KR101521193B1 - 광학 특성의 계측 방법 및 광학 특성의 계측 장치, 광학 특성의 조정 방법, 노광 장치, 노광 방법 및 노광 장치의 제조 방법 - Google Patents

광학 특성의 계측 방법 및 광학 특성의 계측 장치, 광학 특성의 조정 방법, 노광 장치, 노광 방법 및 노광 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

제 1 면에 배치되는 물체의 상을 제 2 면 상에 형성하는 광학계의 광학 특성을 계측하는 광학 특성의 계측 방법에 있어서, 계측광이 통과 또는 반사하는 제 1 영역을 상기 제 1 면에 배치하고(S20), 상기 계측광이 통과 또는 반사하는 제 2 영역을 상기 제 2 면에서의 상기 제 1 영역에 대응하는 위치에 배치하고(S21), 상기 제 1 영역 또는 상기 제 2 영역 중 하나 및 상기 광학계를 거친 상기 계측광의 광량을 상기 제 1 영역 또는 상기 제 2 영역 중 다른 하나를 통해 검출하며(S23, S24), 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역 중 적어도 하나는 상기 광학계를 거쳐서 통과 또는 반사되는 상기 계측광의 광량이 상기 광학 특성에 따라 변화되는 형상을 갖는다.

Description

광학 특성의 계측 방법 및 광학 특성의 계측 장치, 광학 특성의 조정 방법, 노광 장치, 노광 방법 및 노광 장치의 제조 방법{OPTICAL CHARACTERISTIC MEASURING METHOD AND OPTICAL CHARACTERISTIC MEASURING APPARATUS, OPTICAL CHARACTERISTIC ADJUSTING METHOD, EXPOSING DEVICE, EXPOSING METHOD, AND EXPOSING DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 반도체 소자 또는 액정 표시 소자 등의 전자 디바이스를 리소그래피 공정으로 제조하기 위해서 이용되는 광학계의 광학 특성을 계측하기 위한 광학 특성의 계측 방법, 해당 광학계의 광학 특성을 조정하기 위한 광학 특성의 조정 방법, 해당 조정법에 의해 조정된 광학계를 구비한 노광 장치, 해당 노광 장치를 이용한 노광 방법 및 해당 노광 장치를 제조하기 위한 노광 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
예컨대 반도체 소자 또는 액정 표시 소자 등을 제조할 때에, 마스크(래티클, 포토마스크 등)에 형성되어 있는 패턴을 광학계(투영 광학계)를 거쳐서 레지스트가 도포된 기판(유리 플레이트 또는 반도체 웨이퍼 등) 상에 노광하는 노광 장치가 사용되고 있다. 이 노광 장치는 마스크에 형성되어 있는 패턴을 기판 상에 고해상도로 투영해야 한다. 그 때문에, 노광 장치가 구비하는 광학계는 제반 수차를 충분히 보정한 양호한 광학 특성을 갖도록 설계되어 있다.
그러나, 설계대로의 광학계를 제조하는 것은 곤란하며, 실제로 제조된 광학계의 광학 특성은 설계상의 광학 특성과 상이한 경우가 있다. 따라서, 제조된 광학계의 광학 특성을 계측하고, 계측 결과에 근거하여 광학계의 광학 특성을 조정해야 한다. 광학계의 광학 특성을 계측하는 기술로서, 예컨대, 일본 특허 출원 공개 제2000-121498호 공보에는, 광학계를 거쳐서 형성된 계측용 패턴의 공간상(像)에 대하여, 기판 스테이지에 마련된 개구부를 상대적으로 이동시켜, 개구부를 통과한 계측용 패턴의 공간상의 광 강도 분포를 취득하고, 취득한 공간상의 강도 분포의 변화량으로부터 결상 광학계의 광학 특성의 계측을 행하는 기술이 기재되어 있다.
발명의 개시
그런데, 마스크 패턴의 미세화에 따른, 노광 장치에 탑재된 광학계의 광학 특성을 보다 고정밀도로 계측할 필요성이 생기고 있다. 그러나, 종래의 광학 특성의 계측 방법에서는, 상술한 바와 같이 계측용 패턴의 공간상에 대하여, 기판 스테이지에 마련된 개구부를 상대적으로 이동시키는 것에 의해 공간상의 강도 분포를 취득하고 있었기 때문에, 기판 스테이지의 이동 정밀도가 광학 특성의 계측 정밀도에 크게 영향을 주고 있었다.
또한, 기판 스테이지를 이동시키지 않고, 광학계를 거친 계측용 패턴의 공간상을 직접 CCD 등의 센서에 의해 검출함으로써 계측용 패턴의 공간상의 강도 분포를 얻는 것이 고려된다. 그러나, 이 경우, 센서에는, 공간상의 강도 분포의 검출에 요구되는 공간 분해능이 필요하게 된다. 즉, CCD 등의 센서의 화소를 공간 분해능에 따라 충분히 작게 해야 한다. 그러나, 현재, 이 요구를 만족시키는 센서가 존재하지 않기 때문에, 광학계의 광학 특성을 고정밀도로 계측하는 것은 곤란하였다.
또한, CCD 등의 센서에서, 필요한 공간 분해능이 얻어지도록, 센서의 입사면측에 확대 광학계를 배치하는 방법도 있지만, 확대 광학계를 배치함으로써, 계측계가 대형화된다고 하는 문제가 있다.
