KR101870001B1 - 노광 장치, 노광 방법 및 디바이스의 제조 방법 - Google Patents

노광 장치, 노광 방법 및 디바이스의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

노광 장치는, 원판 보유 지지 유닛과 기판 보유 지지 유닛의 주사를 제어하여, 제1 투영 배율과는 다른 제2 투영 배율을 가지는 제2 투영 광학계를 개재해서 기판 위에 미리 노광된 제2 패턴 형성 영역 위에, 제1 패턴 형성 영역이 제2 패턴 형성 영역 위에 중첩되도록 하여, 제1 패턴 형성 영역을 노광하도록 구성되는 컨트롤러를 포함한다. 특히, 컨트롤러는, 원판 보유 지지 유닛과 기판 보유 지지 유닛의 1회의 주사에서, 제1 패턴 형성 영역이 복수의 제2 패턴 형성 영역 위에 주사 노광되는 동안에, 제2 패턴 형성 영역의 상태, 또는 원판 상에 형성된 패턴의 상태에 기초하여, 복수의 제2 패턴 형성 영역 중에서 원판 보유 지지 유닛 또는 기판 보유 지지 유닛의 동작을 변경시킨다.

Description

노광 장치, 노광 방법 및 디바이스의 제조 방법{EXPOSURE APPARATUS, EXPOSURE METHOD, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 노광 장치, 노광 방법 및 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
노광 장치는, 반도체 디바이스, 액정 표시 디바이스 등의 제조 공정에 포함되는 리소그래피 공정에서, 원판(레티클 등)의 패턴을 투영 광학계를 개재해서 감광성의 기판(예를 들면, 표면에 레지스트층이 도포된 웨이퍼 등)에 노광한다. 이 중, 특히 스텝 앤드 스캔(step-and-scan) 방식의 노광 장치에서는, 원판과 기판을 동기 주사하면서 노광한다. 기판 상에서 1회의 주사 노광에 의해 노광되는 영역은, "샷"(패턴 형성 영역)이라고 불리며, 노광 장치는 기판 상에 미리 설정되어 있는 복수의 샷을 순차 노광한다. 또한, 이러한 노광 장치에 채용될 수 있는 투영 광학계의 투영 배율은 일반적으로 1/4이다. 이하, 1/4의 투영 배율을 가지는 투영 광학계를 포함하는 노광 장치를 "1/4 투영 노광 장치"라고 한다.
여기서, 이러한 노광 장치에 요구되는 성능 중 하나는 중첩(superimposing) 정밀도이다. 이 중첩 정밀도를 높게 하기 위해서는, 원판과 기판을 고정밀도로 동기 주사할 필요가 있다. 일본 특허 출원 공개 제2000-228344호 공보는, 다른 노광 장치 간의 중첩 정밀도(믹스 앤드 매치 정밀도(mix-and-match accuracy))의 향상을 위해서, 샷 내의 주사 위치에 따라서 원판 또는 기판의 목표 위치를 보정하는 주사 노광 장치를 개시하고 있다.
또한, 1회 노광되어 있는 샷의 배열 상태에도 오차가 생길 수 있기 때문에, 기판에 형성되어 있는 샷의 위치에 근거해서 샷의 배열 상태를 계측하여, 미리 스텝 위치를 보정하는 것이 바람직하다. 이 보정(계측)은, 일반적으로 "글로벌 얼라인먼트 계측(AGA 계측)"이라고 부른다. 또한, 노광 장치의 스루풋의 향상을 위하여, 예를 들면 1/2 투영 광학계를 채용한, 축소 배율이 작은 노광 장치(이하, "1/2 투영 노광 장치"라고 한다.)가 있다. 이 1/2 투영 노광 장치는, 예를 들면 1/4 투영 노광 장치에 의해 노광되는 원판의 사이즈와 동일한 원판을 노광할 때에, 1회의 주사 노광에 의해 기판 상에 보다 큰 영역을 노광할 수 있어, 주사 노광 회수를 감소시키고, 스루풋을 보다 향상시킬 수 있다.
그러나, 1/2 투영 노광 장치와 1/4 투영 노광 장치 간에 믹스 앤드 매치를 행할 경우에는, 각각의 노광 장치에서 노광되는 샷의 사이즈가 다른 것에 기인하여 중첩 오차가 발생할 수 있다. 예를 들면, 1/4 투영 노광 장치에서는, 스텝형 이동을 거쳐서 2회의 주사에 의해 노광된 2개의 샷의 영역은 스텝 오차를 포함할 수 있다. 이것에 대하여, 1/2 투영 노광 장치에서는, 동일한 영역을 1회의 주사에 의해 노광하여, 스텝 오차가 발생하지 않는다. 이러한 차이가 존재하기 때문에, 즉, 투영 배율이 다른 노광 장치(예를 들면, 1/2 투영 노광 장치와 1/4 투영 노광 장치) 간에 믹스 앤드 매치에 의해 야기되는 오차의 발생 때문에, 원판을 기판 상에 고정밀도로 중첩(오버레이(overlay))시키는 것이 어렵다.
일본 특허 출원 공개 제2000-228344호 공보
본 발명은, 예를 들면, 투영 배율이 다른 투영 광학계를 채용한 다른 노광 장치와 믹스 앤드 매치를 고정밀도로 행하는 데에 유리한 노광 장치를 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 원판 위에 형성된 패턴의 상을, 제1 투영 배율을 가지는 제1 투영 광학계를 통해서 기판 위에 제1 패턴 형성 영역으로서 노광하는 노광 장치이며, 상기 원판을 보유 지지하도록 구성되는 원판 보유 지지 유닛과, 상기 기판을 보유 지지하도록 구성되는 기판 보유 지지 유닛과, 상기 원판 보유 지지 유닛과 상기 기판 보유 지지 유닛의 주사를 제어하여, 상기 제1 투영 배율과는 다른 제2 투영 배율을 가지는 제2 투영 광학계를 개재해서 상기 기판 위에 미리 노광된 제2 패턴 형성 영역 위에, 상기 제1 패턴 형성 영역이 상기 제2 패턴 형성 영역 위에 중첩되도록 하여, 상기 제1 패턴 형성 영역을 노광시키도록 구성되는 컨트롤러를 포함하고, 상기 원판은 상기 패턴을 복수 개 가지고, 상기 컨트롤러는, 상기 원판 보유 지지 유닛과 상기 기판 보유 지지 유닛의 1회의 주사에서, 상기 제1 패턴 형성 영역이 복수의 상기 제2 패턴 형성 영역 위에 주사 노광되는 동안에, 상기 제2 패턴 형성 영역의 상태, 또는 상기 원판 상에 형성된 상기 패턴의 상태에 기초하여, 복수의 상기 제2 패턴 형성 영역 중에서 상기 원판 보유 지지 유닛 또는 상기 기판 보유 지지 유닛의 동작을 변경시키도록 구성되는 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 추가적인 특징은 첨부 도면을 참조하여 아래의 예시적인 실시 형태의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 노광 장치의 구성을 도시하는 도면.
도 2의 A 내지 C는 제1 실시 형태에서의 보정 대상을 설명하기 위한 도면.
도 3a 내지 도 3c는 제1 실시 형태에서의 스테이지의 상대 속도를 각각 도시하는 그래프.
도 4의 A 및 B는 제2 실시 형태에서의 보정 대상을 설명하기 위한 도면.
도 5a 내지 도 5c는 제2 실시 형태에서의 스테이지의 이동 궤적을 각각 도시하는 그래프.
도 6은 제3 실시 형태에서의 보정 대상을 설명하기 위한 도면.
도 7의 A 및 B는 제3 실시 형태에서의 스테이지의 이동 궤적을 각각 도시하는 그래프.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서 도면을 참조해서 설명한다.
