KR101605567B1

KR101605567B1 - 노광방법, 노광장치 및 디바이스 제조방법

Info

Publication number: KR101605567B1
Application number: KR1020107008137A
Authority: KR
Inventors: 게이 나라
Original assignee: 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2008-11-17
Publication date: 2016-03-22
Also published as: EP2238514A1; KR20100094451A; TW200942978A; WO2009081676A1; CN102890431A; CN101918897B; US8917378B2; TWI440990B; CN101918897A; HK1182184A1; JP2009151298A; CN102890431B; JP5412814B2; US20090257033A1

Abstract

기판(PT)의 노광방법은 각각 확대배율을 가지고 병설된 투영광학계(PL1 내지 PL4)의 각각에 대하여, 소정방향으로 상기 투영광학계의 노광폭을 상기 확대배율로 나누어 얻어지는 폭보다 크고 이 투영광학계의 배치간격보다 작은 영역폭을 가지는 패턴영역(A1 내지 A4)을 배치하는 패턴배치공정; 상기 패턴영역마다의 제1 부분패턴영역(A11 내지 A41)에 형성된 제1 패턴의 상기 투영광학계에 의한 투영상 및 이 제1 부분패턴영역에 대해서 적어도 일부 영역이 상기 패턴영역 내에서 상기 소정방향으로 다른 제2 부분패턴영역(A12 내지 A42)에 형성된 제2 패턴의 상기 투영광학계에 의한 투영상을 기판상에 순차전사하는 노광공정을 포함한다. 어떤 이음오차의 발생을 억제하여 전사 정밀도를 향상한다.

Description

노광방법, 노광장치 및 디바이스 제조방법{EXPOSURE METHOD, EXPOSURE APPARATUS, AND METHOD FOR PRODUCING DEVICE}

본 발명은 패턴의 투영상(投影像, projected image)을 기판상에 형성하는 노광(露光)기술 및 그 노광기술을 이용하는 디바이스 제조기술에 관한 것이다.

예를 들면 반도체소자 또는 액정표시소자 등의 디바이스(전자 디바이스, 마이크로 디바이스)를 제조할 때에, 마스크(레티클(raticle), 포토 마스크 등)의 패턴을 투영광학계를 통하여 레지스트(resist)가 도포된 플레이트(유리 플레이트 또는 반도체 웨이퍼 등)상에 투영하는 투영노광장치(projection exposure apparatus)가 사용되고 있다. 예를 들면 액정표시소자 제조용 플레이트는 더욱더 대형화한다. 근래에는 2평방미터가 넘는 플레이트가 사용되고 있다. 이와 같은 플레이트에 대해서, 예를 들면 등배(等倍)의 투영광학계를 사용하는 것으로 하면, 마스크도 대형화한다. 마스크의 비용은, 마스크 기판의 평면도를 유지할 필요도 있고, 또, 대면적이 되는 만큼 제조공정이 복잡화하기 때문에, 대형화할수록 높아진다. 또한, 예를 들면 액정표시소자의 박막 트랜지스터부를 형성하기 위해서는 통상 4 ~ 5층분의 마스크가 필요하게 되므로, 다대(多大)한 비용이 요구된다.

그래서, 예를 들면 주사(走査, scanning)방향으로 2열로 나누어 배치되고, 주사방향과 직교하는 방향(이하, '비(非)주사방향'이라고 부른다.)에 인접하여 배치된 확대배율을 가지는 복수의 부분투영광학계로 이루어지는 확대계 멀티렌즈를 이용하는 것에 의해서, 플레이트와 비교하여 마스크의 패턴을 작게 한 주사형 투영노광장치(주사형 노광장치)가 제안되고 있다(예를 들면, 일본국 특개평11-265848 참조). 이 종래의 확대계 멀티렌즈를 구비한 주사형 노광장치에서는 마스크의 패턴이 각 부분투영광학계에 대응하여 복수의 패턴영역에 단책상(短冊狀, strip-shaped form)(스트립(strip) 모양)으로 분할된다. 각 패턴영역 내의 패턴의 투영상이 1회의 주사노광에 의해서 플레이트상에 비주사방향으로 서로 이어 맞춰져 전사(轉寫)된다. 또한, "서로 이어 맞춰져 전사된다"는 것은 서로 인접하는 패턴 투영상의 비주사방향에서의 경계부가 서로 겹쳐져 전사되는 것을 의미한다.

[특허문헌1]일본국특개평11-265848호공보

그런데, 상술한 바와 같은 확대계 멀티렌즈를 구비한 주사형 노광장치에서는 플레이트상에 서로 이어 맞춰져 전사되는 각 투영상 사이에 마스크상의 각 패턴영역 사이에서 생기는 패턴의 묘화(描畵)오차(drawing error) 등에 기인하는 이어맞춤의 오차(이하, '이음오차'라고 부른다.)가 발생할 우려가 있었다.

본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여, 복수의 투영광학계(부분투영광학계)를 이용하여 패턴의 확대상을 플레이트(기판)상에 형성하는 경우에, 이음오차의 발생을 억제할 수 있는 노광방법, 노광장치 및 디바이스 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제1 태양에 따르면, 각각 확대배율을 가지고 병설(竝設)된 복수의 투영광학계의 각각에 대하여, 소정방향으로 상기 투영광학계의 노광폭을 상기 확대배율로 나누어 얻어지는 폭보다 크고 이 투영광학계의 배치간격보다 작은 영역폭을 가지는 패턴영역을 배치하는 패턴배치공정과, 상기 패턴영역마다의 제1 부분패턴영역에 형성된 제1 패턴의 상기 투영광학계에 의한 투영상, 및 이 제1 부분패턴영역에 대해서 적어도 일부 영역이 상기 패턴영역 내에서 상기 소정방향으로 다른 제2 부분패턴영역에 형성된 제2 패턴의 상기 투영광학계에 의한 투영상을 기판상에 순차전사하는 노광공정을 포함하는 노광방법이 제공된다.

본 발명의 제2 태양에 따르면, 각각 확대배율을 가지고 병설된 복수의 투영광학계와, 복수의 상기 투영광학계의 각각에 대하여, 소정방향으로 상기 투영광학계의 노광폭을 상기 확대배율로 나누어 얻어지는 폭보다 크고 이 투영광학계의 배치간격보다 작은 영역폭을 가지는 패턴영역을 배치하고, 이 패턴영역을 상기 소정방향으로 이동시키는 패턴배치기구와, 기판을 보유지지하며, 이 기판을 상기 소정방향으로 이동시키는 기판유지기구와, 그리고, 상기 패턴영역마다의 제1 부분패턴영역에 형성된 제1 패턴의 상기 투영광학계에 의한 투영상, 및 이 제1 부분패턴영역에 대해서 적어도 일부 영역이 상기 패턴영역 내에서 상기 소정방향으로 다른 제2 부분패턴영역에 형성된 제2 패턴의 상기 투영광학계에 의한 투영상을 상기 기판상에 순차전사하는 제어를 행하는 제어부를 구비한 노광장치가 제공된다.

본 발명의 제3 태양에 따르면, 상기의 노광장치를 이용하여, 상기 패턴영역에 형성된 패턴의 상기 투영광학계에 의한 투영상을 감광(感光)기판에 전사하는 노광공정과, 상기 투영상이 전사된 상기 감광기판을 현상(現像)하며, 상기 투영상에 대응하는 형상의 전사패턴층을 상기 감광기판상에 형성하는 현상공정과, 그리고, 상기 전사패턴층을 통하여 상기 감광기판을 가공하는 가공공정을 포함하는 디바이스 제조방법이 제공된다.

본 발명의 노광방법 및 노광장치, 및 디바이스 제조방법에 의하면, 복수의 투영광학계(부분투영광학계)를 이용하여 패턴의 확대상을 플레이트(기판)상에 형성하는 경우에 이음오차의 발생을 억제할 수 있어, 패턴 전체의 투영상의 전사 정밀도를 향상할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태의 일례의 노광장치의 조명장치 및 마스크 스테이지를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태의 일례의 노광장치의 개략 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2 중의 투영광학계(PL1) 및 부분조명광학계(ILS1)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4의 (A)는 도 2의 마스크(MA)를 나타내는 평면도, 도 4의 (B)는 마스크(MA)에 형성되는 패턴의 원래의 디바이스 패턴을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1의 마스크 스테이지(MST)를 나타내는 단면도이다.
도 6의 (A)는 1회째의 주사노광 중의 마스크(MA)를 나타내는 평면도, 도 6의 (B)는 도 6의 (A)에 대응하는 플레이트(PT)를 나타내는 평면도이다.
도 7의 (A)는 2회째의 주사노광 중의 마스크(MA)를 나타내는 평면도, 도 7의 (B)는 도 7의 (A)에 대응하는 플레이트(PT)를 나타내는 평면도이다.
도 8의 (A)는 플레이트(PT)의 패턴전사영역(EP2)에 주사노광 중의 마스크(MA)를 나타내는 평면도, 도 8의 (B)는 도 8의 (A)에 대응하는 플레이트(PT)를 나타내는 평면도이다.
도 9는 실시형태의 노광장치의 노광동작의 일례를 나타내는 플로우차트이다.
도 10의 (A)는 2면 배치의 마스크에 대한 노광동작의 설명도, 도 10의 (B)는 6면 배치의 마스크에 대한 노광동작의 설명도, 도 10의 (C)는 4면 배치의 마스크에 대한 노광동작의 설명도이다.
도 11(도 11의 (A) 및 도 11의 (B))은 기판 스테이지(PST)의 시프트에 대한 보정방법의 설명도이다.
도 12(도 12의 (A) 및 도 12의 (B))는 기판 스테이지(PST)의 회전에 대한 보정방법의 설명도이다.
도 13의 (A)는 실시형태의 다른 예의 마스크를 나타내는 평면도, 도 13의 (B)는 도 13의 (A)의 마스크 패턴의 일부의 원래의 디바이스 패턴을 나타내는 도면이다.
도 14는 실시형태의 일례의 노광장치를 이용하는 액정표시소자의 제조공정의 일례를 나타내는 플로우차트이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태의 일례에 대해 도 1 ~ 도 12를 참조하여 설명한다.

도 2는 본 실시형태의 스텝-앤드-스캔(step-and-scan) 방식의 주사형의 투영노광장치로 이루어지는 노광장치(100)의 개략 구성을 나타내는 사시도이다. 도 1은 상기 노광장치(100)의 조명장치 및 마스크 스테이지의 개략 구성을 나타내는 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 노광장치(100)는 광원으로부터의 조명광으로 마스크(MA)의 패턴을 조명하는 조명장치(IU)와; 마스크(MA)를 보유지지하여 이동하는 마스크 스테이지(MST)와; 마스크(MA)의 패턴의 확대상을 플레이트(기판)(PT)상에 투영하는 투영광학장치(PL)와; 플레이트(PT)를 보유지지하여 이동하는 기판 스테이지(PST)와; 마스크 스테이지(MST) 및 기판 스테이지(PST)를 구동하는 리니어 모터 등을 포함하는 구동기구(도시생략)와; 이 구동기구 등의 동작을 통괄적으로 제어하는 주제어계(23) 등을 구비하고 있다. 조명장치(IU), 마스크 스테이지(MST) 및 기판 스테이지(PST)의 베이스 부재(도시생략) 및 투영광학장치(PL) 등은 도시하지 않은 프레임 기구에 지지되어 있다.

본 실시형태의 플레이트(PT)는, 일례로서, 액정표시소자 제조용 포토레지스트(photoresist)(감광재료)가 도포된 1.9 × 2.2평방미터, 2.2 × 2.4평방미터, 2.4 × 2.8평방미터 또는 2.8 × 3.2평방미터 정도의 직사각형의 평판모양의 유리 플레이트이다. 일례로서, 도 2에 나타내는 바와 같이, 플레이트(PT)의 표면은 각각 마스크(MA)의 패턴이 전사되는 2개의 패턴전사영역(EP1, EP2)으로 구분하여 주제어계(23)에 인식된다.