본 발명의 과제는, 광학계의 광학 특성을 고정밀도로 계측할 수 있는 광학 특성의 계측 방법, 해당 광학계의 광학 특성을 고정밀도로 조정할 수 있는 광학 특성의 조정 방법, 해당 조정법에 의해 조정된 광학계를 구비한 노광 장치, 해당 노광 장치를 이용한 노광 방법 및 해당 노광 장치를 제조하기 위한 노광 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 광학 특성의 계측 방법은, 제 1 면에 배치되는 물체의 상(像)을 제 2 면 상에 형성하는 광학계의 광학 특성을 계측하는 광학 특성의 계측 방법에 있어서, 계측광이 통과 또는 반사되는 제 1 영역을 상기 제 1 면에 배치하고, 상기 계측광이 통과 또는 반사되는 제 2 영역을 상기 제 2 면에서의 상기 제 1 영역에 대응하는 위치에 배치하고, 상기 제 1 영역 또는 상기 제 2 영역 중 하나 및 상기 광학계를 거친 상기 계측광의 광량을, 상기 제 1 영역 또는 상기 제 2 영역 중 다른 하나를 거쳐서 검출하며, 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역 중 적어도 하나는, 상기 광학계를 거쳐서 통과 또는 반사하는 상기 계측광의 광량이 상기 광학 특성에 따라 변화되는 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 광학 특성의 조정 방법은, 본 발명의 광학 특성의 계측 방법에 의해 광학계의 광학 특성의 계측을 행하는 계측 공정과, 상기 계측 공정에서의 계측 결과를 이용하여 상기 광학계의 상기 광학 특성의 조정을 행하는 조정 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 노광 장치는, 마스크의 패턴을 감광성 기판 상에 형성하는 노광 장치에 있어서, 본 발명의 광학 특성의 조정 방법에 의해 조정된 광학계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 노광 장치는, 마스크의 패턴을 광학계를 거쳐서 감광성 기판 상에 형성하는 노광 장치에 있어서, 상기 광학계의 물체면 또는 상면(像面) 중 하나에 배치되고, 계측광이 통과 또는 반사되는 제 1 영역을 갖는 제 1 패턴과, 상기 광학계의 물체면 또는 상면 중 다른 하나이고 또한 상기 제 1 영역에 대응하는 위치에 배치되고, 상기 계측광이 통과 또는 반사되는 제 2 영역을 갖는 제 2 패턴과, 상기 제 1 패턴 또는 상기 제 2 패턴 중 하나 및 상기 광학계를 거친 상기 계측광의 광량을 상기 제 1 패턴 또는 상기 제 2 패턴 중 다른 하나를 통해 검출하는 검출부를 구비하되, 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역 중 적어도 하나는 상기 광학계를 거쳐서 통과 또는 반사되는 상기 계측광의 광량이 상기 광학 특성에 따라 변화되는 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 노광 방법은, 마스크의 패턴을 감광성 기판 상에 형성하는 노광 방법에 있어서, 상기 패턴을 조명하는 조명 공정과, 상기 조명 공정에 의해 조명된 상기 패턴을 본 발명의 광학 특성의 조정 방법에 의해 조정된 광학계에 의해 상기 감광성 기판 상에 형성하는 형성 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 노광 장치의 제조 방법은, 마스크의 패턴을 광학계를 거쳐서 감광성 기판 상에 형성하는 노광 장치를 제조하는 노광 장치의 제조 방법에 있어서, 본 발명의 광학 특성의 조정 방법에 의해 상기 광학계의 광학 특성의 조정을 행하는 조정 공정과, 상기 조정 공정에 의해 조정된 상기 광학계를 상기 노광 장치 내에 설치하는 설치 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 노광 장치의 제조 방법은, 마스크의 패턴을 광학계를 거쳐서 감광성 기판 상에 형성하는 노광 장치를 제조하는 노광 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 광학계를 상기 노광 장치 내에 설치하는 설치 공정과, 본 발명의 광학 특성의 조정 방법에 의해, 상기 노광 장치 내에 설치된 상기 광학계의 광학 특성의 조정을 행하는 조정 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 광학 특성의 계측 방법에 의하면, 제 1 영역 및 제 2 영역 중 적어도 하나가 광학계를 거쳐서 통과 또는 반사되는 계측광의 광량이 광학계의 광학 특성에 따라 변화되는 형상을 갖고 있기 때문에, 제 1 영역 또는 제 2 영역 중 하나의 공간상과 제 1 영역 또는 제 2 영역 중 다른 하나를 상대적으로 스캔시키지 않고, 광학계의 광학 특성을 고정밀도로 계측할 수 있다.
또한, 본 발명의 광학 특성의 조정 방법에 의하면, 본 발명의 광학 특성의 계측 방법에 의해 광학계의 광학 특성의 계측을 행하고, 그 계측 결과를 이용하여 광학계의 광학 특성의 조정을 행하기 때문에, 양호한 광학 특성을 갖는 광학계를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 노광 장치에 의하면, 본 발명의 광학 특성의 조정 방법에 의해 조정된 광학계를 구비하고 있기 때문에, 제 1 면에 배치되어 있는 패턴의 상을 양호한 광학 특성을 갖는 광학계를 거쳐서 마스크의 패턴을 감광성 기판 상에 고해상도로 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 노광 장치에 의하면, 제 1 영역 및 제 2 영역 중 적어도 하나가 광학계를 거쳐서 통과 또는 반사되는 계측광의 광량이 광학계의 광학 특성에 따라 변화되는 형상을 갖고 있기 때문에, 제 1 영역 또는 제 2 영역 중 하나의 공간상과 제 1 영역 또는 제 2 영역 중 다른 하나를 상대적으로 스캔시키지 않고, 광학계의 광학 특성을 고정밀도로 계측할 수 있다. 따라서, 마스크의 패턴의 상을 양호한 광학 특성을 갖는 광학계를 거쳐서 감광성 기판 상에 고해상도로 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 노광 방법에 의하면, 본 발명의 광학 특성의 조정 방법에 의해 조정된 광학계에 의해, 마스크의 패턴을 감광성 기판 상에 고해상도로 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 노광 장치의 제조 방법에 의하면, 본 발명의 광학 특성의 조정 방법에 의해 광학계의 광학 특성의 조정을 행하고, 조정된 광학계를 노광 장치 내에 설치한다. 또는, 광학계를 노광 장치 내에 설치하고, 본 발명의 광학 특성의 조정 방법에 의해 노광 장치 내에 설치된 광학계의 광학 특성의 조정을 행한다. 따라서, 양호한 광학 특성을 갖는 광학계를 구비한 노광 장치를 제조할 수 있다.
도 1은 실시 형태에 따른 투영 노광 장치의 개략 구성을 나타내는 도면,
도 2는 실시 형태에 따른 투영 노광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 3은 실시 형태에 따른 투영 광학계의 광학 특성의 계측 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 4는 실시 형태에 따른 계측용 마스크의 구성을 나타내는 도면,
도 5는 실시 형태에 따른 계측 장치의 구성을 나타내는 도면,
도 6은 투영 광학계의 왜곡(distortion)이 없는 경우에 있어서의 2개의 광량의 총합의 관계를 설명하기 위한 도면,
도 7은 투영 광학계의 왜곡이 있는 경우에 있어서의 2개의 광량의 총합의 관계를 설명하기 위한 도면,
도 8은 투영 광학계의 왜곡이 있는 경우에 있어서의 2개의 광량의 총합의 관계를 설명하기 위한 도면,
도 9는 투영 광학계의 왜곡과 2개의 광량의 총합의 차이 관계를 나타내는 그래프,
도 10은 실시 형태에 따른 다른 계측용 마스크의 구성을 나타내는 도면,
도 11은 실시 형태에 따른 다른 계측 장치의 구성을 나타내는 도면,
도 12는 실시 형태에 따른 다른 계측용 마스크의 구성을 나타내는 도면,
도 13은 실시 형태에 따른 다른 계측 장치의 구성을 나타내는 도면,
도 14는 실시 형태에 따른 다른 계측용 마스크의 구성을 나타내는 도면,
도 15는 실시 형태에 따른 다른 계측 장치의 구성을 나타내는 도면,
도 16은 실시 형태에 따른 다른 개구부의 구성을 나타내는 도면,
도 17은 실시 형태에 따른 다른 개구부의 구성을 나타내는 도면,
도 18은 실시 형태에 따른 마이크로 디바이스로서의 반도체 디바이스의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 도면을 참조하여, 실시 형태에 따른 투영 노광 장치(노광 장치)에 대하여 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 따른 투영 노광 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
또, 이하의 설명에서는, 각 도면 중에 나타낸 XYZ 직교 좌표계를 설정하고, 이 XYZ 직교 좌표계를 참조하면서 각 부재의 위치 관계에 대해 설명한다. XYZ 직교 좌표계는, X축 및 Y축이 웨이퍼(감광성 기판) W에 대하여 평행하게 되도록 설정되고, Z축이 웨이퍼 W에 대하여 직교하는 방향으로 설정되어 있다. X축은 도 1의 지면에 평행한 방향으로 하고, Y축은 도 1의 지면에 수직인 방향으로 한다.
