KR100781105B1 - 노광장치, 면위치 조정장치, 마스크 및 디바이스 제조방법 - Google Patents

노광장치, 면위치 조정장치, 마스크 및 디바이스 제조방법 Download PDF

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Abstract

스캔노광장치에서의 1 쇼트를 일괄하여 노광 가능한 이미지 필드를 갖는 투영광학계를 구비하고 있다. 이 때문에, 스캔노광장치의 최대노광 가능범위를 쇼트영역으로 한 1 in 1 노광이 가능하게 된다. 또, 패턴의 최소선폭을 따라 스루풋에 기여하는 노광시스템의 제어팩터를 주제어장치가 변경한다. 노광 정밀도의 저하를 허용할 수 있는 경우에만 스루풋을 보다 중시한 상태 (또는 값) 로 되도록 상기 제어팩터를 변경한다. 이에 의해, 항상 동일한 값에 기초하여 노광시스템을 제어하는 경우에 비해 노광 정밀도를 유지하면서 스루풋을 향상시킬 수 있다.
스캔노광장치, 마스크, 믹스 앤드 매치, 기판 스테이지

Description

노광장치, 면위치 조정장치, 마스크 및 디바이스 제조방법{EXPOSURE APPARATUS, SURFACE POSITION ADJUSTMENT APPARATUS, MASK, AND METHOD OF MANUFACTURING A DEVICE}
도 1 은 본 발명의 일실시형태에 관한 노광장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도이다.
도 2 는 도 1 의 조명유닛 부분의 상세한 내용을 나타내는 도이다.
도 3 은 도 1 의 레티클을 패턴면측 (도 1 에서의 하면측) 에서 보아 나타낸 도이다 (평면도).
도 4 는 도 1 의 웨이퍼홀더를 나타내는 평면도이다.
도 5 는 도 1 의 초점위치검출계의 상세한 구성을 스테이지장치와 함께 나타내는 도이다.
도 6a 는 패턴형성판의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 6b 는 도 6a 의 패턴형성판에 대응하는 웨이퍼 표면상에서의 패턴 이미지의 배치를 나타내는 도이다.
도 6c 는 도 6a 의 패턴형성판에 대응하는 수광기를 나타내는 도이다.
도 7a 는 웨이퍼상에 형성되는 쇼트영역의 배치의 일례를 나타내는 도이다.
도 7b 는 웨이퍼상에 형성되는 쇼트영역의 배치의 다른 예를 나타내는 도이 다.
도 8a 는 패턴형성판의 변형예를 나타내는 평면도이다.
도 8b 는 도 8a 의 패턴형성판에 대응하는 웨이퍼 표면상에서의 패턴 이미지의 배치를 나타내는 도이다.
도 8c 는 도 8a 의 패턴형성판에 대응하는 수광기를 나타내는 도이다.
도 9 는 본 실시형태의 노광장치를 사용하여 스캔노광장치와의 믹스·앤드·매치를 실시하는 경우의 예를 설명하기 위한 도이다.
도 10 은 노광장치에서의 일련의 처리동작에 관한 주제어장치의 제어 알고리즘을 나타내는 플로 차트이다.
도 11 은 노광대상 최소선폭 (l) 이 0.3 ㎛ 이상 0.7 ㎛ 미만인 모드와, 0.7 ㎛ 이상인 모드의 2 개의 모드에 대하여 스루풋 (throughput) 제어 파라미터가 설정된 데이터테이블의 일례를 나타내는 도이다.
도 12 는 도 11 의 X, Y 허용치를 모드마다 설정하는 이유에 대하여 설명하기 위한 도로서, X 스테이지, Y 스테이지 (기판테이블) 의 감속종료후의 목표치에 대한 위치오차의 시간변화를 나타내는 도이다.
도 13 은 Z 추종용의 슬릿 이미지 (제 2 조사점) 의 바람직한 배치범위를 설명하기 위한 도이다.
도 14 는 본 발명에 관한 디바이스 제조방법의 실시형태를 설명하기 위한 플로 차트이다.
도 15 는 도 14 의 스텝 204 에서의 처리를 나타내는 플로 차트이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 노광장치 12 : 본체 챔버
20 : 기계실 챔버 22, 24 : 방
28 : 주제어장치 29 : 입출력장치
본 발명은 노광장치, 면위치 조정장치, 마스크 및 디바이스 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체소자, 액정표시소자 등의 전자디바이스를 제조하는 리소그래피 공정에서 사용되는 노광장치, 이 노광장치에 있어서의 기판의 면위치 조정에 적합한 면위치 조정장치, 상기 노광장치에 적합하게 사용할 수 있는 마스크 및 상기 노광장치를 사용하는 디바이스 제조방법에 관한 것이다.
종래부터, 반도체소자, 액정표시소자 등을 제조하는 리소그래피 공정에서는, 스텝·앤드·리피트 방식의 정지형 투영노광장치 (소위, 스테퍼) 나 스텝·앤드·스캔방식의 주사형 투영노광장치 (주사단계식 투영노광장치: 소위 스캐닝·스테퍼) 등의 투영노광장치가 주로 사용되고 있다.
그런데, 반도체소자는 웨이퍼 등의 기판상에 회로패턴을 수십층 중첩하여 형성되는데, 각층 (레이어) 에서의 패턴 선폭은 일정하지 않다. 즉, 최첨단의 투영노광장치, 예컨대 KrF 엑시머 레이저를 광원으로 하는 스캐닝·스테퍼 (이하, 「KrF 스캐너장치」라 함) 의 해상한계와 동일한 정도의 가는 선폭의 회로패턴이 대부분을 차지하는 크리티컬 레이어, 이에 비하여 선폭이 굵은 회로패턴으로 이루어지는 넌크리티컬 레이어 (러프 레이어라고도 함) 및 이들의 중간 선폭의 회로패턴이 대부분을 차지하는 미들 레이어 등이 존재한다.
일반적으로 노광파장은 짧을수록 해상력은 높아지고, 노광파장이 동일한 경우, 해상력, 즉 해상가능한 최소선폭은 투영광학계의 개구수 (N.A.) 가 클수록 미세해진다. 또한, 스테퍼 등의 정지형 노광장치 (일괄노광장치라고도 함) 는, 스캐닝·스테퍼에 비하여 해상력은 약간 떨어지지만 높은 스루풋인 경향이 있다. 따라서, 실제의 반도체소자 등의 제조현장에서는, 각종 노광장치를 레이어마다 구분해서 사용하여 복수 종류의 노광장치를 사용하여 동일한 전자디바이스를 제조하는 것이 통상 실시되고 있다. 이 복수 종류의 노광장치를 레이어마다 구분해서 사용하는 방법으로는, 노광파장이 짧은 스캐닝·스테퍼 (예컨대, KrF 스캐너장치) 와 노광파장이 긴 스테퍼 (예컨대 i 선 스테퍼) 를 조합하는 믹스·액드·매치가 비교적 많이 실시되고 있다.
또한, 투영노광장치에서는 투영광학계의 최량 (最良) 결상면에 웨이퍼 등의 기판 표면을 일치시킨 상태에서 마스크의 패턴을 기판상에 전사할 필요가 있다. 따라서, 투영노광장치에서는 웨이퍼 표면의 투영광학계의 광축방향의 위치 (이하, 「높이위치」라 함) 를 검출하는 높이위치 검출계가 설치되어 있다. 최근, 웨이퍼의 높이위치측정의 측정점이 1 점이면 웨이퍼 표면의 단차의 영향으로 인해 정확한 높이위치를 검출할 수 없기 때문에, 웨이퍼상의 복수 점에서의 높이위치를 검출하는 높이위치 검출계 (이하,「다점 AF 계」라고도 함) 가 제안되어 있다. 이 다점 AF 계는, 예컨대 소정 피치로 배열된 복수의 슬릿광을 웨이퍼에 대하여 경사방향에서 조사하여, 그 복수의 슬릿광의 웨이퍼로부터의 반사광과 각각의 슬릿광에 대응하는 복수의 수광기 (수광소자) 의 상대위치에 기초하여, 웨이퍼상의 복수점에서의 높이위치를 고정밀도로 검출하는 것이다.
또한, 높이위치 검출계에 있어서는, 웨이퍼의 높이위치가 베스트포커스위치에서 어긋나서 웨이퍼로부터의 반사광이 수광소자의 수광영역에서 벗어났을 때 (웨이퍼의 높이위치가 수광소자에 의해 검출가능한 높이위치의 범위에서 벗어났을 때) 에는 높이위치의 검출이 어려워진다. 또한, 특히 복수의 슬릿광을 웨이퍼에 대하여 경사방향에서 조사하여 웨이퍼상에 소정 피치로 배열된 복수의 슬릿 이미지를 형성하고, 각 슬릿광의 반사광을 복수의 수광기에 의해 개별적으로 검출하는 다점 AF 계에 있어서는, 웨이퍼의 높이위치가 목표위치에서 어긋남으로써 웨이퍼상의 슬릿 이미지는 그 슬릿 이미지의 배열방향으로 어긋난다. 이 웨이퍼상에서의 슬릿 이미지의 어긋남량이 슬릿 이미지의 피치 (인접하는 2 개의 슬릿 이미지의 간격) 의 1/2 로 되면, 이들 반사광은 각각 대응하는 수광기에 대하여 1 개 씩 어긋나서 입사한다. 따라서, 1 번단(一番端)의 수광기 이외의 수광기는 웨이퍼 표면이 목표위치에 있을 때와 동일한 신호를 출력한다. 이 때 다점 AF 계는 웨이퍼 표면이 목표위치에서 어긋나 있음에도 불구하고 이 때의 웨이퍼 표면의 위치를 목표위치로서 오검출하는 경우가 있다.
따라서, 현행 투영노광장치에서는 기판의 높이위치가 목표위치에서 어긋남으로써 높이위치를 검출할 수 없게 되어도, 기판 표면의 목표위치로부터의 어긋남 방 향을 검출하거나, 높이위치 검출용 복수의 광속의 기판으로부터의 반사광이 각각 대응하는 수광소자에 대하여 1 개씩 어긋나서 입사하고 있을 때에는 그 기판의 높이위치가 목표위치에서 어긋나 있는 것을 검출하기 위한 트래킹 센서라 불리는 광전센서가 설치되어 있는 것이 일반적이다. 그리고, 이 트래킹 센서를 갖는 다점 AF 계는, 예컨대 일본 공개특허공보 평7-130635 호 및 이에 대응하는 미국특허 제 5,569,930 호에 개시되어 있다.
또한, 종래의 스테퍼 등의 투영노광장치의 경우, 해상력의 향상에 관계가 없는 스룻풋의 향상에 기여하는 조건, 예컨대 기판 스테이지의 쇼트간 스테핑속도, 위치결정시의 허용위치오차 등에 대해서는, 항상 동일한 조건하에서 노광이 실시되었다. 즉, 프로세스 프로그램 파일이라 불리는 노광조건 설정용의 일종의 데이터베이스에는 각종 제어파라미터를 1 가지만 설정하도록 되어 있었다. 즉, 종래의 투영노광장치에서는 요구되는 패턴선폭에 관계없이 노광가능한 최소선폭을 타깃으로 하여 스테이지 파라미터 등의 제어파라미터를 결정하였다.
그런데, 종래의 스테퍼의 노광가능 최대영역 (이하,「노광범위」라 함) 의 사이즈는 예컨대 22 ㎜ ×22 ㎜ 의 정사각형이고, 또한 스캐닝·스테퍼의 노광범위의 사이즈는 예컨대 25 ㎜ ×33 ㎜ 의 직사각형으로, 크기도 형상도 다르다. 따라서, 상술한 믹스·앤드·매치에 의해 스테퍼의 1 쇼트영역과 스캐닝·스테퍼의 1 쇼트영역을 중첩시키는, 소위 1 in 1 노광을 실시할 때에는, 넓은 면적의 노광이 가능한 스캐닝·스테퍼의 실제 노광영역을 스테퍼의 노광범위에 맞출 필요가 있어서, 스캐닝·스테퍼의 능력 (큰 노광가능범위) 을 유효하게 활용할 수 없었다.
한편, 스캐닝·스테퍼에 의한 1 쇼트영역과 스테퍼에 의한 인접 2 쇼트영역을 중첩시키는 소위 2 in 1 노광을 실시할 때에는, 2 개의 쇼트영역의 중심이 다르기 때문에 쇼트회전, 쇼트배율 등의 오차가 남게 되는 경우가 있다.
또한, 종래의 스테퍼와 스캐닝·스테퍼에서는, 마스크의 얼라인먼트방법이 상이하다는 것에 대응하여 서로 다른 배치 및 개수의 얼라인먼트 마크를 갖는 마스크가 각각 사용되었다. 그리고, 노광범위의 사이즈가 다른 스테퍼와 스캐닝·스테퍼를 병용하는 믹스·앤드·매치는 예컨대 미국특허 제 5,989,761 호에 개시되어 있다.
또한 종래의 투영노광장치에서는, 트래킹 센서에 대응하는 계측점은 투영영역내의 중심부 근방에 1 개 또는 2 개 배치되거나 또는 투영영역인 직사각형 영역의 1 조의 대향변의 양 외측의 나머지 1 조의 대향변의 중앙부 근방에 한쌍 배치되어 있었다. 따라서, 최초로 노광을 실시하는 쇼트영역 (퍼스트 쇼트) 의 결정방법에 따라서는, 퍼스트 쇼트의 노광시에 트래킹 센서의 계측점이 웨이퍼상에 위치하지 않는 상태가 발생할 수 있다. 즉, 통상 퍼스트 쇼트는 웨이퍼상의 주변 쇼트가 선택되는데, 이 주변 쇼트가 소위 결여 쇼트로 된 경우, 모든 트래킹 센서의 계측점도 웨이퍼상에 존재하지 않게 된다. 트래킹 센서는 주로 퍼스트 쇼트의 노광시에 신속하게 웨이퍼 표면을 베스트 포커스위치의 근방에 설정하기 위하여 사용되는 것이다. 따라서, 트래킹 센서의 기능을 효과적으로 발휘시키기 위하여, 상술한 바와 같은 사태가 가능한 한 발생하지 않도록 퍼스트 쇼트를 결정할 필요가 있어서, 웨이퍼상의 쇼트영역의 배치나 퍼스트 쇼트의 결정 (선택) 시의 제약이 있었다.
또한, 상술한 바와 같이 종래의 투영노광장치에서는 노광대상의 최소선폭에 상관없이 장치의 파라미터는 항상 고정이었기 때문에, 가는 선폭의 패턴을 전사하는 경우나 굵은 선폭의 패턴을 전사하는 경우나 동등한 정밀도로 노광이 실시되었다. 즉, 선폭이 두꺼운 패턴을 대상으로 하는 러프 레이어의 노광을 실시하는 경우라도, 보다 가는 선폭 (노광파장과 투영광학계의 개구수에 따라 결정되는 해상가능한 최소선폭) 의 패턴을 대상으로 하는 미들 레이어 또는 크리티컬 레이어의 노광을 실시하는 경우와 동일한, 노광시의 스테이지 진동의 허용치나 오토포커스시의 목표면에 대한 기판 표면의 위치어긋남 허용치 등의 제어파라미터가 설정되었다.
그 결과, 요구정밀도가 낮고 스루풋을 보다 중시하여도 되는 노광시에도, 요구정밀도가 높고 해상력을 중시하여만 하는 노광의 경우와 동일한 제어치를 사용하여 노광이 실시되었다.
본 발명은, 이러한 사정하에 완성된 것으로, 그 제 1 목적은 스캐닝·스테퍼 등의 스캔노광장치와의 믹스·앤드·매치를 실시할 때에, 그 스캔노광장치의 능력을 최대한으로 발휘시킬 수 있음과 동시에 스캔노광장치로 형성된 패턴과의 중첩오차의 발생을 효과적으로 억제할 수 있는 정지형 노광장치를 제공하는 것에 있다.
또한 본 발명의 제 2 목적은, 스캔노광장치, 정지형 노광장치 중 어느 것이나 사용할 수 있는 마스크를 제공하는 것에 있다.
또한 본 발명의 제 3 목적은, 제 1 물체의 패턴이 투영되는 제 2 물체의 투 영광학계의 광축방향에 관한 위치어긋남을 신속하게 조정할 수 있는 면위치 조정장치를 제공하는 것에 있다.
또한 본 발명의 제 4 목적은, 기판상의 구획영역의 배치 결정이나 구획영역의 노광순서 결정 (선택) 시의 자유도를 향상시킬 수 있는 노광장치를 제공하는 것에 있다.
또한 본 발명의 제 5 목적은, 디바이스의 생산성의 향상에 기여할 수 있는 디바이스 제조방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제 1 태양에 따르면, 마스크와 기판을 거의 정지시킨 상태에서 상기 마스크를 통해 에너지빔에 의해 상기 기판을 노광하는 제 1 노광장치로서,
스캔노광장치로 한번에 노광되는 상기 기판상의 1 개의 구획영역을, 상기 마스크에서 사출된 상기 에너지빔을 상기 기판에 투사하여 일괄하여 노광가능한 크기의 이미지 필드를 갖는 투영광학계와, 상기 기판이 탑재되는 기판 스테이지를 포함하는 노광시스템을 구비한 상기 제 1 노광장치를 제공한다.
여기서 스캔노광장치란, 마스크와 기판을 동기이동하면서 상기 마스크의 패턴을 상기 기판상의 1 개의 구획영역에 전사하는 주사노광방식의 노광장치, 예컨대 스캐닝·스테퍼 (주사단계식 투영노광장치) 등을 의미한다.
이것에 의하면, 스캔노광장치로 한번에 노광되는 기판상의 1 개의 구획영역 (쇼트영역) 을, 마스크와 기판을 거의 정지한 상태에서 마스크에서 사출된 에너지빔을 기판에 투사하여 일괄하여 노광가능한 크기의 이미지 필드를 갖는 투영광학계를 노광시스템이 구비하고 있다. 따라서, 상술한 믹스·앤드·매치를 실시할 때에 스캔노광장치로 한번에 노광되는 쇼트영역을 한번에 노광할 수 있다. 따라서, 1 in 1 노광에 의해 스캔노광장치의 최대노광가능범위를 쇼트영역으로서 설정할 수 있고, 그럼으로써 스캔노광장치의 능력을 최대한으로 발휘시킬 수 있음과 동시에, 양방의 노광장치 (스캔노광장치와 본 발명의 노광장치) 의 쇼트중심이 같기 때문에, 중첩에 의한 쇼트회전, 쇼트배율 등의 잔류오차를 최대한 억제하는 것이 가능해진다.
이 경우에서 상기 스캔노광장치에서의 상기 1 개의 구획영역은 (25 ㎜ × 33 ㎜) 및 (26 ㎜ × 33 ㎜) 중 어느 하나의 사이즈의 직사각형상인 것으로 할 수 있다. 이 경우, 상기 마스크는 6 인치 사이즈이며, 상기 투영광학계의 투영배율은 1/4 배인 것으로 할 수 있다.
본 발명의 제 1 노광장치에서는, 상기 스캔노광장치에서의 상기 1 개의 구획영역은 (22 ㎜ × 26 ㎜) 의 사이즈의 직사각형상인 것으로 할 수 있다. 이 경우, 상기 마스크는 6 인치 사이즈이며, 상기 투영광학계의 투영배율은 1/5 배인 것으로 할 수 있다.
본 발명의 제 1 노광장치에서는, 상기 이미지 필드는 상기 스캔노광장치에서의 상기 1 개의 구획영역이 거의 내접하는 직경의 원형인 것으로 할 수 있다. 즉, 스캔노광장치에서의 상기 1 개의 구획영역이 (a ㎜ × b ㎜) 의 직사각형인 경우, 이미지 필드는 적어도 직경 D ≒ (a2 + b2)1/2 의 원형으로 할 수 있다.
본 발명의 제 1 노광장치에서는, 상기 투영광학계는 상기 기판상에 0.35 ㎛ 의 선폭을 갖는 패턴을 해상 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 제 1 노광장치에서는, 상기 노광시스템을 전체적으로 제어함과 동시에 상기 노광시스템의 스루풋과 관련된 제어팩터를 전사대상의 패턴의 최소선폭에 따라 변경하는 제어시스템을 추가로 구비하게 할 수 있다. 이러한 경우에는 전사대상의 패턴의 최소선폭에 따라 스루풋에 기여하는 노광시스템의 제어팩터 (이하, 「스루풋제어팩터」라 함) 를 변경하는 제어시스템을 구비하고 있기 때문에, 예컨대 전사대상의 패턴의 최소선폭이 가늘고 요구되는 노광 정밀도가 엄격한 노광에 관해서는 스루풋보다 해상력을 중시한 상태 (또는 값) 가 되며, 전사대상의 패턴의 최소선폭이 굵고 요구되는 노광 정밀도가 그다지 높지 않은 노광에 관해서는 반대로 해상력보다 스루풋을 중시한 상태 (또는 값) 가 되도록 스루풋제어팩터가 변경된다. 따라서, 항상 동일한 스루풋제어팩터에 기초하여 노광시스템을 제어하는 경우에 비하여 확실하게 스루풋을 향상시키는 것이 가능해진다. 또, 이 경우 요구되는 노광 정밀도가 그다지 높지 않은 노광, 바꾸어 말하면 어느 정도의 노광 정밀도 저하를 허용할 수 있는 경우에만 스루풋을 보다 중시한 상태 (또는 값) 가 되도록 스루풋제어팩터가 변경되기 때문에, 결과적으로 노광 정밀도에 관해서는 충분한 정밀도를 유지할 수 있다.
따라서, 스캐닝ㆍ스테퍼 등의 스캔노광장치와의 믹스 앤드 매치를 실시할 때에 그 스캔노광장치의 능력을 최대한으로 발휘시켜, 노광 정밀도 (중첩 정밀도를 포함함) 를 충분한 정밀도로 유지할 수 있는 것과 더불어 스루풋도 향상시킬 수 있 다.
이 경우에서 상기 변경 대상이 되는 제어팩터는 상기 기판 스테이지의 위치결정 정밀도와 관련된 물리량의 허용치, 상기 기판 스테이지의 위치결정완료판단까지의 시간, 상기 투영광학계의 광축방향에 관한 상기 기판표면의 목표면으로부터의 오차의 허용치, 상기 에너지빔의 조사에 기인하는 상기 투영광학계에 축적되는 열량의 허용치, 상기 기판 스테이지의 노광 중의 진동량의 허용치, 상기 기판에 부여되는 적산노광량의 허용오차, 상기 기판의 얼라인먼트계측 정밀도와 관련된 물리량 및 얼라인먼트계측시의 오토포커스의 온ㆍ오프의 하나 이상을 포함하게 할 수 있다.