(제1 실시 형태)
우선, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 노광 장치에 대해서 설명한다. 도 1a 및 도 1b는 본 실시 형태에 따른 노광 장치(1)의 구성을 각각 도시한 개략도이다. 특히, 도 1a는 노광 장치(1)의 전체 측면도이다. 노광 장치(1)는, 일례로서, 반도체 디바이스의 제조 공정에 사용되고, 스텝 앤드 스캔 방식을 이용하여 레티클 R에 형성되어 있는 패턴을 웨이퍼 W 상에(기판 상에) 노광(전사)하는 투영형 노광 장치이다. 노광 장치(1)는 조명계(2), 레티클 R을 보유 지지하는 레티클 스테이지(4), 투영 광학계(5), 웨이퍼 W를 보유 지지하는 웨이퍼 스테이지(6) 및 컨트롤러(7)를 포함한다. 도 1a 및 도 1b에서는, 투영 광학계(5)의 광축(본 실시 형태에서는 수직 방향)에 평행하게 Z축을 정렬하고, Z축에 수직한 평면 내에서 노광 시의 레티클 R 및 웨이퍼 W의 주사 방향으로 Y축을 정렬하고, Y축에 직교하는 비주사 방향으로 X축을 정렬하고 있다.
조명계(2)는 광원(3)로부터 출사된 광을 수광하고, 그 후에 X축 방향으로 긴 띠 형상 또는 원호형의 노광 영역(특정의 조명 형상)을 레티클 R 상에 형성한다. 이러한 노광 영역을 형성하기 위해서, 조명계(2) 또는 그 근방에는 (도시하지 않은) 차광판이 설치된다. 레티클 R은, 웨이퍼 W 위에 전사되어야 할 패턴(예를 들면, 회로 패턴)이 형성된, 예를 들면 석영 글래스로 이루어진 원판이다. 또한, 레티클 R에 형성되어 있는 패턴(디바이스 패턴 DP)에 대해서는 후술한다. 레티클 스테이지(원판 보유 지지 유닛)(4)는 레티클 R을 보유 지지하면서, X축 및 Y축의 양 방향으로 이동가능하다. 투영 광학계(5)는 조명계(2)로부터의 광에 의해 조명된 레티클 R 상에 형성된 패턴의 상을 미리 정해진 투영 배율(특히, 본 실시 형태에서는 1/2의 투영 배율)로 웨이퍼 W 위에 투영한다. 웨이퍼 W는 단결정 실리콘으로 이루어지는 기판이다. 웨이퍼 W의 표면에는 레지스트(감광제)가 도포된다. 웨이퍼 스테이지(기판 보유 지지 유닛)(6)는 웨이퍼 W를 (도시되지 않은) 척을 개재해서 보유 지지하면서 X축, Y축, Z축 방향으로 이동가능하다. 레티클 스테이지(4)에 의해 보유 지지된 레티클 R 및 웨이퍼 스테이지(6)에 의해 보유 지지된 웨이퍼 W는 투영 광학계(5)를 개재해서 광학적으로 서로 거의 공액인 위치(투영 광학계(5)의 물체면과 상면)에 배치된다. 레티클 스테이지(4)와 웨이퍼 스테이지(6)의 쌍방이 투영 광학계(5)의 광축에 대하여 수직인 평면 내에서 투영 광학계(5)의 투영 배율에 따른 속도비로 주사하고 있는 동안에, 레티클 R 상에 형성된 패턴이 웨이퍼 W 위로 투영됨으로써, 웨이퍼 W 상에 도포된 레지스트가 노광된다. 여기서, 주사 노광에 의해 노광되는 웨이퍼 W 상의 1개의 패턴 형성 영역을 "샷"이라고 한다. 설명의 간단화를 위하여, 이하에서 "샷"이라는 용어는 웨이퍼 W 위에 노광되는 패턴과 같은 의미를 가지는 것으로 한다. 레티클 스테이지(4)의 위치는 레티클 스테이지(4) 측에 고정된 (도시되지 않은) 참조 미러와 레이저 간섭계(8) 사이의 거리를 레이저 간섭계(8)로 계측함으로써 구해진다. 마찬가지로, 웨이퍼 스테이지(6)의 위치는 웨이퍼 스테이지(6) 측에 고정된 (도시되지 않은) 참조 미러와 레이저 간섭계(9) 사이의 거리를 레이저 간섭계(9)로 계측함으로써 구해진다. 이러한 위치 계측 장치로서는, 레이저 간섭계 이외에, 인코더, 정전용량 센서 등도 채용할 수 있다.
1/2 투영 광학계(5)를 채용한 노광 장치(1)에서는, 1/4 투영 광학계를 채용한 다른 노광 장치(1/4 투영 노광 장치)에 의해 노광되는 레티클 R과 동일한 외형을 가지는 레티클 R을 이용했을 경우, 1회의 주사 노광에 의해 웨이퍼 W 상에 더 큰 영역을 노광할 수 있다. 또한, 여기서 사용되는 레티클 R은 외형이 동일하여도, 디바이스 사이즈는 다르다. 도 1b는 레티클 R과 레티클 스테이지(4) 상의 구성를 나타내는 개략 평면도이다. 레티클 R은 복수의 디바이스 패턴을 가진다. 특히, 본 실시 형태에서 레티클 R은, 일례로서 2개의 디바이스 패턴 DP1, DP2를 갖는 것으로 한다. 예를 들면, 1/4 투영 노광 장치로 1회의 주사 노광에 의해 웨이퍼 W에 노광할 수 있는 최대의 디바이스 사이즈를 가지는 디바이스 패턴 DP1을, 노광 장치(1)와 같은 1/2 투영 노광 장치에서는, 1회의 주사 노광에 의해 2개의 디바이스 패턴을 노광할 수 있다. 여기서, 디바이스 패턴 DP2는 디바이스 패턴 DP1과 같은 디바이스 사이즈를 가진다. 디바이스 패턴 DP2는 디바이스 패턴 DP1과 같은 것이 일반적이지만, 디바이스 패턴 DP2는 디바이스 패턴 DP1과 다른 디바이스 사이즈나 다른 패턴이어도 된다. 여기서는 디바이스 패턴 DP1과 디바이스 패턴 DP2 간의 간격을 "Dr"로 정의하고 있다.
레티클 스테이지(4)의 표면 상에서, 보유 지지되어 있는 레티클 R의 근방에는, 레티클 R 측의 기준이 되는 패턴(마크)이 패턴면에 형성된 제1 기준판(10)이 배치된다. 제1 기준판(10)의 패턴면은 레티클 R의 패턴면과 거의 동일한 평면 내에 위치한다. 제1 기준판(10)의 패턴면에는, 레티클 R 측의 계측용 마크이며, Cr, Al, Ta 등의 금속으로 이루어지는 박막으로 형성되는 (도시되지 않은) 제1 마크가 설치된다. 도 1b에 도시하는 예에서는, 설치되는 제1 기준판(10)의 개수를 1개로 하고 있지만, 제1 기준판(10)은 복수 개 설치되어도 된다. 또한, 제1 마크는 제1 기준판(10)이 아닌, 레티클 R에 형성되어 있어도 된다.
마찬가지로, 웨이퍼 스테이지(6)의 표면 상에서, 보유 지지되어 있는 웨이퍼 W의 근방에는, 웨이퍼 W 측의 기준이 되는 패턴이 형성된 제2 기준판(11)이 배치된다. 여기서, 제2 기준판(11)의 패턴면은 웨이퍼 W의 표면과 거의 동일한 평면 내에 위치한다. 제2 기준판(11)의 패턴면에는 웨이퍼 W 측의 계측용 마크이며, Cr, Al, Ta 등의 금속으로 이루어지는 박막으로 형성되는 (도시되지 않은) 제2 마크가 설치된다. 웨이퍼 스테이지(6)에서, 제2 기준판(11)의 하부에는, 광량 센서(12)가 설치된다. 광량 센서(12)는 제2 마크가 형성된 제2 기준판(11)을 투과한 광을 검출할 수 있다. 이 검출된 광을 이용하여, 일반적으로 TTR(Through The Reticle) 계측이라고 불리는 계측 방법에 의해, 레티클 R 또는 (후술하는) RFS(14)와, 제2 기준판(11)의 상대 위치를 계측할 수 있다. TTR 계측에 의해, 투영 광학계(5)의 결상 특성도 계측할 수 있다. 도 1a에 도시하는 예에서는, 설치되는 제2 기준판(11) 및 광량 센서(12)의 개수가 각각 1개이지만, 제2 기준판(11) 및 광량 센서(12)가 복수 개 설치되어도 된다.