이하, 도 1 및 도 2에서 마스크 스테이지(MST)의 가이드면(도시생략)에 수직하게 Z축을 취하고, 그 가이드면에 평행한 면 내에서 주사노광시의 마스크(MA)의 주사방향을 따라서 X축을 취하며, X축에 직교하는 비주사방향을 따라서 Y축을 취하여 설명한다. 본 실시형태에서는, 기판 스테이지(PST)의 가이드면(도시생략)은 마스크 스테이지(MST)의 가이드면에 평행하고, 주사노광시의 플레이트(PT)의 주사방향은 X축에 평행하다. 또, Z축에 평행한 축의 둘레의 회전방향을 "θZ방향"으로 부른다.

도 1에 나타낸 조명장치(IU)의 광원부(10)의 4개의 송광부(送光部, light-feeding protion)(10a, 10b, 10c, 10d)로부터 사출(射出)된 노광용 조명 또는 조명광(노광광)은 마스크(MA)를 부분적으로 조명하는 4개의 동일 구성의 부분조명광학계(ILS1, ILS2, ILS3, ILS4)에 각각 입사한다. 노광용 조명광으로서는 YAG레이저의 3배 고주파(파장 355㎚)로 이루어지는 펄스광이 사용되고 있다. 또한, 노광용 조명광으로서는, 예를 들면 초고압 수은램프로부터 사출되는 g선(파장 436㎚), h선(파장 405㎚) 및 i선(파장 365㎚)의 광을 포함하는 파장영역으로부터 선택된 파장의 광 또는 KrF(파장 248㎚) 혹은 ArF(파장 193㎚) 등의 엑시머 레이저광 등도 사용 가능하다.

송광부(10a 내지 10d)로부터 사출된 조명광은 각각 부분조명광학계(ILS1 내지 ILS4)로 입사하고, 콜리메이터(collimator) 렌즈(4)에 의해 평행 광속(光束, light flux)으로 전환되어, 옵티컬 인테그레이터(optical integrator)인 플라이아이(fly eye) 렌즈(6)로 입사한다. 부분조명광학계(ILS1 내지 ILS4)의 플라이아이 렌즈(6)의 뒤쪽 초점면에 형성된 다수의 이차광원으로부터의 조명광은 각각 집광렌즈(7)를 통하여 가변시야 조리개(8)를 조명한다. 가변시야 조리개(8)로부터의 광속은 릴레이 광학계(9)를 통하고, 마스크(MA)상에서 X방향으로 평행한 2변을 가지는 사다리꼴 형상(Y방향의 2변은 X방향에 대해서 평행 혹은 경사진 사다리꼴 형상)의 조명영역(조야(照野)영역(illuminatino field area))(IF1, IF2, IF3, IF4)을 대략 균일하게 조명한다. 조명영역(IF1 내지 IF4)은 Y방향을 따라서 일렬로 배치되어 있다. 또한, 부분조명광학계(ILS1 내지 ILS4)의 가변시야 조리개(8)를 공통의 시야조리개 부재로서, 이 시야조리개 부재에 부분조명광학계(ILS1 내지 ILS4)용의 4개의 시야조리개용 개구를 형성해도 된다.

마스크(MA)의 조명영역(IF1 내지 IF4)으로부터의 광은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 각각 대응하는 제1, 제2, 제3 및 제4 투영광학계(PL1, PL2, PL3, PL4)를 통하여, 플레이트(PT)상의 노광영역(상야(像野)영역(image field area) 또는 이미지 필드)(EF1, EF2, EF3, EF4)을 노광한다. 각각의 투영광학계(PL1 내지 PL4)는 마스크(MA) 측 및 플레이트(PT) 측에 텔레센트릭(telecentric)이며, 마스크(MA) 측으로부터 플레이트(PT) 측으로 확대배율을 가지고 있다. 각각의 노광영역(EF1 내지 EF4)의 형상은 조명영역(IF1 내지 IF4) 중 하나의 형상을 투영광학계(PL1 내지 PL4) 중의 하나의 투영배율로 확대한 형상이다. 투영광학계(PL1 내지 PL4) 및 이들에 대응하는 노광영역(EF1 내지EF4)은 Y방향으로 일렬로 배치되어 있다. Y방향에서의 조명영역(IF1 내지 IF4)의 배열주기와 노광영역(EF1 내지 EF4)의 배열주기는 동일하다. 또한, 각각의 노광영역(EF1 내지 EF4)의 형상은 가변시야 조리개(8)가 조명광의 일부를 차광함으로써 설정된다. 가변시야 조리개(8)는 조명광을 통과시키는 개구부의 크기가 변경 가능(확장 및 수축 가능)하게 구성되어 있다. 따라서, Y방향에서의 각각의 노광영역(EF1 내지 EF4)의 폭인 노광폭은 적절하게 확대 및 축소 가능하게 되어 있다.

본 실시형태에서는 그 4개의 투영광학계(부분투영광학계)(PL1 내지 PL4)를 포함하여 투영광학장치(PL)가 구성된다. 각 투영광학계(PL1 내지 PL4)는 각각 마스크(MA)(제1 면)상의 조명영역(IF1 내지 IF4) 내의 패턴을 공통의 확대배율(절대값)로 확대한 투영상을 플레이트(PT)의 표면(제2 면)상의 노광영역(EF1 내지 EF4)에 형성한다. 각 투영광학계(PL1 내지 PL4)는 마스크(MA)의 패턴의 X방향(주사방향)으로 정립(正立)하며 Y방향(비주사방향)으로 도립(倒立)인 상을 플레이트(PT)상에 형성한다. 그 확대배율(M)은, 바람직하게는 2배 이상이다. 본 실시형태에서 상기 확대배율(M)은 일례로서 2.5배이다.

도 1을 참조하면, 마스크(MA)는 마스크 홀더(도시생략)를 통하여 마스크 스테이지(MST)상에 흡착유지되어 있다. 마스크 스테이지(MST)상에 X축, Y축의 이동거울(50X, 50Y)이 고정된다. 상기 X축 및 Y축 이동거울(50X, 50Y)에 대향하거나 면하도록 X축의 레이저 간섭계(22XA, 22XB) 및 Y축의 레이저 간섭계(22Y)로 이루어지는 마스크 측 레이저 간섭계가 배치되어 있다. 마스크 측 레이저 간섭계는 마스크 스테이지(MST)의 X방향, Y방향의 위치 및 마스크 스테이지(MST)의 θZ방향의 회전각을 계측하고, 계측결과를 주제어계(23)에 공급한다. 주제어계(23)는 그 계측값에 근거하여 리니어 모터 등의 스테이지 구동계(도시생략)를 통하여 마스크 스테이지(MST)의 X방향, Y방향의 위치 및 속도, 그리고 θZ방향의 회전각을 제어한다.

도 2를 참조하면, 플레이트(PT)는 기판 홀더(도시생략)를 통하여 기판 스테이지(PST)상에 흡착유지되어 있다. 기판 스테이지(PST)에는 X축, Y축의 이동거울(51X, 51Y)이 고정된다. X축의 이동거울(51X)에 대향하도록 Y방향으로 소정간격으로 계측용 레이저 빔을 X축에 평행하게 조사하는 레이저 간섭계(21XA, 21XB, 21XC) 및 보조 레이저 간섭계(21XD)가 배치되어 있다. Y축의 이동거울(51Y)에 대향하도록 X방향으로 소정간격으로 계측용 레이저 빔을 Y축에 평행하게 조사하는 레이저 간섭계(21YA) 및 보조 레이저 간섭계(21YB)가 배치되어 있다.

X축의 레이저 간섭계(21XC) 및 Y축의 레이저 간섭계(21YA)에 의해서, 기판 스테이지(PST)의 X방향 및 Y방향의 위치가 계측된다. 양측에 배치된 X축의 레이저 간섭계(21XA, 21XB)에 의해서 주사노광시의 기판 스테이지(PST)의 θZ방향의 회전각이 계측된다. Y축의 레이저 간섭계(21YA) 및 보조 레이저 간섭계(21YB)에 의해서 기판 스테이지(PST)가 Y방향으로 스텝-이동할 때의 기판 스테이지(PST)의 θZ방향의 회전각이 계측된다. X축의 보조 레이저 간섭계(21XD)의 용도에 대해서는 후술한다. 또한, 예를 들면 이동거울(51X, 51Y)의 진직도(眞直度, straightness)가 양호한 경우 등에는 X축의 레이저 간섭계(21XA 내지 21XD)는 그 중의 2축의 레이저 간섭계(예를 들면 21XA, 21XB)만을 마련하여도 되고, Y축의 보조 레이저 간섭계(21YB)는 생략 가능하다.

이들의 레이저 간섭계(21XA 내지 21XD, 21YA, 21YB)로 이루어지는 플레이트 측 레이저 간섭계의 계측값은 도 1에 나타낸 주제어계(23)에 공급된다. 주제어계(23)는 그 계측값에 근거하여 리니어 모터 등의 스테이지 구동계(도시생략)를 통하여 기판 스테이지(PST)의 X방향, Y방향의 위치 및 속도를 제어한다. 주사노광시에는 마스크 스테이지(MST)가 X방향으로 속도 V/M(M는 확대배율)으로 구동되는데 동기하여, 기판 스테이지(PST)는 X방향으로 속도 V로 구동된다. 투영광학계(PL1 내지 PL4)의 상은 X방향으로 정립상(正立像, erecting image)이기 때문에, 마스크 스테이지(MST)의 주사방향과 기판 스테이지(PST)의 주사방향은 X축에 따른 같은 방향이 된다.

도 2를 참조하면, 투영광학계(PL1 내지 PL4)의 근방에는 플레이트(PT)의 위치맞춤을 행하기 위한 예를 들면 화소처리방식의 오프-액시스(off-axis)형의 얼라이먼트계(ALG), 그리고 마스크(MA) 및 플레이트(PT)의 Z방향의 위치(포커스 위치)를 계측하는 오토포커스(autofocus)계(도시생략)가 배치되어 있다. 그 때문에, 플레이트(PT)상의 패턴전사영역(EP1 및 EP2)의 근방에는 각각 복수의 얼라이먼트 마크(AM1) 및 복수의 얼라이먼트 마크(AM2)가 형성되어 있다. 또, 그 오토포커스계의 계측결과에 근거하여, 도시를 생략한 Z구동기구를 이용하여 예를 들면 마스크 스테이지(MST)의 Z방향의 위치를 제어함으로써, 및/또는 후술의 투영광학계(PL1 내지 PL4)의 개별의 포커스 기구를 구동함으로써, 투영광학계(PL1 내지 PL5)의 상면(像面, image plane)과 플레이트(PT)의 표면이 초점맞춤된다.

기판 스테이지(PST)에는 투영광학계(PL1 내지 PL4)를 통하여 투영되는 마스크(MA)상의 위치계측용 마크의 상의 위치를 계측하기 위한 얼라이먼트계로서의 공간상(空間像, spatial image) 계측계(53)가 설치되어 있다. 얼라이먼트계(ALG) 및 공간상 계측계(53)에 의해 얻어진 검출신호는 얼라이먼트 신호처리계(도시생략)에서 처리된다. 이 처리에 의해서 얻어진 피검(被檢)마크의 위치정보가 주제어계(23)에 공급된다.

다음으로, 본 실시형태의 부분조명광학계(ILS1 내지 ILS4) 및 투영광학장치(PL)를 구성하는 투영광학계(PL1 내지 PL4)의 구성에 대해 설명한다. 대표적으로 도 3을 참조하여, 부분조명광학계(ILS1) 및 투영광학계(PL1)의 구성에 대해 설명한다.