이 경우에서 상기 기판 스테이지의 위치결정 정밀도와 관련된 물리량의 허용치는 위치결정목표치로부터의 허용오차, 최대허용속도, 최대허용가속도 중 하나 이상을 포함하게 할 수 있다. 또, 상기 기판의 얼라인먼트계측 정밀도와 관련된 물리량은 상기 기판상의 복수의 얼라인먼트 마크 중에서 얼라인먼트계측을 위하여 얼라인먼트 마크를 선택할 때의 그 선택에 관한 양 및 상기 얼라인먼트 마크의 계측시간 중 하나 이상을 포함하게 할 수 있다.
본 발명의 제 1 노광장치에서는, 상기 제어시스템은 상기 최소선폭이 0.7 ㎛ 미만인 경우와, 상기 최소선폭이 0.7 ㎛ 이상인 경우의 2 단계로 상기 제어팩터를 변경하게 해도 된다.
본 발명의 제 2 태양에 따르면, 제 1 물체에 형성된 패턴을 투영하는 투영광학계의 이미지면에 제 2 물체 표면을 거의 일치시키는 면위치 조정장치로서,
상기 제 2 물체에 대하여 경사방향으로부터 제 1 광속을 조사하여 상기 투영광학계에 의한 상기 패턴의 투영영역내에 복수의 제 1 조사점을 형성함과 동시에 상기 제 2 물체에 대하여 경사방향으로부터 제 2 광속을 조사하여 상기 투영영역의 1 개 이상의 코너 근방에 제 2 조사점을 형성하는 조사계;
상기 각 제 1 조사점으로부터의 반사광을 개별적으로 광전검출가능하며, 상기 각 제 1 조사점에서의 상기 제 2 물체 표면의 상기 투영광학계의 광축방향에 관한 소정의 기준면에 대한 편차량에 대응한 편차신호를 출력가능한 제 1 수광센서;
상기 제 2 광속의 상기 제 2 물체로부터의 반사광을 광전검출가능한 제 2 수광센서;
상기 제 2 물체를 지지함과 동시에 적어도 상기 광축방향으로 구동가능한 스테이지; 및
상기 제 2 수광센서의 출력에 기초하여 상기 스테이지를 상기 광축방향으로 구동시켜 상기 제 2 물체 표면을 상기 투영광학계의 최량결상면 근방에 배치함과 동시에 상기 각 제 1 수광센서의 출력에 기초하여 상기 제 2 물체 표면을 상기 투영광학계의 최량결상면에 거의 일치시키도록 상기 스테이지를 상기 광축방향으로 구동시키는 구동장치를 구비하는 상기 면위치 조정장치를 제공한다.
이에 따르면, 제 1 수광센서는 제 2 물체 표면의 투영광학계의 광축방향에 관한 소정의 기준면 (예컨대 목표면) 에 대한 편차량 (어긋남량) 을 검출한다. 여기서, 제 2 물체의 광축방향위치가 변위함으로써, 조사계로부터 제 2 물체상의 복수의 제 1 조사점에 조사된 제 1 광속의 각 반사광은 대응하는 제 1 수광센서로부 터 어긋난 위치에 각각 조사되어 제 2 물체의 광축방향위치를 검출할 수 없게 되는 경우가 있다. 따라서, 구동장치는 제 2 수광센서의 출력에 기초하여 스테이지를 이동시킴으로써 스테이지상에 지지된 제 2 물체 표면을 투영광학계의 최량결상면 근방에 배치한다. 그리고, 제 2 물체 표면의 광축방향위치가 투영광학계의 최량결상면 근방에 배치되고, 복수의 제 1 조사점에 조사된 제 1 광속의 각 반사광이 대응하는 제 1 수광센서에 의해 수광되면, 구동장치는 그 때의 각 제 1 수광센서로부터의 편차신호에 기초하여 제 2 물체 표면을 투영광학계의 최량결상면에 거의 일치시키도록 스테이지를 광축방향으로 구동시킨다. 이 경우, 제 2 수광센서에 의해 제 2 물체 표면이 투영광학계의 이미지면 근방에 위치하고 있는 것을 인식하는 것도 가능하다. 이로써, 제 2 물체 표면을 투영광학계의 최량결상면에 신속하게 거의 일치시킬 수 있다. 또, 조사계가 제 2 물체에 대하여 경사방향으로부터 제 2 광속을 조사하여 투영영역의 1 개 이상의 코너 근방에 제 2 조사점을 형성하기 때문에, 광축에 직교하는 면내에서의 제 2 물체와 투영광학계의 위치관계를 조정함으로써 그 제 2 조사점을 제 2 물체상에 형성시키는 것은 용이하다. 따라서, 제 1 물체의 패턴이 투영광학계에 의해 투영되는 제 2 물체상의 1 개의 쇼트영역 (구획영역) 이 일부가 결여된 형상이라도 그 제 2 물체의 투영광학계의 광축방향에 관한 위치어긋남을 신속하게 조정할 수 있다.
본 발명의 면위치 조정장치에서는, 상기 제 2 조사점은 상기 투영영역의 4 개의 코너 근방에 각 1 개 이상 형성되고, 당해 각 제 2 조사점에 대응하여 상기 제 2 수광센서가 개별적으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 경우에는 상술한 바와 같은 광축에 직교하는 면내에서의 제 2 물체와 투영광학계의 위치관계를 조정하지 않고, 1 개 이상의 제 2 조사점이 제 2 물체상에 형성된다. 따라서, 제 1 물체의 패턴이 투영광학계에 의해 투영되는 제 2 물체상의 1 개의 쇼트영역 (구획영역) 이, 일부가 결여된 형상이라도 그 제 2 물체의 광축방향에 관한 위치어긋남을 신속하고 한 층 더 용이하게 조정할 수 있다.
이 경우에서 상기 제 2 조사점에 대응하는 4 개 이상의 제 2 수광센서 중에서 사용하는 제 2 수광센서를 선택할 수 있게 해도 된다. 이러한 경우에는 제 1 물체의 패턴이 투영광학계에 의해 투영되는 제 2 물체상의 1 개의 쇼트영역 (구획영역) 이 일부가 결여된 형상이라도 그 형상에 따라 적절한 제 2 수광센서를 선택하는 것이 가능해진다.
본 발명의 면위치 조정장치에서는, 제 2 조사점이 투영영역의 4 개의 코너 근방에 각 1 개 이상 형성되는 경우에는 상기 투영영역을 상기 광축에 직교하는 2 차원방향을 따라 4 개의 직사각형 영역으로 분할하고, 또한 각 분할영역을 그 대각선을 따라 2 분할한 2 개의 삼각형 영역 중 외측에 위치하는 영역내에 상기 각 제 2 조사점이 배치되어 있게 할 수 있다.
본 발명의 면위치 조정장치에서는, 상기 제 2 수광센서는 트래킹 센서로서 기능하고, 상기 제 2 수광센서의 출력은 검출신호의 유무를 포함하게 할 수 있다.
본 발명의 면위치 조정장치에서는, 상기 복수의 제 1 수광센서 중에서 사용하는 제 1 수광센서를 임의로 선택할 수 있게 해도 된다.
본 발명의 면위치 조정장치에서는, 상기 구동장치는 상기 제 2 물체 표면이 상기 투영광학계의 최량결상면 근방에 있을 때, 상기 제 1 수광센서와 상기 제 2 수광센서의 출력을 병용하게 해도 된다. 즉, 제 2 물체 표면이 투영광학계의 최량결상면 근방에 있을 때, 제 2 수광센서가 광축방향에 관한 제 2 물체 표면의 소정의 기준면에 대한 편차량에 대응한 신호를 출력하는 것으로 하고, 구동장치가 그 출력과 제 1 수광센서의 출력을 제 2 물체의 광축방향의 면위치 조정을 위하여 병용해도 된다.
본 발명의 제 3 태양에 따르면, 마스크와 기판을 거의 정지시킨 상태에서 상기 마스크의 패턴을 투영광학계를 통해 상기 기판상에 전사하는 제 2 노광장치로서,
상기 제 1 물체가 상기 마스크이며, 상기 제 2 물체가 상기 기판이며, 상기 투영광학계의 최량결상면에 상기 기판표면을 일치시키는 본 발명의 면위치 조정장치를 포함하고, 상기 패턴의 전사를 실시하는 노광 시스템을 구비하는 상기 제 2 노광장치를 제공한다.
이에 따르면, 면위치 조정장치에 의해, 마스크패턴이 투영되는 기판상의 쇼트영역 (투영영역, 즉 구획영역) 이 일부가 결여된 형상이라도 투영광학계의 광축방향에 관한 기판의 위치어긋남을 빠르게 조정할 수 있다. 따라서, 소위 결여구획영역을 형성해도 특별히 지장은 발생하지 않기 때문에, 기판의 면적이용효율을 향상시킬 수 있음과 동시에 기판상의 구획영역 배치시에 그 자유도를 향상시킬 수 있다.
이 경우에서 상기 투영광학계의 상기 투영영역의 4 개의 코너 근방에 각 하나 이상의 제 2 조사점이 형성되며, 당해 제 2 조사점에 대응하여 제 2 수광센서가 개별적으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 경우에는 최초로 노광이 실시되는 구획영역으로서 기판상의 어느 위치의 구획영역 (결여구획영역을 포함함) 을 결정 (선택) 해도 지장은 없기 때문에 구획영역의 노광순서 결정 (선택) 시의 자유도도 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제 2 노광장치에서는 상기 제 2 조사점은 상기 투영영역의 복수의 코너 근방에 형성되며, 상기 구동장치는 상기 투영영역에 대응하는 구획영역의 상기 기판상에서의 위치에 따라 상기 복수의 코너 중의 1 개 이상의 코너 근방에 형성된 상기 제 2 조사점을 선택하여 그 제 2 조사점에서의 상기 제 2 물체 표면으로부터의 반사광의 상기 제 2 센서에 의한 광전검출결과에 기초하여 상기 스테이지를 구동하게 할 수 있다. 이러한 경우에는 마스크패턴이 투영광학계에 의해 투영되는 투영영역에 대응하는 구획영역이, 일부가 결여된 결여쇼트인 경우에, 구동장치가 그 형상에 따라 적절한 제 2 조사점을 선택하고, 그 선택된 조사점에서의 제 2 물체 표면으로부터의 반사광의 제 2 센서에 의한 광전검출결과에 기초하여 스테이지를 구동하여 광축방향의 위치를 제어할 수 있다. 또, 구획영역 (쇼트영역) 의 사이즈에 따라 사용하는 제 2 수광센서를 선택하는 것도 가능하다.
본 발명의 제 2 노광장치에서는, 상기 투영광학계는, 상기 마스크를 사용한 상기 기판의 노광공정의 전 또는 후에 상기 기판을 주사노광하기 위해 사용되는 스캔노광장치에서 한번에 노광되는 상기 기판상의 하나의 구획영역을 상기 마스크와 상기 기판을 거의 정지한 상태에서 일괄하여 노광가능한 크기의 이미지 필드를 갖 는 것으로 해도 된다. 이러한 경우에는, 1 in 1 노광에 의해 스캔노광장치의 최대 노광가능범위를 쇼트영역으로 하여 설정할 수 있고, 이것에 의해 스캔노광장치의 능력을 최대한 발휘시킬 수 있음과 동시에 양 노광장치의 쇼트중심이 동일하기 때문에 중첩에 의한 쇼트회전, 쇼트배율 등의 잔류오차를 최대한 억제할 수 있다.
이 경우에 있어서, 상기 노광시스템을 전체적으로 제어함과 동시에 상기 노광 시스템의 스루풋과 관련된 제어팩터를 전사대상의 패턴의 최소선폭에 따라 변경하는 제어시스템을 추가로 구비하는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 제 2 노광장치에서는, 상기 투영광학계의 이미지 필드의 크기 여하에 상관없이 상기 노광시스템을 전체적으로 제어함과 동시에 상기 노광시스템의 스루풋과 관련된 제어팩터를 전사대상의 패턴의 최소선폭에 따라 변경하는 제어시스템을 추가로 구비하게 할 수 있다. 이러한 경우에는, 예컨대 전사대상의 패턴의 최소선폭이 가늘고 요구되는 노광 정밀도가 엄격한 노광 (예컨대 크리티컬 레이어 등에서의 노광) 에 관해서는 스루풋보다 해상력을 중시한 상태 (또는 값) 가 되며, 전사대상의 패턴의 최소선폭이 굵고 요구되는 노광 정밀도가 그다지 높지 않은 노광 (예컨대 논크리티컬 레이어 (러프 레이어) 또는 미들 레이어 등에서의 노광) 에 관해서는 반대로 해상력보다 스루풋을 중시한 상태 (또는 값) 가 되도록 스루풋 제어팩터가 변경된다. 따라서, 항상 동일한 스루풋 제어팩터에 기초하여 노광시스템을 제어하는 경우에 비하여 확실하게 스루풋을 향상시키는 것이 가능해진다.
그런데, 스캔노광장치와 정지형 노광장치를 사용한 믹스·앤드·매치 노광에 있어서, 상술한 바와 같이 스캔노광장치에 의해 노광되는 기판상의 하나의 구획영역을 정지형 노광장치로 일괄하여 노광할 수 있도록 하면, 그 정지형 노광장치에서는 종래 스캔노광장치에서 사용되고 있던 마스크와 동일한 패턴영역을 갖는 마스크를 사용하는 것이 가능해진다. 여기서 일보 전진하면, 동일 마스크를 스캔노광장치와 정지형 노광장치에서 공용할 수 있는 가능성이 생긴다. 단, 스캔노광장치용 마스크와 정지형 노광장치용 마스크에서는 마스크 얼라인먼트 마크의 배치가 다르다. 이러한 사정하에 완성된 것이 본 발명의 마스크이다.
본 발명의 4 번째 태양에 의해 제공되는 노광장치에서 사용되는 마스크는, 마스크기판, 상기 마스크기판의 한쪽면에 형성되고 회로패턴과 스캔노광장치용 마스크 얼라인먼트 마크와 정지형 노광장치용 마스크 얼라인먼트 마크를 포함하는 소정 패턴으로 구성되어 있다.
본 발명의 마스크는, 각각의 장치용 마스크 얼라인먼트 마크가 존재하기 때문에 믹스·앤드·매치를 실시하는 경우 등에 스캔노광장치, 정지형 노광장치 양쪽 모두 사용할 수 있다.
이 경우에 있어서, 상기 소정 패턴에는 공간이미지 계측용 패턴이 더 포함되어 있는 것으로 해도 된다.
또, 리소그래피 공정에 있어서 본 발명의 제 1, 제 2 노광장치 중 어느 하나를 사용하여 노광을 실시함으로써 기판상에 패턴을 고정밀도로 형성할 수 있고, 이것에 의해 집적도가 높은 마이크로 디바이스를 양호한 수율로 제조할 수 있다. 따라서 본 발명의 또다른 관점으로부터 본 발명의 제 1, 제 2 노광장치 중 어느 하나를 사용하는 디바이스 제조방법이 제공된다.
(발명의 실시형태)
다음에서 본 발명의 일실시형태를 도 1 ∼ 도 12 에 기초하여 설명한다. 도 1 에는 일실시형태에 관한 노광장치의 구성이 개략적으로 나타나 있다. 이 노광장치 (10) 는 스텝·앤드·리피드 방식의 축소투영노광장치 (소위 스테퍼) 이다. 이 노광장치 (10) 는 클린룸 바닥면상에 X 축 방향 (도 1 에서의 좌우방향) 에 인접하여 배치된 본체 챔버 (12) 와 기계실 챔버 (20) 를 갖추고 있다.
본체 챔버 (12) 는, 격벽에 의해 방 (22) 과 방 (24) 의 두 개의 방으로 나뉘어 있다. 도 1 에서의 왼쪽 방 (22) 은 그 내부에 후술하는 제어시스템으로서의 주제어장치 (28 ; 도 5 참조), 기타 프로세서 등이 수용되어 있다. 또, 이 방 (22) 은 그 내부에 도시되어 있지 않은 격벽에 의해 나뉘어진 상하 두 개의 방 (36a, 36b) 이 설치되어 있다. 상측의 방 (36a) 은 그 내부에 도시되어 있지 않은 레티클라이브러리 및 다관절 로봇으로 이루어지는 레티클로더 (40a) 등이 설치된 레티클로더실로 되어 있다. 또 하측의 방 (36b) 은, 그 내부에 도시를 생략한 웨이퍼캐리어나 다관절 로봇으로 이루어지는 웨이퍼로더 (40b) 등이 설치된 웨이퍼로더실로 되어 있다. 또, 방 (22) 의 외부에는 디스플레이나 키보드 등의 입출력장치 (29 ; 도 5 참조) 가 배치되어 있다.
상기 방 (24) 은 그 내부에 노광시스템 (100) 의 거의 모든 부분이 수용된 노광실로 되어 있다. 노광시스템 (100) 은, 파장 365 nm 의 자외역의 휘선 (i 선) 에 의해 마스크로서의 레티클 (R) 을 조명하는 조명유닛 (ILU), 레티클 (R) 을 지지하는 레티클스테이지 (RST), 레티클스테이지 (RST) 의 도 1 에서의 하방에 배치된 투영광학계 (PL), 및 이 투영광학계 (PL) 의 하방에 배치되어 기판 (및 제 2 물체) 으로서의 웨이퍼 (W) 가 탑재되는 스테이지 장치 (42) 등을 갖추고 있다. 조명유닛 (ILU) 은 도 1 에 나타낸 바와 같이 그 일부 (도 1 에서의 좌측부분) 가 기계실 챔버 (20) 내에 배치되고, 나머지 부분이 노광실 (24) 내에 배치되어 있다. 노광시스템 (100) 의 다른 구성부분은 노광실 (24) 내에 배치되어 있다.
상기 기계실 챔버 (20) 의 내부에는 쿨러, 히터, 송풍팬 등 (모두 도시생략) 을 포함하는 공조장치가 수용되어 있다. 이 공조장치에 의해, 도시되어 있지 않은 급배기 배관계를 통하여 노광실 (24) 내, 레티클로더실 (36a) 및 웨이퍼로더실 (36b) 내의 공조가 이루어지고, 이들 방의 내부에는 목표온도 ±0.1 ℃ 정도로 온도조절되고 있다. 또, 급배기계의 각 곳에는 필요에 따라 파티클제거용 에어 필터 (HEPA 필터, ULPA 필터 등) 가 설치되어 있다. 또, 유기물이나 이온 등을 제거하는 케미컬 필터를 급배기계의 필요 장소에 설치해도 된다. 또, 기계실 챔버 (20) 에서는 조명유닛 (ILU) 의 일부와 공조장치가 도시되어 있지 않은 격벽에 의해 나뉘어진 2 개의 방에 각각 독립적으로 배치되어 있으며, 공조장치에 의해 조명유닛 (ILU) 의 일부가 배치되는 방안의 공조가 이루어지고 있다.
다음으로, 노광시스템 (100) 의 구성 각부에 대하여 상세하게 설명한다. 우선, 조명유닛 (ILU) 에 대하여 설명한다. 이 조명유닛 (ILU) 은, 실제로는 도 2 에 나타낸 바와 같이 두 개의 통체 부분으로 분리되어 있다. 도 2 중의 우측 통체 (50) 는, 내부에 노광용 광원인 초고압 수은램프 (이하, 「수은램프」라 함 ; 14) 가 수용된 램프하우스로 되어 있다. 또, 도 2 중의 좌측 통체 (44) 는, 내부에 각종 광학부재가 수용된 조명계 하우징으로 되어 있다.
상기 램프하우스 (50) 내에는 수은램프 (14), 타원경 (16), 도시되어 있지 않은 셔터, 미러 (M1), 간섭필터 (18) 등이 소정의 위치관계로 배치되어 있다. 또, 조명계 하우징 (44) 내에는, 오른쪽부터 순서대로 제 1 릴레이렌즈 (30), 레티클블라인드 (32), 제 2 릴레이렌즈 (34), 미러 (M2) 가 수용되어 있다. 또, 램프하우스 (50) 와 조명계 하우징 (44) 의 경계 부분에는 인풋렌즈나 옵티컬 인터그레이터 (플라이아이렌즈, 내면반사형 인터그레이터 (로드렌즈 등), 또는 회절광학소자 등으로, 본 실시형태에서는 플라이아이렌즈를 사용하기로 하고, 이하에서는 「플라이아이렌즈」라고도 함) 등을 포함하는 조도균일화 광학계 (26) 가 배치되어 있다. 또, 조명계 하우징 (44) 의 사출단부, 즉 미러 (M2) 의 하방부분에는 메인컨덴서렌즈 (38) 가 배치되어 있다.
여기서, 조명유닛 (ILU) 의 구성 각부 (통체를 제외) 에 대하여 그 작용과 함께 도 2 에 기초하여 설명한다. 수은램프 (14) 로부터 발해진 조명광 (EL) 은 타원경 (16) 에 의해 제 2 초점에 집광된다. 이 제 2 초점의 근방에는, 도시되어 있지 않은 셔터구동기구에 의해 개폐되는 도시되어 있지 않은 셔터가 배치되고, 그 셔터가 열림상태인 경우 조명광 (EL) 은 미러 (M1) 를 통하여 간섭필터 (18) 에 입사된다. 그리고, 이 간섭필터 (18) 에 의해 노광에 필요한 파장스펙트럼, 예컨대 파장 365 nm 의 i 선만이 취출된다. 여기서, 노광광으로는 i 선 외에 파장 436 nm 의 g 선을 사용할 수도 있고, 또 복수종류의 파장의 광의 혼합이어도 된다. 또, 수은램프 (14) 를 대신하여 KrF 엑시머 레이저광 (파장 : 248㎚), ArF 엑시머 레이저광 (파장 ; 193㎚) 과 같은 원자외영역의 펄스광을 발하는 엑시머 레이저 등에 의해 광원을 구성해도 된다.
간섭필터 (18) 를 경유한 조명광 (EL ; i 선 성분) 은 조도균일화 광학계 (26) 에 입사된다. 이 조도균일화 광학계 (26) 를 구성하는 플라이아이렌즈의 사출측 초점면은 수은램프 (14) 와 공액인 위치관계가 되어 이차 광원면을 구성하고 있다.
