KR101039288B1 - 노광 장치, 측정 방법, 안정화 방법 및 디바이스의 제조 방법 - Google Patents

노광 장치, 측정 방법, 안정화 방법 및 디바이스의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 레티클의 패턴을 웨이퍼에 투영하는 투영 광학계와, 상기 웨이퍼와 동일 형상을 갖고 서로 다른 반사율을 갖는 복수의 더미 웨이퍼로부터 상기 투영 광학계의 상면 근방에 배치해야 할 더미 웨이퍼를 선택하는 선택부와, 상기 선택부에 의해 선택된 더미 웨이퍼를 상기 투영 광학계의 상면 근방에 배치하는 반송부와, 상기 반송부에 의해 상기 투영 광학계의 상면 근방에 배치된 더미 웨이퍼에, 상기 투영 광학계를 거쳐서 광을 조사해서 더미 노광을 하도록 제어하는 제어부를 구비한 노광 장치를 제공한다.
노광 장치, 투영 광학계, 더미 웨이퍼, 반송부.

Description

노광 장치, 측정 방법, 안정화 방법 및 디바이스의 제조 방법{Exposure apparatus, measurement method, stabilization method, and device fabrication method}
본 발명은, 노광 장치, 측정 방법, 안정화 방법 및 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
포토리소그래피 기술을 사용해서 LSI와 초 LSI등의 미세한 반도체 디바이스를 제조할 때에, 종래부터 투영 노광 장치가 사용되고 있다. 이러한 투영 노광 장치는, 레티클(마스크)에 형성된 회로 패턴을 투영 광학계에 의해 웨이퍼 등의 기판에 투영해서 회로 패턴을 전사한다.
최근에는, 반도체 디바이스의 미세화에의 요구가 높아짐에 따라서, 투영 노광 장치에는, 높은 해상력이 필요하기 시작하고 있고, 노광 광의 단파장화 및 투영 광학계의 고 개구수화(즉, 투영 광학계의 NA의 증대)가 진행되고 있다. 그렇지만, 해상력을 증가시키면, 초점심도가 작아져서, 투영 광학계의 결상면(초점면)에 웨이퍼의 표면을 일치시키는 포커스 정밀도의 향상이 필요하게 된다.
또한, 투영 노광 장치에 있어서는, 복수의 공정으로 전사된 회로 패턴을 정확하게 정렬하는 얼라인먼트 정밀도도 중요한 특성의 하나다. 이러한 얼라인먼트 정밀도가 투영 광학계의 배율의 변동에 크게 영향을 주므로, 투영 광학계의 배율을 소정값(일정값)으로 유지하는 것이 매우 중요하다.
한편, 투영 광학계에 있어서는, 노광 광이 조사되면, 이 노광 광의 에너지의 일부를 흡수한다. 이러한 흡수에 의해 발생하는 열은 온도를 변화시키고, 투영 광학계의 광학특성(예를 들면, 배율과 수차)은 변화한다. 따라서, 노광 광이 투영 광학계에 계속 조사되면, 투영 광학계의 광학특성은 변동하고, 포커스 정밀도나 얼라인먼트 정밀도는 저하하기도 한다(즉, 무시할 수 없는 포커스 오차나 얼라인먼트 오차가 생기기도 한다).
이에 따라서, 노광 광의 조사에 의한 투영 광학계의 광학특성의 변동을 보정하는 기술이 일본 특허 공고번호 63-16725에 제안되어 있다. 이러한 일본 특허 공고번호 63-16725에 개시된 기술에서는, 노광 광의 조사에 의한 투영 광학계의 광학특성의 변동(변동량)을, 노광량, 노광 시간, 비노광 시간 등을 파라미터로서 사용하는 모델식으로 산출하고, 이러한 산출 결과에 의거하여 투영 광학계의 광학특성의 변동을 보정한다.
전술한 모델식은, 투영 광학계의 광학특성마다, 투영 광학계에 고유한 계수(보정계수)를 갖는다. 이러한 보정계수를 산출하기 위해서는, 투영 광학계에 노광 광을 실제로 조사해서 광학특성의 변동을 측정하는 것이 필요하다. 상기 보정계수의 산출 등, 본래의 노광(즉, 레티클 패턴을 웨이퍼에 전사하기 위한 노광) 이외의 목적으로 행해지는 투영 광학계에의 노광 광의 조사를, 이하에서는, "더미 노광"이라고 칭한다.
더미 노광은, 보정계수를 산출할 목적 이외에도 행해진다. 예를 들면, 투영 광학계의 투과율을 안정시키도록 행해진다. 투영 광학계의 유리재로서 일반적으로 사용된 석영은, 노광 광(예를 들면, 엑시머레이저)의 조사와 중지를 반복했을 경우에, 노광 광의 조사 시간 및 중지 시간에 의해 투과율이 급격하게 변화한다. 구체적으로는, 도 9에 나타나 있는 바와 같이, 투영 광학계의 투과율은, 노광 광의 조사(노광)를 시작한 직후에 일시적으로 감소하고, 어떤 시점부터 증가하기 시작하고, 노광 광의 조사를 계속하면 어떤 값에서 포화한다. 이러한 투과율의 급격한 변화를 보정하는 것은 대단히 곤란하다. 따라서, 일본특허공개번호 10-116766에 개시되어 있는 것처럼, 노광을 시작(재개)하기 전에, 수만 펄스정도의 더미 노광을 행해서 투영 광학계의 투과율을 안정시키는 것이 효과적이다. 도 9는 노광 광의 조사 시간(노광 시간)의 함수로서 투영 광학계의 투과율의 변화를 나타내는 그래프이다. 도 9를 참조하면, 세로축에 투영 광학계의 투과율을 나타내고, 가로축에 노광 광의 조사 시간을 나타낸다.
더미 노광의 노광 광은, 본래의 노광에 있어서의 노광 광과 대략 동일한 광로를 통과한다. 따라서, 웨이퍼 스테이지에 웨이퍼를 놓은 채(즉, 노광 위치에 웨이퍼를 위치시킨 채) 더미 노광을 행하면, 웨이퍼가 노광되어서 제품으로서 사용할 수 없게 되어서, 더미 노광의 노광 광은, 웨이퍼 이외의 피조사체에 조사해야 한다. 그러므로, 더미 노광의 노광 광이 조사되는(즉, 더미 노광용의) 피조사체를 웨 이퍼 스테이지에 고정하고, 더미 노광을 행할 경우에는, 노광 위치에 위치된다.
그렇지만, 더미 노광용의 피조사체를 웨이퍼 스테이지에 고정하는 경우에는, 그 피조사체를 고정하는 스페이스를 확보해야 하고, 이것은 웨이퍼 스테이지를 대형화한다.
