KR101445399B1 - 주사형 노광 장치, 마이크로 디바이스의 제조 방법,마스크, 투영 광학 장치 및 마스크의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

주사 방향의 전방측에 배치된 제1 투영 광학계(PL2)와 주사 방향의 후방측에 배치된 제2 투영 광학계(PL1)를 이용하여, 제1 투영 광학계 및 제2 투영 광학계와 제1 물체(M) 및 제2 물체(P)의 주사 방향에 관한 위치 관계를 변화시키면서 제1 물체의 패턴을 제2 물체위에 전사 노광하는 주사형 노광 장치에 있어서, 제1 투영 광학계 및 제2 투영 광학계는 각각 제1 물체위에 있어서 시야내의 확대상을 제2 물체위의 상 시야내에 형성하고, 제1 투영 광학계 및 제2 투영 광학계의 상기 시야 중심 사이의 주사 방향에 있어서 간격을 Dm으로 하고, 제1 투영 광학계 및 제2 투영 광학계에 의한 상 시야 중심 사이의 상기 주사 방향에 있어서 간격을 Dp로 하고, 제1 투영 광학계 및 제2 투영 광학계 각각의 투영 배율을 β로 할 때, Dp ＜ Dm×|β|(단, |β| > 1)을 만족한다.

Description

주사형 노광 장치, 마이크로 디바이스의 제조 방법, 마스크, 투영 광학 장치 및 마스크의 제조 방법{SCANNING EXPOSURE APPARATUS, MICRO DEVICE MANUFACTURING METHOD, MASK, PROJECTION OPTICAL APPARATUS AND MASK MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 제1 물체(마스크, 레티클 등)의 상(像)을 제2 물체(기판 등)위에 투영 노광하는 주사형 노광 장치, 이 주사형 노광 장치를 이용한 마이크로 디바이스의 제조 방법, 이 주사형 노광 장치에 이용되는 마스크, 제1 물체의 상을 제2 물체위에 투영하는 투영 광학 장치 및 이 주사형 노광 장치에 이용되는 마스크의 제조 방법에 관한 것이다.
예를 들어 반도체 소자 또는 액정 표시 소자 등을 제조할 때에, 마스크(레티클, 포토마스크 등)의 패턴을 투영 광학계를 통하여 레지스터가 도포된 플레이트(유리 플레이트 또는 반도체 웨이퍼 등)위에 투영하는 투영 노광 장치가 사용되어 있다. 종래는 스탭ㆍ앤드ㆍ리피트 방식으로 플레이트위의 각 쇼트 영역에 각각 레티클의 패턴을 일괄 노광하는 투영 노광 장치(스테퍼(stepper))가 다용되어 있었다. 최근, 1개 큰 투영 광학계를 사용하는 대신에, 등배(等倍)인 배율을 갖는 작은 복수의 부분 투영 광학계를 주사(走査) 방향을 따라 소정 간격으로 복수 열로 배치하고, 마스크 및 플레이트를 주사시키면서 각 부분 투영 광학계로 각각 마스크의 패턴을 플레이트위에 노광하는 스텝ㆍ앤드ㆍ스캔 방식의 투영 노광 장치가 제안되어 있다.
상술한 스텝ㆍ앤드ㆍ스캔 방식의 투영 노광 장치에 있어서는 반사 프리즘, 오목면경(凹面鏡) 및 각 렌즈를 구비하여 구성되는 반사 굴절 광학계에 의해 중간상(中間像)을 한 번 형성하고, 더욱이 또 한 단의 반사 굴절 광학계에 의해 마스크위의 패턴을 플레이트위에 정립정상(正立正像) 등배로 노광하고 있다.
그러나, 최근 플레이트가 점점 대형화하여 2m 각을 넘는 플레이트가 사용되게 되었다. 여기서, 상술한 스텝ㆍ앤드ㆍ스캔 방식의 노광 장치를 이용하여 대형 플레이트위에 노광을 행할 경우, 부분 투영 광학계가 등배인 배율을 갖기 때문에 마스크도 대형화한다. 마스크의 비용은 마스크 기판의 평면성을 유지할 필요도 있어서 대형화하면 할수록 비싸진다. 또, 통상의 TFT부를 형성하기 위해서는 4 ~ 5 층분의 마스크가 필요하게 되어 있어, 매우 많은 비용을 필요로 하고 있었다. 따라 투영 광학계의 배율을 확대 배율로 하는 것으로, 마스크의 크기를 작게 한 투영 노광 장치가 제안되어 있다(특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1 : 일본 특개평 11-265848호 공보
그렇지만, 상술한 투영 노광 장치의 투영 광학계에 있어서는 멀티 렌즈계 전체로 확대 배율을 이루도록 각 투영 광학계가 배치되어 있다. 즉, 각 투영 광학계로 투영되는 스캔 방향의 위치를 배율분만큼 옮기도록 각 투영 광학계가 배치되어 있다. 따라 예를 들어 투영 배율을 1.25배로 하고, 투영 광학계의 마스크측의 시야 간격을 200mm로 한 경우에는 투영 광학계의 마스크측의 시야 간격에 대해, 투영 광 학계의 플레이트 측의 상 시야 간격을 1.25배인 250mm로 할 필요가 있다. 그렇지만, 투영 광학계의 마스크측의 시야 간격과 투영 광학계의 플레이트 측의 상 시야 간격을 수십 mm를 넘겨 다르게 하는 것은 렌즈 설계상의 자유도(自由度)가 좁혀지게 되고, 또 투영 광학계의 제조 비용의 증가에도 연결된다.
본 발명의 과제는, 확대 투영 배율을 갖는 염가의 투영 광학계를 탑재한 주사형 노광 장치, 이 주사형 노광 장치를 이용한 마이크로 디바이스의 제조 방법, 이 주사형 노광 장치에 이용되는 마스크, 확대 투영 배율을 갖는 염가의 투영 광학 장치 및 이 주사형 노광 장치에 이용되는 마스크의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 주사형 노광 장치는, 주사 방향의 전방측에 배치된 제1 투영 광학계(PL2)와, 상기 주사 방향의 후방측에 배치된 제2 투영 광학계(PL1)를 이용하여, 상기 제1 투영 광학계 및 상기 제2 투영 광학계와 제1 물체(M) 및 제2 물체(P)의 상기 주사 방향에 관한 위치 관계를 변화시키면서 상기 제1 물체의 패턴을 상기 제2 물체위에 전사(轉寫) 노광하는 주사형 노광 장치에 있어서, 상기 제1 투영 광학계 및 상기 제2 투영 광학계는 각각 제1 물체위에 있어서 시야내의 확대상(擴大像)을 제2 물체위의 상 시야내에 형성하고, 상기 제1 투영 광학계 및 상기 제2 투영 광학계의 상기 시야 중심 사이의 상기 주사 방향에 있어서 간격을 Dm으로 하고, 상기 제1 투영 광학계 및 상기 제2 투영 광학계에 의한 상기 시야 중심 사이의 상기 주사 방향에 있어서 간격을 Dp로 하고, 상기 제1 투영 광학계 및 상기 제2 투영 광학계 각각의 투영 배율을 β로 할 때, Dp ＜ Dm×|β|(단, |β| > 1)을 만족하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 마이크로 디바이스의 제조 방법은, 본 발명의 주사형 노광 장치를 이용하여 마스크(M)의 패턴을 감광 기판(P)위에 노광하는 노광 공정과; 상기 노광 공정에 의해 노광된 상기 감광 기판을 현상하는 현상 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 마스크는, 전사용의 패턴이 형성된 마스크(M)에 있어서, 이 마스크위의 제1 방향을 따라 배치된 제1 열패턴부(M10) 및 제2 열패턴부(M20)를 구비하고, 상기 제1 열패턴부의 전체 영역과 상기 제2 열패턴부의 전체 영역은 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향에 있어서 소정량만큼 옮겨 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 투영 광학 장치는, 제1 물체의 확대상을 제2 물체위에 형성하는 투영 광학 장치(PL1)에 있어서, 상기 제1 물체의 중간상을 형성하는 제1 결상 광학계(PL11)와; 상기 중간상과 상기 제2 물체(P)를 광학적으로 공역(共役)으로 하는 제2 결상 광학계(PL12)를 구비하고, 상기 제1 결상 광학계와 상기 제2 결상 광학계 중 한 쪽 광학계는 거의 등배인 투영 배율을 갖고, 다른 쪽 광학계는 확대 투영 배율을 갖고, 상기 거의 등배인 투영 배율을 갖는 상기 광학계의 광로 중에 광학 특성 조정 기구(L1 ~ L4)가 배치되는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 마스크는, 패턴부를 갖는 마스크로서, 상기 패턴부는 제1 방향을 따라 홀수열째에 홀수열 패턴부(M12)와 짝수열째에 짝수열 패턴부(M22)를 포함하고, 상기 홀수열 패턴부(M12)와 상기 짝수열 패턴부(M22) 중, 인접하는 적어도 한 쌍은 상기 제1 방향의 단부에 동일한 패턴을 갖는 공통 영역(M3a, M3b, M3c, M3d)을 갖고, 상기 홀수열 패턴부의 전체 영역과 상기 짝수열 패턴부의 전체 영역은 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 소정량 옮겨 배치되는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 마스크의 제조 방법은, 마스크위에 형성하는 모든 패턴에 대응하는 패턴 데이터를 제1 방향으로 분할하는 공정과; 분할한 적어도 1개 영역의 제1 방향의 단부에, 공통 영역에 대응하는 패턴 데이터를 부가하여, 묘화(描畵) 데이터를 작성하는 공정과; 분할한 각 영역에 대응하는 상기 묘화 데이터를 이용하여, 마스크위에 패턴을 제2 방향으로 소정량 옮겨 묘화하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 주사형 노광 장치에 의하면, 투영 광학계가 확대 배율을 갖기 때문에, 대형의 플레이트에 대해서 마스크의 패턴을 전사하는 경우에 있어서도 마스크의 대형화를 피할 수 있다. 또, 투영 광학계가 확대 배율을 가짐에도 불구하고, 제1 투영 광학계 및 제2 투영 광학계의 시야 중심 사이의 주사 방향에 있어서 간격에 대해, 제1 투영 광학계 및 제2 투영 광학계에 의한 상 시야 중심 사이의 주사 방향에 있어서 간격을 넓힐 필요가 없기 때문에, 투영 광학계의 설계 자유도가 커져, 제조 비용을 저하시킬 수 있다.
