KR100924972B1 - 노광장치 및 디바이스 제조방법 - Google Patents

노광장치 및 디바이스 제조방법 Download PDF

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Abstract

노광장치는 광원과, 빛으로 원판을 조명하는 조명 광학계와, 기판을 보유하는 한편 이동하는 기판 스테이지와, 상기 원판으로부터의 빛을 투영하는 투영 광학계를 구비하되, 상기 투영 광학계와 상기 기판과의 사이의 제1 간극에 액체를 채워서 상기 기판을 노광하고, 상기 조명 광학계의 광로를 따라 빛의 광량을 검출하는 제1 검출기와, 상기 기판 스테이지에 배치되어, 상기 조명 광학계 및 상기 투영 광학계를 통과해서 빛의 광량을 검출하는 제2 검출기와, 복수의 노광 조건의 각각에 관해서, 기체를 이용해 상기 제2 검출기에 의해 검출되는 광량과 액체를 이용해 상기 제2 검출기에 의해 검출된 광량과의 사이의 변환에 사용되는 제1 변환계수를 결정하는 연산기를 구비한다.
노광장치, 투영 광학계, 조명 광학계, 기판 스테이지

Description

노광장치 및 디바이스 제조방법{EXPOSURE APPARATUS AND METHOD OF MANUFACTURING DEVICE}
도 1은　본 발명의 제1 실시 예에 따른 노광장치의 개략 구성도이다.
도 2a 내지 2c는　제1 및 제2 검출기의 감도 교정의 방법을 나타내는 도면이다.
도 3은　감도교정방법의 전형적인 스텝을 나타내는 플로차트이다.
도 4는　제1 변환계수β를 결정하는 전형적인 스텝을 나타내는 플로차트이다.
도 5는　디바이스, 예를 들면 IC나 LSI 등의 반도체 칩, LCD, CCD 등의 제조 방법을 설명하기 위한 플로차트이다.
도 6은　도 5에 나타낸 플로차트의 스텝 S4에 대응하는 웨이퍼 프로세스의 상세한 플로차트이다.
본 발명은, IC(integrated circuits)나 LSI(large-scale integrated circuits) 등의 반도체 디바이스, 액정 디바이스(LCD; liquid crystal devices), CCD(charge-coupled devices) 등의 촬상 디바이스, 자기 헤드 등의 디바이스를 제조하는 공정 중에 포함된 포토리소그래피 공정에 사용되는 노광장치, 및 해당 노광장치를 이용한 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
IC나 LSI 등의 반도체 디바이스, LCD, CCD 등의 촬상 디바이스, 자기 헤드 등의 디바이스는, 포토리소그래피 기술을 이용해 제조된다. 이 포토리소그래피 기술에 있어서, 레티클(원판 또는 마스크라고도 한다)의 패턴을 소정의 배율로 반도체 웨이퍼 등의 감광 기판(단지 기판이라고도 한다)에 투영해 감광 기판을 노광한다. 종래의 노광장치에서는, 투영 광학계와 웨이퍼와의 사이의 간극이 공기 또는 질소 등의 기체로 채워져 있다. 이와 같이, 장치의 개구수(NA)는 1.0보다 작다.
일반적으로, 웨이퍼에 도포된 감광재에는, 적정 노광량이 정해져 있다. 그 때문에, 투영 노광장치의 조명 광학계 내에 광학 부재(예를 들면, 반투명경 등)를 배치한다. 이 광학 부재는 노광 광을 분기하고, 분기한 노광 광의 광량을 광검출기 등의 수광 소자(제1 검출기)에 의해 검출한다. 이 수광 소자로부터의 출력을 기초로, 상기 적정 노광량으로 노광하기 위해서, 노광량을 제어한다.
또, 조명 광학계 및 투영 광학계의 광 투과율은, 시간이 지남에 따라 미소하게 변화한다. 이 때문에, 웨이퍼 표면의 조도를 기준으로 상기 수광 소자를 교정할 필요가 있다. 웨이퍼 스테이지 상에 탑재된 광검출기 등의 수광 소자(제2 검출기)는, 여러 가지 노광 조건에 관해서, 조명 광학계 및 투영 광학계를 투과한 노광 광을 투영 광학계의 상면(image plane) 근방의 위치에서 계측해, 상기 제1 검출기를 교정한다.
근년, 반도체 디바이스가 미세화되고 있다. 이것 때문에, 원 자외광(진공 자외광)을 발하는 엑시머 레이저 광원이 투영 노광장치의 광원으로서 이용되고 있다. 그렇지만, 노광 광으로서 엑시머 레이저 광을 사용했을 경우, 광학 부품의 유리 부재 및 코팅막의 광학 특성과, 광검출기 등의 검출계의 수광 감도가 점차 악화하는 것을 알았다. 또, 웨이퍼의 노광 조건에 의존해, 웨이퍼 스테이지상의 수광 소자에 대한 빛의 입사각이 달라, 해당 입사각에 의존해 수광 소자의 감도가 다르다는 것을 알고 있다.