또한, 보정계수를 산출하기 위한 더미 노광에 있어서는, 본래의 노광에 있어서의 투영 광학계의 광학특성의 변동을 측정하기 위해서, 더미 노광용의 피조사체는, 실제의 제품을 제조하기 위한 웨이퍼와 같은 반사율을 가지고 있는 것이 바람직하다. 그러나, 더미 노광용의 피조사체는, 일반적으로는, 웨이퍼와 다른 반사율 및 형상을 가지고 있다. 이 때문에, 더미 노광에 있어서의 투영 광학계의 광학특성의 변동과 본래의 노광에 있어서의 투영 광학계의 광학특성의 변동이 다르다. 이것에 의해, 보정계수를 정밀하게 산출하는 것이 곤란하다. 그래서, 이것은, 더미 노광용의 피조사체로부터의 반사광의 강도가 웨이퍼로부터의 반사광의 강도와 다른 경우, 본래의 노광에 있어서의 광학특성의 변동과 다른 광학특성의 변동이 발생하기 때문이다.
투영 광학계의 투과율을 안정시키는 더미 노광에 있어서는, 투영 광학계의 최종면(웨이퍼에 가장 가까운 면)으로의 귀환광이 클수록, 보다 효율적으로(즉, 단시간으로) 투영 광학계의 투과율을 안정화시킬 수 있다. 따라서, 더미 노광용의 피조사체는, 최고의 반사율을 가져야 한다. 이러한 요구는, 보정계수를 산출하기 위해 더미 노광에 있어서의 피조사체의 반사율에의 요구와 일치하지 않는다.
이러한 문제점은, 서로 다른 반사율을 갖는 복수의 더미 노광용의 피조사체 를 웨이퍼 스테이지에 고정함으로써 해결하는 것이 가능하다. 그러나, 더미 노광용의 피조사체의 수가 증가하면, 웨이퍼 스테이지 위에 확보되는 스페이스의 면적이 증가한다.
또한, 웨이퍼 스테이지에 고정된 더미 노광용의 피조사체에 대하여 노광 광을 장시간 조사하면, 그 피조사체는 웨이퍼 스테이지의 온도를 상승시키고, 웨이퍼 스테이지의 기구(예를 들면, 웨이퍼를 유지하는 유지 기구)는 열적으로 변형한다.
또한, 엑시머레이저 등의 노광 광에 대하여 내성을 갖는 재료로 더미 노광용의 피조사체를 구성했을 경우이어도, 노광 광으로 피조사체를 장시간 조사하면 표면이 열화 및 변질되어서, 피조사체를 교환해야 한다. 그러나, 더미 노광용의 피조사체는, 상기한 바와 같이, 웨이퍼 스테이지에 고정되기 때문에, 피조사체의 교환 작업이 곤란하고 번거롭다.
본 발명은, 웨이퍼 스테이지의 대형화와 열변형을 초래하지 않고 더미 노광의 자유도를 향상시킬 수 있는 노광 장치를 제공한다.
본 발명의 일 국면에서는, 레티클의 패턴을 웨이퍼에 투영하는 투영 광학계와, 상기 웨이퍼와 동일 형상을 갖고 서로 다른 반사율을 갖는 복수의 더미 웨이퍼로부터 상기 투영 광학계의 상면 근방에 배치해야 할 더미 웨이퍼를 선택하는 선택부와, 상기 선택부에 의해 선택된 더미 웨이퍼를 상기 투영 광학계의 상면 근방에 배치하는 반송부와, 상기 반송부에 의해 상기 투영 광학계의 상면 근방에 배치된 더미 웨이퍼에, 상기 투영 광학계를 거쳐서 광을 조사해서 더미 노광을 하도록 제 어하는 제어부를 구비한 노광 장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 국면은, 첨부도면을 참조하여 예시적 실시예의 아래의 설명으로부터 명백해질 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 설명한다. 이때, 이들 도면에 있어서, 동일한 부재에 대해서는 동일한 참조번호를 나타내고, 그 반복 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 국면에 따른 노광 장치(1)의 구성을 도시한 개략도다. 노광 장치(1)는, 본 실시예에서는 스텝 앤드 스캔 방식으로 레티클의 패턴을 웨이퍼에 전사하는 투영 노광 장치다. 이때, 노광 장치(1)는, 스텝 앤드 리피트 방식이나 그 밖의 노광 방식도 적용할 수 있다.
노광 장치(1)는, 광원(102)과, 조명 광학계(104)와, 레티클(106)을 재치하는 레티클 스테이지와, 투영 광학계(108)와, 웨이퍼(110)를 재치하는 웨이퍼 스테이지와, 간섭계(114)와, 포커스 검출부(116)를 구비한다. 또한, 노광 장치(1)는, 수납부(118)와, 더미 웨이퍼(120)와, 반송부(122)와, 광원제어부(124)와, 조명 제어부(126)와, 투영 제어부(128)와, 스테이지 제어부(130)와, 주 제어부(132)를 구비한다.
광원(102)은, 예를 들면, 파장 약 193nm의 ArF엑시머레이저나 파장 약 248nm의 KrF엑시머레이저 등의 펄스 레이저 광원을 사용한다. 광원(102)은, 공진기를 구성하는 프론트 미러와, 노광 광의 파장 대역을 좁히는 회절격자와, 프리즘 등으로 이루어진 협대화 모듈을 갖는다. 광원(102)은, 노광 광의 파장의 안정성 및 스펙트럼 폭을 모니터하기 위한 분광기나 검출기 등으로 구성되는 모니터 모듈과, 셔터를 더 구비한다.
조명 광학계(104)는, 광원(102)으로부터의 광(노광 광)으로 레티클(106)을 조명한다. 조명 광학계(104)는, 본 실시예에서는, 광원(102)으로부터의 광을 소정의 형상으로 정형하는 빔 정형 광학계와, 레티클(106)을 균일한 조도 분포로 조명하기 위해서 다수의 2차 광원을 형성하는 옵티컬 인티그레이터를 구비한다. 조명 광학계(104)는, 개구 조리개(104a)와, 하프 미러(104b)와, 포토 센서(104c)를 포함한다.
개구 조리개(104a)는, 가변 개구경을 갖는 원형의 개구를 갖고, 조명 광학계(104)의 개구수(NA)를 임의의 값으로 설정한다. 하프 미러(104b)는, 조명 광학계(104)의 광로에 배치되고, 레티클(106)을 조명하는 노광 광의 일부를 반사한다. 포토 센서(104c)는, 하프 미러(104b)에서 반사된 노광 광의 광로에 배치되고, 이러한 노광 광의 강도(에너지)를 감지한다. 포토 센서(104c)에 의해 감지된 에너지는, 광원(102)이 펄스를 발생할 때마다 적분을 행하는 적분회로에 의해 1펄스당의 에너지로 환산된다. 이러한 1펄스당 에너지는, 조명 제어부(126)를 거쳐서 주 제어부(132)에 입력된다.
레티클(106)은, 웨이퍼(110)에 전사해야 할 패턴(회로 패턴)을 가지고, 레티클 스테이지에 의해 지지 및 구동된다. 노광 장치(1)가 스텝 앤드 스캔 방식의 노광 장치이기 때문에, 레티클(106)과 웨이퍼(110)를 스캔 함으로써, 레티클(106)의 패턴을 웨이퍼(110)에 전사한다.
투영 광학계(108)는, 레티클(106)의 패턴을, 소정의 축소 배율(예를 들면, 1/4)로 웨이퍼(110)에 투영한다. 투영 광학계(108)는, 렌즈 등의 복수의 광학소자로 구성되고, 동공면(레티클(106)에 대한 푸리에 변환면)에 개구 조리개(108a)를 가진다. 개구 조리개(108a)는, 가변 개구경을 갖는 원형의 개구부를 갖고, 투영 광학계(108)의 개구수(NA)를 임의의 값에 설정한다.
