KR100824572B1 - 노광방법 및 노광장치 - Google Patents

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KR100824572B1
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Abstract

레티클 (Ri) 과 기판 (4) 을 동기하여 이동하면서 슬릿형상의 조명광 (IL) 으로 조사하여 레티클 (Ri) 에 형성된 패턴의 이미지를 기판 (4) 상에 순차적으로 전사하는 노광방법에 있어서, 레티클 (Ri) 의 이동에 동기하여, 조명광 (IL) 의 조도분포를 서서히 감소시키는 감쇠부를 갖는 농도필터 (Fj) 를 이동한다.
레티클, 기판, 조명광, 농도필터, 노광방법

Description

노광방법 및 노광장치{EXPOSURE METHOD AND EXPOSURE APPARATUS}
도 1 은 본 발명의 실시형태에 관한 노광장치의 개략구성을 나타낸 도면.
도 2(a) 는 본 발명의 실시형태의 농도필터의 구성을 나타낸 평면도.
도 2(b) 는 도 2(a) 의 농도필터에 형성되는 마크의 일례를 나타낸 도면.
도 3(a) ∼ 도 3(i) 는 본 발명의 실시형태에 채용할 수 있는 9 종류의 농도필터의 구성을 나타낸 도면.
도 4 는 본 발명의 실시형태의 마스터 레티클의 모(親)패턴의 축소 이미지를 기판 상에 투영하는 경우를 나타낸 요부사시도,
도 5 는 본 발명의 실시형태의 슬릿마크의 계측에 대하여 설명하기 위한 도면.
도 6 은 본 발명의 실시형태의 마스터 레티클을 사용하여 레티클 (워킹레티클) 을 제조할 때의 제조공정을 설명하기 위한 도면.
도 7 은 본 발명의 실시형태의 레티클의 얼라인먼트기구를 나타낸 도면.
도 8 은 본 발명의 실시형태의 요부의 광축을 따른 방향의 배치를 옆에서 본 도면.
도 9 는 본 발명의 실시형태의 요부의 광축을 따른 방향의 배치를 광원측에서 본 도면.
도 10(a) 는 본 발명의 실시형태의 농도필터의 마크의 계측시의 각 부의 배치를 나타낸 도면.
도 10(b) 는 본 발명의 실시형태의 농도필터의 마크의 계측시의 각 부의 다른 배치를 나타낸 도면.
도 11(a) 는 본 발명의 실시형태의 슬릿마크의 계측을 위해 마크의 투영 이미지를 주사하는 상태를 나타낸 도면.
도 11(b) 는 본 발명의 실시형태의 슬릿마크의 계측시의 광전센서의 출력을 나타낸 도면.
도 12(a) 는 본 발명의 실시형태의 스캔노광개시전에서의 각 부의 광축을 따른 방향의 배치를 옆에서 본 도면.
도 12(b) 는 본 발명의 실시형태의 스캔노광개시전에서의 각 부의 광축을 따른 방향의 배치를 광원측에서 본 도면.
도 13(a) 는 본 발명의 실시형태의 스캔노광개시직후에서의 각 부의 광축을 따른 방향의 배치를 옆에서 본 도면.
도 13(b) 는 본 발명의 실시형태의 스캔노광개시직후에서의 각 부의 광축을 따른 방향의 배치를 광원측에서 본 도면.
도 14(a) 는 본 발명의 실시형태의 스캔노광 중에서의 각 부의 광축을 따른 방향의 배치를 옆에서 본 도면.
도 14(b) 는 본 발명의 실시형태의 스캔노광 중에서의 각 부의 광축을 따른 방형의 배치를 광원측에서 본 도면.
도 15(a) 는 본 발명의 실시형태의 스캔노광 종료직전에서의 각 부의 광축을 따른 방향의 배치를 옆에서 본 도면.
도 15(b) 는 본 발명의 실시형태의 스캔노광 종료직전에서의 각 부의 광축을 따른 방향의 배치를 광원측에서 본 도면.
도 16(a) 는 본 발명의 실시형태의 스캔노광 종료직후에서의 각 부의 광축을 따른 방향의 배치를 옆에서 본 도면.
도 16(b) 는 본 발명의 실시형태의 스캔노광 종료직후에서의 각 부의 광축을 따른 방향의 배치를 광원측에서 본 도면.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 조명광학계 2 : 레티클 스테이지
3 : 투영광학계 4 : 기판(감응물체)
5 : 시료대 6 : 기판 스테이지
111(X1, X2, Y1, Y2) : 블라인드 123 : 감광부(감쇠부)
124A 내지 124D : 마크 126 : 공간 이미지 계측장치
131 : 고정 슬릿판 136 : 슬릿
IL, IL1, IL2 : 조명광(슬릿광) Fj : 농도필터
Ri : 마스크-레티클(마스크) S1 내지 SN : 쇼트영역(영역)
본 발명은, 반도체집적회로, 액정표시소자, 박막자기헤드, 그 외의 마이크로디바이스 또는 포토마스크 등을 리소그래피기술을 이용하여 제조할 때에 사용되는 노광방법 및 노광장치에 관한 것이다.
마이크로디바이스 제조공정의 하나인 포토리소그래피공정에서는, 노광대상으로서의 기판 (포토레지스트가 도포된 반도체웨이퍼나 유리플레이트, 또는 블랭크스로 칭해지는 광투과성의 기판 등) 에 포토마스크 또는 레티클의 패턴의 이미지를 투영노광하는 노광장치가 사용된다. 최근에는, 기판의 대형화 등에 따른 노광영역의 대면적화에 대응하기 위해, 기판의 노광영역을 복수의 단위영역 (이하, 쇼트 또는 쇼트영역이라고 하는 경우가 있음) 으로 분할하여, 각 쇼트에 대하여 대응하는 패턴의 이미지를 각각 일괄적으로 순차적으로 투영노광하도록 한 일괄노광방식의 스티칭형 노광장치가 개발되고 있다.
이와 같은 노광장치에 있어서는, 투영광학계의 렌즈의 수차 (收差), 마스크나 기판의 위치결정오차 등에 의해, 각 쇼트의 이음매 부분에 부정합이 발생하는 일이 있기 때문에, 하나의 쇼트에 대한 패턴의 이미지의 일부와 이것에 인접하는 다른 쇼트에 대한 패턴의 이미지의 일부를 중첩하여 노광하도록 되어 있다. 이와 같은 패턴의 이미지의 중합부 (연결부라고도 함) 에 있어서는, 노광량이 중합부 이외의 부분에 대하여 커지므로, 예컨대, 기판 상에 형성된 패턴의 이 중합부에서의 선폭 (라인 또는 스페이스의 폭) 이 포토레지스트의 특성에 따라 가늘거나 굵어진다.
따라서, 각 쇼트의 주변부 (중합부로 되는 부분) 의 노광량분포를 그 외측으로 감에 따라 작아지도록 경사적으로 설정하여, 이 중합부의 노광량이 2 회의 노광에 의해 전체적으로, 이 중합부 이외의 부분의 노광량과 동일해지도록 하여, 이와 같은 중합부에서의 선폭변화가 적은 이음매가 없는 (seamless) 연결의 실현을 꾀하고 있다.
쇼트의 주변부에서의 이와 같은 경사적인 노광량분포를 실현하기 위한 기술로서는, 레티클자체의 이 중합부에 대응하는 부분에 투과광량을 경사적으로 제한하는 감광부를 형성하도록 한 것이 알려져 있다. 그러나, 레티클자체에 감광부를 형성하는 것은, 레티클의 제조공정수나 비용이 증대하여, 마이크로디바이스 등의 제조비용을 상승시킨다.
따라서, 유리플레이트에 상기와 동일한 감광부를 형성하여 이루어지는 농도필터를, 레티클의 패턴형성면과 거의 공액(共役)인 위치에 형성하도록 한 것, 또는, 레티클의 패턴형성면과 거의 공액인 위치에 광로에 대하여 진퇴가능한 차광판 (블라인드) 을 갖는 블라인드기구를 설치하여, 기판에 대한 노광처리중에 이 차광판을 진출 또는 퇴거시킴으로써, 이와 같은 경사적인 노광량분포를 실현하도록 한 것이 개발되고 있다.
그러나, 상술의 노광장치는, 레티클과 기판을 정지시킨 상태에서 노광을 실행하는 일괄노광방식의 노광장치이지만, 최근에서는, 투영광학계의 디스토션 (distortion), 종합초점오차 (이미지면 만곡, 이미지면 경사 등을 포함) 및 선폭오차 등의 각종 오차의 저감, 해상도의 향상, 사다리꼴형 디스토션이나 플랫네스 (flatness) 등의 오차보정의 용이화 등의 관점에서, 스캔방식 (축차노광방식) 의 노광장치가 개발되어 실용되고 있다. 스캔방식의 노광장치는, 슬릿형상으로 정형된 조명광에 대하여 레티클과 기판을 동기이동시킴으로써, 각 쇼트에 대하여 대응하는 패턴의 이미지를, 각각 축차적으로 투영노광하도록 한 노광장치이다.
이와 같은 스캔방식의 노광장치로 스티칭노광 (연결노광) 을 실행하는 경우에 있어서, 상술한 바와 같은 이음매가 없는 연결을 실현하기 위한 쇼트의 주변부에 대한 노광량을 조정하는 기술로서는, 슬릿형상의 조명광의 형상을 사다리꼴형상 또는 육각형으로서, 다시 말하면, 조명광의 주사방향에 직교하는 방향의 단부의 형상을 그 선단 (先端) 으로 감에 따라 가늘어지도록 하여, 이 주변부의 적산노광량이 경사적으로 되도록 한 것이 알려져 있다.
그러나, 조명광의 형상을 연구하는 기술에서는, 쇼트를 주사방향에 직교하는 방향으로 이음매 없이 서로 연결하는 것은 가능하지만, 주사방향을 따른 방향으로 이음매 없이 서로 연결할 수 없다. 즉, 일차원방향의 연결만으로, 이차원방향으로 연결시킬 수 없다는 문제가 있었다.
또한, 최근에서는, 조명광으로서, 엑시머레이저광 등의 펄스광을 사용하는 일이 있으나, 이와 같은 펄스광의 펄스단위에서의 광량의 편차는 비교적 크다. 따라서, 슬릿광의 폭이 넓은 부분에서는, 다수의 펄스가 조사되는 점에서 평균화되어 충분한 균일성을 실현할 수 있지만, 슬릿광의 단부의 폭이 좁은 부분에서는, 평균화되는데 충분한 펄스수로 되지 않기 때문에, 연결부의 노광량이 균일해지지 않고 불균일해져, 연결부에서의 패턴의 정밀도가 나빠지는 경우가 있다는 문제도 있었다.
따라서 본 발명의 목적은, 주사방향에 직교하는 방향뿐만 아니라. 주사방향을 따른 방향으로도 이음매가 없는 연결노광을 실현할 수 있는 노광방법 및 노광장치를 제공하는 것이다. 또한, 조명광으로서 펄스광을 사용한 경우이더라도, 연결부에서의 패턴의 선폭이나 피치의 균일성이 양호하고, 고정밀도한 패턴을 형성할 수 있도록 하는 것도 목적으로 한다.
또한, 기판 상의 노광영역, 특히 주변부가 겹치는 적어도 2 개의 쇼트영역의 중합부에서 적산광량 (노광도즈), 나아가서는 패턴 (전사 이미지) 의 선폭을 균일화할 수 있는 스텝·앤드·스티치방식의 노광방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 관점에 의하면, 마스크 (Ri) 와 감응물체 (4) 를 동기하여 이동하면서 슬릿형상의 에너지빔 (IL) 으로 조사하여 이 마스크에 형성된 패턴 (Pi) 의 이미지를 이 감응물체 상에 순차적으로 전사하도록 한 노광방법으로, 상기 마스크의 이동에 동기하여, 상기 에너지빔의 에너지량을 서서히 감소시키는 감쇠부 (123) 를 갖는 농도필터 (Fj) 를 이동하는 공정을 포함하는 노광방법이 제공된다.
본 발명의 제 2 관점에 의하면, 에너지빔 (IL) 에 대하여 마스크 (Ri) 와 감응물체 (4) 를 각각 상대이동하고, 상기 마스크를 통하여 상기 에너지빔으로 상기 감응물체를 주사노광하는 노광방법으로, 상기 주사노광시에 상기 감응물체가 이동되는 제 1 방향 (Y) 에 관하여, 상기 감응물체 상에서의 상기 에너지빔의 조사영역내에서 부분적으로 그 에너지량을 서서히 감소시킴과 동시에, 상기 주사노광 중, 상기 에너지량이 서서히 감소하는 슬로프부를 상기 조사영역내에서 상기 제 1 방향으로 상대이동시키는 공정을 포함하는 노광방법이 제공된다.
본 발명의 제 3 관점에 의하면, 마스크 (Ri) 와 감응기판 (4) 을 동기하여 이동하면서 슬릿형상의 에너지빔 (IL) 으로 조사하여 이 마스크에 형성된 패턴 (Pi) 의 이미지를 이 감응기판 상에 순차적으로 전사하도록 한 노광장치로서, 상기 에너지빔의 에너지분포를 조정하는 농도필터 (Fj), 및 상기 농도필터를 상기 마스크에 동기하여 이동하는 필터스테이지 (FS) 를 구비한 노광장치가 제공된다.
본 발명의 제 4 관점에 의하면, 마스크 (Ri) 를 이동하는 마스크 스테이지 (2), 기판 (4) 을 이동하는 기판스테이지 (6), 슬릿형상의 에너지빔 (IL) 을 조사하는 조명광학계, 상기 에너지빔의 에너지량을 서서히 감소시키는 감쇠부 (123) 를 갖는 농도필터 (Fj) 를 이동하는 필터스테이지 (FS), 및 상기 마스크, 상기 기판 및 상기 농도필터가 상기 에너지빔에 대하여 동기하여 이동하도록, 상기 마스크 스테이지, 상기 기판스테이지 및 상기 필터스테이지를 제어하는 제어장치 (9) 를 구비한 노광장치가 제공된다.
본 발명의 제 5 관점에 의하면, 에너지빔 (IL) 에 대하여 마스크 (Ri) 와 감응물체 (4) 를 각각 상대이동하고, 상기 마스크를 통하여 상기 에너지빔으로 상기 감응물체를 주사노광하는 노광장치로서, 상기 감응물체 상에서의 상기 에너지빔의 조사영역내에서 그 에너지량을, 상기 감응물체가 이동되는 제 1 방향 (Y) 에 관한 단부에서 서서히 감소시키는 농도필터 (Fj) 와, 상기 주사노광 중, 상기 에너지량이 서서히 감소하는 슬로프부를 상기 조사영역내에서 상기 제 1 방향으로 시프트시키는 조정장치를 구비하는 노광장치가 제공된다.
본 발명의 제 6 관점에 의하면, 에너지빔 (IL) 에 대하여 마스크 (Ri) 와 감응물체 (4) 를 각각 상대이동하고, 상기 마스크를 통하여 상기 에너지빔으로 상기 감응물체를 주사노광하는 장치로서, 상기 주사노광시에 상기 감응물체가 이동되는 제 1 방향 (Y) 에 관한, 상기 감응물체 상에서의 상기 에너지빔의 조사영역의 폭을 규정하는 제 1 광학장치, 및 상기 제 1 방향에 관하여 상기 조사영역내에서 부분적으로 그 에너지량을 서서히 감소시킴과 동시에, 상기 주사노광 중, 상기 조사영역내에서 상기 에너지량이 서서히 감소하는 슬로프부를 상기 제 1 방향으로 시프트시키는 제 2 광학장치를 구비하는 노광장치가 제공된다.
본 발명에 의하면, 마스크의 이동에 동기하여 농도필터 (또는 슬로프부) 를 이동하도록 하였으므로, 에너지빔의 형상을 연구하는 일 없이, 쇼트의 주변부를 농도필터의 감쇠부의 특성 (또는 슬로프부의 에너지량분포) 에 따라 적산에너지량 분포로 되도록 노광할 수 있다. 따라서, 주사방향에 직교하는 방향 및 주사방향을 따른 방향의 어느 것이나 이음매가 없는 연결노광을 행할 수 있게 된다.