도 1에 나타내는 투영 노광 장치는, 노광광을 공급하기 위한 광원(도시하지 않음) 및 광원으로부터의 광으로 마스크 M을 균일하게 조명하는 조명 광학계(도시하지 않음)와, 마스크 M에 형성되어 있는 패턴을 웨이퍼 W 상에 결상하는 투영 광학계(광학계)(15)를 구비하고 있다. 또한, 마스크 M을 유지하고, 또한 투영 광학계(15)의 물체면(XY 평면과 평행한 면)에 대하여, 마스크 M의 패턴 형성면의 위치를 조정 가능한 마스크 스테이지(12)와, 웨이퍼 W를 유지하고, 또한 투영 광학계(15)의 상면(XY 평면과 평행한 면)에 대하여, 웨이퍼 W의 표면의 위치를 조정 가능한 웨이퍼 스테이지(16)를 구비하고 있다.
또, 본 실시 형태에서는, 기판으로서 웨이퍼 W를 예로 설명하지만, 웨이퍼 W에 한정되지 않고, 유리 플레이트이더라도 좋다.
광원으로부터 사출된 광은 조명 광학계를 거쳐서 마스크 M을 중첩적으로 균일한 조도로 조명한다. 또, 광원으로서는, 수은 램프, KrF 엑시머 레이저, ArF 엑시머 레이저, F2 레이저, 극단 자외광 등의 광원을 사용할 수 있다.
마스크 M을 거친 광은 투영 광학계(15)에 입사된다. 투영 광학계(15)는 복수의 광학 부재에 의해 구성되고, 마스크 M에 형성되어 있는 패턴을 소정의 배율(축소 배율, 등배율, 또는 확대 배율)로 웨이퍼 W 상에 결상한다. 웨이퍼 W를 유지하는 웨이퍼 스테이지(16)는 X축 및 Y축 방향으로 이동 가능한 XY 스테이지와, Z축 방향으로 이동 가능하고 Z축에 대하여 경사 가능한 Z 스테이지 등에 의해 구성되어 있다. 웨이퍼 스테이지(16)의 Z 스테이지에는 웨이퍼 W를 흡인 유지하는 웨이퍼 홀더(17)가 마련되어 있다. 웨이퍼 스테이지(16)를 XY 평면 내에서 2차원적으로 구동 제어하면서, 웨이퍼 W에 형성된 각 노광 영역에 마스크 M의 전사 패턴을 점차적으로 노광한다. 또한, 이 투영 노광 장치에는, 웨이퍼 W 상의 XY 평면 내에서의 위치를 계측하기 위한 웨이퍼 스테이지 간섭계(18) 및 웨이퍼 W의 Z 방향에서의 위치를 계측하기 위한 오토 포커스계(19)가 마련되어 있다. 웨이퍼 스테이지 간섭계(18) 및 오토 포커스계(19)에 의한 계측 결과는 제어 장치(30)에 대하여 출력된다.
또한, 이 투영 노광 장치는 투영 광학계(15)의 광학 특성을 계측하기 위한 계측 장치(20)를 구비하고 있다. 계측 장치(20)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 2개의 개구부(수광 패턴)(43, 44)를 갖는 패턴판(20c)과, 2개의 개구부(43, 44)를 통과한 광을 수광하는 검출부로서의 센서부(20a)(CCD 또는 광량 검출 센서 등)를 구비한다. 도 1에 있어서, 계측 장치(20)는 웨이퍼 스테이지(16) 상이고 또한 웨이퍼 홀더(17)의 근방에 설치되어 있으며, 패턴판(20c)에서의 패턴 형성면은 웨이퍼 W면과 대략 동일한 높이로 설정되어 있다. 계측 장치(20)의 구성에 대해서는 후술한다. 계측 장치(20)에 의한 계측 결과는 제어 장치(30)에 출력된다.
제어 장치(30)는, 계측 장치(20)로부터 출력된 계측 결과에 근거하여, 투영 광학계(15)의 광학 특성을 조정한다. 또, 투영 광학계(15)의 광학 특성의 계측 방법 및 조정 방법의 상세한 설명에 관해서는 후술한다.
다음으로, 도 2의 흐름도를 참조하여, 본 실시 형태에 따른 투영 노광 장치(노광 장치)의 제조 방법에 대하여 설명한다.
우선, 제반 수차를 충분히 보정하여 양호한 광학 특성을 갖도록 투영 광학계(15)를 설계하고, 그 설계 후에 제조된 투영 광학계(15)를 투영 노광 장치 내의 소정의 위치에 설치한다(단계 S10, 설치 공정). 다음으로, 단계 S10에서 투영 노광 장치 내에 설치된 투영 광학계(15)의 광학 특성의 계측을 행한다(단계 S11, 계측 공정). 즉, 실제로 제조된 투영 광학계에는 다양한 요인에 기인하는 제반 수차가 잔존하는 경우가 있기 때문에, 투영 광학계의 광학 특성을 계측한다. 이 계측 결과에 근거하여, 투영 광학계(15)의 광학 특성이 양호한지 여부의 판단을 행하고(단계 S12), 양호하지 않은 경우에는, 투영 광학계(15)의 광학 특성의 조정을 행하고(단계 S13, 조정 공정), 단계 S11로 되돌아가서, 재차 투영 광학계(15)의 광학 특성의 계측을 행한다. 한편, 투영 광학계(15)의 광학 특성이 양호한 경우에는 투영 노광 장치의 제조를 종료한다.
도 3은 본 실시 형태에 따른 투영 광학계(15)의 광학 특성의 계측 방법(단계 S11의 계측 공정)을 설명하기 위한 흐름도이다.
여기서, 본 실시 형태에 따른 투영 광학계(15)의 광학 특성이란, 광학 특성의 계측 방향에 대하여, 투영 광학계(15)의 광축에 비대칭인 수차(왜곡, 코마 수차로 대표되는 수차)를 포함한다. 또, 본 실시 형태에서는, 투영 광학계(15)의 왜곡의 계측을 예로 들어 설명한다.
우선, 계측광이 통과 가능한 계측 패턴(40, 41)이 형성되어 있는 계측용 마스크를 마스크 스테이지(12) 상에 배치한다(단계 S20). 도 4는 계측용 마스크 M1의 구성을 나타내는 도면이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 계측용 마스크 M1에는 계측 방향(X 방향)으로 수 ㎛폭을 갖는 2개의 계측 패턴(40, 41)이 형성되어 있다. 계측 패턴(40, 41)의 폭은 코마 수차 등의 영향을 받지 않을 정도로 굵게 하는 것이 바람직하다.
다음으로, 웨이퍼 스테이지(16)를 XY 방향으로 이동시키는 것에 의해, 계측 장치(20)의 패턴판(20c)에 형성된 2개의 개구부(43, 44)를 투영 광학계(15)의 투영 영역(시야) 내에 배치한다(단계 S21). 2개의 개구부(43, 44)는 계측용 마스크 M1에 형성되어 있는 계측 패턴(40, 41)과 다른 형상을 가지며, 투영 광학계(15)의 광학 특성의 계측 방향과 직교하는 방향(Y 방향)의 형상이 변화되어 있다. 즉, 개구부(43, 44)는 투영 광학계(15)를 거쳐서 통과하는 계측광의 광량이 투영 광학계(15)의 왜곡에 따라 변화되는 형상을 갖고 있다.