웨이퍼(110)는, 레티클(106)의 패턴이 투영(전사)되는 기판이고, 감광제(레지스트)가 도포되어 있다. 이때, 웨이퍼(110)는, 유리 플레이트나 그 밖의 기판으로 치환되어도 된다. 이때, 웨이퍼(110)는, 수납부(118)에 수납되고, 반송부(122)에 의해 추출되어서 웨이퍼 스테이지(112)에 반송된다.
웨이퍼 스테이지(112)는, 웨이퍼(110) 또는 더미 웨이퍼(120)를 유지하고, 투영 광학계(108)의 광축의 방향(Z방향) 및 투영 광학계(108)의 광축에 직교하는 면내(Ⅹ-Y면내)에서 웨이퍼(110) 또는 더미 웨이퍼(120)를 구동한다.
간섭계(114)는, 웨이퍼 스테이지(112)에 고정된 반사 미러(112a)와의 거리를 측정하고, Ⅹ-Y면내에 있어서의 웨이퍼 스테이지(112)의 위치를 검출한다. 간섭계(114)의 검출 결과는, 스테이지 제어부(130)에 입력된다.
포커스 검출부(116)는, 웨이퍼(110)에 발광하는 발광 광학계와, 웨이퍼(110)에서 반사된 광을 수광하는 수광 광학계를 포함하고, 투영 광학계(108)의 광축의 방향(Z방향)에 있어서의 웨이퍼(110)의 위치를 검출한다. 이때, 그 발광 광학계는, 웨이퍼(110)에 대하여, 웨이퍼(110)에 도포되어 있는 레지스트를 노광시키지 않는 광(비노광 광)을 발광한다. 수광 광학계는, 웨이퍼(110)에서 반사되는 광에 대응한 복수의 수광소자를 구비하고, 이들 수광소자의 수광면과 웨이퍼(110)상의 광의 반사점에 광학적으로 공역의 관계가 되도록 설치된다. 이에 따라서, 투영 광학계(108)의 광축의 방향(Z방향)에 있어서의 웨이퍼(110)의 위치(위치 편차)는, 수광광학계의 수광소자에 입사하는 광의 위치(위치 편차)로서 검출된다.
수납부(118)는, 복수의 웨이퍼(110), 복수의 더미 웨이퍼(120) 및 그 밖의 웨이퍼형 부재를 수납해서 보관하는 슬롯들을 갖는다.
복수의 더미 웨이퍼(120) 각각은, 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 기판(120a) 위에 1㎛이하의 막두께의 광학 박막(120b)을 형성(증착)함으로써 얻어진다. 그 더미 웨이퍼(120)는, 웨이퍼(110)와 대략 동일 형상(치수)을 갖는다. 복수의 더미 웨이퍼(120)는, 서로 다른 반사율을 가진다. 이것은, 더미 웨이퍼(120)를 반송 및 유지하는 전용의 반송 기구 및 유지 기구가 필요하지 않고, 웨이퍼(110)를 반송 및 유지하는 반송 기구(반송부(122)) 및 유지 기구(웨이퍼 스테이지(112))에 의해 더미 웨이퍼(120)를 반송 및 유지 가능하게 한다. 이때, 광학박막(120b)은, 광원(102)으로부터의 광(노광 광)에 대하여 내성을 갖는 재료(즉, 노광 광으로 조사될 때 열화 및 변질이 작은 재료)로 구성된다. 예들은, 질화 실리콘(SiN)과 산화 실리콘(SiO2)등의 무기재료이다. 도 2는 더미 웨이퍼(120)의 구성을 도시한 개략도다.
반송부(122)는, 주 제어부(132)의 제어하에 작동한다. 본래의 노광(즉, 레티 클(106)의 패턴을 웨이퍼(110)에 전사하기 위한 노광)을 행할 때, 수납부(118)에 수납된 웨이퍼(110)를 추출해서 웨이퍼 스테이지(112)에 반송한다. 또한, 반송부(122)는, 본래의 노광이외의 목적으로 투영 광학계(108)에 노광 광을 조사하는 더미 노광을 행할 때, 수납부(118)에 수납된 더미 웨이퍼(120)를 추출해서 웨이퍼 스테이지(112)에 반송한다. 따라서, 반송부(122)는, 웨이퍼 스테이지(112)와 협동하여, 본래의 노광을 행할 경우에는 웨이퍼(110)를 투영 광학계(108)의 상면 근방에 배치하고, 더미 노광을 행할 경우에는 더미 웨이퍼(120)를 투영 광학계(108)의 상면 근방에 배치한다.
광원제어부(124)는, 광원(102)에 관련된 제어(예를 들면, 광원(102)의 가스교환제어, 광원(102)의 방출광의 파장을 안정화시키기 위한 제어, 방전 인가전압의 제어)를 행한다. 이때, 광원제어부(124)는, 본 실시예에서는 단독으로 광원(102)을 제어하는 것이 아니고, 주 제어부(132)와 협동해서 광원(102)을 제어한다.
조명 제어부(126)는, 조명 광학계(104)에 관련되는 제어(예를 들면, 개구 조리개(104a)의 개구경의 제어등)를 행한다. 예를 들면, 조명 제어부(126)는, 개구 조리개(104a)의 개구경을 제어함으로써 투영 광학계(108)의 NA에 대한 조명 광학계(104)의 NA의 비율인 코히어런스 팩터(factor)(σ값)를 조정한다. 이때, 조명 제어부(126)는, 본 실시예에서는 단독으로 조명 광학계(104)를 제어하는 것이 아니고, 주 제어부(132)와 협동해서 조명 광학계(104)를 제어한다.
투영 제어부(128)는, 투영 광학계(108)에 관련되는 제어(예를 들면, 개구 조리개(108a)의 개구경의 제어나 렌즈의 구동제어)를 행한다. 예를 들면, 투영 제어 부(128)는, 공기압이나 압전소자를 이용해서 투영 광학계(108)를 구성하는 렌즈들(예를 들면, 필드 렌즈)을 광축방향으로 구동하여서, 투영 광학계(108)의 여러가지 수차와 배율을 조정한다. 이때, 투영 제어부(128)는, 본 실시예에서는, 단독으로 투영 광학계(108)를 제어하는 것이 아니고, 주 제어부(132)와 협동해서 투영 광학계(108)를 제어한다.
스테이지 제어부(130)는, 웨이퍼 스테이지(112)에 관련된 제어(예를 들면, 웨이퍼 스테이지(112)의 구동(주사)제어와 웨이퍼 스테이지(112)의 위치 결정 제어)를 행한다. 예를 들면, 스테이지 제어부(130)는, Z방향 및 Ⅹ-Y면내에 있어서의 소정의 위치에 웨이퍼(110)를 위치 결정하도록, 간섭계(114)의 검출 결과와 포커스 검출부(116)의 검출 결과에 의거하여 웨이퍼 스테이지(112)를 제어한다. 이때, 스테이지 제어부(130)는, 본 실시예에서는 단독으로 웨이퍼 스테이지(112)를 제어하는 것이 아니고, 주 제어부(132)와 협동해서 웨이퍼 스테이지(112)를 제어한다.