이것을 해결하기 위해, 웨이퍼 스테이지에 탈착 가능하고, 한편 공기 또는 질소 등의 미리 정해진 기체 중에서 수광 감도가 교정되어 있는(제2 검출기보다 상대적으로 고정밀도의) 에너지 모니터(제3 검출기)를 이용해, 제2 검출기의 수광 감도를 교정한다. 상술한 바와 같이, 노광량이 고정밀하게 제어된다(일본국 공개특허공보 특개 2000-150334호 참조).
개구수가 1보다 작은(NA < 1.0) 투영 노광장치에 있어서는, 투영 광학계와 웨이퍼와의 사이의 간극이 공기 또는 질소로 채워져 있기 때문에, 상술한 에너지 모니터를 이용해 수광 소자의 수광 감도 교정한다. 그러나, 개구수를 1이상(NA≥1.0)으로 할 수 있는 액침 투영 노광장치에서는, 투영 광학계와 웨이퍼와의 사이의 간극이 굴절률 n이 1.0보다 큰 순수한 물 등의 액체(액침 매질)로 채워진다. 수광 감도 교정용의 에너지 모니터는, 기체로부터 입사하는 빛의 검출이 전제가 되고 있기 때문에, 액체로부터 입사하는 빛을 검출해도 고정밀하게 감도를 교정하는 것은 곤란하다.
본 발명은, 기체로부터 입사하는 빛의 검출이 전제가 되는 광량 검출기(제3 검출기)를 이용해, 기판 스테이지에 배치되어 액체로부터 입사하는 빛을 검출하는 광량 검출기(제2 검출기)의 교정을 제공한다.
본 발명의 제1 국면에 의하면, 원판을 통해서 기판을 노광하는 노광장치는, 빛을 방출하도록 구성된 광원; 빛으로 원판을 조명하도록 구성된 조명 광학계; 기판을 보유하는 한편 이동되도록 구성된 기판 스테이지; 상기 조명 광학계에 의해 조명된 상기 원판으로부터의 빛을 투영하도록 구성된 투영 광학계를 구비하고, 상기 투영 광학계와 상기 기판과의 사이에 액체로 채워진 제1 간극을 갖고, 상기 기판이 상기 액체, 상기 투영 광학계 및 상기 원판을 통해서 노광되는 노광장치에 있어서, 상기 조명 광학계의 광로를 따라 상기 광원으로부터 방출된 빛의 광량을 검출하도록 구성된 제1 검출기; 상기 기판 스테이지에 배치되고, 상기 광원으로부터 방출되어 상기 조명 광학계 및 상기 투영 광학계를 통과하는 빛의 광량을 검출하도록 구성된 제2 검출기; 복수의 노광조건의 각각에 관해서, 상기 투영 광학계와 상기 제2 검출기와의 사이의 제2 간극에 기체를 채운 제1 상태에서 상기 제2 검출기에 의해 검출된 제1 광량과, 상기 제2 검출기에 의한 제1 광량의 검출과 동기해 상기 제1 검출기에 의해 검출된 제2 광량과, 상기 제2 간극에 액체를 채운 제2 상태에서 상기 제2 검출기에 의해 검출된 제3 광량과, 상기 제2 검출기에 의해 검출된 상기 제3 광량의 검출과 동기해 상기 제1 검출기에 의해 검출된 제4 광량에 근거해, 상기 제1 상태에서 상기 제2 검출기에 의해 검출되는 광량과 상기 제2 상태에서 상기 제2 검출기에 의해 검출된 광량과의 사이의 변환에 사용되는 제1 변환계수를 결정하도록 구성된 연산기를 구비한다.
본 발명의 제2 국면에 의하면, 원판을 통해서 기판을 노광하는 노광장치는, 빛을 방출하도록 구성된 광원; 빛으로 상기 원판을 조명하도록 구성된 조명 광학계; 상기 기판을 보유하는 한편 이동되도록 구성된 기판 스테이지; 상기 조명 광학계에 의해 조명된 상기 원판으로부터의 빛을 투영하도록 구성된 투영 광학계를 구비하고, 상기 투영 광학계와 상기 기판과의 사이에 액체로 채워진 제1 간극을 갖고, 상기 기판이 상기 액체, 상기 투영 광학계 및 상기 원판을 통해서 노광되는 노광장치에 있어서, 상기 조명 광학계의 광로를 따라 상기 광원으로부터 방출된 빛의 광량을 검출하도록 구성된 제1 검출기; 상기 기판 스테이지에 배치되고, 상기 광원으로부터 방출되어 상기 조명 광학계 및 상기 투영 광학계를 통과하는 빛의 광량을 검출하도록 구성된 제2 검출기; 복수의 노광 조건의 각각에 관해서, 상기 투영 광학계와 상기 제2 검출기와의 사이의 제2 간극에 기체를 채운 제1 상태에서 상기 제2 검출기에 의해 검출된 광량과, 상기 제2 간극에 액체를 채운 제2 상태에서 상기 제2 검출기에 의해 검출된 광량과의 사이의 변환에 사용되는 제1 변환계수를 기억하도록 구성된 기억기를 구비한다.