컨트롤러(7)는 노광 장치(1)의 각 구성 요소의 동작 제어, 연산 처리 등을 실행한다. 또한, 컨트롤러(7)는, 기억 장치를 포함하는, 예를 들면 컴퓨터 등으로 구성되고, 노광 장치(1)의 각 구성 요소에 회선을 개재해서 접속되어서, 프로그램 등에 따라서 각 구성 요소의 제어를 실행한다. 또한, 컨트롤러(7)는 노광 장치(1)의 다른 부분과 일체적으로 구성(공통의 케이스 내에 설치)되어도 되고, 노광 장치(1)의 다른 부분과는 별도로 설치(다른 케이스 내에 설치)되어도 된다.
또한, 노광 장치(1)는 제1 기준판(10)과 레티클 R 간의 상대 위치를 계측하는 계측 장치로서, 레티클 얼라인먼트 센서(이하, "RAS"라고 표기한다.)(13) 및 레티클 포커스 센서(이하, "RFS"라고 표기한다.)(14)를 포함한다. RAS(13)는, 예를 들면, 2차원 촬상 소자 또는 광량 센서와, 광학 소자를 포함한다. RAS(13) 또는 레티클 스테이지(4)를 이동시킴으로써, RAS(13)와 레티클 R 간의 X축, Y축 방향에서의 상대 위치를 계측할 수 있다. 도 1a에 도시하는 예에서는 설치되는 RAS(13)의 개수를 1개로 하고 있지만, RAS(13)는 복수 개가 설치되어도 된다. 예를 들면, X축 방향에 간격을 갖게 해서 2개의 RAS(13)를 배치하고, 2개의 RAS(13)로부터 얻어지는 각각의 계측값의 상대적인 차이를 산출함으로써, X축 방향의 배율, Z축 주변의 회전 등을 계측할 수 있다.
한편, RFS(14)는, 예를 들면 사입사 방식의 센서(grazing-incidence type sensor)로 할 수 있다. RFS(14) 또는 레티클 스테이지(4)를 이동시킴으로써, 제1 기준판(10)과 레티클 R의 Z축 방향의 상대 위치를 계측할 수 있다. 도 1a에 도시하는 예에서는, 설치되는 RFS(14)의 개수를 1개로 하고 있지만, RFS(14)는 복수 개 설치되어도 된다. 예를 들면, X축 방향에 복수의 RFS(14)를 나란히 배치하고, 레티클 스테이지(4)를 Y축 방향으로 이동시킴으로써, 제1 기준판(10)과 레티클 R의 Z축 방향의 상대 위치를 XY 평면 상의 요철로서 계측할 수 있다. RAS(13)와 RFS(14)는 별개로 제공하고 있지만, RAS(13)와 RFS(14)를 일체로서 제공하여도 된다.
또한, 노광 장치(1)는, 제2 기준판(11)과 웨이퍼 W의 상대 위치를 계측하는 계측 장치로서, 웨이퍼 얼라인먼트 센서(이하, "WAS"라고 표기한다.)(15)와 웨이퍼 포커스 센서(이하, "WFS"라고 표기한다.)(16)를 포함한다. WAS(15)는, 예를 들면, 2차원 촬상 소자 또는 광량 센서와, 광학 소자를 포함한다. WAS(15)는 웨이퍼 W 위에 노광되어 있는 패턴 및 제2 기준판(11) 상에 형성된 제2 마크를 계측함으로써, XY 평면 내의 위치를 계측할 수 있다. WAS(15) 또는 웨이퍼 스테이지(6)를 이동시킴으로써, 제2 기준판(11)과 웨이퍼 W의 X축, Y축 방향에서의 상대 위치를 계측할 수 있다. WAS(15)가 샷 내의 복수의 점을 계측하고, 그 후에 컨트롤러(7)가 그 계측 좌표와 계측값을 통계적으로 처리함으로써, 샷의 회전 성분, 배율 성분 및 왜곡 성분을 구할 수 있다. 이하, 이러한 계측을 "샷 내 다점 계측(in-shot multi-point measurement)"이라고 한다. WAS(15)가 웨이퍼 W 내의 복수 샷(샘플 샷)에 형성된 마크를 계측하고, 그 후에 컨트롤러(7)가 그 계측 좌표와 계측값을 통계적으로 처리함으로써, 웨이퍼 W 위에 노광 후의 샷 배열의 회전 성분, 배율 성분 및 왜곡 성분을 구할 수 있다. 도 1a에 도시하는 예에서는, 설치되는 WAS(15)의 개수를 1개로 하고 있지만, WAS(15)는 복수 개가 설치되어도 된다. 예를 들면, X축 방향에 간격을 갖게 해서 2개의 WAS(15)를 배치하고, 그 후에 2개의 WAS(15)로부터 얻어지는 각각의 계측값의 상대적인 차이를 산출함으로써, X축 방향의 배율, Z축 주변의 회전 등을 계측할 수 있다. 이것에 대하여, Y축 방향에 간격을 갖게 해서 2개의 WAS(15)를 배치하고, 그 후에 2개의 WAS(15)로부터 얻어지는 각각의 계측값의 상대적인 차이를 산출함으로써, Y축 방향의 배율, Z축 주변의 회전 등을 계측할 수 있다.
한편, WFS(16)는, 예를 들면 사입사 방식의 센서로 할 수 있다. WFS(16) 또는 웨이퍼 스테이지(6)를 이동시킴으로써, 제2 기준판(11)과 웨이퍼 W의 Z축 방향의 상대 위치를 계측할 수 있다. 도 1a에 도시하는 예에서는 설치되는 WFS(16)의 개수를 1개로 하고 있지만, WFS(16)는 복수 개가 설치되어도 된다. 예를 들면, X축 방향에 복수의 WFS(16)를 나란히 배치하고, 그 후에 웨이퍼 스테이지(6)를 Y축 방향으로 이동시킴으로써, 제2 기준판(11)과 웨이퍼 W의 Z축 방향의 상대 위치를 XY 평면상의 요철로서 계측할 수 있다. WFS(16)를 주사 노광 방향을 따라 복수 개 배치함으로써, 웨이퍼 W 상의 노광해야 할 개소가 투영 광학계(5)의 광축에 도달하기 전에 Z축 방향의 위치를 계측할 수 있다. 미리 웨이퍼 W 상의 노광해야 할 개소의 Z축 방향의 위치를 계측하는 것은, 웨이퍼 스테이지(6)의 Z축 방향의 위치 보정을 행하기 쉬워진다는 이점이 있다. WAS(15)와 WFS(16)는 별도로 제공되지만, WAS(15)와 WFS(16)는 일체로 제공되어도 된다.
다음으로, 1/4 투영 노광 장치 및 고정밀도로 믹스 앤드 매치를 행하는 방법에 대해서 설명한다. 여기서, "믹스 앤드 매치"라는 용어는, 웨이퍼 상의 다른 층에 대하여 각각 다른 노광 장치(예를 들면, 스텝 앤드 스캔 방식의 노광 장치와 스텝 앤드 리피트(step-and-repeat) 방식의 노광 장치)를 이용하여 패턴을 노광하는 노광 방법을 말한다. 종래, 특히 반도체 디바이스 제조의 리소그래피 공정에서는, 스텝 앤드 리피트 방식의 노광 장치, 소위 "스테퍼(stepper)"가 종종 이용되었다. 이것에 대하여, 소자 치수의 미세화 및 소자의 고집적화에 수반하여, 칩 사이즈가 확대되는 상황에서는, 레티클과 웨이퍼를 동기 주사하면서 슬릿 형상의 조명 영역을 노광하는 스텝 앤드 스캔 방식의 노광 장치, 소위 "스캐너"를 이용하는 것이 유리할 수 있다. 그러나, 일반적으로 스캐너는 스테퍼보다 스루풋이 낮다. 따라서, 노광 장치를 포함하는 기존의 설비의 효율적인 이용을 고려하여, 이 경우에 믹스 앤드 매치 노광이 유용할 수 있다.