이 플라이아이렌즈의 이차 광원면을 구성하는 각 점광원 (엘리먼트) 을 발한 광은 도시되어 있지 않은 조명계 개구조리개 및 제 1 릴레이렌즈 (30) 를 통해 레티클블라인드 (32) 를 조명한다. 이 경우 레티클블라인드 (32) 로는 개구 형상이 가변인 가변 블라인드가 사용되고 있다. 이 레티클블라인드 (32) 는 도 5 에 나타낸 바와 같이 2 장의 L 자형 가동블라인드 (45A,45B) 로 이루어진 가동블라인드 (이하, 이 가동블라인드를 「가동블라인드 (45A,45B) 」라고도 함) 가 설치되어 있다. 이 가동블라인드 (45A,45B) 의 배치면은 레티클 (R) 의 패턴면과 공액으로 되어 있다. 가동블라인드 (45A,45B) 는 가동블라인드 구동기구 (43A,43B) 에 의해 구동되도록 되어 있으며, 이 구동기구 (43A,43B) 동작이 주제어장치 (28) 에 의해 제어되도록 되어 있다. 또, 옵티컬 인터그레이터로서 내면 반사형 인터그레이터를 사용하는 경우 상술한 이차 광원면은 입사면측이 되고 레티클블라인드 (마스킹블레이드 ; 32) 는 일례로서 레티클패턴과 실질적으로 공액이 되는 사출면에 근접하여 배치된다.
도 2 로 되돌아가 그 레티클블라인드 (32) 의 개구를 통과한 조명광 (EL : i 선 성분) 은 제 2 릴레이렌즈 (34) 를 통과한 후 미러 (M2) 에서 절곡되고, 메인컨덴서렌즈 (38) 를 통해 상기 이차 광원면과 푸리에 변환의 위치관계에 있는 레티클 (R) 을 조명한다. 이 경우 플라이아이렌즈의 개개의 렌즈엘리먼트가 메인컨덴서렌즈 (38) 를 통해 레티클 (R) 을 조명함으로써 옵티컬 인터그레이터 역할을 하고 있다. 따라서, 레티클 (R) 상의 레티클블라인드 (32) 의 개구에서 규정되는 조명영역 내를 균일하게 조명할 수 있다.
본 실시형태에서는, 램프하우스 (50) 는 2 개의 호스 (46A, 46B) 를 통해 케미컬 필터 팬 유닛 (FFU) 과 접속되어 있다. 케미컬 필터 팬 유닛 (FFU) 은 도 2 에서의 오른쪽부터 순서대로 배치된 케미컬 필터, 팬을 내장한 송풍부, ULPA 필터 (모두 도시 생략) 로 구성되어 있다. 이 경우 ULPA 필터의 도 2 에서의 좌단과 램프하우스 (50) 의 상단이 호스 (46A) 에 의해 접속되어 램프하우스 (50) 내의 공기는 그 하단에 형성된 배기부 (46B) 에서 배출된다. 또, 케미컬 필터 우단에는 외기취입구 (48) 가 돌출 형성되어 있다.
여기에서 케미컬 필터로는 황산암모늄을 중심으로 하는 김서림물질 (케미컬물질) 을 제거할 수 있는 것이라면 그 구성에 상관없이 예컨대 정전흡착 타입, 활성탄 타입, 약품첨착형 활성탄 타입, 이온교환 타입 등 어떠한 타입의 케미컬 필터라도 사용가능하다.
여기에서 이 케미컬 필터 팬 유닛 (FFU) 의 작용을 간단히 설명한다. 주제어장치 (28 ; 도 5 참조) 에 의해 수은램프 (14) 가 점등되면 이것과 동시에 송풍부에 내장된 팬이 구동되어 외기취입구 (48) 에서 취입된 공기가 케미컬 필터 팬 유닛 (FFU) 및 호스 (46A) 를 통과해 램프하우스 (50) 내에 공급된다.
외기취입구 (48) 에서 취입된 공기는 케미컬 필터를 통과함으로써 화학적으로 청정한 공기 (즉, 김서림물질이 제거된 공기) 가 되고, ULPA 필터에서 물리적인 먼지 (에어 파티클) 가 제거된 후 호스 (46A) 를 경유하여 램프하우스 (50) 내에 공급된다.
램프하우스 (50) 내에 공급된 화학적으로 청정하고 물리적으로도 청정한 공기 (에어) 는 수은램프 (14) 의 발열에 의해 열화된 공기가 되어 배기부 (46B) 를 통과하여 배기된다.
여기에서, 외기취입구 (48) 는 자연 흡기에 의해 외부공기 (클린룸 분위기 중의 공기) 를 취입하는 것으로, 상술한 공기 순환중에는 도시되어 있지 않은 팬의 회전에 의해 외부공기압에 대하여 송풍부의 하류측이 정압 (正壓), 상류측이 부압 (負壓) 이 되기 때문에 외부공기압에 대하여 정압이 되는 경우 주로 램프하우스 (50) 에서 누출되는 공기와 거의 동일량의 외부공기가 취입된다.
이와 같이 본 실시형태에서는 케미컬 필터에 의해 김서림물질이 제거된 공기가 램프하우스 (50) 내에 공급되기 때문에, 타원경 (16), 수은램프 (14), 미러 (M1) 등의 광학반사면이나 투과면에 김서림이 발생하지 않고 광학계의 투과율 저하에 기인하는 노광장치 성능 저하 등을 방지할 수 있다.
또, 램프하우스 (50) 내에 공급된 공기를 호스 등을 통과하여 케미컬 필터 팬 유닛 (FFU) 으로 되돌리도록 해도 되고, 케미컬 필터의 장수화가 가능해져 운영비용 저감이나 메인터넌스성 향상을 도모할 수 있다. 이 때, 케미컬 필터 팬 유닛 (FFU) 내에 쿨러를 설치하여 램프하우스 (50) 에서 배기된 공기를 냉각하도록 해도 된다.
한편, 조명계 하우징 (44) 에는 도 2 에 나타낸 바와 같이 케미컬 필터 및 HEPA 필터 (또는 ULPA 필터) 를 내장한 필터유닛 FU 을 통해 공장용 힘으로서의 드라이에어 (건조공기) 가 항상 공급되고 있다. 이 경우에도 케미컬 필터에 의해 김서림물질이 제거된 공기 (드라이에어) 가 조명계 하우징 (44) 내에 공급되기 때문에, 렌즈, 미러 등의 광학반사면이나 투과면에 김서림이 발생하지 않고 광학계의 투과율 저하에서 기인하는 노광장치 성능 저하 등을 방지할 수 있다. 이 경우 조명계 하우징 (44) 의 밀폐성은 그다지 높지 않기 때문에, 공급된 드라이에어는 자연 배기에 의해 노광실 내로 누출하도록 되어 있다.
도 1 로 되돌아가, 레티클스테이지 (RST) 는 그 상면의 네 코너 부분에 진공흡착부 (52) 를 가지며, 이 진공흡착부 (52) 를 통해 레티클 (R) 이 레티클스테이지 (RST) 상에 지지되어 있다. 이 레티클스테이지 (RST) 는 레티클 (R) 상의 회로패턴이 형성된 영역인 패턴영역 (PA : 도 3 참조) 에 대응한 개구 (도시 생략) 를 가지며, 도시되어 있지 않은 구동기구에 의해 X 방향, Y 방향, θz 방향 (Z 축 둘레의 회전방향) 으로 미동 가능하게 되어 있다.
이어서, 본 실시형태에서 사용되는 레티클 (R) 에 대하여 도 3 에 기초하여 설명한다. 도 3 에는 레티클 (R) 의 패턴면측 (도 1 에서의 하면측) 에서 본 평면도가 도시되어 있다. 이 레티클 (R) 로는 한 변이 6 인치, 즉 약 152.4 ㎜ 인 정사각형 유리기판의 일측 면 (도 3 에서의 지면 바로앞측 면) 에 가로 길이가 W (W 는 예컨대 약 100㎜) 이고, 세로 길이가 L (L 은 예컨대 약 132㎜) 인 직사각형의 패턴영역 (PA) 이 형성되어 있다. 이 패턴영역 (PA) 중심과 유리기판의 중심은 설계상으로는 일치된다. 이 패턴영역 (PA) 중심을 이하에서는 레티클센터 (Rc) 라고 한다. 패턴영역 (PA) 주위에는 약 2㎜ 정도의 폭을 갖는 차광대 (BS) 가 형성되어 있다.
투영노광장치에서는 노광에 앞서 레티클을 소정의 기준위치에 위치맞춤할 필요가 있다. 이 위치맞춤 기준으로서 레티클 얼라인먼트 마크가 통상적으로 형성되어 있다. 그리고, 이 레티클 얼라인먼트 마크를 레티클 얼라인먼트 현미경 (본 실시형태의 레티클 얼라인먼트 현미경에 대해서는 후술함) 으로 계측하여 레티클의 기준위치로부터의 어긋남 (ΔX, ΔY, Δθz) 를 구하고, 이들 어긋남을 보정하도록 레티클을 미소 구동 (미동 조정) 하는 레티클의 위치맞춤 (레티클 얼라인먼트) 이 실행된다. 레티클 얼라인먼트는 퍼스트 레이어, 세컨드 레이어 이후에 상관없이 노광에 앞서 반드시 실행되기 때문에, 모든 레티클에 레티클 얼라인먼트 마크를 미리 형성해둘 필요가 있다.
본 실시형태에서 사용되는 레티클 (R) 은 도 3 에 나타낸 바와 같이 레티클센터 (Rc) 를 통과하는 X 축 상에서 레티클센터 (Rc) 에 관하여 대칭인 위치에서 패턴영역 (PA) 의 외측 가장자리 (차광대 (BS) 의 내측 가장자리) 에서 약 15㎜ 정도 떨어진 위치에 한쌍의 레티클 얼라인먼트 마크 (Rx1y, Ry2θ) 가 설치되어 있다. 그 밖에 레티클 (R) 은 도 3 에 나타낸 바와 같이 레티클센터 (Rc) 를 통과하는 Y 축에 관하여 대상이 되는 배치로, 7 쌍의 레티클 얼라인먼트 마크 (Rxy1, Rxy2, Rxy3, Rxy4, Rxy5, Rxy6, Rxy7, Rxy8, Rxy9, Rxy10, Rxy11, Rxy12, Rxy13, Rxy14) 가 차광대 (BS) 에 근접하여 (0.1 ∼ 0.2㎜) 각각 형성되어 있다.
이 중에 한쌍의 레티클 얼라인먼트 마크 (Rxy13, Rxy14) 는 레티클센터 (Rc) 를 통과하는 X 축 상에 배치되어 있다. 또, 레티클 얼라인먼트 마크 (Rxy1, Rxy3, Rxy5) 및 레티클 얼라인먼트 마크 (Rxy7, Rxy9, Rxy11) 는 레티클센터 (Rc) 를 통과하는 X 축에 관하여 각각 대칭이며, 마찬가지로 레티클 얼라인먼트 마크 (Rxy2, Rxy4, Rxy6) 및 레티클 얼라인먼트 마크 (Rxy8, Rxy10, Rxy12) 는 레티클센터 (Rc) 를 통과하는 X 축에 관하여 각각 대칭이다.
레티클 (R) 에는 도 3 에 나타낸 바와 같이 상술한 레티클 얼라인먼트 마크 이외에 결상특성 계측에 사용되는 4 쌍의 계측용 마크 (MPMa1, MPMb1, MPMa2, MPMb2, MPMc1, MPMc2, MPMd1, MPMd2) 가 레티클센터 (Rc) 를 통과하는 Y 축에 관하여 대칭인 배치로 차광대 (BS) 외측에 근접하여 형성되어 있다. 이 경우 계측용 마크 (MPMa1, MPMb1, MPMc1, MPMc2) 는 레티클센터 (Rc) 를 통과하는 X 축에 관하여 계측용 마크 (MPMa2, MPMb2, MPMd1, MPMd2) 에 대칭으로 되어 있다.
도 1 로 되돌아가, 레티클 (R) 상측에는 CCD 등의 촬상소자를 가지며 노광파장의 광을 얼라인먼트용 조명광으로 하는 화상처리방식의 한쌍의 레티클 얼라인먼트 현미경 (RA1, RA2) 이 배치되어 있다. 이 경우 레티클 얼라인먼트 현미경 (RA1, RA2) 은 투영광학계 (PL) 의 광축 (AX) 을 포함한 YZ 평면에 관하여 대칭 (좌우 대칭) 인 배치로 설치되어 있다. 또, 이들 레티클 얼라인먼트 현미경 (RA1, RA2) 은 광축 (AX) 을 통과한 XZ 면 내에서 X 축 방향으로 왕복 이동이 가능한 구조로 되어 있다.
통상적으로 이들 레티클 얼라인먼트 현미경 (RA1, RA2) 은 레티클 (R) 이 레티클스테이지 (RST) 상에 탑재된 상태에서 레티클 (R) 의 차광대 외측에 배치된 한쌍의 레티클 얼라인먼트 마크 (Rx1y, Ry2θ) 를 각각 관찰 가능한 위치에 설정되어 있다. 즉, 레티클 얼라인먼트 마크 (Rx1y, Ry2θ) 가 노광장치 (10) 의 레티클 얼라인먼트용으로서 통상적으로 사용된다. 바꾸어 말하면 레티클 얼라인먼트 마크 (Rx1y, Ry2θ) 는 노광장치 (10) 와 같은 정지형 노광장치용 마스크 얼라인먼트 마크이다.
단, 레티클 얼라인먼트 현미경 (RA1, RA2) 은 X 축 방향으로 왕복 이동가능하게 되어 있어, 레티클 얼라인먼트 마크 (Rx1y, Ry2θ) 보다 패턴영역 (PA) 측에 존재하는 한쌍의 레티클 얼라인먼트 마크 (Rxy13, Rxy14) 를 레티클 얼라인먼트용 마크로서 사용하는 것은 물론 가능하다.
하여간 레티클 얼라인먼트 현미경 (RA1, RA2) 을 사용함으로써 패턴영역 (PA) 중심 (레티클센터 (Rc)) 이 투영광학계 (PL) 의 광축 (AX) 을 통과하도록 레티클 (R) 의 위치결정이 가능한 구성으로 되어 있다.
한편, 레티클 (R) 을 스캐닝 스텝 등의 스캔노광장치에서 사용하는 경우에는 7 쌍의 레티클 얼라인먼트 마크 (Rxy1, Rxy2, Rxy3, Rxy4, Rxy5, Rxy6, Rxy7, Rxy8, Rxy9, Rxy10, Rxy11, Rxy12, Rxy13, Rxy14) 중 적어도 한쌍이 레티클 얼라인먼트 마크용으로 사용된다. 즉, 레티클 얼라인먼트 마크 (Rxy1 ∼ Rxy14) 는 스캔노광장치용 마스크 얼라인먼트 마크이며, 특히 레티클·얼라인먼트·마크 (Rxy13, Rxy14) 는 정지형 노광장치용과 스캔노광장치에서 공용이 가능한 마크이다.
지금까지의 설명에서 알 수 있듯이, 본 실시형태의 노광장치 (10) 에서는 레티클 얼라인먼트 현미경 (RA1, RA2) 이 X 축 방향으로 가동하게 되어 있기 때문에, 스캔노광장치용 레티클을 사용하였다 해도 그 중 적당한 1 세트 이상의 레티클·얼라인먼트·마크를 사용함으로써 레티클 얼라인먼트를 실행할 수 있다.
상기 투영광학계 (PL) 는 레티클 (R) 의 하방에서 그 광축 (AX) 방향을 Z 축 방향으로 하여 도시되어 있지 않은 본체 칼럼에 지지되고, 광축 (AX) 방향에 소정 간격으로 배치된 복수 장의 렌즈엘리먼트 (굴절광학소자) 와 이들 렌즈엘리먼트를 지지하는 경통으로 이루어진 예컨대 양측 텔레센트릭 굴절광학계가 사용되고 있다. 이 투영광학계 (PL) 로는 예컨대 개구수 (N.A.) 가 0.52, 투영배율 1/4, 이미지면측의 이미지 필드 (Ef) 가 직경 D = 약 41.4 ㎜ 인 원형 (도 9 참조) 이며, 웨이퍼 (W) 상에 0.3 ㎛ 정도의 선폭을 가진 패턴을 해상할 수 있는 것이 사용되고 있다. 이 투영광학계 (PL) 에 의하면, (25 ×25 + 33 ×33)1/2 = 41.4 가 성립하므로 25 ㎜ ×33 ㎜ 의 직사각형 노광범위를 한번에 노광할 수 있다.
도 1 로 되돌아가, 상기 스테이지장치 (42) 는 베이스 (54) 와, 이 베이스 (54) 상을 도 1 에서의 Y 축 방향으로 왕복이동가능한 Y 스테이지 (56) 와, 이 Y 스테이지 (56) 상을 Y 방향과 직교하는 X 축 방향으로 왕복이동가능한 X 스테이지 (58) 와, 이 X 스테이지 (58) 상에 형성된 기판 스테이지로서의 기판테이블 (60) 을 구비하고 있다. 또, 기판테이블 (60) 상에 거의 원형인 웨이퍼홀더 (62) 가 탑재되고, 이 웨이퍼홀더 (62) 에 의해 웨이퍼 (W) 가 진공흡착에 의해 지지되고 있다.
도 4 에는 웨이퍼홀더 (62) 의 평면도가 개략적으로 나타나 있다. 이 도 4 에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼홀더 (62) 는 거의 원형인 외벽 (림부 ; 64) 과 그 중앙부에 위치하는 세 잎 형상의 내벽 (66) 으로 둘러싸인 소정 형상의 진공영역 (VA) 내에 직경 0.15 ㎜ 정도이고 높이 0.02 ㎜ 정도인 다수의 핀 (68) 이 거의 균등한 간격으로 전체역역에 걸쳐 배치되어 있다. 내벽 (66) 과 외벽 (64) 의 높이도 0.02 ㎜ 정도로 되어 있다. 또, 진공영역 (VA) 내에는 중심각 거의 120°간격으로 반경방향을 따라 복수의 진공구 (70) 가 배치되어 있다. 웨이퍼홀더 (62) 상에 웨이퍼 (W) 가 탑재된 웨이퍼 (W) 의 로드상태에서는 복수의 진공구 (70) 를 통하여 도시되어 있지 않은 진공펌프의 부압에 의해 웨이퍼 (W) 하면과 내벽 (66) 과 외벽 (64) 으로 둘러싸인 공간내 핀 (68) 의 틈이 진공흡인되어 웨이퍼 (W) 가 웨이퍼홀더 (62) 에 흡착지지된다.
여기서, 웨이퍼홀더 (62) 의 외벽 (64) 의 보다 외측에는 도 4 에 나타내는 바와 같이 주위의 거의 전체역역에 걸쳐 플랜지부 (72) 가 형성되어 있다. 이 플랜지부 (72) 에는 곳곳에 합계 5 개의 U 자형상의 절결 (74A ∼ 74E) 이 형성되어 있다. 이들 절결 (74A ∼ 74E) 은 웨이퍼 (W) 의 중심위치 어긋남과 회전 어긋남을 구하기 위해, 웨이퍼 (W) 의 에지를 검출하는 웨이퍼에지센서를 배치하기 위해 형성되어 있다. 즉, 절결 (74A ∼ 74E) 의 내측부분에 대응하는 플랜지부 (72) 의 상측 및 하측의 위치에는 투과형 광검출기를 구성하는 발광소자 및 수광소자 (또는 수광소자 및 발광소자) 가 각각 배치된다. 절결 (74A) 의 내측부분에 대응하는 위치에 배치되는 센서는, 노치 방향을 0°의 방향 (6 시 방향) 을 향하게 하여 탑재되는 웨이퍼 (W) 의 노치를 검출하기 위해 사용된다. 절결 (74B) 의 내측부분에 대응하는 위치에 배치되는 센서는, 노치 방향을 90°의 방향 (3 시 방향) 을 향하게 하여 탑재되는 웨이퍼 (W) 의 노치를 검출하기 위해 사용된다. 절결 (74C) 의 내측부분에 대응하는 위치에 배치되는 센서는, 노치 방향을 0°의 방향 (6 시 방향) 을 향하게 하여 탑재되는 웨이퍼 (W) 의 외주부의 일부를 검출하기 위해 사용된다. 절결 (74D) 의 내측부분에 대응하는 위치에 배치되는 센서는, 탑재되는 웨이퍼 (W) 의 방향 (0°의 방향 또는 90°의 방향) 에 관계없이 웨이퍼 (W) 의 외주부의 일부를 검출하기 위해 사용된다. 절결 (74E) 의 내측부분에 대응하는 위치에 배치되는 센서는, 노치 방향을 90°의 방향 (3 시 방향) 을 향하게 하여 탑재되는 웨이퍼 (W) 의 외주부의 일부를 검출하기 위해 사용된다.
도 1 로 되돌아가, 상기 기판테이블 (60) 은 X 스테이지 (58) 상에 XY 방향으로 위치결정되고 Z 축 방향의 이동 및 XY 평면에 대한 경사가 허용된 상태로 장착되어 있다. 그리고, 이 기판테이블 (60) 은 상이한 3 점의 지지점에서 도시되어 있지 않은 3 개 축으로 지지되어 있고, 이들 3 개 축이 웨이퍼구동장치 (21 ; 도 5 참조) 에 의해 독립하여 Z 축 방향으로 구동되며, 이로 인해 기판테이블 (60) 상에 지지된 웨이퍼 (W) 의 면위치 (Z 축 방향위치 및 XY 평면에 대한 경사) 가 원하는 상태로 설정되도록 되어 있다.
이 기판테이블 (60) 상에는 이동경 (27) 이 고정되고, 외부에 배치된 간섭계 (31) 에 의해 기판테이블 (60) 의 X 방향, Y 방향 및 θz 방향 (Z 축 둘레의 회전방향) 의 위치가 모니터되고, 간섭계 (31) 에 의해 얻어진 위치정보가 주제어장치 (28 ; 도 5 참조) 로 공급되고 있다. 또한, 예컨대 기판테이블 (60) 의 단면을 경면(鏡面)가공하여 간섭계 (31) 의 반사면 (이동경 (27) 의 반사면에 상당) 으로 해도 된다. 주제어장치 (28) 는 도 5 에 나타내는 웨이퍼구동장치 (21 ; 이것은 X 스테이지 (58), Y 스테이지 (56) 의 구동계 및 기판테이블 (60) 의 구동계 전부를 포함함) 를 통하여 Y 스테이지 (56), X 스테이지 (58) 및 기판테이블 (60) 의 위치결정동작을 제어함과 동시에 장치 전체의 동작을 통괄제어한다.