또한, 에너지빔으로서, 엑시머레이저광 등의 펄스광을 사용하는 경우이더라도, 다수의 펄스에 의한 평균화효과가 충분히 발휘되므로, 쇼트의 연결부의 적산에너지량이 불균일해지는 일도 적어지고, 이 연결부에서의 패턴의 선폭이나 피치의 균일성이 양호하여, 고정밀도한 패턴을 형성할 수 있게 된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 도 1 은, 본 발명의 실시형태에 관한 노광장치의 개략구성을 나타낸 도면이고, 이 노광장치는, 스텝·앤드·스캔방식의 스티칭형 투영노광장치이다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, 도 1 중에 나타낸 XYZ 직교좌표계를 설정하고, 이 XYZ 직교좌표계를 참조하면서 각 부재의 위치관계에 대하여 설명한다. XYZ 직교좌표계는, X 축 및 Z 축이 지면 (紙面) 에 대하여 평행이 되도록 설정되고, Y 축이 지면에 대하여 수직이 되는 방향으로 설정되어 있다. 도면내의 XYZ 좌표계는, 실제로는 XY 평면이 수평면에 평행인 면에 설정되고, Z 축이 연직상방향으로 설정된다. Y 축을 따른 방향이 스캔 (주사) 방향이다.
도 1 에 있어서, 광원 (100) 으로부터의 광 (여기에서는, ArF 엑시머 레이저로 함) 으로서의 자외펄스광 (IL ; 이하, 조명광 (IL) 이라 함) 은, 조명광학계 (1) 와의 사이에서 광로를 위치적으로 매칭시키기 위한 가동 (可動) 미러 등을 포함하는 빔매칭유닛 (BMU ; 101) 을 통과하고, 파이프 (102) 를 통하여 광감쇠기(attenuator)로서의 가변감광기 (103) 에 입사된다.
주제어계 (9) 는 기판 (4) 상의 레지스트에 대한 노광량을 제어하기 위해, 광원 (100) 과의 사이에서 통신함으로써, 발광의 개시 및 정지, 발진주파수 그리고 펄스에너지로 정해지는 출력을 제어함과 동시에, 가변감광기 (103) 에서의 조명광 (IL) 에 대한 감광율을 단계적 또는 연속적으로 조정한다.
가변감광기 (103) 를 통과한 조명광 (IL) 은, 소정의 광축을 따라 배치되는 렌즈계 (104, 105) 로 이루어지는 빔정형광학계를 거쳐, 옵티컬·인테그레이터 (예컨대, 내면반사형 인테그레이터 (로드인테그레이터 등), 플라이아이렌즈, 또는 회절광학소자 등으로, 동도에서는, 플라이아이렌즈 ; 106) 에 입사된다. 또한, 플라이아이렌즈 (106) 는, 조도분포의 균일성을 높이기 위해, 직렬로 2 단 배치하여도 된다.
플라이아이렌즈 (106) 의 출사면에는 개구조리개계 (107) 가 배치되어 있다. 개구조리개계 (107) 에는, 통상 조명용의 원형의 개구조리개, 복수의 편심된 소 (小) 개구로 이루어지는 변형조명용의 개구조리개, 윤대 (輪帶) 조명용의 개구조리개 등이 전환되어 자유롭게 배치되어 있다. 플라이아이렌즈 (106) 로부터 출사되어 개구조리개계 (107) 의 소정의 개구조리개를 통과한 조명광 (IL) 은, 투과율이 높고 반사율이 낮은 빔스플리터 (108) 에 입사된다. 빔스플리터 (108) 에서 반사된 광은 광전검출기로 이루어지는 인테그레이터 센서 (109) 에 입사되고, 인테그레이터 센서 (109) 의 검출신호는 도시하지 않은 신호선을 통하여 주제어계 (9) 에 공급된다.
빔스플리터 (108) 의 투과율 및 반사율은 미리 고정밀도로 계측되어, 주제어계 (9) 내의 메모리에 기억되어 있고, 주제어계 (9) 는, 인테그레이터 센서 (109) 의 검출신호로부터 간접적으로 투영광학계 (3) 에 대한 조명광 (IL) 의 입사광량, 나아가서는 기판 (4) 상에서의 조명광 (IL) 의 광량을 모니터할 수 있도록 구성되어 있다.
빔스플리터 (108) 를 투과한 조명광 (IL) 은, 도 8 에도 나타나 있는 바와 같이, 레티클 블라인드기구 (110), 필터스테이지 (FS ; 도 8 에서는 도시생략) 에 유지된 농도필터 (Fj) 및 고정슬릿 (131 판 ; 도 1 에서는 도시생략) 에 이 순서대로 입사한다.
레티클 블라인드기구 (110) 는, 4 장의 가동식의 블라인드 (차광판 ; 111 (111X1, 111X2, 111Y1, 111Y2)) 및 그 구동기구를 구비하여 구성되어 있다. 도 9 에 나타나 있는 바와 같이, 블라인드 (111X1, 111X2) 는, X 방향 블라인드 가이드 (132X) 를 따라 X 방향으로 이동할 수 있도록 각각 지지되어 있다. 이들의 블라인드 (111X1, 111X2) 는, 구동기구 (예컨대, 리니어모터 등 ; 138X) 에 의해 각각 독립적으로 구동되도록 되어 있고, X 방향의 임의의 위치로 위치결정할 수 있도록 되어 있다. 또한, 블라인드 (111X1, 111X2) 는, 그 자세의 미조정 (微調整) 도 가능하도록 되어 있다.
블라인드 (111Y1, 111Y2) 는, Y 방향 블라인드 가이드 (132Y) 를 따라 Y 방향으로 이동할 수 있도록 각각 지지되어 있다. 이들의 블라인드 (111Y1, 111Y2) 는, 구동기구 (예컨대 리니어모터 등 ; 138Y) 에 의해 각각 독립적으로 구동되도록 되어 있고, Y 방향의 임의의 위치에 위치결정할 수 있도록 되어 있다. 또한, 블라인드 (111Y1, 111Y2) 는, 그 자세의 미조정도 가능하도록 되어 있다. 또한, 블라인드 (111Y1, 111Y2) 는, 서로의 상대위치관계를 유지한 상태로 후술하는 레티클 (Ri), 농도필터 (Fj) 및 기판 (4) 의 스캔동작에 동기하여 Y 방향으로 이동할 수 있도록 되어 있다.
블라인드 (111Y1, 111Y2) 의 구동은, 각각 구동기구 (138Y) 를 완전히 독립하여 설치하여 자세조정 및 위치결정에 더하여 동기이동도 각각 실행할 수 있도록 할 수 있다. 단, 자세의 미조정 및 위치결정에 대해서는, 블라인드 (111Y1 와 111Y2) 에 각각 독립된 미동기구 (보이스코일모터 또는 EI코어 등) 를 설치하여 각각 실행하고, 레티클 (Ri), 농도필터 (Fj) 및 기판 (4) 에 대한 블라인드 (111Y1, 111Y2) 의 동기이동에 대해서는 다른 단일의 조동기구 (리니어모터 등) 를 설치하여 일체적으로 실행하도록 구동기구 (138Y) 를 구성하여도 된다.
레티클 블라인드기구 (110) 의 블라인드 (111) 를 통과한 조명광 (IL) 은, 필터스테이지 (FS) 에 유지된 농도필터 (Fj) 에 입사한다. 필터 스테이지 (FS) 는, 도 9 에 나타나 있는 바와 같이, Y 방향을 따라 연재(延在)된 필터 가이드 (133), 이 필터가이드 (133) 에 이동 자유롭게 지지부재 (134) 를 통하여 지지된 필터홀더 (135) 및 구동기구 (예컨대 리니어모터 등 ; 137) 등을 구비하여 구성되어 있다. 농도필터 (Fj) 는 필터홀더 (135) 에 탈착 자유롭게 유지되고, 필터 스테이지 (FS) 에 의해, 후술하는 레티클 (Ri) 및 기판 (4) 의 스캔동작에 동기하여 이동할 수 있도록 되어 있다. 또한, 필터 홀더 (135) 는, 유지하고 있는 농도필터 (Fj) 를 XY 평면내에서 회전방향 및 진행방향으로 미동하고, 또한 Z 방향으로의 미동, 및 XY 평면에 대한 2 차원적인 경사를 가능하게 하는 조정기구도 갖고 있다.
필터 스테이지 (FS ; 농도필터 (Fj)) 의 Y 방향의 위치는, 도시하지 않은 레이저간섭, 또는 리니어 엔코더 등에 의해 계측되도록 되어 있고, 이 계측치 및 주제어계 (9) 로부터의 제어정보에 의해 필터 스테이지 (FS) 의 동기이동을 포함하는 동작이 제어된다.
농도필터 (Fj) 의 하류측의 근방에는, 도 8 에 나타나 있는 바와 같이, X 방향으로 연재하는 가늘고 긴 직사각형상의 슬릿 (개구 ; 136) 을 갖는 고정슬릿판 (고정블라인드 ; 131) 이 설치되어 있고, 농도필터 (Fj) 를 통과한 조명광 (IL) 은, 이 고정슬릿판 (131) 의 슬릿 (136) 에 의해 X 방향으로 연재하는 가늘고 긴 직사각형상의 광 (光) 으로 정형된다. 본 예에서는, 고정슬릿판 (131) 의 슬릿 (136) 은 X 방향의 개구폭이 농도필터 (Fj) 의 폭과 동일한 정도이상으로 설정된다. 따라서, 조명광학계 (1) 에 의해 조명광 (IL) 이 조사되는 레티클 (Ri) 상의 조명영역 및 후술의 투영광학계 (3) 에 관하여 그 조명영역과 공액이고, 또한 레티클 (Ri) 의 패턴 이미지가 형성되는 투영영역 (즉, 투영광학계 (3) 에 의해 조명광 (IL) 이 조사되는 기판 (4) 상의 노광영역) 은, 주사노광시에 레티클 (Ri) 및 기판 (4) 이 이동되는 주사방향 (Y 방향) 에 관한 폭이 고정슬릿판 (131 ; 및 블라인드 (111Y1, 111Y2)) 에 의해 규정되고, 그 주사방향과 직교하는 비주사방향 (X 방향) 에 관한 폭이 실질적으로 농도필터 (Fj ; 및 블라인드 (111X1, 111X2)) 에 의해 규정되게 된다.
도 8 에 나타나 있는 바와 같이, 레티클 블라인드기구 (110) 의 블라인드 (111), 농도필터 (Fj) 의 감광부 (123) 를 구성하는 도트패턴 (상세한 것은 후술함) 이 형성된 면 및 고정슬릿판 (131) 은, 후술하는 레티클 (Ri) 의 패턴형성면과 공액인 면 (PL1) 의 근방에 배치되어 있다. 또한, 레티클 블라인드 기구 (110) 의 블라인드 (111) 의 적어도 일부, 예컨대 상술의 주사방향 (Y 방향) 에 관한 조명영역 (및 투영영역) 의 폭을 제한하는 블라인드 (111Y1, 111Y2) 를 그 공액면 (PL1) 에 배치하여도 된다. 여기에서, 농도필터 (Fj) 및 고정슬릿판 (131) 은, 레티클 공액면 (PL1) 으로부터 약간 디포커스되도록 적극적으로 설정되어 있다.
이와 같이 디포커스시키는 것은, 이하의 이유에 의한다. 즉, 농도필터 (Fj) 에 대해서는, 그 감광부 (123) 를 구성하는 도트패턴이 레티클 (Ri) 의 패턴형성면 (노광대상으로서의 기판 (4) 의 표면과 공액) 상에서 해상되지 않도록 하기 위해, 바꿔 말하면, 기판 (4) 에 도트패턴이 전사되지 않도록 하기 위해서이다. 또한, 고정슬릿판 (131) 에 대해서는, 조명광 (IL) 은 상술한 바와 같이 펄스광이고, 각 펄스간의 광량에는 편차가 있으므로, 이 편차의 영향으로 기판 (4) 의 노광량의 제어정밀도 (균일성) 가 열화되는 것을 저감하기 위해서이다. 즉, 조명광학계 (1) 내에서 고정슬릿판 (131) 을 상술의 공액면 (PL1) 으로부터 어긋나게 함으로써, 레티클 (Ri ; 기판 (4)) 상에서의, 주사방향 (Y 방향) 에 관한 조명광 (IL) 의 강도분포가 그 양단에서 각각 슬로프부를 갖게 된다. 이로써, 주사노광시에 기판 (4) 상의 각 점이 그 슬로프부를 가로지르는 동안에 복수의 펄스광이 조사되고, 기판 (4) 에서의 노광량의 제어정밀도, 예컨대, 노광량분포의 균일성의 저하를 방지할 수 있다.
여기에서, 농도필터 (Fj) 의 구성 등에 대하여, 상세하게 설명한다. 농도필터 (Fj) 는, 기본적으로 도 2 에 나타나 있는 바와 같은 구성이다. 이 농도필터 (Fj) 는, 석영유리와 같은 광투과성의 기판 상에, 크롬 등의 차광성 재료를 증착한 차광부 (121), 이 차광성재료를 증착하지 않은 투광부 (122), 및 이 차광성재료를 그 존재확률을 변화시키면서 증착한 감광부 (감쇠부 ; 123) 를 갖고 있다. 감광부 (123) 는, 도트상으로 감광성재료를 증착한 것으로, 도트 크기는, 농도필터 (Fj) 를 도 1 및 도 8 에 나타낸 위치에 설치하고 있는 상태에서, 레티클 (Ri 과의 사이에 배치되는 광학계 (112 ∼ 116) 의 해상한계이하로 되는 것이다.
감광부 (123) 의 감광특성 (감광율분포) 은, 이 실시형태에서는 이하와 같이 설정되어 있다. 여기에서, 도 2(a) 에 있어서, 직사각형상의 감광부 (123) 를 구성하는 4 변 중의 2 변이 각각 교차하는 영역 (모서리부) 을 좌하 (左下) 모서리부, 좌상 (左上) 모서리부, 우하 (右下) 모서리부, 우상 (右上) 모서리부로 하고, 각 변의 이 모서리부를 제외한 영역 (변부) 을 좌변부, 우변부, 상변부, 하변부로 하기로 한다.
각 변부의 감광특성은, 각각 변의 내측 (투광부 (122) 측) 으로부터 외측 (차광부 (121) 측) 으로 감에 따라 경사직선적으로 감광율이 높아지도록, 즉 투과율이 낮아지도록 설정되어 있다. 바꿔 말하면, 기판 (4) 상에서 인접하는 2 개의 쇼트만이 중첩되는 영역 (상하 또는 좌우로 인접하는 쇼트가 중첩되는 부분 중 비스듬하게 인접하는 쇼트가 중첩되지 않은 부분) 이 감광부 (123) 의 좌변부와 우변부 또는 상변부와 하변부를 통하여 2 회 노광됨으로써, 투광부 (122) 를 통하여 1 회 노광된 부분과 거의 같은 노광량이 되도록 설정되어 있다. 단, 각 변부의 감광특성은, 상기와 같이 경사직선적으로 설정되지 않아도 되고, 예컨대, 내측으로부터 외측으로 감에 따라 곡선적으로 감광율이 높아지도록 설정하여도 된다. 즉, 좌변부와 우변부 또는 상변부와 하변부가, 2 회의 노광에 의해 투광부 (122) 의 노광량과 같아지도록 서로 보완하는 특성에 설정되어 있으면 된다.
또한, 각 모서리부의 감광특성은, 이 모서리부를 구성하는 2 변의 변부의 감광특성의 일방을 제 1 특성, 타방을 제 2 특성으로서, 제 1 특성과 제 2 특성을 합한 특성에 기초하여 설정되어 있다. 바꿔 말하면, 기판 (4) 상에서 4 개의 쇼트가 중첩되는 영역 (상하 및 좌우에 인접하는 쇼트가 전부 중첩되는 부분) 이 감광부 (123) 의 좌하모서리부와 좌상모서리부와 우하모서리부와 우상모서리부를 통하여 4 회 노광됨으로써, 투광부 (122) 를 통하여 1 회 노광된 부분과 거의 같은 노광량으로 되도록 설정되어 있다.
단, 각 모서리부의 감광특성은, 상기와 같이 설정하지 않아도 되고, 좌하모서리부와 좌상모서리부와 우하모서리부와 우상모서리부가, 4 회의 노광에 의해 투광부 (122) 의 노광량과 같아지도록 서로 보완하는 특성에 설정되어 있으면 된다. 또한, 각 모서리부가 대칭적인 특성에 설정되어 있을 필요는 반드시 없고, 예컨대, 이하와 같이 할 수 있다. 즉, 감광부 (123) 의 좌하모서리부의 좌하절반의 삼각형부분을 감광율 100% 로 함과 동시에, 이 좌하모서리부의 우상절반의 삼각형부분을 좌하 45 도 방향으로 외측으로 감에 따라 감광율이 경사직선적으로 높아지도록 설정한다. 마찬가지로 우상모서리부의 우상절반의 삼각형부분을 감광율 100%로 함과 동시에, 이 우상 모서리부의 좌하절반의 삼각형부분을 우상 45도 방향으로 외측으로 감에 따라 감광율이 경사직선적으로 높아지도록 설정한다. 좌상모서리부 및 우하모서리부의 감광특성에 대해서는, 이 좌상모서리부 및 이 우하모서리부를 구성하는 2 변의 변부의 감광특성의 일방을 제 1 특성, 타방을 제 2 특성으로서, 제 1 특성과 제 2 특성을 가산한 특성에 기초하여 설정한다. 이로써, 4 회 (좌하모서리부의 좌하절반의 삼각형부분과 우상모서리부의 우상절반의 삼각형 부분은 감광율 100% 이므로 엄밀하게는 3 회) 의 노광에 의해 투광부 (122) 의 노광량과 같아지도록 할 수 있다.
