KR101332035B1 - 마스크 표면의 높이 방향 위치 측정 방법, 노광 장치 및노광 방법 - Google Patents

마스크 표면의 높이 방향 위치 측정 방법, 노광 장치 및노광 방법 Download PDF

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Abstract

광원으로부터 사출하는 광을 마스크(M)에 조사하고, 마스크(M)에 형성된 패턴을, 투영 광학계에 의해, 웨이퍼 등의 감응 기판에 전사하는 기능을 갖는 노광 장치에 있어서의 마스크(M)의 높이 방향 위치를 측정하는 방법이며, 마스크(M)와 투영 광학계의 사이에 배치되고, 노광 시에 노광 영역을 규정하는 노광 영역 규정 부재(1)를 마스크(M)의 높이 방향 위치를 측정하기 전에 이동시키는 것을 특징으로 하는 마스크 표면의 높이 방향 위치 측정 방법.

Description

마스크 표면의 높이 방향 위치 측정 방법, 노광 장치 및 노광 방법{METHOD FOR MEASURING POSITION OF MASK SURFACE IN HEIGHT DIRECTION, EXPOSURE APPARATUS AND EXPOSURE METHOD}
본 발명은, 마스크를 이용한 노광 장치에 있어서의 마스크 표면의 높이 방향 위치(본 명세서 및 특허청구의 범위에 있어서, 「높이 방향」이라 함은 정상 위치에 부착된 마스크 표면에 수직인 방향을 의미한다. 보통은 투영 광학계의 광축 방향에 일치함)를 측정하는 방법, 노광 장치 및 노광 방법에 관한 것이다.
최근, 반도체 집적 회로의 미세화에 수반하여, 광의 회절 한계에 의해 제한되는 광학계의 해상력을 향상시키기 위해, 종래의 자외선 대신에 이것보다 짧은 파장(11 내지 14 ㎚)의 EUV(Extreme Ultra Violet)광을 사용한 투영 리소그래피 기술이 개발되어 있다. 이 파장 영역에서는, 종래의 렌즈와 같은 투과 굴절형의 광학 소자를 사용할 수 없으며, 반사를 이용한 광학계가 사용되고, 또한 마스크도 반사형의 마스크가 이용된다.
마스크의 바로 앞에는 노광 영역 이외의 영역에 입사하는 불필요광을 제거하 기 위해서, 도 6에 도시하는 바와 같이 마스크(M)의 근방에 원호 형상의 개구(41a)를 갖는 슬릿 기판(41)이 마련되어 있다. 그리고 노광 전사 시에는, 마스크 스테이지에 부착된 마스크(M)가 화살표와 같이 이동하고, 마스크면에 형성된 패턴이, 차차 조명되도록 되어 있다. 또, 도 6에 있어서, 도 6의 (a)는 마스크(M)와 슬릿 기판(41)을 측면[마스크(M)의 주사 방향]으로부터 본 도면이며, 도 6의 (b)는 마스크(M)와 슬릿 기판(41)을, 슬릿 기판(41) 측으로부터 본 도면이다. 또, 마스크(M)에는 패턴이 마련된 패턴 영역(Ma)과, 그 주위에 마련되고, 패턴이 마련되어 있지 않은 주위 영역(Mb)이 존재한다.
한편, 마스크의 표면은 반드시 평탄하지 않으며, 또한 마스크를 마스크 스테이지에 부착하였을 때에, 높이 방향의 위치가 변동하거나, 기운 상태로 부착하거나 한다. 이러한 경우에는, 마스크와 투영 광학계와의 거리가 변동하게 되어, 그에 의해 웨이퍼에 노광 전사를 행했을 때에 상의 흐림이 발생하거나 배율이나 전사 위치 등의 오차가 생기는 등의 결상 성능 면에서 문제가 생길 우려가 있다.
이러한 문제를 방지하기 위해서, 마스크의 높이 방향의 위치를 측정하고, 결상 성능상 문제가 생기지 않도록 할 필요가 있다.
마스크의 각 부분의 높이 방향의 위치 측정은, 마스크의 측정면에 경사 방향으로부터 광을 조사하고, 마스크면에서 반사한 광이 수광면 위로 입사하는 위치를 관측함으로써 행해진다. 마스크의 측정면의 높이가 변화되면, 관측되는 광의 입사 위치가 변동하므로, 이로써 마스크의 측정면의 높이를 측정할 수 있다.
그런데, 전술한 슬릿 기판을 가진 EUV 노광 장치에 있어서, 노광 전사 중에 마스크의 노광면의 높이 방향 위치를 상술한 바와 같은 광학적 방법에 의해 측정하려고 하면, 슬릿 기판이 방해가 된다고 하는 문제점이 생긴다. 도 6에 있어서, 마스크(M)면의 높이 방향 위치를 측정할 경우, 도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이 투광기(42)로부터 광(43)을 조사하고, 마스크(M) 면으로 반사한 광의 위치를 수광기(44)로 관찰한다. 또, 도 6의 (a)에 있어서는, 광(43)은 1개만을 도시하고 있지만, 실제로는 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이 복수의 슬릿상(45)을 형성하고, 복수점의 높이 방향 위치를 동시에 측정한다.
그러나 슬릿 기판(41)이 존재할 경우에는, 이 광이 슬릿 기판(41)에 차단되어, 마스크(M)의 표면까지 이르지 않는다고 하는 문제점이 생긴다. 즉, 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이, 슬릿상(45)(도면에 있어서는, 9 × 2개의 슬릿상을 예로 들어 도시하고 있음) 중, 일부의 것은 슬릿 기판(41)의 개구(41a)를 빠져나가 마스크(M)의 표면까지 도달하지만, 다른 것은 슬릿 기판(41)에 차단되어 마스크(M)의 표면까지 도달하지 않는다. 따라서 이러한 상태에서는, 마스크(M)의 면의 높이 방향 위치를 측정할 수 없다.
이상의 설명은, 광을 이용한 마스크(M) 면의 높이 측정 방법에 있어서 설명했지만, 정전 용량, 와전류, 초음파 등의 다른 원리를 응용한 접촉식 혹은 비접촉식의 높이 측정 장치를 이용하는 경우에도, 슬릿 기판(41)의 존재에 의해 측정을 할 수 없거나, 측정 데이터가 소정 정밀도에 들어가지 않거나 하는 등의 문제가 생기는 것이 고려된다. 또한, 반사형의 마스크뿐만 아니라, 투과형의 마스크를 이용한 경우에도, 마스크와 투영 광학계와의 사이에 슬릿 기판 등의 노광 영역을 규정 하는 노광 영역 규정 부재가 배치되는 경우에는 같은 문제가 생긴다.
본 발명은 이러한 사정에 비추어 이루어진 것으로, 투영 광학계와 마스크 사이에, 노광 영역을 규정하는 노광 영역 규정 부재를 갖는 노광 장치에 있어서도, 마스크 표면의 각 높이 방향 위치를 측정 가능한 방법, 및 측정 데이터를 사용한 노광 장치에 있어서의 노광 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 제 1 수단은, 광원으로부터 사출하는 광을 마스크에 조사하고, 해당 마스크에 형성된 패턴을, 투영 광학계에 의해, 웨이퍼 등의 감응 기판에 전사하는 기능을 갖는 노광 장치에 있어서의 상기 마스크의 높이 방향 위치를 측정하는 방법이며, 상기 마스크와 상기 투영 광학계 사이에 배치되어, 노광 시에 노광 영역을 규정하는 노광 영역 규정 부재를, 상기 마스크의 높이 방향 위치를 측정하는 측정 전에 이동시키는 것을 특징으로 하는 마스크 표면의 높이 방향 위치 측정 방법이다.