또, 기판테이블 (60) 상의 일단부에는 각종 기준마크가 형성된 기준마크판 (FM) 이 고정되어 있다. 이 각종 기준마크에는 후술하는 오프액시스 방식의 얼라인먼트계의 검출중심에서 투영광학계 (PL) 의 광축까지의 거리를 계측하는 베이스라인계측, 레티클 얼라인먼트 등에 사용되는 기준마크가 포함된다. 또, 기판테이블 (60) 의 일단부에는 예컨대 일본 공개특허공보 평8-83753 호 및 이에 대응하는 미국특허 제 5,650,840 호 등에 개시되는 슬릿스캔 방식의 공간상 계측기의 일부를 구성하고 있는 기준평면판 (도시생략) 이 고정되어 있다. 이 기준평면판에는 소정의 슬릿이 형성되어 있고, 이 슬릿을 통하여 기판테이블 (60) 내부로 입사된 광을 검출하는 수광광학소자가 기판테이블 (60) 내부에 형성되어 있다. 또한, 상기 미국특허의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
상기 투영광학계 (PL) 의 경통의 -Y 측 (도 1 에서의 지면 바로앞측) 의 측면에는 오프액시스 (off-axis) 방식의 마크검출계로서의 얼라인먼트계 (ALG) 가 배치되어 있다. 이 얼라인먼트계 (ALG) 로는 예컨대 일본 공개특허공보 평7-321030 호 및 이에 대응하는 미국특허 제 5,721,605 호에 개시되어 있는 바와 같이, 초점검출계가 조립되고 또한 할로겐램프 등의 브로드밴드 (광대역) 광으로 마크를 조명하여, 이 마크화상을 화상처리함으로써 마크위치를 계측하는 FIA (Field Image Alignment) 계의 얼라인먼트센서가 사용되고 있다. 이 얼라인먼트계 (ALG) 는 기판테이블 (60) 상에 형성된 기준마크판 (FM) 상의 기준마크 및 웨이퍼상의 얼라인먼트 마크의 X, Y 2 차원 방향의 위치계측을 행할 수 있다. 또한, 상기 미국특허의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
얼라인먼트계 (ALG) 로부터의 정보는 도시되어 있지 않은 얼라인먼트 제어장치로 보내진다. 그리고, 얼라인먼트 제어장치에 의해 그 정보가 A/D 변환되고 그 디지털화된 파형신호를 연산처리하여 마크위치가 검출된다. 이 검출된 마크위치의 정보가 주제어장치 (28) 로 보내진다.
또한 얼라인먼트계 (ALG) 로서 예컨대 검출방식이 FIA 계 등에서 채택되는 결상방식 (화상처리방식) 이외에, 예컨대 회절광 또는 산란광을 검출하는 방식 등을 채택하는 얼라인먼트센서를 사용해도 된다. 예컨대, 웨이퍼상의 얼라인먼트 마크에 코히어런트 빔을 거의 수직으로 조사하고, 해당 마크로부터 발생하는 동차수의 회절광 (±1 차, ±2 차, …, ±n 차 회절광) 을 간섭시켜 검출하는 얼라인먼트계를 사용해도 된다. 이 경우, 매 차수마다 회절광을 독립적으로 검출하여 하나 이상의 차수에서의 검출결과를 사용하도록 해도 되고, 파장이 상이한 복수의 코히어런트 빔을 얼라인먼트 마크에 조사하여, 매 파장마다 각 차수의 회절광을 간섭시켜 검출해도 된다.
이 노광시스템 (100) 에서는 상술한 레티클 얼라인먼트 등의 종료 후, 얼라인먼트계 (ALG) 의 검출신호에 기초하여 주제어장치 (28) 에 의해 레티클 (R) 과 웨이퍼 (W) 의 위치맞춤 (얼라인먼트) 이 행해지고, 후술하는 초점검출계의 검출신호에 기초하여 레티클 (R) 의 패턴면과 웨이퍼 (W) 표면이 투영광학계 (PL) 에 관해 공액이 되도록, 또한 투영광학계 (PL) 의 결상면과 웨이퍼 (W) 표면이 일치하도록 (웨이퍼표면이 투영광학계 (PL) 의 최량결상면의 초점심도의 범위내로 들어가도록), 주제어장치 (28) 에 의해 구동장치 (21) 를 통하여 기판테이블 (60) 이 Z 축 방향 및 경사방향으로 구동제어되어 면위치의 조정이 행해진다. 이와 같이 하여 위치결정 및 초점맞춤(合焦)이 이루어진 상태로 조명유닛 (ILU) 으로부터 사출된 조명광 (EL) 에 의해 레티클 (R) 의 패턴영역 (PA) 이 거의 균일한 조도로 조명되면, 레티클 (R) 의 패턴의 축소 이미지가 투영광학계 (PL) 를 통하여 표면에 포토레지스트가 도포된 웨이퍼 (W) 상에 결상된다.
또한, 본 실시형태에서는 투영광학계 (PL) 에 의한 패턴의 투영영역 (이 투영영역에 대응하는 웨이퍼 (W) 상의 영역을 이하 「노광영역」이라 함) 내에 웨이퍼 (W) 가 위치했을 때 XY 평면에 평행한 기준이 되는 가상적인 면 (기준면) 에 대한 웨이퍼 (W) 표면의 Z 방향 (광축 (AX) 방향) 의 위치를 검출하기 위한 경사입사 (斜入射) 방식의 초점검출계 중 하나인 다점 포커스위치검출계가 형성되어 있다. 이 다점 포커스위치검출계는, 도 1 에 나타내는 바와 같이 투영광학계 (PL) 의 광축에 대해 소정각도 경사진 방향에서 웨이퍼 (W) 표면에 다수의 결상광속을 조사하는 조사계 (74) 와, 이들 결상광속의 웨이퍼 (W) 표면으로부터의 반사광을 개별로 수광하는 수광계 (76) 를 구비하고 있다.
이것을 더 상세하게 서술하면, 조사계 (74) 는 도 5 에 나타내는 바와 같이 광화이버속 (81), 집광렌즈 (82), 패턴형성판 (83), 렌즈 (84), 미러 (85) 및 조사대물렌즈 (86) 등을 포함하여 구성되어 있다. 또, 수광계 (76) 는 집광대물렌즈 (87), 회전방향진동판 (88), 결상렌즈 (89), 수광용 슬릿판 (98) 및 다수의 수광센서를 갖는 수광기 (90) 등을 포함하여 구성되어 있다.
여기서, 이 다점포커스위치검출계 (74, 76) 의 구성 각부의 작용을 설명하면, 노광광과는 상이한 웨이퍼 (W) 상의 포토레지트를 감광시키지 않는 파장의 조명광 (IL) 이 도시되어 있지 않은 조명광원으로부터 광화이버속 (81) 을 통하여 안내되고 있다. 광화이버속 (81) 으로부터 사출된 조명광 (IL) 은 집광렌즈 (82) 를 거쳐 패턴형성판 (83) 을 조명한다. 패턴형성판 (83) 을 투과한 조명광 (광속 ; IL) 은 렌즈 (84), 미러 (85) 및 조사대물렌즈 (86) 를 거쳐 웨이퍼 (W) 표면으로 투영되고, 웨이퍼 (W) 표면에는 패턴형성판 (83) 상의 패턴의 이미지가 투영결상된다. 웨이퍼 (W) 에서 반사된 조명광 (패턴 이미지의 광속 ; IL) 은 집광대물렌즈 (87), 회전방향진동판 (88) 및 결상렌즈 (89) 를 거쳐 수광기 (90) 의 바로앞측에 배치된 수광용 슬릿판 (98) 상에 재결상된다. 여기서, 수광기 (90) 는 웨이퍼 (W) 상에 투영되는 복수의 패턴 이미지의 반사광을 개별로 수광하는 복수의 포토다이오드 등의 수광센서를 갖고, 수광용 슬릿판 (98) 에는 각 수광센서에 대응하는 슬릿이 형성되어 있다. 따라서, 수광용 슬릿판 (98) 상에 재결상된 패턴이미지의 광속은 각각의 슬릿을 통하여 각 수광센서로 수광되고, 각 수광센서로부터의 검출신호 (광전변환신호) 는 센서선택회로 (93) 를 통하여 신호처리장치 (91) 로 공급된다.
주제어장치 (28) 는 가진 (加振) 장치 (예컨대, 바이브레이터나 초음파진동자 등 ; 92) 를 통하여 회전방향진동판 (88) 에 진동을 부여한다. 각 패턴이미지의 광속의 웨이퍼 (W) 로부터 반사된 반사광은 모든 회전방향진동판 (88) 에 의해 진동되고 있기 때문에, 수광용 슬릿판 (98) 상에 재결상되는 각 패턴이미지와 각 수광소자는 상대적으로 진동하고 있다. 신호처리장치 (91) 는 센서선택회로 (93) 에 의해 선택된 수광기 (90) 상의 복수 수광소자로부터의 각 검출신호를 가진장치 (92) 의 진동신호로 동기검파하여 포커스신호 (S 커브신호) 를 얻어 이 포커스신호를 주제어장치 (28) 로 공급한다.
또한, 주제어장치 (28) 는, 웨이퍼 (W) 의 표면이 기준평면 (예컨대 투영광학계 (PL) 의 결상면) 과 일치했을 때 각 포커스 신호가 0 이 되도록, 예컨대 슬릿판 (98) 의 전면에 배치된 도시되어 있지 않은 평행평판유리의 각도를 조정하거나 포커스 신호의 값에 전기적으로 옵셋을 가하거나 하여 사전에 각 수광센서의 캘리브레이션을 행하고 있다.
도 6a 에는, 패턴형성판 (83) 이 나타나 있다. 이 도 6a 에 나타나 있는 바와 같이, 패턴형성판 (83) 에는 5 행 5 열의 매트릭스 형상 배치로 5 ×5=25 개의 개구패턴 (P11 ∼ P55) 이 형성되어 있다. 이 경우, 열방향 (도 6a 에서의 좌우방향) 에서 인접하는 개구패턴의 간격은 D1 이며, 행방향 (도 6a 에서의 상하방향) 에서 인접하는 개구패턴의 간격은 D2 (>1) 으로 되어 있다. 예컨대, D2 = 1.35 ×D1 이다. 또, 도 6a 에 있어서, 1 행 1 열째 개구패턴 (P11) 과 2 행 1 열째 개구패턴 (P21) 사이에는 개구패턴 (P60) 이 형성되어 있다. 또, 1 행 5 열째 개구패턴 (P15) 과 2 행 5 열째 개구패턴 (P25) 사이에는 개구패턴 (P70) 이 형성되어 있다. 또, 4 행 1 열째 개구패턴 (P41) 과 5 행 1 열째 개구패턴 (P51) 사이에는 개구패턴 (P80) 이 형성되어 있다. 또, 4 행 5 열째 개구패턴 (P45) 과 5 행 5 열째 개구패턴 (P55) 사이에는 개구패턴 (P90) 이 형성되어 있다. 이와 같이, 패턴형성판 (83) 에는 합계 29 개의 개구패턴이 형성되어 있다.
이들 개구패턴은 패턴형성판 (83) 의 4 변의 방향 (X, Y 방향) 에 대해 45 도 경사진 슬릿 형상으로 되어 있고, 이들 개구패턴의 이미지가 웨이퍼 (W) 표면에서 투영광학계 (PL) 에 의한 레티클 패턴의 투영영역 (노광영역) 에 투영된다.
본 실시형태에서, 조사계 (74) 로부터의 이미지광속 (패턴이미지의 광속) 은, XZ 평면내에서 광축 (AX) 에 대해 소정 각도 (α) 경사진 방향으로부터 웨이퍼 (W) 면 (또는 기준마크판 (FM) 표면) 에 조사되고, 이 이미지광속의 웨이퍼 (W) 면 으로부터의 반사광속은 XZ 평면내에서 광축 (AX) 에 대해 상기 조사계 (74) 로부터의 이미지광속과 대칭으로 소정 각도 (α) 경사진 방향으로 진행하여 수광계 (76) 에 의해 상기와 같이 수광된다. 즉, 위에서 보면 조사계 (74) 로부터의 이미지광속 및 그 반사광속은 X 축을 따라 일방에서 타방으로 진행한다.
그러므로, 웨이퍼 (W) 표면의 노광영역 (Ef) 내에는, 도 6b 에 나타내는 바와 같이, X 축, Y 축에 대해 45 도 경사진 5 행 5 열의 매트릭스 형상 배치로 5 ×5, 합계 25 개의 슬릿 형상의 개구패턴 (P11 ∼ P55) 을 투과한 제 1 광속의 제 1 조사점이 형성되고, 각 제 1 조사점에 슬릿 형상의 개구패턴 (P11 ∼ P55) 의 이미지 (이하, 「슬릿 이미지」라 함 ; S11 ∼ S55) 가 형성된다. 이 경우, 노광영역 (Ef) 이 25㎜ ×33㎜ 의 영역이며, 이 노광영역 (Ef) 내에 5 행 5 열의 슬릿 이미지 (S11 ∼ S55) 가 형성된다. 열방향 (도 6b 에서의 좌우방향) 에서 인접하는 슬릿 이미지의 간격은 d1 (d1 은 예컨대 5.8㎜) 이며, 행방향 (도 6b 에서의 상하방향) 에서 인접하는 슬릿 이미지의 간격은 d2 (d2 는 예컨대 7.8㎜) 로 되어 있다.
본 실시형태의 다점 포커스위치검출계 (74, 76) 에 있어서, 상기 슬릿 이미지 (S11 ∼ S55) 는, 각각의 중심점을 계측점으로 하여 웨이퍼 (W) 와 소정의 기준면, 예컨대 투영광학계 (PL) 의 결상면과의 광축 (AX) 방향 (Z 축 방향) 의 편차량, 즉 웨이퍼 (W) 의 Z 위치를 구하기 위한 것이다.
또, 도 6b 에 나타내는 바와 같이, 개구패턴 (P60) 을 투과한 제 2 광속은 웨이퍼 (W) 표면상의 슬릿 이미지 (S11 과 S21) 사이에 제 2 조사점을 형성하고, 이 제 2 조사점에 슬릿 이미지 (S60) 를 형성한다. 마찬가지로 개구패턴 (P70) 을 투과한 제 2 광속은 웨이퍼 (W) 표면상의 슬릿 이미지 (S15 와 S25) 사이에 제 2 조사점을 형성하고, 이 제 2 조사점에 슬릿 이미지 (S70) 를 형성한다. 또, 개구패턴 (P80) 을 투과한 제 2 광속은 웨이퍼 (W) 표면상의 슬릿 이미지 (S41 과 S51) 사이에 제 2 조사점을 형성하고, 이 제 2 조사점에 슬릿 이미지 (S80) 를 형성한다. 또, 개구패턴 (P90) 을 투과한 제 2 광속은 웨이퍼 (W) 표면상의 슬릿 이미지 (S45 와 S55) 사이에 제 2 조사점을 형성하고, 이 제 2 조사점에 슬릿 이미지 (S90) 를 형성한다.
슬릿 이미지 (S60 ∼ S90) 는 각 슬릿 이미지 (S11 ∼ S55) 와 거의 동일한 크기이며, 동일하게 X 축 및 Y 축에 대해 45°기울어져 있다. 제 1 열의 슬릿 이미지 (S11 ∼ S51) 의 각 중심점, 슬릿 이미지 (S60) 의 중심점 및 슬릿 이미지 (S80) 의 중심점은 모두 Y 축에 평행한 동일 직선상에 있다. 또, 슬릿 이미지 (S60) 의 중심점은 슬릿 이미지 (S11) 의 중심점과 슬릿 이미지 (S21) 의 중심점과의 중점에 위치한다. 또한, 슬릿 이미지 (S80) 의 중심점은 슬릿 이미지 (S41) 의 중심점과 슬릿 이미지 (S51) 의 중심점과의 중점에 위치한다.
상기와 마찬가지로, 제 5 열의 슬릿 이미지 (S15 ∼ S55) 의 각 중심점, 슬릿 이미지 (S70) 의 중심점 및 슬릿 이미지 (S90) 의 중심점은 모두 Y 축에 평행한 동일 직선상에 있다. 또, 슬릿 이미지 (S70) 의 중심점은 슬릿 이미지 (S15) 의 중심점과 슬릿 이미지 (S25) 의 중심점과의 중점에 위치한다. 또, 슬릿 이미지 (S90) 의 중심점은 슬릿 이미지 (S45) 의 중심점과 슬릿 이미지 (S55) 의 중심점과의 중점에 위치한다.
상술한 바와 같이, 슬릿 이미지 (S11 ∼ S55, S60, S70, S80, S90) 를 형성하는 광속은 XZ 평면을 웨이퍼 (W) 에 대한 입사평면으로 하여, 웨이퍼 (W) 의 표면에 대해 비스듬하게 조사된다. 따라서, 웨이퍼 (W) 의 Z 위치 (높이 위치) 가 변화하면, 각 슬릿 이미지의 조사위치도 X 축 방향 (동일 행의 슬릿 이미지, 예컨대 슬릿 이미지 (S11 ∼ S15) 가 나열된 방향) 을 따라 이동한다.
또한, 본 실시형태에서는 집점위치검출용으로서 5 ×5 (= 25 개) 의 슬릿 이미지가 노광영역 (Ef) 내에 배치되는데, 노광영역 (Ef) 내의 전체역역에 걸쳐 거의 균등한 간격으로 슬릿 이미지 (S) 가 배치되는 것이라면, 슬릿 이미지 (S) 의 수는 몇 개라도 된다.
도 6c 에는, 다점 포커스위치검출계 (74, 76) 의 수광기 (90) 가 나타나 있다. 이 수광기 (90) 상에 슬릿 이미지 (S11 ∼ S55) 에 대응하여 5 행 5 열의 매트릭스 형상으로 포토다이오드 등으로 이루어진 제 1 수광센서로서의 포토센서 (D11 ∼ D55) 가 배치되어 있다. 이들 각 포토센서 (D11 ∼ D55) 는 X 축, Y 축에 45 도로 경사져 배치되어 있다. 이에 대응하여, 수광기 (90) 의 전면 (도 1 에서의 하면) 측에 배치된 수광용 슬릿판 (98) 에는, 이들 포토센서 (D11 ∼ D55) 에 각각 대향하여 X 축, Y 축에 대해 45 도 경사진 슬릿이 각각 형성되어 있다. 이에 의해, 슬릿 이미지 (S11 ∼ S55) 의 반사광 이외의 광 (예컨대 미광(迷光)) 이 입사하지 않도록 되어 있다.
이 경우, 포토센서 (D11 ∼ D55) 에 대향하는 수광용 슬릿판 (98) 의 슬릿 위에 도 6b 의 슬릿 이미지 (S11 ∼ S55) 가 각각 재결상된다. 그리고, 웨이퍼 (W) 의 표면에서 반사된 광을 회전방향 진동판 (88) 으로 회전진동함으로써, 수광용 슬릿판 (98) 상에서는 재결상된 각 슬릿 이미지의 위치가 도 6c 에서의 화살표 (RD) 방향으로 진동한다. 따라서, 각 포토센서 (D11 ∼ D55) 의 검출신호가 센서선택회로 (93) 를 통하여 신호처리장치 (91) 에 의해 회전진동 주파수의 신호로 동기검파된다.
또, 도 6c 에 있어서, 포토센서 (D11 과 D21) 사이에는 X 축 방향에 소정 길이로 연장되는 제 2 수광센서로서의 트래킹 센서 (D60) 가 배치되어 있다. 수광용 슬릿판 (98) 의 이 트래킹 센서 (D60) 에 대향하는 부분에는 X 축 방향에 트래킹 센서 (D60) 에 대응하여 연장되는 가늘고 긴 슬릿 형상의 개구가 형성되어 있다. 트래킹 센서 (D60) 는 동일 행의 포토센서, 예컨대 포토센서 (D11 ∼ D15) 가 배열된 방향 (X 축 방향) 에 복수의 수광영역이 배열된 어레이센서이다. 트래킹 센서 (D60) 는, 슬릿 이미지 (S60) 로부터의 반사광 (슬릿 이미지의 이미지광속) 을 수광하면 검출신호를 센서선택회로 (93) 를 통하여 신호처리장치 (91) 에 출력한다. 신호처리장치 (91) 는 트래킹 센서 (D60) 의 중심부를 기준위치 (AC ; 이하, 중심위치 「AC」라 함) 로 하여 슬릿 이미지 (S60) 로부터의 반사광의 수광위치와 이 중심위치 (AC) 의 어긋남 양 및 어긋남 방향을 계측한다. 이 중심위치 (AC) 는 포토센서 (D11 ∼ D55) 중 제 1 열의 포토센서 (D11 ∼ D55) 의 중심점을 연결하는 직선상에 있다. 즉, 슬릿 이미지 (S60) 로부터의 반사광이 트래킹 센서 (D60) 의 중심점에 조사되었을 때, 슬릿 이미지 (S60) 가 형성된 조사점에서의 웨이퍼 (W) 의 Z 위치는 베스트 포커스 위치와 거의 일치하고 있다.
상기와 마찬가지로, 도 6c 에 있어서 수광기 (90) 상의 포토센서 (D15 와 D25) 사이, 포토센서 (D41 과 D51) 사이, 및 포토센서 (D45 와 D55) 사이에는 X 축 방향으로 소정 길이로 연장되는 제 2 수광센서로서의 트래킹 센서 (D70, D80, D90) 가 각각 배치되어 있다. 이들 트래킹 센서 (D70, D80, D90) 로는 포토센서 (D60) 와 동일한 구성의 어레이센서가 사용되고 있다. 그리고, 수광용 슬릿판 (98) 의 이들의 트래킹 센서 (D70, D80, D90) 에 각각 대향하는 부분에는, 트래킹 센서 (D70, D80, D90) 에 대응하여 X 축 방향으로 연장되는 가늘고 긴 슬릿 형상의 개구가 각각 형성되어 있다. 그리고, 트래킹 센서 (D70, D80, D90) 는, 슬릿 이미지 (S70, S80, S90) 로부터의 반사광을 수광하면 검출신호를 센서선택회로 (93) 를 통하여 신호처리장치 (91) 로 출력한다. 신호처리장치 (91) 는, 슬릿 이미지 (S70, S80, S90) 로부터의 반사광의 트래킹 센서 (D70, D80, D90) 에 의한 수광위치와 각 트래킹 센서의 중심위치 (AC) 와의 어긋남 양 및 어긋남 방향을 계측한다. 트래킹 센서 (D80) 의 중심위치 (AC) 는 제 1 열의 포토센서 (D11 ∼ D55) 의 중심점을 연결하는 직선상에 있다. 또, 트래킹 센서 (D70, D90) 각각의 중심위치 (AC) 는 제 5 열의 포토센서 (D15 ∼ D55) 의 중심점을 연결하는 직선상에 있다. 따라서, 슬릿 이미지 (S70, S80, S90) 로부터의 반사광이 트래킹 센서 (D70, D80, D90) 의 중심점에 조사되었을 때, 슬릿 이미지 (S70, S80, S90) 가 형성된 각 조사점에서의 웨이퍼 (W) 의 Z 위치는 베스트 포커스 위치와 거의 일치하고 있다.