또, 본 발명의 마이크로 디바이스의 제조 방법에 의하면, 마스크의 대형화를 피하면서 대형의 기판을 이용하여 마이크로 디바이스의 제조를 행할 수 있기 때문에, 저비용으로 마이크로 디바이스의 제조를 행할 수 있다.
또, 본 발명의 마스크에 의하면, 대형의 플레이트에 대해서 마스크의 패턴을 전사하는 경우에 있어서도 마스크의 대형화를 피할 수 있기 때문에, 마스크의 제조 비용을 저하시킬 수 있다.
또, 본 발명의 투영 광학 장치에 의하면, 거의 등배인 투영 배율을 갖는 제1 결상 광학계와 확대 투영 배율을 갖는 제2 결상 광학계를 구비하고, 투영 배율을 갖는 광학계의 광로 중에 광학 특성 조정 기구가 배치되어 있기 때문에, 광학 특성의 조정을 행하는 경우에 있어서도 수차(收差) 변화의 발생을 방지할 수 있다.
또, 본 발명의 마스크의 제조 방법에 의하면, 마스크의 제조 비용을 저감시킬 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 관한 주사형 노광 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 제1 실시 형태에 관한 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 제1 실시 형태에 관한 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 제1 실시 형태에 관한 주사형 노광 장치에서 이용되는 마스크의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 제1 실시 형태에 관한 주사형 노광 장치에서 마스크의 패턴이 플레이트위에 전사 노광된 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 제2 실시 형태에 관한 주사형 노광 장치가 구비하는 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 제2 실시 형태에 관한 주사형 노광 장치에서 이용되는 마스크의 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은 실시 형태에 관한 마이크로 디바이스의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 9는 실시 형태에 관한 마스크(정립정상용)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 10은 실시 형태에 관한 마스크(도립상(倒立像)용)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 11은 실시 형태에 관한 마스크(정립정상용)의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 실시 형태에 관한 마스크(정립정상용)의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 실시 형태에 관한 마스크(도립상용)의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 실시 형태에 관한 마스크(도립상용)의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
<부호의 설명>
PLㆍㆍㆍ투영 광학 장치,
PL1 ~ PL7ㆍㆍㆍ투영 광학계,
M, M2ㆍㆍㆍ마스크,
M10, M11ㆍㆍㆍ제1 열패턴부,
M20, M21ㆍㆍㆍ제2 열패턴부,
P, P2ㆍㆍㆍ플레이트,
P1Oㆍㆍㆍ제1 패턴 전사 영역,
P20ㆍㆍㆍ제2 패턴 전사 영역.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 대해 설명한다. 이 실시 형태에 있어서는 마스크(제1 물체; M)의 패턴의 일부를 감광 기판으로서의 외경(外徑)이 500mm보다 큰 플레이트(제2 물체; P)에 대해서 부분적으로 투영하는 복수의 반사 굴절형의 투영 광학계(PL1 ~ PL7)로 이루어진 투영 광학계 장치(PL)에 대해서 마스크(M)와 플레이트(P)를 주사 방향으로 동기(同期) 이동시켜 마스크(M)에 형성된 패턴의 상을 플레이트(P)위에 주사 노광하는 스텝ㆍ앤드ㆍ스캔 방식의 주사형 투영 노광 장치를 예로 들어 설명한다. 여기서 외형이 500mm보다 크다는 것은 한 변 또는 대각선이 500mm보다 큰 것을 말한다.
도 1은 이 실시 형태에 관한 주사형 투영 노광 장치 전체의 개략 구성을 나타내는 사시도이다. 이 실시 형태에 관한 주사형 투영 노광 장치는 예를 들어 초고압 수은 램프 광원으로 이루어진 광원을 구비하고 있다. 광원보다 사출한 광속(光束)은 타원 거울(2) 및 다이크로익 미러(Dichroic Mirror; 3)에 의해 반사되어 콜리메이트 렌즈(4)에 입사한다. 즉, 타원 거울(2)의 반사막 및 다이크로익 미러(3)의 반사막에 의해 g선(파장 436nm), h선(파장 405nm) 및, i선(파장 365nm)의 광을 포함하는 파장역(波長域)의 광이 취출되고, g, h, i선의 광을 포함하는 파장역의 광이 콜리메이트 렌즈(4)에 입사한다. 또, g, h, i선의 광을 포함하는 파장역의 광은 광원이 타원 거울(2)의 제1 초점 위치에 배치되어 있기 때문에, 타원 거울(2)의 제2 초점 위치에 광원 상을 형성한다. 타원 거울(2)의 제2 초점 위치에 형성된 광원 상으로부터의 발산 광속은 콜리메이트 렌즈(4)에 의해 평행광으로 되고, 소정의 노광 파장역의 광속만을 투과시키는 파장 선택 필터(5)를 투과한다.
파장 선택 필터(5)를 통과한 광속은 감광 필터(6)를 통과하여, 집광 렌즈(7)에 의해 라이트 가이드 파이버(8)의 입사구(8a)에 집광된다. 여기서, 라이트 가이드 파이버(8)는 예를 들어 다수의 파이버 소선(素線)을 랜덤으로 묶어 구성된 랜덤 라이트 가이드 파이버로서, 입사구(8a)와 7개의 사출구(射出口, 이하 사출구(8b, 8c, 8d, 8e, 8f, 8g, 8h)라고 함)를 구비하고 있다. 라이트 가이드 파이버(8)의 입사구(8a)에 입사한 광속은 라이트 가이드 파이버(8)의 내부를 전파한 후, 7개의 사출구(8b ~ 8h)로부터 분할되어 사출되고, 마스크(M)를 부분적으로 조명하는 7개의 부분 조명 광학계(이하, 부분 조명 광학계(ILI, IL2, IL3, IL4, IL5, IL6, IL7)라고 함)에 각각 입사한다.
라이트 가이드 파이버(8)의 사출구(8b)로부터 사출한 광속은 부분 조명 광학계(IL1)에 입사하고, 사출구(8b)의 근방에 배치되어 있는 콜리메이트 렌즈에 의해 평행광으로 되고, 콜리메이트 렌즈에 의해 평행하게 된 광속은 옵티컬 인테그레이터인 플라이 아이 렌즈에 입사한다. 플라이 아이 렌즈의 후측 초점면에 형성된 다수의 2차 광원으로부터의 광속은 컨덴서 렌즈에 의해 마스크(M)를 거의 균일하게 조명한다. 또한, 부분 조명 광학계(IL2 ~ IL7)는 부분 조명 광학계(IL1)와 동일한 구성을 갖고, 각 부분 조명 광학계(IL2 ~ IL7)의 컨덴서 렌즈에 의해 마스크(M)를 거의 균일하게 조명한다.