또한, 도트배치방법은, 감광부 (123) 내에서 투과율이 동일한 부분에서는 도트를 동일피치 (P) 로 배치하는 것보다도, P 에 대하여, 가우스분포를 갖는 난수 (R) 를 각 도트마다 발생시킨 것을 더한 P+R 로 배치하는 것이 좋다. 그 이유는, 도트배치에 의해 회절광이 발생하고, 경우에 따라서는 조명계의 개구수 (NA) 를 초과하여 감광기판까지 광이 도달하지 않는 현상이 일어나고, 설계투과율로부터의 오차가 커지기 때문이다.
또한, 도트 크기는 전부 동일한 크기가 바람직하다. 그 이유는, 복수종 (種) 의 도트 크기를 사용하고 있으면, 상술의 회절에 의한 설계투과율로부터의 오차가 발생한 경우에, 그 오차가 복잡, 즉 투과율보정이 복잡해지기 때문이다.
그러나, 농도필터 (Fj) 의 감광부 (123) 의 묘화 (描畵) 는, 도트형상 오차를 작게 하기 위한 고가속 EB 묘화기로 묘화하는 것이 바람직하고, 또 도트형상은, 프로세스에 의한 형상오차를 측정하기 쉬운 장방형 (정방형) 이 바람직하다. 형상오차가 있는 경우에는, 그 오차량이 계측가능하면 투과율 보정을 하기 쉬운 이점이 있다.
농도필터 (Fj) 의 차광부 (121), 투광부 (122) 및 감광부 (123) 는, 필터 스테이지 (FS) 에 유지된 상태에서, 마스터 레티클 (Ri) 의 패턴형성면에 대하여 공액인 면과 당해 농도필터 (Fj) 와의 광축에 따른 방향의 거리 (치수) 에 따라, 이 패턴형성면상에서 적정한 형상이 되도록 미리 보정되어 형성되어 있다.
도 2(a) 에 나타나 있는 바와 같이, 농도필터 (Fj) 의 차광부 (121) 에는 복수의 마크 (124A, 124B, 124C, 124D) 가 형성되어 있다. 이들의 마크 (124A ∼ 124D) 는, 농도필터 (Fj) 의 차광부 (121) 의 일부를 제거하여, 직사각형상 또는 그 외의 형상의 개구 (광투과부) 를 형성함으로써 구성된다. 여기에서는, 도 2(b) 에 나타나는 바와 같이, 복수의 슬릿형상의 개구로 이루어지는 슬릿마크를 채용하고 있다. 이 슬릿마크는, X 방향 및 Y 방향의 위치를 계측하기 위해, Y 방향으로 형성된 슬릿을 X 방향으로 배열한 마크요소 (125X) 와, X 방향으로 형성된 슬릿을 Y 방향으로 배열한 마크요소 (125Y) 를 조합한 것이다.
농도필터 (Fj) 의 X, Y 방향의 위치, XY 평면내에서의 회전량 및 투영배율은, 예컨대 레티클 (Ri) 또는 기판 (4) 이 배치되는 소정면 (투영광학계 (3) 의 물체면 또는 이미지면) 상에서 마크 (124A, 124B, 124C, 124D) 의 이미지를 각각 검출하여 얻어지는 위치정보에 기초하여, 농도필터 (Fj) 의 미동이나 레티클 (Ri) 과의 사이에 배치되는 광학계 (113, 114 등) 의 광학특성의 변경 등을 실행함으로써 조정된다. 또한, 농도필터 (Fj) 의 Z 방향의 위치 (디포커스량) 및 Z 방향 틸트량 (XY 평면에 대한 경사각) 에 대해서는, 예컨대, 복수 Z 위치에서 마크 (124A, 124B, 124C, 124D) 의 각 이미지를 검출하고, 신호강도 또는 신호콘트라스트가 최대로 되는 Z 위치 (베스트 포커스위치) 에 기초하여 농도필터 (Fj) 를 이동함으로서 조정된다. 이로써, 농도필터 (Fj) 는 조명광학계 (1) 내에서 상술의 공액면 (PL1) 으로부터 어느 일정량 디포커스된 위치에 설치된다.
이들의 마크 (124A, 124B, 124C, 124D) 의 계측에 대해서는, 블라인드 (111X1, 111X2, 111Y1, 111Y2) 및 농도필터 (Fj) 를 고정슬릿판 (131) 의 슬릿 (136) 에 대하여, 도 10(a) 에 나타낸 바와 같은 배치로서, 마크 (124A, 124B) 를 조명광 (IL) 에 의해 조명하여 공간 이미지 계측장치 등에 의해 계측한 후, 블라인드 (111X1, 111X2, 111Y1, 111Y2), 농도필터 (Fj) 를 슬릿 (136) 에 대하여, 도 10(b) 에 나타낸 바와 같은 배치로서, 마크 (124C, 124D) 를 조명광 (IL) 에 의해 조명하여 동일하게 공간 이미지 계측장치 등으로 계측한다. 공간 이미지 계측장치에 대해서는 후술한다.
또한, 농도필터에 설치하는 마크의 수는 4 개로 한정되는 것이 아니라, 농도필터의 설정정밀도 등에 따라 적어도 하나를 설치해 놓으면 된다. 또한, 본 예에서는, 도 2(a) 에 있어서, 농도필터 (Fj) 의 상변측과 하변측 (스캔방향 (Y축방향)) 의 상류측과 하류측) 에 각각 1 쌍의 마크를 설치하고 있으나, 농도필터 (Fj) 의 각 변에 대하여 각각 하나씩, 또는 복수씩 배치하여도 된다. 이 경우에 있어서, 각 마크를 농도필터 (Fj) 의 중심에 관하여 대칭으로 설치하도록 하여도 되지만, 각 마크는, 농도필터 (Fj) 의 중심에 관하여 점대칭이 되지 않도록 배치하는, 또는 그 복수의 마크는 점대칭으로 배치하고, 별도로 인식패턴을 형성하는 것이 바람직하다. 이것은, 조명광학계내에 농도필터를 배치하여 에너지분포를 계측한 후에 그 농도필터를 꺼내 그 수정을 추가하여 재설정할 때, 결과적으로 조명광학계의 광학특성 (디스토션 등) 을 고려하여 농도필터의 수정이 실행되고 있기 때문에, 그 농도필터가 회전하여 재설정되면, 그 수정이 의미를 갖지 않게 되기 때문으로, 원상태로 농도필터를 재설정가능하게 하기 위해서이다.
농도필터 (Fj) 는, 도 1 에 나타낸 바와 같이, 필터 스테이지 (FS) 의 측방에 필터 라이브러리 (16a) 를 설치하여, 적당히 교환할 수 있도록 하여도 된다. 이 경우, 필터 라이브러리 (16a) 는 Z 방향으로 순차 배열된 L (L 은 자연수) 개의 지지판 (17a) 을 갖고, 지지판 (17a) 에 농도필터 (F1, …, FL) 가 탑재된다. 필터 라이브러리 (16a) 는, 슬라이드장치 (18a) 에 의해 Z 방향으로 이동 자유롭게 지지되고, 필터 스테이지 (FS) 와 필터 라이브러리 (16a) 의 사이에, 회전이 자유롭게 Z 방향으로 소정범위에서 이동할 수 있는 아암을 구비한 로더 (19a) 가 배치된다. 주제어계 (9) 가 슬라이드장치 (18a) 를 통하여 필터 라이브러리 (16a) 의 Z 방향의 위치를 조정한 후, 로더 (19a) 의 동작을 제어하여, 필터 라이브러리 (16a) 중의 원하는 지지판 (17a) 과 필터 스테이지 (FS) 와의 사이에서, 원하는 농도필터 (F1 ∼ FL) 를 주고받는다.
필터 라이브러리 (16a) 를 형성한 경우, 각 지지판 (17a) 에 지지하는 복수의 농도필터 (Fj) 로서는, 특별히 한정되지 않지만, 쇼트형상이나 쇼트배열, 사용하는 레티클 (Ri) 의 종류 등에 따라, 차광부 (121), 투광부 (122), 감광부 (123) 의 형상 (크기, 배치 등), 감광부 (123) 의 감광특성이 각각 설정된 것을 선택할 수 있다. 예컨대, 도 3(a) ∼ 도 3(i) 에 나타나 있는 바와 같은 F1 ∼ F9 의 9 장으로 할 수 있다. 이들은, 서로 감광부 (123) 의 형상 또는 위치가 달라, 노광처리를 행하여야 하는 쇼트의 4 변에 대하여, 인접하는 쇼트간에서 패턴의 이미지가 중첩되는 부분인 중합부 (연결부) 가 있는지의 여부에 따라 선택적으로 사용된다.
즉, 쇼트배열이 p(행)×q(열) 의 행렬인 경우, 쇼트 (1,1) 에 대해서는 도 3(a) 의 농도필터가, 쇼트 (1, 2∼q-1) 에 대해서는 도 3(b) 의 농도필터가, 쇼트 (1,q) 에 대해서는 도 3(c) 의 농도필터가, 쇼트 (2∼p-1, 1) 에 대해서는 도 3(d) 의 농도필터가, 쇼트 (2∼p-1, 2∼q-1) 에 대해서는 도 3(e) 의 농도필터가, 쇼트 (2∼p-1, q) 에 대해서는 도 3(f) 의 농도필터가, 쇼트 (p,1) 에 대해서는 도 3(g) 의 농도필터가, 쇼트 (p, 2∼q-1) 에 대해서는 도 3(h) 의 농도필터가, 쇼트 (p, q) 에 대해서는 도 3(i) 의 농도필터가 사용된다.
또한, 농도필터 (Fj) 는 레티클 (Ri) 과 1 대 1 로 대응하고 있어도 되지만, 동일한 농도필터 (Fj) 를 사용하여 복수의 레티클 (Ri) 에 대하여 노광처리를 실행하도록 하는 것이, 농도필터 (Fj) 의 수를 삭감할 수 있어 고효율적이다. 농도필터 (Fj) 를 90 도 또는 180 도 회전시켜 사용할 수 있도록 하면, 예컨대, 도 3(a), 도 3(b) 및 도 3(e) 의 3 종류의 농도필터 (Fj) 를 준비함으로써, 그 나머지의 농도필터의 기능도 실현할 수 있어 고효율적이다.
본 실시형태에서는, 농도필터 (Fj) 로서, 도 3(e) 에 나타낸 것을 사용하고, 레티클 블라인드기구 (110) 의 4 장의 블라인드 (111X1, 111X2, 111Y1, 111Y2) 의 농도필터 (Fj) 에 대한 상대위치를 선택·설정하여, 감광부 (123) 의 4 변 중의 하나 또는 복수를 대응하는 블라인드 (111X1, 111X2, 111Y1, 111Y2) 로 차폐함으로써, 단일 농도필터로, 도 3(a) ∼ 도 3(i) 에 나타낸 것과 같은 농도필터, 그 외의 농도필터의 기능을 실현하도록 되어 있다. 한 종류의 농도필터 (Fj) 로 도 3(a) ∼ 도 3(i) 에 나타낸 각 농도필터 등의 기능을 실현할 수 있어 고효율적이다. 또한, 농도필터 (Fj) 는 도 3(e) 에 나타낸 것을 사용하여, 레티클 (Ri) 의 차광띠를 이용하여, 감광부 (123) 의 4 변 중의 하나 또는 복수를 차폐하는 것을 채용하여도 된다. 또한, 쇼트 크기 등이 다른 기판을 각각 노광할 때에는, 도 3(e) 와 동일한 형상으로, 투광부 (122) 의 크기가 다른 복수의 농도필터 (Fj) 를 사용하여도 된다. 또한, 기판 (4) 상에서의 비주사방향 (X 방향) 에 관한 조명광 (IL) 의 강도분포의 양단에서의 슬로프부의 경사나 폭 등을 변경할 때에는, 도 3(e) 와 동일한 형상으로, 감광부 (123) 의 감광특성이나 폭 등이 다른 복수의 농도필터 (Fj) 를 사용하여도 된다.
또한, 농도필터 (Fj) 로서는, 상술한 바와 같은 유리기판 상에 크롬 등의 차광성재료로 감광부나 차광부를 형성한 것 뿐만 아니라, 액정소자 등을 사용하여 차광부나 감광부의 위치, 감광부의 감광특성을 필요에 따라 변경할 수 있도록 한 것을 사용할 수도 있고, 이 경우에는, 농도필터를 복수 준비할 필요가 없어짐과 동시에, 제조하는 워킹레티클 (마이크로 디바이스) 의 사양상의 각종의 요청에 유연하게 대응할 수 있어 고효율적이다.
도 1 및 도 8 에 나타나 있는 바와 같이, 농도필터 (Fj) 를 통과한 조명광 (IL) 은, 고정슬릿판 (131) 의 직사각형상의 슬릿 (136) 에 의해 정형된 후, 반사미러 (112) 및 콘덴서렌즈계 (113), 결상용 렌즈계 (114), 반사미러 (115) 및 주콘덴서렌즈계 (116) 를 통하여, 레티클 (Ri) 의 회로패턴영역상에서 고정슬릿판 (131) 의 슬릿 (136) 과 서로 유사한 조명영역을 조명한다. 또한, 도 8 에서는, 간단하게 하기 위해, 반사미러 (112 및 115) 는 생략한다. 또한, 본 실시형태에 의한 노광장치 (도 1) 는 디바이스 제조만이 아니라, 포토마스크 또는 레티클 (워킹레티클) 의 제조에도 사용할 수 있으므로, 이하에서는 레티클 (Ri) 을 마스터레티클, 노광대상으로 하는 기판 (4) 을 블랭크스라고도 부른다.
조명광학계 (1) 로부터 출사 (出射) 된 조명광 (IL) 에 의해, 레티클 스테이지 (2) 에 유지된 마스터 레티클 (Ri) 의 일부가 조명된다. 레티클 스테이지 (2) 에는, i번째 (i=1∼N) 의 마스터 레티클 (Ri) 이 유지되고 있다.
본 실시형태에 있어서는, 레티클 스테이지 (2) 의 측방에 선반형상의 레티클 라이브러리 (16b) 가 배치되고, 이 레티클 라이브러리 (16b) 는 Z 방향으로 순차 배열된 N (N 은 자연수) 개의 지지판 (17b) 을 갖고, 지지판 (17b) 에 마스터 레티클 (R1, …RN) 이 탑재되어 있다. 레티클 라이브러리 (16b) 는, 슬라이드장치 (18b) 에 의해 Z 방향으로 이동 자유롭게 지지되어 있고, 레티클 스테이지 (2) 와 레티클 라이브러리 (16b) 와의 사이에, 회전 자유롭게 Z 방향으로 소정범위에서 이동할 수 있는 아암을 구비한 로더 (19b) 가 배치되어 있다. 주제어계 (9) 가 슬라이드장치 (18b) 를 통하여 레티클 라이브러리 (16b) 의 Z 방향의 위치를 조정한 후, 로더 (19b) 의 동작을 제어하여, 레티클 라이브러리 (16b) 중의 원하는 지지판 (17b) 과 레티클 스테이지 (2) 사이에서, 원하는 마스터 레티클 (F1 ∼ FL) 을 주고받을 수 있도록 구성되어 있다.
마스터 레티클 (Ri) 의 슬릿형상의 조명영역내의 패턴의 이미지는, 투영광학계 (3) 를 통하여 축소배율 1/α(α는 예컨대 5, 또는 4 등) 로, 워킹 레티클용의 기판 (블랭크스 ; 4) 의 표면에 투영된다. 도 4 는, 마스터 레티클의 부모패턴의 축소 이미지를 기판 상에 투영하는 경우를 나타낸 요부사시도이다. 또한, 도 4 에 있어서, 도 1 에 나타낸 노광장치가 구비하는 부재와 동일한 부재에는 동일한 부호가 붙어 있다. 도 1 및 도 4 에 있어서, 기판 (4) 은, 석영유리와 같은 광투과성의 기판으로, 그 표면의 패턴영역에 크롬, 또는 규화몰리브덴 등의 마스크재료의 박막이 형성되고, 이 패턴영역 (25) 을 끼우도록 위치맞춤용의 2 개의 2 차원 마크로 이루어지는 얼라인먼트 마크 (24A, 24B) 가 형성되어 있다.