도 2의 A 내지 C는 본 실시 형태에서의 보정 대상이 되는 샷의 노광 위치를 각각 설명하기 위한 도면이다. 우선, 도 2의 A는, 1/4 투영 노광 장치에 의해, 웨이퍼 W 상에 미리 형성된(노광된) 복수의 샷을 각각 직사각형의 실선으로서 나타낸 평면도이다. 각 샷에는, 설명의 편의상, S1, S2, ..., Sm, Sn, ...의 참조 부호를 붙인다. 또한, 이들 샷 참조 부호는 노광하는 순서와는 다른 것이다.
도 2의 B는 도 2의 A에 도시하는 Y축 방향으로 서로 나란히 놓인 2개의 샷 Sm, Sn을 확대한 도면이다. 도 2의 B에서는, 이전의 노광 공정에서 이미 형성되어 있는 샷의 상태를 실선으로 나타내고, 본 실시 형태를 적용하지 않고 이전의 노광 공정에서 형성된 샷에 중첩된 샷의 상태를 파선으로 나타내고 있다. 여기서, "중첩"이라는 용어는, 노광 장치를 이용해서 기판 상에 이미 노광된 복수의 샷(제2 패턴 형성 영역) 상에 샷(제1 패턴 형성 영역)을 추가적으로 노광하는 것을 말한다. 실선은, 파선에 대하여 Y축 방향으로 확대되고 있어, 허용 범위를 초과한 샷 배율 오차 ΔCmag이 발생하고 있다. 또한, 샷 배율 오차 ΔCmag는 WAS(15)를 샷의 형상을 계측하는 계측 장치로서 이용하여, 샷 내 다점 계측에 의해 구할 수도 있다. 또한, 컨트롤러(7)는 샷 배율 오차 ΔCmag, 즉, 웨이퍼(파일럿 웨이퍼)를 이용한 이전의 중첩 노광에 의해 얻어진 결과를, 오프셋으로서 기억 장치에 기억시키고, 적절히 참조로서 이용하여도 된다. 종래의 1/4 투영 노광 장치끼리 믹스 앤드 매치를 행하는 때에는, 레티클 스테이지와 웨이퍼 스테이지의 상대적인 주사 속도를 조정함으로써, 샷 배율 오차 ΔCmag를 보정할 수 있다. 특히, 이 경우에는 실선으로 나타나 있는 샷의 상태가 파선으로 나타나 있는 샷의 상태에 대하여 확대되어 있기 때문에, 레티클 스테이지의 주사 속도보다 웨이퍼 스테이지의 주사 속도를 빠르게 설정하면 된다. 예를 들면, 샷 Sm을 노광한 후에, 샷 Sm으로부터 다음 노광 대상으로서의 샷 Sn으로 이동하는 경우에는, 미리 정해진 양의 스텝형의 이동에 의해 샷 Sm과 같은 주사 속도로 샷 Sn이 노광되어, 샷 Sn 또한 적절히 노광될 수 있다.
이것에 대하여, 종래의 1/2 투영 노광 장치의 경우에는, 상기한 바와 같이 1회의 주사 노광 동안에 주사 속도를 변경하는 것만으로는 다른 불량이 발생할 수 있다. 도 2의 C는 이때의 2개의 샷 Sm', Sn'를 확대한 도면이다. 샷 Sm'의 상태는 도 2의 B에 도시된 샷 배율 오차 ΔCmag를 보정하기 위해서 주사 속도를 조정한 결과로서 얻어지며, 따라서, 샷 Sm'는 적절히 노광된 것이 된다. 그러나, 1/2 투영 노광 장치의 경우, 2 샷의 영역을 일괄 주사 노광하므로, 샷 Sm'로부터 샷 Sn'로의 이동은 스텝형으로 행해지지 않고, 일괄 주사 노광 중에 행하여진다. 따라서, 샷 Sn'는 샷 Sm'에 대하여 조정된 주사 속도로 노광되어, 샷 Sm'와 샷 Sn'의 간격이 변하게 된다. 결과적으로, 샷 Sn의 중심에 대하여 Y축 방향으로 ΔWmag의 오차가 발생한다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 아래와 같이 일괄 주사 노광되는 샷 Sm'과 샷 Sn'의 간격을 고려하여, 주사 속도를 보정한다.
우선, 레티클 스테이지(4)와 웨이퍼 스테이지(6)의 상대 속도가 일정하다고 가정하면, 수학식 (1)의 관계가 성립한다.
Figure 112014091791826-pat00001
"Vr"은 레티클 스테이지(4)의 속도이며, "Vw"는 웨이퍼 스테이지(6)의 속도이며, "β"는 투영 광학계(5)의 투영 배율이다. 샷 배율 오차 ΔCmag이 발생하고 있는 상태에서 주사 속도를 조정했을 경우, 샷 배율 오차 ΔCmag와 관계를 가지는 변수 αcmag를 수학식 (1)에 도입하면 수학식 (2)가 얻어진다.
Figure 112014091791826-pat00002
이러한 조건에서 샷 Sm, Sn을 주사 노광하는 때에, 수학식 (1)에서 속도 Vw를 빠르게 하거나, 속도 Vr을 느리게 할 필요가 있기 때문에, αcmag<1이 된다. 또한, 샷 Sm과 샷 Sn의 간격 Dw에 대해서도, 속도를 변경할 필요가 있다. 이 속도는 수학식 (3)으로 나타난다.
Figure 112014091791826-pat00003
도 3a 내지 도 3c는 각각 변경된(보정된) 상대 속도(주사 속도)를 예시하는 그래프이다. 주사 방향인 Y축 방향에 샷 Sm, Sn이 존재하고, 샷 Sm과 샷 Sn에 대해서는 수학식 (2)로 나타내는 속도로 주사를 행하고, 샷 Sm, Sn간에는 수학식 (3)에 의해 나타나는 속도로 주사를 행한다. 도 3a는 주사 방향의 위치에 연동하여 순간적으로 상대 속도가 변경되는 이상적인 상태를 나타내고 있다. 그러나, 실제로는, 레티클 스테이지(4) 및 웨이퍼 스테이지(6)의 속도를 변경할 때에, 가속 기간 또는 감속 기간이 필요하다. 또한, 주사 노광을 행할 때의 노광 영역은 차광판에 의해 유한한 사이즈로 형성된다. 엄밀하게 말하면, 샷 Sm 및 Sn과, 샷 Sm과 샷 Sn 사이의 경계 영역을 완전히 나눌 수는 없다. 따라서, 경계 영역의 상대 속도는, 수학식 (2)에 나타나는 속도와 수학식 (3)에 나타나는 속도가 이어지도록, 단계적으로 변화시키는 것이 바람직하다.
도 3b는 수학식 (2)에 나타나는 속도와 수학식 (3)에 나타나는 속도가 이어지도록 단계적으로 변화시킨 상대 속도를 예시하는 그래프이다. 도 3b에서는, 수학식 (2)에 나타나는 속도와 수학식 (3)에 나타나는 속도를 직선으로 이어나간 실선과, 수학식 (2)에 나타나는 속도와 수학식 (3)에 나타나는 속도를 곡선으로 이어나간 파선을 나타내고 있다. 스텝 앤드 스캔 방식의 노광 장치에서는, 주사 속도와 노광량은 밀접한 관계에 있어, 주사 속도를 빠르게 하면 노광량이 감소한다. 따라서, 노광량을 일정하게 유지하기 위해서는, 도 3b에 도시하는 것과 같은 변화의 경우에는, 상대 속도가 빨라지는 샷 Sm의 주사 노광의 종료 위치 부근과, 샷 Sn의 주사 노광의 시작 위치 부근에서 노광량을 증가시키는 것이 바람직하다.
