배 고조파, 즉 ArF 엑시머 레이저광과 거의 동일파장으로 되는 자외광이 얻어지고, 발진파장을 1.57 ∼ 1.58 ㎛ 범위내로 하면, 발생파장이 157 ∼ 158 nm 범위내의 10 배 고조파, 즉 F2 레이저광과 거의 동일파장으로 되는 자외광이 얻어진다.
또, 발진파장을 1.03 ∼ 1.12 ㎛ 범위내로 하면, 발생파장이 147 ∼ 160 nm 범위내인 7 배 고조파가 출력되고, 특히 발진파장을 1.099 ∼ 1.106 ㎛ 범위내로 하면, 발생파장이 157 ∼ 158 ㎛ 범위내의 7 배 고조파, 즉 F2 레이저광과 거의 동일파장이 되는 자외광이 얻어진다. 이 경우, 단일 파장 발진레이저로서는, 예컨대 이트륨ㆍ도프ㆍ파이버 레이저를 사용할 수 있다.
또한, 반도체소자 등의 마이크로 디바이스 뿐만 아니라, 광노광장치, EUV 노 광장치, X 선 노광장치, 및 전자선 노광장치 등에서 사용되는 레티클 또는 마스크를 제조하기 위해, 글래스기판 또는 실리콘 웨이퍼 등에 회로패턴을 전사하는 노광장치에도 본 발명을 적용할 수 있다. 여기에서, DUV (원자외) 광이나 VUV (진공자외) 광 등을 사용하는 노광장치에서는 일반적으로 투과형 레티클이 사용되고, 레티클 기판으로서는 석영 유리, 불소가 도프된 석영 유리, 형석, 불화 마그네슘, 또는 수정 등이 사용된다. 또, 프록시미티 방식의 X 선 노광장치, 또는 전자선 노광장치 등에서는 투과형 마스크 (스텐실 마스크, 멤브레인 마스크) 가 사용되고, 마스크 기판으로서는 실리콘웨이퍼 등이 사용된다.
물론, 반도체소자의 제조에 사용되는 노광장치 뿐만 아니라, 액정표시소자 등을 포함하는 디스플레이의 제조에 사용되는 디바이스 패턴을 글래스 플레이트 상에 전사하는 노광장치, 박막 자기헤드의 제조에 사용되는 디바이스 패턴을 세라믹웨이퍼 상에 전사하는 노광장치, 및 찰상소자 (CCD 등) 의 제조에 사용되는 노광장치 등에도 본 발명을 적용할 수 있다.
《디바이스 제조방법》
다음으로, 상술한 노광장치를 리소그래피 공정에서 사용한 디바이스의 제조방법의 실시형태에 대하여 설명한다.
도 7 에는 디바이스 (IC 나 LSI 등의 반도체 칩, 액정패널, CCD, 박막 자기헤드, 마이크로머신 등) 의 제조예의 플로차트가 도시되어 있다. 도 7 에 도시된 바와 같이, 먼저 스텝 (201) (설계 스텝) 에서, 디바이스의 기능ㆍ성능설계 (예컨대, 반도체 디바이스의 회로설계 등) 를 행하고, 그 기능을 실현하기 위한 패턴 설계를 행한다. 이어서, 스텝 (202) (마스크 제작 스텝) 에서, 설계한 회로패턴을 형성한 마스크를 제작한다. 한편, 스텝 (203) (웨이퍼 제조 스텝) 에서, 실리콘 등의 재료를 사용하여 웨이퍼를 제조한다.
다음으로, 스텝 (204) (웨이퍼 처리 스텝) 에서, 스텝 (201) ∼ 스텝 (203) 에서 준비된 마스크와 웨이퍼를 사용하여, 후술하는 바와 같이, 리소그래피 기술 등에 의해 웨이퍼 상에 실제의 회로 등을 형성한다. 이어서, 스텝 (205) (디바이스 조립 스텝) 에서, 스텝 (204) 에서 처리된 웨이퍼를 사용하여 디바이스 조립을 실시한다. 이 스텝 (205) 에는, 다이싱 공정, 본딩 공정, 및 패키징 공정 (칩 봉입) 등의 공정이 필요에 따라 포함된다.
마지막으로, 스텝 (206) (검사 스텝) 에서, 스텝 (205) 에서 제작된 디바이스의 동작확인 테스트, 내구성 테스트 등의 검사를 행한다. 이러한 공정을 거친 후에 디바이스가 완성되고, 이것이 출하된다.