도 3은 도 1에 나타낸 광원부(10)의 일부, 부분조명광학계(ILS1) 및 투영광학계(PL1)의 구성을 나타낸다. 도 3을 참조하면, 레이저 광을 발생하는 레이저 광원(1)과, 그 레이저 광을 집광하는 렌즈계(2)와, 집광된 레이저 광을 전송하는 광가이드(3)가 도 1에 나타낸 광원부(10) 내에 수납되어 있다. 광가이드(3)로부터 사출되는 레이저 광으로 이루어지는 조명광이 부분조명광학계(ILS1) 내의 콜리메이터 렌즈(4), 미러(5) 및 플라이아이 렌즈(6)로부터 릴레이 광학계(9)까지의 광학부재를 통하여 마스크(MA)를 조명한다. 도 3에 나타낸 미러(5)는 도 1에서 생략되어 있다.

레이저 광원(1)으로부터의 레이저 광을 분기하여 4개의 부분조명광학계(ILS1 내지 ILS4)에 공급하여도 된다. 광가이드(3)를 이용하지 않고, 미러계를 통하여 레이저 광을 전송하여도 된다.

도 3을 참조하면, 릴레이 광학계(9)는, 일례로서, 광로(光路)를 절곡하는 프리즘형 미러부재(9a)와, 절곡된 조명광을 집광하는 집광렌즈(9b)와, 집광된 조명광을 반사집광하는 오목면 거울(9c)을 포함하여 구성되어 있다. 릴레이 광학계(9)는 가변시야 조리개(8)의 개구부의 주사방향으로 도립한 상(조명영역)을 마스크(MA)상에 형성한다.

또, 투영광학계(PL1)는 마스크(MA)와 플레이트(PT)와의 사이의 광로 중에 배치되는 오목면 반사경(CCMc); 마스크(MA)와 오목면 반사경(CCMc)과의 사이의 광로 중에 배치되는 Z축에 평행한 광축(AX21)을 가지는 제1 렌즈군(G1c); 제1 렌즈군(G1c)과 오목면 반사경(CCMc)과의 사이의 광로 중에 배치되는 제2 렌즈군(G2c); 제2 렌즈군(G2c)과 플레이트(PT)와의 사이의 광로 중에 배치되어, 제2 렌즈군(G2c)으로부터 +Z방향으로 진행하는 광을 +X방향으로 광축(AX21)을 횡단하도록 광축(AX22)을 따라서 편향시키는 제1 편향부재(FM1c); 제1 편향부재(FM1c)와 플레이트(PT)와의 사이의 광로 중에 배치되고, 제1 편향부재(FM1c)로부터 +X방향으로 진행하는 광을 -Z방향으로 편향시키는 제2 편향부재(FM2c); 및 제2 편향부재(FM2c)와 플레이트(PT)와의 사이의 광로 중에 배치되어, 제1 렌즈군(G1c)의 광축(AX21)과 평행한 광축(AX23)을 가지는 제3 렌즈군(G3c)을 구비하고 있다.

제1 렌즈군(G1c)과 마스크(MA)와의 사이에 상호간격이 변경 가능한 복수의 렌즈를 포함하는 배율보정기구(AD11)가 배치된다. 제3 렌즈군(G3c)과 플레이트(PT)와의 사이에 2매의 경사각 가변의 평행평판을 포함하는 X방향, Y방향의 상시프트 보정기구(AD12) 및 예를 들면 2매의 쐐기형 프리즘을 포함하는 포커스 보정기구(AD13)가 배치되어 있다.

다른 투영광학계(PL2 내지 PL4)도 상술한 바와 같이 동일하게 구성된다. 투영광학계(PL1 내지 PL4)의 배율보정기구(AD11), 상시프트 보정기구(AD12) 및 포커스 보정기구(AD13)(결상(結像)특성 보정기구)는 각각 구동부(도시생략)에 의해서 서로 독립적으로 제어 가능하다. 상기 투영광학계(PL1 내지 PL4)의 구성은 도 3에 나타낸 구성에 한정되는 것은 아니다.

한편으로, 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 마스크(MA)의 패턴면에는 Y방향을 따라서 소정간격(소정주기)으로 X방향으로 가늘고 긴 직사각형의 패턴영역(A1, A2, A3, A4)이 형성되어 있다. 상기 패턴영역(A1 내지 A4)의 개수는 투영광학계(PL1 내지 PL4)의 개수에 대응하여 설정된다.

도 4의 (A)는 도 1의 마스크(MA)의 평면도이다. 도 4의 (B)는 도 1에 나타낸 플레이트(PT)의 각 패턴전사영역(EP1, EP2)에 형성해야 할 디바이스 패턴(30)(설명의 편의상, 문자 "F"로 나타내고 있다)을 나타낸다. 이 경우, 마스크(MA)의 4개의 패턴영역(A1 내지 A4)에 형성하는 패턴은 각각 도 4의 (B)에 나타낸 디바이스 패턴(30)을 Y방향으로 소정폭의 중복부(30QA, 30QB, 30QC)를 경계부로 하여 4등분한 부분 디바이스 패턴(QA1 내지 QA4)을 1/M배(M는 투영광학계(PL1 내지 PL4)의 확대배율)로 축소하고, 개별적으로 Y방향(비주사방향)으로 도립시킨 패턴이다. 도 4의 (A)를 참조하면, 패턴영역(A1)의 +Y방향 및 패턴영역(A2)의 -Y방향의 중복부(33A)가 도 4의 (B)에 나타낸 중복부(30QA)에 대응한다. 마찬가지로, 도 4의 (A)에 나타낸 2개소의 중복부(33B) 및 2개소의 중복부(33C)가 각각 도 4의 (B)에 나타낸 중복부(30QB, 30QC)에 대응하고 있다.

도 1에 나타낸 각 투영광학계(PL1 내지 PL4)의 확대배율(M)은 2.5이다. 그러므로, 마스크(MA)의 패턴영역(A1 내지 A4)의 Y방향의 사이의 패턴간 영역(31A, 31B, 31C)의 폭은 패턴영역(A1 내지 A4)의 폭보다 넓다.

또한, 도 4의 (A)를 참조하면, 패턴영역(A1 내지 A4)의 Y방향의 폭은 대략 도 1에 나타낸 조명장치(IU)에 의해 조명된 조명영역(IF1 내지 IF4)의 Y방향의 폭, 나아가서는 투영광학계(PL1 내지 PL4)의 물체면 측의 시야의 Y방향의 폭의 대략 2배로 설정되어 있다. 본 실시형태에서는, 마스크(MA)의 각 패턴영역(A1 내지 A4)은 각각 Y방향으로 소정폭의 중복부(34A, 34B, 34C, 34D)를 사이에 두고, -Y방향 측의 제1 부분패턴영역(A11, A21, A31, A41)과, +Y방향 측의 제2 부분패턴영역(A12, A22, A32, A42)으로 분할된다. 그리고, -Y방향 측의 제1 부분패턴영역(A11 내지 A41)의 패턴이 1회의 주사노광으로 플레이트(PT)상에 노광되고, +Y방향 측의 제2 부분패턴영역(A12 내지 A42)의 패턴이 1회의 주사노광으로 플레이트(PT)상에 노광된다.

이 경우, 패턴영역(A1)의 +Y방향 측의 근방에 패턴영역(A1)(부분패턴영역(A12))과 소정의 위치관계를 가지고 X방향으로 소정주기로 2차원의 위치계측용 마크(32A1)가 복수 형성되어 있다. 마찬가지로, 부분패턴영역(A21, A22)의 근방에 이들 영역과 소정의 위치관계를 가지고 복수의 위치계측용 마크(32B2, 32B1)가 형성된다. 부분패턴영역(A31, A32)의 근방에 이들 영역과 소정의 위치관계를 가지고 복수의 위치계측용 마크(32C2, 32C1)가 형성된다. 패턴영역(A4)의 근방에 패턴영역(A4)(부분패턴영역(A41))과 소정의 위치관계를 가지고 복수의 위치계측용 마크(32D2)가 형성된다. 위치계측용 마크(32B1), 위치계측용 마크(32B2, 32C1) 및 위치계측용 마크(32C2)는 각각 패턴간 영역(31A, 31B, 31C) 내에 형성된다.

도 5는 도 1에 나타낸 마스크 스테이지(MST)를 나타내는 단면도이다. 도 5를 참조하면, 마스크 스테이지(MST)의 마스크(MA)의 재치면에는 마스크(MA)의 패턴간 영역(31A, 31B, 31C)의 중앙부를 지지하도록 지지부(35A, 35B, 35C)가 가설되어 있다. 이와 같이, 패턴간 영역(31A 내지 31C)을 지지함으로써, 마스크(MA)가 대형이라도 마스크(MA)의 휘어짐이 작아져, 마스크(MA)의 패턴을 고정밀도로 플레이트(PT)상에 전사할 수 있다.

지지부(35A 내지 35C)의 상부에는 각각 진공펌프(도시생략)에 접속되는 흡착구멍(35Aa) 등이 형성된다. 마스크 스테이지(MST)의 마스크(MA)의 주변부에도 진공펌프(도시생략)에 접속되는 흡착구멍(38a, 38b) 등이 형성된다. 이들 흡착구멍에 의해서 마스크(MA)가 안정하게 흡착유지된다. 또한, 마스크(MA)를 정전(靜電) 흡착해도 된다.

도 5를 참조하면, 마스크(MA)의 패턴면에 각 패턴영역(A1 내지 A4) 및 위치계측용 마크를 덮도록 프레임 모양의 펠리클(pellicle) 프레임(36A, 36B, 36C, 36D)을 통하여, 예를 들면 두께 1㎛정도의 조명광을 투과하는 유기재료의 박막으로 이루어지는 방진(防塵)용의 펠리클(보호막)(37A, 37B, 37C, 37D)이 마련되어 있다. 이것에 의해서, 각 패턴영역(A1 내지 A4)에 먼지 등의 이물이 부착되는 것이 방지된다. 또, 마스크(MA)의 패턴면의 전면(全面)을 1매의 펠리클로 덮는 경우에 비해, 각 패턴영역(A1 내지 A4)에 개별적으로 펠리클을 마련하는 것이 펠리클의 손상이 적다. 또한, 각각의 펠리클이 소형으로 됨으로써, 펠리클 제조시의 제품 수율을 향상시킬 수 있어, 그 코스트를 저감시킬 수 있다.

다음으로, 도 2에 나타낸 마스크(MA)와 플레이트(PT)와의 관계에 대해서 설명한다. 먼저, 마스크(MA)의 X방향의 폭을 Mx, Y방향의 폭을 My로 하고; 플레이트(PT)의 X방향의 폭을 Px, Y방향의 폭을 Py로 한다. 이 때, 이들 폭(Mx, My, Px, Py)의 사이에는 다음의 관계가 성립하도록, 플레이트 치수, 마스크 치수, 확대배율(M)이 선택된다.

Mx > Px/M … (1)

My > Py/2 … (2)

또한, 기판 스테이지(PST)상에 플레이트(PT)를 종방향 또는 횡방향(90° 회전한 상태)으로 놓을 수 있다. 식(1), 식(2)에서의 Px 및 Py는 각각 플레이트(PT)의 세로 및 가로 치수 중의 큰 쪽으로 한다.