마스크(M)의 조명 영역, 즉 부분 조명 광학계(IL1)에 대응하는 조명 영역으로부터의 광은 각 조명 영역에 대응하도록 배열되어 마스크(M)의 패턴 일부의 상을 플레이트(P)위에 각각 투영하는 7개의 투영 광학계(이하, 투영 광학계(PL1, PL2, PL3, PL4, PL5, PL6, PL7)라고 함) 중, 투영 광학계(PL1)에 입사한다. 투영 광학계(PL1)를 투과한 광은 플레이트(P)위에 마스크(M)의 패턴 상을 결상(結像)한다. 또한, 부분 조명 광학계(IL2 ~ IL7)에 대응하는 조명 영역으로부터의 광은 각 조명 영역에 대응하도록 배치되어 마스크(M)의 패턴 일부의 상을 플레이트(P)위에 투영하는 투영 광학계(PL2 ~ PL7)에 입사한다. 각각의 투영 광학계(PL2 ~ PL7)를 투과한 광은 플레이트(P)위에 마스크(M)의 패턴 상을 각각 결상한다.
여기서, 마스크(M)는 마스크 홀더(도시하지 않음)로 고정되어 있고, 마스크 스테이지(도시하지 않음)에 재치(載置)되어 있다. 또, 마스크 스테이지에는 레이저 간섭계(干涉計, 도시하지 않음)가 배치되어 있고, 마스크 스테이지 레이저 간섭계는 마스크 스테이지의 위치를 계측 및 제어한다. 또, 플레이트(P)는 플레이트 홀더(도시하지 않음)로 고정되어 있고, 플레이트 스테이지(도시하지 않음)에 재치되어 있다. 또, 플레이트 스테이지에는 이동 거울(50)이 마련되어 있다. 이동 거울(50)에는 도시하고 있지 않는 플레이트 스테이지 레이저 간섭계로부터 사출되는 레이저 광이 입반사(入反射)한다. 그 입반사된 레이저 광의 간섭에 의거하여 플레이트 스테이지의 위치는 계측 및 제어되고 있다.
상술한 부분 조명 광학계(IL1, IL3, IL5, IL7)는 주사 방향과 직교하는 방향으로 소정 간격을 갖고 제1 열로서 주사 방향의 후방측에 배치되어 있고, 부분 조명 광학계(IL1, IL3, IL5, IL7)에 대응하여 마련되어 있는 투영 광학계(PL1, PL3, PL5, PL7)도 동양(同樣)으로 주사 방향과 직교하는 방향으로 소정 간격을 갖고 제1 열로서 주사 방향의 후방측에 배치되어 있다. 또, 부분 조명 광학계(IL2, IL4, IL6)는 주사 방향과 직교하는 방향으로 소정 간격을 갖고 제2 열로서 주사 방향의 전방측에 배치되어 있고, 부분 조명 광학계(IL2, IL4, IL6)에 대응하여 마련되어 있는 투영 광학계(PL2, PL4, PL6)도 동양으로 주사 방향과 직교하는 방향으로 소정 간격을 갖고 제2 열로서 주사 방향의 전방측에 배치되어 있다. 제1 열의 투영 광학계와 제2 열의 투영 광학계 사이에는 플레이트(P)의 위치 맞춤을 행하기 위해서 오프 액시스(off axis)의 얼라이먼트계(係)(52)나, 마스크(M)나 플레이트(P)의 포커스를 맞추기 위해서 오토 포커스계(54)가 배치되어 있다.
도 2는 투영 광학계(PL1)의 구성을 나타내는 도면이다. 또한, 투영 광학계(PL2 ~ PL7)는 투영 광학계(PL1)와 동일한 구성을 갖는다. 투영 광학계(PL1)는 마스크(M)위에 있어서 시야내의 확대상을 플레이트(P)위의 상 시야내에 형성하는 투영 광학계이다. 즉, 마스크(M)의 중간상을 형성하는 거의 등배인 투영 배율을 갖는 제1 결상 광학계(PL11)와, 중간상과 플레이트(P)를 광학적으로 공역으로 하는 확대 투영 배율을 갖는 제2 결상 광학계(PL12)를 구비한다.
제1 결상 광학계(PL11)는 마스크(M)와 중간상 사이의 광로 중에 배치되는 오목면(凹面) 반사경(CCM11)과, 마스크(M)와 오목면 반사경(CCM11) 사이의 광로 중에 배치되는 광학 특성 조정 기구(AD)와, 광학 특성 조정 기구(AD)와 오목면 반사경(CCM11) 사이의 광로 중에 광학 특성 조정 기구(AD)로부터 -Z축 방향으로 진행하는 광을 -X축 방향으로 반사하도록 마스크(M)면에 대해서 45°의 각도로 비스듬히 마련되어 광로를 편향(偏向)하는 제1 광로 편향면(FM11)과, 제1 광로 편향면(FM11)과 오목면 반사경(CCM11) 사이의 광로 중에 배치되는 적어도 한 장의 렌즈에 의해 구성되는 제1 주렌즈 그룹(ML11)과, 제1 주렌즈 그룹(ML11)과 중간상 사이의 광로 중에 제1 주렌즈 그룹(ML11)으로부터 X축 방향으로 진행하는 광을 -Z축 방향으로 반사하도록 마스크(M)면에 대해서 45°의 각도로 비스듬히 마련되어 광로를 편향하는 제2 광로 편향면(FM12)을 구비하고 있다. 또한, 오목면 반사경(CCM11; 동공 위치(瞳位置))의 근방에는 개구(開口) 조리개(AS)가 마련되어 있다.
여기서 광학 특성 조정 기구(AD)는 평행 평판(LI, L2, L3, L4)을 포함하고, 제1 주렌즈 그룹(ML11)은 양 볼록 렌즈(L5), 오목면 반사경(CCM11)측에 볼록면을 향한 부메니스커스 렌즈(negative meniscus lens, L6), 양 볼록 렌즈(L7), 양 오목 렌즈(L8), 오목면 반사경(CCM11)측에 볼록면을 향한 정메니스커스 렌즈(positive meniscus lens, L9)에 의해 구성되어 있다.
제2 결상 광학계(PL12)는 중간상과 플레이트(P) 사이의 광로 중에 배치되는 오목면 반사경(CCM12)과, 중간상과 오목면 반사경(CCM12) 사이의 광로 중에 배치되는 확대에 기여하는 제1 렌즈 그룹(G11)과, 제1 렌즈 그룹(G11)과 오목면 반사경(CCM12) 사이의 광로 중에 제1 렌즈 그룹(G11)으로부터 -Z축 방향으로 진행하는 광을 -X축 방향으로 반사하도록 마스크(M)면에 대해서 45°의 각도로 비스듬히 마 련되어 광로를 편향하는 제3 광로 편향면(FM13)과, 제3 광로 편향면(FM13)과 오목면 반사경(CCM12) 사이의 광로 중에 배치되는 제2 주렌즈 그룹(ML12)과, 제2 주렌즈 그룹(L12)과 플레이트(P) 사이의 광로 중에 제2 주렌즈 그룹(L12)로부터 X축 방향으로 진행하는 광을 -Z축 방향으로 반사하도록 마스크(M)면에 대해서 45°의 각도로 비스듬히 마련되어 광로를 편향하는 제4 광로 편향면(FM14)과, 제4 광로 편향면(FM14)과 플레이트(P) 사이의 광로 중에 배치되는 확대에 기여하는 제2 렌즈 그룹(G12)을 구비하고 있다.
여기서 제2 결상 광학계(PL12)의 제1 렌즈 그룹(G11)은 제3 광로 편향면(FM13)측에 볼록면을 향한 정메니스커스 렌즈(L10), 제3 광로 편향면(FM13)측에 볼록면을 향한 부메니스커스 렌즈(L11), 제3 광로 편향면(FM13)측에 볼록면을 향한 정메니스커스 렌즈(L12)에 의해 구성되어 있다. 또, 제2 주렌즈 그룹(ML12)은 양 볼록 렌즈(L13), 제3 광로 편향면(FM13)측에 오목면을 향한 부메니스커스 렌즈(L14), 제3 광로 편향면(FM13)측에 오목면을 향한 부메니스커스 렌즈(L15)에 의해 구성되어 있다. 또, 제2 렌즈 그룹(G12)은 제4 광로 편향면(FM14)측에 오목면을 향한 부메니스커스 렌즈(L16), 제4 광로 편향면(FM14)측에 볼록면을 향한 부메니스커스 렌즈(L17), 양 볼록 렌즈(L18)에 의해 구성되어 있다.
도 3은 투영 광학 장치(PL)의 투영 광학계(PL1)와(PL2)를 비주사 방향(Y축 방향)에서 본 도면이다. 투영 광학계(PL1) 및 투영 광학계(PL2)의 시야 중심 사이의 주사 방향(X축 방향)에 있어서 간격을 Dm으로 하고, 투영 광학계(PL1) 및 제2 투영 광학계(PL2)에 의한 상 시야 중심 사이의 주사 방향(X축 방향)에 있어서 간격 을 Dp로 하고, 투영 광학계(PL1) 및 투영 광학계(PL2) 각각의 투영 배율을 β로 할 때, Dp ＜ Dm×|β|(단, |β| > 1)을 만족하고 있다.