본 수단에 있어서는, 마스크 표면의 높이 방향 위치의 측정 시에, 슬릿 기판 등의 노광 영역 규정 부재를 이동시킨다. 이로써, 노광 영역 규정 부재를 갖는 경우에도, 노광 영역 규정 부재를 퇴피시키거나 할 수 있으므로, 마스크 표면의 소정 부분의 높이 방향 위치를 측정하는 것이 가능해진다. 마스크의 주사 방향 위치와 그때 측정된 마스크 표면의 소정 부분의 높이 방향 위치를 미리 측정하고, 기억해 둠으로써, 노광 전사 중에 마스크의 주사 방향 위치를 검출하면, 그 주사 방향 위치에 대응하는 마스크 표면의 높이를 알 수 있고, 예컨대 이 정보에 의거해서 높이 방향의 위치 오차를 기초로 하는 보정을 더할 수 있다. 또, 이하의 수단을 포함하여, 통상, 기준면은 투영 광학계를 기준으로 해서 설정된다.
상기 과제를 해결하기 위한 제 2 수단은, 상기 제 1 수단에 있어서, 상기 노광 영역 규정 부재는 노광 시에는, 그 위치가 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 수단에 있어서는, 슬릿 기판 등의 노광 영역 규정 부재는, 노광 시에는 고정되어도, 측정하기 전에는, 측정에 악영향을 주지 않는 위치까지 이동시킬 수 있으므로, 마스크의 높이 방향 위치를 측정하는 것이 가능하다.
상기 과제를 해결하기 위한 제 3 수단은, 상기 제 1 수단 또는 제 2 수단에 있어서, 상기 측정 전에, 상기 노광 영역 규정 부재를, 상기 높이 측정 장치의 기능을 저해하지 않는 위치로 이동시키는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 수단에 있어서는 노광 영역 규정 부재가, 높이 측정 장치의 기능을 저해하지 않는 위치로 이동되므로, 양호하게 높이 측정을 실행하는 것이 가능해진다.
상기 과제를 해결하기 위한 제 4 수단은, 상기 제 3 수단에 있어서, 상기 마스크와 상기 노광 영역 규정 부재와의 상대적인 위치를 간헐적으로 변화시켜, 마스크 표면의 높이 방향 위치 측정을 실행하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 수단에 있어서는, 슬릿 기판 등의 노광 영역 규정 부재를 대피시키는 것은 아니며, 마스크와 노광 영역 규정 부재와의 상대적인 위치를 소량 시프트시킴으로써, 높이 측정 장치의 기능을 저해하지 않도록 하여, 마스크 표면의 측정을 실행하는 것이 가능하다. 따라서 마스크 기판을 크게 이동시킬 필요가 없다. 이 방법으로 측정할 수 있는 마스크 표면의 영역은 한정되므로, 마스크 스테이지를 간헐적으로 이동시켜 측정 위치를 바꾸면서 측정을 실행한다.
상기 과제를 해결하기 위한 제 5 수단은, 상기 제 1 수단으로부터 제 4 수단 중 어느 하나에 있어서, 상기 노광 영역 규정 부재가, 노광광이 통과 가능한 개구를 갖고, 상기 높이 방향 위치 측정을, 상기 개구를 통과시켜서 실행하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 수단에 있어서는, 개구를 통과시켜서 높이 방향 위치 측정을 실행하는 것이 가능하다.
상기 과제를 해결하기 위한 제 6 수단은, 상기 제 1 수단으로부터 제 3 수단 중 어느 하나에 있어서, 상기 마스크를 유지하는 마스크 스테이지를 주행시키면서 마스크 표면의 높이 방향 위치 측정을 실행하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 수단에 있어서는, 마스크 표면의 높이 방향 위치 측정을 실행할 때에, 마스크 스테이지를 주행시키면서 측정을 실행하므로, 높이 측정 장치를 고정한 채 측정을 실행할 수 있다. 또, 마스크 스테이지에는, 통상 간섭계를 사용해 주사 방향 위치 측정 장치가 부착되어 있으므로, 이 주사 방향 위치 측정 장치를 사용하여, 마스크의 주사 방향 위치를 검출할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 제 7 수단은, 상기 제 1 수단으로부터 제 6 수단 중 어느 하나에 있어서, 상기 노광 영역 규정 부재가 슬릿 기판인 것을 특징으로 하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 제 8 수단은, 상기 제 1 수단으로부터 제 7 수단 중 어느 하나에 있어서, 상기 마스크의 높이 방향 위치의 측정은, 측정용 광원과, 상기 측정용 광원으로부터 사출하여 상기 마스크에서 반사된 광속을 검출하는 검출기를 적어도 갖는 광학식의 측정 장치를 이용하여 실행하는 것을 특징으로 하는 것이다.
광학식의 측정 장치를 이용한 경우, 고밀도이고, 고안정성이며, 비계측 대상에의 제약이 적고, 비접촉이며, 고속이라고 하는 이점이 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 제 9 수단은, 상기 제 1 수단으로부터 제 8 수단 중 어느 하나이며, 상기 마스크 표면의 높이 방향 위치 측정을 실행하는 동시에, 상기 마스크 스테이지의 높이 방향 위치를 측정하고, 측정된 마스크 표면의 높이 방향 위치를, 측정된 마스크 스테이지의 높이 방향 위치에서 보정하는 것을 특징으로 하는 것이다.
상기 제 1 수단으로부터 제 8 수단을 이용할 때, 마스크 스테이지의 주사에 따르는 마스크의 높이 방향 위치 변동이 문제가 된다. 즉, 마스크 표면의 높이 방향 위치 측정 시와, 노광 전사 시에 있어서의 마스크 스테이지의 높이 방향 위치가 같으면 문제는 일어나지 않지만, 양자 간에 차이가 있으면, 투영 광학계에 대한 마스크면의 위치에 오차가 생긴다.
본 수단에 있어서는, 마스크 표면의 높이 방향 위치 측정과 동시에, 기준면으로부터의 마스크 스테이지의 높이 방향 위치를 측정하고, 측정된 마스크 표면의 높이 방향 위치를, 측정된 마스크 스테이지의 높이 방향 위치에서 보정하도록 하고 있다. 따라서 측정 시와 노광 전사 시에 있어서 마스크 스테이지의 높이 방향 위치가 다른 경우에도, 노광 전사 시에 측정한 마스크 스테이지의 높이 방향 위치를 고려해서 높이 보정을 실행함으로써 정확한 노광을 실행하는 것이 가능해진다.
또한, 이 높이 보정에 대해서는, 마스크 스테이지의 자세 바로 그것을 보정하는 방법, 웨이퍼 등의 감응 기판 스테이지의 자세를 보정하는 방법, 투영 광학계의 미러나 렌즈의 위치를 보정하는 방법 등이 있다. 즉, 마스크 스테이지의 높이 방향의 어긋남은 마스크 스테이지 바로 그것의 위치를 보정하는 것이라도 가능하지만, 이 어긋남은 결상 위치의 변동이 분명하므로, 결상 위치 조정을 행할 수 있는 방법이면, 다른 방법이라도 좋으며, 감응 기판 스테이지의 위치나 투영 광학계의 위치 조정이라도 마찬가지로 결상 위치의 조정을 실행할 수 있다. 또, 본 수단에 한정되지 않으며, 본 명세서 및 청구의 범위에서 말하는 높이 보정이라 함은 이들의 결상 위치 보정을 행할 수 있는 방법 중 어느 하나를 의미한다.
상기 과제를 해결하기 위한 제 10 수단은, 상기 제 1 수단으로부터 제 9 수단 중 어느 하나에 있어서, 마스크 중, 패턴이 형성된 영역의 주위에 마련된, 패턴이 형성되어 있지 않은 영역의 높이 방향 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 것이다.
