KR101080144B1 - 노광장치 및 디바이스 제조방법 - Google Patents

노광장치 및 디바이스 제조방법 Download PDF

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KR101080144B1
KR101080144B1 KR1020080125054A KR20080125054A KR101080144B1 KR 101080144 B1 KR101080144 B1 KR 101080144B1 KR 1020080125054 A KR1020080125054 A KR 1020080125054A KR 20080125054 A KR20080125054 A KR 20080125054A KR 101080144 B1 KR101080144 B1 KR 101080144B1
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후미야스 오노
쿄이치 미야자키
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

노광장치는, 원판(1)의 패턴을 기판(11)에 투영하는 투영 광학계(PO)를 갖는다. 투영 광학계(PO)는, 원판(1)과 기판(11)과의 사이의 광로 중에 원판(1)측으로부터 순서대로 배치된 제1 오목면 미러(6), 볼록면 미러(7), 제2 오목면 미러(8)와, 제1 오목면 미러(6) 및 제2 오목면 미러(8)를 지지하는 지지 기구를 구비한다. 제1 오목면 미러(6)의 반사면과 볼록면 미러(7)의 반사면과의 거리는, 제2 오목면 미러(6)의 반사면과 볼록면 미러(7)의 반사면과의 거리와 다르다. 상기 지지 기구는, 상부 부재(105), 중단 부재(107), 하부 부재(108) 및 그들의 단부를 연결하는 측부 부재를 포함한 선반 형상의 틀을 포함한다. 제1 오목면 미러(6)는, 상부 부재(105) 및 중단 부재(107)에 의해 지지되고, 제2 오목면 미러(8)는, 하부 부재(108)에 의해 지지된다.
노광장치, 투영 광학계, 오목면, 볼록면, 반사면

Description

노광장치 및 디바이스 제조방법{EXPOSURE APPARATUS AND DEVICE FABRICATION METHOD}
본 발명은, 원판의 패턴을 기판에 투영하는 투영 광학계를 갖는 노광장치 및 이 노광장치를 이용해 디바이스를 제조하는 디바이스 제조방법에 관한 것이다.
액정 표시 디바이스는, 포토리소그래피 공정을 통해서 기판 위에 전극 등의 회로 패턴을 형성함으로써 제조된다. 포토리소그래피 공정은, 노광장치에 의해 원판의 패턴을 기판에 투영해서 해당 기판을 노광하는 공정을 포함한다. 일본 공개특허공보 특개소 60－201316호에는, 노광장치에 탑재되는 투영 광학계가 기재되어 있다.
근년, 액정 표시 디바이스의 대형화가 진행되고, 일본국 공개특허공보 특개소 60－201316호에 나타낸 것과 같은 등배(等倍)의 투영 광학계를 구비하는 노광장치에서는, 레티클이 대형화하고, 제조 코스트가 상승한다고 하는 문제가 표면화해 왔다. 이 문제와 관련해서, 일본국 공개특허공보 특개 2006－78592호, 특개 2006－78631호에 나타낸 것과 같은 확대 투영 광학계가 제안되어 있다.
일본국 공개특허공보　특개소 60－201316호에 기재된 투영 광학계는, 투영 배율이 1배(등배)이며, 노광광이 1매의 오목면 미러의 2개의 영역을 각각 사용해서 2회 반사된다. 한편, 등배 이외의 투영 배율을 갖는 일본국 공개특허공보 특개 2006－78592호, 특개 2006－78631호에 기재된 것과 같은 광학계에서는, 제1 오목면 미러와 볼록면 미러와의 거리가 제2 오목면 볼록면 미러와의 거리와 다르다. 따라서, 제1 오목면 미러와 제2 오목면 미러는, 외부 진동이나 온도 변화 등의 영향에 의해 개별적으로 움직일 가능성이 있다. 그 결과, 제1 오목면 미러와 제2 오목면 미러를 갖는 구성에서는, 1매의 오목면 미러에 의해 2개의 반사면이 제공되는 구성과 비교해서, 미러가 움직였을 때의 광학 성능에의 영향, 특히 배율이나 왜곡 수차에의 영향이 커져, 제조되는 디바이스에의 영향이 염려된다. 또, 제1 오목면 미러와 제2 오목면 미러를 갖는 구성은, 그 제조 및 조립의 오차에 대해서도 민감하게 된다.