도 3c는, 도 3b에 도시하는 상대 속도에 대하여, 수학식 (2)에 나타나는 속도와 수학식 (3)에 나타나는 속도가 이어지도록 단계적으로 변화시킨 상대 속도를 예시하는 그래프이다. 여기에서는, 샷 Sm의 주사 노광의 종료 위치 부근에서, 레티클 스테이지(4)와 웨이퍼 스테이지(6)의 상대 속도를 가속시키기 전에 일시적으로 감속시킴으로써, 조도를 바꾸지 않고 노광량을 증가시켜서, 가속 시의 노광량의 증가와 노광량의 감소의 평균화를 행하고 있다. 또한, 평균화를 행하는 범위는 차광판에 의해 형성되는 노광 영역 전체이다. 마찬가지로, 샷 Sn의 주사 노광의 시작 위치 부근에서도, 상대 속도를 변화시킴으로써 노광량의 평균화를 행한다. 도 3c에서는, 상대 속도의 가감속을 곡선으로 나타내고 있지만, 상대 속도의 가감속을 직선 또는 곡선과 직선의 조합으로 표시하여도 된다. 또한, 도 3a 내지 도 3c에 도시되는 상대 속도는, 컨트롤러(7)에 의해, 상기한 바와 같이 수학식 (2) 및 (3)을 이용하여 구하고, 레티클 스테이지(4)의 속도 Vr과 웨이퍼 스테이지(6)의 속도 Vw를 제어하여 조정된다. 즉, 속도 제어는 다른 2개의 샷 Sm, Sn으로부터 얻어지는 정보에 근거해서 관리된다. 따라서, 상대 속도는, 도 3a 내지 도 3c에서는 1/β보다 작지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 상대 속도는 1/β보다 클 수도 있다.
이렇게, 노광 장치(1)는, 샷 배율 오차 ΔCmag가 발생하는 경우에도, 투영 배율이 다른 투영 광학계를 채용하는 다른 노광 장치와의 믹스 앤드 매치를 정밀하게 행할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 따르면, 투영 배율이 다른 투영 광학계를 채용하는 다른 노광 장치와의 믹스 앤드 매치를 정밀하게 행하는 데에 유리한 노광 장치를 제공할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 샷 Sm에서 발생할 수 있는 샷 배율 오차 ΔCmag가 샷 Sn에서 발생할 수 있는 것과 같은 것을 전제로 하고 있다. 이것에 대하여, 샷 배율 오차 ΔCmag가 각 샷 Sm, Sn에서 다른 경우에는, 샷 Sm을 노광할 때와 샷 Sn을 노광할 때에 주사 속도를 각각 최적화하면 된다. 또한, 투영 광학계(5)의 투영 배율도, 각 샷 Sm, Sn의 샷 배율 오차 ΔCmag에 따라서 변경하는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시 형태에서는, 레티클 R 상의 디바이스 패턴 DP1에 기인하는 샷 배율 오차 ΔCmag와, 레티클 R 상의 디바이스 패턴 DP2에 기인하는 샷 배율 오차 ΔCmag가 같은 것을 전제로 하고 있다. 이것에 대하여, 샷 배율 오차 ΔCmag가 디바이스 패턴 DP1과 DP2 간에 다른 경우에는, 디바이스 패턴 DP1을 노광할 때와 디바이스 패턴 DP2를 노광할 때에 주사 속도를 각각 최적화하면 된다. 여기서, "디바이스 패턴 DP1과 DP2 간에 다른"이라는 표현은, 디바이스 패턴 DP1과 DP2의 디바이스 사이즈 자체가 다른 경우, 또는 디바이스 패턴 DP1과 DP2가 레티클 R의 제조 시에 발생된 제조 오차를 가질 경우를 말한다.
(제2 실시 형태)
다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 노광 장치에 대해서 설명한다. 제1 실시 형태에서는, 샷에 배율 오차가 발생하고 있을 경우에 대해서 설명했다. 이것에 대하여, 본 실시 형태에 따른 노광 장치의 특징은, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 노광 장치가 투영 배율이 다른 투영 광학계를 채용한 다른 노광 장치와의 믹스 앤드 매치를 행하지만, 특히 믹스 앤드 매치가 샷에 회전 오차가 발생하고 있을 경우에 응용된다는 점에 있다. 본 실시 형태에 따른 노광 장치의 구성은 제1 실시 형태에 따른 노광 장치(1)의 구성과 동일하며, 이하의 설명에서는 제1 실시 형태에서 사용된 것과 동일한 참조 부호를 이용한다.
도 4의 A 및 B는 본 실시 형태에서의 보정 대상이 되는 샷의 노광 위치를 각각 설명하기 위한 도면이다. 도 4의 A는, 1/4 투영 노광 장치에 의해 웨이퍼 W 위에 미리 형성되어 있는 복수의 샷을 각각 직사각형의 실선으로서 나타낸 평면도이다. 특히, 도 4의 A는, 이들 샷이 허용 범위를 초과하는 각도 θ의 회전 오차를 가지고 있는 상태를 나타내고 있다. 또한, 각도 θ는 웨이퍼 W의 표면 상의, 보다 구체적으로는, 투영 광학계(5)의 광축 방향에 대한 수직 평면 내의 각도이다. 샷 간에 배열 오차는 발생하지 않는 것으로 가정한다. 같은 투영 배율을 가지는 투영 광학계가 각각 제공된 2개의 노광 장치에 의해 노광된 각 샷이 서로 중첩되는 경우에, 레티클 R 혹은 웨이퍼 W를 회전시키거나, 레티클 R 및 웨이퍼 W의 양쪽 모두를 회전시켜서 노광을 행함으로써, 샷이 적절하게 서로 중첩될 수 있다.
이것에 대하여, 1/2 투영 노광 장치와 1/4 투영 노광 장치 간에 믹스 앤드 매치를 행할 경우에는, 도 4의 B에 도시하는 것 같은 불량이 생길 수 있다. 도 4의 B는 도 4의 A에 도시하는 Y축 방향으로 서로 나란히 놓인 2개의 샷 Sm, Sn을 확대한 도면이다. 도 4의 B에서는, 1/4 투영 노광 장치를 이용하는 이전의 공정에서 이미 노광되어 있는 샷의 상태를 실선으로 나타내고 있다. 1/2 투영 노광 장치로 샷 회전 오차 θ를 보정하기 위해서, 레티클 R 혹은 웨이퍼 W를 회전시키거나, 또는 레티클 R과 웨이퍼 W의 양쪽 모두를 회전시켜 노광했을 경우, 도 4의 B에 도시한 바와 같이, 샷 Sm의 중첩은 양호하다. 그러나, 샷 Sn은 파선으로 나타나는 상태로 노광되기 때문에, 파선으로 나타난 샷과, 실선으로 나타난 실제로 형성된 샷 간의 거리를 나타내는 Dx만큼의 오차가 발생한다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 주사 노광 동안에 웨이퍼 스테이지(6)의 Y좌표에 따라 X축 방향의 웨이퍼 스테이지(6)의 위치를 각 샷 Sm, Sn의 상태에 따라서 변경시킴으로써 오차 Dx를 감소시킨다. 또한, 샷 회전 오차 θ 및 오차 Dx는, 샷 내 다점 계측을 이용해서 구하거나, 웨이퍼(파일럿 웨이퍼)를 이용한 이전의 중첩 노광에 의해 얻어지는 결과를 오프셋으로서 컨트롤러(7) 내의 기억 장치에 기억시켜 두고, 이것을 참조로서 적절히 이용하여도 된다.
도 5a 내지 도 5c는 각각 XY 좌표 상에서의 웨이퍼 스테이지(6)의 이동 궤적을 예시하는 그래프이다. 도 5a는 각 샷 Sm, Sn이 샷 회전 오차 θ를 가지는 상태를 나타낸다. 이 경우, 웨이퍼 스테이지(6)는 각 샷 Sm, Sn의 주사 노광 중에 Y축 방향에 대하여 θ의 각도를 가지고 이동한다. 웨이퍼 스테이지(6)는 샷 Sm과 샷 Sn 간의 간격 Dw에 대응하는 구간에서, 샷 Sm의 주사 노광의 종료 위치와 샷 Sn의 주사 노광의 시작 위치가 이어지도록 이동한다. 또한, 간격 Dw에 대응하는 구간의 주사 속도는, 제1 실시 형태에서 전술한 바와 같이, 레티클 R 상의 디바이스 패턴 DP1과 디바이스 패턴 DP2 간의 간격 Dr과 관련된다. 각 샷 Sm, Sn이 회전 오차를 가지고, 또한 샷 배열 오차를 가지지 않는 상태에서는, 상기한 바와 같이 웨이퍼 스테이지(6)를 구동함으로써, 도 4의 B에서 실선으로 나타내는 샷 Sm, Sn에 대하여 양호한 믹스 앤드 매치를 실현할 수 있다.