주 제어부(132)는, 노광 장치(1)의 전체(동작)를 제어하는 기능을 가지고, 본 실시예에서는 특히, 더미 노광에 관한 동작을 제어한다. 예를 들면, 주 제어부(132)는, 후술하는 바와 같이, 수납부(118)에 수납된 복수의 더미 웨이퍼(120)로부터 투영 광학계(108)의 상면 근방에 배치해야 할 더미 웨이퍼를 선택하는 선택부로서 기능한다. 또한, 주 제어부(132)는, 투영 광학계(108)의 상면 근방에 배치된 더미 웨이퍼(120)의 반사율의 변화가 허용범위내인지의 여부, 또는, 더미 웨이퍼(120)에 조사하는 광의 에너지량이 허용범위내인지의 여부를 판정하는 판정부로서도 기능한다. 이때, 주 제어부(132)는, 수납부(118)에 수납되어 있는 더미 웨이 퍼(120)에 관한 정보(예를 들면, 이들 더미 웨이퍼의 종류와 반송 이력)를 관리하고, 메모리 등의 기억부에 격납한다.
이하, 노광 광의 조사에 의한 투영 광학계(108)의 광학특성의 변동 에 관하여 설명한다. 투영 광학계(108)의 광학특성의 예로서, 투영 광학계(108)의 수차를 설명한다. 이때, 투영 광학계(108)의 광학특성은, 왜곡 수차, 비점수차, 구면수차 및 코마 수차 등의 수차에 한정되지 않고, 포커스 및 배율도 포함한다.
투영 광학계(108)는, 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 레티클(106)을 통과한 후 투영 광학계(108)에 조사하는(입사하는) 노광 광ELl 및 투영 광학계(108)를 통과한 후웨이퍼(110)에서 반사되는 노광 광EL2의 영향을 받아, 광학특성이 변동한다. 이때, 노광 광ELl과 노광 광EL2과의 강도비는, 웨이퍼(110)의 표면의 반사율에 의존하고, 웨이퍼(110)의 표면의 반사율은, 웨이퍼(110)에 도포된 레지스트(및 반사방지막)의 종류와 두께에 따라서 변화된다. 도 3은 투영 광학계(108)에 있어서의 노광 광의 광로를 도시한 도면이다.
도 4는 투영 광학계(108)의 수차의 변동(시간에 따른 변화)의 일례를 나타낸 그래프이다. 도 4에서, 세로축은 투영 광학계(108)의 수차F를 나타내고, 가로축은 시간t를 나타낸다. 이때, 투영 광학계(108)의 수차의 변동량ΔF의 값은, 투영 광학계(108)의 상 높이마다 변한다. 도 4는 어떤 상 높이에 있어서의 투영 광학계(108)의 수차의 변동을 보이고 있다. 또한, 투영 광학계(108)의 노광전(즉, 투영 광학계(108)에 노광 광이 조사되기 전)의 수차량을 FO라고 한다.
도 4를 참조하면, 노광이 시간tO로부터 개시되면, 투영 광학계(108)의 수차 는, 시간의 경과에 따라 변동하고, 시간tl에서 어떤 양(포화량)Fl에 도달한다. 시간tl 이후는, 비록 노광 광이 투영 광학계(108)에 조사되지만, 투영 광학계(108)에 흡수되는 열 에너지와 투영 광학계(108)로부터 방출된 열 에너지가 평형상태에 도달하기 때문에, 투영 광학계(108)의 수차는 포화량Fl으로부터 변화되지 않는다. 노광이 시간t2에서 정지되면, 투영 광학계(108)의 수차는, 시간의 경과에 따라 초기의 상태로 되돌아가고, 시간t3에서 노광전의 수차량FO로 되돌아간다.
투영 광학계(108)의 수차의 변동에 있어서의 포화 값Fl은, 단위광량(단위노광 에너지)당의 수차의 변동량K, 및, 투영 광학계(108)에 입사하는 노광 에너지Q를 사용하여, 이하의 식1로 나타낸다. 이때, 투영 광학계(108)에 입사하는 노광 에너지Q는, 노광 에너지를 결정하는 파라미터(예를 들면, 노광량, 주사 속도, 노광 영역의 정보)로부터 산출된다.
Fl = K × Q ···(1)
어떤 시간에 있어서의 투영 광학계(108)의 수차량을 ΔFk라고 하면, 어떤 시간으로부터 시간Δt에 대해 노광을 행한 후의 투영 광학계(108)의 수차량ΔFk+1은, 포화량Fl 및 상승시의 시정수TSl을 사용하여, 이하의 식2로 나타내는 모델식으로 근사된다.
ΔFk+1 = ΔFk + Fl ×(1-exp(-Δt/TSl)) ···(2)
마찬가지로, 어떤 시간에 있어서의 투영 광학계(108)의 수차량을 ΔFk라고 하면, 그 어떤 시간으로부터 시간Δt만 노광을 정지한 후의 투영 광학계(108)의 수차 량ΔFk+1은, 하강시의 시정수TS2를 사용하여, 이하의 식3으로 나타내는 모델식으로 근사된다.
ΔFk+1 =ΔFk ×exp(-Δt/TS2) ···(3)
이때, 시정수TSl 및 TS2은, 투영 광학계(108)의 열전달 특성에 있어서의 시정수와 등가이며, 투영 광학계(108)에 고유한 계수(보정계수)이다.
상술한 것처럼, 식1 내지 3을 사용하여, 투영 광학계(108)의 수차의 변동을 모델화함으로써, 노광 광의 조사에 의한 투영 광학계(108)의 수차의 변동을 산출할 수 있다. 그렇지만, 투영 광학계(108)의 수차의 변동을 모델화하기 위해서 사용하는 식은, 식1 내지 3에 한정되지 않는다. 다른 식을 사용해서 투영 광학계(108)의 수차의 변동을 모델화하는 것도 가능하다.
투영 광학계(108)의 광학특성의 변동(변동량)을 산출하는 모델식에 보정계수로서 사용된 시정수TSl 및 TS2은, 투영 광학계(108)의 광학특성마다 그들의 값을 변경한다. 따라서, 투영 광학계(108)의 광학특성마다 시정수TSl 및 TS2을 산출해야 한다.
도 5를 참조하여, 시정수TSl 및 TS2을 산출하는 방법에 관하여 설명한다. 도 5는 투영 광학계(108)의 광학특성의 변동을 나타내는 그래프이다. 도 5에서, 세로축은 투영 광학계(108)의 광학특성의 변동량을 나타내고, 가로축은 시간을 나타낸다.
도 5를 참조하면, 시간tO로부터 시간tlO까지, 투영 광학계(108)는 노광 광으 로 연속적으로 조사된다. 이 상태는, 상승 구간에서의 투영 광학계(108)의 광학특성의 변동을 나타낸다. 시간tl0으로부터 시간t20까지, 투영 광학계(108)는, 노광 광으로 조사되지 않는다. 이 상태는, 하강 구간에서의 투영 광학계(108)의 광학특성의 변동을 나타낸다.