마스크 표면의 높이 방향 위치를 측정하자고 할 때, 마스크에 형성된 패턴의 요철이 문제가 되는 경우가 있다. 즉, 패턴이 형성되어 있는 것에 의한 마스크 표면의 요철에 의해, 측정되는 데이터에 오차가 포함될 가능성이 있다.
전술한 바와 같이, 마스크에는 패턴이 형성되어 있는 패턴 영역의 주위에, 패턴이 형성되어 있지 않은 주위 영역이 있으므로, 본 수단에 있어서는, 이 주위 영역에 있어서의 마스크 표면의 높이 방향 위치를 측정하고 있다.
예를 들면, 마스크 표면 부분의 주름이 적고, 대부분 마스크 전체의 높이나 경사만이 문제가 될 때는, 본 수단에 의해 마스크 전체의 높이나 경사를 알고, 그것을 기초로 하여 높이 보정을 실행할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 제 11 수단은, 상기 제 1 수단으로부터 제 10 수단 중 어느 하나에 있어서, 상기 노광 영역 규정 부재가, 노광 시에는 노광 영역을 규정하는 위치로 복귀하는 것을 특징으로 하는 것이다.
노광 영역을 규정하는 위치라 함은, 노광 상태에 있어서, 노광 영역 규정 부재가 노광되어야 할 영역에만 노광광이 조사되고, 그 이외의 영역에는 노광광이 조사되지 않도록 영역을 규정하지만, 그러한 작용을 발휘하는 위치인 것이다. 본 수단에 있어서는 노광 영역 규정 부재가, 노광 시에는 노광 영역을 규정하는 위치로 복귀하므로, 정확한 노광 영역에 노광이 행해진다.
상기 과제를 해결하기 위한 제 12 수단은, 광원으로부터 사출하는 광을 마스크에 조사하고, 해당 마스크에 형성된 패턴을, 투영 광학계에 의해, 웨이퍼 등의 감응 기판에 전사하는 기능을 갖는 노광 장치에 있어서의 상기 마스크의 높이 방향 위치를 측정하는 방법이며, 상기 마스크를 유지하는 마스크 스테이지의 높이 방향 위치를 측정하는 마스크 스테이지 높이 위치 측정 장치를 마련하고, 해당 마스크 스테이지 높이 위치 측정 장치의 측정 데이터로부터, 상기 마스크 표면의 높이 방향 위치를 구하는 것을 특징으로 하는 마스크 표면의 높이 방향 위치 측정 방법이다.
일반적으로, 마스크 스테이지에는 마스크 스테이지의 주행 방향과, 마스크 스테이지 평면 내에서 그것과 직각인 방향의 위치를 측정하기 위해, 측정 간섭계 등의 위치 측정 장치가 마련되어 있다. 본 수단에 있어서는, 같은 위치 측정 장치를, 마스크 스테이지의 높이 방향 위치를 측정하기 위해 마련하고, 이 측정 데이터로부터 마스크 표면의 높이 방향 위치를 측정한다. 이 방법은, 마스크 표면의 주름이 문제가 될수록 크지 않고, 또한 마스크의 마스크 스테이지에의 부착 정밀도의 격차가 작을 경우에 유효하다. 또, 다른 수단에 있어서, 마스크 스테이지의 높이를 측정할 때에도, 본 수단에서 이용하는 마스크 스테이지 높이 위치 측정 장치를 사용할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 제 13 수단은, 광원으로부터 사출하는 광을 마스크에 조사하고, 해당 마스크에 형성된 패턴을, 투영 광학계에 의해, 웨이퍼 등의 감응 기판에 전사하는 기능을 갖는 노광 장치이며, 상기 투영 광학계와 상기 마스크 사이에, 노광 시에 노광 영역을 규정하는 노광 영역 규정 부재를 갖는 것에 있어서, 상기 마스크 표면의 기준면으로부터의 높이 방향 위치를 높이 측정 장치에 의해 측정하는 방법이며, 상기 노광 영역 규정 부재에 의해 상기 높이 측정 장치의 기능이 저해되지 않는 위치에서, 상기 마스크 표면의 높이 방향 위치 측정을 실행하는 것을 특징으로 하는 마스크 표면의 높이 방향 위치 측정 방법이다.
본 수단은, 노광 영역 규정 부재에 의해 상기 높이 측정 장치의 기능이 저해되지 않는 위치에서 마스크 표면의 높이 방향 위치 측정을 실행한다. 따라서 슬릿 기판 등의 노광 영역 규정 부재를 이동시킬 필요가 없다. 이 경우, 마스크 표면의 높이 방향 위치 측정을 실행하는 위치와, 노광에 이용되는 광이 조사되는 위치가 다르게 되지만, 마스크 스테이지에 마련되어 있는 주사 방향 위치 측정 장치로 측정되는 마스크 스테이지 주사 방향 위치의 데이터에 의해, 주사 위치의 차이를 보정할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 제 14 수단은, 광원으로부터 사출하는 광을 마스크에 조사하고, 해당 마스크에 형성된 패턴을, 투영 광학계에 의해, 웨이퍼 등의 감응 기판에 전사하는 기능을 갖는 노광 장치이며, 상기 투영 광학계와 상기 마스크 사이에, 노광 시에 노광 영역을 규정하는 노광 영역 규정 부재를 갖는 것에 있어서, 상기 제 1 수단으로부터 제 13 수단 중 어느 하나인 마스크 표면의 높이 방향 위치 측정 방법에 의해 마스크 표면의 각 높이 방향 위치의 측정을 행한 후, 노광 시에 측정된 마스크 표면의 각 높이 방향 위치의 데이터를 기초로 하여, 높이 보정을 실행하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치이다.
본 수단에 있어서는, 측정된 마스크 표면의 높이 방향 위치의 데이터를 기초로 하여 상술한 높이 보정을 행하고 있으므로, 마스크 표면의 높이 방향 위치 변동에 기인하는 상의 흐림을 줄일 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 제 15 수단은, 상기 제 14 수단을 이용한 노광 방법이며, 상기 높이 보정을 실행하는 수단은, 노광 시에 마스크 스테이지의 상기 기준면으로부터의 높이 방향 위치를 측정하는 수단을 갖고, 측정된 마스크 표면의 각 높이 방향 위치의 데이터와, 노광 시에 측정된 마스크 스테이지의 높이 방향 위치에 의거하여, 높이 보정을 실행하는 것을 특징으로 하는 노광 장치에 있어서의 노광 방법이다.
본 수단에 있어서는, 측정된 마스크 표면의 각 높이 방향 위치의 데이터와, 노광 시에 측정된 마스크 스테이지의 높이 방향 위치에 의거하여, 높이 보정을 실행하도록 하고 있으므로, 측정 시와 노광 시에 있어서 마스크 스테이지의 높이 방향 위치가 다른 경우에도, 정확하게 마스크 표면의 높이 방향 위치 변동에 의거하는 상의 흐림을 줄일 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 제 16 수단은, 반사형 마스크의 패턴을 투영 광학계를 거쳐서 웨이퍼 등의 감응 기판 위에 노광하는 노광 장치이며, 상기 반사형 마스크의 높이 방향 위치를 측정하는 측정 수단과, 상기 감응 기판의 높이 방향 위치를 측정하는 측정 수단과, 상기 측정된 반사형 마스크의 높이 방향 위치에 의거해서 반사형 마스크의 높이 방향 위치를 조정하는 수단과, 상기 측정된 감응 기판의 높이 방향 위치에 의거해서 상기 감응 기판의 높이 방향 위치를 조정하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치이다.