그러나, 간격 Dw가 작을 경우에는, 웨이퍼 스테이지(6)의 이동 방향에 급격한 변화를 요한다. 이러한 웨이퍼 스테이지(6)의 이동 방향의 급격한 변화에 대응하기 위해서는, 웨이퍼 스테이지(6)에 큰 구동력이 필요하게 되고, 웨이퍼 스테이지(6)의 각도에 따라서는 그러한 구동력을 만족시킬 수 없을 경우도 있다. 주사 노광 시의 노광 영역은 차광판에 의해 유한한 사이즈로 형성되기 때문에, Y축 방향에서 간격 Dw가 노광 영역보다 작을 경우, 샷 Sm과 샷 Sn이 동시에 노광된다. 이 경우, 샷 Sm의 영역과 샷 Sn과의 영역을 명확하게 나누는 것이 어렵기 때문에, 웨이퍼 스테이지(6)의 이동 궤적도 명확하게 나누는 것이 어렵다.
따라서, 간격 Dw가 작을 경우에 대응하기 위해서, 아래와 같이 웨이퍼 스테이지(6)의 이동 궤적을 설정해도 된다. 도 5b는 이 간격 Dw가 작을 경우에 대응가능한 웨이퍼 스테이지(6)의 이동 궤적을 예시하는 그래프이다. 도 5a에 나타난 이동 궤적과는 대조적으로, 도 5b에 실선으로 나타난 이동 궤적은, 샷 Sm의 주사 노광의 종료 전부터, 간격 Dw를 포함시켜서 샷 Sn의 주사 노광의 개시 후까지의 간격 Ds의 구간을 직선으로 연결하여 얻어진다. 도 5b의 파선으로 나타나는 이동 궤적은 간격 Ds의 구간을 곡선으로 이어서 얻어진 것이다. 웨이퍼 스테이지(6)의 구동력이 부족한 경우에도, 이러한 이동 궤적은 간격 Dw가 작을 경우에도 대응할 수 있어, 전체로서 양호한 중첩 정밀도를 얻을 수 있다.
한편, 간격 Dw가 작을 경우에는, 웨이퍼 스테이지(6)의 이동 궤적을 도 5b에 도시한 것과 같이 설정했을 경우에 비해, 샷 Sm의 주사 노광의 종료 위치 부근, 및 샷 Sn의 주사 노광의 시작 위치 부근의 중첩 정밀도를 보다 향상시키고 싶을 때도 있을 수 있다. 이와 같은 경우에는, 아래와 같이 웨이퍼 스테이지(6)의 이동 궤적을 설정해도 된다. 도 5c는 중첩 정밀도를 보다 향상시키고 싶을 때에 설정할 수 있는 웨이퍼 스테이지(6)의 이동 궤적을 예시하는 그래프이다. 상기의 도 5b에 도시하는 이동 궤적에서, 샷 Sm의 주사 노광의 종료 위치 부근에서는 웨이퍼 스테이지(6)가 X축의 양의 방향으로만 이동하므로, 1개의 방향에서의 디바이스 패턴의 어긋남이 발생할 수 있다. 이것에 대하여, 도 5c에 도시하는 이동 궤적에서는, 웨이퍼 스테이지(6)는 샷 Sm으로부터 샷 Sn으로의 이동 시에 X축의 양의 방향으로 이동할 필요가 있지만, 샷 Sm의 주사 노광 시에는, 주사 노광의 종료 위치 부근에서 일시적으로 X축의 음의 방향으로 주사하고나서, X축의 양의 방향으로 주사한다. 이렇게, X축의 양의 방향과 음의 방향으로 교대로 웨이퍼 스테이지(6)를 이동시킴으로써, 주사 노광되는 디바이스 패턴의 형상이 평균화되어, 디바이스 패턴의 어긋남을 억제할 수 있게 된다. 또한, 평균화의 범위는 차광판에 의해 형성되는 노광 영역이다. 마찬가지로, 샷 Sn의 주사 노광의 시작 위치 부근에서도 X축의 양의 방향과 음의 방향으로 교대로 웨이퍼 스테이지(6)를 이동시킴으로써, 샷 Sn에 관한 디바이스 패턴의 어긋남을 억제할 수 있다.
도 5c에서는 웨이퍼 스테이지(6)의 이동 궤적을 곡선으로 나타내고 있지만, 웨이퍼 스테이지(6)의 이동 궤적은 직선, 또는 곡선과 직선의 조합으로 표시될 수도 있다. 도 5b 및 도 5c에서 실선 및 파선으로 나타나는 이동 궤적은, 컨트롤러(7)가 주사 노광 중의 노광 영역, 웨이퍼 스테이지(6)의 응답 속도, 주사 노광 중의 웨이퍼 스테이지(6)의 속도, 간격 Dw의 사이즈 및 샷 회전 오차 θ를 참조해서 구할 수도 있다. 상기 설명에서는, 샷 Sm과 샷 Sn 간의 배열 오차가 없다는 가정에 기초하였지만, 배열 오차가 있을 경우에는, 컨트롤러(7)는 배열 오차 또한 이동 궤적을 구하기 위한 조건에 포함시키는 것이 바람직하다. 주사 노광 중의 웨이퍼 스테이지(6)의 속도는 일정하여도 되고, 가변적이어도 된다. 상기의 설명에서는, X축 및 Y축 방향에서의 웨이퍼 스테이지(6)의 이동 궤적을 고려하였지만, 회전 성분을 고려한 구동 제어를 실행하여도 된다. 상기 설명은, 웨이퍼 스테이지(6)의 이동 궤적의 설정에 관한 것이지만, 주사 노광 중에 레티클 스테이지(4)와 웨이퍼 스테이지(6) 간의 상대 구동을 요한다. 따라서, 레티클 스테이지(4)의 이동 궤적, 또는 웨이퍼 스테이지(6)와 레티클 스테이지(4)의 양쪽의 이동 궤적을 상기한 바와 같이 설정하여도 된다. 이때, 상기한 바와 같이 회전 성분을 고려하는 경우에, 레티클 스테이지(4)의 회전 성분을 고려하거나, 웨이퍼 스테이지(6)와 레티클 스테이지(4)의 양쪽의 회전 성분을 고려한 구동 제어를 행하여도 된다.
이렇게, 본 실시 형태에 따르면, 샷 회전 오차가 발생하는 경우에도, 투영 배율이 다른 투영 광학계를 채용한 다른 노광 장치와의 믹스 앤드 매치를 정밀하게 행하는 데에 유리한 노광 장치를 제공할 수 있다.
(제3 실시 형태)
다음으로, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 노광 장치에 대해서 설명한다. 상기 각 실시 형태에서는, 웨이퍼 W 측(샷 측)에 각종 오차가 발생하고 있을 경우에 대해서 설명했다. 이것에 대하여, 본 실시 형태에 따른 노광 장치의 특징은, 제1 실시 형태와 마찬가지로 노광 장치가 투영 배율이 다른 투영 광학계를 채용하는 다른 노광 장치와의 믹스 앤드 매치를 행하며, 특히 레티클 R 측에 오차가 발생하고 있을 경우에 믹스 앤드 매치를 응용하는 점에 있다. 본 실시 형태에 따른 노광 장치의 구성은 제1 실시 형태에 따른 노광 장치(1)의 구성과 동일하며, 이하의 설명에서는 제1 실시 형태에서 사용된 것과 동일한 참조 부호를 이용한다.