도 4는 이 실시 형태에 관한 주사형 노광 장치에서 이용되는 마스크의 구성을 나타내는 도면이다. 또한, 도 4에 있어서는 주사 방향의 후방측(-X축 방향)에 3개의 투영 광학계(이하, 후방측 투영 광학계라고 함)를 비주사 방향을 따라 소정 간격으로 배치하고, 주사 방향의 전방측(X축 방향)에 2개의 투영 광학계(이하, 전방측 투영 광학계라고 함)를 비주사 방향을 따라 소정 간격으로 배치하여, 정립정상을 형성하는 투영 광학 장치를 구비하는 주사형 노광 장치에 이용되는 마스크를 나타낸다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 마스크(M)는 비주사 방향(Y축 방향)을 따라 배치된 제1 열패턴부(M10) 및 제2 열패턴부(M20)를 구비하고 있다. 여기서 제1 열패턴부(M10)의 전체 영역과 제2 열패턴부(M20)의 전체 영역은 주사 방향(X축 방향)에 있어서 소정량만큼 옮겨 배치되어 있다.
여기서 제1 열패턴부(M10)에는 투영 광학 장치의 후방측 투영 광학계의 시야가 위치 결정되고, 제2 열패턴부(M20)에는 투영 광학 장치의 전방측 투영 광학계의 시야가 위치 결정된다. 이 마스크(M)에 있어서는 후방측 투영 광학계와 전방측 투영 광학계의 시야 중심 사이의 주사 방향에 있어서 간격을 Dm으로 하고, 후방측 투영 광학계 및 전방측 투영 광학계에 의한 상 시야 중심 사이의 주사 방향에 있어서 간격을 Dp로 하고, 후방측 투영 광학계 및 전방측 투영 광학계 각각의 투영 배율을 β로 할 때, 소정량은
(Dm×|β| - Dp)÷|β|
이다.
이 마스크(M)의 패턴을 플레이트(P)위에 전사 노광하는 경우에는 후방측 투영 광학을 이용하여 마스크(M)위의 제1 열패턴부(M10)를 플레이트(P)위의 제1 패턴 전사 영역(P10; 도 5 참조)에 전사 노광하고, 전방측 투영 광학계를 이용하여 마스크(M)위의 제2 열패턴부(M20)를 플레이트(P)위의 제2 패턴 전사 영역(P20)에 전사 노광한다. 도 5에, 이 마스크(M)의 패턴을 이 실시 형태에 관한 주사형 노광 장치를 이용하여 플레이트(P)위에 전사 노광한 상태를 나타낸다. 이 주사형 노광 장치에 있어서는 투영 광학 장치가 확대 투영 배율을 갖기 때문에, 마스크(M)위에 있어서는 비주사 방향으로 소정의 간격을 두어 형성되어 있는 제1 열패턴부(M10)와 제2 열패턴부(M20)가 플레이트(P)상에 있어서는 제1 패턴 전사 영역(P10)과 제2 패턴 전사 영역(P20)의 비주사 방향이 일부 중첩하여 전사 노광된다. 또한, 이 경우에는 조명 시야를 사다리꼴 형상 등으로 하여, 제1 패턴 전사 영역(P10)과 제2 패턴 전사 영역(P20)의 비주사 방향의 중첩부를 보이기 어렵게 하는 것이 바람직하다. 이 경우에는 시야 조리개을 조명계내에 마련하는 것이 바람직하다.
또, 이 실시 형태에 관한 주사형 노광 장치의 투영 광학 장치는 확대 투영 배율을 갖지만, 후방측 투영 광학계와 전방측 투영 광학계의 상 시야 중심 사이의 주사 방향(X축 방향)에 있어서 간격을, 후방측 투영 광학계와 전방측 투영 광학계의 시야 중심 사이의 주사 방향(X축 방향)에 있어서 간격에 확대 투영 배율을 곱한 거리보다 작게 하고 있다. 그렇지만, 후방측 투영 광학계의 시야가 위치 결정되는 제1 열패턴부(M10)의 주사 방향에 있어서 위치와 투영 광학 장치의 전방측 투영 광학계의 시야가 위치 결정되는 제2 열패턴부(M20)의 주사 방향에 있어서 위치를 확대 투영 배율에 따른 거리만큼 주사 방향으로 옮겨 배치하는 것에 의해, 플레이트위에 있어서는 제1 패턴 전사 영역(P10)과 제2 패턴 전사 영역(P20)의 주사 방향의 단부 위치가 일치하도록 전사 노광된다.
따라서, 이 주사형 노광 장치에 의하면, 대형의 플레이트에 대해서 마스크의 패턴을 전사하는 경우에 있어서도 제1 열패턴부와 제2 열패턴부를 옮겨 배치한 거리만큼 마스크의 주사 방향의 길이를 길게 함에 따라, 그 이상의 마스크의 대형화를 피할 수 있다. 또, 투영 광학계가 확대 배율을 가짐에도 불구하고, 후방측 투영 광학계 및 전방측 투영 광학계의 시야 중심 사이의 주사 방향에 있어서 간격에 대해, 후방측 투영 광학계 및 전방측 투영 광학계에 의한 상 시야 중심 사이의 주사 방향에 있어서 간격을 넓힐 필요가 없기 때문에, 투영 광학계의 설계 자유도가 커져, 제조 비용을 저하시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 주사형 노광 장치에 대해 설명한다. 이 제2 실시 형태에 관한 주사형 노광 장치에 있어서는 투영 광학 장치를 구성하는 투영 광학계로서 도 6에 나타내는 투영 광학계를 7개 구비하는 투영 광학 장치를 이용한다. 그 외의 점에 있어서는 제1 실시 형태에 관한 주사형 노광 장치와 동일하다.
투영 광학계(PL20)는 마스크(M2)에 있어서 시야내의 확대상을 플레이트(P2)위의 상 시야내에 형성하는 투영 광학계이다. 투영 광학계(PL20)는 마스크(M2)와 플레이트(P2) 사이의 광로 중에 배치되는 오목면 반사경(CCM2)과, 마스크(M2)와 오목면 반사경(CCM2) 사이의 광로 중에 배치되는 확대에 기여하는 제1 렌즈 그룹(G21)과, 제1 렌즈 그룹(G21)과 오목면 반사경(CCM2) 사이의 광로 중에 제1 렌즈 그룹(G21)으로부터 -Z축 방향으로 진행하는 광을 X축 방향으로 반사하도록 마스크(M2)면에 대해서 비스듬히 마련되어 광로를 편향하는 제1 광로 편향면(FM21)과, 제1 광로 편향면(FM21)과 오목면 반사경(CCM2) 사이의 광로 중에 배치되는 주렌즈 그룹과(ML2), 주렌즈 그룹(ML2)과 플레이트(P2)의 사이의 광로 중에 주렌즈 그룹(ML2)으로부터 -X축 방향으로 진행하는 광을 -Z축 방향으로 반사하도록 마스크(M2)면에 대해서 비스듬히 마련되어 광로를 편향하는 제2 광로 편향면(FM22)과, 제2 광로 편향면(FM22)과 플레이트(P2) 사이의 광로 중에 배치되는 확대에 기여하는 제2 렌즈 그룹(G22)을 구비하고 있고, 마스크(M2)의 패턴의 도립상을 플레이트(P2)위에 형성한다.
여기서 제1 렌즈 그룹(G21)은 마스크(M2)에 오목면을 향한 정메니스커스 렌즈(L20), 마스크(M2)에 오목면을 향한 부메니스커스 렌즈(L21), 마스크(M2)에 오목면을 향한 정메니스커스 렌즈(L22)에 의해 구성되어 있다. 주렌즈 그룹(ML2)은 양 볼록 렌즈(L23), 오목면 반사경(CCM2)측에 볼록면을 향한 부메니스커스 렌즈(L24), 오목면 반사경(CCM2)측에 볼록면을 향한 정메니스커스 렌즈(L25)에 의해 구성되어 있다. 제2 렌즈 그룹(G22)은 플레이트(P2)측에 볼록면을 향한 부메니스커스 렌즈(L26), 플레이트(P2)측에 오목면을 향한 부메니스커스 렌즈(L27), 양 볼록 렌즈(L28)에 의해 구성되어 있다.
이 투영 광학계(PL20)를 구비하는 투영 광학 장치는 투영 광학계(PL20)를 주사 방향의 전방측에 배치되어 있는 전방측 투영 광학계로 한 경우에는 전방측 투영 광학계(PL20)와 도시하지 않은 주사 방향의 후방측에 배치되어 있는 후방측 투영 광학계의 시야 중심 사이의 주사 방향(X축 방향)에 있어서 간격을 Dm, 전방측 투영 광학계(PL20) 및 후방측 투영 광학계에 의한 상 시야 중심 사이의 주사 방향(X축 방향)에 있어서 간격을 Dp, 전방측 투영 광학계(PL20) 및 후방측 투영 광학계 각각의 투영 배율을 β로 할 때,
Dp ＜ Dm×|β|(단, |β| > 1)
을 만족하고 있다.