본 수단에 있어서는, 마스크의 높이 오차는 마스크 위치에서 보정하고, 감응 기판의 높이 오차는 감응 기판의 위치에서 보정을 행하고 있다. 즉, 마스크 측과 감응 기판측의 높이 측정에 의거하는 높이 보정을 독립시키고 있다. 반사형 마스크를 이용한 경우, 마스크 측을 텔레센트릭 광학계(telecentric optical system)로 하는 것은 곤란하므로, 마스크의 높이 어긋남은 배율 오차를 병발시킨다. 따라서 마스크의 어긋남을 감응 기판 측에서 보정하거나, 반대로 감응 기판 측의 어긋남을 마스크 측에서 보정하면, 전술한 배율 오차를 발생시키고, 이것이 문제가 될 가능성이 있다. 본 수단에 있어서는 보정이 각각 독립이므로, 배율 오차의 영향을 저감시키는 것이 가능해진다.
상기 과제를 해결하기 위한 제 17 수단은, 광원으로부터 사출하는 광을 마스크에 조사하고, 해당 마스크에 형성된 패턴을, 투영 광학계에 의해, 웨이퍼 등의 감응 기판에 전사하는 기능을 갖는 노광 장치이며, 상기 마스크의 높이 방향 위치를 측정하는 높이 방향 위치 측정 수단과, 상기 마스크와 상기 투영 광학계의 사이에 배치되어, 노광 영역을 규정하는 노광 영역 규정 부재와, 상기 노광 영역 규정 부재를 이동시키는 이동 수단과, 노광 시에는 상기 노광 영역 규정 부재를 고정하고, 상기 높이 방향 위치를 측정하는 시에는 상기 노광 영역 규정 부재를 이동시키도록 상기 이동 수단을 제어하는 제어 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치이다.
본 수단에 있어서는, 마스크 표면의 높이 방향 위치의 측정 전에, 노광 시에는 고정되어 있는 슬릿 기판 등의 노광 영역 규정 부재를 이동시킨다. 이로써, 노광 영역 규정 부재를 갖는 경우에도, 노광 영역 규정 부재를 퇴피시키거나 할 수 있으므로, 마스크 표면의 소정 부분의 높이 방향 위치를 측정하는 것이 가능해진다. 마스크의 주사 방향 위치와 그때 측정된 마스크 표면의 소정 부분의 높이 방향 위치를 미리 측정하고, 기억해 둠으로써, 노광 전사 중에 마스크의 주사 방향 위치를 검출하면, 그 주사 방향 위치에 대응하는 마스크 표면의 높이를 알 수 있으며, 예컨대 이 정보에 의거해서 높이 방향의 에러에 의거하는 보정을 더할 수 있다.
도 1은 발명의 제 1 실시 형태인 마스크 표면의 높이 방향 위치 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 마스크 스테이지의 높이 방향 위치를 검출하는 방법, 및 마스크 스테이지의 경사를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시 형태인 마스크 표면의 높이 방향 위치 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시 형태인 마스크 표면의 높이 방향 위치 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 의한 EUV 노광 장치의 개요를 도시한 도면이다.
도 6은 종래의 EUV 노광 장치에 있어서의 오토 포커스 제어의 문제점을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태의 예를, 도면을 이용하여 설명하지만, 본 발명의 범위는 이들의 실시 형태에 한정되는 것이 아닌 것은 물론이다. 도 5는 본 발명을 적용 가능한 EUV 노광 장치의 전체를 도시하는 개요도이다. EUV 광원(31)으로부터 방출된 EUV광(32)은, 조명 광학계(33)에 입사하고, 콜리메이터 미러로서 작용하는 요면 반사경(34)을 거쳐서 대략 평행 광속이 되고, 한 쌍의 플라이 아이 미러(35a 및 35b)로 이루어지는 옵티컬 인터그레이터(integrator; 35)에 입사한다. 한 쌍의 플라이 아이 미러(35a 및 35b)로서, 예를 들어 미국 특허 제 6,452,661 호 공보에 개시된 플라이 아이 미러를 이용할 수 있다. 설명의 편의상, 그 구성 및 작용에 대해서는 생략하지만, 상세한 것은 미국 특허 제 6,452,661 호 공보를 참조하고자 한다.
이와 같이 하여, 제 2 플라이 아이 미러(35b)의 반사면의 근방, 즉 옵티컬 인터그레이터(35)의 사출면의 근방에는, 소정의 형상을 갖는 실질적인 면광원이 형성된다. 실질적인 면광원으로부터의 광은, 평면 반사경(36)에 의해 편향된 후, 마스크(M) 위에 가늘고 긴 원호 형상의 조명 영역을 형성한다. 조명된 마스크(M)의 패턴으로부터의 광은, 복수의 반사경[도 5에서는 예시적으로 6개의 반사경(M1 내지 M6)]으로 이루어지는 투영 광학계(PL)를 거쳐서, 웨이퍼(W) 위에 마스크 패턴의 상을 형성한다. 마스크(M)는 마스크 스테이지(55)에 탑재되어, x, y, z의 각축 방향 및 각축 주위의 회전 방향으로 이동 가능하다. 또한, 웨이퍼(W)도 웨이퍼 스테이지(56)에 탑재되어, x, y, z의 각축 방향 및 각축 주위의 회전 방향으로 이동 가능하다. 또, 이 이동 자유도는, 이것보다 적어도 가능하다. 웨이퍼 스테이지 및 마스크 스테이지의 x, y 방향의 위치는 도면에 도시하지 않은 간섭계에 의해 각각 측정되어, 측정 데이터는 제어 장치(51)에 입력된다. 또한, 제어 장치(51)는 마스크 스테이지(55), 웨이퍼 스테이지(56)에 구동 신호(57, 58)를 출력하고, 리니어 모터나 작동기 등의 도면에 도시하지 않은 작동기에 의해 각각의 스테이지는 이동한다. 할로겐 램프나 레이저로 이루어지는 투광기(2)로부터 사출한 광(3)은 마스크(M)에서 반사하고, 수광기(4)에 의해 측정된다. 마스크(M)의 높이는 수광기(4)에 입사하는 광속의 위치에 따라 측정 가능하며, 이 측정 결과는 제어 장치(51)에 출력할 수 있다. 이 높이 위치 측정의 상세한 것은 후술한다. 또한, 마스크(M)의 바로 아래에는 슬릿 기판으로 이루어지는 노광 영역 규정 부재(1)가 배치되어 있다. 슬릿 기판(1)은 리니어 모터 등의 작동기(60)에 의해 후술하는 바와 같이 이동 가능하다. 제어 장치(51)로부터 구동 신호(59)가 작동기(60)에 입력되어, 슬릿 기판(1)이 이동된다. 마스크 측과 같은 높이 위치 측정 장치가 웨이퍼 측에도 배치되어 있고, 투광기(52)로부터 사출한 광(53)은 웨이퍼(W)에서 반사하고, 수광기(54)에 의해 측정된다. 웨이퍼(W)의 높이는 수광기(54)에 입사하는 광속의 위치에 따라서 측정 가능하며, 이 측정 결과는 제어 장치(51)로 출력된다.