다음으로, 도 6의 (A)는 도 4의 (A)에 나타낸 마스크(MA)의 패턴을 나타낸다. 도 6의 (B)는 도 6의 (A)에 나타낸 마스크(MA)의 패턴의 확대상(도 4의 (B)에 나타낸 디바이스 패턴(30))이 전사되는 도 2에 나타낸 플레이트(PT)를 나타낸다. 도 6의 (B)를 참조하면, 플레이트(PT)의 표면은 Y방향으로 2면의 패턴전사영역(EP1, EP2)으로 분할되어 있다. 또, 제1 패턴전사영역(EP1)은 Y방향으로 각각 도 6의 (A)에 나타낸 마스크(MA)의 패턴영역(A1 내지 A4)의 패턴의 확대상이 이음부(33PA, 33PB, 33PC)를 사이에 두고 이어져 Y방향으로 도립하여 노광되는 폭(Pp)의 전사영역(PA1, PA2, PA3, PA4)으로 분할되어 있다. 이음부(33PA 내지 33PC)에는 각각 도 6의 (A)에 나타낸 마스크(MA)의 중복부(33A 내지 33C)의 패턴의 상이 겹쳐져 노광된다.

또한, 전사영역(PA1 내지 PA4)은 각각 마스크(MA)의 제1 부분패턴영역(A11 내지 A41)의 확대상이 노광되는 +Y방향 측의 폭(Wp)의 제1 분할전사영역(PA11, PA21, PA31, PA41)과, 각각 마스크(MA)의 제2 부분패턴영역(A12 내지 A42)의 확대상이 노광되는 -Y방향 측의 폭(Wp)의 제2 분할전사영역(PA12, PA22, PA32, PA42)으로 분할되어 있다. 또, 전사영역(PA1 내지 PA4) 내의 제1 분할전사영역(PA11 내지 PA41)과 제2 분할전사영역(PA12 내지 PA42)과의 사이에는, 각각 도 6의 (A)의 패턴영역(A1 내지 A4) 내의 중복부(34A 내지 34D)의 상이 중복하여 노광되는 이음부(34PA, 34PB, 34PC, 34PD)가 형성된다.

마찬가지로, 플레이트(PT)의 제2 패턴전사영역(EP2)도 각각 분할전사영역(PAi1, PAi2(i =l 1 ~ 4))으로 이루어지고, 마스크(MA)의 패턴영역(Ai)의 패턴의 확대상이 노광되는 4개의 전사영역(PAi)으로 분할된다.

이 때, 마스크(MA) 측의 패턴영역(A1 내지 A4)의 Y방향의 배열주기를 Pm, 패턴영역(A1 내지 A4)의 Y방향의 폭을 Wm으로 하면, 확대배율(M), 플레이트(PT)의 분할전사영역(PA11, PA12) 등의 Y방향의 폭(Wp) 및 전사영역(PA1) 등의 Y방향의 폭(투영광학계(PL1 내지 PL4)의 배치간격과 동일함)(Pp)을 이용하여 다음의 관계가 성립한다.

Pm > Wm ≥ (Wp × 2) / M … (3)

Pm = Pp = Wp × 2 … (4)

여기서, 플레이트(PT)의 패턴전사영역(EP1)의 각 전사영역(PA1 내지 PA4)의 분할전사영역(PA11 내지 PA41, PA12 내지 PA42)의 Y방향의 폭(Wp)은 투영광학계(PL1 내지 PL4)의 노광영역(EF1 내지 EF4)의 Y방향의 폭, 즉 노광폭과 동일하다. 이 노광폭은, 일례로서 가변시야 조리개(8)에 의해서 설정되는 사다리꼴 형상의 노광영역(EF1 내지 EF4)에서의 X방향의 중앙부에서의 Y방향의 폭으로서 규정된다. 혹은, 마스크(MA)의 패턴을 통하지 않고 노광영역(EF1 내지 EF4)에 의해서 플레이트(PT)를 주사노광하는 경우에, 노광영역(EF1 내지 EF4)마다 주사중의 플레이트(PT)상의 적산노광값을 주사완료시의 소정의 적산노광량에 대해서 반으로 하는 폭으로서 규정된다.

도 2에 나타낸 X축의 레이저 간섭계(21XC) 및 보조 레이저 간섭계(21XD)로부터의 레이저 빔의 Y방향의 간격은 그 플레이트(PT)의 분할전사영역(PA11,PA12) 등의 Y방향의 폭(노광폭)(Wp)과 동일하다.

노광시에는 얼라이먼트의 결과에 의해, 노광영역(EF1 내지 EF4)(마스크(MA)의 패턴의 상)이 플레이트(PT)의 패턴전사영역(EP1(EP2))에 대해서 정확하게 겹쳐지도록, 각 투영광학계(PL1 내지 PL4)의 도 3에 나타낸 상시프트 보정기구(ADl2)에 의한 상시프트량, 배율보정기구(AD11)에 의한 배율의 보정량 및 편향부재(FM1c, FM2c)의 회전각이 보정된다.

이하, 도 9에 나타낸 플로우차트를 참조하여, 노광장치(100)의 노광동작의 일례에 대해서 설명한다. 이하의 노광동작은 주제어계(23)에 의해서 제어된다.

먼저, 마스크 스테이지(MST)상에 마스크(MA)가 놓이는 것으로 가정한다. 이와 같이 하면, 마스크(MA)의 얼라이먼트를 행하기 위해서, 일례로서 투영광학계(PL2)의 노광영역(EF2)으로 기판 스테이지(PST)상의 공간상 계측계(53)의 수광면을 이동시킨다. 또한, 그 수광면의 실제의 Z방향의 위치는 플레이트(PT)의 표면과 같은 높이이다. 그리고, 마스크 스테이지(MST)를 X방향, Y방향으로 이동시켜, 도 4의 (A)에 나타내는 바와 같이, 조명영역(IF2)을 궤적(TR1)에 따라서 마스크(MA)에 대해서 상대적으로 이동시켜, 조명영역(IF2)에서 복수의 위치계측용 마크(32B1, 32B2)를 순차 조명한다. 이들 마크의 투영광학계(PL2)에 의한 상의 위치를 공간상 계측계(53)로 계측한다. 마찬가지로, 마스크(MA)상의 다른 복수의 위치계측용 마크(32A1, 32C1, 32C2, 32D2)의 상의 위치도 공간상 계측계(53)에 의해서 계측한다. 이것에 의해서, 마스크(MA)의 패턴영역(A1 내지 A4)(부분패턴영역(A11 내지 A41, A12 내지 A42))의 상의 위치를 계측할 수 있고, 이 결과에 근거하여 부분패턴영역(A11 내지 A41, A12 내지 A42)의 상을 플레이트(PT)상에 X방향, Y방향으로 정확하게 이어서 노광할 수 있다.

다음으로, 도 9에 나타낸 스텝 101에서 도 2에 나타낸 기판 스테이지(PST)상의 플레이트를 노광 대상인 포토레지스트가 도포된 플레이트(PT)와 교환한다. 다음의 스텝 102에서 플레이트(PT)의 제1 패턴전사영역(EP1)의 얼라이먼트를 행하기 위해서, 기판 스테이지(PST)를 구동하여 플레이트(PT)를 X방향, Y방향으로 스텝 이동시키면서, 얼라이먼트계(ALG)에 의해서, 패턴전사영역(EP1)의 복수의 얼라이먼트 마크(AM1)의 위치를 계측한다. 다음의 스텝 103에서 플레이트(PT)의 제2 패턴전사영역(EP2)의 얼라이먼트를 행하기 위해서, 플레이트(PT)를 X방향, Y방향으로 스텝 이동시키면서, 얼라이먼트계(ALG)에 의해서, 패턴전사영역(EP2)의 복수의 얼라이먼트 마크(AM2)의 위치를 계측한다. 또한, 얼라이먼트계(ALG)는 1개로 한정하지 않고 복수 구비하여도 된다. 이 경우, 스텝 102, 103에서는 각각 얼라이먼트 마크(AM1, AM2)가 가지는 복수의 마크를 동시에 계측할 수 있다. 또, 스텝 102, 103에서는 얼라이먼트 마크(AM1, AM2)를 순차 계측하는 것으로 했지만, 얼라이먼트 마크(AM1, AM2)를 동시에 계측하도록 해도 된다.

다음의 스텝 104에서, 우선, 상기의 얼라이먼트 결과에 근거하여, 마스크(MA)의 패턴영역(A1 내지 A4)의 상과 플레이트(PT)의 패턴전사영역(EP1)의 전사영역(PA1 내지 PA4)이 각각 서로 겹치는 상태로 한다. 그리고, 도 6의 (A)에 나타내는 바와 같이, 마스크(MA)를 +X방향으로 속도 V/M로 이동시켜, 조명영역(IF1 내지 IF4)을 마스크(MA)의 패턴영역(A1 내지 A4)의 제1 부분패턴영역(A11 내지 A41)에 대하여 X방향으로 상대 주사시킨다. 또한, 이것에 동기하여, 도 6의 (B)에 나타내는 바와 같이, 플레이트(PT)를 +X방향으로 속도 V로 이동시켜, 노광영역(EF1 내지 EF4)을 패턴전사영역(EP1)의 전사영역(PA1 내지 PA4) 중 하나의 +Y방향 측으로 반에 해당하는 제1 분할전사영역(PA11 내지 PA41)에 대해서 X방향으로 상대 주사시킨다. 이것에 의해서, 패턴전사영역(EP1)의 제1 분할전사영역(PA11 내지 PA41)에 각각 마스크(MA)의 제1 부분패턴영역(A11 내지 A41)의 패턴의 상(Y방향으로 도립한 상)이 주사노광된다.

이 때, 마스크(MA)의 중복부(33A 내지 33C, 34A 내지 34D)는 사다리꼴 형상의 조명영역(IF1 내지 IF4)의 사변부(斜邊部)에 의해 주사된다. 또한, 부분패턴영역(A11)의 -Y방향의 엣지부는 이음부는 아니다. 따라서, 그 엣지부에 접하는 조명영역(IF1)의 단부(IF1a)는 X축에 평행하다. 이와 같은 조명영역(IF1 및 IF4(후술))의 형상의 변경은, 예를 들면 가변시야 조리개(8)의 개구부의 변경 또는 고정된 개구부의 단부의 개폐에 의해서 실행할 수 있다.

또, 도 6의 (B)에 나타낸 노광영역(EF1 내지 EF4)의 X방향의 폭(슬릿(slit) 폭)을 W, 플레이트면에서의 조명광의 조도를 P, 포토레지스트의 감도(노광량)를 E로 가정한다. 이와 같이 하면, 포토레지스트를 적정 노광량으로 노광하기 위해서, 기판 스테이지(PST)의 주사 속도 V는 다음과 같이 설정된다.

V = (P × W) / E … (5)

다음의 스텝 105에서, 도 7의 (A)에 나타내는 바와 같이, 마스크 스테이지(MST)를 통하여 마스크(MA)를 -Y방향(도 7의 (A)에서의 방향 STM)으로 거리 Wp/M만큼 스텝 이동시키고, 이것과 대략 병행하게 기판 스테이지(PST)를 통하여 플레이트(PT)를 역방향인 +Y방향(도 7의 (B)에서의 방향 STP)으로 노광폭(Wp)과 동일한 거리만큼 스텝 이동시킨다. 다음의 스텝 106에서, 도 7의 (A)의 마스크(MA)의 패턴영역(A1 내지 A4)의 상과 도 7의 (B)의 플레이트(PT)의 제1 패턴전사영역(EP1)의 전사영역(PA1 내지 PA4)이 서로 겹치는 상태로 마스크(MA)를 -X방향으로 속도 V/M으로 이동시켜, 궤적(TRM)을 따라서 조명영역(IF1 내지 IF4)으로 마스크(MA)의 패턴영역(A1 내지 A4)의 제2 부분패턴영역(A12 내지 A42)을 X방향으로 상대 주사시킨다. 이와 동기하여, 도 7의 (B)에 나타내는 바와 같이, 플레이트(PT)를 -X방향으로 속도 V로 이동시키고, 노광영역(EF1 내지 EF4)에 의해 궤적(TRP)을 따라서 패턴전사영역(EP1)의 전사영역(PA1 내지 PA4)의 -Y방향으로 반에 해당하는 제2 분할전사영역(PA12 내지 PA42)을 X방향으로 상대 주사시킨다.