도 6은 각각 제조 오차가 발생하고 있는 2개의 디바이스 패턴 DP1, DP2를 가지는 레티클 R의 상태를 예시하는 개략 평면도이다. 여기서, 디바이스 패턴 DP1은 Y축에 대한 제조 오차인 회전 오차 θ1을 가지도록 형성되어 있다. 회전 오차 θ1의 회전 중심과 디바이스 패턴 DP1의 중심이 일치하고, 디바이스 패턴 DP1은 샷 Sm의 주사 노광의 시작 위치에서 X축 방향의 오차 DP1x를 가진다. 한편, 디바이스 패턴 DP2의 평면 형상은, 이상적으로는 직사각형이 되어야 하지만, θ2의 각도를 가지는 평행사변형이 된다. 즉, 디바이스 패턴 DP2는 샷 Sn의 주사 노광의 시작 위치에서 X축 방향의 오차 DP2x를 가진다. 레티클 R에 이러한 제조 오차가 발생하면, 주사 노광 중에 레티클 스테이지(4)와 웨이퍼 스테이지(6) 간의 상대 구동이 양호한 경우에도, 실제로 웨이퍼 W 상에 노광된 샷에는 중첩 오차가 발생한다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 이러한 중첩 오차를 억제하기 위해서, 레티클 스테이지(4)의 이동 궤적을 아래와 같이 설정한다. 디바이스 패턴 DP1, DP2의 제조 오차에 대해서는, 파일럿 웨이퍼를 이용한 이전의 중첩 노광에 의해 얻어지는 결과를 오프셋으로서 컨트롤러(7)의 기억 장치에 기억시켜 두어, 이것을 적절히 참조하여도 된다. 또한, 레티클 R 상에 형성된 디바이스 패턴 DP1, DP2의 형성 위치에 따라서 설치된 마크에 대하여, TTR 계측 또는 위치 계측 장치로서의 RAS(13)를 이용한 위치 계측을 행하고, 그 결과를 상기의 기억 장치에 기억시켜 두어도 된다.
도 7의 A 및 B는 XY 좌표 상에서의 레티클 스테이지(4)의 이동 궤적을 각각 예시하는 그래프이다. 도 7의 A는 도 6에 나타나는 오차가 발행하고 있는 상태를 나타내는 그래프이다. 우선, 주사 위치로서의 주사 노광의 시작 위치에서의 샷 Sm의 X 좌표는, 샷 Sm의 중심을 기준으로 샷 Sm의 θ1 회전에 의해 발생되는 오차 DP1x만큼 어긋나게 된다. 레티클 스테이지(4)는 주사 노광의 시작 위치부터 종료 위치까지 Y축에 대하여 θ1의 각도로 이동한다. 다음으로, 도 6에 나타나는 샷 Sm과 샷 Sn의 간격 Dr에 대응하는 구간에서는, 레티클 스테이지(4)는 샷 Sm의 주사 노광의 종료 위치를 샷 Sn의 주사 노광의 시작 위치에 직선으로 연결하도록 이동한다. 또한, 간격 Dr를 주사할 때의 레티클 스테이지(4)의 속도는, 제1 실시 형태에서 설명한 수학식 (3)에 나타난 것과 같이, 간격 Dw와 관련된다. 또한, 주사 위치로서의 주사 노광의 시작 위치에서의 샷 Sn의 X 좌표는, 각도 θ2만큼의 샷 Sn의 회전에 의해서 발생하는 오차 DP2x만큼 어긋나게 된다. 레티클 스테이지(4)는 주사 노광의 시작 위치부터 종료 위치까지, Y축에 대하여 θ2의 각도로 이동한다.
본 실시 형태에서는, 상기한 바와 같이 레티클 스테이지(4)의 이동에 대해서 보정 제어를 행하며, 보정 제어 동안에, 웨이퍼 스테이지(6)는 Y축을 따라 주사하면 된다. 상기의 설명에서는, 샷 Sm의 주사 노광을 행하는 때에, 레티클 스테이지(4)는 Y축에 대하여 소정의 각도를 갖고서 주사된다. 이를 대신하여, 레티클 스테이지(4) 또는 레티클 R을 θ1의 각도로 회전시켜, 샷 Sm의 주사 노광의 시작 위치에서의 X 좌표를, 각도 θ1 및 오차 DP1x로부터 구한 좌표로서 설정하여, Y축을 따라 주사 노광을 행하여도 된다. 한편, 샷 Sn은 회전 오차를 가지지 않는다. 그 때문에, 샷 Sn의 주사 노광을 행하는 때는, 레티클 스테이지(4) 또는 레티클 R의 회전을 샷 Sm의 주사 노광을 개시하기 전의 상태에 되돌리고나서, Y축에 대하여 θ2의 각도의 방향으로 주사 노광을 행하면 된다.
샷 Sm의 주사 노광을 행하는 경우와 마찬가지로, 샷 Sn의 주사 노광을 행하는 경우에는 레티클 스테이지(4) 또는 레티클 R을 θ1의 각도만큼 회전시킨 상태로 행해도 된다. 도 7의 B는 이러한 경우의 레티클 스테이지(4)의 이동 궤적을 예시하는 그래프이다. 이동 궤적은 도 7의 A에 도시하는 것과 다르지만, 이동 궤적은 마찬가지의 개념에 근거해서 구할 수 있다. 레티클 스테이지(4) 및 레티클 R이 같은 회전량을 가진다는 가정에 근거하여 샷 Sm, Sn을 주사 노광하는 때에는, 각도 θ1, θ2의 양에 근거해서 최적의 회전량 θ3을 구하면 된다. 회전량 θ3은, 예를 들면, 각도 θ1과 각도 θ2의 평균치로 할 수 있다.
차광판의 사이즈, 레티클 스테이지(4) 및 웨이퍼 스테이지(6)의 응답 속도, 간격 Dr, Dw의 관계 등에 의해, 레티클 스테이지(4) 및 웨이퍼 스테이지(6)의 구동 제어, 또는 레티클 R 및 웨이퍼 W의 회전 제어가 곤란할 경우도 있을 수 있다. 이 경우, 도 7의 A 및 B에 도시하는 직선의 구동 궤적을, 상기 각 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 곡선으로 바꾸어도 된다. 여기서, 곡선으로 바꾸어지는 선형 구동 궤적의 거리는 거리 Dr, Dw보다 길어도 된다. 샷 Sm의 주사 노광의 종료 위치 부근, 및 샷 Sn의 주사 노광의 시작 위치 부근에서, 상기 각 실시 형태와 마찬가지로, 노광량은 차광판에 의해 형성된 노광 영역 내에서 평균화될 수도 있다.
상기의 설명에서는, 보정 시에, 레티클 스테이지(4) 또는 레티클 R을 회전시키지만, 레티클 스테이지(4)와 레티클 R 양쪽을 회전시켜도 된다. 상기의 설명에서는, 레티클 R 측의 오차를 레티클 스테이지(4)의 구동 방향 및 회전, 또는 레티클 R의 회전에 의해 보정하지만, 웨이퍼 스테이지(6)의 구동 방향 및 회전, 또는 웨이퍼 W의 회전에 의해 레티클 R 측의 오차를 보정하여도 된다.
이렇게, 본 실시 형태에 따르면, 레티클 측에 오차가 발생하고 있을 경우에도 투영 배율이 다른 투영 광학계를 채용한 다른 노광 장치와의 믹스 앤드 매치를 정밀하게 행하는 데에 유리한 노광 장치를 제공할 수 있다.
상기 각 실시 형태에서는, 노광 장치가 1/2 투영 노광 장치이고, 다른 노광 장치가 1/4 노광 장치인 예를 들었지만, 본 발명은 각각 다른 투영 배율의 투영 광학계를 채용하는 노광 장치에도 적용가능하다. 상기 각 실시 형태를 각각 독립적으로 실시하여도 되고, 조합하여 실시하여도 된다.
(디바이스의 제조 방법)
다음으로, 본 발명의 일 실시 형태에 따라 디바이스(반도체 디바이스, 액정 표시 디바이스 등)를 제조하는 방법을 설명한다. 반도체 디바이스는 웨이퍼 상에 집적 회로가 형성되는 프론트 엔드 프로세스과, 프론트 엔트 프로세스에서 형성된 웨이퍼 상의 집적 회로로부터 제품으로서의 집적 회로 칩이 완성되는 백 엔드 프로세스에 의해서 제조된다. 프론트 엔드 프로세스는 전술한 노광 장치를 이용하여 감광제가 도포된 웨이퍼를 노광하는 공정 및 노광된 웨이퍼를 현상하는 공정을 포함한다. 백 엔드 프로세스는 어셈블리 공정(다이싱 및 본딩) 및 패키징 공정(실링)을 포함한다. 액정 표시 장치는 투명 전극이 형성되는 프로세스에 의해 제조된다. 투명 전극을 형성하는 프로세스는, 투명 도전막이 성막된 글래스 기판에 감광제를 도포하는 공정과, 상기 노광 장치를 이용하여 상기 감광제가 도포된 글래스 기판을 노광하는 공정과, 노광된 글래스 기판을 현상하는 공정을 포함한다. 본 발명의 디바이스 제조 방법에 따르면, 종래의 디바이스보다 높은 품질을 가지는 디바이스를 제조할 수 있다.