마스크의 위치 변동 혹은 웨이퍼의 위치 변동은 상대적인 문제이므로, 종래의 투과형 마스크를 이용한 노광 장치에 있어서는, 마스크 측과 웨이퍼 측의 높이를 측정했을 경우에, 마스크 측 혹은 웨이퍼 측 중 어느 한쪽의 높이 방향 위치를 보정하고 있다. 또한, 제어 응답성이 충분하면, 광학계(본 예의 경우 미러)의 위치를 조정함으로써 웨이퍼에 투영되는 상의 높이 방향 위치의 보정도 가능하다. 본 실시 형태에서도 이들의 보정 방법을 채용하는 것은 가능하지만, 반사형 마스크의 경우, 마스크 측을 텔레센트릭한 광학계로 하는 것은 어렵다. 즉, 마스크 측의 높이 방향의 위치 어긋남은 배율 변동 오차를 발생시킬 가능성이 있다. 그로 인 해, 마스크 측과 웨이퍼 측의 높이 방향 위치의 보정은 각각 독립적으로 실행하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 마스크(M)에 있어서의 조명 영역은 원호 형상이지만, 이것은 투영 광학계의 반사경에 있어서, 그 배치의 관계상 근축 광선을 사용할 수 없는 것, 및 가능한 한 넓은 노광 전사 영역에서의 수차를 작게 하고자 하는 것 등을 고려하여, 상면 만곡 등의 광축으로부터의 거리에 의해 결정되는 수차가 대략 일정해지도록 하고, 이들의 수차를 보정하기 쉽게 하기 위해서이다. 또한, 본 실시 형태에서는 마스크(M)에 조명되는 조명광을 슬릿 기판(1)에 의해 제한함으로써, 마스크(M)에 형성되는 조명 영역을 원호 형상으로 규정하고 있다. 그러나 이것은 최종적으로 웨이퍼 위로 유도되는 노광광에 의한 노광 영역이 소정 형상으로 규정되면 좋으므로, 조명광이 마스크(M)에서 반사된 후에 조명광을 슬릿 기판(1)에 의해 제한하도록 구성해도 좋다. 또한, 마스크(M)에서 반사하기 전과 후의 양쪽에서 각각 조명광을 제한하도록 해도 좋다. 도 5에 도시하는 바와 같이 마스크에 입사하는 광속의 주 광선은 y축 방향(지면의 가로 방향)에 관해서 소정의 각도로 입사해서 반사된다. 이러한 경우에는 도 1의 (b)를 이용하여 설명하면, 마스크에 광속이 입사할 때에 슬릿 기판(1)의 개구부(1a)의 상측 부분에서 광속을 차단하고, 마스크로부터 반사해 온 광속을 이번은 개구부(1a)의 아래쪽 부분에서 차단함으로써, 노광 영역이 원호 형상으로 규정된다. 또, 개구부(1a)의 가로 방향에 관해서는 입사 광속, 반사 광속 중 어느 쪽도 같은 폭으로 제한된다. 투과형의 마스크를 이용한 경우, 패턴면이 웨이퍼 측에 배치되어, 마스크를 투과한 조명광이 노광 영역 규정 부 재에 의해 제한된다. 또, 노광 영역은 본 실시 형태에서는 상술한 이유로부터 원호 형상으로 하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태인 마스크 표면의 높이 방향 위치 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이 측정 방법은, 도 6을 이용하여 설명한 측정 방법에 대응하는 것이다.
도 1의 (a)는 도 5의 마스크 근방을 도시한 도면이며, 마스크(M)와 슬릿 기판(1)을 측면[마스크(M)의 주사 방향]으로부터 본 도면이다. 도 1의 (b)는 마스크(M)와 슬릿 기판(1)을, 슬릿 기판(1) 측으로부터 본 도면이다. 도면부호 1a는 노광 시에 있어서의 EUV광의 조사 영역을 결정하는 개구부이다.
마스크(M) 면의 높이 방향 위치를 측정할 경우, 도 1의 (a)에 도시하는 바와 같이 투광기(2)로부터 광(3)을 조사하고, 그 마스크(M) 면에 있어서 반사한 광의 수광기(4) 위에서의 위치를 관찰한다. 이러한 높이 방향 위치를 측정하는 방법으로서는, 예컨대 미국 특허 제 5,801,835 호 공보나, 미국 특허 제 5,633,721 호 공보에 기재된 기술을 본 특허에서도 이용하는 것이 가능하다. 또한, 이들의 특허에 기재된 기술은 웨이퍼면의 높이 방향 위치를 측정하는 방법에 대해 설명하고 있지만, 같은 수법으로 본 예의 마스크면의 높이 방향 위치를 측정하는 것이 가능하다.
예를 들면, 마스크면의 높이 방향 위치의 어긋남은 CCD 등의 수광기(4)의 표면에 있어서의 광속의 위치 어긋남으로서 측정할 수 있으므로, 이 광속의 위치에 의거해서 높이를 측정할 수 있다. 또, 도 1의 (a)에 있어서는, 광(3)은 1개만을 도시하고 있지만, 실제로는 복수의 슬릿을 갖는 슬릿 기판을 투광기(2)와 마스크 기판과의 사이에 배치하고, 슬릿 기판의 상이 마스크면 위에 형성되도록 광학계가 배치되고, 또한 이 슬릿상이 수광기(4) 위에 결상되도록 결상 광학계가 배치된다. 따라서 수광기(4) 위에서의 각 슬릿상의 위치로부터 마스크의 복수점의 높이 방향 위치를 동시에 측정하는 것이 가능하다.
본 실시 형태에 있어서는, 마스크 표면의 높이 방향 위치를 측정할 때에, 슬릿 기판(1)을 도 1의 (b)에 도시하는 바와 같이, 2점 쇄선으로 도시하는 정규의 위치로부터 이동시켜, 광(3)이 슬릿 기판(1)에 의해 방해되지 않고, 마스크(M)의 표면에 달할 수 있는 위치까지 이동시킨다. 또, 이동시키는 방향은 높이 방향 위치의 측정에 슬릿 기판(1)이나 슬릿 기판(1)을 이동시키는 이동 기구가 방해되지 않으면 어떤 방향이라도 상관없다.
따라서 광(3)의 슬릿상(5)(도면에 있어서는, 9 × 2개의 슬릿상을 예로 들어 도시하고 있지만, 슬릿상의 간격, 개수, 배치되는 위치는 이에 한정되지 않음)의 모두가 마스크(M)의 표면까지 도달할 수 있고, 마스크(M) 표면의 높이 방향 위치를 측정할 수 있다. 복수점에서 측정함으로써, 예컨대 마스크의 휨 등에 의해 x 방향으로 높이 분포가 생기고 있었다고 해도, 스테이지의 주사 방향(y 방향)의 각 위치에서 알맞은 높이를 구할 수 있다.
이 상태에서 마스크 스테이지를 구동함으로써, 마스크(M)를 화살표 방향으로 이동시켜, 마스크(M)의 표면의 높이 방향 위치를, 소정 간격으로 측정한다. 마스크 스테이지에는, 화살표의 방향 위치, 및 이것과 직각인 방향(도면의 좌우 방향)의 위치를 측정하는 위치 측정 장치가 부착되어 있으며, 이들의 데이터를 더불어 도입함으로써, 마스크(M)의 표면의 어떤 위치가 어떤 높이로 되어 있는지를 알 수 있다.
또, 도 1에 도시한 예에서는, 패턴이 마련되어 있는 패턴 영역(Ma) 부분의 측정밖에 행하지 않고 있지만, 이 부분을 측정할 때에는, 패턴에 의한 표면의 요철로 인해 측정 오차가 생기는 경우가 있다. EUV 노광 장치용의 반사 마스크의 경우, 다층막 위에 흡수체 패턴층이 형성되거나, 다층막을 부분적으로 제거함으로써 전사해야 할 패턴이 형성되므로, 요철이 생기는 것이다. 이러한 경우에는, 패턴이 형성되어 있지 않은 주위 영역(Mb)의 높이 방향 위치도 동시 측정하고, 이들의 데이터로부터, 마스크(M)의 평균 높이 방향 위치와, 그 기울기를 산출하도록 해도 좋다. 예를 들면, 요철의 영향을 저감시키기 위해, 주위 영역(Mb)의 높이 방향 위치에 대하여 소정의 범위를 넘은 마스크면의 높이 위치 데이터를 이용하지 않는 방법이나, 소정의 범위를 넘은 영역에 있어서는 패턴층의 두께를 고려한 높이로 하는 방법 등이 있다. 또, 주위 영역(Mb)의 높이 방향 위치를 측정하기 위해서는 도 1에 도시한 슬릿상(5)이 주위 영역(Mb)에도 형성되도록 하면 좋다.