본 발명의 제3 국면에 의하면, 디바이스 제조방법은, 본 발명의 제1 및 제2 국면에 기재된 노광장치를 이용해 기판을 노광하는 스텝과, 상기 노광된 기판을 현상하는 스텝과, 상기 현상된 기판을 처리해서 디바이스를 제조하는 스텝을 포함한 다.
그 외의 국면, 특징 및 이점은 본 발명의 각종 실시 예의 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자로부터 명확해질 것이다. 이하, 도면을 참조해서 본 발명의 예를 설명한다. 그렇지만, 그러한 예는 본 발명의 각종 실시 예를 총망라하는 것은 아니므로, 본 발명의 범위를 결정하는 설명을 따르는 특허청구범위를 참조한다.
이하, 첨부 도면을 참조해, 본 발명의 제1 측면으로서의 노광장치의 실시 예에 대해 설명한다. 각 도면에 있어서, 동일한 부재에 대해서는 동일한 참조 번호를 교부해, 중복하는 설명은 생략한다.
[제1 실시 예]
이하, 도면을 이용해 본 발명의 제1 실시 예를 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 액침 주사 투영 노광장치의 구성을 나타내는 개략도이다. 이 장치는, IC나 LSI 등의 반도체 디바이스, LCD, CCD 등의 촬상 디바이스, 자기 헤드 등의 디바이스를 제조할 때에 이용된다. 덧붙여 이 실시 예에 있어서, 액침 투영 노광장치는 주사형이 아니어도 좋다.
도 1에 있어서, 엑시머 레이저 광원 등의 광원(1)으로부터의 광 빔은, 조명 광학계(2)에 입사한다. 광 빔은 조명 광학계(2)로 정형되고, 레티클 스테이지(4)에 흡착된 레티클(3)을 조사한다. 여기서, 레티클(3)에는, 상술한 디바이스를 제조할 때에 필요한 회로 패턴이 묘사되어 있다. 레티클(3)을 투과한 빔은, 투영 광학계(5)를 투과하고, 가동의 웨이퍼 스테이지(8)에 흡착 및 보유된 웨이퍼(7)에 회로 패턴의 축소 상을 형성한다. 투영 광학계(5)와 웨이퍼(7)와의 사이의 간극은, 굴절률 n이 1보다 큰 액체(액침 매질(6))로 채워져 있다. 상기 기술은, 액침 노광이라고 불린다. 이 기술에 의해, 해상력은 1/n배로 향상하고, 초점 심도는 n배로 향상하는 것이 알려져 있다. 레티클 스테이지(4)와 웨이퍼 스테이지(8)는, 주사 제어부(12)에 의해, 주사 방향 및 주사 스피드 등이 제어된다.
제1 검출기(9)는, 웨이퍼를 노광하는 광량을 상시 모니터하기 위한 광검출기이다. 조명 광학계(2)의 광로에 있어서, 빔의 일부를 반투명경 등으로 분할한다. 제1 검출기(9)는 그 분할된 빔을 모니터하고 있다. 제1 검출기(9)는, 웨이퍼(7)의 피노광면이나 (후술하는)제2 검출기(13)에 관하여 공역인 위치 또는 그 공역 위치 근방의 위치에 배치되어 있다. 제1 검출기(9)로 검출된 광량은, 광원(1)으로 발광 강도로서 피드백된다. 광원(1)은, 연산기(11) 및 광원 제어기(10)를 포함한 제어계에 의해 제어된다.
제2 검출기(13)는, 웨이퍼(7)와 거의 같은 높이가 되도록 웨이퍼 스테이지(8) 내에 배치된다. 투영 광학계(5)의 상 면(image plane)에서의 광량 및 광량 분포를 검출한다. 통상, 감도 교정된 제2 검출기(13)는, 제1 검출기(9)의 감도를 교정하기 위해 이용된다. 그것은, 조명 광학계(2) 및 투영 광학계(5)의 투과율이 미소하게 변화하기 때문이다. 상 면에서의 조도에 근거해서 노광중에 사용하는 제1 검출기(9)를 교정할 필요가 있다. 제2 검출기(13)는, 액침 매질(6)의 유무에 관계없이(개구수 NA에 관계없이), 광량을 검출할 수도 있다.
제2 검출기(13)의 교정에 이용되는 제3 검출기(14)는, 제2 검출기(13)와 같 이 웨이퍼 스테이지(8)에 상설해도 괜찮다. 혹은, 제3 검출기(14)가 사용시에만, 웨이퍼 스테이지(8)에 일시적으로 탑재되거나, 혹은 (미도시의) 머니퓰레이터(manipulator)로 투영 광학계(5) 아래의 위치로 이동해도 좋다. 도 1은, 웨이퍼 스테이지(8)에 제3 검출기(14)가 상설되어 있지 않은 상태를 나타낸다.