이들의 얼라인먼트 마크 (24A, 24B) 는, 전자빔묘화장치, 레이저빔묘화장치, 투영노광장치 (스텝퍼, 스캐너) 등을 사용하여, 패턴의 전사를 실행하기 전에 미리 형성된다. 또한, 기판 (4) 의 표면에 마스크재료를 덮도록 포토마스크가 도포되어 있다.
레티클 스테이지 (2) 는, 유지하고 있는 마스터 레티클 (Ri) 을 XY 평면내에서 회전방향 및 병진방향으로 미동하여, 그 자세를 조정할 수 있다. 또한, Y 방향으로 일정속도로 왕복이동할 수 있도록 되어 있다. 레티클 스테이지 (2) 의 X 좌표, Y 좌표, 및 회전각은, 도시하지 않은 레이저 간섭계에 의해 계측되고, 이 계측치, 및 주제어계 (9) 로부터의 제어정보에 기초하여, 구동모터 (리니어모터나 보이스 코일모터 등) 가 구동되고, 레티클 스테이지 (2) 의 주사속도 및 위치의 제어가 실행된다.
한편, 기판 (4) 은, 기판의 변형에 의한 위치어긋남이 일어나지 않도록, 3 개의 핀으로 구성되는 홀더 상에 무흡착 (키네마틱 (kinematic) 지지) 또는 소프트 흡착되고, 이 기판 홀더는 시료대 (5) 상에 고정되며, 시료대 (5) 는 기판 스테이지 (6) 상에 고정되어 있다. 시료대 (5) 는, 오토포커스방식으로 기판 (4) 의 포커스위치 (광축 (AX) 방향의 위치) 및 경사각을 제어함으로써, 기판 (4) 의 표면을 투영광학계 (3) 의 이미지면에 맞춰넣는다. 이 시료대 (5) 상에는 위치결정용의 기준마크부재 (12), 레티클스테이지 (2) 에 형성되는 기준마크 (도시생략), 마스터레티클 (Ri) 의 마크, 및 농도필터 (Fj) 의 마크 등의 투영 이미지를 검출하는 공간 이미지 계측센서 (126) 및, 도시하지 않은 조도분포검출센서 (소위 조도편차센서) 가 고정되어 있다. 또한, 기판스테이지 (6) 는, 베이스 (7) 상에서 예컨대 리니어 모터에 의해 시료대 (5 ; 기판 (4)) 의 Y 방향으로의 등속주사, X 방향 및 Y 방향으로의 스텝핑동작을 실행한다.
시료대 (5) 의 상부에 고정된 이동경 (8m), 및 대향하여 배치된 레이저간섭계 (8) 에 의해 시료대 (5) 의 X 좌표, Y 좌표 및 회전각이 계측되어, 이 계측값이 스테이지제어계 (10) 및 주제어계 (9) 에 공급되고 있다, 이동경 (8m) 은, 도 4 에 나타낸 바와 같이, X 축의 이동경 (8mX) 및 Y 축의 이동경 (8mY) 를 총칭하는 것이다. 스테이지 제어계 (10) 는, 그 계측값 및 주제어계 (9) 로부터의 제어정보에 기초하여, 기판 스테이지 (6) 의 리니어모터 등의 동작을 제어한다. 기판 (4) 의 회전오차는, 주제어계 (9) 를 통하여 레티클 스테이지 (2) 를 미소 회전함으로써 보정된다.
주제어계 (9) 는, 레티클 스테이지 (2) 및 기판 스테이지 (6) 의 각각의 이동위치, 이동속도, 이동가속도, 위치오프셋 등의 각종 정보를 스테이지 제어계 (10) 등에 보낸다. 그리고, 주사노광시에는, 레티클 스테이지 (2) 와 기판 스테이지 (6) 가 동기구동되어, 조명광학계 (1) 에 의해 조명광 (IL) 이 조사되는 조명영역에 대하여 레티클 (Ri) 이 +Y 방향 (또는 -Y 방향) 으로 속도 (Vr) 로 이동되는데 동기하여, 투영광학계 (3) 에 의해 조명광 (IL) 이 조사되는 노광영역 (조명영역내의 패턴 이미지가 형성되는 투영영역) 에 대하여 기판 (4) 이 -Y방향 (또는 +Y 방향) 으로 속도 β·Vr (β는 …1/5) 으로 이동된다. 이로써, 본 예에서는 레티클 (Ri) 의 패턴영역 (20 ; 도 4) 의 전체면이 조명광 (IL) 으로 조명됨과 동시에, 기판 (4) 상의 하나의 쇼트영역이 조명광 (IL) 으로 주사노광되어, 이 쇼트영역에 레티클 (Ri) 의 패턴이 전사된다.
또한, 주제어계 (9) 에는, 자기디스크장치 등의 기억장치 (11) 가 접속되고, 기억장치 (11) 에 노광데이터파일이 격납되어 있다. 노광데이터파일에는, 마스터 레티클 (R1 ∼ RN) 의 상호의 위치관계에 관한 정보, 마스터 레티클 (R1 ∼ RN) 에 대한 농도필터에 관한 정보, 얼라인먼트정보 등이 기록되어 있다.
다음으로, 농도필터 (Fj) 에 형성된 슬릿형상의 개구로 구성되는 슬릿마크 (124A ∼ 124D ; 도 2(b)) 의 계측장치 (공간 이미지 계측장치 ; 126) 에 대하여, 도 5 를 참조하여 설명한다. 도 5 에 있어서, 기판 스테이지 (6) 상에는, 농도필터 (Fj) 의 차광부 (121) 에 형성된 슬릿마크 (124A ∼ 124D) 의 투영광학계 (3) 에 의한 투영 이미지를 계측하기 위한 수광부가 설치되어 있다. 이 수광부는, 동도에 나타낸 바와 같이 직사각형상 (이 실시형태에서는 정방형) 의 개구 (54) 를 갖는 수광판 (55) 의 하측에 광전센서 (광전변환소자 ; 56) 를 형성하여 구성되고, 광전센서 (56) 에 의한 검출신호는, 주제어계 (9) 에 입력된다. 또한, 개구 (54) 의 하측에 광전센서 (56) 를 형성하지 않고, 라이트가이드 등에 의해 광을 안내하여 다른 부분에서 광전센서 등으로 검출하도록 하여도 된다.
농도필터 (Fj) 를, 도 10(a) 및 도 10(b) 에 나타낸 바와 같이 조명하면, 슬릿마크 (124A ∼ 124D) 의 투영광학계 (3) 에 의한 투영 이미지가 수광판 (55) 의 표면에 형성된다. 주제어계 (9) 에 의해 기판 스테이지 (6) 를 이동하여 슬릿마크 (124A ∼ 124D) 의 투영 이미지의 하나에 대응하는 위치의 근방에 이 수광부를 대응시킨 상태에서, 도 11(a) 에 나타낸 바와 같이, 그 투영 이미지 (57) 에 대하여 수광부의 개구 (54) 를 스캔 (주사이동) 함으로써, 광전센서 (56) 에 의해 도 11(b) 에 나타나는 바와 같은 신호가 검출된다. 즉, 그 하나의 슬릿마크의 투영 이미지 중의 스캔방향에 대하여 선두의 슬릿형상이 개구 (54) 내에 나타나고, 순차 인접하는 슬릿형상이 개구 (54) 내에 나타나며, 모든 슬릿이 개구 (54) 내에 나타난 후, 순차 개구 (54) 밖으로 이동해 가, 최종적으로 모든 슬릿형상이 개구 (54) 밖으로 이동한다.
이 때, 도 11(b) 에 나타낸 바와 같이, 광전센서 (56) 의 출력 (수광량) 은, 각 슬릿의 투영 이미지 (57) 가 개구 (54) 의 이동에 따라 거의 균등적으로 계단 형상으로 증가하고, 피크를 맞이한 후에 계단 형상으로 감소한다. 따라서, 이 검출치의 피크위치에서의 기판스테이지 (6) 의 좌표위치를 검출함으로써, 슬릿마크 (125) 의 투영 이미지의 X 또는 Y 방향의 위치를 계측할 수 있다.
상술한 계측방법은 기판 스테이지 (6) 를 구동하여 X (또는 Y) 방향으로 스캔함으로써, 슬릿마크 (124A ∼ 124D) 의 투영 이미지의 X (또는 Y) 방향의 위치를 계측하는 것이지만, X(또는 Y) 방향으로 스캔함과 동시에 Z 방향으로도 이동 (시료대 (5) 를 상하방향으로 이동) 함으로써, X(또는 Y) 방향의 위치뿐만 아니라, 결상위치 (결상면) 도 검출할 수 있다. 즉, X (또는 Y) 방향뿐만 아니라, Z 방향으로도 이동하면, 광전센서 (56) 의 출력은, 도 11(b) 와 같이 계단 형상으로 커지는 것은 동일하지만, 계단의 낙차 (落差) 는 도 11(b) 와 같이 균등적이 아니라, 센서 (56) 의 수광면이 결상위치에 가까워짐에 따라, 계단의 낙차가 커지고, 떨어짐에 따라 계단의 낙차가 작아진다. 따라서, 광전센서 (56) 의 출력신호를 X (또는 Y) 에 대하여 미분하고, 그 미분신호에서의 복수의 피크를 묶은 보간곡선 (補間曲線) 이 최대로 되는 Z 위치를 구하면, 그 위치가 결상위치이고, 결상위치를 매우 용이하게 구할 수 있다. 각 마크 (124A ∼ 124D) 의 적어도 3 개에 대하여 결상위치도 계측함으로써, 농도필터 (Fj) 의 소정의 기준에 대한 시프트나 회전뿐만 아니라, XY 평면에 대한 경사 (틸트량) 도 검출하는 것이 가능하고, 이와 관련된 경사에 대해서도 자세조정할 수 있게 된다.
또한, 농도필터 (Fj) 에 형성하는 마크 (124A ∼ 124D) 는, 이와 같은 계측방법에 의한 계측에 적합한 슬릿마크 (125X, 125Y) 에 한정되는 일은 없고, 회절격자마크나 그 외의 마크이어도 되는 것은 물론이다. 또한, 수광판 (55) 의 개구 (54) 를 X 또는 Y 방향과 Z 방향으로 동시에 이동하는 것이 아니라, X 또는 Y 방향의 이동과 Z 방향의 이동을 교대로 반복하여 각 마크의 결상위치를 계측하여도 된다. 또한, 수광판 (55) 의 개구 (54) 는 직사각형상으로 한정되는 것이 아니라, 예컨대 슬릿형상이어도 된다.
다음으로, 본 실시형태에서 가장 특징적인 농도필터 (Fj), 블라인드 (111), 레티클 (Ri) 및 기판 (4) 의 동작에 대하여, 도 12 ∼ 도 16 을 참조하여 설명한다. 또한, 도 12 ∼ 도 16 은 농도필터 (Fj) 및 블라인드 (111) 의 구동장치 (137, 138X, 138Y) 가 도시되지 않은 점을 제외하고, 각각 도 8 및 도 9 와 실질적으로 동일한 구성이므로, 여기에서는 동작설명만을 한다. 또한, 도 12(a) ∼ 도 16(a) 에서는 각각 레티클 (Ri) 은 패턴영역 (20) 에 상당하고, 기판 (4) 은 하나의 쇼트영역에 상당하는 것으로 도시하고, 또한 고정슬릿판 (131) 과 레티클 (Ri) 의 사이에 배치되는 광학계 (113 등) 및 투영광학계 (3) 는 각각 등배계인 것으로 도시하고 있다. 또한, 도 12(a) ∼ 도 16(a) 에서는 각각 고정슬릿판 (131), 레티클 (Ri) 및 기판 (4) 상에서의 조명광 (IL, IL1, IL2) 을, 주사방향 (Y 방향) 에 관한 1 펄스당의 조도분포 (또는 광량분포) 로서 모식적으로 나타내고 있다.
전 (前) 준비로서, 얼라인먼트처리 (상세한 것은 후술함) 에 의해 레티클 (Ri) 의 자세와 기판 (4) 의 자세가 정합하도록 자세조정된 후, 농도필터 (Fj) 및 블라인드 (111 ; 111X1, 111X2, 111Y1, 111Y2) 의 자세가 레티클 (Ri) 의 자세에 정합하도록 자세조정되어 있는 것으로 한다. 또한, 기판 (4) 은 최초에 노광해야 하는 쇼트의 근방에 스텝핑되어 있는 것으로 한다,
먼저, 도 12(a) 및 도 12(b) 에 나타나 있는 바와 같이, 노광개시직전에 있어서, X 방향의 블라인드 (111X1 및 111X2) 는, X 방향의 쇼트 크기를 규정하는 위치에 설정된다. 또한, 농도필터 (Fj) 는 레티클 (Ri) 에 대응하는 초기위치에 설정된다. 이 때, Y 방향의 블라인드 (111Y1 ; 전 (前) 블레이드) 는 광원 (1) 으로부터의 광 (IL) 이 고정슬릿판 (131) 의 슬릿 (136) 을 통과하지 않도록 (기판 (4) 에 광이 도달하지 않도록) 차광 (차폐) 하고 있다. 또한, Y 방향의 블라인드 (111Y1 및 111Y2) 는, 각각 농도필터 (Fj) 의 감광부 (123) 의 외측을 차폐하는 위치에 설정되어 있다. 이 상태로부터, 농도필터 (Fj), 블라인드 (111Y1, 111Y2), 레티클 (Ri) 및 기판 (4) 의 동기이동 (스캔) 이 개시되고, 충분히 안정된 속도로 된 시점에서 노광이 개시된다.
노광개시직후에서는, 도 13(a) 및 도 13(b) 에 나타나 있는 바와 같은 배치로 되어 있고, 농도필터 (Fj) 의 감광부 (123) 의 상변 및 그 근방의 특성에 따라 조도분포가 조정된 슬릿광 (IL1 ; 슬릿 (136) 을 통과한 광) 에 의해, 레티클 (Ri) 패턴이 대응하는 부분이 조명되고, 그 부분의 패턴의 이미지를 포함하는 조명광 (IL2) 에 의해 기판 (4) 이 조명되고, 대응하는 패턴이 기판 (4) 에 전사된다. 도 13(a), 도 13(b) 에서는 주사방향 (Y방향) 에 관하여 농도필터 (Fj) 의 감광부 (123) 의 일단이 슬릿 (136) 의 일단과 실질적으로 일치하고, 또한 그 슬릿 (136) 의 전체면이 조명광 (IL) 으로 조명되고 있는 모습을 나타내고 있다. 따라서, 레티클 (Ri) 및 기판 (4) 상에서 조명광 (IL1, IL2) 은 각각 주사방향에 관하여 일단이 직선적으로 경사진 조도분포를 갖고, 또한 비주사방향 (도 13(a) 에서는 지면과 직교하는 X 방향) 에 관하여 양단이 직선적으로 경사진 사다리꼴형상의 조도분포를 갖고 있다.
농도필터 (Fj), 블라인드 (111Y1, 111Y2), 레티클 (Ri) 및 기판 (4) 의 동기이동이 진행되면, 도 14(a) 및 도 14(b) 에 나타나 있는 바와 같이, 슬릿 (136) 은 쇼트의 중앙부에 도달한다. 이 상태에서는, 슬릿광 (IL1, IL2) 의 조도분포는 Y 방향으로는 똑같지만, X 방향으로는 농도필터 (Fj) 의 감광부 (123) 의 좌변부 및 우변부의 특성에 따라 사다리꼴형상으로 되어 있다.
노광종료직전에는, 도 15(a) 및 도 15(b) 에 나타나 있는 바와 같이, 농도필터 (Fj) 의 감광부 (123) 의 하변 및 그 근방의 특성에 따라 조도분포가 조정된 슬릿광 (IL1) 에 의해, 레티클 (Ri) 의 패턴의 대응하는 부분이 조명되고, 그 부분의 패턴의 이미지를 포함하는 조명광 (IL2) 에 의해 기판 (4) 이 조명되고, 대응하는 패턴이 기판 (4) 에 전사된다. 슬릿 (136) 은 블라인드 (111Y2 ; 후 (後) 블레이드) 로 제한되기 직전에 있고, 노광이 바로 종료되려고 하고 있다. 즉, 도 15(a), 도 15(b) 에서는 주사방향에 관하여 농도필터 (Fj) 의 감광부 (123) 의 타단이 슬릿 (136) 의 타단과 실질적으로 일치하고, 또한 그 슬릿 (136) 의 전체면이 조명광 (IL) 으로 조명되고 있는 모습을 나타내고 있다. 따라서, 레티클 (Ri) 및 기판 (4) 상에서 조명광 (IL1, IL2) 은 각각 주사방향에 관하여 일단이 직선적으로 경사진 조도분포를 갖고, 또한 비주사방향에 관하여 양단이 직선적으로 경사진 사다리꼴 형상의 조도분포를 갖고 있다.