센서선택회로 (93) 는, 주제어장치 (28) 로부터의 지령에 따라 n 개 (n 은 예컨대 10) 의 광전변환신호의 출력선 (O1 ∼ On 으로 함) 중 특정 출력선, 예컨대 On 에 상술한 어레이센서로 이루어지는 4 개의 트래킹 센서 (D60, D70, D80, D90) 중 어느 하나의 검출신호를 출력시킴과 동시에, 나머지 출력선 (O1 ∼ On-1) 의 각각에 포토센서 (D11 ∼ D55) 중에서 선택된 (n-1) 개, 예컨대 9 개의 포토센서의 검출신호를 개별적으로 출력시키는 회로이다.
신호처리장치 (91) 의 내부에는, 예컨대 n 개의 출력선 (O1 ∼ On) 의 각각에 개별적으로 접속된 n 개의 신호처리회로와, 이들 신호처리회로로부터의 출력신호를 디지털 변환함과 동시에 시리얼 데이터로서 주제어장치 (28) 에 출력하는 신호출력 회로 등이 설치되어 있다.
상기 주제어장치 (28) 는, CPU (중앙연산처리장치), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), I/O 인터페이스 등을 포함하는 마이크로 컴퓨터 (또는 워크스테이션) 에 의해 구성되고, 노광시스템 (100) 의 구성 각부를 통괄적으로 제어한다.
이 주제어장치 (28) 에는 입출력장치 (29) 가 병설되어 있다. 이 입출력장치 (29) 는 키보드, 마우스 등의 포인팅 디바이스 및 디스플레이 등을 포함한다. 이 입출력장치 (29) 를 통하여 오퍼레이터에 의해 각종 데이터 입력이 이루어진다.
다음, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시형태의 노광시스템 (100) 에 의해 레티클 (R) 의 패턴을 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트영역에 순서대로 전사할 때, 퍼스트쇼트의 노광에 앞서 행해지는 웨이퍼 (W) 의 포커스·레벨링 제어에 대해 간단히 설명한다. 전제로서, 레티클 얼라인먼트, 얼라인먼트계 (ALG) 의 베이스라인 계측, 및 웨이퍼 얼라인먼트 등의 준비작업은 종료된 것으로 한다. 또, 레티클 블라인드 (32) 는 레티클 (R) 의 패턴영역 (PA) 크기에 맞춰 그 개구가 설정되어 있는 것으로 한다. 상기 레티클 얼라인먼트, 베이스라인 계측 등의 준비작업에 대해서는 예컨대 일본 공개특허공보 평4-324923 호 및 이에 대응하는 미국특허 제 5,243,195 호에 상세히 개시되어 있고, 이 미국특허에서의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
또한, 상기 웨이퍼 얼라인먼트로는, 예컨대 EGA (인핸스드ㆍ글로벌ㆍ얼라인먼트) 가 이루어진다. 여기에서 EGA 란, 예컨대 일본 공개특허공보 소61-44429 호 및 이에 대응하는 미국특허 제 4,780,617 호 등에 상세히 개시되어 있는 방법, 즉 웨이퍼 상의 복수의 쇼트영역 중에서 미리 선택한 특정의 복수 (3 이상) 쇼트영역 (샘플쇼트) 에 부설된 얼라인먼트 마크의 위치를 얼라인먼트계를 사용하여 계측하고, 그 계측결과와 웨이퍼 상의 각 쇼트영역의 설계상 배열좌표에 기초하여 최소이승법을 사용한 소정의 통계연산을 행하여, 웨이퍼 상의 각 쇼트영역의 배열좌표를 구하는 얼라인먼트 방법을 말한다. 상기 미국특허의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
먼저, 웨이퍼 (W) 상에 도 7a 에 나타난 바와 같은 쇼트영역 (SAm (m=1, 2, …, M) 이 형성되어 있는 경우에 대하여 설명한다.
이 경우, 어떠한 쇼트영역 (SAm) 도 소위 결여쇼트가 아니기 때문에, 주제어장치 (28) 는 메모리 내에 미리 격납되어 있는 쇼트맵 데이터에 기초하여, 또는 오퍼레이터에 의하여 입력된 지령에 기초하여, 트래킹 센서 (D60, D70, D80, D90) 의 임의의 하나의 선택지령과, 디폴트 설정에 따른 수광센서의 선택지령을 센서선택회로 (93) 에 부여한다. 이로써, 센서선택회로 (93) 에 의하여 예컨대 트래킹 센서 (D60), 포토센서 (D11, D15, D22, D24, D33, D42, D44, D51, D55) 가 10 개의 각 신호출력선 (O1 ∼ O10) 에 각각 접속된다.
이어서, 주제어장치 (28) 는, 웨이퍼 얼라인먼트 결과에 기초하여 웨이퍼구동장치 (21) 를 통하여 X 스테이지 (58), Y 스테이지 (56) 를 구동하고, 기판테이블 (60) 에 유지된 웨이퍼 (W) 상의 퍼스트쇼트를 레티클패턴의 투영위치에 위치결정한다.
이어서, 조사계 (74) 에서 조명광 (IL) 이 조사되면, 웨이퍼 (W) 상에 상술한 바와 같이 하여 슬릿 이미지 (S11 ∼ S55 , S60 ∼ S90) 가 형성된다. 단 이때, 웨이퍼 (W) 의 표면이 베스트포커스위치에서 +Z 방향으로 어긋나 있으면, 슬릿 이미지 (S11 ∼ S55 , S60 ∼ S90) 로부터의 반사광은 수광기 (90) 전측의 수광용 슬릿판 (98) 상에서 도 6c 에서의 좌측으로 시프트한다. 이때, 웨이퍼 (W) 표면의 +Z 방향의 어긋남 양이 어느 한 값보다 작은 경우, 즉 슬릿 이미지 (S11 ∼ S55) 로부터의 반사광의 수광용 슬릿판 (98) 상의 어긋남 양이 X 축 방향의 포토센서 간격보다 작으면 슬릿 이미지 (S11 ∼ S55) 의 이미지 광속은 모두 포토센서에 의하여 수광되지 않는다. 한편으로, 웨이퍼 (W) 표면의 +Z 방향의 어긋남 양이 상기 어느 한 값에 거의 일치할 경우에는, 슬릿 이미지 (S11 ∼ S55) 의 이미지 광속이 각각에 대응하는 포토센서의 1 개 왼쪽에 인접한 포토센서에 입사된다 (이하, 이러한 상태를「피치 어긋남」이라 함). 제 5 열의 포토센서 (D15, D25, D35, D45, D55) 이외의 포토센서 (D) 가 슬릿 이미지로부터의 반사광을 수광한다.
상기 어느 경우에도, 슬릿 이미지 (S60) 로부터의 반사광은 트래킹 센서 (D60) 의 중심위치 (AC) 로부터 도 6c 의 좌측에 위치하는 수광영역에서 수광되고 있고, 그 검출신호가 센서선택회로 (93) 를 통하여 신호처리장치 (91) 로 출력된다. 신호처리장치 (91) 는 상술한 바와 같이 하여, 슬릿 이미지 (S60) 로부터 의 반사광의 수광위치의 중심위치 (AC) 로부터의 어긋남 방향과 어긋남 양을 계측하여 주제어장치 (28) 로 출력한다. 주제어장치 (28) 는, 슬릿 이미지 (S60) 로부터의 반사광이 트래킹 센서 (D60) 의 중심위치 (AC) 에 오도록 기판테이블 (60) 을 서보제어하여 웨이퍼 (W) 의 Z 위치를 베스트포커스위치 근방에 배치한다.
한편, 웨이퍼 (W) 의 표면이 베스트포커스위치에서 -Z 방향으로 어긋나게 되면, 슬릿 이미지 (S11 ∼ S55 , S60 ∼ S90) 는 수광용 슬릿판 (98) 상에 있어서 도 6c 에서의 좌측으로 시프트된다. 이 경우에도, 어긋남 양의 대소에 따라서 슬릿 이미지 (S11 ∼ S55) 에서 나온 이미지 광속은 모두 포토센서에 의하여 수광되지 않거나, 제 1 열의 포토센서 (D11, D21, D31, D41, D51 ) 이외의 포토센서 (D) 가 슬릿 이미지로부터의 반사광을 수광한다 (피치 어긋남 상태). 또, 본 실시형태에서 각 슬릿 이미지가 대응하는 포토센서에서 수광되는지의 여부, 또는 인접하는 별도의 포토센서에서 수광되는지의 여부는, 다점 포커스위치검출계의 상술한 기준면 (투영광학계의 결상면에 상당) 에 대한 웨이퍼 (W) 의 어긋남 양, 즉 수광용 슬릿판 (98) 상에서의 슬릿 이미지의 어긋남 양 및 포토센서의 문제만이 아니고 실제로는 진동판 (88) 에 의한 슬릿 이미지의 진동범위도 관계되는 것은 분명하다.
상기 어느 경우에도, 슬릿 이미지 (S60) 로부터의 반사광은 트래킹 센서 (D60) 의 중심위치 (AC) 의 우측에 위치하는 수광영역에서 수광되고 있고, 그 검출신호가 센서선택회로 (93) 를 통하여 신호처리장치 (91) 로 출력된다. 신호처리장치 (91) 는 상술한 바와 같이 슬릿 이미지 (S60) 로부터의 반사광의 수광위치 의 중심위치 (AC) 로부터의 어긋남 방향과 어긋남 양을 계측하여 주제어장치 (28) 로 출력한다. 주제어장치 (28) 는, 슬릿 이미지 (S60) 로부터의 반사광이 트래킹 센서 (D60) 의 중심위치 (AC) 에 오도록 기판테이블 (60) 을 서보제어하여 웨이퍼 (W) 의 Z 위치를 베스트포커스위치 근방에 배치한다.
이렇게 하여 웨이퍼 (W) 의 Z 위치가 조정되면, Z 위치검출용 슬릿 이미지 (S11 ∼ S55) 는 각각 대응하는 포토센서 (D11 ∼ D55) 상에 재결상된다. 단, 이 경우, 포토센서 (D11, D15, D22, D24, D33, D42, D44, D51, D55) 만이 선택되어 있기 때문에 이들 포토센서가 각각 도 5 에서의 신호처리장치 (91) 로 검출신호를 출력한다. 신호처리장치 (91) 는 각각의 검출신호에 대응한 포커스신호를 주제어장치 (28) 로 출력한다. 그리고 주제어장치 (28) 는, 각 포커스신호에 기초하여 선택된 각 계측점의 Z 위치를 계측하고, 이들 Z 위치에 기초하여 예컨대 웨이퍼 (W) 상의 영역의 가상평면을 구하고, 웨이퍼 (W) 상의 쇼트영역 (노광영역 (Ef) 에 일치) 이 베스트포커스위치와 일치하도록 웨이퍼구동장치 (21) 를 통하여 기판테이블 (60) 의 Z 구동 및 XY 평면에 대한 경사를 제어한다. 즉, 이렇게 하여 웨이퍼 (W) 의 포커스ㆍ레벨링 제어를 행한다.
이렇게, 본 실시형태에서는 웨이퍼 (W) 의 Z 위치의 베스트포커스위치로부터의 어긋남 양과 어긋남 방향을 동시에 알 수 있어, 피치 어긋남이 발생되어 있을 때에도 신속하게 웨이퍼 표면을 베스트포커스위치 근방에 배치할 수 있게 되어 있다.
또한 트래킹 센서 (D60, D70, D80, D90) 를 X 축 방향으로 길게 함으로써, 슬릿 이미지 (S11 ∼ S55) 로부터의 반사광속의 위치 어긋남이 포토센서의 X 축 방향의 간격보다 커져도 웨이퍼 (W) 표면의 Z 위치를 신속하게 베스트포커스위치 근방으로 이동시킬 수 있다.
그리고, 주제어장치 (28) 에서는, 조명유닛 (ILU) 내의 셔터를 열어 노광용 조명광 (EL) 에 의하여 레티클 (R) 을 조사하고 웨이퍼 (W) 의 퍼스트쇼트에 레티클 (R) 의 패턴을 전사한다.
그후, 주제어장치 (28) 에서는 Y 스테이지 (56) 및 X 스테이지 (58) 의 구동을 제어하여 웨이퍼 (W) 상의 세컨드쇼트 이후의 쇼트영역을 레티클패턴의 투영영역에 순서대로 위치결정하면서 레티클 (R) 의 패턴을 전사한다. 세컨드쇼트에 있어서도, 퍼스트쇼트의 경우와 동일하게 트래킹 센서를 사용하는 포커스ㆍ레벨링 제어는 가능하다. 단, 퍼스트쇼트를 노광할 때 웨이퍼 표면은 베스트포커스위치와 거의 일치하고 있기 때문에, 세컨드쇼트 이후에 노광을 행하는 경우 웨이퍼 (W) 표면과 베스트포커스위치가 크게 어긋나는 일은 없다. 따라서, 세컨드쇼트 이후의 노광을 행하는 경우에는 상술한 트래킹 센서를 사용하여 웨이퍼 표면을 베스트포커스위치 근방에 배치하는 동작을 행할 필요는 없고, 상술한 포토센서를 사용하여 포커스ㆍ레벨링 제어만을 행하도록 해도 된다.
다음으로, 웨이퍼 (W) 상에 도 7b 에 나타낸 바와 같은 쇼트영역 (SAm (m=1, 2, …,P) 이 형성되어 있는 경우에 대하여 설명한다. 이 경우, 쇼트영역 (SAm) 의 일부는 소위 결여쇼트로 되어 있다. 이 경우, 퍼스트쇼트로서 선택될 가능성이 높은 것은 쇼트영역 (SA1, SA8, SAk, SAP) 의 4 개의 결여쇼트영역이다. 이 경우, 퍼스트쇼트로서 쇼트영역 (SA1) 이 결정되어 있는 경우에는, 주제어장치 (28) 에서는 쇼트맵 데이터에 기초하여, 또는 오퍼레이터에 의하여 입력된 지령에 기초하여 트래킹 센서 (D90) 의 선택지령을 센서선택회로 (93) 에 부여한다. 또한, 퍼스트쇼트로서 쇼트영역 (SA8) 이 결정되는 경우에는, 주제어장치 (28) 에서는 마찬가지로 트래킹 센서 (D80) 의 선택지령을 센서선택회로 (93) 에 부여한다. 또한, 퍼스트쇼트로서 쇼트영역 (SAk) 이 결정되는 경우에는, 주제어장치 (28) 에서는 마찬가지로 트래킹 센서 (D70) 의 선택지령을 센서선택회로 (93) 에 부여한다. 또한, 퍼스트쇼트로서 쇼트영역 (SAP) 이 결정되는 경우에는, 주제어장치 (28) 에서는 동일하게 트래킹 센서 (D60) 의 선택지령을 센서선택회로 (93) 에 부여한다. 또한 주제어장치 (28) 에서는 어느 경우에도 디폴트 설정에 따른 포토센서의 선택지령을 센서선택회로 (93) 에 부여한다.
이로써, 센서선택회로 (93) 에 의하여 트래킹 센서 (D60, D70, D80, D90) 중에서 선택된 트래킹 센서가 신호출력선 (O10) 에 접속되고, 포토센서 (D11, D15 , D22, D24, D33, D42, D44, D51, D55) 가 나머지 9 개의 각 신호출력선 (O1 ∼ O9) 에 각각 접속된다.
이어서, 주제어장치 (28) 에 의하여, 상기와 동일하게 웨이퍼 얼라인먼트 결과에 기초하여 웨이퍼 구동장치 (21) 를 통하여 X 스테이지 (58), Y 스테이지 (56) 가 구동되고, 기판 테이블 (60) 에 지지된 웨이퍼 (W) 상의 결정된 퍼스트쇼트를 레티클패턴의 투영위치에 위치결정한다. 그리고, 상술한 것과 동일하게 하여, 선택된 트래킹 센서 (D60, D70, D80, D90 중 소정의 1 개) 의 검출신호가 센서선택회로 (93) 를 통하여 신호처리장치 (91) 로 출력된다. 신호처리장치 (91) 는, 상술한 바와 동일하게 하여, 선택된 트래킹 센서에서의 대응하는 슬릿 이미지로부터의 반사광의 수광위치의 중심위치 (AC) 로부터의 어긋남 방향과 어긋남 양을 계측하여 주제어장치 (28) 로 출력한다. 주제어장치 (28) 는, 슬릿 이미지로부터의 반사광이 그 선택된 트래킹 센서의 중심위치 (AC) 에 오도록 기판테이블 (60) 을 서보제어하고 웨이퍼 (W) 의 Z 위치를 베스트포커스위치 근방에 배치한다.
이후, 도 7a 의 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트영역을 노광하는 경우와 동일한 동작이 이루어진다. 이와 같이, 본 실시형태에서는 퍼스트쇼트로서 웨이퍼 (W) 상의 어디에 위치하는 결여쇼트영역이 결정되어도 웨이퍼 표면을 베스트포커스위치 근방에 지장없이 배치할 수 있게 되어 있다.
도 8a 에는 조사계 (74) 내의 패턴형성판의 변형예가 나타나 있다. 이 도 8a 에 나타내는 패턴형성판 (83') 에는 개구패턴 (P11 ∼ P55 및 P60 ∼ P90) 과는 별도로 제 2 행 제 3 열의 개구패턴 (P23) 과 제 3 행 제 3 열의 개구패턴 (P33) 간에 개구패턴 (P100) 이 형성되어 있다.
도 8b 에는, 도 8a 의 패턴형성판 (83') 을 사용했을 때 웨이퍼 (W) 표면의 노광영역 (Ef) 내에 형성되는 슬릿 이미지가 나타나 있다. 이 경우, 패턴형성판 (83') 의 개구패턴 (P11 ∼ P55) 의 슬릿 이미지 (S11 ∼ S55) 및 개구패턴 (P60 ∼ P90) 의 슬릿 이미지 (S60 ∼ S90) 와는 별도로 개구패턴 (P100) 의 슬릿 이미지 (S100) 가 형성되어 있다.
도 8c 에는, 도 8a 의 패턴형성판 (83') 에 대응하여 수광계 (76) 내에 형성된 변형예의 수광기 (90') 가 나타나 있다. 이 도 8c 에 나타내는 수광기 (90') 에는, 상술한 도 6c 에서의 트래킹 센서 (D60 ∼ D90) 에 대신하여 포토센서 (D11 ∼ D55) 와 동일한 구성의 트래킹 센서 (D600 ∼ D900) 가 제 2 수광센서로서 배치되어 있다. 이들 트래킹 센서 (D600 ∼ D900) 는 도 6c 의 트래킹 센서 (D60 ∼ D90) 와 동일하게 「피치어긋남」을 검출하기 위한 것이지만, 트래킹 센서 (D600 ∼ D900) 는 웨이퍼 (W) 표면의 슬릿 이미지 (S60 ∼ S90) 로부터의 반사광의 입사 유무에 따라 「피치어긋남」의 유무를 검출하는 것이며, 슬릿 이미지 (S60 ∼ S90) 으로부터의 반사광이 입사했을 때만 검출신호를 출력한다. 또한, 도 8c 의 수광기 (90') 에는 제 2 행째 포토센서 (D21 ∼ D25) 와 제 3 행째 포토센서 (D31 ∼ D35) 사이에, 슬릿 이미지 (S100) 로부터의 반사광을 수광하기 위한 센서로서 방향밸브별 센서 (D100) 가 배치되어 있다. 이 방향밸브별 센서 (D100) 는, 동일행의 포토센서, 예컨대 포토센서 (D21 ∼ D25) 가 배열되는 방향 (도 8 에서의 지면내 좌우방향) 으로 연장되어 있으며, 예컨대 포토센서 (D21) 와 포토센서 (D25) 의 간격과 거의 동일한 길이를 가지고 있다. 또, 방향밸브별 센서 (D100) 는, 그 길이방향의 중심점을 경계로 하여 수광영역 (D100a) 과 수광영역 (D100b) 으로 2 분할되어 있다. 방향밸브별 센서 (D100) 는, 슬릿 이미지 (S100) 로부터의 반사광을 수광하고, 웨이퍼 (W) 표면이 투영광학계 (PL) 의 결상면에 대하여 +Z 방향으로 어긋나 있는지 -Z 방향으로 어긋나 있는지를 판별하기 위한 것이다. 예컨대, 방향밸브별 센서 (D100) 는, 슬릿 이미지 (S100) 로부터의 반사광이 수광영역 (D100a) 으로 입사했을 때에는 웨이퍼 (W) 표면이 베스트 포커스위치로부터 -Z 방향으로 어긋나 있는 것을 알리는 검출신호를 출력하고, 슬릿 이미지 (S100) 로부터의 반사광이 수광영역 (D100b) 으로 입사했을 때에는 웨이퍼 (W) 표면이 베스트 포커스위치로부터 +Z 방향으로 어긋나 있는 것을 알리는 검출신호를 출력한다.
주제어장치 (28) 는, 도 8a 의 패턴형성판 (83') 과 도 8c 의 수광기 (90') 를 사용할 경우에는 방향밸브별 센서 (D100) 의 출력에 기초하여 웨이퍼 (W) 표면의 Z 위치를 조정함과 동시에, 트래킹 센서 (D600 ∼ D900) 중에서 선택된 1 개 이상의 센서로부터의 검출신호 유무에 기초하여 「피치어긋남」이 발생하는지의 여부를 체크하고 있다. 따라서 슬릿 이미지 (S11 ∼ S55) 로부터의 반사광이 각각 대응하는 포토센서 (D11 ∼ D55) 로 입사하도록, 웨이퍼 (W) 표면의 Z 위치를 베스트 포커스위치 근방으로 신속하게 이동할 수 있다. 웨이퍼 (W) 표면의 Z 위치가 베스트 포커스 위치의 근방으로 이동하면, 주제어장치 (28) 는 포토센서 (D11 ∼ D55) 중에서 선택된 1 개 이상의 포토센서로부터의 검출신호에 기초하여 기판 테이 블 (60) 의 Z 구동 (및 XY 평면에 대한 경사) 을 제어하여, 웨이퍼 (W) 표면과 투영광학계 (PL) 의 최량결상면과의 위치관계를 조정하고 있다. 도 8a 및 도 8c 의 변형예에 관한 패턴형성판 (83') 및 수광기 (90') 를 이용한 경우에도, 상술한 패턴형성판 (83) 및 수광기 (90) 를 사용하는 경우와 동일하게 노광대상으로 하는 쇼트영역의 웨이퍼 (W) 상에서의 위치에 따라 트래킹 센서 (D600 ∼ D900) 의 일부를 선택하여 사용하도록 하면 된다.