이것에 의해서, 패턴전사영역(EP1)의 제2 분할전사영역(PA12 내지 PA42)에 각각 마스크(MA)의 제2 부분패턴영역(A12 내지 A42)의 패턴의 상(Y방향으로 도립한 상)이 주사노광된다. 따라서, 패턴전사영역(EP1)의 전면에, 도 4의 (B)의 디바이스 패턴(30)과 같은 상이 노광된다. 또, 플레이트(PT)의 이음부(33PA 내지 33PC 및 34PA 내지 34PD)에는 각각 마스크(MA)의 중복부(33A 내지 33C 및 34A 내지 34D)의 상이 겹쳐서 노광된다.

이 때, 도 7의 (A)의 마스크(MA)의 중복부(33A 내지 33C, 34A 내지 34D)는 조명영역(IF1 내지 IF4)의 사변부에서 주사된다. 또한, 부분패턴영역(A42)의 +Y방향의 엣지부는 이음부는 아니다. 따라서, 그 엣지부에 접하는 조명영역(IF4)의 단부(IF4a)는 X축에 평행하다. 이와 같이 중복부(33A 내지 33C, 34A 내지 34D)를 조명영역(IF1 내지 IF4)의 사변부에서 주사함으로써, 2회의 주사노광에 의해서 중복하여 노광되는 플레이트(PT)의 이음부(33PA 내지 33PC 및 34PA 내지 34PD)의 노광량이 그 외의 부분의 노광량과 동일하게 된다.

또, 도 2에서 미리 노광 개시 전에 X축의 레이저 간섭계(21XC)와 보조 레이저 간섭계(21XD)는 레이저 빔의 조사점의 X방향의 위치가 동일한 상태에서 동일한 계측값을 나타내도록 리셋을 행한다. 또한, 전사상이 올바르게 정렬하도록 투영상의 캘리브레이션(calibration)을 행한다. 그리고, 도 9의 스텝 104로부터 스텝 106으로 이행할 때, 스텝 104에서 계측되는 레이저 간섭계(21XC)와 보조 레이저 간섭계(21XD)와의 계측값의 차분을 ΔX로 한다. 이 경우, 기판 스테이지(PST)의 X방향의 위치는 레이저 간섭계(21XC)의 계측값에 근거하여 제어하고, 스텝 106에서는 기판 스테이지(PST)의 X방향의 위치를 그 차분(ΔX)만큼 보정한다. 이것에 의해서, 만일 도 2의 X축의 이동거울(51X)에 휨이 발생하여도, 도 7의 (B)의 패턴전사영역(EP1)의 제1 분할전사영역(PA11 내지 PA41)과 제2 분할전사영역(PA12 내지 PA42)과의 X방향의 위치를 맞추어 노광할 수 있어, 이음오차가 저감된다.

다음의 스텝 107에서 스텝 103의 얼라이먼트 결과에 근거하여, 도 8의 (B)에 나타내는 바와 같이, 기판 스테이지(PST)를 통하여 플레이트(PT)를 -Y방향으로 패턴전사영역(EP1, EP2)의 중심간격만큼 스텝 이동시킨다. 패턴전사영역(EP2)의 전사영역(PA1 내지 PA4)의 제1 분할전사영역(PA11 내지 PA41)을 궤적(TRP1)에 따라서 노광영역(EF1 내지 EF4)의 앞으로 이동시킨다. 이 동작과 대략 병행하여, 도 8의 (A)에 나타내는 바와 같이, 마스크(MA)를 +Y방향으로 스텝 이동시키고, 궤적(TRM1)에 따라서 패턴영역(A1 내지 A4)의 부분패턴영역(A11 내지 A41)을 조명영역(IF1 내지 IF4)의 앞으로 이동시킨다.

다음의 스텝 108에서 스텝 104와 마찬가지로, 도 8의 (A) 및 (B)에 나타내는 바와 같이, 마스크(MA)를 +X방향으로 이동시키는데 동기하여 플레이트(PT)를 +X방향으로 이동시켜, 플레이트(PT)의 패턴전사영역(EP2)의 제1 분할전사영역(PA11 내지 PA41)에 각각 마스크(MA)의 제1 부분패턴영역(A11 내지 A41)의 패턴의 상(Y방향으로 도립한 상)을 주사노광한다. 다음의 스텝 109에서 스텝 105와 마찬가지로, 마스크(MA)를 -Y방향으로 거리 Wp/M(도 7의 (A) 참조)만큼 스텝 이동시킨다. 이것과 대략 병행하여 플레이트(PT)를 역방향인 +Y방향으로 거리 Wp만큼 스텝 이동시킨다. 다음의 스텝 110에서, 스텝 106과 마찬가지로, 도 8의 (A)의 궤적(TRM2)에 대응하여, 마스크(MA)를 +X방향으로 이동시키는데 동기하여, 도 8의 (B)의 궤적(TRP2)에 대응하여, 플레이트(PT)를 +Y방향으로 이동시켜, 플레이트(PT)의 패턴전사영역(EP2)의 나머지의 제2 분할전사영역(PA12 내지 PA42)에 각각 마스크(MA)의 제2 부분패턴영역(A12 내지 A42)의 패턴의 상(Y방향으로 도립한 상)을 주사노광한다. 따라서, 패턴전사영역(EP2)의 전면에 도 4의 (B)의 디바이스 패턴(30)과 동일한 상이 이어져 균일한 노광량 분포로 노광된다.

다음의 스텝 111에서 노광해야 할 플레이트가 있는 경우에는, 스텝 112로 이행하여, 기판 스테이지(PST)를 플레이트(PT)의 교환 위치로 이동시키고, 스텝 101로 이행한다. 스텝 111에서 노광해야 할 플레이트가 없는 경우에는, 플레이트(PT)를 기판 스테이지(PST)상으로부터 배출(언로드(unload))하여 노광공정을 종료한다.

본 실시형태의 노광방법을 정리하면, 도 10의 (A)과 같이 된다. 즉, 도 10의 (A)의 플레이트(PT)의 X방향의 폭(L2) 및 Y방향의 폭(L1)은 각각 예를 들면 3.2m 및 2.8m이다. 본 실시형태에서는 플레이트(PT)의 패턴전사영역(EP1 및 EP2) 각각이 기판 스테이지(PST)를 +X방향과 -X방향으로 주사하는 2회의 주사노광(SC1, SC2 및 SC3, SC4)에 의해서 노광된다. 그 사이에 기판 스테이지(PST)는 3회의 스텝 이동(ST1, ST2, ST3)을 행한다. 각 주사노광(SC1 등)은 각각 일정 속도의 노광시간(EXt)과 가감속도시간(ADt)을 포함하고 있다. 이와 같이, 본 실시형태에서는, 2면 배치의 플레이트(PT)의 전면을 4회의 주사노광으로 높은 쓰로우풋(throughput)으로 노광할 수 있다.

또, 도 10의 (B)에 나타내는 바와 같이, 1매의 플레이트(PT)에 동일한 디바이스 패턴이 노광되는 6면의 패턴전사영역(EPA)을 형성하는 경우 및 도 10의 (C)에 나타내는 바와 같이, 1매의 플레이트(PT)에 동일한 디바이스 패턴이 노광되는 8면의 패턴전사영역(EPB)을 형성하는 경우에도, 본 실시형태의 노광방법에 의하면, 각각 4회의 주사노광으로 플레이트(PT)의 전면을 높은 쓰로우풋으로 노광할 수 있다. 또한, 도 10의 (B)의 경우에는, 마스크(MA)에는 3개분의 디바이스 패턴에 대응하는 패턴이 형성되며, 도 10의 (C)의 경우에는 마스크(MA)에는 4개분의 디바이스 패턴에 대응하는 패턴이 형성된다.

또, 상기의 실시형태에서 주사노광 중에 기판 스테이지(PST)(플레이트(PT))와 마스크 스테이지(MST)(마스크(MA)) 사이에 위치 어긋남이 생긴 경우의 위치맞춤 방법의 일례에 대해 도 11 및 도 12를 참조하여 설명한다.

먼저, 도 11의 (A)에 나타내는 바와 같이, 기판 스테이지(PST)의 위치가 목표로 하는 위치로부터 X방향, Y방향에 ΔX, ΔY만큼 시프트한 경우에는, 먼저 도 11의 (B)에서 나타내는 바와 같이, 마스크 스테이지(MST)를 X방향으로 ΔX1/M(M은 투영광학계(PL1 내지 PL4)의 확대배율)만큼 이동시키고, Y방향으로 ΔY1/M만큼 이동시켜 대략의 보정을 행한다. 또한, Y방향의 보정량의 부호가 반대인 것은, 도 2의 투영광학계(PL1 내지 PL4)의 상이 Y방향으로 도립하고 있기 때문이다. 또, 기판 스테이지(PST)의 위치 및 회전각은, 예를 들면 레이저 빔(LPx1, LPx2)을 X축에 평행하게 조사하는 X축의 레이저 간섭계(21XA, 21XB), 및 레이저 빔(LPy)을 Y축에 평행하게 조사하는 Y축의 레이저 간섭계(21YA)에 의해서 계측되고 있다. 마찬가지로, 마스크 스테이지(MST)의 위치 및 회전각은, 예를 들면 레이저 빔(LMx1, LMx2)을 X축에 평행하게 조사하는 X축의 레이저 간섭계(22XA, 22XB) 및 레이저 빔(LMy)을 Y축에 평행하게 조사하는 Y축의 레이저 간섭계(22Y)에 의해서 계측되고 있다.

또한, 마스크 스테이지(MST)의 시프트량을 기판 스테이지(PST)상의 시프트량으로 환산한 값은 ΔX1, -ΔY1이다. 그래서, 투영광학계(PL1 내지 PL4)의 도 3의 상시프트 보정기구(AD12)를 이용하여, 그들의 시프트량의 남은 차분(ΔX - ΔX1, ΔY + ΔY1)만큼 마스크(MA)의 패턴의 상을 시프트시킨다. 이것에 의해서, 기판 스테이지(PST)의 시프트가 고정밀도로, 또한 높은 추종(追從) 속도로 보정할 수 있다.

다음으로, 도 12의 (A)에 나타내는 바와 같이, 기판 스테이지(PST)의 θZ방향의 회전각(예를 들면 화살표 24P로 나타내는 플레이트의 중심에서의 분할전사영역의 배열방향)이 목표값으로부터 반시계 방향으로 Δθ만큼 어긋났을 경우에는, 도 12의 (B)로 나타내는 바와 같이, 마스크 스테이지(MST)(화살표 24M으로 나타내는 마스크의 중심에서의 부분패턴영역의 배열방향)를 시계방향으로 각도 Δθ만큼 회전시킨다. 이 경우, 도 2의 투영광학계(PL1 내지 PL4)의 상은 X방향으로 정립하고, Y방향으로 도립한다. 따라서, 투영광학계(PL1 내지 PL4)에 의한 마스크(MA)의 부분패턴영역의 상의 배열방향은 화살표 24MP로 나타내는 바와 같이, 플레이트상의 화살표 24P의 배열방향과 평행하게 된다. 하지만, 투영광학계(PL1 내지PL4)에 의한 마스크(MA)의 부분패턴영역상의 위치는 기판 스테이지(PST)(플레이트의 분할전사영역)에 대해서 X방향으로 ΔX1, ΔX2, ΔX3, ΔX4만큼 시프트한다. 시프트량(ΔX1 내지 ΔX4)은 마스크 스테이지(MST)의 회전중심과 투영광학계(PL1 내지 PL4)와의 Y방향의 간격을 L로 하면, 대략 -2·Δθ·L이 된다. 그래서, 이와 같이 마스크 스테이지(MST)의 회전에 의해서 발생한 X방향의 시프트량은 투영광학계(PL1 내지 PL4)의 도 3의 상시프트 보정기구(AD12)를 이용하여 보정한다. 이것에 의해서, 기판 스테이지(PST)의 회전각이 고정밀도로, 또한 높은 추종 속도로 보정할 수 있다.