이와 같이 하여, 마스크(M) 표면 각 위치의 높이 방향 위치를 측정할 수 있다. 이들의 측정 결과는, 도 5에 도시하는 제어 장치(51)로 보내져 기억된다. 그 후, 슬릿 기판(1)을 원래의 위치로 복귀시켜, EUV광에 의한 노광 전사를 실시한다. 노광 시에는 이들의 높이 방향 위치의 데이터를 기초로 하여 마스크 스테이지의 높이 위치 및 x축 주위, y축 주위의 회전을 보정하면서 노광을 실행한다. 상술한 바와 같이, 이 보정은 광학계나 웨이퍼 스테이지의 위치 보정에서도 실행하는 것이 가능하다. 노광 중에 마스크의 높이 방향 위치를 측정하지 않고, 기억된 높이 방향 위치 데이터만을 기초로 하여 보정을 실행하는 것도 가능하지만, 측정 시와 노광 시를 비교하면, 스테이지 전체가 시프트할 가능성도 있다. 그로 인해, 노광 시는 슬릿 기판(1)을 통과 가능한 하나 또는 복수의 슬릿상(5)을 이용하여 리얼 타임으로 마스크의 높이를 측정하고, 이 측정 결과와 앞서 기억되어 있는 높이 측정 데이터의 양쪽을 이용하여 보정을 실행하는 것도 가능하다.
노광 시에 리얼 타임으로 마스크의 높이 방향 위치를 측정하는 방법으로서는 도 2에 도시하는 방법을 이용하는 것도 가능하다. 도 2의 예에서는 마스크 스테이지의 z 방향 위치를 측정하기 위해서 간섭계를 이용한 측정 장치를 배치하고, 마스크의 높이 방향 위치의 측정과 병행하여 마스크 스테이지의 높이 방향 위치의 측정을 행하고 있다. 간섭계에 의한 측정은 측정 응답성, 검출 정밀도가 높기 때문에 바람직하다.
이하의 도면에 있어서는, 본란에 있어서의 앞에 나온 도면에 표시된 구성 요소와 같은 구성 요소에는, 같은 부호를 붙여서 그 설명을 생략하는 경우가 있다. 도 2에 있어서 마스크(M)는 마스크 스테이지(MS)에 유지되어 있다. 마스크 스테이지(MS)의 x 방향 위치를 측정하기 위한 간섭계를 사용한 x 방향 위치 측정 장치(11)가 마련되어 있으며, 마스크 스테이지(MS)의 측정용 기판(13)의 단면에 마련된 반사경에 광(12)을 조사하고, 그 반사광과 조사 광과의 위상차를 측정함으로써, 마스크 스테이지(MS)의 x 방향 위치를 측정한다(y 방향 위치 측정을 위해서도 같은 것이 마련되어 있지만, 그 도시와 설명을 생략한다).
도 2의 (a)에 있어서는, 이 밖에, 마스크 스테이지(MS)의 z 방향 위치를 측정하기 위해서, 간섭계를 사용한 높이 측정 장치(14)를 마련하고, 거기에서 2개의 광(15)을, 마스크 스테이지(MS)에 마련된 측정용 이동 거울(17)에 조사하여, x 방향의 2점에서 마스크 스테이지의 z 방향 위치를 측정하고 있다. 이로써, 마스크 스테이지(MS)의 z 방향 위치를 측정할 수 있는 동시에, 마스크 스테이지(MS)의 y축을 중심으로 한 경사를 측정할 수 있다. 마찬가지로 y 방향의 2점에서 마스크 스테이지의 Z 방향 위치를 측정하면, 마스크 스테이지(MS)의 x축을 중심으로 한 경사를 측정할 수 있다. 종래, x축 주위 및 y축 주위의 회전을 측정하기 위해서 x축 방향 및 y축 방향의 스테이지 위치는 복수의 위치에서 측정되어 있지만, 도 2의 (a)의 예에서는 z 방향의 높이 측정 장치(14)에 의해, x축 주위, y축 주위의 회전을 측정할 수 있으므로, x축 방향, y축 방향의 위치 측정 장치의 구성을 간략화할 수 있다. 또한, 스테이지에 마련되는 이동 거울의 길이도 짧게 할 수 있다. 반사형 마스크를 이용한 경우, 마스크 스테이지(MS)의 이면 공간은 비교적 구조물이 배치되지 않아 여유가 있으므로, 측정용 이동 거울(17)의 위치도 상대적으로 자유롭게 배치할 수 있다.
도 2의 (b)에 있어서는, x 방향 위치 측정 장치(11)로부터 조사되는 광(12)을 2개로 해서 측정용 이동 거울(13)의 측면을 z 방향으로 다른 2개의 위치에서 x 방향 위치를 측정하고 있다. 이와 같이 해도, 마스크 스테이지(MS)의 y축을 중심으로 한 경사를 측정할 수 있다. 이 경우에는, 높이 측정 장치(14)는 측정용 이동 거울(13)에 광(15)을 조사함으로써, 마스크 스테이지(MS)의 z 방향 위치를, 1점에 서 측정하도록 하고 있다. 이 경우, x축 방향의 위치와 z축 방향의 위치를 측정하기 위해 이용되는 이동 거울(13)이 하나로 공유되고 있으므로, 장치를 소형 경량화하는 것이 가능하다.
도 2의 (c)는 마스크 스테이지(MS)의 측정용 이동 거울(13) 이외에, 별도의 면에 측정용 이동 거울(16)을 마련하고, 그 하면의 위치를 높이 측정 장치(14)로 측정하고 있는 점이 도 2의 (b)와 다르다. 도 2의 (b)에 도시하는 이동 거울(13)은 2면의 면 정밀도 및 각 면끼리의 직교도를 실현시키기 위해서는 비용이 비싸게 되는 가능성이 있는 것에 대해, 본 예에서는 보통 사용되고 있는 1면만의 이동 거울을 이용하고 있으므로, 저비용이다.
도 2의 (d)는, x 방향 위치 측정 장치(11)로부터 조사되는 광(12)은 1개로 하고, 측정용 기판(13, 16)의 양쪽 하면을, 각각 높이 측정 장치(14)에서 측정하고 있는 점이 도 2의 (b)와 다르다. 도 2의 (b) 및 (c)에 비해, 거리가 떨어진 2점에서 y축 주위의 회전을 측정하기 위해 y축 주위의 회전의 계측 정밀도가 향상된다. 또, 도 2의 (b), (c), (d)의 예에서는 투영 광학계 측으로부터 높이 측정을 실행하기 위해, 투영 광학계를 기준으로 측정을 실행하는 것이 가능해, 측정 정밀도를 향상시키는 것이 가능하다.
이와 같이, 마스크 스테이지 위치 측정 장치를 사용하여, 마스크 표면의 높이 방향 위치를 측정할 때, 마스크 스테이지 위치(3차원) 및 필요에 따라서 경사(3차원)를 측정해 두는, 그리고 마스크 스테이지 위치의 측정치에 의해, 측정된 마스크 표면의 높이 및 그 측정점 위치(x축 방향, y축 방향)를 보정할 수 있다.
그리고 실제 노광 전사 시도, 마스크 스테이지 위치 측정 장치를 사용하여, 마스크 스테이지 위치(3차원) 및 필요에 따라서 경사(3차원)를 측정하고, 그 데이터와, 이전에 측정된 마스크 표면의 높이 및 그 측정점 위치(x축 방향, y축 방향)로부터, 상술한 보정을 실행해야 할 조작량을 결정한다.