구체적으로는, 도 5(a)에 나타낸 바와 같이, 개구부(43, 44)의 형상은 각각 저변(底邊)이 대향하도록 배치된 삼각 형상이며, 그 사변(斜邊)이 계측 방향(X 방향)에 대하여 0<θ<90(도)의 각도 θ를 갖고 있다. 각도 θ의 크기는, 필요로 되는 계측 정밀도, 계측 범위, 다이나믹 레인지(dynamic range) D의 크기에 의해 결정된다. 보다 고정밀도로 왜곡을 계측하고자 하는 경우에는, 각도 θ의 크기는 90도에 가까운 쪽(단, 각도 θ=90도는 제외함)이 바람직하다. 다이나믹 레인지 D의 크기를 고정한 경우, 각도 θ의 크기가 90도에 가까워짐에 따라, 개구부(43, 44)의 계측 방향에 직교하는 방향(Y 방향)의 크기 H가 커진다. Y 방향의 크기 H는 필요로 되는 계측 범위 등에 의해 결정된다.
또한, 계측 장치(20)가 구비하는 센서부(20a)에는, 개구부(43)를 통과한 계측광, 개구부(44)를 통과한 계측광, 또는 후술하는 레퍼런스(reference) 개구(45)를 통과한 계측광을 각각 독립적으로 수광하기 위해서, 개구부(43)에 대응하는 수광 영역, 개구부(44)에 대응하는 수광 영역, 레퍼런스용 개구(45)에 대응하는 수광 영역을 설정하는 설정부가 접속되어 있다. 설정부(20b)의 동작은 제어 장치(30)에 의해 제어되고 있다.
또, 광학 특성을 계측할 때에, 계측용 마스크 M1을 조명하는 계측광의 광량 변화가 계측 정밀도에 영향을 주는 경우도 있다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 패턴판(20c)에는 계측광의 광량 변화를 모니터링하기 위한 레퍼런스용 개구(45)가 형성되어 있다. 설정부(20b)는, 계측광의 광량 변화를 모니터링하는 경우에, 레퍼런스용 개구(45)에 대응하는 수광 영역을 설정하고, 레퍼런스용 개구(45)를 통과한 계측광을 검출한다. 그리고, 레퍼런스용 개구(45)를 통과한 계측광의 광량을 모니터링하고, 모니터링 결과에 근거하여 투영 광학계(15)의 광학 특성의 계측 결과를 보정하는 것에 의해 높은 계측 정밀도를 유지할 수 있다.
다음으로, 단계 S20에서 배치된 계측용 마스크 M1을 소정의 파장의 광, 즉 노광에 이용하는 광과 동일한 파장을 갖는 계측광으로 조명한다(단계 S22). 그리고, 계측 패턴(40, 41) 및 투영 광학계(15)를 거쳐서 계측 패턴의 상을 계측 장치(20)의 개구부(43, 44)에 투영한다.
다음으로, 설정부(20b)의 설정 동작에 의해, 센서부(20a)는, 계측 패턴(40)을 통과하고 개구부(43)를 거친 계측광과, 계측 패턴(41)을 통과하고, 개구부(44)를 거친 계측광을 각각 검출한다(단계 S23). 구체적으로는, 개구부(43)를 통과한 계측광의 광량의 총합 I1을 검출함과 아울러, 개구부(44)를 통과한 계측광의 광량의 총합 I2를 검출한다. 센서부(20a)에 의해 계측된 광량의 총합 I1, I2는 제어 장치(30)에 대하여 출력된다.
다음으로, 단계 S23에서 검출된 광량의 총합 I1과 I2를 비교하고(단계 S24), 단계 S24에서의 비교 결과를 이용하여 투영 광학계(15)의 왜곡을 계측한다(단계 S25, 계측 공정). 여기서, 개구부(43, 44)에 대한 계측 패턴(40, 41)의 상의 위치 관계는, 투영 광학계(15)에 왜곡이 없는 경우(왜곡량=0인 경우), 도 6에 나타낸 바와 같이, 개구부(43)를 통과한 계측광의 광량의 총합 I1과, 개구부(44)를 통과한 계측광의 광량의 총합 I2가 동일하게 되도록 설정되어 있다. 따라서, 투영 광학계(15)에 왜곡이 없는 경우(왜곡량=0인 경우),개구부(43)를 통과한 계측광의 광량의 총합 I1과, 개구부(44)를 통과한 계측광의 광량의 총합 I2는 동일하게 되어, 광량의 차 ΔI는 ΔI=I1-I2=0으로 된다.
한편, 투영 광학계(15)에 왜곡이 있는 경우(왜곡량≠0인 경우), 도 7 또는 도 8에 나타낸 바와 같이, 개구부(43, 44)에 대한 계측 패턴(40, 41)의 상의 위치가 변화된다. 따라서, 개구부(43)를 통과한 계측광의 광량의 총합 I1과, 개구부(44)를 통과한 계측광의 광량의 총합 I2는 상이하며, 광량의 차 ΔI는 ΔI=I1-I2≠0으로 된다. 또, 도 9에 나타낸 바와 같이, 왜곡과 ΔI는 정비례의 관계에 있다. 따라서, ΔI를 구하는 것에 의해, 투영 광학계(15)의 왜곡을 계측할 수 있다.
또, 도 2의 흐름도의 단계 S11에서 계측한 투영 광학계(15)의 왜곡의 양에 근거하는, 투영 광학계(15)의 광학 특성의 조정(단계 S13의 조정 공정)은 이 왜곡을 보정하기 위한 조정량을 산출하여, 투영 광학계(15)의 왜곡의 조정을 행한다. 구체적으로는, 투영 광학계(15)를 구성하는 광학 부재의 적어도 하나의 투영 광학계(15)의 광축 방향으로의 이동, 투영 광학계(15)의 광축과 직교하는 방향으로의 시프트 또는 경사, 투영 광학계(15)의 광축을 중심으로 한 회전에 의해 투영 광학계(15)의 왜곡의 조정을 행한다.