상승 구간의 시정수TSl을 산출할 경우, 투영 광학계(108)에 노광 광을 연속적으로 조사하고, 시간tO로부터 시간tlO까지의 임의의 타이밍에서 투영 광학계(108)의 광학특성의 변동량hl, h2,...,hlO를 측정한다. 그리고, 투영 광학계(108)의 광학특성의 변동량hl, h2,...,hlO를 식2로 근사시켜서, 상승 구간의 시정수TSl을 산출할 수 있다.
마찬가지로, 하강 구간의 시정수TS2를 산출할 경우, 투영 광학계(108)에 노광 광을 조사하지 않고, 시간tlO로부터 시간t20까지의 임의의 타이밍에서 투영 광학계(108)의 광학특성의 변동량cll, c12,..., c20을 측정한다. 그리고, 투영 광학계(108)의 광학특성의 변동량cll, c12,..., c20을 식3으로 근사시켜서 하강 구간의 시정수TS2를 산출할 수 있다.
투영 광학계(108)의 광학특성의 변동(변동량)을 의미하는 모델식에 사용된 보정계수(시정수TSl 및 TS2)를 산출하기 위해서는, 상기한 바와 같이, 더미 노광을 행하면서, 임의의 타이밍에서 투영 광학계(108)의 광학특성(의 변동)을 측정해야 한다.
이하, 도 6을 참조하여, 본 실시예의 노광 장치(1)에 있어서, 투영 광학계(108)에 노광 광을 조사하는 더미 노광을 행하면서, 투영 광학계(108)의 광학특 성으로서 수차의 변동(변동량)을 측정하는 측정 방법에 관하여 설명한다. 이러한 측정 방법은, 주 제어부(132)가 노광 장치(1)의 각 부를 통괄적으로 제어함으로써 실행된다.
이때, 본 실시예에서는 복수의 더미 웨이퍼(120)가 수납부(118)에 수납되어 있고, 주 제어부(132)는, 수납부(118)에 수납된 복수의 더미 웨이퍼(120)에 관한 정보로서, 도 7에 나타나 있는 바와 같은 데이터베이스를 메모리 등의 기억부에 격납하고 있다. 도 7은, 수납부(118)에 수납된 복수의 더미 웨이퍼(120)에 관한 정보를 나타내는 데이터베이스의 일례를 도시한 도면이다.
복수의 더미 웨이퍼(120)(도 7에서는, DWl, DW2, DW3,...,DWn)에 관한 정보는, 도 7에 나타나 있는 바와 같이, 수납부(118)에 웨이퍼가 수납된 슬롯을 나타내는 슬롯 번호(슬롯No.), 반사율, 적산 조사 에너지, 한계 조사 에너지를 포함한다. 복수의 더미 웨이퍼(120)의 각각의 반사율은, 웨이퍼(110)를 노광하는 노광 광(예를 들면, 파장 193nm의 ArF엑시머레이저에 대한) 반사율이다. 이 반사율은, 반사율 측정 장치로 측정될 수 있고, 또 광학박막(120b)의 두께나 광학정수로부터 산출될 수 있다. 또한, 복수의 더미 웨이퍼(120)에 관한 정보는, 더미 웨이퍼(120)에 조사되는 노광 광의 각도(입사각도), 편광상태 및 파장마다의 반사율이어도 된다. 적산 조사 에너지는, 복수의 더미 웨이퍼(120)의 각각 조사된 노광 광의 에너지(에너지량)의 적산 값이다. 한계 조사 에너지는, 복수의 더미 웨이퍼(120)의 각각에 관한 적산 조사 에너지(적산 에너지량)에 대한 한계값이다. 한계 조사 에너지는, 복수의 더미 웨이퍼(120)의 각각에 대해서, 실험이나 시뮬레이션에 의한 노광 광에 대한 내구성의 평가에 의해 규정된다. 이때, 도 7에 나타낸 복수의 더미 웨이퍼(120)에 관한 정보는 일례이고, 필요에 따라, 다른 정보를 포함하거나, 도 7에 나타낸 정보의 일부를 삭제하는 것도 가능하다.
도 6의 스텝S702에서는, 더미 노광에 관한 더미 노광 조건 및 투영 광학계(108)의 수차의 측정에 관한 측정 조건을 설정한다. 더미 노광 조건은, 투영 광학계(108)에 조사하는 노광 광의 에너지, 조사 시간 및 조사 영역, 투영 광학계(108)에의 노광 광의 조사를 정지하는 정지시간을 포함한다. 측정 조건은, 투영 광학계(108)의 수차를 측정하는 타이밍, 측정점의 수 및 위치, 본래의 노광에 있어서의(즉, 웨이퍼(110)에 대한 노광의) 노광 광의 파장, 그 노광 광에 대한 웨이퍼(110)의 반사율을 포함한다. 웨이퍼(110)의 반사율은, 노광 광의 파장마다, 노광 광의 입사각도마다, 또는 노광 광의 편광상태마다 설정될 수 있다. 또한, 웨이퍼(110)의 반사율은, 반사율 측정 장치로 측정해도 되거나, 웨이퍼(110)에 도포된 레지스트나 반사방지막의 광학물성값으로부터 산출해도 된다.
다음에, 스텝S704에서는, 수납부(118)에 수납된 복수의 더미 웨이퍼(120)로부터, 더미 노광에서 사용하는 더미 웨이퍼(120)를 선택한다. 구체적으로는, 스텝S702에서 설정된 노광 광의 파장, 이러한 노광 광에 대한 웨이퍼(110)의 반사율과 더미 웨이퍼(120)에 관한 정보(도 7에 나타낸 레티클의 패턴을 웨이퍼에 투영하는 투영 광학계와, 상기 웨이퍼와 동일 형상을 갖고 서로 다른 반사율을 갖는 복수의 더미 웨이퍼로부터 상기 투영 광학계의 상면 근방에 배치해야 할 더미 웨이퍼를 선택하는 선택부와, 상기 선택부에 의해 선택된 더미 웨이퍼를 상기 투영 광학계의 상면 근방에 배치하는 반송부와, 상기 반송부에 의해 상기 투영 광학계의 상면 근방에 배치된 더미 웨이퍼에, 상기 투영 광학계를 거쳐서 광을 조사해서 더미 노광을 하도록 제어하는 제어부를 구비한 노광 장치를 제공한다.)를 비교하여서, 웨이퍼(110)의 반사율에 가장 가까운 반사율을 갖는 더미 웨이퍼(120)를 선택한다.
이때, 웨이퍼(110)의 반사율이 노광 광의 입사각도마다 설정되고, 더미 웨이퍼(120)에 관한 정보가 노광 광의 입사각도마다의 반사율을 포함하고 있는 경우에는, 웨이퍼(110)와 복수의 더미 웨이퍼(120)의 각각과의 사이에서 각 입사각도의 반사율 차이의 자승 평균을 산출하고, 그 반사율 차이의 자승 평균이 최소가 되는 더미 웨이퍼(120)를 선택한다. 또한, 웨이퍼(110)의 반사율이 노광 광의 편광상태마다 설정되고, 더미 웨이퍼(120)에 관한 정보가 노광 광의 편광상태마다의 반사율을 포함하고 있는 경우도, 웨이퍼(110)와 복수의 더미 웨이퍼(120)의 각각과의 사이에서 노광 광의 편광상태에 대한 반사율을 평가하고, 웨이퍼(110)의 반사율에 가장 가까운 반사율을 갖는 더미 웨이퍼(120)를 선택한다.