물론, 측정된 마스크 표면의 높이 및 그 측정점 위치(x축 방향, y축 방향)를 보정을 실행하지 않고, 이들의 데이터와 함께, 그 측정 시의 마스크 스테이지 위치 측정 장치를 기억해 두고, 측정 시와 노광 전사 시의 마스크 스테이지 위치의 차와, 측정된 마스크 표면의 높이 및 그 측정점 위치(X축 방향, y축 방향)로부터, 오토 포커스를 실행해야 할 조작량을 결정하도록 해도, 전술한 동작과 등가가 된다.
또, 이상의 설명에 있어서는, 마스크(M)를 이동시켜서 측정을 행하고 있지만, 마스크(M)를 고정하고, 측정 장치를 이동시키도록 해도 좋다. 그러나 마스크의 이동은, EUV 노광 장치가 표준으로서 가지고 있는 기구를 사용해서 실행할 수 있으므로, 마스크(M)를 이동시켜서 측정을 실행하는 쪽이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시 형태인 마스크 표면의 높이 방향 위치 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 3의 (a)는 마스크(M)와 슬릿 기판(1)을 측면[마스크(M)의 주사 방향]으로부터 본 도면이며, 도 3의 (b)는 마스크(M)와 슬릿 기판(1)을, 슬릿 기판(1) 측으로부터 본 도면이다.
본 실시 형태에 있어서는, 제 1 실시 형태와 달리 슬릿 기판(1)을 전면적으로 대피시키지 않고, 도 3의 (b)에 작은 화살표로 나타내는 바와 같이, 소량만큼 시프트한다. 그러면, 복수의 슬릿상(5) 중 몇 개가, 개구부(1a)를 통과해서 마스크(M)의 표면에 달한다. 슬릿 기판(1)의 시프트 위치에 따라서 어떤 슬릿상(5)이 개구부(1a)를 통과하는지는, 기하학적인 관계에 의해 결정되므로, 슬릿 기판(1)의 시프트 위치를 측정하고, 그 위치에서 개구부(1a)를 통과한 슬릿상(5)에 대해서만 측정을 실행한다. 이것을, 전 슬릿상(5)에 대한 측정을 행할 수 있을 때까지, 슬릿 기판(1)을 시프트함으로써 실행한다.
그리고 전 슬릿상(5)에 대한 측정이 끝나면, 이번에는 마스크(M)를 소정량 시프트시켜서, 마스크(M) 표면의 다른 장소에 대해 측정을 실행한다. 본 실시 형태에 있어서는, 슬릿 기판(1)의 시프트량이 적어지므로, 제 1 실시 형태에 비해 스페이스를 요하지 않는다고 하는 이점이 있다.
이상에 도시한 실시 형태에 있어서는, 마스크 표면의 높이 측정 방향 위치 측정 시와 노광 전사 시에 마스크의 위치나 경사가 다른 경우에 대해, 보정을 더하는 방법에 대해서 설명하였지만, 만약 마스크 스테이지의 주행 정밀도로부터 고려하여 이들이 문제가 되지 않은 경우에는, 마스크 표면의 높이 측정 방향 위치 측정 시와 노광 전사 시에 마스크의 위치나 경사는 동일하다고 생각해도 좋으므로, 측정된 데이터를, 그대로 높이 보정에 사용할 수 있는 것은 물론이다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시 형태인 마스크 표면의 높이 방향 위치 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 4의 (a)는 마스크(M)와 슬릿 기판(1)을 측면[마스크(M)의 주사 방향]으로부터 본 도면이며, 도 4의 (b)는 마스크(M)와 슬릿 기판(1)을, 슬릿 기판(1) 측으로부터 본 도면이다.
본 실시 형태에 있어서는, 마스크 표면의 높이 방향 위치 측정을, 슬릿 기 판(1)과는 떨어진 장소에서 행하고 있다. 따라서 슬릿 기판(1)은, 측정의 방해는 되지 않는다. 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, 슬릿 기판(1)으로부터 떨어진 위치에 슬릿상(5)이 형성되도록 광(3)을 조사하고, 마스크(M)를 화살표의 방향으로 이동시키면서 측정을 실행한다. 단, 노광 중에 높이 방향 위치 측정을 실행하는 것은 아니며, 또 노광 위치와 높이 방향 측정 위치가 다르므로, 그 보정이 필요하지만, 그 보정 방법은 제 1 실시 형태, 제 2 실시 형태에 있어서 설명한 방법을 적당히 이용할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 측정기를 이동시켜서 측정을 행해도, 슬릿 기판(1)의 상측에 있는 마스크(M)의 면은 측정할 수 없다. 따라서 측정 시에는 마스크(M)를 이동시켜서 측정을 실행할 필요가 있다.
이상의 실시 형태에 있어서는, 마스크 표면의 높이 방향 측정 위치를 측정하는 방법으로서, 마스크 표면에 광을 경사 입사시키고, 그 광이 마스크 표면에 조사되는 위치를, 투광기와 다른 방향에 있는 촬상 장치로 측정하는 방법을 채용하고 있었지만, 마스크 표면의 높이 방향 위치를 측정할 수 있는 방법이면, 다른 광학적 측정 방법, 또한 정전 용량의 변화를 이용한 측정 방법, 와전류의 변화를 사용한 측정 방법 등, 다른 방법을 임의로 사용할 수 있다.
또한, 만약 마스크 표면의 요철이 그다지 문제가 되지 않고, 또한 마스크 스테이지에 부착되는 마스크의 위치가 마스크마다 변하지 않는다고 가정할 수 있는 경우에는, 마스크 표면의 높이 방향 위치를 직접 측정하는 대신에, 마스크 스테이지의 높이 방향 위치를 측정해도 좋다. 그 경우에는, 도 2에 있어서의 높이 측정 장치(14)에 의해, 마스크 스테이지(MS)의 z축 방향 변위를 측정하여, 그 값으로부터 마스크 표면의 높이 방향 위치를 산출한다.
또한, 상술한 실시 형태에서는 마스크와 웨이퍼의 양쪽이 상대적으로 주사되는 주사형의 노광 장치를 예로 들어 설명했지만, 주사형의 노광 장치에 있어서는, 상술한 노광 영역 규정 부재(1) 이외에도 도 1에 도시하는 개구부(1a)의 가로 방향의 폭을 임의로 변경하는 가동 블라인드나 마스크의 패턴 영역의 주위에 배치되는 차광 띠의 주위에 노광광이 조명됨으로써 웨이퍼 위에 불필요한 노광광이 도달하는 것을 방지하기 위한 동기 블라인드가 배치된다. 이 동기 블라인드는 주사 방향의 노광의 개시 및 종료할 때, 광속이 차광 띠(도 1의 Mb의 영역)를 조명하고 있는 기간에 노광광을 차단하도록 소정 위치로 이동된다. 이러한 가동 블라인드나 동기 블라인드 등의 차광 부재에 대해서도, 상술한 마스크의 높이 측정 시에 방해가 되는 경우에는 이동시킬 필요가 있지만, 이들의 차광 부재에 대해서는, 상술한 바와 같이 작동기가 구비되어 있으므로, 이 작동기에 의해 이동시키면 좋다.