본 발명은, 상기의 과제 인식을 계기로 하여 이루어진 것으로, 예를 들면, 제1 오목면 미러 및 제2 오목면 미러의 독립한 위치 어긋남에 의한 결상 성능의 저하를 억제하는 것을 목적으로 한다
본 발명의 하나의 측면은, 원판의 패턴을 기판에 투영하는 투영 광학계를 갖는 노광장치를 대상하는 것이며, 상기 투영 광학계는, 상기 원판과 상기 기판과의 사이의 광로 중에 상기 원판측으로부터 순서대로 배치된 제1 오목면 미러, 볼록면 미러, 제2 오목면 미러와, 상기 제 1 오목면 미러 및 상기 제 2 오목면 미러를 지지하는 지지 기구를 구비한다. 상기 제 1 오목면 미러의 반사면과 상기 볼록면 미러의 반사면과의 거리는, 상기 제 2 오목면 미러의 반사면과 상기 볼록면 미러의 반사면과의 거리와 다르다. 상기 지지 기구는, 상부 부재, 중단 부재, 하부 부재 및 그들의 단부를 연결하는 측부 부재를 포함한 선반 형상의 틀을 포함하고, 상기 제 1 오목면 미러는, 상기 상부 부재 및 상기 중단 부재에 의해 지지되며, 상기 제 2 오목면 미러는, 상기 하부 부재에 의해 지지된다.
본 발명에 의하면, 예를 들면, 제1 오목면 미러 및 제2 오목면 미러의 독립한 위치 어긋남에 의한 결상 성능의 저하를 억제할 수가 있다.
본 발명의 그 외의 특징 및 이점은, 첨부 도면을 참조로 한 이하의 설명에 의해 밝혀질 것이다. 덧붙여, 첨부 도면에 있어서는, 같은 혹은 같은 구성에는, 같은 참조 번호를 첨부한다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다.
도 1은, 본 발명의 바람직한 실시 형태의 노광장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 본 발명의 바람직한 실시 형태의 노광장치(EXP)는, 원판(레티클)(1)을 보유하는 원판 스테이지(2)와, 미도시의 조명 광학계에 의해 조명되는 원판(1)의 패턴을 기판(11)에 투영하는 투영 광학계(PO)와, 기판(11)을 보유하는 기판 스테이 지(10)를 구비한다.
투영 광학계(PO)는, 원판(1)과 기판(11)과의 사이의 광로 중에 원판(1)측으로부터 순서대로 배치된 제1 오목면 미러(6), 볼록면 미러(7), 제2 오목면 미러(8)를 포함한다. 제1 오목면 미러(6)의 곡률 중심, 볼록면 미러(7)의 곡률 중심 및 제2 오목면 미러(8)의 곡률 중심을 연결하는 축은, 전형적으로는 수평이다. 투영 광학계(PO)는, 광축으로부터 벗어난 위치에 윤대(輪帶) 형상의 양호한 상역(像域)을 갖는다. 투영 광학계(PO)는, 1이외의 투영 배율을 갖고, 전형적으로는, 1보다도 큰 투영 배율을 갖는다. 제1 오목면 미러(6), 볼록면 미러(7), 제2 오목면 미러(8)의 적어도 하나는, 그 반사면이 비구면으로 되어도 괜찮다.
도 1에서는, 기판(11)의 표면을 XY평면으로 하고, 거기에 직교하는 축을 Z 축으로 하도록 XYZ 좌표 직경이 정의되어 있다. 이 실시 형태의 투영 광학계(PO)는, 볼록면 미러(7)의 수차를 보정하기 위해서 메니스커스(meniscus) 렌즈(12)를 갖고 있다. 메니스커스 렌즈(12)를 비구면 렌즈로 하는 것으로, 볼록면 미러(7)의 수차를 보다 양호하게 보정할 수가 있다. 투영 광학계(PO)는, 원판(1) 및 기판(11)의 포커스 어긋남에 의한 결상 성능의 저하를 억제하기 위해서, 물체측 및 상(像)측을 함께 텔레센트릭(telecentric)으로 구성되는 것이 바람직하다. 투영 광학계(PO)는, 광학 성능의 향상을 위해서, 굴절 광학계 3, 9를 구비해도 괜찮다. 투영 광학계(PO)는, 광축을 접어 구부리기 위한 1 또는 복수의 미러(4)를 구비할 수 있다.
기판(11)의 노광은, 투영 광학계(PO)에 대해서 원판(1) 및 기판(11)을 주사 구동하면서 행해진다. 원판(1)과 기판(11)과의 속도비는, 투영 광학계(PO)의 투영 배율에 의해 결정된다. 기판(11) 위의 하나의 샷(shot) 영역의 노광이 종료하면, 기판(11)이 스텝 이동되어, 다음의 샷 영역의 노광이 이루어질 수 있다.