이어서, 도 16(a) 및 도 16(b) 에 나타나 있는 바와 같이, 슬릿 (136) 이 블라인드 (111Y2) 에 이르러 완전히 차광됨으로써, 당해 쇼트에 대한 노광이 종료한다. 이로써, 기판 (4) 의 당해 쇼트는 농도필터 (Fj) 의 감광부 (123) 의 특성에 따라, 쇼트의 주변부가 그 외측으로 감에 따라 노광량이 거의 직선적으로 작아지는 노광량 분포로 노광되게 된다. 즉, 본 실시형태에서는 레티클 (Ri) 및 기판 (4) 의 이동에 동기하여 농도필터 (Fj) 를 이동하므로, 주사노광의 개시직후 및 종료직전에서는, 농도필터 (Fj) 의 감광부 (123) 의 일부, 즉 비주사방향으로 연장되는 1 쌍의 감광부와, 기판 (4) 상의 당해 쇼트의 주변부가 실질적으로 일치한 상태 (환언하면, 감광부의 투영 이미지가 주변부와 겹친 상태) 가 유지된다. 따라서, 당해 쇼트의 주사노광에 의해 기판 (4) 상에서의 주사방향에 관한 노광량분포가 그 양단에서 각각 슬로프부를 갖게 된다.
또한, 본 실시형태에서는 비주사방향에 관한 노광량분포도 그 양단에서 각각 슬로프부를 가지므로, 기판 (4) 상에서 당해 쇼트와 주변부가 부분적으로 겹치는, 주사방향 및 비주사방향에 각각 인접하는 다른 쇼트를 주사노광함으로써, 그 복수의 쇼트의 전체면에서 노광량을 거의 균일화할 수 있다. 이로써, 이음매가 없는 2 차원의 스티칭노광을 실행할 수 있으나, 기판 (4) 상에서 주사방향을 따라 나열되는 복수의 쇼트를 각각 주사노광하는 1차원의 스티칭 노광이어도 동일하게 그 전체면에서 노광량을 균일화할 수 있다.
또한, 기판 (4) 상에서 주변부가 부분적으로 겹치는 복수의 쇼트를 각각 주사노광할 때, 각 쇼트의 4 개의 주변부 중, 다른 쇼트와 겹치지 않는, 즉 다중노광되지 않는 주변부에서는 노광량을 거의 균일하게 하지 않으면 안된다. 따라서, 예컨대, 레티클 블라인드기구 (110) 를 사용하여, 주사노광하기 위한 쇼트의, 다른 쇼트와 겹치지 않는 주변부에 대응하는 농도필터 (Fj) 의 감광부 (123) 의 일부를 차광하면 된다.
또한, 도 12 ∼ 도 16 을 사용한 동작설명에서는 설명을 간단하게 하기 위해, 농도필터 (Fj) 만에 의해 레티클 (Ri) 및 기판 (4) 상에서 각각 조명광의 조도분포가 그 단부에서 슬로프부를 갖게 되는 것으로 하였다. 그러나, 고정슬릿판 (131) 은 조명광학계 (1) 내에서 상술의 공액면 (PL1) 에서 어긋나 있으므로, 실제로는 주사방향에 관한 조명광의 조도분포가 그 단부에서, 이 고정슬릿판 (131) 의 영향도 포함한 슬로프부를 갖게 된다. 또한, 도 1 의 노광장치에서는 복수의 레티클을 사용하여 스티칭 노광을 실행하는 것으로 하였으나, 복수의 패턴이 형성되는 1 장의 레티클을 사용하여도 되고, 또는 하나의 패턴을 사용하는 것만으로도 된다. 또한, 도 1 의 노광장치에서는 홀더에 형성되는 3 개의 핀으로 기판 (4) 을 지지하는 것으로 하였으나, 예컨대, 핀 척 홀더를 사용하여 기판 (4) 을 진공흡착하여도 된다.
본 실시형태에 의한 노광장치는, 복수의 레티클을 사용하여 연결노광을 실행하는 것으로, 반도체 집적회로를 제조할 때에 사용될 뿐만 아니라, 레티클을 제조할 때에도 사용된다. 여기에서, 마스터 레티클 (Ri) 과 이 노광장치를 사용하여 제조되는 레티클, 즉 워킹레티클의 제조방법의 개략에 대하여 설명한다.
도 6 은, 마스터 레티클 (Ri) 을 사용하여 레티클 (워킹레티클) 을 제조할 때의 제조공정을 설명하기 위한 도면이다. 도 6 중에 나타낸 워킹 레티클 (34) 이 최종적으로 제조되는 레티클이다. 이 워킹레티클 (34) 은 석영유리 등으로 이루어지는 광투과성의 기판 (블랭크스) 의 일면에, 크롬 (Cr), 규화몰리브덴 (MoSi2 등), 또는 그 외의 마스크재료로 전사용의 원판패턴 (27) 을 형성한 것이다. 또한, 그 원판패턴 (27) 을 끼우도록 2 개의 얼라인먼트 마크 (24A, 24B) 가 형성되어 있다.
워킹 레티클 (34) 은, 광학식의 투영노광장치의 투영광학계를 통하여, 1/β배 (β 는 1 보다 큰 정수, 또는 반 (半) 정수 등으로, 일례로서 4, 5, 또는 6 등) 의 축소투영으로 사용되는 것이다. 즉, 도 6 에 있어서, 워킹 레티클 (34) 의 원판패턴 (27) 의 1/β배의 축소 이미지 (27W) 를, 포토레지스트가 도포된 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트영역 (48) 에 노광한 후, 현상이나 에칭 등을 실행함으로써, 그 각 쇼트영역 (48) 에 소정의 회로패턴 (35) 이 형성된다.
도 6 에 있어서, 먼저 최종적으로 제조되는 반도체 디바이스의 어느 레이어의 회로패턴 (35) 이 설계된다. 회로패턴 (35) 은 직교하는 변의 폭이 dX, dY 의 직사각형의 영역내에 여러가지의 라인·앤드·스페이스패턴 (또는 고립패턴) 등을 형성한 것이다. 이 실시형태에서는, 그 회로패턴 (35) 을 β배로 하여, 직교하는 변의 폭이 β·dX, β·dY 의 직사각형의 영역으로 이루어지는 원판패턴 (27) 을 컴퓨터의 화상데이터상에서 작성한다. β배는, 워킹 레티클 (34) 이 사용되는 투영노광장치의 축소배율 (1/β) 의 역수이다. 또한, 반전투영될 때에는 반전하여 확대된다.
다음으로, 원판패턴 (27) 을 α배 (α는 1 보다 큰 정수, 또는 반정수 등으로, 일례로서 4, 5, 또는 6 등) 하여, 직교하는 변의 폭이 α·β·dX, α·β·dY 의 직사각형의 영역으로 이루어지는 부모패턴 (36) 을 화상데이터상에서 작성하고, 그 부모패턴 (36) 을 종횡으로 각각 α개로 분할하여, α×α개의 부모패턴 (P1, P2, P3, …PN (N=α2) 을 화상데이터상에서 작성한다. 도 6 에서는, α=5 의 경우가 나타나 있다. 또한, 이 부모패턴 (36) 의 분할수 (α) 는, 반드시 원판패턴 (27) 으로부터 부모패턴 (36) 으로의 배율 (α) 에 합치시킬 필요는 없다. 그 후, 이들의 부모패턴 (Pi ; i=1∼ N) 에 대하여, 각각 전자빔 묘화장치 (또는 레이저빔 묘화장치 등도 사용할 수 있다) 용의 묘화데이터를 생성하고, 그 부모패턴 (Pi) 을 각각 등배로, 부모마스크로서의 마스터 레티클 (Ri) 상에 전사한다.
예컨대, 1 장째의 마스터 레티클 (R1) 을 제조할 때에는, 석영유리 등의 광투과성의 기판 상에 크롬, 또는 규화몰리브덴 등의 마스크재료의 박막을 형성하고, 이 위에 전자선 레지스트를 도포한 후, 전자빔 묘화장치를 사용하여 그 전자선 레지스트 상에 1 번째의 부모패턴 (P1) 의 등배의 잠상 (潛像) 을 묘화한다. 그 후, 전자선 레지스트의 현상을 실행한 후, 에칭 및 레지스트 박리 등을 실행함으로써, 마스터 레티클 (R1) 상의 패턴영역 (20) 에 부모패턴 (P1) 이 형성된다.
이 때에, 마스터 레티클 (R1) 상에는, 부모패턴 (P1) 에 대하여 소정의 위치관계에서 2 개의 2 차원 마크로 이루어지는 얼라인먼트 마크 (21A, 21B) 를 형성해 놓는다. 동일하게 다른 마스터 레티클 (Ri) 에도, 전자빔 묘화장치 등을 사용하여 각각 부모패턴 (Pi), 및 얼라인먼트 마크 (21A, 21B) 가 형성된다. 이 얼라인먼트 마크 (21A, 21B) 는, 기판 또는 농도필터에 대한 위치맞춤에 사용된다.
이와 같이, 전자빔 묘화장치 (또는 레이저빔 묘화장치) 로 묘화하는 각 부모패턴 (Pi) 은, 원판패턴 (27) 을 α배로 확대한 패턴이기 때문에, 각 묘화데이터의 양은, 원판패턴 (27) 을 직접 묘화하는 경우에 비하여 1/α2 정도로 감소되고 있다. 또한, 부모패턴 (Pi) 의 최소선폭은, 원판패턴 (27) 의 최소선폭에 비하여 α배 (예컨대 5 배, 또는 4 배 등) 이기 때문에, 각 부모패턴 (Pi) 은, 각각 종래의 전자선 레지스트를 사용하여 전자빔 묘화장치에 의해 단시간에, 또한, 고정밀도로 묘화할 수 있다. 또한, 한번 N 장의 마스터 레티클 (R1 ∼ RN) 을 제조하면, 나중에는 이들을 반복사용함으로써, 필요한 매수의 워킹레티클 (34) 을 제조할 수 있기 때문에, 마스터 레티클 (R1 ∼ RN) 을 제조하기 위한 시간은, 큰 부담이 아니다. 이와 같이 하여 제조된 N 장의 마스터 레티클 (Ri) 을 사용하여, 마스터 레티클 (Ri) 의 부모패턴 (Pi) 의 1/α배의 축소 이미지 (PIi ; i=1∼N) 를, 각각 연결을 실행하면서 (서로의 일부를 중첩시키면서) 전사함으로써 워킹 레티클 (34) 이 제조된다.
마스터 레티클 (Ri) 을 사용한 워킹 레티클 (34) 의 노광동작의 상세는, 이하와 같다. 먼저, 기판 스테이지 (6) 의 스테이지 이동에 의해 기판 (4) 상의 제 1 번째의 쇼트영역이 노광개시위치 (스캔 개시위치) 로 이동된다. 이것과 병행하여, 레티클 라이브러리 (16b) 로부터 마스터 레티클 (R1) 이 로더 (19b) 를 통하여 레티클 스테이지 (2) 에 반입·유지됨과 동시에, 필터 라이브러리 (16a) 로부터 농도필터 (F1) 가 로더 (19a) 를 통하여 필터 스테이지 (FS) 에 반입·유지된다. 그리고, 마스터 레티클 (R1) 및 농도필터 (F1) 의 얼라인먼트 등이 실행된 후, 상술한 바와 같이, 농도필터 (F1), 블라인드 (111Y1, 111Y2), 레티클 (Ri) 및 기판 (4) 의 동기이동이 실행되어, 그 마스터 레티클 (R1) 의 축소 이미지가 투영광학계 (3) 를 통하여 기판 (4) 상의 대응하는 쇼트영역에 축차 전사된다.
기판 (4) 상의 1 번째의 쇼트영역으로의 1 번째의 마스터 레티클 (R1) 의 축소 이미지 스캔노광이 종료하면, 기판 스테이지 (6) 의 스텝이동에 의해 기판 (4) 상의 다음의 쇼트영역이 노광개시위치로 이동된다. 이것과 병행하여, 레티클 스테이지 (2) 상의 마스터 레티클 (R1) 이 로더 (19) 를 통하여 라이브러리 (16) 로 반출되고, 다음 전사대상의 마스터 레티클 (R2) 이 라이브러리 (16) 로부터 로더 (19) 를 통하여 레티클 스테이지 (2) 에 반입·유지됨과 동시에, 필요에 따라 필터 스테이지 (FS) 상의 농도필터 (F1) 가 로더 (19) 를 통하여 라이브러리 (16) 로 반출되고, 다음 전사대상의 마스터 레티클 (R2) 에 대응하는 농도필터 (F2) 가 라이브러리 (16) 로부터 로더 (19) 를 통하여 필터 스테이지 (FS) 상에 반입·유지된다. 그리고, 마스터 레티클 (R2) 및 농도필터 (F2) 의 얼라인먼트 등이 실행된 후, 그 마스터 레티클 (R2) 의 축소 이미지가 투영광학계 (3) 를 통하여 기판 (4) 상의 당해 쇼트영역에 동일하게 축차 전사된다.
이하 스텝·앤드·스캔방식 (스텝·앤드·스티치방식) 으로 기판 (4) 상의 나머지의 쇼트영역에, 농도필터 (F2 ∼ FN) 가 필요에 따라 적당히 교환되면서, 순차적으로 대응하는 마스터 레티클 (R3 ∼ RN) 의 축소 이미지의 노광전사가 실행된다. 또한, 농도필터를 교환하지 않고, 도 2 에 나타낸 농도필터 (Fj) 만을 사용하여 기판 (4) 상의 각 쇼트영역을 주사노광하여도 된다.
다음에, 기판 (4) 과 마스터 레티클 (Ri) 의 얼라인먼트에 대하여 설명한다. 도 7 은, 레티클의 얼라인먼트 기구를 나타내고, 이 도 7 에 있어서, 시료대 (5) 상에서 기판 (4) 의 근방에 광투과성의 기준마크부재 (12) 가 고정되고, 기준마크부재 (12) 상에 X 방향으로 소정간격으로 예컨대 십자형의 1 쌍의 기준마크 (13A, 13B) 가 형성되어 있다. 또한, 기준마크 (13A, 13B) 의 바닥부에는, 조명광 (IL) 으로부터 분기된 조명광으로 투영광학계 (3) 측으로 기준마크 (13A, 13B) 를 조명하는 조명계가 설치되어 있다. 마스터 레티클 (Ri) 의 얼라인먼트시에는, 도 1 의 기판 스테이지 (6) 를 구동함으로써, 도 7 에 나타낸 바와 같이, 기준마크부재 (12) 상의 기준마크 (13A, 13B) 의 중심이 거의 투영광학계 (3) 의 광축 (AX) 에 합치하도록, 기준마크 (13A, 13B) 가 위치결정된다.
또한, 마스터 레티클 (Ri) 의 패턴면 (하면 (下面)) 패턴영역 (20) 을 X 방향으로 끼우도록, 일례로서 십자형의 2 개의 얼라인먼트 마크 (21A, 21B) 가 형성되어 있다. 기준마크 (13A, 13B) 의 간격은, 얼라인먼트 마크 (21A, 21B) 의 투영광학계 (3) 에 의한 축소 이미지의 간격과 거의 동일하게 설정되어 있고, 상기와 같이 기준마크 (13A, 13B) 의 중심을 거의 광축 (AX) 에 합치시킨 상태로, 기준마크부재 (12) 의 바닥면측으로부터 조명광 (IL) 과 동일한 파장의 조명광으로 조명함으로써, 기준마크 (13A, 13B) 의 투영광학계 (3) 에 의한 확대 이미지가 각각 마스터 레티클 (Ri) 의 얼라인먼트 마크 (21A, 21B) 의 근방에 형성된다.
이들의 얼라인먼트 마크 (21A, 21B) 의 상방에 투영광학계 (3) 측으로부터의 조명광을 ±X 방향으로 반사하기 위한 미러 (22A, 22B) 가 배치되고, 미러 (22A, 22B) 로 반사된 조명광을 수광하도록 TTR (Through The Reticle; 스루·더·레티클) 방식으로, 화상처리방식의 얼라인먼트 센서 (14A, 14B) 가 구비되어 있다. 얼라인먼트 센서 (14A, 14B) 는 각각 결상계와, CCD 카메라 등의 2 차원의 촬상소자를 구비하고, 이 촬상소자가 얼라인먼트마크 (21A, 21B) 및 대응하는 기준마크 (13A, 13B) 의 이미지를 촬상하고, 그 촬상신호가 도 1 의 얼라인먼트 신호처리계 (15) 에 공급되고 있다.