본 실시 형태에 따른 투영 노광 장치에 의하면, 수광 패턴의 개구부(43, 44)는, 투영 광학계(15)를 거쳐서 통과하는 계측광의 광량이 투영 광학계(15)의 왜곡량에 따라 변화되는 형상을 갖고 있기 때문에, 종래의 광학 특성의 계측 방법과 같이 계측 패턴의 공간상에 대하여, 웨이퍼 스테이지에 마련된 개구부를 상대적으로 이동시키지 않고, 투영 광학계(15)의 왜곡을 고정밀도로 계측할 수 있다. 따라서, 계측 결과를 이용하여 투영 광학계(15)의 왜곡의 조정을 행하는 것에 의해 양호한 광학 특성을 갖는 투영 광학계(15)를 얻을 수 있고, 마스크 M의 패턴의 상을 양호한 광학 특성을 갖는 투영 광학계(15)를 거쳐서 웨이퍼 W 상에 고해상도로 형성할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 광학 특성의 계측 방법에 의하면, 종래의 광학 특성의 계측 방법과 같이, 계측 패턴의 공간상에 대하여, 웨이퍼 스테이지에 마련된 개구부를 상대적으로 이동시킬 필요가 없기 때문에, 웨이퍼 스테이지의 이동 정밀도에 영향을 받지 않고 투영 광학계(15)의 광학 특성(왜곡)을 고정밀도로 계측할 수 있다. 웨이퍼 스테이지의 이동 시간도 불필요하기 때문에, 대폭 계측 시간을 단축할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 따른 광학 특성의 계측 방법에 의하면, 개구부(43, 44)를 통과한 계측광의 광량의 총합을 검출하면 되기 때문에, 패턴의 공간 분해능에 의존하는 일없이 공간 분해능이 엉성한 센서를 이용할 수 있다. 또한, 계측광의 광량을 직접 센서부에서 검출하면 되기 때문에, 수광 패턴과 센서부 사이에 릴레이 광학계 등을 구비할 필요가 없고, 컴팩트하고 또한 저비용의 계측 장치에 의해 투영 광학계(15)의 광학 특성의 계측을 행할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 광학 특성의 조정 방법에 의하면, 본 실시 형태에 따른 광학 특성의 계측 방법에 의해 투영 광학계(15)의 광학 특성의 계측을 행하고, 그 계측 결과를 이용하여 투영 광학계(15)의 광학 특성의 조정을 행하기 때문에, 수차가 충분히 보정된 양호한 광학 특성을 갖는 광학계를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 투영 노광 장치의 제조 방법에 의하면, 본 실시 형태에 따른 광학 특성의 계측 방법 및 조정 방법에 의해 투영 광학계(15)의 광학 특성의 계측 및 조정을 행한다. 따라서, 수차가 충분히 보정된 양호한 광학 특성을 갖는 투영 광학계를 구비한 노광 장치를 제조할 수 있다.
또, 본 실시 형태에 따른 광학 특성의 계측 방법에 있어서는, 도 4에 나타내는 바와 같은 계측용 마스크 M1 및 도 5에 나타내는 바와 같은 계측 장치(20)를 이용하여 투영 광학계(15)의 왜곡을 계측하고 있지만, 하나의 계측점에 대하여, 2세트 이상의 동일한 형상의 계측 패턴을 갖는 계측용 마스크 및 2세트 이상의 개구부를 갖는 계측 장치를 이용하여 투영 광학계(15)의 왜곡을 계측하여도 좋다. 예컨대, 도 10에 나타내는 바와 같은 3세트의 계측 패턴(40a, 41a, 40b, 41b, 40c, 41c)이 형성된 계측용 마스크 M2 및 도 11에 나타낸 바와 같이 3세트의 개구부(43a, 44a, 43b, 44b, 43c, 44c)가 형성된 패턴판을 구비하는 계측 장치(20A)를 이용하여 투영 광학계(15)의 왜곡을 계측하여도 좋다. 또, 개구부(43a~43c)의 형상은 도 5에 나타내는 개구부(43)와 동일한 형상이고, 계측 패턴(44a~44c)의 형상은 도 5에 나타내는 개구부(44)와 동일한 형상이다.
이 경우에는, 계측 패턴(40a) 및 투영 광학계(15)를 거쳐서 개구부(43a)를 통과한 계측광, 계측 패턴(40b) 및 투영 광학계(15)를 거쳐서 개구부(43b)를 통과한 계측광, 계측 패턴(40c) 및 투영 광학계(15)를 거쳐서 개구부(43c)를 통과한 계측광의 광량의 총합 I3 또는 평균값 A3을 계측한다. 마찬가지로, 계측 패턴(41a) 및 투영 광학계(15)를 거쳐서 개구부(44a)를 통과한 계측광, 계측 패턴(41b) 및 투영 광학계(15)를 거쳐서 개구부(44b)를 통과한 계측광, 계측 패턴(41c) 및 투영 광학계(15)를 거쳐서 개구부(44c)를 통과한 계측광의 광량의 총합 I4 또는 평균값 A4를 계측한다. 그리고, 광량의 총합 I3 또는 평균값 A3과 광량의 총합 I4 또는 평균값 A4와의 비교 결과에 근거하여 투영 광학계(15)의 왜곡을 계측한다. 이 계측 방법에 의하면, 보다 고정밀도로 왜곡량을 계측할 수 있다.
또한, 예컨대, 도 12에 나타내는 바와 같은 3세트의 계측 패턴(40d, 40e, 40f, 41d, 41e, 41f)이 형성된 계측용 마스크 M3 및 도 13에 나타내는 바와 같은 3세트의 개구부(43d, 43e, 43f, 44d, 44e, 44f)가 형성된 패턴판을 구비한 센서(20B)를 이용하여 투영 광학계(15)의 왜곡을 계측하여도 좋다. 또, 개구부(43d~43f, 44d~44f)의 각각의 형상은 도 5에 나타내는 개구부(43) 또는 개구부(44)의 형상과 동일한 형상이다.
이 경우에는, 계측 패턴(40d) 및 투영 광학계(15)를 거쳐서 개구부(43d)를 통과한 계측광, 계측 패턴(40e) 및 투영 광학계(15)를 거쳐서 개구부(43e)를 통과한 계측광, 계측 패턴(40f) 및 투영 광학계(15)를 거쳐서 개구부(43f)를 통과한 계측광의 광량의 총합 I5를 계측한다. 마찬가지로, 계측 패턴(41d) 및 투영 광학계(15)를 거쳐서 개구부(44d)를 통과한 계측광, 계측 패턴(41e) 및 투영 광학계(15)를 거쳐서 개구부(44e)를 통과한 계측광, 계측 패턴(41f) 및 투영 광학계(15)를 거쳐서 개구부(44f)를 통과한 계측광의 광량의 총합 I6을 계측한다. 그리고, 광량의 총합 I5와 광량의 총합 I6의 비교 결과에 근거하여 투영 광학계(15)의 왜곡을 계측한다. 이 계측 방법에 있어서도, 보다 고정밀도인 계측을 행할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 광학 특성의 계측 방법에 있어서는, 투영 광학계(15)의 투영 영역 내에서의 하나의 상점(像点)에서 계측광의 광량을 검출하고 있지만, 투영 광학계(15)의 투영 영역 내에 복수의 상점에서 계측광의 광량을 검출하여도 좋다. 예컨대, 도 14에 나타내는 바와 같은 5세트의 계측 패턴(50~54)이 형성된 계측용 마스크 M4 및 도 15에 나타내는 바와 같은 5세트의 수광 패턴(55~59)이 형성된 패턴판을 구비하는 계측 장치(20C)를 이용하여 투영 광학계(15)의 광학 특성의 계측을 행하더라도 좋다.
도 14에 나타낸 바와 같이, 계측용 마스크 M4에는, 서로 종류가 다른 2개의 계측 패턴이 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 서로 종류가 다른 2개의 계측 패턴으로서 계측 패턴(50~54)이 형성되어 있고, 각 계측 패턴은 서로 직교하는 2개의 계측 방향(X 방향 및 Y 방향)으로 각각 수 ㎛폭을 갖는 2개의 라인 패턴이 형성되어 있다. 또한, 도 15에 나타낸 바와 같이, 계측 장치(20)의 패턴판에는, 서로 종류가 다른 2개의 개구부가 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 서로 종류가 다른 2개의 개구부로서, 각 계측 패턴(50~54)에 대응하여 상술한 실시 형태에 따른 개구부와 동일한 형상을 갖는 개구부가 형성되어 있다. 각 개구부는 서로 직교하는 2개의 계측 방향을 따라 형성되어 있다.