원판(1)을 조명하는 빛은, 디바이스의 패턴에 따라 선택될 수 있다. 예를 들면, 액정 표시 디바이스를 제조하기 위한 노광장치에서는, 고압 수은 램프를 이용해서, g선(436nm), h선(405nm) 또는 i선(365nm)이 선택될 수 있다. 그렇지만, 본 발명은, 사용하는 빛의 파장을 특별한 파장에 한정하는 것은 아니다.
전술과 같이, 투영 광학계(PO)는, 1이외의 투영 배율, 전형적으로는 1보다 큰 투영 배율을 갖도록 구성된다. 환언하면, 제1 오목면 미러(6)의 반사면과 볼록면 미러(7)의 반사면과의 제1 거리와 제2 오목면 미러(8)의 반사면과 볼록면 미러(7)와의 제2 거리가 서로 다르고, 전형적으로는, 제1 거리가 제2 거리보다 작다.
도 2는, 제1 오목면 미러(6) 및 제2 오목면 미러(8)의 적정 위치로부터의 위치 어긋남에 대한 광선에 직교하는 평면 내에 있어서의 결상점의 어긋남량(배율·왜곡 수차)을 예시하고 있다. 도 2에 있어서, "제1 오목면”은, 소정 방향으로의 제1 오목면 미러(6)의 위치 어긋남에 기인하는 결상점의 어긋남량을 나타내고 있다. 도 2에 있어서, "제2 오목면"은, 상기 소정 방향으로의 제2 오목면 미러(8)의 위치 어긋남에 기인하는 결상점의 어긋남량을 나타내고 있다. 도 2에 있어서, "제1 오목면＋제2 오목면"은, 제1 오목면 미러(6)와 제2 오목면 미러(8)의 위치 어긋남의 양 및 방향이 동일한 경우의 결상점의 어긋남량을 나타내고 있다.
도 2에서, 제1 오목면 미러(6)와 제2 오목면 미러(8)가 개별의 위치 오차를 갖는 경우에는, 투영 광학계(PO)의 결상 성능이 크게 저하하는 것을 알 수 있다. 또, 도 2에 의해, 제1 오목면 미러(6) 및 제2 오목면 미러(8) 각각의 위치 어긋남의 양 및 방향이 동일한 경우에 있어서, 상(像)점의 어긋남이 서로 역방향으로, 그 양이 거의 같은 양인 것을 알 수 있다. 즉, 도 2의 "제1 오목면＋제2 오목면"에 예시되는 바와 같이, 제1 오목면 미러(6) 및 제2 오목면 미러(8) 각각의 위치 어긋남의 양 및 방향이 동일한 경우에는, 그들의 위치 어긋남에 의한 상(像)점의 위치 어긋남의 대부분이 캔슬된다.
그래서, 이 실시 형태에서는, 제1 오목면 미러(6) 및 제2 오목면 미러(8)를 그들의 위치 관계가 유지되도록 1개의 지지 기구로 지지한다. 이것에 의해, 제1 오목면 미러(6) 및 제2 오목면 미러(8)의 변위의 양 및 방향이 서로 동일해진다. 해당 지지 기구는, 상부 부재, 중단 부재, 하부 부재 및 그들 단부를 연결하는 측부 부재를 포함한 선반 형상의 틀을 포함하고, 제1 오목면 미러(6)는, 상기 상부 부재 및 상기 중단 부재에 의해 지지되고, 제2 오목면 미러(8)는, 상기 하부 부재에 의해 지지된다.
도 3 및 도 4는, 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 투영 광학계(PO)의 구성을 나타내는 도면이다. 투영 광학계(PO)는, 원판(1)과 기판(11)과의 사이의 광로중에 원판(1)측으로부터 순서대로 배치된 제1 오목면 미러(6), 볼록면 미러(7) 및 제2 오목면 미러(8)와, 제1 오목면 미러(6) 및 제2 오목면 미러(8)를 지지하는 지지 기구를 구비한다. 여기서, 제1 오목면 미러(6)의 반사면과 볼록면 미러(7)의 반사면과의 거리가 제2의 오목면 미러(8)의 반사면과 볼록면 미러(7)의 반사면과의 거리와 다르다. 도 3 및 도 4에 나타내는 실시 형태에서는, 제1 오목면 미러(6)의 반사면과 볼록면 미러(7)의 반사면은, 서로 Y축방향으로 어긋나 있다.