얼라인먼트 신호처리계 (15) 는, 그 촬상신호를 화상처리하여, 기준마크 (13A, 13B) 의 이미지에 대한 얼라인먼트 마크 (21A, 21B) 의 X 방향, Y 방향으로의 위치어긋남량을 구하고, 이들 2 세트의 위치어긋남량을 주제어계 (9) 에 공급한다. 주제어계 (9) 는, 그 2 세트의 위치어긋남량이 서로 대칭으로, 또한 각각 소정범위내에 들어가도록 레티클 스테이지 (2) 의 위치결정을 한다. 이로써, 기준마크 (13A, 13B) 에 대하여, 얼라인먼트 마크 (21A, 21B), 나아가서는 마스터 레티클 (Ri) 의 패턴영역 (20) 내의 부모패턴 (Pi ; 도 6 참조) 이 위치결정된다.
바꿔 말하면, 마스터 레티클 (Ri) 의 부모패턴 (Pi) 의 투영광학계 (3) 에 의한 축소 이미지의 중심 (노광 중심) 은, 실질적으로 기준마크 (13A, 13B) 의 중심 (거의 광축 AX) 에 위치결정되고, 부모패턴 (Pi) 의 윤곽 (패턴영역 (20) 의 윤곽) 의 직교하는 변은 각각 X 축 및 Y 축에 평행하게 설정된다. 이 상태에서 도 1 의 주제어계 (9) 는, 레이저간섭계 (8) 에 의해 계측되는 시료대 (5) 의 X 방향, Y 방향의 좌표 (XF0, YF0) 를 기억함으로써, 마스터 레티클 (Ri) 의 얼라인먼트가 종료한다. 그 후는, 부모패턴 (Pi) 의 노광 중심에, 시료대 (5) 상의 임의의 점을 이동할 수 있다.
또한, 도 1 에 나타나는 바와 같이, 투영광학계 (3) 의 측부에는, 기판 (4) 상의 마크의 위치검출을 실행하기 위해, 오프·액시스 (Off Axis) 방식으로, 화상처리방식의 얼라인먼트 센서 (23) 가 구비되어 있다. 얼라인먼트 센서 (23) 는, 포토레지스트에 대하여 비감광성으로 광대역의 조명광으로 피검마크를 조명하고, 피검마크의 이미지를 CDD 카메라 등의 2 차원의 촬상소자로 촬상하고, 촬상소자를 얼라인먼트 신호처리계 (15) 에 공급한다. 또한, 얼라인먼트 센서 (23) 의 검출중심과 마스터 레티클 (Ri) 의 패턴의 투영 이미지의 중심 (노광 중심) 과의 간격 (베이스라인량) 은, 기준마크부재 (12) 상의 소정의 기준마크를 사용하여 미리 구해져, 주제어계 (9) 내에 기억되고 있다.
도 7 에 나타낸 바와 같이, 기판 (4) 상의 X 방향의 단부에 예컨대 십자형의 2 개의 얼라인먼트 마크 (24A, 24B) 가 형성되어 있다. 그리고, 마스터 레티클 (Ri) 의 얼라인먼트가 종료된 후, 기판 스테이지 (6) 를 구동함으로써, 도 1 의 얼라인먼트 센서 (23) 의 검출영역에 순차, 도 7 의 기준마크 (13A, 13B) 및 기판 (4) 상의 얼라인먼트 마크 (24A, 24B) 를 이동하여, 각각 기준마크 (13A, 13B) 및 얼라인먼트 마크 (24A, 24B) 의 얼라인먼트 센서 (23) 의 검출중심에 대한 위치어긋남량을 계측한다. 이들의 계측결과는 주제어계 (9) 에 공급되고, 이들의 계측결과를 사용하여 주제어계 (9) 는, 기준마크 (13A, 13B) 의 중심이 얼라인먼트 센서 (23) 의 검출중심에 합치할 때의 시료대 (5) 의 좌표 (XP0, YP0), 및 얼라인먼트 마크 (24A, 24B) 의 중심이 얼라인먼트 센서 (23) 의 검출중심에 합치할 때의 시료대 (5) 의 좌표 (XP1, YP1) 를 구한다. 이로써, 기판 (4) 의 얼라인먼트가 종료한다.
그 결과, 기준마크 (13A, 13B) 의 중심과 얼라인먼트 마크 (24A, 24B) 의 중심과의 X 방향, Y 방향의 간격은 (XP0-XP1, YP0-YP1) 으로 된다. 따라서, 마스터 레티클 (Ri) 의 얼라인먼트시의 시료대 (5) 의 좌표 (XF0, YF0) 에 대하여, 그 간격 (XP0-XP1, YP0-YP1) 분만큼 도 1 의 기판스테이지 (6) 를 구동함으로써, 도 4 에 나타낸 바와 같이, 마스터 레티클 (Ri) 의 얼라인먼트 마크 (21A, 21B) 의 투영 이미지의 중심 (노광 중심) 에, 기판 (4) 의 얼라인먼트 마크 (24A, 24B) 의 중심 (기판 (4) 의 중심) 을 고정밀도로 합치시킬 수 있다. 이 상태로부터, 도 1 의 기판스테이지 (6) 를 구동하여 시료대 (5) 를 X 방향, Y 방향으로 이동함으로써, 기판 (4) 상의 중심에 대하여 원하는 위치에 마스터 레티클 (Ri) 의 부모패턴 (Pi) 의 축소 이미지 (PIi) 를 노광할 수 있다.
즉, 도 4 는, i 번째의 마스터 레티클 (Ri) 의 부모패턴 (Pi) 을 투영광학계 (3) 를 통하여 기판 (4) 상에 축소전사하는 상태를 나타내고, 이 도 4 에 있어서, 기판 (4) 표면의 얼라인먼트 마크 (24A, 24B) 의 중심을 중심으로서, X 및 Y 축에 평행한 변으로 둘러싸인 직사각형의 패턴영역 (25) 이, 주제어계 (9) 내에서 가상적으로 설정된다. 패턴영역 (25) 의 크기는, 도 6 의 부모패턴 (36) 을 1/α배로 축소한 크기로, 패턴영역 (25) 이, X 방향, Y 방향으로 각각 α개로 균등하게 분할되어 쇼트영역 (S1, S2, S3, …, SN (N=α2) 이 가상적으로 설정된다. 쇼트영역 (Si ; i=1∼N) 의 위치는, 도 6 의 부모패턴 (36) 을 만약에 도 4 의 투영광학계 (3) 를 통하여 축소투영한 경우의, i 번째의 부모패턴 (Pi) 의 축소 이미지 (PIi) 의 위치에 설정되어 있다.
또한, 1 장의 기판 (4) 의 노광시에는, 마스터 레티클 (Ri) 의 교환에 상관없이, 기판 (4) 은 3 개의 핀으로 구성된 시료대 (5) 상에 무흡착 또는 소프트 흡착되어, 노광시에는 기판 (4) 의 위치가 어긋나지 않도록 기판스테이지 (6) 를 초저가속도, 초저속도로 이동시킨다. 따라서, 1 장의 기판 (4) 의 노광 중에, 기준마크 (13A, 13B) 와 기판 (4) 과의 위치관계가 변화하는 일은 없으므로, 마스터 레티클 (Ri) 의 교환시에는, 마스터 레티클 (Ri) 을 기준마크 (13A, 13B) 에 대하여 위치맞춤하면 되고, 1 장의 마스터 레티클마다, 기판 (4) 상의 얼라인먼트 마크 (24A, 24B) 의 위치를 검출할 필요는 없다.
이상 마스터 레티클 (Ri) 과 기판 (4) 과의 위치맞춤에 대하여 설명했는데, 마스터 레티클 (Ri) 과 농도필터 (Fj) 의 상대적인 위치맞춤도 마크 (124A ∼ 124D) 의 위치정보를 계측한 결과에 기초하여 실행된다. 이 때, 기판스테이지 (6) 의 특성상, 요잉 (yawing) 오차 등의 오차에 의해 기판 (4) 에 미소한 회전을 발생하는 일이 있고, 이 때문에 마스터 레티클 (Ri) 과 기판 (4) 의 상대자세에 미소한 어긋남을 발생시킨다. 이와 같은 오차는, 미리 계측되거나, 또는 실처리중에 계측되어, 이것이 상쇄되도록, 레티클 스테이지 (2) 또는 기판스테이지 (6) 가 제어되어, 마스터 레티클 (Ri) 과 기판 (4) 의 자세가 정합하도록, 보정되도록 되어 있다. 마스터 레티클 (Ri) 의 자세가 변경조정된 경우에는, 농도필터 (Fj) 의 자세도 그것에 정합되도록 조정된다.
이와 같은 처리 후, 주제어계 (9) 는, 그 부모패턴 (Pi) 의 축소 이미지를 기판 (4) 상의 쇼트영역 (Si) 에 투영노광한다. 도 4 에 있어서는, 기판 (4) 의 패턴영역 (25) 내에서 이미 노광된 부모패턴의 축소 이미지는 실선으로 나타내고, 미 (未) 노광의 축소 이미지는 점선으로 나타나 있다.
이와 같이 하여, 도 1 의 N 개의 마스터 레티클 (R1 ∼ RN) 의 부모패턴 (P1 ∼ PN) 의 축소 이미지를, 순차적으로 기판 (4) 상에 대응하는 쇼트영역 (S1 ∼ SN) 에 노광함으로써, 각 부모패턴 (P1 ∼ PN) 의 축소 이미지는, 각각 인접하는 부모패턴의 축소 이미지과 연결을 실행하면서 노광된 것으로 된다. 이로써, 기판 (4) 상에 도 6 의 부모패턴 (36) 을 1/α배로 축소한 투영 이미지 (26) 가 노광전사된다. 그 후, 기판 (4) 상의 포토레지스트를 현상하여, 에칭 및 남아 있는 레지스트 패턴의 박리 등을 실시함으로써, 기판 (4) 상의 투영 이미지 (26) 는, 도 6 에 나타낸 바와 같은 원판패턴 (27) 으로 되어, 워킹 레티클 (34) 이 완성된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 노광장치에 의하면, 레티클 (Ri) 및 기판 (4) 의 동기이동에 동기하여 농도필터 (Fj) 도 이동하도록 되어 있으므로, 쇼트를 주사방향 (Y방향) 및 이 주사방향에 직교하는 방향 (X 방향) 으로 임의로, 이음매 없이 연결시킬 수 있다. 따라서, 스캔노광에 의한 각종의 이점을 향수 (享受) 하면서 이차원 방향으로 이음매 없는 연결노광을 실행할 수 있게 된다.
여기에서, 스캔노광의 이점으로서는, 이하의 것이 있다. 즉, 투영광학계 등을 구성하는 렌즈 등의 광학부품으로서 소형의 것을 채용할 수 있으므로, 디스토션, 이미지면 만곡, 이미지면 경사 등의 각종 오차를 적게 할 수 있다. 또한, 동일하게 개구수 (NA) 를 높게 할 수 있어, 고해상화를 꾀할 수 있다. 또한, 스캔동작중에 최적 포커스로 되도록 기판 (4) 의 레벨링을 실행하거나, 또는 레티클 (Ri) 과 기판 (4) 의 상대위치관계를 적극적으로 약간 어긋나게 하여 결상특성을 조정함으로써, 사다리형 디스토션을 보정할 수 있어, 각종 오차를 보정할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 슬릿광 (IL1, IL2) 으로서, 직사각형상의 것을 채용하고 있으므로, 광원의 단파장화에 의한 해상도의 향상 등을 위해 조명광 (IL) 으로서 엑시머 레이저광 등의 펄스광을 채용한 경우이더라도, 충분히 평균화효과를 향수할 수 있고, 따라서, 종래의 슬릿광의 형상을 연구하여 연결부의 노광량을 경사적으로 설정하는 기술과 달리, 노광량 편차의 발생을 적게 할 수 있다.
그러나, 본 실시형태와 같은 스캔형으로 스티칭 노광을 실행하는 노광장치에 있어서는, 레티클 (Ri) 과 기판 (4) 을 동기적으로 이동시키면서 노광하기 때문에, 슬릿형상의 조명광이 레티클 (Ri) 의 패턴영역 (전사해야 하는 영역이 형성된 영역) 에 도달하기 전 및 이 패턴영역을 통과한 후에 있어서는, 슬릿광으로 기판 (4) 을 노광하지 않도록 차광할 필요가 있다. 따라서, 레티클 (Ri) 의 패턴영역의 외측에는, 크롬 등을 증착·형성하여 이루어지는 차광대역 (차광영역) 이 설치된다. 여기에서, 이 차광영역은, 적어도 슬릿광의 주사방향의 폭 (주사방향으로 격리된 복수의 부분조명광에 의해 주사하는 것에 있어서는, 선행하는 부분조명광의 선단 가장자리와 후속하는 부분조명광의 후단 가장자리 사이의 치수) 보다도 넓게 할 필요가 있고, 일반적으로는 주사시의 최고속도와의 관계에서 가속 및 감속구간도 고려하므로, 당해 슬릿광의 폭보다도 충분히 큰 폭을 확보할 필요가 있다.
그러나, 레티클은, 일반적으로 투명유리기판 상에 크롬을 증착하여 작성하는데, 증착면적을 넓게 하면 핀홀 등의 점결함이 발생하는 일이 많고, 차광대역에 점결함이 있으면, 본래 노광하지 않아야 할 부분을 점형상으로 노광해 버린다. 상기와 같이, 레티클의 차광대역을 넓게 한 경우에는, 점결함이 발생하는 확률이 높아져 버려, 기판 (4) 의 노광을 실행하는데 바람직하지 않은 문제가 있다. 또한, 차광대역의 폭을 넓게 하면, 핀홀 등의 점결함의 검사에어리어가 확대되어, 레티클의 비용이 상승되어 버리는 문제도 있다. 농도필터 (Fj) 의 차광부 (121) 에 대해서도 동일한 것을 말할 수 있다.
이와 같은 문제에 대처하기 위해, 본 실시형태에서는 블라인드 (111X1 및 111X2) 를 설치할 뿐만 아니라, 농도필터 (FJ ; 레티클 (Ri), 기판 (4)) 에 동기하여 이동하는 블라인드 (111Y1 및 111Y2) 를 형성했으므로, 농도필터 (Fj) 의 차광부 (121) 나 레티클 (Ri) 의 패턴영역의 외측에 형성되는 차광부에 점결함 (핀홀) 등이 있었던 경우이더라도, 문제가 발생하는 일은 없다.
또한, 각 블라인드 (111X1, 111X2, 111Y1, 111Y2) 에 의해, 농도필터 (Fj) 의 감광부 (123) 의 일부를 선택적으로 차폐할 수 있으므로, 노광하는 쇼트의 위치에 따라 각 블라인드의 위치를 적당히 설정함으로써, 단일 또는 적은 매수의 농도필터로, 각종 연결노광을 실시할 수 있어 고효율적이다.
또한, 기판스테이지 (6), 레티클 스테이지 (2), 필터 스테이지 (Fj) 및 블라인드 (111) 의 구동장치로서는, 예컨대, 리니어모터를 채용할 수 있고, 그와 같은 리니어모터를 채용한 경우에서의 스테이지 (가동부) 의 지지기구로서는, 에어베어링을 사용한 에어부상형, 또는 로렌츠력이나 리액턴스력을 사용한 자기부상형의 것을 채용할 수 있다. 또한, 스테이지는, 도 9 에 나타낸 바와 같은 가이드 (132X, 132Y, 133) 를 따라 이동하는 타입이어도 되고, 그와 같은 가이드를 형성하지 않은 가이드리스 (guideless) 타입이어도 된다.
리니어모터는, 베이스부재에 고정되는 고정자 (스테이터) 와, 그 베이스부재에 대하여 이동하는 스테이지에 고정되는 가동자 (슬라이더) 로 이루어지고, 고정자가 코일을 포함할 때에는, 가동자는 자석 등의 발자체를 포함하고, 고정자가 발 자체를 포함할 때에는, 가동자는 코일을 포함한다. 또한, 발자체가 가동자에 포함되어, 코일이 고정자에 포함되어 있는 것을 무빙·마그네트형의 리니어모터라고 말하고, 코일이 가동자에 포함되어, 발자체가 고정자에 포함되는 것을 무빙·코일형의 리니어모터라고 한다.