Claims (18)

  1. 광원으로부터 사출하는 광을 마스크에 조사하고, 상기 마스크에 형성된 패턴을 투영 광학계에 의해 웨이퍼 등의 감응 기판에 전사하는 기능을 갖는 노광 장치에서의 상기 마스크의 높이 방향 위치를 측정하는 방법에 있어서,
    상기 마스크와 상기 투영 광학계 사이에 배치되어, 노광 시에 노광 영역을 규정하고, 노광광이 통과 가능한 개구를 갖는 노광 영역 규정 부재를, 상기 마스크의 높이 방향 위치를 측정하는 측정 전에, 높이 측정 장치의 기능이 저해되지 않는 위치로 이동시키고,
    측정광을 상기 마스크에 경사 입사시켜서 상기 마스크를 거친 상기 측정광을 수광해서 상기 마스크의 높이 방향 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는
    마스크 표면의 높이 방향 위치 측정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 노광 영역 규정 부재는 노광 시에는, 그 위치가 고정되어 있는 것을 특징으로 하는
    마스크 표면의 높이 방향 위치 측정 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크와 상기 노광 영역 규정 부재와의 상대적인 위치를 간헐적으로 변화시켜, 마스크 표면의 높이 방향 위치 측정을 실행하는 것을 특징으로 하는
    마스크 표면의 높이 방향 위치 측정 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 노광 영역 규정 부재는 노광광이 통과 가능한 개구를 갖고, 상기 높이 방향 위치 측정을, 상기 개구를 통과시켜서 실행하는 것을 특징으로 하는
    마스크 표면의 높이 방향 위치 측정 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크를 유지하는 마스크 스테이지를 주행시키면서 마스크 표면의 높이 방향 위치 측정을 실행하는 것을 특징으로 하는
    마스크 표면의 높이 방향 위치 측정 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 노광 영역 규정 부재가 슬릿 기판인 것을 특징으로 하는
    마스크 표면의 높이 방향 위치 측정 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크의 높이 방향 위치의 측정은 측정용 광원과, 상기 측정용 광원으로부터 사출하여 상기 마스크에서 반사된 광속을 검출하는 검출기를 적어도 갖는 광학식의 측정 장치를 이용하여 실행하는 것을 특징으로 하는
    마스크 표면의 높이 방향 위치 측정 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크 표면의 높이 방향 위치 측정을 실행하는 동시에, 상기 마스크 스테이지의 높이 방향 위치를 측정하고, 측정된 마스크 표면의 높이 방향 위치를, 측정된 마스크 스테이지의 높이 방향 위치에 의해 보정하는 것을 특징으로 하는
    마스크 표면의 높이 방향 위치 측정 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    마스크 중, 패턴이 형성된 영역의 주위에 마련된 패턴이 형성되어 있지 않은 영역의 높이 방향 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는
    마스크 표면의 높이 방향 위치 측정 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 노광 영역 규정 부재가, 노광 시에는 노광 영역을 규정하는 위치로 복귀하는 것을 특징으로 하는
    마스크 표면의 높이 방향 위치 측정 방법.
  12. 광원으로부터 사출하는 광을 마스크에 조사하고, 상기 마스크에 형성된 패턴을 투영 광학계에 의해 웨이퍼 등의 감응 기판에 전사하는 기능을 갖는 노광 장치에서의 상기 마스크의 높이 방향 위치를 측정하는 방법에 있어서,
    상기 마스크를 유지하는 마스크 스테이지의 높이 방향 위치를 간섭계를 이용해서 측정하는 마스크 스테이지 높이 위치 측정 장치를 마련하고,
    상기 마스크 스테이지 높이 위치 측정 장치의 측정 데이터로부터, 상기 마스크 표면의 높이 방향 위치를 구하는 것을 특징으로 하는
    마스크 표면의 높이 방향 위치 측정 방법.
  13. 광원으로부터 사출하는 광을 마스크에 조사하고, 상기 마스크에 형성된 패턴을 투영 광학계에 의해 웨이퍼 등의 감응 기판에 전사하는 기능을 갖는 노광 장치로서, 상기 투영 광학계와 상기 마스크 사이에, 노광광이 통과 가능한 개구를 갖고 또한 노광 시에 노광 영역을 규정하는 노광 영역 규정 부재를 갖는 상기 노광 장치에서, 상기 마스크 표면의 기준면으로부터의 높이 방향 위치를 높이 측정 장치에 의해 측정하는 방법에 있어서,
    상기 노광 영역 규정 부재에 의해 상기 높이 측정 장치의 기능이 저해되지 않는 위치에서, 상기 마스크 표면의 높이 방향 위치 측정을 실행하고,
    측정광을 상기 마스크에 경사 입사시켜서 상기 마스크를 거친 상기 측정광을 수광해서 상기 마스크 표면의 높이 방향의 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는
    마스크 표면의 높이 방향 위치 측정 방법.
  14. 광원으로부터 사출하는 광을 마스크에 조사하고, 상기 마스크에 형성된 패턴을, 투영 광학계에 의해, 웨이퍼 등의 감응 기판에 전사하는 기능을 갖는 노광 장치로서, 상기 투영 광학계와 상기 마스크 사이에, 노광 시에 노광 영역을 규정하는 노광 영역 규정 부재를 갖는, 상기 노광 장치에 있어서,
    제 1 항에 기재된 마스크 표면의 높이 방향 위치 측정 방법에 의해 마스크 표면의 각 높이 방향 위치의 측정을 행한 후, 노광 시에, 측정된 마스크 표면의 각 높이 방향 위치의 데이터를 기초로 하여, 높이 보정을 실행하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는
    노광 장치.
  15. 제 14 항에 기재된 노광 장치를 사용한 노광 방법으로서,
    상기 높이 보정을 실행하는 수단은, 노광 시에 마스크 스테이지의 기준면으로부터의 높이 방향 위치를 측정하는 수단을 갖고, 측정된 마스크 표면의 각 높이 방향 위치의 데이터와, 노광 시에 측정된 마스크 스테이지의 높이 방향 위치에 의거하여, 높이 보정을 실행하는 것을 특징으로 하는
    노광 방법.
  16. 반사형 마스크의 패턴을 투영 광학계를 거쳐서 웨이퍼 등의 감응 기판 위에 노광하는 노광 장치에 있어서,
    상기 반사형 마스크의 높이 방향 위치를 측정하는 측정 수단과,
    상기 감응 기판의 높이 방향 위치를 간섭계를 이용해서 측정하는 측정 수단과,
    상기 측정된 반사형 마스크의 높이 방향 위치에 의거해서 반사형 마스크의 높이 방향 위치를 조정하는 수단과,
    상기 측정된 감응 기판의 높이 방향 위치에 의거해서 상기 감응 기판의 높이 방향 위치를 조정하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는
    노광 장치.
  17. 광원으로부터 사출하는 광을 마스크에 조사하고, 상기 마스크에 형성된 패턴을 투영 광학계에 의해 웨이퍼 등의 감응 기판에 전사하는 기능을 갖는 노광 장치에 있어서,
    측정광을 상기 마스크에 경사 입사시켜서 상기 마스크를 거친 상기 측정광을 수광해서 상기 마스크의 높이 방향 위치를 측정하는 높이 방향 위치 측정 수단과,
    상기 마스크와 상기 투영 광학계 사이에 배치되고, 노광광이 통과 가능한 개구를 갖고 또한 노광 영역을 규정하는 노광 영역 규정 부재와,
    상기 노광 영역 규정 부재를 이동시키는 이동 수단과,
    노광 시에는 상기 노광 영역 규정 부재를 고정하고, 상기 높이 방향 위치를 측정할 때에는 상기 노광 영역 규정 부재를, 상기 높이 방향 위치 측정 수단의 기능이 저해되지 않는 위치로 이동시키도록 상기 이동 수단을 제어하는 제어 수단을 갖는 것을 특징으로 하는
    노광 장치.
  18. 제 1 항에 있어서,
    계측광이 상기 노광 영역 규정 부재에 의해서 차폐되지 않는 위치로, 상기 노광 영역 규정 부재를 이동시키는 것을 특징으로 하는
    마스크 표면의 높이 방향 위치 측정 방법.
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