지지 기구는, 상부 부재(105), 중단 부재(107), 하부 부재(108) 및 그들의 단부를 연결하는 측부 부재(111)를 포함한 선반 형상의 틀(120)을 포함한다. 틀(120)은, 경통 챔버(101) 안에 배치되어 있다. 제1 오목면 미러(6)는, 상부 부재(105) 및 중단 부재(107)에 의해 지지되고, 제2 오목면 미러(8)는, 하부 부재(108)에 의해 지지된다. 제2 오목면 미러(8)는, 하부 부재(108) 이외, 중단 부재(107)에 의해 지지되어도 괜찮다.
제1 오목면 미러(6)는, 상부 부재(105)에 고정된 1 또는 복수의 지지 부재(104) 및 중단 부재(107)에 고정된 1 또는 복수의 지지 부재(102)를 통해서 상부 부재(105) 및 중단 부재(107)에 의해 지지될 수 있다. 제1 오목면 미러(6)는, 예를 들면, 그 상부에 있어서 지지 부재(104)에 의해 X, Y 방향의 위치가 규제되고, 그 하부에 있어서 지지 부재(102)에 의해 X, Y, Z 방향의 위치가 규제된다.
제2 오목면 미러(8)는, 하부 부재(108)에 고정된 1 또는 복수의 하부 지지체(115) 및 중단 부재(107)에 고정된 1 또는 복수의 지지 부재(106)를 통해서 하부 부재(108) 및 중단 부재(107)에 의해 지지될 수 있다. 제2 오목면 미러(8)는, 예를 들면, 그 하부에 있어서 하부 지지체(115)에 의해 X, Y, Z 방향의 위치가 규제되고, 그 상부에 있어서 지지 부재(106)에 의해 Y방향의 위치가 규제된다. 하부 지지체(115)는, 제2 오목면 미러(8)의 X방향 및 Z방향의 위치를 규제하는 지지 부재(109)와 제2 오목면 미러(8)의 Y방향의 위치를 규제하는 지지 부재(110)를 포함 할 수 있다.
틀(120)은, 선팽창 계수가 작고, 한편 영률이 큰 재료, 예를 들면, 철·니켈 합금, 코바(kovar) 합금, 슈퍼 인바(super inbar) 등으로 구성되는 것이 바람직하다. 선팽창 계수가 작은 것에 의해 열에 의한 신축을 저감할 수가 있다. 틀(120)은, 예를 들면, 선열팽창율의 절대치가 1.5×10-6 이하의 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 또, 영률이 큰 재질을 사용하는 것에 의해 변형이 작아지기 때문에, 제1 오목면 미러(6), 제2 오목면 미러(8)에의 변형의 전파가 적어지고, 또, 지지 기구 전체에 있어서의 진동의 고유치의 저하를 억제할 수가 있다.
이상과 같은 구조에 의해, 제1 오목면 미러(6)와 제2 오목면 미러(8)가 틀(120)에 대해서 고정되고, 제1 오목면 미러(6)와 제2 오목면 미러(8)가 독립해서 움직이는 것에 의한 결상 성능의 변화, 특히 배율 변화와 왜곡 수차의 변화를 저감할 수가 있다.
도 5 및 도 6은, 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 투영 광학계(PO)의 구성을 나타내는 도면이다. 덧붙여, 도 5 및 도 6에 있어서, 도 3 및 도 4에 나타내는 제1 실시 형태와 실질적으로 동일한 구성요소에는 동일한 부호가 첨부되어 있다.
제2 오목면 미러(8)는, 하부 부재(108)에 의해 그 하부가 지지되는 것과 동시에, 하부 부재(108)로부터 연장된 부분(예를 들면, 기둥 모양 부분)을 포함한 1 또는 복수의 지지 부재(205)에 의해 그 상부가 지지되고 있다. 제2 오목면 미러(8) 는, 하부 부재(108)에 고정된 1 또는 복수의 하부 지지체(115)를 통해서 하부 부재(108)에 의해 지지될 수 있다. 제2 오목면 미러(8)는, 예를 들면, 그 하부에 있어서 하부 지지체(115)에 의해 X, Y, Z방향의 위치가 규제되고, 그 상부에 있어서 지지 부재(205)에 의해 Y방향의 위치가 규제된다. 하부 지지체(115)는, 제2 오목면 미러(8)의 X방향 및 Z방향의 위치를 규제하는 지지 부재(109)와, 제2 오목면 미러(8)의 Y방향의 위치를 규제하는 지지 부재(110)를 포함할 수 있다.