[검출기의 감도교정방법]
다음에, 제1 검출기(9) 및 제2 검출기(13)의 감도교정방법에 대해 설명한다.
제3 검출기(14)는, 절대 감도가 교정되어 있는 광검출기(에너지 모니터)이다. 이 에너지 모니터를 사용해, 제1 및 제2 검출기(9, 13)의 감도를 교정한다. 다만, 제3 검출기(14)를 액침 매질(6)하에서 사용해, 제1 및 제2 검출기(9,13)를 고정밀하게 교정하는 것은 매우 곤란하다. 이 때문에, 다음과 같이 제1 및 제2 검출기(9, 13)의 교정을 행한다.
도 2a 내지 2c를 참조하면, 액침 매질(6)이 있는 경우의 제1 검출기(9) 및 제2 검출기(13)의 감도교정방법에 대해 설명한다. 제2 검출기(13)의 감도 교정은, 절대 감도가 보증되는 제3 검출기(14)의 검출 광량과, 제2 검출기(13)의 검출 출력을 비교해서 행해져도 좋다. 덧붙여 제3 검출기(14)는, 액침 매질(6)이 있는 상태에서는 정확히 광량을 검출할 수 없는 것을 전제로 한다.
제3 검출기(14)를 기준으로 한, 액침 매질(6)이 없는 상태에서의 제2 검출기(13)의 변환계수(감도교정계수)α(제2 변환계수라고도 한다)는, 아래와 같다.
α= Ed2/Ed3
여기서, Exy는 검출된 광량을 나타낸다. 첨자 "x"는 액침 매질(6)의 유무를 나타내고, "d"는 액침 매질(6)이 없는 것을 나타내며, "w"는 액침 매질(6)이 있는 것을 나타낸다. 첨자 "y"는 검출기의 구별을 나타내고, "1"은 제1 검출기, "2"는 제2 검출기, "3"은 제3 검출기를 나타낸다. 상기 광량은, 투영 광학계(5)의 상 면에 있어서의 단위 시간 내의 광량이다. 또는, 광원(1)이 펄스 광원인 경우에, 광량은 1펄스당의 광량, 또는 소정 펄스 수마다의 적산된 광량이다.
제2 검출기(13) 및 제3 검출기(14)는, 동시에 광량을 검출할 수 없지만, 제1 검출기(9)는, 제2 검출기(13) 또는 제3 검출기(14)의 검출과 동시에 광량 검출이 가능하다. 따라서, 제1 검출기(9)의 검출 광량을 이용해서 변환계수(감도교정계수)α를 도출한다.
여기서, 제3 검출기(14)와 제1 검출기(9)가 동시에(동기해서) 광량을 검출했을 때의 광량비를 "A"로 한다(도 2a).
A = Ed3/Ed1
제2 검출기(13)와 제1 검출기(9)가 동시에 광량 검출했을 때의 광량비를 "B"로 한다(도 2b). 이때, 도 2a에서의 노광 조건을 변경하지 않고, 웨이퍼 스테이지(8)상에 배치된 검출기만을 제3 검출기(14)로부터 제2 검출기(13)로 변경한다.
B = Ed2/Ed1
상기 A, B를 이용해, 변환계수(감도교정계수)α는 다음과 같이 결정된다.
α= Ed2/Ed3 =(Ed2/Ed1)/(Ed3/Ed1)= B/A
상기 식에서, 액침 매질(6)이 없는 상태에서의 변환계수(감도교정계수)α가 결정된다. 다음에, 액침 매질(6)이 있는 상태에서의 제3 검출기(14)를 기준으로 한 제2 검출기(13)의 감도교정방법에 대해 설명한다.
액침 매질(6)은, 공기의 광학 특성과 다른 (굴절률이나 투과율 등의) 광학 특성을 지니고 있다. 그 때문에, 액침 매질(6)이 있는 상태에서의 제2 검출기(13)에 의해 검출된 광량은 공기(즉, 액침 매질(6)이 없는 상태)와 다르다. 액침 매질(6)의 유무에 의해 생기는 변화율을 변환계수(감도교정계수)β(제1 변환계수라고도 한다)로 표현하면, 다음과 같다.
β= Ew2/Ed2
여기에서는, 실험적으로 변환계수(감도교정계수)β를 도출하는 방법으로서 액침 투영 노광장치를 이용하는 예에 대해서 설명한다. 조명 광학계(2) 내에 설치된 (미도시의) 개구 조리개를 변경해, 조명광 분포(변형 조명 방식, 예를 들면, 조명 광학계(2)의 동공 면(pupil plane)에 있어서의 광량 분포)를 변경한다. 해당 분포마다 변환계수(감도교정계수)β를 결정해 기억한다. 제1 변환계수(감도교정계수)β는, 연산기(11)에 설치된 메모리나 스토리지 디바이스 등의 기억기에 기억된다.