수납부(118)에 1개의 더미 웨이퍼(120)만이 수납되어 있는 경우에, 스텝S704에서는, 1개의 더미 웨이퍼(120)를 선택한다. 이때, 스텝S704에서는, 후술하는 바와 같이, 한계 조사 에너지등의 반사율 이외의 선택 기준을 고려하여, 더미 노광에서 사용하는 더미 웨이퍼(120)를 선택해도 된다. 이때, 주 제어부(132)가 더미 웨이퍼(120)를 자동적으로 선택하는 대신에, 오퍼레이터가 임의의 더미 웨이퍼(120)를 선택할 수 있다. 이 경우, 복수의 더미 웨이퍼(120)에 관한 정보(도 7에 나타낸 데이터베이스)에 따라, 복수의 더미 웨이퍼(120) 각각에 식별자를 부여해두고, 식 별자를 오퍼레이터가 지정함으로써 더미 웨이퍼(120)를 선택한다.
주 제어부(132)의 메모리등의 기억부에 더미 웨이퍼(120)에 관한 정보가 격납되어 있지 않은 경우에는, 더미 웨이퍼(120)에 관한 정보를 의미하는 형상적, 전기적, 자기적 또는 광학적인 특징을 복수의 더미 웨이퍼(120) 각각에 형성할 필요가 있다. 이에 따라 그 복수의 더미 웨이퍼(120)에 형성된 특징을 판독함으로써 더미 웨이퍼(120)를 식별(판별)할 수 있다. 또한, 수납부(118)에 있어서, 복수의 더미 웨이퍼(120)의 반사율을 측정하는 것도 가능하다.
이어서, 스텝S706에서는, 스텝S704에서 선택된 더미 웨이퍼(120)를 수납부(118)로부터 추출해서 웨이퍼 스테이지(112)에 반송하고, 투영 광학계(108)의 상면(image plane) 근방에 배치한다.
스텝S708에서는, 투영 광학계(108)의 수차를 측정한다. 구체적으로는, 투영 광학계(108)의 피조사체면에 수차측정용 패턴을 배치하고, 이러한 수차측정용 패턴 및 투영 광학계(108)를 통과한 광을 웨이퍼 스테이지(112) 위에 실장한 센서로 감지함으로써 투영 광학계(108)의 수차를 측정한다. 이때, 투영 광학계(108)의 수차를 측정하는 타이밍에서, 웨이퍼 스테이지(112)로부터 더미 웨이퍼(120)를 일시적으로 회수하고 대신에 수차측정용 웨이퍼를 반송하고, 이러한 수차측정용 웨이퍼를 노광함으로써 투영 광학계(108)의 수차를 측정하는 것도 가능하다. 이 경우, 투영 광학계(108)의 수차의 측정 후, 수차측정용 웨이퍼를 웨이퍼 스테이지(112)로부터 회수하고, 다시 더미 웨이퍼(120)를 웨이퍼 스테이지(112)에 반송하고, 투영 광학계(108)의 상면 근방에 배치시킨다. 복수의 웨이퍼 스테이지를 갖는 노광 장치에서 는, 더미 웨이퍼(120)를 유지하고 있는 웨이퍼 스테이지와는 다른 웨이퍼 스테이지에 수차측정용 웨이퍼를 미리 유지시키고, 투영 광학계(108)의 수차를 측정하는 타이밍에서 2개의 웨이퍼 스테이지를 교환하는 것이 가능하다. 이 경우, 수차측정용 웨이퍼의 반송 및 회수를 더미 웨이퍼(120)의 반송 및 회수와 평행하게 행할 수 있다. 또한, 투영 광학계(108)의 수차를 측정하는 1회의 타이밍에서, 복수의 수차측정용 웨이퍼를 순차로 교환하면서 노광하는 것도 가능하다.
다음에, 스텝S710에서는, 스텝S702에서 설정한 측정 조건에 의거하여 투영 광학계(108)의 수차의 측정이 종료한 것인가 아닌가를 판정한다. 투영 광학계(108)의 수차의 측정이 종료했다고 판정되었을 경우에는, 스텝S718로 진행된다. 한편, 투영 광학계(108)의 수차의 측정이 종료하지 않았다고 판정되었을 경우에는, 스텝S712로 진행된다.
스텝S712에서는, 스텝S702에서 설정한 더미 노광 조건에 의거하여 더미 노광을 행할 것인가 아닌가를 판정한다. 더미 노광을 행한다고 판정되었을 경우에는, 스텝S714로 진행된다. 한편, 더미 노광을 행하지 않는다고 판정되었을 경우에는, 스텝S716으로 진행된다.
스텝S714에서는, 스텝S702에서 설정한 더미 노광 조건에 의거하여 투영 광학계(108)에 노광 광을 조사해서 더미 노광을 행한다. 이에 따라, 투영 광학계(108)가 가열되고, 투영 광학계(108)의 수차가 변동한다. 이때, 더미 노광에 있어서는, 더미 웨이퍼(120)의 광학박막(120b)의 내구성을 고려하여 스텝 앤드 리피트를 반복해서 노광 광을 조사하는 것이 바람직하다. 이러한 과정은, 더미 웨이퍼(120)가 교 환되지 않고 항상 웨이퍼 스테이지(112)에 유지된 것을 제외하고는 웨이퍼(110)를 노광할 때와 동일한 과정이다. 스텝S714에서 더미 노광을 행한 후는, 스텝S708로 되돌아가고, 투영 광학계(108)의 수차를 측정한다.
스텝S716에서는, 스텝S702에서 설정한 더미 노광 조건에 의거하여 더미 노광을 정지한다. 이 때문에, 투영 광학계(108)가 냉각되고, 투영 광학계(108)의 수차가 변동한다. 스텝S716에서 더미 노광을 정지시킨 후는, 스텝S708로 되돌아가고, 투영 광학계(108)의 수차를 측정한다.
스텝S718에서는, 더미 웨이퍼(120)를 웨이퍼 스테이지(112)로부터 회수해서 수납부(118)에 수납한다.
상기와 같이 본 실시예에서는 웨이퍼(110)의 반사율에 가장 가까운 반사율을 갖는 더미 웨이퍼(120)를 사용해서 더미 노광을 행함으로써 본래의 노광에 있어서의 투영 광학계(108)의 수차의 변동(도 4 및 도 5 참조)을 측정할 수 있다. 따라서, 식1 내지 식3으로부터, 시정수TSl 및 TS2등의 보정계수를 정밀하게 산출할 수 있다.
이때, 노광 광의 형상(유효 광원 형상) 및 노광 영역의 형상 등의 노광 조건을 변경해서 투영 광학계(108)의 수차의 변동을 측정함으로써, 그 노광 조건에 대응하는 투영 광학계(108)의 수차의 변동을 산출하는 모델식의 보정계수를 얻을 수 있다.