이와 같은 스테이지의 이동에 따른 반력 (反力) 에 의해 노광장치 본체에 발생하는 진동을 방지하기 위해서는, 예컨대, 전기제어식의 리액션프레임기구 (액티브형) 를 채용할 수 있다. 이 리액션프레임기구는, 리니어모터의 고정자도 베이스부재상에 에어베어링 등의 비접촉수단에 의해 부상시킨 구조로 한다. 그리고, 노광장치본체와는 별도로 설치된 리액션가대와 이 고정자와의 사이를, 제어장치에 의한 제어에 기초하여 전기제어가능한 보이스코일모터 등의 액츄에이터를 구비한 리액션프레임으로 연결하고, 스테이지의 구동에 따라, 이 액츄에이터의 작동을 제어하여, 고정자에 작용하는 반력 (F) 을 상쇄하는 힘 (F) 을 작용시킴으로써, 이 반력을 리액션 가대를 통하여 바닥면 (대지) 으로 빠져나가도록 한 기구이다. 또한, 리니어모터의 고정자와 리액션 가대와의 사이를 리액션프레임 (강체봉) 으로 간단히 연결하는 기계식의 리액션프레임기구 (패시브형) 를 채용할 수도 있다.
또한, 스테이지의 이동시에 이 스테이지를 포함하는 가동부전체의 질량과 실질적으로 동일한 물체를 역방향으로 동일한 가속도로 이동하도록 구성하여, 서로의 반력을 상쇄하도록 한 것을 채용하여도 된다. 이 경우에, 예컨대, 레티클 스테이지 (2) 와 필터 스테이지 (FS) 를 동일한 구조체상에 지지하고, 예컨대 양자를 동일한 가속도로, 또한 역방향으로 구동할 때에는, 각각의 가동부의 질량을 거의 동일하게 설정함으로써, 서로의 반력을 상쇄하도록 하여도 된다.
필터스테이지 (FS), 블라인드 (111) 및 고정슬릿판 (131) 을 포함하는 부분은, 미러 (112) 부터 렌즈 (116) 까지의 광학부품 등을 지지하는 구조체나 레티클 스테이지 (2), 투영광학계 (3) 및 기판 스테이지 (2) 등을 지지하는 구조체와는 별도의 구조체에 지지하는 것이 바람직하다. 이들의 이동에 따른 반력에 의한 영향을 가능한 적게 하기 위해서이다. 또한, 조명광학계 (1) 내에서 가장 레티클측에 배치되는 가동부 (도 1 에서는 필터스테이지 (FS)) 까지는 그 다른 구조체에 형성하고, 그것보다도 레티클측에 배치되는 광학요소는, 예컨대 투영광학계 (3) 등을 지지하는 구조체에 설치하여도 된다.
그런데, 상술한 실시형태에서는 레티클 (Ri) 의 이동에 따라 농도필터 (Fj) 를 이동하는 것으로 하였으나, 예컨대 농도필터 (Fj) 와 레티클 (Ri) 과의 사이에 배치되는 결상광학계의 적어도 하나의 광학소자 (도 1 에서는, 113, 114 등) 를 이동가능하게 하고, 그 결상광학계의 수차나 결상배율 등의 광학특성을 조정하는 기구를 설치하고, 상술의 주사노광 중에 그 광학특성을 조정함으로써, 기판 (4) 상에서의 조명광 (IL) 의 조사영역 (상술의 노광영역) 내에서 그 광량분포, 즉 농도필터 (Fj) 의 감쇠부에 의해 형성되는, 광량이 서서히 감소하는 슬로프부를 주사방향 (Y 방향) 으로 이동하도록 하여도 된다. 즉, 기판 (4) 상의 하나의 쇼트의 주사노광시, 상술의 노광영역내에서 그 광량분포 (조도분포) 의 슬로프부가, 노광량분포를 슬로프부로 해야 하는 비주사방향 (X 방향) 을 따라 연장되는 1 쌍의 주변부의 적어도 일방과 거의 일치하여 이동하면 된다. 또한, 농도필터 (Fj) 는, 조명광학계내에 배치되는 것으로 하였으나, 예컨대 레티클 (Ri) 의 근방에 배치하여도 되고, 또는 투영광학계 (3) 의 이미지면측에 배치하여도 된다. 또한, 투영광학계 (3) 로서 레티클 패턴의 중간 이미지를 형성하고, 그 중간 이미지를 기판 (4) 상에 재결상하는 광학계를 사용하는 경우에는, 그 중간 이미지의 형성면, 또는 그 형성면으로부터 소정간격만큼 떼어놓고 농도필터 (Fj) 를 배치하여도 된다.
또한, 조명광학계 (또는 투영광학계) 내에서 기판 (4) 의 표면 (투영광학계 (3) 의 이미지면) 과 공액인 면 (PL1 등) 에 농도필터 (Fj) 를 배치하는 경우, 예컨대 농도필터 (Fj) 와 기판 (4) 과의 사이에 확산판을 설치하는, 또는 농도필터 (Fj) 와 레티클 (Ri) 사이에 배치되는 적어도 하나의 광학소자를 이동하고, 기판 (4) 상에서의 도트패턴의 이미지를 선명하지 않게 하는, 즉 도트패턴에 의한 조도균일성의 저하를 방지하는 것이 바람직하다. 이 때, 농도필터 (Fj) 를 그 공액면으로부터 어긋나게 하여 배치하여도 되고, 또는 농도필터 (Fj) 의 도트 크기를, 레티클 (Ri) 과의 사이에 배치되는 광학계 (113 등) 의 해상한계 이하로 하지 않아도 된다. 또한, 농도필터 (Fj) 는 그 감광부 (123) 가 동일한 투명기판에 형성되는 것으로 하였으나, 그 감광부 (123) 를 복수로 분할하여 각각 다른 투명기판에 형성하여도 된다. 예컨대, 주사방향으로 연장되는 1 쌍의 감광부와, 비주사방향으로 연장되는 1 쌍의 감광부로 나누어도 된다.
또한, 고정슬릿판 (131) 은 조명광학계내에 배치하는 것으로 하였으나, 예컨대 레티클 (Ri) 또는 기판 (4) 의 근방, 또는 투영광학계 (3) 의 중간 이미지의 근방에 배치하여도 된다. 또한, 조명광학계 (또는 투영광학계) 내에서 기판 (4) 의 표면과 공액인 면에 고정슬릿판 (131) 을 배치하여도 된다. 이 경우, 예컨대 고정슬릿판 (131) 과 레티클 (Ri) 사이에 배치되는 광학계의 수차 등을 조정하여, 주사방향 (Y 방향) 에 관한 기판 (4) 상에서의 조명광 (IL) 의 강도분포를 그 양단에서 각각 슬로프로 하는 것이 바람직하다. 또한, 상술의 실시형태에서는 레티클 블라인드기구 (110) 와는 별도로 고정슬릿판 (131) 을 설치하는 것으로 하였으나, 주사노광시에 블라인드 (111Y1, 111Y2) 의 이동을 각각 독립적으로 제어하여, 레티클 (Ri) 및 기판 (4) 상에서의, 주사방향에 관한 조명광 (IL) 의 폭을 규정하면, 특히 고정슬릿판 (131) 을 설치하지 않아도 된다.
또한, 상술의 실시형태에서는 레티클 블라인드기구 (110) 의 블라인드 (111Y1, 111Y2) 와 농도필터 (Fj) 를 각각 독립적으로 구동하는 것으로 하였으나, 레티클 블라인드기구 (110) 의 적어도 일부, 예컨대 블라인드 (111Y1, 111Y2) 를 필터스테이지 (FS) 에 설치하고, 농도필터 (Fj) 와 일체로 이동하여도 된다. 이 경우, 블라인드 (111Y1, 111Y2) 의 구동기구 (138Y) 를 생략할 수 있으나, 필터스테이지 (FS) 에 설치되는 블라인드와 농도필터 (Fj) 와의 상대위치관계를 조정하는 미동기구를 설치하여도 된다. 또한, 레티클 블라인드기구 (110) 는 그 적어도 하나의 블라인드가 레티클 (Ri) 또는 기판 (4) 의 근방에 배치되어도 된고, 또는 기판 (4) 의 표면과 공액인 면 (상술의 중간 이미지가 형성되는 면 등) 에 배치되어도 된다. 이 때, 예컨대 블라인드 (111X1, 111X2) 와 블라인드 (111Y1, 111Y2) 를, 릴레이광학계 등에 의해 거의 공액으로 배치하여도 된다. 또한, 레티클 블라인드기구 (110) 의 블라인드 (111Y1, 111Y2) 대신에, 농도필터 (Fj) 상에서 주사방향 (Y 방향) 에 관한 차광부 (121; 도 2) 의 폭을 넓히는 것만으로도 된다. 이 때, 차광부 (121) 의 폭을, 예컨대, 주사방향에 관한, 고정슬릿판 (131) 의 슬릿 (136) 의 개구폭과 같은 정도 이상으로 하는 것이 바람직하다. 통상, 농도필터 (Fj)와 레티클 (Ri) 과의 사이에 배치되는 광학계의 배율은 1 보다도 크므로, 레티클 (Ri) 상에서 그 차광띠의 폭을 넓히는 것에 비하여, 농도필터 (Fj) 에서의 차광부 (121) 의 폭은 좁아도 되고, 핀홀 등의 결함을 발생시키는 일 없이 차광부 (121) 를 형성하는 것이 용이하다. 또한, 블라인드 (111Y1, 111Y2) 를 형성하지 않은 때에는 고정슬릿판 (131) 을 설치하여, 주사방향에 관한 상술의 노광영역 (조명영역) 의 폭을 규정할 필요가 있다.
그러나, 상술의 실시형태에서는 옵티컬·인테그레이터 (106) 로서, 조명광학계내에서 레티클 (Ri) 의 패턴형성면과 공액인 면에 입사면이 실질적으로 배치되고, 또한 그 패턴형성면에 대한 푸리에변환면 (조명광학계의 동 (瞳) 면) 에 사출면 (射出面) 이 실질적으로 배치되는 플라이아이렌즈를 사용하는 것으로 하고 있다. 그러나, 옵티컬·인테그레이터 (106) 로서, 조명광학계내에서 레티클 (Ri) 의 패턴형성면과 공액인 면에 사출면이 실질적으로 배치되는 내면반사형 인테그레이터를 사용하여도 된다. 이 경우, 상술한 레티클 블라인드기구 (110) 의 적어도 일부, 농도필터 (Fj) 및 고정슬릿판 (131) 의 적어도 하나를, 내면반사형 인테그레이터의 사출면에 근접시켜 배치하여도 된다.
또한, 상술한 실시형태에서는, 쇼트영역의 형상은 직사각형상으로 되어 있으나, 반드시 직사각형상일 필요는 없고, 예컨대, 5각형, 6각형, 그 외의 다각형으로 할 수 있다. 또한, 각 쇼트영역이 동일형상일 필요도 없고, 다른 형상이나 크기로 할 수 있다. 또한, 연결부의 형상도, 장방형일 필요는 없고, 지그재그띠형상, 사 (蛇) 행띠형상, 그 외의 형상으로 할 수 있다. 이들의 경우에는, 농도필터 (전체의 형상, 감광부의 형상이나 감광특성 등) 도 이들에 대응하도록 변경한다. 또한, 본원 명세서 중에서의 「연결노광」 이란, 패턴끼리를 연결할 뿐만 아니라, 패턴과 패턴을 원하는 위치관계에서 배치하는 것도 포함하는 의미이다.
워킹 레티클 (34) 에 형성하는 디바이스 패턴을 확대한 디바이스 패턴을 요소패턴마다 나누는, 예컨대, 밀집패턴과 고립패턴으로 나누어 마스터 레티클에 형성하고, 기판 (4) 상에서의 부모패턴끼리의 연결부를 없애거나, 또는 줄이도록 하여도 된다. 이 경우, 워킹레티클의 디바이스 패턴에 따라서는, 1 장의 마스터 레티클의 부모패턴을 기판 (4) 상의 복수의 영역에 각각 전사할 수도 있으므로, 워킹레티클의 제조에 사용하는 마스터 레티클의 매수를 줄일 수 있다. 또는, 그 확대한 패턴을 기능블록단위로 나누는, 예컨대, CPU, DRAM, SRAM, A/D 컨버터, D/A 컨버터를 각각 1 단위로서, 적어도 하나의 기능블록을, 복수의 마스터 레티클에 각각 형성하도록 하여도 된다.
또한, 도 6 의 원판패턴 (27) 에 예컨대 밀집패턴과 고립패턴이 형성되어 있는 경우, 마스터 레티클 (R1 ∼ RN) 중의 1 장의 마스터 레티클 (Ra) 에는 밀집패턴만이 형성되고, 다른 1 장의 마스터 레티클 (Rb) 에는 고립패턴만이 형성되는 일이 있다. 이 때, 밀집패턴과 고립패턴에서는 최량의 조명조건이나 결상조건 등의 노광조건이 다르기 때문에, 마스터 레티클 (Ri) 의 노광마다, 그 부모패턴 (Pi) 에 따라, 노광조건, 즉 조명광학계 (1) 내의 개구조리개의 형상이나 크기, 코히어런스팩터 (σ값) 및 투영광학계 (3) 의 개구수 등을 최적화하도록 하여도 된다.
이 때에, 부모패턴 (Pi) 이 밀집패턴 (주기패턴) 일 때에는 변형조명법을 채용하고, 2차광원의 형상을 윤대형상, 또는 조명광학계의 광축으로부터 거의 등거리만큼 떨어진 복수의 국소영역에 규정하면 된다. 또한, 그 노광조건을 최적화하기 위해, 투영광학계 (3) 의 동면 부근에 예컨대 광축을 중심으로 하는 원형영역에서 조명광을 차광하는 광학필터 (소위 동필터) 를 삽입이탈시키거나, 또는 투영광학계 (3) 의 이미지면과 기판 (4) 의 표면을 소정범위내에서 상대적으로 진동시키는 소위 누진초점법 (플렉스법) 을 병용하여도 된다.
또한, 부모마스크를 위상시프트마스크로서, 조명광학계의 σ값을 예컨대 0.1 ∼ 0.4 정도로서, 상술의 누진초점법을 채용하여도 된다. 포토마스크는 크롬 등의 차광층만으로 이루어지는 마스크에 한정되는 것이 아니라, 공간주파수 변조형 (시부야-레벤손형), 에지강조형, 및 하프톤형 등의 위상시프트마스크이어도 된다. 특히, 공간주파수변조형이나 에지강조형에서는, 마스크기판 상의 차광패턴에 중첩하여 위상시프터를 패터닝하기 위해, 예컨대, 그 위상시프터용의 부모마스크를 별도 준비해 놓게 된다.
상술한 실시형태에서는 노광용 조명광으로서 파장이 193 ㎚ 의 ArF 엑시머 레이저광으로 되어 있지만, 그 이상의 자외광, 예컨대 g선, i 선 및 KrF 엑시머 레이저 등의 원자외 (DUV) 광 및 F2 레이저 (파장 157 ㎚), Ar2 레이저 (파장 126 ㎚) 등의 진공자외 (VUV) 광을 사용할 수 있다.
또한, F2 레이저광을 사용하는 노광장치에서는, 레티클이나 농도필터는, 형석, 불소가 도핑된 합성석영, 불화마그네슘, LiF, LaF3, 리튬·칼슘·알루미늄·프로마이드 (라이커프결정) 또는 수정 등으로 제조된 것이 사용된다.
또한, 엑시머 레이저 대신에, 예컨대 파장 248 ㎚, 193 ㎚, 157 ㎚ 의 어느 하나에 발진 스펙트럼을 갖는 YAG 레이저 등의 고체 레이저의 고주파를 사용하도록 하여도 된다.
또한, DFB 반도체 레이저 또는 파이버레이저로부터 발진되는 적외선, 또는 가시역의 단일파장 레이저를, 예컨대 에르븀 (또는 에르븀과 이트리븀의 양방) 이 도핑된 파이버 앰프로 증폭하고, 비선형 광학결정을 사용하여 자외광으로 파장변환한 고주파를 사용하여도 된다.
또한, 레이저 플라즈마광원, 또는 SOR 로부터 발생하는 축 X선 영역, 예컨대 파장 13.4 ㎚, 또는 11.5 ㎚ 의 EUV (Extreme Ultra Violet) 광을 사용하도록 하여도 된다.
투영광학계는 축소계만이 아니라 등배계, 또는 확대계 (예컨대, 액정디스플레이 또는 플라즈마 디스플레이 제조용 노광장치 등으로 사용됨) 를 사용하여도 된다. 또한, 투영광학계는, 반사광학계, 굴절광학계 및 반사굴절광학계의 어느 것을 사용하여도 된다.