다음으로, 본 실시형태의 노광시스템 (100) 을 이용하여, 스캔노광장치와의 믹스·앤드·매치를 행할 경우에 대하여 설명한다.
여기에서는, 도 9 에 나타낸 바와 같이 노광영역 (Ef') 이 25 ㎜ ×8 ㎜ 이며, 1 개의 쇼트영역 (구획영역 ; SA') 이 25 ㎜ ×33 ㎜ 인 직사각형인 KrF 스캐너를 스캔노광장치로서 이용하기로 한다. 이 KrF 스캐너는, 웨이퍼측의 이미지 필드가 직경 d = (82 + 252)1/2 ≒ 26.25 ㎜ 의 원형인 투영광학계 (PL') 를 구비하고 있다. 또한, 이 도 9 에서는 노광영역 (Ef') 이 화살표 (SD) 의 방향으로 주사되도록 도시되어 있지만, 실제로는 노광영역 (Ef') 이 고정되어 웨이퍼 (W) 가 화살표 (SD) 와 반대쪽으로 주사된다.
이 경우, 도 3 으로부터도 알 수 있듯이, 본 실시형태의 노광시스템 (100) 의 노광영역 (Ef) 의 사이즈와 KrF 스캐너의 쇼트영역 (SA') 의 사이즈가 일치하고 있다. 이 때문에, 이 믹스·앤드·매치를 행함에 있어서, 종래의 i 선 스테퍼와 달리 소위 1 in 1 의 노광을 행하는 것이 가능해져 있다. 물론, 이 믹스· 앤드·매치에서는 크리티컬 레이어에 대해서는 krF 스캐너를 이용하여 노광을 행하고, 0.3 ㎛ 라인 앤드 스페이스 이상의 미들 레이어, 또는 논크리티컬 레이어 (러프 레이어) 에 대해서는 노광시스템 (100) 을 이용하여 노광을 행한다. 본 실시형태의 노광시스템 (100) 에서는 200 ㎜ 웨이퍼에서 1 시간당 120 장이라는 고(高) 스루풋을 실현할 수 있다.
다음으로, 노광장치 (10) 에서의 일련의 처리동작에 대해서, 주제어장치 (28 ; 구체적으로는 CPU) 의 제어알고리즘를 나타내는 도 10 의 플로 차트를 중심으로 적당히 다른 도면을 참조하면서 설명한다.
도 11 에 나타낸 바와 같은 데이터 테이블이 미리 작성되어, 주제어장치 (28) 의 RAM 내에 기억되어 있는 것을 전제로 한다. 이 도 11 의 데이터 테이블에 대해서 간단하게 설명한다. 노광시에서의 전사대상의 패턴의 최소선폭 (이하, 「노광대상 최소선폭」이라 함 ; 1) 은, 레티클 (R) 상에 형성된 회로패턴내의 최소선폭 패턴이 웨이퍼 (W) 상에 전사되어 생기는 패턴 이미지의 선폭을 의미하고, 요구되는 노광 정밀도를 나타내는 값이다. 도 11 에서 알 수 있는 바와 같이 본 실시형태에서는 이 노광대상 최소선폭 (1) 이 0.3 ㎛ 이상 0.7 ㎛ 미만인 모드 (이하, 「미들 모드」라 함) 와 0.7 ㎛ 이상인 모드 (이하, 「러프 모드」라 함) 의 2 가지 모드가 준비되어 있다. 그리고, 각각의 모드에 대하여 X, Y 허용치, Z 허용치, 얼라인먼트 계측 화면수, 샘플쇼트수 등의 노광시스템 (100) 의 스루풋에 관련된 제어팩터가 설정되어 있다.
도 11 에서, X, Y 허용치란 쇼트간 스테핑시 등의 X 스테이지 (58 ; 기판 테 이블 (60)), Y 스테이지 (56) 의 위치결정에 관한 허용치, 즉 위치결정이 완료했는지 여부의 판단기준이 되는 값이며, 목표값 (목표위치) 에 대한 X 축방향, Y 축방향의 위치오차 (err) 의 허용범위를 규정하는 양단의 값, 또는 오차의 절대값 (목표값에 대한 플러스측 오차와 마이너스측 오차의 허용 최대값이 동일한 값인 경우) 을 의미한다. 여기서 이들의 X, Y 허용치를 모드마다 설정하는 이유에 대해 도 12 를 참조하여 설명한다.
X 스테이지 (58), Y 스테이지 (56) 의 쇼트간 스테핑시에는, 속도변화가 거의 사다리꼴이 되도록 가속 →등속이동 →감속이 행해진 후 정지상태가 된다. 도 12 에는, 이 감속 종료후의 목표값에 대한 위치오차의 시간변화가 나타나 있다. 이 도 12 에 나타낸 바와 같이, 위치결정시에는 X 스테이지 (58), Y 스테이지 (56) 는 진동한다. 통상, 목표값에 대한 위치오차 (err) 가 소정의 허용범위내로 된 시점에서 위치결정이 완료되었다고 판단하도록 되어 있다. 상기의 허용범위는, 통상 표준편차, 즉 RMS 값을 기준으로 하여 정해진다. 이 도 12 에서 알 수 있듯이, 상기의 위치오차 (err) 의 허용범위를 A 의 범위로 설정하는 경우에 비하여 B 의 범위로 설정하면, 위치결정의 완료의 판단이 시간 T1 만큼 조속히 이루어지게 되며, 그만큼 스루풋이 향상한다. 그래서, 본 실시형태에서는 노광대상 최소선폭 (1), 즉 요구되는 노광 정밀도에 따라 X, Y 허용치, 따라서 이것에 의해 규정되는 허용오차범위 (도 12 의 A, B 참조) 를 변경하여, 요구되는 노광 정밀도를 유지하면서 스루풋을 향상시키고자 하는 관점에서 X, Y 허용치를 모드마다 설정하고 있는 것이다.
도 11 로 되돌아가, Z 허용치란 노광시의 초점어긋남의 허용치, 즉 다점 포커스 치검출계 (74, 76) 의 출력에 기초하여 웨이퍼 (W) 표면을 투영광학계 (PL) 의 결상면 (목표면) 에 일치시킬 때의, 그 광축방향 (Z 축방향) 에 관한 웨이퍼 (W) 표면의 목표면에 대한 위치오차의 허용범위를 규정하는 양단의 값, 또는 오차의 절대값 (목표면에 대한 플러스측 오차와 마이너스측 오차의 허용최대값과 동일한 값인 경우) 을 의미한다. 예컨대, 노광대상 최소선폭 (1) 이 가늘고, 요구되는 노광 정밀도가 엄격한 경우에는 노광시에 허용되는 초점 어긋남 양은 매우 작고, 반대로 노광대상 최소선폭 (1) 이 그다지 가늘지 않고 요구되는 노광 정밀도가 엄격하지 않으면 노광시에 허용되는 초점 어긋남 양은 다소 클지라도 영향은 거의 없다. 포커스의 최종시간은 Z 허용치에 의존하기 때문에, Z 허용치는 노광시스템 (100) 의 스루풋을 좌우한다.
도 11 에서, 얼라인먼트 계측 화면수란, 얼라인먼트계 (ALG) 와 같은 FIA 계의 센서는, 동일마크에 대하여 복수 화면의 화상을 취입하고, 그 복수화면의 화상신호의 평균값 등에 기초하여 마크위치를 검출하기 때문에, 그 화상 취입 화면수, 즉 계측 화면수를 바꿈으로써 계측정밀도를 향상시키거나 저하시키거나 할 수 있다. 이 계측 화면수는 계측시간을 좌우한다.
또, 샘플쇼트수란, 제 2 층째 (세컨드 레이어) 이후의 노광시에 각층 (레이어) 의 노광에 앞서 행해지는 상술한 일본 공개특허공보 소61-44429 호 및 이것에 대응하는 미국특허 제 4,780,617 호 등에 개시되어 있는 EGA 의 샘플쇼트수를 가리킨다. 샘플쇼트수를 변경하는 것은, 레티클과 웨이퍼의 상대위치정합 정밀도를 변경하는 것에 연결된다. 또 샘플쇼트수는 계측시간을 좌우한다. 또한 샘플쇼트수 대신에 혹은 그것과 조합하여 EGA 방식으로 검출해야 하는 웨이퍼상의 얼라인먼트 마크수를 이용해도 된다.
도 10 의 제어알고리즘이 스타트하는 것은, 오퍼레이터에 의해 입출력장치 (29) 를 통하여, 상술한 노광대상 최소선폭 (1) 의 입력, 그 외의 노광조건설정을 위한 각종 입력이 행해진 후, 개시의 지시가 이루어진 때이다.
우선, 스텝 102 에서, RAM 내의 소정 격납영역에 기억되어 있는 노광대상 최소선폭 (1) 이 0.3 ㎛ ≤1＜0.7 ㎛ 를 만족하는지의 여부를 판단한다. 여기서 예컨대 오퍼레이터가 1 = 0.35 ㎛ 를 입력하고 있던 것으로 하면, 이 스텝 102 에서의 판단은 긍정되어 스텝 104 로 진행한다.
스텝 104 에서는, 상술한 도 11 의 데이터 테이블에 따라 미들 모드의 파라미터를 선택한 후 스텝 110 으로 진행하고, 상술한 레티클 얼라인먼트 및 베이스라인 계측, 및 레티클 블라인드 (32) 의 패턴영역 (PA) 에 맞춘 개구설정 등의 소정의 준비작업을 소정의 절차대로 실행한다.
다음의 스텝 112 에서는, 도시하지 않은 웨이퍼로더와 기판 테이블 (60) 상의 도시되어 있지 않은 교환기구를 이용하여 웨이퍼교환 (기판 테이블 (60) 상에 웨이퍼가 없을 때는 간단한 웨이퍼의 로드) 을 행한다.
다음의 스텝 114 에서는, 상술한 EGA 방식에 의한 웨이퍼 얼라인먼트를 실행한다. 이 때, 샘플쇼트수를 12, 이들의 샘플쇼트에 부설된 각 얼라인먼트 마크 계측시의 얼라인먼트계 (ALG) 의 계측 화면수를 5 로 하고, 얼라인먼트 마크의 위 치계측을 행한다. 그리고, 이 계측 결과, 즉 얼라인먼트계 (ALG) 의 지표중심을 기준으로 하는 각 얼라인먼트 마크의 위치정보와 각 얼라인먼트 마크 계측시의 기판 테이블 (60) 의 위치정보에 기초하여 각 얼라인먼트 마크의 스테이지 좌표계 (X, Y) 상의 위치를 산출하고, 이 산출 결과와 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트영역의 설계상 배열좌표에 기초하여 최소 이승법을 이용한 소정의 통계연산을 행하여, 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트영역의 배열좌표 (위치결정 목표위치의 좌표) 를 구한다.
다음의 스텝 116 에서는, 다음과 같이 하여 스텝·앤드·리피트 방식의 노광을 행하고, 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트영역에 레티클 (R) 의 패턴을 순서대로 전사한다.
즉, 상기 스텝 114 에 있어서의 웨이퍼 얼라인먼트 결과에 기초하여, 웨이퍼 구동장치 (21) 를 통하여 X 스테이지 (58), Y 스테이지 (56) 를 구동하고, 기판 테이블 (60) 에 지지된 웨이퍼 (W) 상의 퍼스트쇼트를 레티클 패턴의 투영위치에 위치결정한다. 이 경우, 위치결정 완료의 판단은, X 축방향 및 Y 축방향에 대하여 목표값과의 위치오차 (err) 가 ±0.1 ㎛ 범위내로 수습된 시점에서 행한다. 이 위치결정 완료와 거의 동시에, 조사계 (74) 로부터 조명광 (IL) 을 웨이퍼 (W) 상에 조사하여 소정의 절차대로 퍼스트쇼트의 노광에 앞서 상술한 웨이퍼 (W) 의 포커스·레벨링 제어를 실행한다. 이 때, 웨이퍼 (W) 상의 퍼스트쇼트 (노광영역에 일치) 의 베스트 포커스위치인 목표면으로부터의 위치어긋남, 즉 초점어긋남의 허용치가 소정의 오차 (±0.1 ㎛) 범위내가 되도록 웨이퍼 구동장치 (21) 를 통하여 기판 테이블 (60) 의 Z 구동 및 XY 평면에 대한 경사를 제어한다. 또한 여기서는 웨이퍼 (W) 의 위치결정 완료후에 포커스·레벨링 제어를 실행하는 것으로 하였으나, 그 위치결정 완료전에 포커스·레벨링 제어를 개시해도 되며, 또는 웨이퍼의 스테핑중에 적어도 다점 포커스위치검출계에 의한 계측을 개시하도록 해도 된다.
그리고 조명유닛 (ILU) 내의 셔터를 열고 노광광 (EL) 에 의해 레티클 (R) 을 조사하여 웨이퍼 (W) 의 퍼스트쇼트에 레티클 (R) 의 패턴을 전사한다.
그 후, Y 스테이지 (56) 및 X 스테이지 (58) 의 구동을 제어하여 웨이퍼 (W) 상의 세컨드쇼트 이후의 쇼트영역을 레티클 패턴의 투영영역에 순서대로 위치결정하면서 상기와 동일하게 하여 레티클 패턴을 전사한다. 세컨드쇼트 이후에도 상술과 동일하게 쇼트간 스테핑시의 위치결정 완료의 판단은 X 축방향 및 Y 축방향에 관하여 목표값과의 위치오차 (err) 가 ±0.1 ㎛ 인 범위내로 된 시점에서 행함과 동시에, 포커스·레벨링 제어시의 초점어긋남이 소정의 오차 (±0.1 ㎛) 인 범위내가 된 시점에서 노광을 개시한다.
이렇게 하여 웨이퍼 (W) 의 노광이 종료되면 스텝 (118) 으로 진행하여 예정매수의 웨이퍼의 노광이 종료되었는지 아닌지를 판단하고, 이 판단이 부정되면 스텝 112 으로 되돌아가 스텝 112 ∼ 스텝 118 의 처리, 판단을 반복한다. 그리고 예정매수의 웨이퍼의 노광이 종료되면, 스텝 118 에 있어서의 판단이 긍정되어 본 루틴의 일련의 처리를 종료한다.
한편, 상기 스텝 (102) 에 있어서의 판단이 부정된 경우는 스텝 (106) 으로 진행하여 노광대상 최소선폭 (1) 이 1 ≥0.7 ㎛ 를 만족하는지의 여부를 판단한다. 여기서 오퍼레이터가 예컨대 노광대상 최소선폭으로서 1 = 0.8 ㎛ 등의 값을 입력하고 있던 것으로 하면, 스텝 (106) 의 판단은 긍정되어 스텝 (108) 으로 진행한다.
스텝 (106) 에서는 상술한 도 11 의 데이터 테이블에 따라 러프 모드의 패러미터를 선택한 후, 스텝 (110) 으로 진행하여 상술한 소정의 준비작업을 소정의 순서로 실행한다. 그 후, 스텝 (118) 의 판단이 긍정될 때까지 스텝 (112) ∼ 스텝 (118) 의 처리, 판단을 반복하여 행한다. 이 경우, 스텝 (114) 에서는 상술한 EGA 방식에 따른 웨이퍼 얼라인먼트를 행하는데, 이 때 샘플쇼트수를 3, 그들 샘플쇼트에 부설된 각 얼라인먼트 마크 계측시의 얼라인먼트계 (ALG) 의 계측화면수를 1 로 하여 얼라인먼트 마크의 위치검출을 행한다. 또한 스텝 (116) 에 있어서는 상술한 것과 동일한 방법으로 스텝·앤드·리피트 방식의 노광을 행하여 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트영역에 레티클 (R) 의 패턴을 순서대로 전사하는데, 쇼트간 스테핑시의 위치결정 완료의 판단은 X 축방향 및 Y 축방향에 관하여 목표값과의 위치오차 (err) 가 ±0.1 ㎛ 의 범위내로 된 시점에서 행한다. 또한 노광에 앞서 행해지는 포커스·레벨링 제어는 초점어긋남의 허용치를 소정의 오차 (±0.1 ㎛) 의 범위내로 하여 행한다.
한편, 오퍼레이터가 노광대상 최소선폭으로서 1 = 0.2 ㎛ 등의 값을 입력하고 있던 것으로 하면, 상기 스텝 (102), 스텝 (106) 에 있어서의 판단은 순서대로 부정되어 스텝 (120) 으로 이행하여 입출력장치 (29) 의 디스플레이상에 선폭입력이상을 표시함과 동시에, 처리를 강제종료한다. 이것은 이 노광장치 (10) 에서 는 선폭 0.3 ㎛ 가 해상한계이며, 그보다 가는 패턴은 노광대상으로서 상정하고 있지 않기 때문이다. 따라서 그 선폭입력 이상의 원인이 오퍼레이터의 단순한 입력미스에 있거나, 또는 실제로 노광대상의 레이어가 최소선폭 0.3 ㎛ 미만인 크리티컬 레이어이거나 하는 등은 무관계하다.
이와 같이 본 실시형태의 노광장치 (10) 에서는 도 10 의 플로 차트에 따라 일련의 처리가 행해지는 결과, 노광에 요구되는 노광 정밀도 (본 실시형태에서는 상술한 바와 같이 노광대상 최소선폭 (1) 에 기초하여 판단된다) 에 따라 a. 기판테이블 (60) 의 X, Y 허용치, 즉 쇼트간 스테핑시의 위치결정이 완료되었는지의 여부를 판단하는 목표값에 대한 위치오차 (err) 의 허용치, b. Z 허용치, 즉 포커스·레벨링 제어시의 초점어긋남의 허용치, c. 얼라인먼트 계측화면수, d. EGA 의 샘플쇼트수가 다음과 같이 변경된다.
즉, 주제어장치 (28) 에서는 요구되는 노광 정밀도가 높고, 기판테이블 (60) 의 위치결정을 고정밀도로 행할 필요가 있는 미들 모드일 때는 X, Y 의 허용치를 작게 설정하고 정확히 기판테이블 (60) 을 위치결정하는, 즉 충분히 기판테이블 (60) 의 위치결정오차가 작아지기를 기다렸다가 다음의 동작을 개시하도록 하여 최대한 노광 정밀도가 높아지도록 하고, 반대로 노광정밀도가 높지 않고 기판테이블 (60) 의 위치결정 정밀도가 러프하며 양호한 러프 모드일 때에는 X, Y 의 허용치를 크게 하여 위치결정시간을 짧게 하고 있다. 요구되는 노광 정밀도에 상관없이, X, Y 의 허용치를 일정한 값으로 설정하고 있던 경우에 비하여 처리량의 향상이 가능해진다.
또한 주제어장치 (28) 에서는 요구되는 노광 정밀도가 엄격한 미들 모드인 경우에는 그에 따라 노광시의 초점어긋남의 허용치를 작게 하고, 요구되는 노광 정밀도가 그다지 엄격하지 않은 러프 모드인 경우에는 노광시의 초점어긋남의 허용치를 다소 크게 설정하고 있다. 이 결과, 전자에 비하여 후자의 경우 포커스의 최종시간이 짧아져, 요구되는 노광정밀도에 상관없이 노광시의 초점어긋남의 허용치를 일률적으로 설정하는 경우에 비하여 노광처리시간의 단축이 가능하게 된다. 이 경우, 노광 정밀도를 충분히 유지할 수 있다.
또한 주제어장치 (28) 에서는, 요구되는 노광 정밀도가 엄격한 미들 모드일 때는 EGA 샘플쇼트수를 많게 하고, 요구되는 노광 정밀도가 그다지 엄격하지 않은 러프 모드일 때는 샘플쇼트수를 적게 하도록 하고 있다. 이 결과, 요구되는 노광 정밀도에 상관없이 항상 같은 수의 샘플쇼트수를 이용하는 경우에 비하여 처리량을 향상시킬 수 있다. 또한 노광 정밀도도 충분히 유지할 수 있다.
또한 주제어장치 (28) 에서는, 요구되는 노광 정밀도가 엄격한 미들 모드일 때는 얼라인먼트 계측화면수를 많게 하고, 요구되는 노광 정밀도가 그다지 엄격하지 않은 러프 모드일 때는 얼라인먼트 계측화면수를 적게 하도록 하고 있다. 이 결과, 요구되는 노광 정밀도에 상관없이 항상 같은 수의 얼라인먼트 계측화면수를 이용하는 경우에 비하여 얼라인먼트 계측시간의 단축에 의한 스루풋의 향상이 가능하다. 또한 노광 정밀도도 충분히 유지할 수 있다.
지금까지의 설명에서 알 수 있듯이, 본 실시형태에서는 조사계 (74) 와 수광계 (76) (포토센서 (D11 ∼ D55), 트래킹 센서 (D60, D70, D80, D90) 또는 트래킹 센서 (D600, D700, D800, D900), 방향밸브별 센서 (D100) 등을 포함함) 로 이루어지는 다점 초점위치검출계, 기판테이블 (60), 웨이퍼 구동장치 (21) 및 주제어장치 (28) 등을 포함하여 면위치 조정장치가 구성되어 있다.
이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 노광장치 (10) 는, 스캔노광장치, 예컨대 KrF 스캐너에서의 웨이퍼상의 하나의 쇼트영역 (구획영역) 을 레티클 (R) 과 웨이퍼 (W) 를 거의 정지한 상태에서 레티클 (R) 에서 사출된 노광광 (EL) 을 웨이퍼 (W) 에 투사하여 일괄하여 노광가능한 크기의 이미지 필드를 갖는 투영광학계 (PL) 를 구비하고 있다. 이로 인하여, 상술한 믹스·앤드·매치를 행할 때에 KrF 스캐너 등의 스캔노광장치로 한번에 노광이 가능한 쇼트영역을 한번에 노광할 수 있다. 따라서 1 in 1 노광에 의하여 스캔노광장치의 노광가능한 최대범위를 쇼트영역으로 설정할 수 있고, 이로 인하여 스캔노광장치의 능력을 최대한 발휘시킬 수 있다. 또한 스캔노광장치와 노광장치 (10) 는 쇼트중심이 동일하므로 중첩에 의한 쇼트회전, 쇼트배율 등의 잔류오차를 최대한 억제할 수 있게 된다.