노광 광이 장시간 조사되면, 더미 웨이퍼(120)(의 광학박막(120b))의 특성이 열화 및 변화되어서, 더미 웨이퍼(120)의 반사율이 변화된다. 더미 웨이퍼(120)의 반사율이 크게 변화되면, 그 반사율은 본래의 노광에 있어서의 웨이퍼(110)의 반사율로부터 크게 벗어난다. 이에 따라, 더미 웨이퍼(120)를 교환할 필요가 있다.
따라서, 주 제어부(132)는, 수납부(118)에 수납되어 있는 복수의 더미 웨이퍼(120)의 각각에 대해서, 더미 노광에 사용되었을 때의 더미 웨이퍼(120)의 적산 조사 에너지를 관리(갱신)한다. 그리고, 주 제어부(132)는, 임의의 타이밍에서 수납부(118)에 수납되어 있는 복수의 더미 웨이퍼(120)의 각각에 대해서 적산 조사 에너지를 판정(평가)한다. 한계 조사 에너지를 초과하고 있는 더미 웨이퍼(120)가 발견되는 경우에는, 이렇게 발견된 더미 웨이퍼(120)를 교환한다.
또한, 복수의 더미 웨이퍼(120)의 각각에 대해서, 반사율 측정 장치를 사용해서 반사율을 측정하고, 이러한 측정 결과에 의거하여 더미 웨이퍼(120)의 교환의 필요성을 판정하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 임의의 타이밍에서 수납부(118)에 수납되어 있는 복수의 더미 웨이퍼(120)의 반사율을 측정하고, 반사율이 허용범위 밖에 속하는 더미 웨이퍼(120)가 존재하면, 이러한 더미 웨이퍼(120)를 교환한다. 이때, 그 반사율이 허용범위 내에 속할 때도, 반사율이 크게 변화된 경우에는, 이러한 더미 웨이퍼(120)를 교환하거나, 주 제어부(132)의 메모리 등의 기억부에 격납된 더미 웨이퍼(120)에 관한 정보를 갱신하는 것이 바람직하다.
더미 웨이퍼(120)는, 더미 웨이퍼(120)가 수납부(118)에 수납되어 있을 때뿐만 아니라, 더미 노광중에 교환될 수도 있다. 이 경우, 더미 노광중에, 더미 노광에 사용된 더미 웨이퍼(120)의 적산 조사 에너지와 반사율을 취득하고, 전술한 판정에 의거해 더미 웨이퍼(120)를 교환한다.
상기한 바와 같이, 투영 광학계(108)의 유리재로서 일반적으로 사용된 석영은, 노광 광의 조사와 중지를 반복했을 경우에, 노광 광의 조사 시간 및 중지 시간에 의해 투과율이 급격하게 변화되어버린다.
이하에서는, 도 8을 참조하여, 본 실시예의 노광 장치(1)에 있어서, 투영 광학계(108)에 노광 광을 조사하는 더미 노광을 행함으로써 투영 광학계(108)의 투과율을 안정시키는 안정화 방법에 관하여 설명한다. 이러한 안정화 방법은, 주 제어부(132)가 노광 장치(1)의 각 부를 통괄적으로 제어 함으로써 실행된다.
우선, 스텝S802에서는, 수납부(118)에 수납된 복수의 더미 웨이퍼(120)로부터, 더미 노광에서 사용하는 더미 웨이퍼(120)를 선택한다. 구체적으로는, 수납부(118)에 수납된 복수의 더미 웨이퍼(120) 중, 가장 높은 반사율을 갖는 더미 웨이퍼(120)를 선택한다.
다음에, 스텝S804에서는, 스텝S802에서 선택된 더미 웨이퍼(120)를 수납부(118)로부터 추출하고, 웨이퍼 스테이지(112)에 반송하여, 투영 광학계(108)의 상면 근방에 배치한다.
다음에, 스텝S806에서는, 투영 광학계(108)에 노광 광을 조사해서 더미 노광을 행한다. 이때, 스텝S806에 있어서의 더미 노광은, 본래의 노광과 같은 과정일 필요는 없다. 따라서, 투영 광학계(108)의 투과율을 단시간으로 안정화시키고 싶은 경우에는, 에너지가 가장 높은 노광 광을 연속적으로 조사하는 것이 필요할 뿐이다. 그렇지만, 더미 웨이퍼(120)의 광학박막(120b)의 내구성을 고려하여, 스텝 앤드 리피트를 반복해서 노광 광을 조사해도 된다. 또한, 스텝S806에 있어서의 더미 노광은, 투영 광학계(108)의 투과율이 안정화할 때까지 행한다.
투영 광학계(108)의 투과율이 안정화된 경우, 더미 노광을 정지한다. 스텝S808에서는, 더미 웨이퍼(120)를 웨이퍼 스테이지(112)로부터 회수해서 수납부(118)에 수납한다.
상기와 같이 본 실시예에서는, 수납부(118)에 수납된 복수의 더미 웨이퍼(120) 중, 가장 높은 반사율을 갖는 더미 웨이퍼(120)를 사용해서 더미 노광을 행한다. 이에 따라 더미 웨이퍼(120)에서 반사된 후 투영 광학계(108)에 입사하는 노광 광의 양이 증대한다. 따라서, 노광 광을 투영 광학계(108)에 효율적으로 조사할 수 있고, 투영 광학계(108)의 투과율을 단시간으로 안정화시킬 수 있다.
상기한 바와 같이, 같은 더미 웨이퍼(120)를 사용해서 더미 노광을 장시간 행하면, 더미 웨이퍼(120)는, 가열되고, 웨이퍼 스테이지(112)의 온도를 상승시킨다. 이 때문에, 웨이퍼 스테이지(112)의 기구는 열적으로 변형한다.
이를 방지하기 위해서, 같은 반사율을 갖는 복수의 더미 웨이퍼(120)를 포함한 더미 웨이퍼 군을 수납부(118)에 수납하고, 같은 반사율을 갖는 복수의 더미 웨이퍼(120)를 순차로 교환하면서 더미 노광을 행한다. 노광 광의 조사에 의해 더미 웨이퍼(120)가 가열되는 경우에도, 웨이퍼 스테이지(112)의 온도가 상승하기 전에 더미 웨이퍼가 교환된다. 이에 따라, 웨이퍼 스테이지(112)의 기구의 열변형을 방지할 수 있다. 또한, 노광 광의 조사에 의해 가열된 더미 웨이퍼(120)는, 수납부(118)에서 방열하여, 더미 웨이퍼(120)가 다음 더미 노광에 사용되기 전의 더미 노광전의 온도로 웨이퍼 온도가 되돌아간다. 그렇지만, 더미 웨이퍼(120)의 수가 적은 경우, 노광 광의 조사에 의해 가열된 더미 웨이퍼(120)는, 웨이퍼 온도가 더미 노광전의 온도로 되돌아가기 전에 다시 더미 노광에 사용된다. 따라서, 같은 반사율을 갖는 더미 웨이퍼(120)는, 노광 광의 조사에 의해 가열된 더미 웨이퍼(120)가 수납부(118)에 있어서 충분하게 방열 가능하도록 다수를 준비하는 것이 필요하다.