또, 변환계수(감도교정계수)β는, 투영 광학계(5)의 최종 렌즈, 액체(액침매질 6) 또는 기체(공기 또는 질소 등), 및 제2 검출기(13)를 포함한 계에 있어서의 계면 각각에서의 굴절 및 반사와, 액침 매질(6)의 투과율 등을 고려해, 이론적으로 산출하는 것도 가능하다. 산출된 제1 변환계수β는, 상술한 기억기에 기억된다.
액침 매질(6)이 있는 상태에서의, 제2 검출기(13)의 변환계수(감도교정계수)
Figure 112007045732181-pat00001
(제3 변환계수라고도 한다)는, 변환계수(감도교정계수)α와 변환계수(감도교 정계수)β의 적이다. 특히, 변환계수
Figure 112007045732181-pat00002
는 아래와 같이 표현된다.
Ew2/Ed3 = (Ed2/Ed3)×(Ew2/Ed2)=α×β=
Figure 112007045732181-pat00003
Ew2 = Ed3 ×
Figure 112007045732181-pat00004
액침 투영 노광장치에서는, 웨이퍼(7)에 전사하는 패턴에 따라 여러 가지 방식의 변형 조명을 실시한다. 변형 조명 방식(조명 광학계(2)의 동공 면에 있어서의 광량 분포)에 따라 변환계수(감도교정계수)β도 변화하므로, 해당 광량 분포에 대한 변환계수(감도교정계수)β를 이용한다.
상술한 식은, 제3 검출기(14)의 검출한 광량에 변환계수(감도교정계수)
Figure 112007045732181-pat00005
를 곱해서, 액침 매질(6)이 있는 상태에서의 제2 검출기(13)의 검출 광량이 제공되는 것을 나타내고 있다. 실제의 액침 투영 노광장치에서는, 노광량의 타겟을 결정하고, 액침 매질(6)이 없는 상태에서의 제3 검출기(14)의 검출 광량과 변환계수
Figure 112007045732181-pat00006
를 곱해서 얻은 값과 액침 매질(6)이 있는 상태에서의 제2 검출기(13)의 검출 광량을 비교한다. 해당 비교에 의해, 변환계수
Figure 112007045732181-pat00007
를 갱신실시할 수가 있다(도 2c).
[노광량을 제어하는 방법]
게다가, 제1 검출기(9)를 이용해 노광량을 제어하는 방법에 대해서 설명한다. 변환계수(감도교정계수)
Figure 112007045732181-pat00008
에 근거해 수광 감도를 교정한 제2 검출기(13)를 이용해, 제1 검출기(9)를 교정한다. 또, 제1 검출기(9)의 교정은, 제3 검출기(14)와 제1 검출기(9)가 동시에 광량을 검출했을 때의 광량비 A와, 액침 매질(6)이 있는 상태에서의 제2 검출기(13)의 변환계수(감도교정계수)
Figure 112007045732181-pat00009
를 이용한다.
Ew2 = Ed1×A×
Figure 112007045732181-pat00010
상기 식에서, Ed1를 검출하는 것으로 Ew2를 결정하는 것이 가능하다. Ed1의 검출값으로부터, 노광량을 제어하는 것도 가능하다.
도출한 변환계수(감도교정계수)β는, 시간이 지남에 따라 변동할 가능성이 있기 때문에, 적시에 액침 매질(6)이 있는 상태와 액침 매질(6)(즉, 공기)이 없는 상태에서의 제2 검출기(13)의 검출 광량을 이용해, 변환계수(감도교정계수)β를 모니터 또는 갱신한다.
상기의 변환계수(감도교정계수)β는, 투영 광학계(5)의 (미도시의) NA를 규정하는 개구 조리개를 변화시켜, 예를 들면 NA를 0.01씩 미소 변화시켜, NA마다, 실험적 또는 이론적으로 결정되어도 된다. 혹은, 액침 투영 노광장치를 사용하지 않고, 광원으로부터의 빛을 직접 제2 검출기(13)에 입사시키는 장치 등을 이용해 실험적으로 상기의 변환계수(감도교정계수)β를 결정해도 괜찮다.
결정한 NA마다의 변환계수(감도교정계수)β를 이용하는 경우, 액침 투영 노광장치에서 미리 설정된 NA에 따라, 변환계수(감도교정계수)β를 변경해도 된다.
상술한 제2 검출기의 감도교정방법은, 액침 매질(6)의 유무에 의존하는 감도의 변동을 무시할 수 없는 NA에 대한, 액침 매질(6)이 있는 경우의 제2 검출기(13)의 감도교정방법이다.
다음에, 액침 매질(6)의 유무에 의존한 감도의 변화를 무시할 수 있는 NA에 대한, 액침 매질(6)이 있는 경우의 제2 검출기(13)의 감도교정방법에 대해 설명한다.
변환계수(감도교정계수)β는, 투영 광학계(5)의 최종면, 액침 매질(6) 또는 공기, 및 제2 검출기(13)를 포함한 계에 있어서의 각각의 계면에서의 반사율과, 액침 매질(6)의 투과율 등에 의존한다. 감도의 변동이, 액침 매질(6)의 유무에 관계없이, NA가 무시할 수 있는 감도의 변화를 지닌 경우, 변환계수(감도교정계수)α만으로 제1 검출기(9) 및 제2 검출기(13)의 감도를 교정하는 것이 가능하다.