도 7은, 디바이스의 제조방법의 일례로서의 액정 표시 디바이스의 제조방법을 예시하는 도면이다. 해당 제조방법은, 박막 형성전 세정 공정, 박막 형성 공정, 레지스트 도포 공정, 노광 공정, 현상 공정, 에칭 공정, 레지스트 박리 공정의 반복과 그 후에 실시되는 검사, 수정 공정을 포함한다. 박막 형성전 세정 공정에서는, 글래스 기판을 세정한다. 박막 형성 공정에서는, 글래스 기판 위에 박막을 형성한다. 레지스트 도포 공정에서는, 박막 위에 레지스트를 도포한다. 노광 공정에서는, 상기의 노광장치를 이용해서 글래스 기판을 노광해서 레지스트에 잠상 패턴을 형성한다. 현상 공정에서는, 글래스 기판을 현상해서 잠상 패턴을 물리적인 패턴으로 바꾼다. 에칭 공정에서는, 해당 물리적인 패턴의 개구에 노출해 있는 박막을 에칭한다. 레지스트 박리 공정에서는, 해당 물리적인 패턴으로서의 레지스트를 박리한다. 이상의 박막 형성전 세정 공정으로부터 레지스트 박리 공정의 반복에 의해 액정 표시 디바이스가 형성된다. 검사, 수정 공정에서는, 액정 표시 디바이스를 검사하고, 불량이 발생한 액정 표시 디바이스를 수정한다.
본 발명은 상기 실시의 형태에 제한되는 것은 아니라, 본 발명의 정신 및 범 위로부터 이탈하는 일없이, 여러가지 변경 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위를 공공연히 하기 위해서, 이하의 청구항을 첨부한다.
첨부 도면은 명세서에 포함되어, 그 일부를 구성하고, 본 발명의 실시의 형태를 나타내며, 그 기술과 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위해서 이용된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 형태의 노광장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 제1 오목면 미러 및 제2 오목면 미러(8)의 적정 위치로부터의 위치 어긋남에 대한 광선에 직교하는 평면 내에 있어서의 결상점의 어긋남량(배율·왜곡 수차)을 예시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 형태의 디바이스 제조방법을 예시하는 도면이다.

Claims (8)

  1. 원판의 패턴을 기판에 투영하는 투영 광학계를 갖는 노광장치로서,
    상기 투영 광학계는,
    상기 원판과 상기 기판과의 사이의 광로 중에 상기 원판측으로부터 순서대로 배치된 제1 오목면 미러, 볼록면 미러, 제2 오목면 미러와,
    상기 제1 오목면 미러 및 상기 제2 오목면 미러와의 위치관계가 유지되도록 상기 제 1 오목면 미러 및 상기 제 2 오목면 미러를 지지하는 지지 기구를 구비하고,
    상기 제 1 오목면 미러의 반사면과 상기 볼록면 미러의 반사면과의 거리가 상기 제 2 오목면 미러의 반사면과 상기 볼록면 미러의 반사면과의 거리와 다르며,
    상기 지지 기구는, 상부 부재, 중단 부재, 하부 부재 및 그들의 단부를 연결하는 측부 부재를 포함한 선반 형상의 틀을 포함하고, 상기 제 1 오목면 미러는, 상기 상부 부재 및 상기 중단 부재에 의해 지지되고, 상기 제 2 오목면 미러는, 상기 하부 부재에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 오목면 미러는, 상기 하부 부재 이외, 상기 중단 부재에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 오목면 미러는, 상기 하부 부재에 의해 그 하부가 지지되는 것과 동시에, 상기 하부 부재로부터 연장된 부분을 포함한 지지 부재에 의해 그 상부가 지지되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 오목면 미러는, 상기 상부 부재에 고정된 지지 부재 및 상기 중단 부재에 고정된 지지 부재를 통해서 상기 상부 부재 및 상기 중단 부재에 의해 지지되고, 상기 제 2 오목면 미러는, 상기 하부 부재에 고정된 하부 지지체를 통해서 상기 하부 부재에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 오목면 미러의 곡률 중심, 상기 볼록면 미러의 곡률 중심 및 상기 제 2 오목면 미러의 곡률 중심을 연결하는 축이 수평인 것을 특징으로 하는 노광장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 투영 광학계는, 굴절 광학계를 더 포함한 것을 특징으로 하는 노광장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 틀의 선열팽창율이 -1.5×10-6[K-1] 이상부터 1.5×10-6[K-1] 이하까지인 것을 특징으로 하는 노광장치.
  8. 디바이스 제조방법으로서,
    청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재된 노광장치를 이용해 기판을 노광하는 공정과,
    상기 기판을 현상하는 공정을 포함한 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
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