본 실시형태의 작용 효과 등은 이하와 같다.

(1) 상기의 실시형태의 노광장치(100)는 각각 확대배율을 가지고 병설된 복수의 투영광학계(PL1 내지 PL4)와, 투영광학계(PL1 내지 PL4)의 각각에 대해, Y방향(소정방향)으로 조명영역(IF1 내지 EF4)의 폭(투영광학계(PL1 내지 PL4)의 노광폭을 확대배율(M)로 나누어 얻어지는 폭)보다 크고 투영광학계(PL1 내지 PL4)의 배치의 주기(배치간격)보다 작은 폭(영역폭)을 가지는 패턴영역(A1 내지 A4)을 배치하고, 패턴영역(A1 내지 A4)을 Y방향으로 이동시키는 마스크 스테이지(MST)(패턴배치기구)와, 플레이트(PT)를 보유지지하여, 플레이트(PT)를 Y방향으로 이동시키는 기판 스테이지(PST)(기판유지기구)와, 패턴영역(A1 내지 A4)마다의 제1 부분패턴영역(A11 내지 A41)에 형성된 패턴(제1 패턴)의 투영광학계(PL1 내지 PL4)에 의한 투영상 및 제1 부분패턴영역(A11 내지 A41)에 대해서 적어도 중복부(34A 내지 34D)(일부 영역)가 패턴영역(A1 내지 A4) 내에서 Y방향으로 다른 제2 부분패턴영역(A12 내지 A42)에 형성된 패턴(제2 패턴)의 투영광학계(PL1 내지 PL4)에 의한 투영상을 플레이트(PT)상에 순차전사하는 제어를 행하는 주제어계(23)(제어부)를 구비하고 있다.

또, 노광장치(100)의 주제어계(23)로 제어되는 노광방법은 각각 확대배율을 가지고 병설된 각 투영광학계(PL1 내지 PL4)에 대해, Y방향으로 조명영역(IF1 내지 IF4)의 폭보다 크고 투영광학계(PL1 내지 PL4)의 배치의 주기(배치간격)보다 작은 폭을 가지는 패턴영역(A1 내지 A4)을 배치하는 스텝 104의 일부 및 스텝 105의 이동동작(패턴배치공정)과, 패턴영역(A1 내지 A4)마다의 제1 부분패턴영역(A11 내지 A41)에 형성된 패턴(제1 패턴)의 투영광학계(PL1 내지 PL4)에 의한 투영상 및 제1 부분패턴영역(A11 내지 A41)에 대해서 적어도 중복부(34A 내지 34D)(일부 영역)가 패턴영역(A1 내지 A4) 내에서 Y방향으로 다른 제2 부분패턴영역(A12 내지 A42)에 형성된 패턴(제2 패턴)의 투영광학계(PL1 내지 PL4)에 의한 투영상을 플레이트(PT)상에 순차전사하는 스텝 104, 106(노광공정)을 포함하는 것이다.

본 실시형태에 의하면, 마스크(MA)의 복수의 패턴영역(A1 내지 A4) 내의 제1 부분패턴영역(A11 내지 A4I) 및 제2 부분패턴영역(A12 내지 A42)의 사이에서는 마스크 패턴의 묘화오차는 생기지 않기 때문에, 그들의 부분패턴영역의 패턴의 상을 플레이트(PT)상에 노광할 때의 이음부(34PA 내지 34PD)에서의 이음오차의 발생을 억제할 수 있어, 마스크 패턴 전체의 투영상의 전사 정밀도를 향상할 수 있다.

또, 제1 부분패턴영역(A11 내지 A4I) 및 제2 부분패턴영역(A12 내지 A42)이 Y방향으로 떨어져 형성되어 있는 경우에 비해, 그 스텝 105에서의 마스크(MA) 및 플레이트(PT)의 Y방향의 이동량(이동 스트로크)을 짧게 할 수 있기 때문에, 마스크 스테이지(MST)의 베이스부(스테이지 기구)를 소형화할 수 있다. 또, 마스크(MA)자체도 소형화할 수 있다.

또한, 상기의 실시형태에서는, 마스크(MA)의 각 패턴영역(A1 내지 A4)의 패턴을 2회의 주사노광으로 플레이트(PT)상에 전사하고 있다. 그렇지만, 각 패턴영역(A1 내지 A4)의 Y방향의 폭을 조명영역(IF1 내지 IF4)의 폭의 3배 이상으로 설정하여, 각 패턴영역(A1 내지 A4)의 패턴을 3회 이상의 주사노광으로 플레이트(PT)상에 전사하여도 된다.

이와 같이, 각 패턴영역(A1 내지 A4)의 패턴을 k회(k는 3 이상의 정수)의 주사노광으로 플레이트(PT)상에 전사하는 경우에는, 상기의 식(3), 식(4) 대신에 다음 식이 성립한다.

Pm > Wm ≥ (Wp × k) / M … (3A)

Pm = Pp = Wp × k … (4A)

이들 경우에, 2번째 이후의 주사노광으로 노광영역(EFl 내지 EF4)의 Y방향의 폭을 1회째의 주사노광시의 폭인 노광폭(Wp)(최대 폭)보다 좁게 하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 식(3), 식(4) 대신에 다음 식이 성립하면 좋다.

Pm > Wm > Wp/M … (3B)

또, 마스크(MA)의 패턴영역(A1 내지 A4)의 개수(패턴의 Y방향의 분할수)는 4개에는 한정되지 않고, 투영광학계의 배치수에 대응하여 적당히 정할 수 있다.

(2) 또, 투영광학계(PL1 내지 PL4)는 각각 Y방향으로 도립한 상을 상면(像面)에 형성하고, 스텝 105에서의 Y방향에 따른 마스크(MA)의 이동방향과 플레이트(PT)의 이동방향은 역방향(반대 측)이다. 이것에 의해서, 마스크(MA)의 각 패턴영역(A1 내지 A4)의 부분패턴영역(A11 내지 A41 및 A12 내지 A42)의 상을 정확하게 이어서 플레이트(PT)상에 노광할 수 있다.

또한, 투영광학계(PL1 내지 PL4)로서는 X방향으로 정립하고, Y방향으로 도립한 상을 투영하는 광학계에 한정되지 않고, X방향으로 정립하고 Y방향으로도 정립한 상을 투영하는 광학계 또는 X방향으로 도립하고 Y방향으로 정립 혹은 도립한 상을 투영하는 광학계도 사용할 수 있다.

(3) 또, 투영광학계(PL1 내지 PL4)는 Y방향을 따라서 일렬로 배치되고, 스텝 104에서의 마스크(MA) 및 플레이트(PT)의 이동방향과, 스텝 106에서의 마스크(MA) 및 플레이트(PT)의 이동방향은 역방향이다. 이것에 의해서, 마스크(MA) 및 플레이트(PT)를 왕복 주사할 수 있기 때문에, 노광시간을 단축할 수 있다. 또한, 투영광학계(PL1 내지 PL4)가 Y방향으로 일렬로 배치되어 있기 때문에, 마스크(MA)의 패턴영역(A1 내지 A4)을 Y방향으로 병렬로 배치할 수 있어 마스크(MA)를 소형화할 수 있다.

또한, 투영광학계(PL1 내지 PL4)는 반드시 Y방향으로 일렬로 배치할 필요는 없다. 투영광학계(PL1 내지 PL4)의 X방향의 위치가 다른 경우에는 마스크(MA)의 패턴영역(A1 내지 A4)의 X방향의 위치를 조정하면 된다.

(4) 또, 마스크(MA)의 제1 부분패턴영역(A11 내지 A41)과 제2 부분패턴영역(A12 내지 A42)은 Y방향의 단부가 중복부(34A 내지 34D)에서 겹쳐져 있다. 이것에 의해서, 그들의 상을 이어서 노광할 때의 이음오차를 저감할 수 있다. 또한, 제1 부분패턴영역(A11 내지 A41)과 제2 부분패턴영역(A12 내지 A42) 각각에 대해서 충분한 패턴전사 정밀도가 얻어지는 경우에는, 반드시 중복부(34A 내지 34D)를 형성할 필요는 없고, 제1 부분패턴영역(A11 내지 A41)과 제2 부분패턴영역(A12 내지 A42)을 인접시켜 형성해도 된다. 또, 이것에 대응하여, 제1 분할전사영역(PA11 내지 PA41)과 제2 분할전사영역(PA12 내지 PA42)을 이음부(34PA 내지 34PD)를 형성하지 않고 인접시켜 전사하도록 해도 된다.

(5) 또, 투영광학계(PL1 내지 PL4)의 Y방향의 배치의 주기(배치간격)는 노광영역(EF1 내지 EF4)의 Y방향의 폭의 2배이며, 스텝 104, 106은 마스크(MA)의 제2 부분패턴영역(A12 내지 A32)의 패턴(제2 패턴)의 투영상의 Y방향에서의 이음부(33PA 내지 33PC)(상단부)를 제2 부분패턴영역(A12 내지 A32)을 포함하는 패턴영역(A1 내지 A3)과 서로 인접하는 패턴영역(A2 내지 A4)에 형성된 제1 부분패턴영역(A21 내지 A41)의 패턴의 상에 겹쳐서 전사하는 공정을 포함하고 있다. 따라서, 마스크(MA)의 복수의 패턴영역(A1 내지 A4)의 상을 Y방향으로 이으면서 플레이트(PT)상에 노광할 수 있다.

또한, 투영광학계(PL1 내지 PL4)의 Y방향의 배치 주기는 노광영역(EF1 내지 EF4)의 Y방향의 폭의 3배 이상의 정수배라도 된다. 예를 들면 배치 주기가 폭의 3배이면, 3회의 주사노광에 의해서, 마스크(MA)의 복수의 패턴영역의 상을 Y방향으로 이으면서 플레이트(PT)상에 노광할 수 있다.

(6) 또, 투영광학계(PL1 내지 PL4)의 확대배율은 적어도 2배인 것이 바람직하다. 이것에 의해서, 마스크(MA)의 패턴영역(A1 내지 A4)의 Y방향의 사이의 영역(패턴간 영역(31A 내지 31C))을 넓게 할 수 있고, 이들 영역에 다른 마스크 패턴을 형성하는 것도 가능하게 된다.

(7) 즉, 상술의 실시형태에서는, 마스크(MA)의 패턴간 영역(31A 내지 31C)에 위치계측용 마크(32B1) 등을 형성하고 있을 뿐이지만, 예를 들면 도 13의 (A)의 마스크(MA1)로 나타내는 바와 같이, 패턴간 영역(31A 내지 31C)에 다른 패턴영역(B1 내지 B3)(부가 패턴영역)을 형성하고, 패턴영역(A4)의 -Y방향 측에 패턴영역(B4)을 형성해도 된다. 패턴영역(B1 내지 B4)에는, 도 13의 (B)의 부호“K"로 나타내는 다른 디바이스 패턴(30B)의 부분 디바이스 패턴(QB1 내지 QB4)을 축소한 패턴이 형성된다. 또, 마스크(MA1)의 패턴면에서 마스크(MA1)의 패턴영역(A1 내지 A4)과 패턴영역(B1 내지 B4)과의 사이의 X방향(주사방향)으로 가늘고 긴 영역 및 패턴영역(A1, B4)의 외측의 X방향으로 가늘고 긴 영역이 각각 마스크 스테이지에 보유지지되는 보유지지영역(39)이 된다.