도 3은, 감도교정방법의 스텝을 나타내는 플로차트이다. 웨이퍼 스테이지(8)상의 액침 매질(6)의 유무를 확인한다(S101). 액침 매질(6)이 있는 경우에는, 웨이퍼 스테이지(8)로부터 액침 매질(6)을 제거한다(S102). 그 상태에서, 제3 검출기(14)를, 투영 광학계(5)로부터의 노광 광이 입사 가능한 영역에 배치한다(S103). 여기서, 제3 검출기(14)가 웨이퍼 스테이지(8) 상에 상설되어 있지 않은 경우에는, 광량 검출시에만 웨이퍼 스테이지(8) 상에 제3 검출기(14)를 탑재한다(S103). 제3 검출기(14)에 의한 검출 광량과 제1 검출기(9)에 의한 검출 광량을 연산기(11)에 기억시킨다(S104). 다음에, 제2 검출기(13) 및 제1 검출기(9)는 비슷하게 광량을 검출한다(S105, S106). 그러한 검출 광량을 연산기(11)에 기억시키고, 제2 변환계수(감도교정계수)α를 산출한다(S107).
다음에, 이론적 또는 실험적으로 결정한 제1 변환계수(감도교정계수)β와, 상술한 바와 같이 결정된 제2 변환계수(감도교정계수)α를 이용해, 제3 변환계수 (감도교정계수)
Figure 112007045732181-pat00011
(=α×β)를 산출한다. 기체 중(기체 하)에서 제3 검출기(14)에 의해 검출된 광량을 이용해, 제2 검출기(13)의 감도를 교정한다(S108). 또, 감도교정을 행한 제2 검출기(13)를 이용해 제1 검출기(9)의 감도를 교정한다(S109).
도 4는, 액침 투영 노광장치를 이용해 제1 변환계수(감도교정계수)β를 결정하는 스텝을 나타내는 플로차트이다. 웨이퍼 스테이지(8) 상의 액침 매질(6)의 유무를 확인한다(S201). 액침 매질(6)이 있는 경우에는, 웨이퍼 스테이지(8)로부터 액침 매질(6)을 제거한다(S202). 그 상태에서, 제2 검출기(13)를, 투영 광학계(5)로부터의 노광 광이 입사 가능한 영역에 배치한다(S203). 조명 광학계(2)에 설치된 (미도시의) 개구 조리개의 변경 등에 의해, 변형 조명 방식을 변경한다(S204-A). 혹은, 투영 광학계(5)에 설치된 (미도시의) NA를 규정하는 개구 조리개를 조절해, 작은 스텝으로 NA를 변경한다(S204-B). S204에서 설정한 상태에서, 제2 검출기(13) 및 제1 검출기(9)는 동기해 광량을 검출하고, 이들 광량을 연산기(11)에 기억시킨다(S205). 액침 투영 노광장치로 미리 설정되어 있는 모든 변형 조명 방식에 대해 처리가 종료할 때까지, 광량 검출을 반복한다(S206-A). 또, 미리 정해진 모든 NA에 대한 처리가 종료할 때까지, 광량 검출을 반복한다(S206-B).
다음에, 투영 광학계(5)와 제2 검출기(13)와의 사이의 간극에 액침 매질(6)을 채운다(S207). 상기 S204, S205, S206와 같은 공정을 실시하고, 제2 검출기(13) 및 제1 검출기(9)로 광량을 검출한다(S208, S209, S210). 연산기(11)는 액침 매질(6)의 유무 각각에서의 제2 검출기(13)와 제1 검출기(9)와의 검출 광량의 광량비 를 이용해, 변형 조명 방식 및 NA의 적어도 한편에 관한 복수의 노광 조건의 각각에 관해서, 제1 변환계수(감도교정계수)β를 산출한다.
　［디바이스 제조 방법에의 응용］
　다음에, 도 5 및 도 6을 참조해, 상술한 노광장치를 이용한 디바이스의 제조 방법의 실시 예를 설명한다. 도 5는, 예를 들면, IC나 LSI 등의 반도체 칩, LCD, CCD 등의 디바이스의 제조를 설명하기 위한 플로차트이다. 이 실시 예에서는, 반도체 칩의 제조를 예로서 설명한다. 스텝 S1(회로설계)에서는, 디바이스의 회로를 설계한다. 스텝 S2(레티클 제작)에서는, 설계한 회로 패턴을 형성한 레티클을 제작한다. 스텝 S3(웨이퍼 제조)에서는, 실리콘 등의 재료를 이용해 웨이퍼를 제조한다. 스텝 S4(웨이퍼 프로세스)는, 전공정이라고 불리며, 이 스텝에서는, 레티클과 웨이퍼를 이용해 본 발명의 리소그래피 기술에 의해 웨이퍼 상에 실제의 회로를 형성한다. 스텝 S5(조립)는, 후공정이라고 불리며, 이 스텝에서는, 스텝 S4에서 제작된 웨이퍼로부터 반도체 칩을 형성한다. 이 공정은, 어셈블리 공정(다이싱, 본딩), 패키징 공정(팁 봉입) 등의 공정을 포함한다. 스텝 S6(검사)에서는, 스텝 S5에서 제조한 반도체 디바이스의 동작 확인 테스트, 내구성 테스트 등의 검사를 실시한다. 이러한 공정을 거쳐 반도체 디바이스가 완성되고, 이것이 출하(스텝 S7)된다.