계측용 마스크 M4 및 계측 장치(20C)를 이용하여 투영 광학계(15)의 광학 특성의 계측을 행하는 경우에는, 투영 광학계(15)의 투영 영역 내에서의 복수의 상 높이에서, 계측광의 광량을 동시에 계측할 수 있기 때문에, 고정밀도이고 또한 신속하게 상이한 상 높이에서의 투영 광학계(15)의 광학 특성을 계측할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 왜곡 계측을 예로 설명해 왔지만, 투영 광학계(15)의 코마 수차를 계측하는 경우에는, 폭이 다른 계측 패턴이 복수 형성되어 있는 계측용 마스크 및 계측 패턴의 각각에 대응하여 마련된 본 실시 형태에 따른 개구부가 형성된 패턴판을 구비하는 계측 장치를 이용하면 된다. 또, 코마 수차를 계측하는 경우, 개구부(43) 및 개구부(44)의 적어도 하나만을 이용하여도 좋다.
또한, 계측 패턴의 형상이 동일하여도, 패턴판에, 서로 종류(예컨대, 형성 방향, 피치, 선폭)가 다른 개구부를 2개 이상 마련하는 것에 의해, 다이나믹 레인지나 감도가 다른 계측을 행하는 것도 가능하게 된다.
또, 도 11에 나타내는 계측 장치(20B), 도 13에 나타내는 계측 장치(20C), 도 15에 나타내는 계측 장치(20D)에는, 도 5에 나타내는 계측 장치(20)와 같이 설정부가 접속되어 있다. 또한, 각 계측 장치(20B~20D)의 수광 패턴면에, 하나 이상의 레퍼런스 개구를 마련하고, 계측용 마스크를 조명하는 계측광의 광량을 모니터링하도록 하여도 좋다.
또한, 본 실시 형태에 따른 광학 특성의 계측 방법에 있어서는, 개구부(43)를 통과한 계측광의 광량의 총합 I1과, 개구부(44)를 통과한 계측광의 광량의 총합 I2를 비교하는 것에 의해 투영 광학계(15)의 왜곡을 계측하고 있지만, 개구부(43) 또는 개구부(44)를 통과한 계측광만을 검출하고, 검출 결과로부터 투영 광학계(15)의 왜곡을 계측할 수도 있다. 예컨대, 개구부(43)(또는 개구부(44))를 통과한 계측광을 소정 시간마다 검출하고, 개구부(43)(또는 개구부(44))를 통과한 계측광의 광량의 총합 I1(또는 I2)의 시간 경과에 따른 변화량으로부터 시간 변화적인 투영 광학계(15)의 왜곡의 량의 변화를 계측한다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 도 5, 도 11, 도 13, 도 15에 나타내는 개구부가 투영 광학계(15)의 광학 특성에 따라 변화되는 형상을 갖고 있지만, 도 5, 도 11, 도 13, 도 15에 나타내는 개구부의 형상을 계측용 마스크에 형성하고, 또한 도 4, 도 10, 도 12, 도 14에 나타내는 계측 패턴의 형상을 계측 장치의 패턴판에 형성하여도 좋다. 또한, 계측용 마스크 및 계측 장치의 패턴판에, 투영 광학계(15)의 광학 특성에 따라 변화되는 형상을 갖는 개구부를 형성하는 경우, 계측용 마스크에 형성되는 계측 패턴의 형상과, 패턴판에 형성되는 형성되는 개구부의 형상을 서로 다른 형상으로 하면 된다.
본 실시 형태에 있어서는, 도 5, 도 11, 도 13, 도 15에 나타내는 개구부를 예로 들어 설명하고 있지만, 예컨대, 도 16에 나타내는 바와 같은 계측 방향에 직교하는 방향(Y 방향)으로 곡선을 갖는 개구부이더라도 좋다. 또한, 도 17(a)~(f)에 나타내는 바와 같은 개구부이더라도 좋다. 즉, 투영 광학계(15)의 광학 특성에 따라 통과하는 계측광의 광량이 변화되도록, 계측 방향(X 방향)에 대하여 0<θ<90(도)의 각도 θ를 갖는 형상을 갖는 개구부이면 된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 차광 영역 중의 일부에, 광이 통과하는 개구형의 계측 패턴 및, 차광 영역 중의 일부에, 광이 통과하는 개구부를 이용하여 투영 광학계의 광학 특성의 계측을 행하고 있지만, 계측 패턴을 광이 투과하는 투과형 또는 광을 반사하는 반사형으로 구성하고, 개구부를 투과형 또는 반사형으로 하여도 좋다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 계측 패턴 및 개구부를 이용하여 계측광을 검출하는 예를 나타냈지만, 차광 영역과 광이 통과하는 영역을 반전시키더라도 좋다. 또한, 계측용 마스크 또는 패턴판으로서 액정 표시 디바이스를 이용하고, 전기적으로 계측 패턴이나 개구부를 생성하여도 좋다. 물론, 계측용 마스크, 또는 패턴판에 셔터 기구를 마련하여 기계적으로 계측 패턴이나 개구부를 작성하여도 좋다.
상술한 실시 형태에 있어서는, 하나의 센서부의 수광 영역에서, 설정부에 의해, 각 개구부를 거친 광을 각각 따로따로 수광하는 수광 영역을 설정하고 있지만, 복수의 센서부를 이용하여, 각 센서부에서, 각 개구부를 거친 각각의 광을 수광하여도 좋다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 투영 광학계(15)의 물체측으로부터 계측광을 조사하고, 투영 광학계(15)의 상면을 거쳐서 계측광을 검출하는 것에 의해 투영 광학계(15)의 광학 특성을 계측하고 있지만, 투영 광학계(15)의 상면측으로부터 계측광을 조사하고, 투영 광학계(15)의 물체면을 거쳐서 계측광을 검출하여도 좋다.
또한, 본 실시 형태에서는, 조명광의 광량 변화의 영향을 받지 않도록, 레퍼런스 개구를 통과한 계측광의 광량을 모니터링했지만, ΔI=(I1-I2)/(I1+I2)의 식을 이용하여 광량의 차 ΔI를 구하는 것에 의해서 레퍼런스 개구를 생략할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 투영 노광 장치의 제조 방법에서는, 투영 노광 장치가 투영 광학계(15)의 광학 특성을 계측하기 위한 계측 장치를 구비하고, 투영 광학계(15)를 투영 노광 장치 내에 설치한 후에 투영 광학계(15)의 광학 특성의 계측 및 조정을 행하는 예에 대하여 설명했지만, 투영 광학계(15)를 투영 노광 장치 내에 설치하기 전에, 본 실시 형태에 따른 광학 특성의 계측 방법에 의해 투영 광학계(15)의 광학 특성의 계측을 행하고, 그 결과에 근거하여 광학 특성의 조정을 행하도록 하여도 좋다. 투영 광학계(15)의 광학 특성의 조정은, 포커스 위치를 보정하는 경우에는, 쐐기 형상의 이중 유리(pair glass)를 상대적으로 회전시키거나, 스테이지의 위치를 제어하면 된다.