도 7은 이 실시 형태에 관한 주사형 노광 장치에서 이용되는 마스크의 구성을 나타내는 도면이다. 또한, 도 7에 있어서는 3개의 후방측 투영 광학계를 비주사 방향을 따라 소정 간격으로 배치하고, 2개의 전방측 투영 광학계를 비주사 방향을 따라 소정 간격으로 배치하고, 도립상을 형성하는 투영 광학 장치를 구비하는 주사형 노광 장치에 이용되는 마스크를 나타낸다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 마스크(M2)는 비주사 방향(Y축 방향)을 따라 배치된 제1 열패턴부(M11) 및 제2 열패턴부(M21)를 구비하고 있다. 여기서 제1 열패턴부(M11)의 전체 영역과 제2 열패턴부(M21)의 전체 영역은 주사 방향(X축 방향)에 있어서 소정량만큼 옮겨 배치되어 있다.
여기서 제1 열패턴부(M11)에는 후방측 투영 광학계의 시야가 위치 결정되고, 제2 열패턴부(M21)에는 전방측 투영 광학계의 시야가 위치 결정된다. 이 마스 크(M2)에 있어서는 후방측 투영 광학계와 전방측 투영 광학계의 시야 중심 사이의 주사 방향에 있어서 간격을 Dm으로 하고, 후방측 투영 광학계 및 전방측 투영 광학계에 의한 상 시야 중심 사이의 주사 방향에 있어서 간격을 Dp로 하고, 후방측 투영 광학계 및 전방측 투영 광학계 각각의 투영 배율을 β로 할 때, 소정량은
(Dm×|β| - Dp)÷|β|
이다.
이 마스크(M2)의 패턴을 플레이트(P2)위에 전사 노광하는 경우에는 후방측 투영 광학계를 이용하여 마스크(M2)위의 제1 열패턴부(M11)를 플레이트(P2)위의 제1 패턴 전사 영역(P10)에 전사 노광하고, 전방측 투영 광학계를 이용하여 마스크(M2)위의 제2 열패턴부(M21)를 플레이트(P2)위의 제2 패턴 전사 영역(P20)에 전사 노광한다. 도 5에, 이 마스크의 패턴을 이 실시 형태에 관한 주사형 노광 장치를 이용하여 플레이트위에 전사 노광한 상태를 나타낸다.
이 주사형 노광 장치에 있어서는 마스크(M2)위에 있어서 비주사 방향으로 소정의 간격을 두어 형성되어 있는 제1 열패턴부(M11)와 제2 열패턴부(M21)가 비주사 방향으로 반전된 상태에서 플레이트(P)에 전사 노광된다. 이 경우에, 투영 광학 장치가 확대 투영 배율을 갖기 때문에, 플레이트(P)위에 있어서는 제1 패턴 전사 영역(P10)과 제2 패턴 전사 영역(P20)의 비주사 방향이 일부 중첩하여 전사 노광된다. 또한, 이 경우에는 조명 시야를 사다리꼴 형상 등으로 하여, 제1 패턴 전사 영역(P10)과 제2 패턴 전사 영역(P20)의 비주사 방향의 중첩부를 보이기 어렵게 하는 것이 바람직하다. 이 경우에는 시야 조리개을 조명계내에 배치하는 것이 바람직하 다.
또, 이 실시 형태에 관한 주사형 노광 장치의 투영 광학 장치는 확대 투영 배율을 갖지만, 후방측 투영 광학계와 전방측 투영 광학계의 상 시야 중심 사이의 주사 방향(X축 방향)에 있어서 간격을, 후방측 투영 광학계와 전방측 투영 광학계의 시야 중심 사이의 주사 방향(X축 방향)에 있어서 간격에 확대 투영 배율을 곱한 거리보다 작게 하고 있다. 그렇지만, 후방측 투영 광학계의 시야가 위치 결정되는 제1 열패턴부(M11)의 주사 방향에 있어서 위치와, 투영 광학 장치의 전방측 투영 광학계의 시야가 위치 결정되는 제2 열패턴부(M21)의 주사 방향에 있어서 위치를 확대 투영 배율에 따른 거리만큼 주사 방향으로 옮겨 배치하는 것에 의해, 플레이트위에 있어서는 제1 패턴 전사 영역(P10)과 제2 패턴 전사 영역(P20)의 주사 방향의 단부 위치가 일치하도록 전사 노광된다.
따라서, 이 주사형 노광 장치에 의하면, 대형의 플레이트에 대해서 마스크의 패턴을 전사하는 경우에 있어서도 제1 열패턴부와 제2 열패턴부를 옮겨 배치하는 것에 의해 거리만큼 마스크의 주사 방향의 길이를 길게 함에 따라, 그 이상의 마스크의 대형화를 피할 수 있다. 또, 투영 광학계가 확대 배율을 가짐에도 불구하고, 후방측 투영 광학계 및 전방측 투영 광학계의 시야 중심 사이의 주사 방향에 있어서 간격에 대해, 후방측 투영 광학계 및 전방측 투영 광학계에 의한 상 시야 중심 사이의 주사 방향에 있어서 간격을 넓힐 필요가 없기 때문에, 투영 광학계의 설계 자유도가 커져, 제조 비용을 저하시킬 수 있다.
또한, 상술한 제1 실시 형태에 있어서, 거의 등배인 투영 배율을 갖는 제1 결상 광학계(PL11)에, 광학 특성 조정 기구(AD)를 구성하는 평행 평판(L1 ~ L4)을 구비하고 있지만, 이 평행 평판(L1 ~ L4)의 어느 하나를 광축에 대해 경사시키는 것에 의해, 광축에 대해 상 위치를 이동시킬 수 있다. 또, 평행 평판을 쐐기(wedge) 형상의 이중 유리(pair glass)로 하고, 이중 유리를 쐐기각을 따라 이동시켜서 유리 두께를 변화시키는 것에 의해, 포커스나 상면(像面) 경사를 조정할 수 있다. 또한, 제1 광로 편향면(FM11) 및 제2 광로 편향면(FM12)을 구비하는 프리즘 미러를 회전시키는 것에 의해 상의 회전을 조정할 수 있다. 제1 결상 광학계(PL11)는 거의 등배인 투영 배율을 갖기 때문에 수차 변화를 발생시키는 일 없이 상의 회전 위치를 조정할 수 있다.
또, 제1 실시 형태에 있어서 제1 결상 광학계(PL11) 및 제2 결상 광학계(PL12), 제2 실시 형태에 있어서 투영 광학계(PL20)에 있어서는 주렌즈 그룹을 오목면 반사경으로 향하는 광과 오목면 반사경에 의해 반사된 광이 통과하도록 왕복으로 사용하는 것에 의해 렌즈, 매수를 삭감할 수 있고, 렌즈상(像) 고성분(高成分)으로 시야 분리하기 위한, 광로 편향면을 구비하는 프리즘 미러를 갖고 있기 때문에, 렌즈를 직사각 형상으로 잘라 내는 일을 하지 않고, 후방측 투영 광학계 및 전방측 투영 광학계의 주사 방향에 있어서 간격을 작게 할 수 있다.
또, 상술한 제2 실시 형태의 투영 광학계(P20)에 있어서는 상 조정 기구를 구비하지 않지만, 마스크(M2)와 제1 렌즈 그룹(G21)의 사이, 제1 렌즈 그룹(G21)과 제1 광로 편향면(FM21)의 사이, 제2 광로 편향면(FM22)과 제2 렌즈 그룹(G22) 사이, 제2 렌즈 그룹(G22)과 플레이트(P2) 사이 등에 배치하는 것이 가능하다. 상 회 전은 제1 및 제2 광로 편향면을 구비하는 프리즘을 미소량 회전시키는 것에 의해 가능하고, 포커스의 조정은 제1 및 제2 광로 편향면을 구비하는 프리즘의 주렌즈 그룹(LM2)의 방향으로의 이동에 의해 가능하고, 주사 방향으로의 상 이동은 마스크(M2)와 플레이트(P2)간의 수직 방향(상하 방향)으로 제1 및 제2 광로 편향면을 구비하는 프리즘을 이동시키는 것에 의해 가능하다. 또, Y 방향으로의 상 이동과 배율 조정은 3장의 동(同) 곡율로 구성된 렌즈 그룹을 상기 스페이스의 어느 하나에 배치하고, 이 3장의 동곡율로 구성된 렌즈 그룹의 중앙부의 렌즈를 마스크(M2)와 플레이트(P2)간의 수직 방향(상하 방향)으로 이동시키는 것에 의해 가능하다. 또, 3장의 렌즈를 일체로 하여 Y 방향으로 경사시키는 것에 의해서 Y 방향의 상 위치를 보정하는 것도 가능하다.