또한, 포토마스크나 반도체소자의 제조에 사용되는 노광장치뿐만 아니라, 액정표시소자 등을 포함하는 디스플레이의 제조에 사용되는, 디바이스패턴을 유리플레이트상에 전사하는 노광장치, 박막자기헤드의 제조에 사용되는, 디바이스패턴을 세라믹 웨이퍼상에 전사하는 노광장치, 촬상소자 (CCD 등), 마이크로머신, DNA 칩 등의 제조에 사용되는 노광장치 등에도 본 발명을 적용할 수 있다.
포토마스크 (워킹레티클) 의 제조 이외에 사용되는 노광장치에서는, 디바이스패턴이 전사되는 피노광기판 (디바이스기판) 이 진공흡착 또는 정전흡착 등에 의해 기판스테이지 (6) 상에 유지된다. 그러나, EUV 광을 사용하는 노광장치에서는 반사형 마스크가 사용되고, 프록시미티방식의 X선 노광장치, 또는 전자선노광장치 등에서는 투과형 마스크 (스텐실마스크, 멤브레인마스크) 가 사용되므로, 마스크의 원판으로서는 실리콘웨이퍼 등이 사용된다.
복수의 렌즈로 구성되는 조명광학계, 투영광학계를 노광장치본체에 삽입광학조정을 함과 동시에, 다수의 기계부품으로 이루어지는 레티클 스테이지나 기판스테이지를 노광장치본체에 장착하여 배선이나 배관을 접속하고, 또한 총합조정 (전기조정, 동작확인 등) 을 함으로써 본 실시형태의 노광장치를 제조할 수 있다. 또한, 노광장치의 제조는 온도 및 크린도 등이 관리된 크린룸내에서 실행하는 것이 바람직하다.
반도체 디바이스는, 디바이스의 기능·성능설계를 실행하는 스텝, 이 설계스텝에 기초하여, 상술한 실시형태의 노광장치에 의해 워킹 레티클을 제조하는 스텝, 실리콘재료로 웨이퍼를 제조하는 스텝, 상술한 실시형태의 노광장치 등에 의해 레티클의 패턴을 웨이퍼에 노광전사하는 스텝, 디바이스 조립스텝 (다이싱공정, 본딩공정, 패키지공정을 포함), 검사스텝 등을 거쳐 제조된다.
또한, 본 발명은, 상술한 각 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 범위내에서 여러가지로 개변 (改變) 할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
본 발명에 의하면, 주사방향에 직교하는 방향뿐만 아니라, 주사방향을 따른 방향으로도 이음매 없는 연결노광을 실현할 수 있는 노광방법 및 노광장치를 제공할 수 있는 효과가 있다. 또한, 조명광으로서 펄스광을 사용한 경우이더라도, 연결부에서의 패턴의 선폭이나 피치의 균일성이 양호하고, 고정밀도한 패턴을 형성할 수 있다는 효과도 있다.
본 개시는, 2000년 4월 11 일에 제출된 일본국 특허출원 제2000-109144호 및 2001년 3월 14일에 제출된 일본국 특허출원 제2001-71572 호에 각각 포함된 주제에 관련하여, 그 개시의 전부는 여기에 참고사항으로 명백하게 삽입된다.

Claims (46)

  1. 에너지빔에 대하여 마스크와 감응물체를 각각 이동하고, 상기 마스크를 통해 상기 에너지빔으로 상기 감응물체를 주사노광하는 노광방법으로서,
    상기 마스크의 이동에 동기하여, 상기 에너지빔의 에너지량을 서서히 감소시키는 감쇠부를 갖는 농도필터를 이동하는 공정을 포함하고,
    상기 감응물체 상에서 상기 감쇠부를 통해 상기 에너지빔이 조사되는 부분이 연결부로서 중합되도록, 상기 감응물체 상의 다른 영역을 각각 상기 에너지빔으로 조사하여 이음매 없이 (seamless) 노광하도록 하는 노광방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지빔에 대하여 진퇴가능한 차광부재를 상기 농도필터의 이동에 동기하여 이동하도록 하는, 노광방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 차광부재를, 상기 농도필터의 일부를 차폐하도록 위치시킨 상태로 이동하도록 하는 노광방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지빔에 대하여 진퇴가능한 차광부재로, 상기 감쇠부의 일부를 선택적으로 차폐하도록 하는 노광방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 감응물체 상의 상기 감응물체의 이동방향에 따른 방향과는 다른 영역을 상기 에너지빔으로 조사하도록 하는 노광방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 감응물체 상에서 상기 이동방향과 교차하는 방향과는 다른 영역을 상기 에너지빔으로 조사하도록 하는 노광방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    전사용의 패턴을 확대한 패턴을 복수의 마스크의 패턴으로 분할하고, 상기 감응물체 상에서 주변부가 부분적으로 중첩하는 복수의 영역에 각각 상기 마스크의 투영광학계에 의한 축소 이미지를 순차적으로 전사하도록 하는 노광방법.
  9. 에너지빔에 대하여 마스크와 감응물체를 각각 상대이동하고, 상기 마스크를 통해 상기 에너지빔으로 상기 감응물체를 주사노광하는 노광방법으로서,
    상기 주사노광시에 상기 감응물체가 이동되는 제 1 방향에 관하여, 상기 감응물체 상에서의 상기 에너지빔의 조사영역내에서 부분적으로 그 에너지량을 서서히 감소시킴과 동시에, 상기 주사노광 중, 상기 에너지량이 서서히 감소하는 슬로프부를 상기 조사영역내에서 상기 제 1 방향으로 상대이동시키는 공정을 포함하는 노광방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 슬로프부는, 상기 감응물체 상에서 주사노광되는 소정 영역 중 상기 제 1 방향에 관한 노광 에너지량을 서서히 감소시키는 일부와 일치하여 이동하는 노광방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 슬로프부는, 상기 감응물체 상에서 주사노광되는 소정 영역 중 상기 제 1 방향에 관하여 상기 소정 영역과 인접하는 영역과 부분적으로 중첩되는 일부와 일치하여 이동하는 노광방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 마스크의 이동에 따라, 상기 슬로프부를 형성하는 감쇠부를 갖는 농도필터를 상기 에너지빔에 대하여 상대 이동하도록 하는 노광방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 주사노광 전에, 상기 에너지빔을 차단하는 차폐부재와 상기 농도필터와의 상대 위치관계를 조정하도록 하는 노광방법.
  14. 제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감응물체 상에서 주변부가 부분적으로 중첩된 복수의 영역에 각각 패턴을 스텝ㆍ앤드ㆍ스티치 방식으로 전사하기 위하여, 상기 복수의 영역 중 상기 제 1 방향에 평행한 2개 이상의 영역을 각각 주사노광할 때 상기 조사영역내에서 상기 슬로프부를 상기 제 1 방향으로 상대이동하도록 하는 노광방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 영역 중 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향에 평행한 2개이상의 영역을 각각 주사노광하기 위하여, 상기 조사영역내에서 상기 에너지량을 상기 제 2 방향에 관한 단부에서 서서히 감소시키도록 하는 노광방법.
  16. 제 1 항 또는 제 9 항에 기재되어 있는 노광방법을 이용하여 제조되는 포토마스크.
  17. 제 16 항에 기재되어 있는 포토마스크를 이용하여 전사용의 패턴을 디바이스 기판 상에 전사하는 공정을 포함하는 디바이스 제조방법.
  18. 에너지빔에 대하여 마스크와 감응물체를 각각 이동하고, 상기 마스크를 통해 상기 에너지빔으로 상기 감응물체를 주사노광하는 노광장치로서,
    상기 에너지빔의 에너지 분포를 조정하는 농도필터, 및
    상기 농도필터를 상기 마스크에 동기하여 이동하는 필터 스테이지를 구비하는 노광장치.
  19. 마스크를 이동하는 마스크 스테이지,
    기판을 이동하는 기판 스테이지,
    슬릿형상의 에너지빔을 조사하는 조명광학계,
    상기 에너지빔의 에너지량을 서서히 감소시키는 감쇠부를 갖는 농도필터를 이동하는 필터 스테이지, 및
    상기 마스크, 상기 기판 및 상기 농도필터가 상기 에너지빔에 대하여 동기하여 이동하도록, 상기 마스크 스테이지, 상기 기판 스테이지, 및 상기 필터 스테이지를 제어하는 제어장치를 구비하는 노광장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 마스크의 이동방향을 따른 방향으로 진퇴가 자유로운 차광부재를 갖는 블라인드 장치를 더 구비하고,
    상기 제어장치는, 상기 차광부재가 상기 농도필터에 대하여 소정의 위치관계를 유지한 상태로 상기 농도필터와 동기하여 이동하도록 상기 블라인드 장치를 제어하는 노광장치.
  21. 에너지빔에 대하여 마스크와 감응물체를 각각 상대 이동하고, 상기 마스크를 통해 상기 에너지빔으로 상기 감응물체를 주사노광하는 노광장치로서,
    상기 주사노광시에 상기 감응물체가 이동되는 제 1 방향에 관하여, 상기 감응물체 상에서의 상기 에너지빔의 조사 영역내에서 부분적으로 그 에너지량을 서서히 감소시키는 농도필터, 및
    상기 주사노광 중, 상기 에너지량이 서서히 감소하는 슬로프부를 상기 조사영역내에서 상기 제 1 방향으로 시프트시키는 조정장치를 구비하는 노광장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 조정장치는, 상기 마스크의 이동에 따라, 상기 농도필터를 상기 에너지빔에 대하여 상대이동하는 구동장치를 포함하는 노광장치.
  23. 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서,
    상기 감응물체 상에서 주변부가 부분적으로 중첩되고, 또한 상기 제 1 방향에 평행한 2개 이상의 영역에 각각 패턴을 스텝ㆍ앤드ㆍ스티치 방식으로 전사하기 위하여, 상기 2개 이상의 영역을 각각 주사노광하도록 하는 노광장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 감응물체 상에서 주변부가 부분적으로 중첩되고, 또한 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향에 평행한 2개 이상의 영역을 각각 주사노광하기 위하여, 상기 농도필터는, 상기 조사영역내에서 상기 에너지량을 상기 제 2 방향에 관한 단부에서 서서히 감소시키도록 하는 노광장치.
  25. 에너지빔에 대하여 마스크와 감응물체를 각각 상대이동하고, 상기 마스크를 통해 상기 에너지빔으로 상기 감응물체를 주사노광하는 노광장치로서,
    상기 주사노광시에 상기 감응물체가 이동되는 제 1 방향에 관한, 상기 감응물체 상에서의 상기 에너지빔의 조사영역의 폭을 규정하는 제 1 광학장치, 및
    상기 제 1 방향에 관하여 상기 조사영역내에서 부분적으로 그 에너지량을 서서히 감소시킴과 동시에, 상기 주사노광 중, 상기 조사영역내에서 상기 에너지량이 서서히 감소하는 슬로프부를 상기 제 1 방향으로 시프트시키는 제 2 광학장치를 구비하는 노광장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 2 광학장치는, 상기 슬로프부를, 상기 감응물체 상에서 주사노광되는 소정 영역 중 상기 제 1 방향에 관한 노광에너지량을 서서히 감소시키는 일부와 일치시켜 이동하는 노광장치.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 2 광학장치는, 상기 슬로프부를, 상기 감응물체 상에서 주사노광되는 소정 영역 중 상기 제 1 방향에 관하여 상기 소정 영역과 인접하는 영역과 부분적으로 중첩되는 일부와 일치시켜 이동하는 노광장치.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 2 광학장치는, 상기 슬로프부를 형성하는 감쇠부를 갖는 농도필터를 포함하고, 상기 마스크 및 상기 감응물체의 이동에 동기하여 상기 농도필터를 이동하는 노광장치.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 제 1 광학장치는, 상기 제 1 방향에 관한 개구폭이 고정된 조리개부재를 포함하고, 상기 농도필터는, 상기 제 1 방향에 관하여 상기 감쇠부와 인접하여 상기 개구폭과 동일한 정도 이상의 폭을 갖는 차폐부가 형성되는 노광장치.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 제 1 광학장치는, 상기 조사영역내에서 상기 제 1 방향에 관하여 상기 슬로프부의 외측 영역에 대한 상기 에너지빔의 조사를 저지하는 가동 조리개부재를 포함하고, 상기 농도필터의 이동에 따라 상기 가동 조리개부재의 적어도 일부를 이동하는 노광장치.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 제 1 광학장치는, 상기 가동 조리개부재와 다른, 상기 제 1 방향에 관한 개구폭이 고정된 조리개부재를 포함하는 노광장치.
  32. 제 28 항에 있어서,
    상기 농도필터는, 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향에 관하여 상기 조사 영역의 단부에서 상기 에너지량을 서서히 감소시키는 노광장치.
  33. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 1 광학장치는, 상기 제 1 방향에 관하여 상기 조사 영역의 단부에서 상기 에너지량을 서서히 감소시키는 노광장치.
  34. 제 18 항, 제 19 항 또는 제 21 항에 기재되어 있는 노광장치를 이용하여, 복수의 패턴을 스텝ㆍ앤드ㆍ스티치 방식으로 마스크 기판 상에 전사하는 공정을 포함하는 포토마스크 제조방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 복수의 패턴은, 상기 포토마스크에 형성될 디바이스 패턴의 확대 패턴을 복수로 분할한 것으로, 상기 마스크 기판 상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수의 영역에 각각 투영광학계에 의한 축소 이미지가 전사되도록 하는 포토마스크 제조방법.
  36. 제 28 항에 있어서,
    상기 농도필터의 위치정보를 검출함과 동시에, 상기 위치정보에 근거하여 상기 농도필터의 위치를 설정하는 설정장치를 더 구비하는 노광장치.
  37. 제 28 항에 있어서,
    상기 농도필터의 위치정보를 검출함과 동시에, 상기 위치정보에 근거하여 상기 마스크와 상기 농도필터의 위치관계를 설정하는 설정장치를 더 구비하는 노광장치.
  38. 제 28 항에 있어서,
    상기 농도필터는 상기 감쇠부가 다른 피치로 배치되는 다수의 도트 패턴으로 형성되는 노광장치.
  39. 제 18 항에 있어서,
    상기 농도필터의 위치정보를 검출하는 검출장치를 더 구비하고, 상기 위치정보에 근거하여 상기 농도필터의 위치가 설정되는 노광장치.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 검출장치에서 검출되는 위치정보에 근거하여, 상기 마스크와 상기 농도필터의 위치관계를 설정하는 설정장치를 더 구비하는 노광장치.
  41. 에너지빔에 대하여 마스크와 감응물체를 각각 상대이동시키고, 상기 마스크를 통해 상기 에너지빔으로 상기 감응물체를 주사노광하는 노광장치로서,
    상기 에너지빔이 통과하는 조사계내에 배치되고, 상기 감응물체 상에서의 상기 에너지빔의 조사영역내에서 부분적으로 그 에너지량을 서서히 감소시키는 농도필터,
    상기 주사노광 중에 상기 농도필터를 구동시키는 액츄에이터, 및
    상기 조사계내에서의 상기 농도필터의 위치정보를 검출하는 검출장치를 구비하는 노광장치.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 검출장치에서 검출되는 위치정보에 근거하여, 상기 농도필터의 위치를 설정하는 설정장치를 더 구비하는 노광장치.
  43. 제 42 항에 있어서,
    상기 설정장치는 상기 마스크와 상기 농도필터의 위치관계를 설정하는 노광장치.
  44. 제 41 항에 있어서,
    상기 농도필터는 상기 감쇠부가 다른 피치로 배치되는 다수의 도트 패턴으로 형성되는 노광장치.
  45. 에너지빔에 대하여 마스크와 감응물체를 각각 상대이동시키고, 상기 마스크를 통해 상기 에너지빔으로 상기 감응물체를 주사노광하는 노광방법으로서,
    상기 주사노광시에 상기 감응물체가 이동되는 제 1 방향에 관해서, 상기 감응물체 상에서의 상기 에너지빔의 조사영역내에서 부분적으로 그 에너지량을 서서히 감소시키는 농도필터를, 상기 감응물체 상에서 상기 제 1 방향으로 배열하고, 또한 주변부가 부분적으로 겹치는 복수의 영역의 각 주사노광 중에 이동하는 노광방법.
  46. 제 45 항에 있어서,
    상기 감응물체 상에서 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로 배열하고, 또한 주변부가 부분적으로 겹치는 복수의 영역을 각각 주사노광하기 위해, 상기 농도필터에 의해 상기 조사영역내에서 상기 에너지량을 상기 제 2 방향에 관한 단부에서 서서히 감소시키는 노광방법.
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