이 경우에 있어서는, 상술한 투영 광학계(15)의 광학 특성의 조정 외에, 투영 광학계(15)를 구성하는 광학 부재의 적어도 하나의 가공(예컨대 재연마) 또는 교환에 의해 투영 광학계(15)의 광학 특성의 조정을 행하는 것도 가능하다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 투영 광학계의 광학 특성을 계측하는 방법에 대하여 설명했지만, 이 광학 특성의 계측 방법을 이용하여 모든 결상 광학계의 광학 특성을 계측할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 계측 장치(20)를 웨이퍼 스테이지(16)에 부착하는 구성에 대하여 설명했지만, 계측 장치(20)를 웨이퍼 스테이지(16)에 착탈 가능하게 마련하여도 좋다.
또한, 노광 장치에, 웨이퍼 스테이지와 계측 스테이지의 양쪽을 준비하고, 계측 스테이지에 계측 장치(20)를 마련하여도 좋다.
또한, 투영 광학계와 웨이퍼 사이에 액체를 개재시킨 액침형의 노광 장치에도 이 본 실시 형태를 적용할 수 있다. 또한, 노광광으로서 극단 자외광(EUV광)을 이용하여, 반사형의 광학 부재에 의해 구성되는 조명 광학계 및 투영 광학계 등을 구비한 EUV 노광 장치에도 본 실시 형태를 적용할 수 있다.
상술한 실시 형태에 따른 투영 노광 장치에서는, 투영 광학계(15)를 이용하여 마스크 M에 의해 형성된 전사용의 패턴을 감광성 기판(웨이퍼 W) 상에 형성하는 것(형성 공정)에 의해, 마이크로 디바이스(반도체 소자, 촬상 소자, 액정 표시 소자, 박막 자기 헤드 등)를 제조할 수 있다. 이하, 상술한 실시 형태에 따른 투영 노광 장치를 이용하여 감광성 기판으로서의 웨이퍼 W 등에 소정의 회로 패턴을 형성함으로써, 마이크로 디바이스로서의 반도체 디바이스를 얻을 때의 방법의 일례에 관하여 도 18의 흐름도를 참조하고 설명한다.
우선, 도 18의 단계 S301에서, 1로트의 웨이퍼 W 상에 금속막이 증착된다. 다음의 단계 S302에서, 그 1로트의 웨이퍼 W 상의 금속막 상에 포토레지스트가 도포된다. 그 후, 단계 S303에서, 상술한 실시 형태에 따른 투영 노광 장치를 이용하여, 마스크 M에 형성되어 있는 패턴을 조명광에 의해 조명하고(조명 공정), 조명광에 의해 조명된 패턴의 상이, 본 실시 형태에 따른 광학 특성의 계측 방법 및 조정 방법에 의해 광학 특성이 계측 및 조정된 투영 광학계(15)를 거쳐서, 그 1로트의 웨이퍼 W 상의 각 쇼트 영역에 순차적으로 노광 전사된다(노광 공정). 그 후, 단계 S304에서, 그 1로트의 웨이퍼 W 상의 포토레지스트의 현상이 행하여진 후, 단계 S305에서, 그 1로트의 웨이퍼 W 상에서 레지스트 패턴을 마스크로 하여 에칭을 행하는 것에 의해, 마스크 M의 패턴에 대응하는 회로 패턴이 각 웨이퍼 W 상의 각 쇼트 영역에 형성된다.
그 후, 그 위의 레이어의 회로 패턴의 형성 등을 더 행하는 것에 의해, 반도체 소자 등의 디바이스가 제조된다. 본 실시 형태에 따른 노광 방법에 의하면, 본 실시 형태에 따른 광학 특성의 조정 방법에 의해 조정된 투영 광학계(15)를 이용하여 노광을 행하고 있기 때문에, 웨이퍼 W 상에 고해상도로 마스크 M의 패턴의 상을 형성할 수 있다. 또, 단계 S301~단계 S305에서는, 웨이퍼 W 상에 금속을 증착하고, 그 금속막 상에 레지스트를 도포하고, 그리고 노광, 현상, 에칭의 각 공정을 행하고 있지만, 이들 공정에 선행하여, 웨이퍼 W 상에 실리콘의 산화막을 형성한 후, 그 실리콘의 산화막 상에 레지스트를 도포하고, 그리고 노광, 현상, 에칭 등의 각 공정을 행하더라도 되는 것은 말할 필요도 없다.
또, 본 발명은 2007년 6월 26일에 제출된 일본 특허 출원 제2007-167857호에 포함된 주제에 관련되며, 그 개시의 전부는 여기에 참조 사항으로서 명백히 포함되어 있다.
[산업상이용가능성]
본 발명의 광학 특성의 조정 방법은, 반도체 소자 또는 액정 표시 소자 등의 전자 디바이스를 리소그래피 공정으로 제조하기 위해서 이용되는 광학계의 광학 특성을 계측하기 때문에 유용하며, 본 발명의 광학 특성의 조정 방법에 의해 조정된 광학계를 구비한 노광 장치, 해당 노광 장치를 이용한 노광 방법을 이용하는 것에 의해 광학계의 광학 특성을 고정밀도로 조정할 수 있다. 또한, 해당 노광 장치를 제조하기 위한 노광 장치의 제조 방법에 의해 양호한 광학 특성을 갖는 광학계를 구비한 노광 장치를 제조할 수 있다.

Claims (25)

  1. 제 1 면에 배치되는 물체의 상(像)을 제 2 면 상(上)에 형성하는 광학계의 광학 특성을 계측하는 광학 특성의 계측 방법에 있어서,
    계측광이 통과 또는 반사하는 제 1 영역을 상기 제 1 면에 배치하고,
    상기 계측광이 통과 또는 반사하는 제 2 영역을 상기 제 2 면에서의 상기 제 1 영역에 대응하는 위치에 배치하고,
    상기 제 1 영역 또는 상기 제 2 영역의 한쪽 및 상기 광학계를 통한 상기 계측광의 광량을 상기 제 1 영역 또는 상기 제 2 영역의 다른쪽을 통하여 검출하며,
    상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역 중 적어도 한쪽은 상기 광학 특성이 계측되는 방향과 교차하는 방향으로 형상이 변화하는 것
    을 특징으로 하는 광학 특성의 계측 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역은 서로 다른 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 특성의 계측 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 영역 또는 상기 제 2 영역의 형상은 상기 광학 특성이 계측되는 방향에 대하여 0<θ<90(도)의 각도 θ를 갖는 것을 특징으로 하는 광학 특성의 계측 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 영역 또는 상기 제 2 영역의 형상은 상기 광학 특성이 계측되는 방향에 교차하는 방향으로 곡선을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 특성의 계측 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 영역은 상기 제 1 면 내에 2개 이상 배치되고,
    상기 제 2 영역은 상기 제 2 면 내에 상기 제 1 영역에 대응하여 2개 이상 배치되는 것을 특징으로 하는 광학 특성의 계측 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 2개 이상의 제 1 영역은 그 형상이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 광학 특성의 계측 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 2개 이상의 제 2 영역은 그 형상이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 광학 특성의 계측 방법.