또, 상술한 제1 실시 형태의 주사형 노광 장치에 있어서는 등배인 투영 배율을 갖는 제1 결상 광학계와 확대 투영 배율을 갖는 제2 결상 광학계를 구비하는 투영 광학 장치를 이용하고 있지만, 2개의 확대 투영 배율을 갖는 결상 광학계를 이용하면, 투영 광학 장치 전체의 확대 배율을 더 크게 할 수 있어, 마스크를 대형화시키는 일 없이 큰 플레이트로의 노광을 용이하게 행할 수 있다.
또, 상술한 제1 실시 형태에 있어서는 마스크(M)의 패턴의 중간상을 형성하는 제1 결상 광학계(PL11)와 중간상과 플레이트를 광학적으로 공역으로 하는 제2 결상 광학계(PL12)를 구비하기 때문에, 상 조정 기구를 용이하게 배치할 수 있어, 시야 조리개나 개구 조리개를 원하는 위치에 배치할 수 있다.
도 9는 상술한 실시 형태의 정립정상을 형성하는 투영 광학 장치를 구비하는 주사형 노광 장치에 이용되는 마스크를 나타내는 도면이다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 마스크(M3)는 비주사 방향(Y축 방향)으로 홀수열 패턴부(M12)와 짝수열 패턴부(M22)를 구비하고 있다. 여기서, 홀수열 패턴부(M12)와 짝수열 패턴부(M22)는 예를 들어 도 9에 나타내는 바와 같이, 비주사 방향으로 도 9의 왼쪽으로부터 세어 1번째, 3번째, 5번째의 패턴부를 홀수열 패턴부(M12)로 하고, 2번째, 4번째의 패턴부를 짝수열 패턴부(M22)로 한다. 또한, 홀수열 패턴부(M12)와 짝수열 패턴부(M22)는 각각 적어도 하나의 패턴부를 갖는 구성이면 된다.
홀수열 패턴부(M12)와 짝수열 패턴부(M22) 중, 인접하는 적어도 한 쌍은 비주사 방향의 단부에, 동일한 패턴을 갖는 공통 영역을 형성하고 있다. 여기서, 공통 영역은 인접하는 한 쌍의 홀수열 패턴부(M12)와 짝수열 패턴부(M22)의 인접하는측에 각각 형성된다. 예를 들어 도 9에 나타내는 바와 같이, 공통 영역(M3a, M3b, M3c, M3d)이 각각 형성되어 있다. 또, 홀수열 패턴부(M12)와 짝수열 패턴부(M22)는 주사 방향(X축 방향)으로 소정량 {(Dm×|β| - Dp)÷|β|} 옮겨 배치되어 있다.
도 10은 상술한 실시 형태의 도립상을 형성하는 투영 광학 장치를 구비하는 주사형 노광 장치에 이용되는 마스크를 나타내는 도면이다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 마스크(M4)는 도 9와 동양으로 비주사 방향(Y축 방향)으로 홀수열 패턴부(M13)와 짝수열 패턴부(M23)를 구비하고 있다. 홀수열 패턴부(M13)와 짝수열 패턴부(M23) 중, 인접하는 적어도 한 쌍은 비주사 방향의 단부에, 동일한 패턴을 갖는 공통 영역을 형성하고 있다. 여기서, 공통 영역은 인접하는 한 쌍의 홀수열 패턴부(M13)와 짝수열 패턴부(M23)의 인접하는 측과는 반대측에 각각 형성된다. 예를 들어 도 10에 나타내는 바와 같이, 공통 영역(M4a, M4b, M4c, M4d)을 각각 형성하고 있다. 또, 홀수열 패턴부(M13)와 짝수열 패턴부(M23)는 주사 방향(X축 방향)으로, 소정량 {(Dm×|β| - Dp)÷|β|} 옮겨 배치되어 있다.
또한, 도 9 및 도 10에 나타내는 마스크에 있어서, 홀수열 패턴부와 짝수열 패턴부가 접해 있을 필요는 없고, 소정 거리 떨어져 있어도 된다. 홀수열 패턴부와 짝수열 패턴부 중, 인접하는 적어도 한 쌍의 공통 영역은 서로 겹쳐서 목적으로 하는 하나의 패턴을 형성하도록, 공통 영역의 전부 또는 일부가 중첩하여 전사 노광된다. 또, 홀수열 패턴부와 짝수열 패턴부 중, 인접하는 적어도 한 쌍의 공통 영역은 서로 겹쳐서 목적으로 하는 하나의 패턴을 형성시키는 패턴으로 있으면 되고, 한 쌍의 공통 영역에 형성되는 패턴이 완전하게 동일할 필요는 없다. 예를 들어 한 쌍의 공통 영역 가운데, 홀수열 패턴부의 공통 영역 또는 짝수열 패턴부의 공통 영역 중 어느 한 쪽에 전혀 사용하지 않는 불필요한 패턴이 있어도 된다.
또, 예를 들어 도 9 및 도 10에 나타내는 바와 같이, 구성되는 마스크를, 본 실시 형태에 관한 주사형 노광 장치에 이용하는 경우, 홀수열 패턴부와 짝수열 패턴부를 주사 방향으로 옮기는 소정량은 특별히 한정은 되지 않지만, 36mm ~ 150mm인 것이 바람직하다. 투영 광학계의 확대 배율이 작으면 홀수열 패턴부와 짝수열 패턴부를 주사 방향으로 옮기는 소정량이 작아지고, 마스크의 사이즈를 작게 할 수 있지만, 노광 영역의 확대는 그다지 바랄 수 없다. 한편, 투영 광학계의 확대 배율이 크면 옮기는 소정량이 커지고, 마스크의 사이즈가 커진다. 이 점을 고려하여 본 실시 형태에 관한 주사형 노광 장치의 투영 광학계의 확대 배율은 특별히 한정은 되지 않지만, 1.25배 ~ 4배 정도가 바람직하다.
여기서, 예를 들어 제1 투영 광학계와 제2 투영 광학계의 마스크측 시야 간격을 200mm로 한 경우, 제1 투영 광학계와 제2 투영 광학계의 마스크측 시야 간격에 대해, 제1 투영 광학계와 제2 투영 광학계의 상 시야 간격은 투영 광학계의 확대 배율이 1.25배인 250mm, 4배인 800mm로 할 필요가 있다. 따라서, 마스크위의 홀수열 패턴부와 짝수열 패턴부를 주사 방향으로 옮기는 소정량은 투영 광학계의 확대 배율이 1.25배인 40mm, 4배인 150mm로 된다.
또, 예를 들어 제1 투영 광학계와 제2 투영 광학계의 마스크측 시야 간격을 180mm로 한 경우, 제1 투영 광학계와 제2 투영 광학계의 마스크측 시야 간격에 대해, 제1 투영 광학계와 제2 투영 광학계의 상 시야 간격은 투영 광학계의 확대 배율이 1.25배인 225mm, 4배인 720mm로 할 필요가 있다. 따라서, 마스크위의 홀수열 패턴부와 짝수열 패턴부를 주사 방향으로 옮기는 소정량은 투영 광학계의 확대 배율이 1.25배인 36mm, 4배인 135mm로 된다.
다음에, 상술한 실시 형태에 관한 주사형 노광 장치에서 이용하는 마스크의 제조 방법을 설명한다. 먼저, 상술한 실시 형태의 정립정상을 형성하는 투영 광학 장치를 구비하는 주사형 노광 장치에 이용되는 마스크의 제조 방법을 설명한다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 먼저 마스크위에 형성하는 모든 패턴에 대응하는 패턴 데이터를 비주사 방향인 제1 방향(Y 방향)으로 분할한다. 즉, 패턴 데이터를 M12(1), M22(2), M12(3), M22(4), M12(5)의 5개로 분할한다.
다음으로, 도 12에 나타내는 바와 같이, 분할한 적어도 1개 영역의 제1 방 향(Y 방향)의 단부에 공통 영역에 대응하는 패턴 데이터를 부가하여, 묘화 데이터를 작성한다. 즉, 도 12에 나타내는 바와 같이, M12(1)와 M22(2)의 공통 영역에 M3a의 패턴 데이터를 작성하고, M22(2)와 M12(3)의 공통 영역에 M3b의 패턴 데이터를 작성한다. 그 외의 공통 영역에도 동양으로 M3c, M3d의 패턴 데이터를 작성한다.