그리고, 마스크(MA1)의 패턴영역(B1 내지 B4)의 패턴도 제1 부분패턴영역(B11 내지 B41)과 제2 부분패턴영역(B12 내지 B42)으로 나누어 플레이트(PT)상에 노광된다. 이와 같이 하여, 1매의 마스크(MA1)를 이용하여 2개의 디바이스 패턴용의 패턴의 상을 순차적으로 플레이트상에 전사할 수 있다. 이것에 의해서, 마스크의 교환을 하지 않고, 2개의 디바이스 패턴용의 패턴의 전사를 신속히 행할 수 있어, 디바이스 제조에서의 쓰로우풋를 향상시킬 수 있다.

또한, 투영광학계(PL1 내지 PL4)의 배율은 1배와 2배와의 사이에서도 본 발명은 적용 가능하다.

(8) 또, 기판 스테이지(PST) 측에는 스텝 105에서 플레이트(PT)를 Y방향으로 이동시킬 때의 이동량의 간격(계측용 레이저 빔의 간격)으로 배치되어, 플레이트(PT)의 X방향의 이동량을 계측하는 도 2의 2개의 레이저 간섭계(21XC, 21XD)를 가진다. 이들 레이저 간섭계를 이용함으로써, 이동거울(51X)에 휨이 발생하여도, 플레이트(PT)의 제1 분할전사영역(PA11 내지 PA41)과 제2 분할전사영역(PA12 내지 PA42)과의 X방향의 위치를 정확하게 맞출 수 있다.

(9) 또, 상기의 실시형태의 도 4에 나타낸 마스크(MA)는 각각 확대배율을 가지는 복수의 투영광학계(PL1 내지 PL4)를 통하여 플레이트(PT)에 투영 노광되는 패턴이 형성된 마스크로서, X방향에 직교하는 Y방향으로 복수의 투영광학계(PL1 내지 PL4)의 물체면 측의 시야(조명영역(IF1 내지 IF4)) 중 하나의 폭보다도 각각 넓은 폭의 복수의 패턴영역(A1 내지 A4)이 배치된 것이다.

이 마스크(MA)의 패턴영역(A1 내지 A4)의 패턴의 상을 제1 부분패턴영역(A11 내지 A41)과 제2 부분패턴영역(A12 내지 A42)으로 나누어 플레이트(PT)상에 주사노광함으로써, 상기의 실시형태의 노광방법을 사용할 수 있고, 마스크 패턴의 묘화오차에 기인하는 이음오차의 발생을 억제할 수 있어, 마스크 패턴 전체의 투영상의 전사 정밀도를 향상할 수 있다.

(10) 또, 복수의 패턴영역(A1 내지 A4)의 Y방향의 사이의 영역(패턴간 영역(31A 내지 31C))에 위치계측용 마크(32B1 내지 32C2)(위치맞춤용 마크)가 형성되어 있기 때문에, 패턴영역(A1 내지 A4)의 패턴의 상을 고정밀도로 이어서 노광할 수 있다.

(11) 또, 도 5에 나타내는 바와 같이, 패턴영역(A1 내지 A4)을 덮도록 개별적으로 펠리클(37A 내지 37D)(보호부재)이 형성되어 있기 때문에, 패턴영역(A1 내지 A4)에 대한 이물의 부착을 방지할 수 있다.

또한, 상술한 실시형태에서는, 마스크(MA) 및 플레이트(PT)의 각각의 주사방향 및 비주사방향이 XYZ좌표계에서 일치하는 것으로서 설명했지만, 마스크(MA)의 패턴의 투영상을 플레이트(PT)상에 형성하는 투영광학계의 구성에 대응하여, 마스크(MA) 및 플레이트(PT) 각각의 주사방향 및 비주사방향을 XYZ 좌표계에서 다른 방향으로 설정할 수도 있다. 다만, 마스크(MA)와 플레이트(PT)와의 주사방향 및 비주사방향은 투영광학계 내의 광로의 절곡 등을 고려한 다음, 광학적으로는 일치시키는 것으로서, 이 의미에서 마스크(MA)와 플레이트(PT)를 주사방향 또는 비주사방향으로 동기하여 이동시킨다는 것은 마스크(MA)와 플레이트(PT)를 투영광학계에 대해서 광학적으로 대응하는 방향(광학적으로 동일한 방향)으로 이동시키는 것을 의미하는 것이다.

또, 상술한 실시형태에서는 패턴영역(A1 내지 A4)이 마스크(MA)상에 일체로 형성되는 것으로서 설명했지만, 패턴영역(A1 내지 A4)을 개별의 마스크상에 형성하고, 그 각 마스크를 마스크 스테이지상에 일괄하여 탑재하도록 해도 된다. 개별의 마스크로서는, 예를 들면 마스크(MA)를 패턴영역(A1 내지 A4)에 대응하여 4분할한 소형 마스크를 이용할 수 있다. 또한, 패턴영역(A1 내지 A4)에 대응하는 복수의 마스크를 마스크 스테이지상에 일괄하여 탑재하는 경우, 각 마스크간의 상대적 위치맞춤을 하는 기구를 설치하는 것이 바람직하다.

또, 상술한 실시형태에서는, 노광영역(EF1 내지 EF4)의 노광폭이 소정의 크기로 설정된 채로, 도 9에 예시한 일련의 처리를 행하는 것으로서 설명했지만, 처리마다 노광영역(EF1 내지 EF4)의 노광폭을 변경하도록 해도 된다. 예를 들면, 제1 부분패턴영역(A11 내지 A41)에 형성된 패턴을 전사하는 경우와, 제2 부분패턴영역(A12 내지 A42)에 형성된 패턴을 전사하는 경우에서, 노광폭을 변경하여도 된다. 이것에 의해서, 각 패턴영역(A1 내지 A4) 및 패턴전사영역(EP1, EP2)의 비주사방향의 폭을 투영광학계의 배치간격의 범위 내에서 자유롭게 설정할 수 있다. 또한, 노광영역(EF1 내지 EF4)의 노광폭은, 상술한 바와 같이, 예를 들면 가변시야 조리개(8)를 이용하여 변경할 수 있다.

다음으로, 상부의 실시형태의 도 2에 나타낸 노광장치(100)를 이용하여, 감광기판(유리 플레이트)상에 소정의 패턴(회로패턴, 전극패턴 등)을 형성함으로써, 액정표시소자 등의 디바이스를 제조할 수 있다. 이하, 도 14의 플로우차트를 참조하여 이 제조방법의 일례에 대해서 설명한다.

도 14에 나타낸 스텝 S401(패턴형성공정)에서는, 먼저, 노광 대상의 기판상에 포토레지스트를 도포하여 감광기판을 준비하는 도포공정, 상기의 주사형의 투영노광장치를 이용하여 액정표시소자용의 마스크의 패턴을 그 감광기판상에 전사노광하는 노광공정 및 그 감광기판을 현상하는 현상공정이 실행된다. 이 도포공정, 노광공정 및 현상공정을 포함하는 리소그라피 공정에 의해서, 그 기판상에 소정의 레지스터 패턴(전사패턴층)이 형성된다. 이 리소그래피 공정에 이어서, 그 레지스터 패턴을 마스크로 한 에칭공정 및 레지스터 박리공정 등을 거쳐서, 그 기판상에 다수의 전극 등을 포함하는 소정패턴이 형성된다. 그 리소그래피 공정 등은 그 기판상의 레이어수에 따라 복수 회 실행된다.

그 다음의 스텝 S402(칼라필터 형성공정)에서는, 빨강(R), 초록(G), 파랑(B)에 대응한 3개의 미세한 필터의 그룹을 매트릭스 모양으로 다수 배열하거나, 또는 빨강(R), 초록(G), 파랑(B)의 3개의 스트라이프 모양의 복수의 필터의 그룹을 수평 주사선 방향으로 배열함으로써 칼라필터를 형성한다. 그 다음의 스텝 S403(셀 조립공정)에서는, 예를 들면 스텝 S401에서 얻어진 소정 패턴을 가지는 기판과 스텝 S402에서 얻어진 칼라필터와의 사이에 액정을 주입하여, 액정패널(액정 셀)을 제조한다.

그 후의 스텝 S404(모듈조립공정)에서는, 그와 같이 하여 조립된 액정패널(액정 셀)에 표시동작을 행하게 하기 위한 전기회로 및 백라이트 등의 부품을 장착하여, 액정표시소자로서 완성시킨다.

이와 같이 상기의 액정표시소자의 제조방법은, 상기의 실시형태의 노광장치를 이용하여, 마스크에 형성된 패턴의 투영상을 플레이트(감광기판)에 전사하는 노광공정과, 그 투영상이 전사된 플레이트를 현상하고, 그 투영상에 대응하는 형상의 전사패턴층을 플레이트상에 형성하는 현상공정과, 그 전사패턴층을 통하여 플레이트(PT)를 가공하는 가공공정을 포함한다.

상술의 액정표시소자의 제조방법에 의하면, 마스크 패턴의 묘화오차의 영향이 경감되기 때문에, 고정밀도로 액정표시소자의 제조를 행할 수 있다.

<산업상 이용가능성>

또, 본 발명은 주사형 노광장치에 한정하지 않고 일괄형 노광장치(스텝퍼형 노광장치)로 노광을 행하는 경우에도 적용 가능하다.

또한, 본 발명은 상술의 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 구성을 취할 수 있다.

MA : 마스크; MST : 마스크 스테이지; PL1 내지 PL4 : 투영광학계; PT : 플레이트; PST : 기판 스테이지; IU : 조명장치; IF1 내지 IF4 : 조명영역(이미지 필드); EF1 내지 EF4 : 노광영역; A1 내지 A4 : 패턴영역; A11 내지 A41 : 제1 부분패턴영역; A12 내지 A42 : 제2 부분패턴영역; EP1, EP2 : 패턴전사영역; PA1 내지 PA4 : 전사영역; PA11 내지 PA41 : 제1 분할전사영역; PA12 내지 PA42 : 제2 분할전사영역; 21XA 내지 21XD : 레이저 간섭계; ALG : 얼라이먼트계