따라서, 반도체소자 등의 디바이스를 제조하는 리소그래피 공정에 스캔노광장치에 의한 노광공정이 포함되어 있는 경우에는 본 실시형태의 노광장치 (10) 와의 믹스·앤드·매치를 채용함으로써 고정밀도화, 고스루풋화를 실현할 수 있다.
또한 본 실시형태의 노광장치 (10) 에 의하면, 상기 a. ∼ d. 와 같은 여러가지 스루풋 제어 팩터가 주제어장치 (28) 에 의하여 노광대상 최소선폭 (1 ; 요구되는 노광 정밀도) 에 따라 상술한 바와 같이 변경되므로, 동일 웨이퍼에 대한 노광시에 항상 동일 스루풋 제어 팩터에 기초하여 노광시스템 (100) 이 제어되는 경우에 비하여, 확실하게 스루풋을 향상시킬 수 있게 된다. 한편, 요구되는 노광 정밀도가 그다지 높지 않은, 바꾸어 말하면 어느 정도의 노광 정밀도의 저하를 허용할 수 있는 경우에만 스루풋을 더 중시한 상태가 되도록 스루풋 제어 팩터가 변경되므로, 결과적으로 노광 정밀도에 관해서는 충분한 정밀도를 유지할 수 있다.
또한 상기 실시형태에서는 주제어장치 (28) 가 노광대상 최소선폭 (1) 에 따라 a. 기판테이블 (60) 의 X, Y 허용치, b. Z 허용치, c. 얼라인먼트 계측 화면수, d. EGA 샘플쇼트수의 4 개의 스루풋 제어 팩터 전부를 변경하는 경우에 관하여 설명하였으나, 이에 한하지 않고 a. ∼ d. 중 임의의 1 개, 임의의 2 개 또는 임의의 3 개만을 노광대상 최소선폭에 따라 변경하도록 해도 된다. 이러한 경우라도, 스루풋의 향상을 도모할 수는 있다. 물론 노광 정밀도에 관해서는 더 높은 정밀도를 유지할 수 있다.
또한 주제어장치 (28) 에서는 지금까지 설명한 것 대신에, 또는 추가로 스루풋 제어 팩터로서 e. 기판테이블 (60) 의 위치결정 정밀도와 관련되는 물리량의 허용치, f. 기판테이블 (60) 의 위치결정완료 판단까지의 시간, g. 노광광 (EL) 의 조사에 기인하는 투영광학계 (PL) 에 축적되는 열량의 허용치 (소위 E 값 리미트), h. 기판테이블 (60) 의 노광중 진동량의 허용치, i. 웨이퍼에 가해지는 적산노광량의 허용오차, j. 웨이퍼의 얼라인먼트 계측정밀도와 관련된 물리량 및 k. 얼라인먼트 계측시의 오토포커스의 온·오프 등의 스루풋 제어 팩터를 노광대상 최소선폭에 따라 변경하는 것으로 해도 된다.
여기서, e. 기판테이블 (60) 의 위치결정 정밀도와 관련된 물리량의 허용치는 상기 a. 외에 쇼트간 스테핑시의 최대허용속도, 최대허용가속도 중 적어도 하나를 포함하는 것으로 할 수 있다. 예컨대, 러프 모드일 때에는 미들 모드일 때보다도 쇼트간 스테핑시의 최대허용속도 (스테핑속도), 최대허용가속도 중 적어도 한 쪽을 크게 함으로써 쇼트간 스테핑시간을 단축할 수 있어, 그만큼 웨이퍼 (W) 의 노광처리에 요하는 시간 (노광처리시간) 의 단축이 가능하다. 단, 스테핑속도를 크게 하면, 제한된 거리 (쇼트간 거리) 를 보다 고속으로 이동하므로 가감속도의 절대값이 커지는 것이 보통이다. 이 경우, 스테핑속도의 증가에 겸하여 위치결정완정이 완료되었는지의 여부를 판단함으로써, 즉 목표값에 대한 위치오차 (err) 의 허용치를 변경함으로써 위치결정시간을 증가시키는 일 없이 노광시의 스테핑시간을 단축하는 것도 가능하다. 단, 반드시 이렇게 할 필요는 없으며, 스테핑속도의 향상에 따른 노광처리시간의 단축과 위치결정시간의 증가를 고려하여 전체적으로 스루풋이 향상될 정도로 기판테이블 (60) 의 스테핑시의 속도 및 가감속도 (이동상태) 를 변경하는 것이라면, 상기의 위치결정이 완료되었는지의 여부를 판단하는 목표값에 대한 위치오차 (err) 의 허용치로서 항상 동일한 값을 이용해도 된다.
또한 상기 f. 기판테이블 (60) 의 위치결정완료 판단까지의 시간이란, 위치결정완료의 판단을 상기 위치오차 (err) 가 소정의 범위내가 되는 상태가 소정시간 (t) 만큼 연속되었을 때 위치결정완료라고 판단하는 경우가 있는데, 이 경우의 소정시간 (t) 을 의미한다. 러프 모드일 때는 미들 모드일 때보다도 소정시간 (t) 을 짧게 할 수 있다.
또한 상기 g. 의 소위 E 값 리미트가 스루풋 제어 팩터에 포함되는 이유는 다음과 같다. 투영광학계 (PL) 가 조명광을 흡수함으로써 축적된 열량에 기인하여 결상특성이 변화되지만 요구되는 노광정도에 따라 이 결상특성의 변화를 허용할 수 있는 범위가 다르다. 이 경우, 허용할 수 없는 수준까지 열량이 축적되면 투영광학계를 냉각하기 위해 노광을 정지할 필요가 있으며, E 값 리미트를 변경하는 것은 스루풋에 영향을 미친다. 즉 러프 모드일 때에는 미들 모드일 때보다 결상특성 변화의 허용범위를 크게 할 수 있으므로 투영광학계에 축적되는 열량의 허용치를 크게 한다.
또한, h. 기판테이블 (60) 의 노광중 진동량의 허용치가 스루풋 제어 팩터에 포함되는 이유는 다음과 같다. 노광대상 최소선폭과 노광시에 허용할 수 있는 XY 면내의 스테이지 진동에는 일정한 관계가 있다. 일반적으로 노광대상 최소선폭이 작을수록 노광시의 스테이지 진동은 작지 않으면 노광에 영향을 미치게 된다. 반대로 노광대상 최소선폭이 그다지 작지 않은 경우에는 노광시의 진동이 다소 존재하더라도 노광에 악영향을 미치지 않는다. 후자의 경우, 기판테이블의 이동이 종료하고 진동이 완전히 멈추지 않은 상태에서 다음 동작을 개시함으로써, 전체적인 처리시간을 단축할 수 있다. 즉 러프 모드일 때에는 미들 모드일 때보다 기판테이블 (60) 의 진동량의 허용치를 크게 한다.
또한 i. 웨이퍼에 부여되는 적산노광량의 허용오차는 특히 광원이 펄스광원인 경우에 펄스마다 에너지 편차가 있기 때문에 문제가 되는 것인데, 다음과 같은 이유로 스루풋 제어 팩터에 포함된다. 즉, 노광대상 최소선폭에 따라 웨이퍼에 부여되는 적산노광량의 허용오차는 달라지고, 적산노광량의 오차는 노광시에 광원에서 출사되어 웨이퍼 (W) 에 조사되는 펄스수 및 반복주파수 (발사주기) 의 적어도 일방을 변경함으로써 변경할 수 있다. 펄스광원을 사용하는 경우, 각 펄스마다 에너지 편차가 있으므로, 웨이퍼에 조사되는 펄스수가 많으면 많을수록 적산노광량의 제어정밀도가 향상된다. 반대로 웨이퍼에 조사되는 펄스수를 적게 하면 적산노광량 제어정밀도는 저하되지만 스루풋은 향상된다. 따라서, 목표적산노광량이 동일하면 러프 모드일 때에는 웨이퍼에 조사되는 펄스수를 미들 모드일 때보다 적게 한다. 또한 웨이퍼에 조사해야 할 펄스수가 동일하다면 반복주파수를 높게 함으로써 노광시간의 단축이 가능해진다. 따라서, 러프 모드일 때에는 광원의 펄스발사의 반복주파수를 미들 모드일 때보다 높게 한다.
또한 j. 웨이퍼의 얼라인먼트 계측정밀도와 관련된 물리량에는 EGA 계측에 있어서의 샘플쇼트의 선택, 즉 계측해야 할 얼라인먼트 마크의 선택에 관한 양, 얼라인먼트 마크의 계측시간 중 적어도 하나를 포함하게 할 수 있다. 얼라인먼트 마크의 선택에 관한 양으로는 c. 샘플쇼트의 수 외에 샘플쇼트의 선택범위를 웨이퍼 중심을 중심으로 하는 반경이 어느 정도 범위내인 쇼트영역으로 할지 등도 포함된다. 또 얼라인먼트 마크의 계측시간의 변경은 d. 의 계측화면수의 변경에 의한 방법에 한정되지 않는다. 샘플쇼트의 선택범위가 작으면 EGA 계측에 의해 결정되는 각 쇼트의 위치 오차가 커지는 경우도 있지만 마크계측을 위한 웨이퍼의 이동시간이 작아져서 EGA 계측에 요하는 시간을 단축할 수 있으므로, 러프 모드일 때에는 미들 모드일 때보다 샘플쇼트의 선택범위를 작게 한다. 그리고, 상기 j. 의 물리량은 EGA 계측으로 검출해야 할 웨이퍼 상의 얼라인먼트 마크의 수, 예컨대 샘플쇼트마다 검출해야 할 얼라인먼트 마크의 수에 관한 양을 포함하는 것으로 해도 된다.
또한 k. 얼라인먼트 계측시의 오토포커스의 온·오프는 다음과 같은 이유에 의해 스루풋 제어 팩터에 포함된다. 통상 FIA 계 등의 얼라인먼트계 (ALG) 에는 동공 분할 프리즘 등을 사용한 포커스 검출계 (초점검출계) 가 장착되어 있는 경우가 많다. 그 경우, 포커스 검출계를 ON 으로 하여 얼라인먼트 마크의 검출시에 웨이퍼의 오토포커스를 실시하면 그만큼 얼라인먼트 마크의 계측정밀도는 향상되지만, 계측에 요하는 전체시간이 증가하므로 얼라인먼트 계측시의 오토포커스의 ON·OFF 는 스루풋을 좌우한다. 요구되는 노광정밀도, 즉 노광대상 최소선폭에 따라 ON·OFF 를 전환하면 된다. 즉, 러프 모드일 때에는「OFF」, 미들 모드일 때에는「ON」으로 한다.
또한 포커스 위치검출계의 목표면이나 베이스라인 (투영광학계 (PL) 에 의한 패턴 투영위치와 얼라인먼트계 (ALG) 의 검출중심과의 위치관계) 등의 각종 캘리브레이션의 실행간격을, 러프 모드일 때에 미들 모드일 때보다 길게 하면 스루풋을 향상시킬 수 있다.
그리고, 상기 실시형태에서는 주제어장치 (28) 가 오퍼레이터에 의해 입력된 노광대상 최소선폭 (1) 의 값에 기초하여 자신의 판단으로 상기 스루풋 제어 팩터를 변경하는 경우에 대해 설명하였지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 노광시스템의 제어를 실시하기 위한 각종 파라미터가 설정되는 프로세스 프로그램 파일에 노광시에 사용되는 상기 제어 팩터에 관련된 파라미터의 값을 개별적으로 설정가능한 것으로 해도 된다. 이러한 경우에는 오퍼레이터가 미리 프로세스 프로그램 파일에 각종 파라미터의 값을 개별적으로 설정함으로써 제어시스템이 그 프로세스 프로그램 파일에 따라 노광시스템의 제어를 실시하여 노광대상 선폭에 따라 노광시에 상기 제어 팩터의 변경이 이루어지게 된다. 따라서, 판단프로그램을 포함하는 복잡한 노광처리 프로그램 (소프트웨어) 을 새로 작성하지 않고 종래의 프로세스 프로그램 파일의 간이한 변경으로 충분하다.
기타, 미들 모드와 러프 모드를 오퍼레이터가 수동으로 선택할 수 있게 구성해도 된다. 또한 제어시스템이 노광에 사용되는 레티클 (R) 의 정보를 반송중에 바코드리더 등으로 판독하고, 그 판독한 정보에 기초하여 노광대상 최소선폭을 자동판별하게 해도 된다.
또한 예컨대 일본 공개특허공보 평7-122473 호 및 이에 대응하는 미국특허출원 제 569,400 호 (출원일 1995 년 12 월 8 일) 등에 개시된 바와 같이 레티클 (마스크) 측에도 EGA 와 동일한 수법을 사용하여 투영광학계를 통한 레티클의 배율, 로테이션 등을 구하는 얼라인먼트법이 채용되는 경우가 있지만, 노광대상의 패턴의 최소선폭에 따라 그 EGA 의 샘플 마크수를 변경함으로써 마스크와 기판의 상대위치맞춤 정밀도를 변경하게 해도 된다. 그리고, 상기 미국특허출원에 있어서의 개 시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
또한 본 실시형태의 노광장치 (10) 에서 사용하는 레티클 (R) 은 유리기판의 한쪽면에 회로패턴 외에 스캔노광장치용 레티클·얼라인먼트·마크 (Rxy1 ∼ Rxy14) 와 정지형 노광장치에서 통상 사용되는 한쌍의 레티클·얼라인먼트·마크 (Rx1y, Ry2θ) 가 포함되어 있다. 따라서 예컨대 믹스·앤드·매치를 실시하는 경우 등에 이 레티클 (R) 은 스캔노광장치, 정지형 노광장치 어떤 것이든 사용할 수 있다. 또한 이 레티클 (R) 을 본 실시형태의 노광장치 (10) 에서 사용하는 경우, 한쌍의 레티클 얼라인먼트 현미경 (RA1, RA2) 이 X 축방향으로 가동하므로, 레티클·얼라인먼트·마크 (Rxy1 ∼ Rxy14) 중 Y 축방향 중앙위치에 위치하는 한쌍의 레티클·얼라인먼트·마크 (Rxy13, Rxy14) 를 사용하여 레티클 얼라인먼트를 실시할 수도 있다. 또 본 실시형태의 노광장치 (10) 에서는 한쌍의 레티클 얼라인먼트 현미경 (RA1, RA2) 이 X 축방향으로 가동하므로, 스캔노광장치에서 사용되는 레티클 (스캔노광장치용 레티클·얼라인먼트·마크만 형성되어 있다) 을 사용해도 지장없이 레티클 얼라인먼트를 실행할 수 있다.
또 레티클 (R) 에는 슬릿스캔방식의 공간 이미지 계측기에 의한 투영광학계 (PL) 의 결상특성 계측시에 공간 이미지 계측에 사용되는 계측용 패턴 (MPMa1, MPMb1, MPMa2, MPMb2, MPMc1, MPMc2, MPMd1 , MPMd2) 이 형성되어 있다. 따라서 레티클 (R) 을 사용하는 경우에는 계측용 패턴이 형성된 공간 이미지 계측전용의 계측레티클 (테스트 레티클) 을 준비할 필요는 없다. 물론, 공간 이미지 계측시 에는 각 계측용 패턴의 주위부만이 노광광 (EL) 에 의해 조명되도록 레티클 블라인드 (32) 의 개구의 위치, 크기를 변경할 필요가 있다.
또한 본 실시형태의 노광장치에서는 초점위치검출계 (74,76) 를 구성하는 조사계 (74) 가 Z 위치 추종용 슬릿 이미지 (S60, S70, S80, S90 ; 제 2 조사점) 를 레티클 (R) 의 패턴영역 (PA) 내의 회로패턴이 투영되는 웨이퍼 (W) 상의 투영영역 (노광영역 ; Ef) 내의 4 개의 코너 근방에 각 1 개 형성함과 동시에 각 제 2 조사점으로부터의 반사광속 (슬릿 이미지의 광속) 을 개별적으로 수광할 수 있는 트래킹 센서 (D60, D70, D80, D90) (또는 D600, D700, D800, D900) 가 형성되어 있다. 따라서 투영영역이 직사각형의 일부가 결여된 형상일지라도, 즉 노광대상의 쇼트영역이 소위 결여쇼트일지라도 1 개 이상의 제 2 조사점 (슬릿 이미지 S60, S70, S80, S90 중 어느 1 개) 을 그 웨이퍼 (W ; 쇼트 영역) 상에 형성할 수 있고, 그 반사광속에 대응하는 트래킹 센서의 출력에 기초하여 주제어장치 (28) 가 기판테이블 (60) 을 이동시킴으로써 기판테이블 (60) 상에 유지된 웨이퍼 (W) 를 투영광학계 (PL) 의 최량결상면 근방에 배치할 수 있다. 그리고, 웨이퍼 (W) 가 투영광학계 (PL) 의 최량결상면 근방에 배치된 후, 복수의 제 1 조사면 (슬릿 이미지 S11 ∼ S55) 으로부터의 이미지광속이 대응하는 포토센서 (D11 ∼ D55) 에서 개별적으로 수광된다. 그리고, 주제어장치 (28) 는 선택된 포토센서로부터의 편차신호에 기초하여 웨이퍼 (W) 표면을 투영광학계 (PL) 의 최량결상면과 거의 일치시키도록 기판테이블 (60) 의 광축방향의 구동을 제어한다. 그럼으로써 노광대상의 쇼트영역이 소위 결여쇼트일지라도 웨이퍼 (W) 의 광축방향에 관한 위치어긋남을 신속하게 조정할 수 있고, 웨이퍼표면을 투영광학계 (PL) 의 최량결상면에 신속하게 거의 일치시킬 수 있다.
따라서, 본 실시형태의 노광장치 (10) 에서는 웨이퍼 (W) 상에 소위 결여쇼트를 형성해도 특별히 지장은 일으키지 않으므로, 상술한 도 7a 와 같은 쇼트영역의 배치 뿐아니라 도 7b 와 같은 쇼트영역의 배치가 가능해진다. 이들 도 7a 와 도 7b 를 비교하면 알 수 있는 바와 같이 웨이퍼의 면적이용효율을 향상시킬 수 있음과 동시에 웨이퍼 (W) 상의 쇼트영역 배치시에 그 자유도를 향상시킬 수 있다.
또 본 실시형태에서는 투영영역 (Ef) 내의 4 개의 코너 근방에 각 1 개의 제 2 조사점이 형성되고 각 제 2 조사점에 대응하여 트래킹 센서가 개별적으로 형성되어 있으므로, 최초로 노광이 이루어지는 퍼스트 쇼트로서 웨이퍼 (W) 상의 어떤 위치의 쇼트영역 (결여쇼트 포함) 을 결정 (선택) 해도 지장은 없다. 따라서 쇼트영역의 노광순서 결정 (선택) 시의 자유도도 향상시킬 수 있다.
그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 트래킹 센서는 적어도 하나 설치하면 되고, 이 트래킹 센서에 대응하는 슬릿 이미지 (제 2 조사점) 가 웨이퍼 (W) 상의 레티클 패턴의 투영영역 중 어느 한 코너 근방에 형성되면 된다. 이러한 경우에도 퍼스트 쇼트로서 웨이퍼 (W) 상의 적당한 위치에 존재하는 쇼트영역을 선택함으로써 그 쇼트영역이 소위 결여쇼트일지라도 웨이퍼의 광축방향에 관한 위치어긋남을 신속하게 조정할 수 있다.
또는 Z 추종용 슬릿 이미지 (제 2 조사점) 를 웨이퍼 상의 레티클 패턴의 투영영역의 4 개의 코너에 각각 복수 형성하고, 이들 슬릿 이미지로부터의 반사광을 개별적으로 수광하는 트래킹 센서를 제 2 조사점의 수에 대응하는 수만큼 설치해도 된다. 이 경우, 각 제 2 조사점은 도 13 에 도시되는 바와 같이 투영영역 (Ef) 을 XY 2 차원 방향을 따라 4 개의 직사각형 영역 (Ef1 ∼ Ef4) 으로 분할하고, 또한 각 분할영역 (EFi) (i ＝ 1, 2, 3, 4) 을 그 대각선을 따라 2 분할한 2 개의 삼각형 영역 중의 바깥쪽에 위치하는 영역 (도 13 중의 사선부) 내에 배치하는 것으로 할 수 있다.
또, 상기 실시 형태에서는 4 개의 트래킹 센서 중에서 사용하는 트래킹 센서를 퍼스트쇼트의 웨이퍼상의 위치에 따라 선택하는 경우에 대하여 설명하였으나, 이것은 레티클 패턴이 투영광학계 (PL) 에 의해 투영되는 웨이퍼상의 투영영역 (Ef) 이 직사각형의 일부가 결여된 결여쇼트인 경우, 그 형상에 따라 적절한 트래킹 센서를 선택하고 있는 것이다. 따라서, 상술한 바와 같이 Z 추종용 슬릿 이미지 (제 2 조사점) 를 웨이퍼상의 레티클 패턴 투영영역의 4 개의 코너에 각각 복수 형성하고, 이들 슬릿 이미지로부터의 반사광을 개별로 수광하는 트래킹 센서를 제 2 조사점의 수에 대응하는 수만큼 설치하는 경우, 쇼트영역의 사이즈에 따라 사용하는 트래킹 센서를 선택하도록 해도 된다. 또는, 복수의 트래킹 센서가 있는 경우, 꼭 사용하는 트래킹 센서를 선택할 수 있도록 하지 않아도 된다.
마찬가지로, 상기 실시 형태에서는 복수의 포토센서 (D11 ∼ D55) 중에서 사용할 포토센서를 임의로 선택 가능한 경우에 대하여 설명하였으나, 이것에 한정되 지 않고 모든 포토센서를 동시에 사용하는 것으로 해도 된다.