도 6은, 스텝 S4의 웨이퍼 프로세스의 상세한 플로차트이다. 서브 스텝 S11(산화)에서는, 웨이퍼의 표면을 산화시킨다. 서브 스텝 S12(chemical vapor deposition;CVD)에서는, 웨이퍼의 표면에 절연막을 형성한다. 서브 스텝 S13(전극 형성)에서는, 웨이퍼 상에 전극을 증착 등에 의해 형성한다. 서브 스텝 S14(이온 주입)에서는, 웨이퍼에 이온을 주입다. 서브 스텝 S15(레지스트 처리)에서는, 웨이퍼에 감광제를 도포한다. 서브 스텝 S16(노광)에서는, 상술한 노광장치를 이용해, 레티클의 회로 패턴을 통해서 웨이퍼를 노광한다. 서브 스텝 17(현상)에서는, 노광한 웨이퍼를 현상한다. 서브 스텝 S18(에칭)에서는, 현상한 레지스트 상 이외의 부분을 에칭한다. 서브 스텝 S19(레지스트 박리)에서는, 에칭이 끝나 불필요해진 레지스트를 없앤다. 이러한 스텝을 반복하는 것에 의해, 웨이퍼 상에 다층 회로 패턴이 형성된다. 이러한 디바이스 제조 방법에 의하면, 종래의 방법보다 고품위의 디바이스를 제조할 수가 있다. 이와 같이, 본 발명의 국면은, 노광장치를 사용하는 디바이스 제조 방법, 및 결과물로서의 디바이스도 포함한다.
이상, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 이러한 형태로 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없고, 그 요지의 범위 내에서 여러 가지의 변형 및 변경이 가능하다.
이상 설명한 실시 예에 의하면, 예를 들면, 기체로부터 입사하는 빛의 검출이 전제가 되는 광량 검출기(제3 검출기)를 이용해, 기판 스테이지에 배치되어 액체로부터 입사하는 빛을 검출하는 광량 검출기(제2 검출기)를 교정할 수가 있다.

Claims (10)

  1. 원판을 통해서 기판을 노광하는 노광장치로서,
    빛을 방출하도록 구성된 광원과,
    빛으로 원판을 조명하도록 구성된 조명 광학계와,
    기판을 보유하는 한편 이동되도록 구성된 기판 스테이지와,
    상기 조명 광학계에 의해 조명된 상기 원판으로부터의 빛을 투영하도록 구성된 투영 광학계를 구비하고, 상기 투영 광학계와 상기 기판과의 사이에 액체로 채워진 제1 간극을 갖고, 상기 기판이 상기 액체, 상기 투영 광학계 및 상기 원판을 통해서 노광되는 노광장치에 있어서,
    상기 조명 광학계의 광로를 따라 상기 광원으로부터 방출된 빛의 광량을 검출하도록 구성된 제1 검출기와,
    상기 기판 스테이지에 배치되고, 상기 광원으로부터 방출되어 상기 조명 광학계 및 상기 투영 광학계를 통과하는 빛의 광량을 검출하도록 구성된 제2 검출기와,
    복수의 노광조건의 각각에 관해서, 상기 투영 광학계와 상기 제2 검출기와의 사이의 제2 간극에 기체를 채운 제1 상태에서 상기 제2 검출기에 의해 검출된 제1 광량과, 상기 제2 검출기에 의한 제1 광량의 검출과 동기해 상기 제1 검출기에 의해 검출된 제2 광량과, 상기 제2 간극에 액체를 채운 제2 상태에서 상기 제2 검출기에 의해 검출된 제3 광량과, 상기 제2 검출기에 의해 검출된 상기 제3 광량의 검출과 동기해 상기 제1 검출기에 의해 검출된 제4 광량에 근거해, 상기 제1 상태에서 상기 제2 검출기에 의해 검출되는 광량과 상기 제2 상태에서 상기 제2 검출기에 의해 검출된 광량과의 사이의 변환에 사용되는 제1 변환계수를 결정하도록 구성된 연산기를 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 연산기는, 상기 광원으로부터 방출되어 상기 조명 광학계 및 상기 투영 광학계를 통과하고, 상기 투영 광학계와 제3 검출기와의 사이의 제3 간극에 기체를 채운 제3 상태에서, 기체 중에 있어서의 검출에 관하여 상기 제2 검출기보다 더 높은 정밀도를 갖도록 구성된 제3 검출기를 이용해 검출된 빛의 제5 광량과, 상기 제3 검출기에 의한 상기 제5 광량의 검출과 동기해 상기 제1 검출기에 의해 검출된 제6 광량과, 상기 제1 상태에서 상기 제2 검출기에 의해 검출된 제7 광량과, 상기 제2 검출기에 의해 검출된 상기 제7 광량의 검출과 동기해 상기 제1 검출기에 의해 검출된 제8 광량에 근거해, 상기 제1 상태에서 상기 제2 검출기에 의해 검출되는 광량과 상기 제3 상태에서 상기 제3 검출기에 의해 검출된 광량과의 사이의 변환에 사용되는 제2 변환계수를 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 노광장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 연산기는, 상기 제2 변환계수와, 상기 복수의 노광 조건 중, 상기 제2 변환계수를 결정했을 때의 노광 조건에 대응한 상기 제1 변환계수에 근거해, 상기 제2 상태에서 상기 제2 검출기에 의해 검출된 광량과 상기 제3 상태에서 상기 제3 검출기에 의해 검출된 광량과의 사이의 변환에 사용되는 제3 변환계수를 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 노광장치.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 노광 조건은, 상기 조명 광학계의 동공 면에 있어서의 광량 분포와 상기 투영 광학계의 개구수의 적어도 한편이 서로 다른 것을 특징으로 하는 노광장치.