  9. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 광학 특성은, 상기 광학 특성이 계측되는 방향에 대하여, 상기 광학계의 광축에 비대칭인 수차인 것을 특징으로 하는 광학 특성의 계측 방법.
  10. 청구항 1 또는 청구항 3에 기재된 광학 특성의 계측 방법에 의해 광학계의 광학 특성의 계측을 행하는 계측 공정과,
    상기 계측 공정에서의 계측 결과를 이용하여 상기 광학계의 상기 광학 특성의 조정을 행하는 조정 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 특성의 조정 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 조정 공정에서는, 상기 광학계를 구성하는 광학 부재의 적어도 하나의 가공 또는 교환에 의해 상기 광학 특성의 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 광학 특성의 조정 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 조정 공정에서는, 상기 광학계를 구성하는 광학 부재의 적어도 하나의 상기 광학계의 광축 방향으로의 이동, 상기 광축과 직교하는 방향으로의 시프트 또는 경사, 상기 광축을 중심으로 한 회전에 의해 상기 광학 특성의 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 광학 특성의 조정 방법.
  13. 삭제
  14. 마스크의 패턴을 광학계를 통하여 감광성 기판 상에 형성하는 노광 장치에 있어서,
    상기 광학계의 물체면 또는 상면(像面)의 한쪽에 배치되고, 계측광이 통과 또는 반사하는 제 1 영역을 갖는 제 1 패턴과,
    상기 광학계의 물체면 또는 상면의 다른쪽에 또한 상기 제 1 영역에 대응하는 위치에 배치되고, 상기 계측광이 통과 또는 반사하는 제 2 영역을 갖는 제 2 패턴과,
    상기 제 1 패턴 또는 상기 제 2 패턴의 한쪽 및 상기 광학계를 통한 상기 계측광의 광량을 상기 제 1 패턴 또는 상기 제 2 패턴의 다른쪽을 통하여 검출하는 검출부
    를 구비하되,
    상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역 중 적어도 한쪽은 상기 광학 특성이 계측되는 방향과 교차하는 방향으로 형상이 변화하는 것
    을 특징으로 하는 노광 장치.
  15. 마스크의 패턴을 감광성 기판 상에 형성하는 노광 방법에 있어서,
    상기 패턴을 조명하는 조명 공정과,
    상기 조명 공정에 의해 조명된 상기 패턴을 청구항 10에 기재된 광학 특성의 조정 방법에 의해 조정된 광학계에 의해 상기 감광성 기판 상에 형성하는 형성 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  16. 마스크의 패턴을 광학계를 통하여 감광성 기판 상에 형성하는 노광 장치를 제조하는 노광 장치의 제조 방법에 있어서,
    청구항 10에 기재된 광학 특성의 조정 방법에 의해 상기 광학계의 광학 특성의 조정을 행하는 조정 공정과,
    상기 조정 공정에 의해 조정된 상기 광학계를 상기 노광 장치 내에 설치하는 설치 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치의 제조 방법.
  17. 마스크의 패턴을 광학계를 통하여 감광성 기판 상에 형성하는 노광 장치를 제조하는 노광 장치의 제조 방법에 있어서,
    상기 광학계를 상기 노광 장치 내에 설치하는 설치 공정과,
    청구항 10에 기재된 광학 특성의 조정 방법에 의해, 상기 노광 장치 내에 설치된 상기 광학계의 광학 특성의 조정을 행하는 조정 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치의 제조 방법.
  18. 제 1 면에 배치되는 물체의 상을 제 2 면 상에 형성하는 광학계의 광학 특성을 계측하는 광학 특성의 계측 장치에 있어서,
    상기 제 1 면에 배치되고, 계측광을 통과 또는 반사하는 제 1 영역과,
    상기 제 2 면에서의 상기 제 1 영역에 대응하는 위치에 배치되고, 상기 계측광을 통과 또는 반사하는 제 2 영역과,
    상기 제 1 영역 또는 상기 제 2 영역의 한쪽 및 상기 광학계를 통한 상기 계측광의 광량을, 상기 제 1 영역 또는 상기 제 2 영역의 다른쪽을 통하여 검출하는 검출부
    를 구비하되,
    상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역의 적어도 한쪽은 상기 광학 특성이 계측되는 방향과 교차하는 방향으로 형상이 변화하는 것
    을 특징으로 하는 광학 특성의 계측 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역은 서로 다른 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 특성의 계측 장치.
  20. 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 영역 또는 상기 제 2 영역의 형상은 상기 광학 특성이 계측되는 방향에 대하여 0<θ<90(도)의 각도 θ를 갖는 것을 특징으로 하는 광학 특성의 계측 장치.
  21. 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 영역 또는 상기 제 2 영역의 형상은 상기 광학 특성이 계측되는 방향에 교차하는 방향으로 곡선을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 특성의 계측 장치.
  22. 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 영역은 상기 제 1 면 내에 2개 이상 배치되고,
    상기 제 2 영역은 상기 제 2 면 내에 상기 제 1 영역에 대응하여 2개 이상 배치되는 것을 특징으로 하는 광학 특성의 계측 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 2개 이상의 제 1 영역은 그 형상이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 광학 특성의 계측 장치.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 2개 이상의 제 2 영역은 그 형상이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 광학 특성의 계측 장치.
  25. 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
    상기 광학 특성은, 상기 광학 특성이 계측되는 방향에 대하여, 상기 광학계의 광축에 비대칭인 수차인 것을 특징으로 하는 광학 특성의 계측 장치.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6384025A (ja) * 1986-09-26 1988-04-14 Nec Corp 縮小投影露光装置
KR20020022117A (ko) * 1999-08-20 2002-03-25 시마무라 테루오 노광장치 및 노광방법
JP2002340667A (ja) * 2001-05-15 2002-11-27 Nikon Corp 照度計測装置および露光装置
JP2003021914A (ja) * 2001-07-09 2003-01-24 Nikon Corp 光学特性測定方法、光学特性測定装置、及び露光装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05160000A (ja) * 1991-12-06 1993-06-25 Nikon Corp 露光装置
US5666205A (en) 1990-12-03 1997-09-09 Nikon Corporation Measuring method and exposure apparatus
JPH08130181A (ja) * 1994-10-28 1996-05-21 Nikon Corp 投影露光装置
JPH1027736A (ja) * 1996-07-09 1998-01-27 Nikon Corp 投影露光装置
JP2000121498A (ja) 1998-10-15 2000-04-28 Nikon Corp 結像性能の評価方法及び装置
JP2000258300A (ja) * 1999-03-11 2000-09-22 Nikon Corp 投影光学系の結像特性計測装置及び計測方法並びに露光装置
US7619747B2 (en) * 2004-12-17 2009-11-17 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus, analyzer plate, subassembly, method of measuring a parameter of a projection system and patterning device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6384025A (ja) * 1986-09-26 1988-04-14 Nec Corp 縮小投影露光装置
KR20020022117A (ko) * 1999-08-20 2002-03-25 시마무라 테루오 노광장치 및 노광방법
JP2002340667A (ja) * 2001-05-15 2002-11-27 Nikon Corp 照度計測装置および露光装置
JP2003021914A (ja) * 2001-07-09 2003-01-24 Nikon Corp 光学特性測定方法、光学特性測定装置、及び露光装置

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