또, 상기 실시 형태에서는 웨이퍼 (W) 표면이 투영광학계 (PL) 의 최량결상면 근방에 배치되었을 때, 선택된 트래킹 센서를 포커스ㆍ레벨링 제어를 위해 포토센서 (D11 ∼ D55) 중에서 선택된 것과 병용하는 것으로 해도 된다. 웨이퍼 (W) 표면이 투영광학계 (PL) 의 최량결상면 근방에 있을 때, 트래킹 센서 (D60 ∼ D90) 의 경우에는 검출신호로서 광축방향에 관한 웨이퍼 (W) 표면의 소정의 기준면에 대한 편차량에 대응한 신호를 실질적으로 출력하고, 트래킹 센서 (D600 ∼ D900) 로서는 포토센서 (D11 ∼ D55) 와 동일한 센서가 사용되고 있기 때문이다. 또, 상기 실시 형태에서 포토센서나 트래킹 센서의 선택 등을 소프트웨어로 행하도록 해도 된다.
그리고, 상기 실시 형태에서는 믹스ㆍ앤드ㆍ매치에 사용되는 스캔노광장치에서의 하나의 쇼트영역 (구획영역) 이 25 ㎜ ×33 ㎜ 의 직사각형 형상인 것으로 했는데, 이것에 한정되지 않고 26 ㎜ ×33 ㎜ 사이즈의 직사각형 형상이어도 된다. 이 경우, 상기 실시 형태와 마찬가지로 레티클로는 6 인치 사이즈의 레티클을 사용하고, 투영광학계 (PL) 의 투영배율은 1/4 배인 것으로 할 수 있다.
또는, 스캔노광장치에서의 하나의 쇼트영역 (구획영역) 은 22 ㎜ ×26 ㎜ 사이즈의 직사각형 형상인 것으로 할 수 있다. 이 경우, 레티클은 6 인치 사이즈의 레티클을 사용하고, 투영광학계 (PL) 로서 투영배율이 1/5 배인 것을 사용하는 것으로 할 수 있다.
이들의 경우에도, 상기 실시 형태와 마찬가지로 정지형 노광장치의 투영광학계로서 그 이미지 필드 (웨이퍼측) 가 스캔노광장치에서의 하나의 쇼트영역이 거의 내접하는 직경의 원형인 것을 사용하면 된다. 즉, 스캔노광장치에서의 하나의 구획영역이 (a ㎜ ×b ㎜) 의 직사각형인 경우, 정지형 노광장치의 투영광학계로는 그 이미지 필드가 직경 D ≒ (a2 + b2)1/2 의 원형인 것을 사용하면 된다.
그리고, 상기 실시 형태에서는 수은램프, KrF 엑시머 레이저, ArF 엑시머 레이저 등에 의해 광원을 구성하는 경우에 대하여 설명하였으나, 이것에 한정되지 않고, 본 발명에서는 에너지빔으로서 DFB 반도체 레이저 또는 화이버 레이저로부터 발진되는 적외역, 또는 가시역의 단일파장 레이저광을, 예컨대 에르븀 (또는 에르븀과 이테르븀의 양측) 이 도프된 화이버 증폭기로 증폭하여, 비선형 광학결정을 사용하여 자외광으로 파장변환한 고조파를 사용해도 된다.
또, 반도체소자의 제조에 사용되는 노광장치 뿐만 아니라 액정표시소자 등을 포함하는 디스플레이의 제조에 사용되는, 디바이스 패턴을 유리플레이트상에 전사하는 노광장치, 박막자기헤드의 제조에 사용되는, 디바이스 패턴을 세라믹 웨이퍼상에 전사하는 노광장치, 및 촬상소자 (CCD 등), DNA 칩, 마스크 또는 레티클 등의 제조에 사용되는 노광장치 등에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 복수의 렌즈 등의 광학부재로 구성되는 조명광학계, 투영광학계 (PL) 를 노광장치의 보디에 장착하여 광학조정함과 동시에, 다수의 기계부품으로 이루어지는 레티클 스테이지 (RST) 나, X 스테이지 (58), Y 스테이지 (56), 기판테이블 (60) 등으로 이루어지는 스테이지장치 (42) 를 노광장치의 보디에 부착하여 배선이나 배관을 접속하고, 추가로 종합조정 (전기조정, 동작확인 등) 함으로써 상기 실시 형태의 노광장치 (10) 등의 본 발명에 관계되는 노광장치를 제조할 수 있다. 그리고, 노광장치의 제조는 온도 및 청정도 등이 관리된 클린 룸에서 행하는 것이 바람직하다.
《디바이스 제조방법》
다음으로, 상술한 노광장치 (10) 를 리소그래피 공정에서 사용한 디바이스의 제조방법의 실시 형태에 대하여 설명한다.
도 14 에는 디바이스 (IC 나 LSI 등의 반도체 칩, 액정패널, CCD, 박막자기헤드, 마이크로머신 등) 의 제조예의 플로 차트가 나타나 있다. 도 14 에 나타낸 바와 같이, 먼저 스텝 201 (설계스텝) 에 있어서, 디바이스의 기능ㆍ성능설계 (예컨대, 반도체 디바이스의 회로설계 등) 를 하고, 그 기능을 실현하기 위한 패턴설계를 한다. 이어서, 스텝 202 (마스크제작스텝) 에 있어서, 설계한 회로패턴을 형성한 마스크를 제작한다. 한편, 스텝 203 (웨이퍼제조스텝) 에 있어서, 실리콘 등의 재료를 사용하여 웨이퍼를 제조한다.
다음으로, 스텝 204 (웨이퍼처리스텝) 에 있어서, 스텝 201 ∼ 스텝 203 에서 준비한 마스크와 웨이퍼를 사용하여 후술하는 바와 같이 리소그래피 기술 등에 의해 웨이퍼상에 실제의 회로 등을 형성한다. 이어서, 스텝 205 (디바이스조립스텝) 에 있어서, 스텝 204 에서 처리된 웨이퍼를 사용하여 디바이스를 조립한다. 이 스텝 205 에는 다이싱 공정, 본딩 공정, 및 패키징 공정 (칩 봉입) 등의 공정이 필요에 따라 포함된다.
마지막으로, 스텝 206 (검사스텝) 에 있어서, 스텝 205 에서 제작된 디바이스의 동작확인 테스트, 내구성 테스트 등의 검사를 행한다. 이러한 공정을 거친 후에 디바이스가 완성되어, 이것이 출하된다.
도 15 에는 반도체 디바이스의 경우에 있어서의 상기 스텝 204 의 상세한 플로예가 나타나 있다. 도 15 에 있어서, 스텝 211 (산화스텝) 에서는 웨이퍼의 표면을 산화시킨다. 스텝 212 (CVD 스텝) 에서는 웨이퍼 표면에 절연막을 형성한다. 스텝 213 (전극형성스텝) 에서는 웨이퍼상에 전극을 증착에 의해 형성한다. 스텝 214 (이온주입스텝) 에서는 웨이퍼에 이온을 주입한다. 이상의 스텝 211 ∼ 스텝 214 각각은 웨이퍼처리 각 단계의 전처리공정을 구성하고 있으며, 각 단계에서 필요한 처리에 따라 선택되어 실행된다.
웨이퍼 프로세스의 각 단계에 있어서, 상술한 전처리공정이 종료하면 이하와 같이 하여 후처리공정이 실행된다. 이 후처리공정에서는 먼저 스텝 215 (레지스트형성스텝) 에 있어서 웨이퍼에 감광제를 도포한다. 이어서, 스텝 216 (노광스텝) 에 있어서 위에서 설명한 노광장치 (10) 외의 노광장치에 의해 마스크의 회로패턴을 웨이퍼에 전사한다. 다음으로, 스텝 217 (현상스텝) 에서는 노광된 웨이퍼를 현상하고, 스텝 218 (에칭스텝) 에 있어서, 레지스트가 잔존하고 있는 부분 이외의 부분의 노출부재를 에칭에 의해 제거한다. 그리고, 스텝 219 (레지스트제거스텝) 에 있어서, 에칭이 끝나 불필요해진 레지스트를 제거한다.
이들 전처리공정과 후처리공정을 반복하여 행함으로써 웨이퍼상에 다중으로 회로패턴이 형성된다.
이상 설명한 본 실시 형태의 디바이스 제조방법에 의하면, 노광공정 (스텝 216) 에 있어서 상기 실시 형태의 노광장치 (10) 를 사용하여 노광이 행해지기 때문에, 노광 정밀도를 충분히 유지하면서 스루풋을 향상시켜 노광이 행해진다. 특히, 반도체소자 등의 디바이스를 제조하는 리소그래피 공정에 스캔노광장치에 의한 노광공정이 포함되어 있는 경우에는 상기 실시 형태의 노광장치 (10) 와의 믹스ㆍ앤드ㆍ매치를 채택함으로써 고정밀도화, 고스루풋화를 실현할 수 있다. 따라서, 미세패턴을 갖는 마이크로 디바이스의 수율을 저하시키지 않고, 그 스루풋을 향상시켜 생산성을 향상시킬 수 있다.
상술한 본 발명의 실시 형태 및 그 변형예는 현재 상황에 있어서의 바람직한 실시 형태이지만, 리소그래피 시스템의 당업자는 본 발명의 정신과 범위로부터 일탈하지 않고 상술한 실시 형태 또는 그 변형예에 대하여 많은 부가, 변형, 치환을 하는 것에 용이하게 상도할 것이다. 모든 이러한 부가, 변형, 치환은 이하에 기재되는 청구의 범위에 의해 가장 적확하게 명시되는 본 발명의 범위에 포함되는 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 정지형 노광장치는, 스캔노광장치와의 믹스·앤드·매치를 실시할 때에, 스캔노광장치의 능력을 최대한으로 발휘시킬 수 있음과 동시에, 스캔노광장치로 형성된 패턴과의 중첩오차의 발생을 효과적으로 억제할 수 있으며, 본 발명에 따른 마스크는 스캔노광장치와 정지형 노광장치 중 어느 것에나 사용할 수 있고, 본 발명의 면위치 조정장치는 제 1 물체의 패턴이 투영되는 제 2 물체의 투영광학계의 광축방향에 관한 위치어긋남을 신속하게 조정할 수 있으며, 또한, 기판상의 구획영역의 배치 결정이나 구획영역의 노광순서 결정 (선택) 시의 자유도를 향상시킬 수 있는 노광장치를 제공할 수 있고, 디바이스의 생산성을 향상시킬 수 있다.

Claims (46)

  1. 마스크와 기판을 거의 정지시킨 상태에서, 상기 마스크를 통해 에너지빔에 의해 상기 기판의 정지 노광을 수행하는 노광장치로서,
    상기 정지 노광 동안에 상기 에너지빔으로 조명되는 영역으로서, 상기 노광장치와는 달리 마스크 패턴과 기판이 동기 이동하는 스캔노광장치의 스캔노광에 의해 한번에 노광되는 기판상의 영역과 동일한 사이즈 및 형상의 영역을 갖는 이미지필드를 구비하는 투영광학계,
    상기 영역이 상기 정지 노광에 의해 한번에 상기 마스크로부터 상기 투영광학계를 통해 상기 에너지빔으로 노광되도록 상기 이미지 필드에서 상기 조명된 영역을 규정하는 마스크 디바이스, 및
    상기 기판이 탑재되는 기판 스테이지를 포함하는, 노광장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 영역은 (25 ㎜ × 33 ㎜) 및 (26 ㎜ × 33 ㎜) 중 어느 하나의 사이즈의 직사각형상인, 노광장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 마스크는 6 인치 사이즈이며, 상기 투영광학계의 투영배율은 1/4 배인, 노광장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 영역은 (22 ㎜ × 26 ㎜) 의 사이즈의 직사각형상인, 노광장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 마스크는 6 인치 사이즈이며, 상기 투영광학계의 투영배율은 1/5 배인, 노광장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 필드는, 상기 영역이 거의 내접하는 직경의 원형인, 노광장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 투영광학계는, 상기 해상력이 상기 스캔노광장치의 투영광학계의 해상력보다 낮은, 노광장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 노광장치의 스루풋과 관련된 제어팩터를 전사대상의 패턴의 최소선폭에 따라 변경하는 제어시스템을 더 구비하는, 노광장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 변경 대상으로 되는 제어팩터는, 상기 기판 스테이지의 위치결정 정밀도와 관련된 물리량의 허용치, 상기 기판 스테이지의 위치결정완료판단까지의 시간, 상기 투영광학계의 광축방향에 관한 상기 기판 표면의 목표면으로부터의 오차의 허용치, 상기 에너지빔의 조사에 기인하는 상기 투영광학계에 축적되는 열량의 허용치, 상기 기판 스테이지의 노광 중의 진동량의 허용치, 상기 기판에 부여되는 적산노광량의 허용오차, 상기 기판의 얼라인먼트 계측 정밀도와 관련된 물리량, 및 얼라인먼트계측시의 오토포커스의 온ㆍ오프 중 하나 이상을 포함하는, 노광장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기판 스테이지의 위치결정 정밀도와 관련된 물리량의 허용치는, 위치결정목표치로부터의 허용오차, 최대허용속도, 최대허용가속도 중 하나 이상을 포함하는, 노광장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 기판의 얼라인먼트 계측 정밀도와 관련된 물리량은, 상기 기판상에서 얼라인먼트계측에 이용되는 얼라인먼트 마크의 수, 또는 그 얼라인먼트 마크의 계측 화면 수를 포함하는, 노광장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어시스템은, 상기 최소선폭이 0.7 ㎛ 미만인 경우와, 상기 최소선폭이 0.7 ㎛ 이상인 경우의 2 단계로 상기 제어팩터를 변경하는, 노광장치.
  13. 제 3 항에 있어서,
    상기 이미지 필드는 상기 영역을 포함하는 직경이 원형인, 노광장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 조명영역은 상기 이미지 필드내에서 상기 투영광학계의 광축과 중심이 일치하는 직사각형 형상인, 노광장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 영역은 직사각형형상이고, 상기 이미지 필드는 상기 영역을 포함하는 직경이 원형인, 노광장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 투영광학계는, 그 투영 배율이 1/4 또는 1/5인, 노광장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 노광장치의 스루풋에 관련되는 제어 팩터를 변경하는 제어 시스템을 구비하고, 그 제어 시스템은 제 1 모드와, 그 제 1 모드와 상기 제어 팩터를 다르게 하여 상기 스루풋을 높게 하는 제 2 모드를 포함하는 복수의 노광 모드를 갖는, 노광장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제어 팩터는 상기 기판 스테이지의 제어 정밀도, 상기 투영광학계의 결상 성능, 상기 마스크의 패턴 이미지와 상기 기판과의 얼라인먼트 정밀도, 및 상기 기판의 노광량 제어 정밀도 중 하나 이상에 관련된 팩터를 포함하는, 노광장치.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 기판상의 영역에 전사해야 할 패턴에 따라서, 상기 복수의 노광 모드 중 하나가 선택되는, 노광장치.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 투영광학계는 상기 스캔노광장치의 투영광학계의 원형 이미지 필드보다 직경이 큰 원형 이미지 필드를 갖는, 노광장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 투영광학계는, 그 해상력이 상기 스캔노광장치의 투영광학계의 해상력보다 낮은, 노광장치.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 투영광학계는 상기 스캔노광장치에 의해 상기 기판상에 전사되는 패턴의 최소 선폭보다 최소 선폭이 큰 패턴의 축소 이미지를 상기 기판상에 투영하는, 노광장치.
  23. 제 1 항에 있어서,
    상기 스캔노광장치에 의해 한번에 노광되는 상기 영역의 사이즈를 a×b [㎜] 로 하면, 상기 투영광학계는 그 이미지 필드가 직경 D≒(a2＋b2)1/2 이 되는 원형인, 노광장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 투영광학계는 6인치 사이즈의 마스크에 형성되고, 상기 영역에 전사해야 할 패턴의 전체를 일괄하여 상기 기판상에 축소 투영하는, 노광장치.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 투영광학계는 상기 스캔노광장치에서 사용되는 마스크와 동일 사이즈의 마스크에 형성되고, 상기 영역에 전사해야 할 패턴의 전체를 일괄하여 상기 기판상에 축소 투영하는, 노광장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 투영광학계는, 그 투영배율이 1/4 또는 1/5 인, 노광장치.
  27. 제 1 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 기재된 노광장치를 사용하는 제 1 노광 공정과, 상기 스캔노광장치를 사용하는 제 2 노광 공정을 포함하고, 물체 상의 복수의 영역 (areas) 에 각각 회로 패턴을 형성하는 리소그래피 공정, 및
    상기 제 1 노광 공정에서는, 상기 각 영역에 제 1 패턴을 형성하기 위해 상기 노광장치에 의해 상기 영역마다 정지 노광이 실시되고, 상기 제 2 노광 공정에서는, 상기 각 영역에 제 2 패턴을 형성하기 위해 상기 스캔노광장치에 의해 상기 영역마다 주사 노광이 실시되는, 디바이스의 제조방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 패턴은 각각 상기 물체 상의 다른 레이어에 형성되는, 디바이스 제조방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 스캔노광장치에 의해 상기 제 2 패턴이 형성되는 레이어는 크리티컬 레이어 (critical layer) 인, 디바이스 제조방법.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 노광장치에 의해 상기 제 1 패턴이 형성되는 레이어는 미들 레이어 또는 러프 레이어인, 디바이스 제조방법.
  31. 제 27 항에 있어서,
    상기 노광장치는 스텝 앤드 리피트 방식이고, 상기 스캔노광장치는 스텝 앤드 스캔 방식인, 디바이스 제조방법.
  32. 마스크와 기판을 거의 정지시킨 상태에서, 상기 마스크를 통해 에너지빔에 의해 상기 기판의 정지 노광을 수행하는 노광 방법으로서,
    상기 기판을 기판 스테이지상에 탑재하고,
    패턴이 형성된 상기 마스크의 미리 결정된 영역을 상기 에너지빔으로 조명하고,
    상기 정지 노광 동안에 상기 에너지빔으로 조명되는 영역으로서, 상기 노광장치와는 달리 마스크 패턴과 기판이 동기 이동하는 스캔노광장치의 스캔노광에 의해 한번에 노광되는 기판상의 영역과 동일한 사이즈 및 형상의 영역을 갖는 이미지필드를 구비하는 투영광학계를 통해 상기 마스크의 미리 결정된 영역으로부터 상기 기판상으로 상기 에너지빔을 조사하고, 상기 패턴의 감소된 이미지가 상기 투영광학계에 의해 상기 이미지 필드내에 상기 조명된 영역 상으로 투영되고,
    상기 영역이 상기 정지 노광에 의해 한번에 상기 마스크로부터 상기 투영광학계를 통해 상기 에너지빔으로 노광되고 상기 패턴의 감소된 이미지가 상기 영역상으로 전송되도록, 상기 에너지빔의 조명 이전에 상기 에너지빔이 통과하는 광학 경로상에 제공된 마스크 디바이스에 의해 상기 이미지 필드에서 상기 조명된 부분을 규정하는 단계를 포함하는, 노광방법.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 노광장치는 복수의 노광 모드 중 하나를 사용하여 상기 패턴의 축소 이미지를 상기 영역에 전사하고, 그 복수의 노광 모드는, 제 1 모드와, 그 제 1 모드와 상기 정지형 노광장치의 스루풋에 관련된 제어 팩터를 다르게 하여 상기 스루풋을 높게 하는 제 2 모드를 포함하는, 노광방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 제어 팩터는, 상기 기판 스테이지의 제어 정밀도, 상기 투영광학계의 결상 성능, 상기 마스크의 패턴 이미지와 상기 기판과의 얼라인먼트 정밀도, 및 상기 기판의 노광량 제어 정밀도 중 하나 이상에 관련된 팩터를 포함하는, 노광방법.
  35. 제 33 항에 있어서,
    상기 기판상의 영역에 전사해야 할 패턴에 따라서, 상기 복수의 노광 모드 중 하나가 선택되는, 노광방법.
  36. 제 32 항에 있어서,
    상기 투영광학계는 상기 스캔노광장치의 투영광학계의 원형 이미지 필드보다 직경이 큰 원형 이미지 필드를 갖는, 노광방법.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 투영광학계는, 그 해상력이 상기 스캔노광장치의 투영광학계의 해상력보다 낮은, 노광방법.
  38. 제 32 항에 있어서,
    상기 투영광학계는 상기 스캔노광장치에 의해 상기 기판상에 전사되는 패턴의 최소 선폭보다 최소 선폭이 큰 패턴의 축소 이미지를 상기 기판상에 투영하는, 노광방법.
  39. 제 32 항에 있어서,
    상기 스캔노광장치에 의해 한번에 노광되는 상기 영역의 사이즈를 a×b [㎜] 로 하면, 상기 투영광학계는, 그 이미지 필드가 직경 D≒(a2＋b2)1/2 이 되는 원형인, 노광방법.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 투영광학계는 6인치 사이즈의 마스크에 형성되고, 상기 영역에 전사해야 할 패턴의 전체를 일괄하여 상기 기판상에 축소 투영하는, 노광방법.
  41. 제 39 항에 있어서,
    상기 투영광학계는 상기 스캔노광장치에서 사용되는 마스크와 동일 사이즈의 마스크에 형성되고, 상기 영역에 전사해야 할 패턴의 전체를 일괄하여 상기 기판상에 축소 투영하는, 노광방법.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 투영광학계는, 그 투영배율이 1/4 또는 1/5 인, 노광방법.
  43. 제 32 항 내지 제 42 항 중 어느 한 항에 기재된 노광방법을 사용하는 제 1 노광 공정과, 주사 노광을 실행하는 노광방법을 사용하는 제 2 노광 공정을 포함하고, 물체 상의 복수의 영역 (areas) 에 각각 회로 패턴을 형성하는 리소그래피 공정, 및
    상기 제 1 노광 공정에서는, 상기 각 영역에 제 1 패턴을 형성하기 위해 상기 노광장치에 의해 상기 영역마다 정지 노광이 실시되고, 상기 제 2 노광 공정에서는, 상기 각 영역에 제 2 패턴을 형성하기 위해 상기 스캔노광장치에 의해 상기 영역마다 주사 노광이 실시되는, 디바이스의 제조방법.
  44. 제 43 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 패턴은 각각 상기 물체 상의 다른 레이어에 형성되는, 디바이스의 제조방법.
  45. 제 44 항에 있어서,
    상기 노광장치에 의해 상기 제 1 패턴이 형성되는 레이어는 미들 레이어 또는 러프 레이어인, 디바이스의 제조방법.
  46. 제 45 항에 있어서,
    상기 스캔노광장치에 의해 상기 제 2 패턴이 형성되는 레이어는 크리티컬 레이어인, 디바이스의 제조방법.
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