상술한 것처럼, 노광 장치(1)는, 웨이퍼 스테이지(112)의 대형화와 열변형을 초래하지 않고 더미 노광의 자유도를 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 노광 장치(1)는, 본래의 노광에 있어서의 투영 광학계(108)의 광학특성의 변동과 더미 노광에 있어서의 투영 광학계(108)의 광학특성의 변동간의 차이를 저감시키고, 투영 광학계(108)의 광학특성의 변동을 산출하는 모델식의 보정계수를 정밀하게 얻을 수 있다. 그 결과, 투영 광학계(108)의 광학특성의 변동을 정밀하게 산출하고, 투영 광학계(108)의 광학특성을 조정하는 것이 가능하다. 또한, 노광 장치(1)는, 투영 광학계(108)에 효율적으로 노광 광을 조사하고, 투영 광학계(108)의 투과율을 단시간으로 안정화시킬 수 있다. 따라서, 노광 장치(1)는, 높은 스루풋으로 경제적으로 고품위의 디바이스(예를 들면, 반도체 디바이스 또는 액정표시 디바이스)를 제공할 수 있다. 이때, 상기 디바이스는, 노광 장치(1)를 사용해서 레지스트(감광제)가 도포된 기판(예를 들면, 웨이퍼 또는 유리 플레이트)을 노광하는 스텝과, 그 노광된 기판을 현상하는 스텝과, 그 밖의 주지의 스텝들을 거쳐서 제조된다.
본 발명을 예시적 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 개시된 예시적 실시예들에 한정되지 않는다는 것을 알아야 할 것이다. 이하의 청구범위 는, 이러한 모든 변형 및 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 아주 넓게 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 국면에 따른 노광장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 더미 웨이퍼를 나타낸 개략도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 노광 장치의 투영 광학계에 있어서의 노광 광의 광로를 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 나타낸 노광 장치의 투영 광학계의 수차의 변동(시간에 따른 변화)의 일례를 도시한 그래프다.
도 5는 도 1에 나타낸 노광 장치의 투영 광학계의 광학특성의 변동을 나타내는 그래프다.
도 6은 도 1에 나타낸 노광 장치에 있어서, 투영 광학계에 노광 광을 조사하는 더미 노광을 행하면서, 투영 광학계의 광학특성의 변동(변동량)을 측정하는 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도다.
도 7은 도 1에 나타낸 노광 장치의 수납부에 수납되어 있는 복수의 더미 웨이퍼에 관한 정보를 나타내는 데이터베이스의 일례를 도시한 도면이다.
도 8은 도 1에 나타낸 노광 장치에 있어서, 투영 광학계에 노광 광을 조사하는 더미 노광을 행함으로써 투영 광학계의 투과율을 안정화시키는 안정화 방법을 설명하기 위한 흐름도다.
도 9는 노광 광의 조사 시간(노광 시간)의 함수로서 투영 광학계의 투과율의 변화를 나타내는 그래프다.

Claims (11)

  1. 레티클의 패턴을 웨이퍼에 투영하는 투영 광학계와,
    상기 웨이퍼와 동일 형상을 갖고 서로 다른 반사율을 갖는 복수의 더미 웨이퍼로부터 상기 투영 광학계의 상면 근방에 배치해야 할 더미 웨이퍼를 선택하는 선택부와,
    상기 선택부에 의해 선택된 더미 웨이퍼를 상기 투영 광학계의 상면 근방에 배치하는 반송부와,
    상기 반송부에 의해 상기 투영 광학계의 상면 근방에 배치된 더미 웨이퍼에, 상기 투영 광학계를 거쳐서 광을 조사해서 더미 노광을 하도록 제어하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택부는, 상기 투영 광학계의 광학특성의 변동을 측정하기 위한 더미 노광을 행할 경우에는, 상기 복수의 더미 웨이퍼로부터 상기 웨이퍼의 반사율에 가장 가까운 반사율을 갖는 더미 웨이퍼를 선택하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 투영 광학계의 광학특성은, 포커싱, 배율, 왜곡, 비점수차, 구면수차 및 코마수차 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택부는, 상기 투영 광학계의 투과율을 안정화시키기 위한 더미 노광을 행할 경우에는, 상기 복수의 더미 웨이퍼로부터 가장 높은 반사율을 갖는 더미 웨이퍼를 선택하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 투영 광학계의 상면 근방에 배치된 더미 웨이퍼의 반사율의 변화가 허용범위내인지의 여부를 판정하는 판정부를 더 구비하고,
    상기 판정부에 의해 상기 투영 광학계의 상면 근방에 배치된 더미 웨이퍼의 반사율의 변화가 허용범위 밖에 속한다고 판정되었을 경우에, 상기 투영 광학계의 상면 근방에 배치된 더미 웨이퍼를 교환하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 투영 광학계의 상면 근방에 배치된 더미 웨이퍼를 조사하는 광의 에너 지 양이 허용범위내인지의 여부를 판정하는 판정부를 더 구비하고,
    상기 판정부에 의해 상기 투영 광학계의 상면 근방에 배치된 더미 웨이퍼를 조사하는 광의 에너지 양이 허용범위 밖에 속한다고 판정되었을 경우에, 상기 투영 광학계의 상면 근방에 배치된 더미 웨이퍼를 교환하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 더미 웨이퍼를 수납하는 수납부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 더미 웨이퍼는, 동일한 반사율을 갖는 더미 웨이퍼 군을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  9. 레티클의 패턴을 웨이퍼에 투영하는 투영 광학계를 구비하는 노광 장치에 있어서의 상기 투영 광학계의 광학특성의 변동을 측정하는 측정 방법으로서,
    상기 웨이퍼와 동일 형상을 갖고 서로 다른 반사율을 갖는 복수의 더미 웨이 퍼로부터 상기 웨이퍼의 반사율에 가장 가까운 반사율을 갖는 더미 웨이퍼를 선택해서 상기 투영 광학계의 상면 근방에 배치하는 배치 스텝과,
    상기 배치 스텝에서 배치된 더미 웨이퍼에, 상기 투영 광학계를 거쳐서 광을 조사하여서 상기 투영 광학계의 광학특성의 변동을 측정하는 측정 스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 측정 방법.
  10. 레티클의 패턴을 웨이퍼에 투영하는 투영 광학계를 구비하는 노광 장치에 있어서의 상기 투영 광학계의 투과율을 안정화시키는 안정화 방법으로서,
    상기 웨이퍼와 동일 형상을 갖고 서로 다른 반사율을 갖는 복수의 더미 웨이퍼로부터 가장 높은 반사율을 갖는 더미 웨이퍼를 선택해서 상기 투영 광학계의 상면 근방에 배치하는 배치 스텝과,
    상기 투영 광학계의 투과율이 포화할 때까지, 상기 투영 광학계를 거쳐서 상기 배치 스텝에서 배치된 더미 웨이퍼에 광을 조사하는 조사 스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 안정화 방법.
  11. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 따른 노광 장치를 사용하여 웨이퍼를 노광하는 스텝과,
    상기 노광된 웨이퍼에 대해 현상 처리를 행하는 스텝을 포함한 것을 특징으 로 하는 디바이스 제조방법.
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