다음으로, 분할한 각 영역에 대응하는 묘화 데이터에 따라서, EB 노광 장치 등을 이용하여, 마스크 기판(블랭크스)위에, 패턴을 주사 방향인 제2 방향으로 소정량 옮겨 묘화한다. 이것에 의해 도 9에 나타내는 마스크를 제조할 수 있다.
다음에, 상술한 실시 형태의 도립상을 형성하는 투영 광학 장치를 구비하는 주사형 노광 장치에 이용되는 마스크의 제조 방법을 설명한다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 먼저 마스크위에 형성하는 모든 패턴에 대응하는 패턴 데이터를 비주사 방향인 제1 방향(Y 방향)으로 분할한다. 즉, 패턴 데이터를 M13(1), M23(2), M13(3), M23(4), M13(5)의 5개로 분할한다.
다음으로 도 14에 나타내는 바와 같이, 분할한 적어도 1개 영역의 제1 방향(Y 방향)의 단부에 공통 영역에 대응하는 패턴 데이터를 부가하여, 묘화 데이터를 작성한다. 즉, 도 14에 나타내는 바와 같이, M13(1)과 M23(2)의 공통 영역에 M4a의 패턴 데이터를 작성하고, M23(2)과 M13(3)의 공통 영역에 M4b의 패턴 데이터를 작성한다. 그 외의 공통 영역에도, 동양으로 M4c, M4d의 패턴 데이터를 작성한다.
다음으로 분할한 각 영역에 대응하는 묘화 데이터에 따라서, EB 노광 장치 등을 이용하여, 마스크 기판(블랭크스)위에, 패턴을 주사 방향인 제2 방향으로 소정량 옮겨 묘화한다. 이것에 의해, 도 10에 나타내는 마스크를 제조할 수 있다.
또한, 상술한 도 9 및 도 10에 나타내는 마스크의 제조 방법에 있어서는 모든 패턴에 대응하는 패턴 데이터를 분할하고, 그 후에 공통 영역에 대응하는 패턴 데이터를 부가하였으나, 인접하는 적어도 한 쌍의 홀수열 패턴부와 짝수열 패턴부에 대응하는 패턴 데이터에 공통 영역을 갖는 모든 패턴 데이터를 분할하고 분할한 패턴 데이터에 따라 EB 노광 장치 등을 이용하여 마스크 기판(블랭크스)위에 제2 방향으로 소정량 옮겨 묘화하도록 해도 된다.
또, 이 실시 형태에 관한 노광 장치에서는 플레이트(유리 기판)위에 소정의 패턴(회로 패턴, 전극 패턴 등)을 형성하는 것에 의해, 마이크로 디바이스로서의 액정 표시 소자를 얻을 수도 있다. 이하, 도 8의 플로우차트를 참조하여, 이 때의 수법의 일례에 대해 설명한다. 도 8에 있어서, 패턴 형성 공정(401)에서는 이 실시 형태에 관한 주사형 노광 장치를 이용하여 마스크의 패턴을 감광 기판에 전사 노광하는 소위 광 리소그래피 공정이 실행된다. 이 광 리소그래피 공정에 의해서, 감광성 기판위에는 다수의 전극 등을 포함하는 소정 패턴이 형성된다. 그 후, 노광된 기판은 현상 공정, 에칭 공정, 레지스트 박리 공정 등의 각 공정을 거치는 것에 의해서, 기판위에 소정의 패턴이 형성되고, 다음의 컬러 필터 형성 공정(402)에 이행한다.
다음으로, 컬러 필터 형성 공정(402)에서는 R(Red), G(Green), B(Blue)에 대따른 3개의 도트의 세트가 매트릭스 형상으로 다수 배열되거나, 또는 R, G, B의 3 개의 스트라이프 필터의 세트를 복수 수평 주사선 방향으로 배열된 컬러 필터를 형성한다. 그리고, 컬러 필터 형성 공정(402) 이후에, 셀 조립 공정(403)이 실행된다. 셀 조립 공정(403)에서는 패턴 형성 공정(401)에서 얻어진 소정 패턴을 갖는 기판 및 컬러 필터 형성 공정(402)에서 얻어진 컬러 필터 등을 이용하여 액정 패널(액정 셀)을 조립한다. 셀 조립 공정(403)에서는 예를 들어 패턴 형성 공정(401)에서 얻어진 소정 패턴을 갖는 기판과 컬러 필터 형성 공정(402)에서 얻어진 컬러 필터 사이에 액정을 주입하여 액정 패널(액정 셀)을 제조한다.
그 후, 모듈 조립 공정(404)에서 조립된 액정 패널(액정 셀)의 표시 동작을 행하게 하는 전기 회로, 백라이트 등의 각 부품을 장착하여 액정 표시 소자로서 완성시킨다. 상술한 액정 표시 소자의 제조 방법에 의하면, 이 실시 형태에 관한 주사형 노광 장치를 이용하기 때문에, 저비용으로 액정 표시 소자의 제조를 행할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에서는 투영 광학계(PL1, PL2, PL10, PL20)로서 반사 굴절 결상 광학계를 적용하였으나, 이것에 한정되는 일 없이, 예를 들어 1개의 직선 형상으로 늘어난 광축에 따라 배열된 복수의 굴절광학 소자를 구비한 굴절 결상 광학계를 적용할 수 있다. 이 때, 굴절 결상 광학계의 시야 중심과 상 시야의 중심을 일치시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 굴절 결상 광학계로서는 예를 들어 미국 특허 제5,903,400호에 개시되는 투영 광학계를 적용할 수 있다. 여기서는 해당 미국 특허 제5,903,400호를 참조하여 원용한다. 또, 투영 광학계(PL1, PL2, PL10, PL20)로서는 반사 결상 광학계를 적용해도 된다.
이하에 실시예 1 및 실시예 2에 대해 설명하지만, 실시예 1 및 실시예 2에 관한 반사 굴절 광학계의 구성은 도 2, 도 6에 나타내는 제1, 제2 실시 형태에 관한 반사 굴절 광학계의 구성과 각각 동일하기 때문에, 실시예 1, 실시예 2에 관한 반사 굴절 광학계의 설명에는 제1, 제2 실시 형태에 관한 반사 굴절 광학계의 설명에서 이용한 부호를 이용한다. 또, 실시예 1, 실시예 2에 관한 반사 굴절 광학계(PL1, PL20)의 광학부재 제원(諸元)을 표 1, 표 2에 나타낸다. 표 1, 표 2의 광학부재 제원에 있어서는 제1 컬럼의 면 번호는 물체측으로부터의 광선 진행 방향을 따른 면의 순서, 제2 컬럼은 각 면의 곡율 반경(mm), 제3 컬럼의 면 간격은 광축상의 면 간격(mm), 제4 컬럼은 광학부재의 유효 반경, 제5 컬럼은 광학부재의 초재(硝材)의 i선에 대한 굴절률, 제6 컬럼은 광학부재의 초재의 h선에 대한 굴절률, 제7 컬럼은 광학부재의 초재의 g선에 대한 굴절률을 각각 나타내고 있다.
실시예 1
실시예 1에 관한 반사 굴절 광학계(PL1)의 제원의 값을 나타낸다.
(제원)
투영 배율:1.2배
표 1
(광학부재 제원)
Figure 112008040114530-pct00001
실시예 2
실시예 2에 관한 반사 굴절 광학계(PL20)의 제원의 값을 나타낸다.
(제원)
투영 배율:1.25배
표 2
(광학부재 제원)
Figure 112008040114530-pct00002
이상 설명한 실시 형태는 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해 기재된 것으로서, 본 발명을 한정하기 위해 기재된 것은 아니다. 따라 상기의 실시 형태에 개 시된 각 요소는 본 발명의 기술적 범위에 속하는 모든 설계 변경이나 균등물을 포함하는 취지이다. 또, 상기 실시 형태의 각 구성 요소 등은 어떤 조합 등도 가능하게 할 수 있다.