Claims

각각 확대배율을 가지고 병설된 복수의 투영(投影)광학계의 각각에 대해, 소정방향으로 상기 투영광학계의 노광(露光)폭을 상기 확대배율로 나누어 얻어지는 폭보다 크고 이 투영광학계의 배치간격보다 작은 영역폭을 가지는 패턴영역을 배치하는 패턴배치공정과,
상기 패턴영역마다의 제1 부분패턴영역에 마련된 제1 패턴의 상기 투영광학계에 의한 투영상 및 상기 패턴영역 내에서 상기 제1 부분패턴영역에 대해서 일부 영역이 중복하고 또한 다른 영역이 상기 소정방향의 다른 위치에 있는 제2 부분패턴영역에 마련된 제2 패턴의 상기 투영광학계에 의한 투영상을 기판상에 순차전사(順次轉寫)하는 노광공정을 포함하며,
상기 일부 영역 내에서 서로 중복한 상기 제1 패턴의 일부와 상기 제2 패턴의 일부는, 상기 기판상에 중복하여 전사되는 것을 특징으로 하는 노광방법.
청구항 1에 있어서,
상기 노광공정은,
상기 패턴영역마다의 상기 제1 패턴의 상기 투영상을 상기 기판상의 각각에 대응하는 제1 부분 전사영역에 전사하는 제1 노광공정과,
상기 패턴영역마다의 상기 제2 패턴의 상기 투영상을 상기 기판상의 각각에 대응하는 전사영역으로서, 상기 제1 부분 전사영역에 대해서 적어도 일부 영역이 상기 소정방향으로 다른 제2 부분 전사영역에 전사하는 제2 노광공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 부분패턴영역과 상기 제2 부분패턴영역은 상기 소정방향의 영역 경계부를 겹쳐서 마련되고,
상기 노광공정은 상기 제1 패턴의 상기 투영상과 상기 제2 패턴의 상기 투영상의 상기 소정방향의 상(像)경계부를 겹쳐서 전사하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
청구항 1에 있어서,
상기 배치간격은 상기 노광폭의 정수배(整數倍)이고,
상기 노광공정은, 상기 제2 패턴의 상기 투영상의 상기 소정방향에서의 상단부를 이 제2 패턴이 마련된 상기 제2 부분패턴영역을 포함하는 상기 패턴영역과 서로 인접하는 다른 패턴영역에 마련된 패턴의 상기 투영광학계에 의한 투영상에 겹쳐서 전사하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
청구항 1에 있어서,
상기 노광공정은 상기 패턴영역 및 상기 기판을 상기 소정방향과 직교하는 주사방향으로 동기 이동시키면서 상기 제1 패턴의 상기 투영상과 상기 제2 패턴의 상기 투영상을 전사하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
청구항 5에 있어서,
상기 노광공정은 상기 패턴영역 및 상기 기판을 상기 주사방향인 제1 방향으로 동기 이동시키면서 상기 제1 패턴의 상기 투영상을 전사하고, 상기 패턴영역 및 상기 기판을 상기 주사방향인 제2 방향으로 동기 이동시키면서 상기 제2 패턴의 상기 투영상을 전사하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
청구항 1에 있어서,
상기 투영광학계는 상기 소정방향으로 도립(倒立)한 상기 투영상을 형성하고,
상기 노광공정은 상기 제1 패턴의 상기 투영상을 전사한 후, 상기 제2 패턴의 상기 투영상을 전사하기까지 상기 패턴영역과 상기 기판을 상기 소정방향의 서로 반대 측으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 노광방법.
청구항 1에 있어서,
상기 패턴영역에 인접하여 마련되는 부가영역으로서 상기 소정방향으로 상기 노광폭을 상기 확대배율로 나누어 얻어지는 폭보다 크고 상기 배치간격보다 작은 영역폭을 가지는 부가패턴영역을 복수의 상기 투영광학계의 각각에 대해서 배치하는 부가패턴 배치공정과,
상기 부가패턴영역마다의 제1 부분부가패턴영역에 마련된 제1 부가패턴의 상기 투영광학계에 의한 투영상 및 이 제1 부분부가패턴영역에 대해서 적어도 일부 영역이 상기 부가패턴영역 내에서 상기 소정방향으로 다른 제2 부분부가패턴영역에 마련된 제2 부가패턴의 상기 투영광학계에 의한 투영상을 상기 기판상에 순차전사하는 부가패턴 노광공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
청구항 8에 있어서,
복수의 상기 패턴영역 및 상기 부가패턴영역은 마스크 기판상에서 상기 소정방향으로 교호로 마련되고,
상기 패턴배치공정은 복수의 상기 투영광학계에 대해서 상기 마스크 기판을 배치하며,
상기 부가패턴 배치공정은 복수의 상기 투영광학계에 대해서 상기 마스크 기판을 상기 소정방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 노광방법.
청구항 1에 있어서,
상기 확대배율은 적어도 2배인 것을 특징으로 하는 노광방법.
청구항 1에 있어서,
복수의 상기 투영광학계는 상기 소정방향으로 일렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 노광방법.
각각 확대배율을 가지고 병설된 복수의 투영광학계와,
복수의 상기 투영광학계의 각각에 대해, 소정방향으로 상기 투영광학계의 노광폭을 상기 확대배율로 나누어 얻어지는 폭보다 크고 이 투영광학계의 배치간격보다 작은 영역폭을 가지는 패턴영역을 배치함과 아울러, 이 패턴영역을 상기 소정방향으로 이동시키는 패턴배치기구와,
기판을 보유지지하고, 이 기판을 상기 소정방향으로 이동시키는 기판유지기구와,
상기 패턴영역마다의 제1 부분패턴영역에 마련된 제1 패턴의 상기 투영광학계에 의한 투영상 및 상기 패턴영역 내에서 상기 제1 부분패턴영역에 대해서 일부 영역이 중복하고 또한 다른 영역이 상기 소정방향의 다른 위치에 있는 다른 제2 부분패턴영역에 마련된 제2 패턴의 상기 투영광학계에 의한 투영상을 상기 기판상에 순차전사하는 제어를 행하는 제어부를 구비하며,
상기 제어부는, 상기 일부 영역 내에서 서로 중복한 상기 제1 패턴의 일부와 상기 제2 패턴의 일부를 상기 기판상에 중복하여 전사하도록 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
청구항 12에 있어서,
상기 패턴배치기구는 상기 패턴영역이 형성된 물체를 보유지지하는 패턴 보유지지 기구를 가지는 것을 특징으로 하는 노광장치.
청구항 12에 있어서,
상기 제1 부분패턴영역과 상기 제2 부분패턴영역은 상기 소정방향의 영역 경계부를 겹쳐서 마련되고,
상기 제어부는 상기 제1 패턴의 상기 투영상과 상기 제2 패턴의 상기 투영상의 상기 소정방향의 한쪽의 상경계부를 겹쳐서 전사하는 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
청구항 12에 있어서,
상기 배치간격은 상기 노광폭의 정수배인 것을 특징으로 하는 노광장치.
청구항 15에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제2 패턴의 상기 투영상의 상기 소정방향에서의 상단부를 이 제2 패턴이 마련된 상기 제2 부분패턴영역을 포함하는 상기 패턴영역과 서로 인접하는 다른 패턴영역에 마련된 패턴의 상기 투영광학계에 의한 투영상에 겹쳐서 전사하는 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
청구항 12에 있어서,
상기 패턴배치기구는 상기 패턴영역을 상기 소정방향과 직교하는 주사방향으로 이동시키고,
상기 기판유지기구는 상기 기판을 상기 주사방향으로 이동시키며,
상기 제어부는 상기 패턴영역 및 상기 기판을 상기 주사방향으로 동기 이동시키면서 상기 제1 패턴의 상기 투영상과 상기 제2 패턴의 상기 투영상을 전사하는 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
청구항 17에 있어서,
상기 투영광학계는 상기 소정방향으로 도립한 상기 투영상을 형성하고,
상기 제어부는 상기 제1 패턴의 상기 투영상을 전사한 후, 상기 제2 패턴의 상기 투영상을 전사하기까지 상기 패턴영역과 상기 기판을 상기 소정방향의 서로 반대 측으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 노광장치.
청구항 12에 있어서,
상기 패턴배치기구는 상기 패턴영역에 서로 인접하여 마련되는 부가영역으로서, 상기 소정방향으로 상기 노광폭을 상기 확대배율로 나누어 얻어지는 폭보다 크고 상기 배치간격보다 작은 영역폭을 가지는 부가패턴영역을 복수의 상기 투영광학계의 각각에 대해서 배치함과 아울러, 이 부가패턴영역을 상기 소정방향으로 이동시키고,
상기 제어부는 상기 부가패턴영역마다의 제1 부분부가패턴영역에 마련된 제1 부가패턴의 상기 투영광학계에 의한 투영상 및 이 제1 부분부가패턴영역에 대해서 적어도 일부 영역이 상기 부가패턴영역 내에서 상기 소정방향으로 다른 제2 부분부가패턴영역에 마련된 제2 부가패턴의 상기 투영광학계에 의한 투영상을 상기 기판상에 순차전사하는 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
청구항 19에 있어서,
상기 패턴배치기구는 상기 부가패턴영역이 형성된 물체를 보유지지하는 부가패턴 보유지지 기구를 가지는 것을 특징으로 하는 노광장치.
청구항 19에 있어서,
상기 패턴영역 및 상기 부가패턴영역은 마스크 부재상에 일체로 형성되고,
상기 패턴배치기구는 상기 마스크 부재를 보유지지하는 마스크 보유지지 기구를 가지는 것을 특징으로 하는 노광장치.
청구항 21에 있어서,
상기 마스크 보유지지 기구는 상기 패턴영역과 상기 부가 패턴영역과의 영역 사이에서의 상기 마스크 부재를 지지하는 지지부를 가지는 것을 특징으로 하는 노광장치.
청구항 13에 있어서,
상기 패턴영역은 마스크 부재에 일체로 형성되고,
상기 패턴 보유지지 기구는 서로 인접하는 상기 패턴영역 사이에서의 상기 마스크 부재를 지지하는 지지부를 가지는 것을 특징으로 하는 노광장치.
청구항 17에 있어서,
상기 노광폭과 동일한 간격으로 상기 소정방향으로 배열되고, 상기 패턴배치기구의 상기 주사방향으로의 이동량을 계측하는 복수의 레이저 간섭계를 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
청구항 12에 있어서,
상기 노광폭을 상기 소정방향으로 가변으로 설정하는 조리기구를 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
청구항 12에 있어서,
상기 확대배율은 적어도 2배인 것을 특징으로 하는 노광장치.
청구항 12에 있어서,
복수의 상기 투영광학계는 상기 소정방향으로 일렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 기재한 노광방법을 이용하여, 상기 패턴영역에 마련된 패턴의 상기 투영광학계에 의한 투영상을 감광기판에 전사하는 노광공정과,
상기 투영상이 전사된 상기 감광기판을 현상하고, 상기 투영상에 대응하는 형상의 전사패턴층을 상기 감광기판상에 형성하는 현상공정과,
상기 전사패턴층을 통하여 상기 감광기판을 가공하는 가공공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
청구항 8 또는 청구항 9에 기재한 노광방법에 의해서, 상기 패턴영역에 마련된 패턴의 상기 투영상과 상기 부가패턴영역에 마련된 부가패턴의 상기 투영상을 감광기판에 순차전사하는 노광공정과,
상기 패턴의 상기 투영상과 상기 부가패턴의 상기 투영상 중 적어도 한쪽이 전사된 상기 감광기판을 현상하고, 상기 패턴의 상기 투영상과 상기 부가패턴의 상기 투영상 중 적어도 한쪽에 대응하는 형상의 전사패턴층을 상기 감광기판상에 형성하는 현상공정과,
상기 전사패턴층을 통하여 상기 감광기판을 가공하는 가공공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
각각 확대배율을 가지고 소정방향으로 병설된 복수의 투영광학계와,
상기 투영광학계의 노광폭을 상기 확대배율로 나누어 얻어지는 폭보다 크고 또한 상기 투영광학계의 상기 소정방향에 관한 배치간격보다 작은 영역폭을 가지는 패턴영역을, 복수의 상기 투영광학계의 각각에 대해서 배치함과 아울러, 이 패턴영역을 상기 소정방향으로 이동시키는 패턴배치기구와,
기판을 보유지지하고, 이 기판을 상기 소정방향으로 이동시키는 기판유지기구와,
상기 패턴영역마다의 제1 부분패턴영역에 마련된 제1 패턴의 상기 투영광학계에 의한 투영상 및 상기 패턴영역 내에서 상기 제1 부분패턴영역에 대해서 일부 영역이 중복하고 또한 다른 영역이 상기 소정방향의 다른 위치에 있는 다른 제2 부분패턴영역에 마련된 제2 패턴의 상기 투영광학계에 의한 투영상을 상기 기판상에 순차전사하는 제어를 행하는 제어부를 구비하며,
상기 제어부는, 상기 제1 패턴의 전사 후부터 상기 제2 패턴의 전사 전까지, 상기 패턴배치기구를 제어하는 것에 의해서, 상기 패턴영역을 상기 소정방향으로 상기 패턴영역의 폭보다 작은 거리만큼 이동시키고, 상기 기판유지기구를 제어하는 것에 의해서 상기 기판을 상기 소정방향으로 상기 노광폭과 동일한 거리만큼 이동시키며,
상기 제어부는, 상기 일부 영역 내에서 서로 중복한 상기 제1 패턴의 일부와 상기 제2 패턴의 일부를 상기 기판상에 중복하여 전사하도록 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 노광장치.