  5. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 노광 조건의 각각에 관해서 상기 연산기에 의해 결정된 상기 제1 변환계수를 기억하도록 구성된 기억기를 더 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
  6. 원판을 통해서 기판을 노광하는 노광장치로서,
    빛을 방출하도록 구성된 광원과,
    빛으로 상기 원판을 조명하도록 구성된 조명 광학계와,
    상기 기판을 보유하는 한편 이동되도록 구성된 기판 스테이지와,
    상기 조명 광학계에 의해 조명된 상기 원판으로부터의 빛을 투영하도록 구성된 투영 광학계를 구비하고, 상기 투영 광학계와 상기 기판과의 사이에 액체로 채워진 제1 간극을 갖고, 상기 기판이 상기 액체, 상기 투영 광학계 및 상기 원판을 통해서 노광되는 노광장치에 있어서,
    상기 조명 광학계의 광로를 따라 상기 광원으로부터 방출된 빛의 광량을 검출하도록 구성된 제1 검출기와,
    상기 기판 스테이지에 배치되고, 상기 광원으로부터 방출되어 상기 조명 광학계 및 상기 투영 광학계를 통과하는 빛의 광량을 검출하도록 구성된 제2 검출기와,
    복수의 노광 조건의 각각에 관해서, 상기 투영 광학계와 상기 제2 검출기와의 사이의 제2 간극에 기체를 채운 제1 상태에서 상기 제2 검출기에 의해 검출된 광량과, 상기 제2 간극에 액체를 채운 제2 상태에서 상기 제2 검출기에 의해 검출된 광량과의 사이의 변환에 사용되는 제1 변환계수를 기억하도록 구성된 기억기를 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 광원으로부터 방출되어 상기 조명 광학계 및 상기 투영 광학계를 통과하고, 상기 투영 광학계와 제3 검출기와의 사이의 제3 간극에 기체를 채운 제3 상태에서, 기체 중에 있어서의 검출에 관하여 상기 제2 검출기보다 높은 정밀도를 갖도록 구성된 제3 검출기를 이용해 검출된 빛의 제5 광량과, 상기 제3 검출기에 의한 상기 제 5 광량의 검출과 동기해 상기 제1 검출기에 의해 검출된 제6 광량과, 상기 제1 상태에서 상기 제2 검출기에 의해 검출된 제7 광량과, 상기 제2 검출기에 의한 상기 제 7 광량의 검출과 동기해 상기 제1 검출기에 의해 검출된 제8 광량에 근거해, 상기 제1 상태에서 상기 제2 검출기에 의해 검출된 광량과, 상기 제3 상태에서 상기 제3 검출기에 의해 검출된 광량과의 사이의 변환에 사용되는 제2 변환계수를 결정하도록 구성된 연산기를 더 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 연산기는, 상기 제2 변환계수와, 상기 복수의 노광 조건 중 상기 제2 변환계수를 결정했을 때의 노광 조건에 대응한 상기 제1 변환계수에 근거해, 상기 제2 상태에서 상기 제2 검출기에 의해 검출된 광량과 상기 제3 상태에서 상기 제3 검출기에 의해 검출된 광량과의 사이의 변환에 사용되는 제3 변환계수를 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 노광장치.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 노광 조건은, 상기 조명 광학계의 동공 면에 있어서의 광량 분포와 상기 투영 광학계의 개구수의 적어도 한편이 서로 다른 것을 특징으로 하는 노광장치.
  10. 청구항 1, 2, 3, 6, 7, 또는 8 중 어느 한 항에 기재된 노광장치를 이용해 기판을 노광하는 스텝과,
    상기 노광된 기판을 현상하는 스텝과,
    상기 현상된 기판을 처리해서 디바이스를 제조하는 스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
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