Claims (19)

  1. 주사 방향의 전방측에 배치된 제1 투영 광학계와, 상기 주사 방향의 후방측에 배치된 제2 투영 광학계를 이용하여, 상기 제1 투영 광학계 및 상기 제2 투영 광학계와 제1 물체 및 제2 물체의 상기 주사 방향에 관한 위치 관계를 변화시키면서 상기 제1 물체의 패턴을 상기 제2 물체위에 전사(轉寫) 노광하는 주사형 노광 장치에 있어서,
    상기 제1 투영 광학계 및 상기 제2 투영 광학계는 각각 제1 물체위에 있어서 시야내의 확대상(擴大像)을 제2 물체위의 상(像) 시야내에 형성하고,
    상기 제1 투영 광학계 및 상기 제2 투영 광학계의 상기 시야 중심 사이의 상기 주사 방향에 있어서 간격을 Dm으로 하고, 상기 제1 투영 광학계 및 상기 제2 투영 광학계에 의한 상기 상 시야 중심 사이의 상기 주사 방향에 있어서 간격을 Dp로 하고, 상기 제1 투영 광학계 및 상기 제2 투영 광학계 각각의 투영 배율을 β로 할 때,
    Dp ＜ Dm×|β|(단, |β| > 1)
    을 만족시키고,
    또한, 상기 제1 물체위에 형성된 제1 열패턴부가 상기 제1 투영 광학계의 상기 시야에 대응하여 배치되고, 상기 제1 열패턴부와 떨어져 상기 제1 물체위에 형성된 제2 열패턴부가 상기 제2 투영 광학계의 상기 시야에 대응하여 배치되도록, 상기 제1 물체를 유지하여 상기 주사 방향으로 이동하는 스테이지 장치를 구비하고,
    상기 제1 열패턴부의 전체 영역과 상기 제2 열패턴부의 전체 영역은,
    (Dm×|β| - Dp)÷|β|
    만큼 상기 주사 방향으로 옮겨 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 주사형 노광 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 투영 광학계 및 상기 제2 투영 광학계는 반사 굴절 광학계에 의해 구성되고,
    상기 제1 투영 광학계의 상기 반사 굴절 광학계는
    상기 제1 물체와 상기 제2 물체 사이의 광로 중에 배치되는 제1 오목면(凹面) 반사경과,
    상기 제1 물체와 상기 제1 오목면 반사경 사이의 광로 중에 배치되어 광로를 편향하는 제1 광로 편향면과,
    상기 제1 광로 편향면과 상기 제1 오목면 반사경 사이의 광로 중에 배치되는 제1 주렌즈 그룹과,
    상기 제1 주렌즈 그룹과 상기 제2 물체 사이의 광로 중에 배치되고, 광로를 편향하는 제2 광로 편향면을 구비하는 것을 특징으로 하는 주사형 노광 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 투영 광학계의 상기 상 시야에 의해서 상기 제2 물체위에 형성되는 제1 패턴 전사 영역과, 상기 제2 투영 광학계의 상기 상 시야에 의해 상기 제2 물체위에 형성되는 제2 패턴 전사 영역은 상기 주사 방향을 가로지르는 방향에 있어서 일부 중첩하고 있는 것을 특징으로 하는 주사형 노광 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 투영 광학계 및 상기 제2 투영 광학계는 광학 특성 조정 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 주사형 노광 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 투영 광학계는 상기 제1 투영 광학계와는 다른 반사 굴절 광학계를 구비하고, 이 다른 반사 굴절 광학계는 등배(等倍)인 투영 배율을 갖고, 또 상기 제1 물체와 상기 제2 물체 사이의 광로 중에 배치되는 제2 오목면 반사경과, 상기 제1 물체와 상기 제2 오목면 반사경 사이의 광로 중에 배치되어 광로를 편향하는 제3 광로 편향면과, 상기 제3 광로 편향면과 상기 제2 오목면 반사경 사이의 광로 중에 배치되는 제2 주렌즈 그룹과, 상기 제2 주렌즈 그룹과 상기 제2 물체 사이의 광로 중에 배치되어 광로를 편향하는 제4 광로 편향면을 갖고,
    상기 광학 특성 조정 기구는 상기 다른 반사 굴절 광학계의 광로내에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 주사형 노광 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 물체는 외경이 500mm보다 큰 감광 기판인 것을 특징으로 하는 주사형 노광 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 주사형 노광 장치를 이용하여 마스크의 패턴을 감광 기판위에 노광하는 노광 공정과,
    상기 노광 공정에 의해 노광된 상기 감광 기판을 현상하는 현상 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 디바이스의 제조 방법.
  8. 전사용의 패턴이 형성된 마스크로서,
    이 마스크는,
    제1 방향을 따라서 간격을 두고 배치됨과 아울러, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향에 관해서 소정량만큼 옮겨 배치된 제1 열패턴부와 제2 열패턴부를 구비하고,
    상기 제1 열패턴부가 기판위의 제1 패턴 전사 영역에 투영되는 마스크측의 시야와 기판측의 상 시야를 가지는 제1 투영 광학계와, 상기 제2 열패턴부가 상기 기판위의 제2 패턴 전사 영역에 투영되는 마스크측의 시야와 기판측의 상 시야를 가지는 제2 투영 광학계를 구비하여, 상기 제2 방향을 주사 방향으로 하는 주사형 노광 장치에 이용되고,
    상기 제1 투영 광학계 및 상기 제2 투영 광학계의 상기 시야의 중심 사이의 상기 주사 방향에서의 간격을 Dm으로 하고, 상기 제1 투영 광학계 및 상기 제2 투영 광학계에 의한 상 시야의 중심 사이의 상기 주사 방향에서의 간격을 Dp로 하며, 상기 제1 투영 광학계 및 상기 제2 투영 광학계의 각각의 투영 배율을 β로 할 때,
    상기 소정량을,
    (Dm×|β| - Dp)÷|β|
    로 설정하는 것,
    을 특징으로 하는 마스크.
  9. 제1 물체의 확대상을 제2 물체위에 형성하는 투영 광학 장치에 있어서,
    상기 제1 물체의 중간상을 형성하는 제1 결상 광학계와,
    상기 중간상과 상기 제2 물체를 광학적으로 공역(共役)으로 하는 제2 결상 광학계를 구비하고,
    상기 제1 결상 광학계와 상기 제2 결상 광학계 중 한 쪽 광학계는 등배인 투영 배율을 갖고, 다른 쪽 광학계는 확대 투영 배율을 갖고, 상기 등배인 투영 배율을 갖는 상기 광학계의 광로 중에 광학 특성 조정 기구가 배치되는 것을 특징으로 하는 투영 광학 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 결상 광학계는 상기 등배인 투영 배율을 갖고,
    상기 투영 광학 장치의 상기 제2 물체측의 개구수(開口數)를 결정하기 위한 개구 조리개는 상기 제1 결상 광학계내에 배치되는 것을 특징으로 하는 투영 광학 장치.
  11. 패턴부를 갖는 마스크로서,
    이 마스크는,
    제1 방향을 따라서 늘어선 홀수열째의 홀수열 패턴부와 짝수열째의 짝수열 패턴부를 포함하고, 상기 홀수열 패턴부와 상기 짝수열 패턴부 중, 인접하는 적어도 한 쌍은 상기 제1 방향의 단부에, 동일한 패턴을 가지는 공통 영역을 가지고, 상기 홀수열 패턴부의 전체 영역과 상기 짝수열 패턴부의 전체 영역이 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 소정량 옮겨 배치되며,
    상기 제2 방향에 있어서 각각 다른 시야를 갖는 제1 투영 광학계 및 제2 투영 광학계를 구비하고, 상기 제2 방향을 주사 방향으로 하여, 상기 제1 투영 광학계를 이용하여 상기 마스크위의 상기 홀수열 패턴부를 기판위의 제1 패턴 전사 영역에 주사 노광하는 동시에, 상기 제2 투영 광학계를 이용하여 상기 마스크위의 상기 짝수열 패턴부를 상기 기판위의 제2 패턴 전사 영역에 주사 노광하는 주사형 노광 장치에 이용되고,
    상기 제1 투영 광학계 및 상기 제2 투영 광학계의 상기 시야의 중심 사이의 상기 제2 방향에서의 간격을 Dm으로 하고, 상기 제1 투영 광학계 및 상기 제2 투영 광학계에 의한 상 시야의 중심 사이의 상기 제2 방향에서의 간격을 Dp로 하고, 상기 제1 투영 광학계 및 제2 투영 광학계의 각각의 투영 배율을 β로 할 때,
    상기 소정량을,
    (Dm×|β| - Dp)÷|β|
    으로 설정하는 것,
    을 특징으로 하는 마스크.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 공통 영역은 인접하는 한 쌍의 상기 홀수열 패턴부와 상기 짝수열 패턴부의 인접하는 측에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 마스크.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 공통 영역은 인접하는 한 쌍의 상기 홀수열 패턴부와 상기 짝수열 패턴부의 인접하는 측과는 반대측에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 마스크.
  14. 청구항 11 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소정량은 36mm ~ 150mm의 범위내인 것을 특징으로 하는 마스크.
  15. 청구항 11 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 기재된 마스크의 제조 방법으로서,
    마스크위에 형성하는 모든 패턴에 대응하는 패턴 데이터를 상기 제1 방향으로 분할하는 공정과,
    분할한 적어도 1개 영역의 상기 제1 방향의 단부에, 공통 영역에 대응하는 패턴 데이터를 부가하여, 묘화(描畵) 데이터를 작성하는 공정과,
    분할한 각 영역에 대응하는 상기 묘화 데이터를 이용하여 마스크위에 패턴을 제2 방향으로 상기 소정량 옮겨 묘화하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크의 제조 방법.
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