도 8 에는 반도체 디바이스의 경우에서의 상기 스텝 (204) 의 상세한 플로우예가 도시되어 있다. 도 8 에서, 스텝 (211) (산화 스텝) 에서는 웨이퍼의 표면을 산화시킨다. 스텝 (212) (CVD 스텝) 에서는 웨이퍼 표면에 절연막을 형성한다. 스텝 (213) (전극형성 스텝) 에서는 웨이퍼 상에 전극을 증착에 의해 형성한다. 스텝 (214) (이온주입 스텝) 에서는 웨이퍼에 이온을 주입한다. 이상의 스텝 (211) ∼ 스텝 (214) 각각은, 웨이퍼 처리의 각 단계의 전(前)처리 공정을 구성하고 있으며, 각 단계에서 필요한 처리에 따라 선택되어 실행된다.
웨이퍼 프로세스의 각 단계에서, 상술한 전처리 공정이 종료하면, 이하와 같 이 하여 후처리 공정이 실행된다. 이 후처리 공정에서는 먼저 스텝 (215) (레지스트 형성 스텝) 에서, 웨이퍼에 감광제를 도포한다. 이어서, 스텝 (216) (노광 스텝) 에서, 상기에서 설명한 노광장치 (100 또는 200) 를 사용하여 마스크의 회로패턴을 웨이퍼에 전사한다. 다음으로, 스텝 (217) (현상 스텝) 에서는 노광된 웨이퍼를 현상하고, 스텝 (218) (에칭 스텝) 에서, 레지스트가 잔존하고 있는 부분 이외의 부분의 노출부재를 에칭에 의해 제거한다. 그리고, 스텝 (219) (레지스트 제거 스텝) 에서, 에칭이 끝나 불필요해진 레지스트를 제거한다.
이들 전처리 공정과 후처리 공정을 반복하여 실시함으로써 웨이퍼 상에 다중으로 회로패턴이 형성된다.
이상 설명한 본 실시형태의 디바이스 제조방법에 의하면, 노광공정 (스텝 (216)) 에서 상기 각 실시형태의 노광장치 (100, 200) 를 사용하여 노광이 실시되기 때문에, 노광정밀도의 향상에 의해, 고집적도의 디바이스를 수율 좋게 생산할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관계되는 노광장치 및 노광방법은 집적회로 등의 마이크로 디바이스를 제조하는 리소그래피 공정에서, 미세 패턴을 웨이퍼 등의 기판 상에 정밀도 좋게 복수층 중첩하여 형성하는 것에 적합하다. 또, 본 발명에 관계되는 디바이스 제조방법은 미세한 패턴을 갖는 디바이스의 제조에 적합하다.

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  34. 소정 패턴이 형성된 마스크와 기판을 동기 이동시킴으로써, 상기 소정 패턴을 기판상에 전사하는 주사형 노광장치로서,
    상기 마스크를 조명하는 조명광을 발생시키는 광원;
    상기 조명광에 의한 마스크상에서의 조명영역을 규정하는 고정시야조리개;
    상기 조명광의 광로상에서 상기 고정시야조리개 보다도 광원측에 배치되고, 상기 마스크와 상기 기판의 상기 동기 이동에 따라 상기 조명광에 의해 조명되는 마스크상에서의 조명영역을 규정하는 가동 블레이드를 구비한 가동 블라인드 장치;
    상기 마스크와 상기 기판을 동기 이동시키고, 상기 마스크를 통한 조명광으로 상기 기판을 노광하는 본체부;
    상기 본체부와 상기 고정시야조리개를 지지하는 제 1 지지부재; 및
    진동에 관하여 상기 제 1 지지부재와 분리되고, 상기 가동 블라인드 장치를 지지하는 제 2 지지부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 가동 블라인드 장치는, 상기 가동 블레이드를 구동하는 리니어 모터를 구비하는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 마스크를 지지하고, 상기 마스크의 이동이 상기 기판의 이동과 동기로 되도록 상기 마스크를 이동시키는 마스크 스테이지를 더 구비하고,
    상기 리니어 모터는, 상기 기판의 이동과 동기로, 상기 마스크 스테이지에 의해 수행되는 상기 마스크의 이동에 따라 상기 가동 블레이드를 구동하는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 고정시야조리개가, 상기 마스크의 패턴면과 공역인 면으로부터 디포커스된 면에 배치되고,
    상기 가동 블레이드가, 상기 패턴면과 공역인 면에 배치되는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
  38. 제 36 항에 있어서,
    상기 제 1 지지부재와 상기 제 2 지지부재와의 사이에 개재하는 방진장치를 더 구비하고,
    상기 제 1 지지부재와 상기 제 2 지지부재는 상기 방진장치에 의해 진동에 대해 분리되는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
  39. 제 34 항, 제 35 항 또는 제 38 항에 기재된 주사형 노광장치를 사용하여, 마스크상에 형성된 디바이스 패턴을 기판상에 전사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
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