본 발명이 예시적인 실시 형태를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시 형태에 한정되지는 않는다. 아래의 특허청구범위의 범위는 모든 변경과, 등가 구조 및 기능을 포함하도록 가장 넓은 의미의 해석과 일치하여야 한다.
본 출원은, 2013년 9월 27일 출원된 일본 특허 출원 제2013-201876호를 우선권 주장하며, 상기 일본 특허 출원은 본 명세서에서 그 전체가 참조로 인용된다.

Claims (18)

  1. 원판 위에 형성된 패턴을, 제1 투영 배율을 갖는 제1 투영 광학계를 통해 기판 위에 제1 패턴 형성 영역으로서 노광하는 노광 장치이며,
    상기 원판을 보유 지지하도록 구성되는 원판 보유 지지 유닛과,
    상기 기판을 보유 지지하도록 구성되는 기판 보유 지지 유닛과,
    상기 원판 보유 지지 유닛과 상기 기판 보유 지지 유닛의 주사를 제어하여, 상기 제1 투영 배율과는 다른 제2 투영 배율을 갖는 제2 투영 광학계를 통해 상기 기판 위에 미리 형성된 복수의 제2 패턴 형성 영역 위에, 복수의 상기 제1 패턴 형성 영역이 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역 위에 중첩되도록 하여, 상기 복수의 제1 패턴 형성 영역을 노광시키도록 구성된 컨트롤러를 포함하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 원판 보유 지지 유닛과 상기 기판 보유 지지 유닛의 1회의 주사에서 상기 복수의 제1 패턴 형성 영역이 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역 위에 주사 노광되는 동안, 상기 기판 위에 형성된 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역의 형상 또는 상기 원판 위에 형성된 패턴의 형상에 기초하여, 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역의 각각에 대하여 상기 원판 보유 지지 유닛의 동작을 변경하도록 구성되고,
    상기 원판 보유 지지 유닛의 동작의 변경은, 주사 속도, 주사 방향, 주사 위치, 또는 상기 복수의 제1 패턴 형성 영역을 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역 위에 노광하도록 구성된 상기 제1 투영 광학계의 광축 방향에 수직인 평면 내에서의 상기 주사 방향에 대한 각도 중 하나 이상의 변경을 포함하고,
    상기 동작의 변경은 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역 간의 경계 영역에서 수행되고, 상기 원판 보유 지지 유닛의 동작은 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역 간에 노광량을 일정하게 유지하도록 변경되는, 노광 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역의 형상은 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역의 배열을 포함하는, 노광 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 복수의 제1 패턴 형성 영역과 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역 간의 배율 오차 또는 회전 오차에 기초하여 상기 원판 보유 지지 유닛의 동작을 변경하도록 구성된, 노광 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 패턴의 제조 오차가 허용 범위를 초과하여 발생하는 경우, 상기 원판 위에 형성된 상기 패턴의 형상에 기초하여 상기 원판 보유 지지 유닛의 동작을 변경하도록 구성된, 노광 장치.
  6. 삭제
  7. 제2항에 있어서,
    상기 기판 위의 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역의 형상 또는 배열을 계측하도록 구성된 계측 디바이스를 더 포함하는, 노광 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    복수의 패턴이 상기 원판 위에 형성되는 위치에 정렬되도록 상기 원판 위에 제공되는 마크의 위치를 계측하도록 구성된 위치 계측 디바이스를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 위치 계측 디바이스에 의해 계측된 상기 마크의 위치에 기초하여 상기 패턴의 형상 또는 배열을 구하도록 구성된, 노광 장치.
  9. 원판 위에 형성된 패턴을, 제1 투영 배율을 갖는 제1 투영 광학계를 통해 기판 위에 제1 패턴 형성 영역으로서 노광하는 노광 방법이며,
    상기 원판을 보유 지지하도록 구성된 원판 보유 지지 유닛과 상기 기판을 보유 지지하도록 구성된 기판 보유 지지 유닛을 주사하면서, 상기 제1 투영 배율과는 다른 제2 투영 배율을 갖는 제2 투영 광학계를 통해 상기 기판 위에 미리 형성된 복수의 제2 패턴 형성 영역 위에, 복수의 상기 제1 패턴 형성 영역이 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역 위에 중첩되도록 하여, 상기 복수의 제1 패턴 형성 영역을 노광하는 공정을 포함하고,
    상기 노광하는 공정에서는, 상기 원판 보유 지지 유닛과 상기 기판 보유 지지 유닛의 1회의 주사에서 상기 복수의 제1 패턴 형성 영역이 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역 위에 주사 노광되는 동안, 상기 기판 위에 형성된 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역의 형상 또는 상기 원판 위에 형성된 패턴의 형상에 기초하여, 상기 원판 보유 지지 유닛의 동작이 변경되고,
    상기 원판 보유 지지 유닛의 동작의 변경은, 주사 속도, 주사 방향, 주사 위치, 또는 상기 복수의 제1 패턴 형성 영역을 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역 위에 노광하도록 구성된 상기 제1 투영 광학계의 광축 방향에 수직인 평면 내에서의 상기 주사 방향에 대한 각도 중 하나 이상의 변경을 포함하고,
    상기 동작의 변경은 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역 간의 경계 영역에서 수행되고, 상기 원판 보유 지지 유닛의 동작은 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역 간에 노광량을 일정하게 유지하도록 변경되는, 노광 방법.
  10. 노광 장치를 이용하는 디바이스의 제조 방법이며,
    상기 노광 장치를 이용해서 기판을 노광하는 공정과,
    노광된 상기 기판을 현상하는 공정을 포함하고,
    원판 위에 형성된 패턴을, 제1 투영 배율을 갖는 제1 투영 광학계를 통해 기판 위에 제1 패턴 형성 영역으로서 노광하는 상기 노광 장치는,
    상기 원판을 보유 지지하도록 구성되는 원판 보유 지지 유닛과,
    상기 기판을 보유 지지하도록 구성되는 기판 보유 지지 유닛과,
    상기 원판 보유 지지 유닛과 상기 기판 보유 지지 유닛의 주사를 제어하여, 상기 제1 투영 배율과는 다른 제2 투영 배율을 갖는 제2 투영 광학계를 통해 상기 기판 위에 미리 형성된 복수의 제2 패턴 형성 영역 위에, 복수의 상기 제1 패턴 형성 영역이 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역 위에 중첩되도록 하여, 상기 복수의 제1 패턴 형성 영역을 노광시키도록 구성된 컨트롤러를 포함하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 원판 보유 지지 유닛과 상기 기판 보유 지지 유닛의 1회의 주사에서 상기 복수의 제1 패턴 형성 영역이 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역 위에 주사 노광되는 동안, 상기 기판 위에 형성된 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역의 형상 또는 상기 원판 위에 형성된 패턴의 형상에 기초하여, 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역의 각각에 대하여 상기 원판 보유 지지 유닛의 동작을 변경하도록 구성되고,
    상기 원판 보유 지지 유닛의 동작의 변경은, 주사 속도, 주사 방향, 주사 위치, 또는 상기 복수의 제1 패턴 형성 영역을 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역 위에 노광하도록 구성된 상기 제1 투영 광학계의 광축 방향에 수직인 평면 내에서의 상기 주사 방향에 대한 각도 중 하나 이상의 변경을 포함하고,
    상기 동작의 변경은 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역 간의 경계 영역에서 수행되고, 상기 원판 보유 지지 유닛의 동작은 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역 간에 노광량을 일정하게 유지하도록 변경되는, 디바이스의 제조 방법.
  11. 원판 위에 형성된 패턴을, 제1 투영 배율을 갖는 제1 투영 광학계를 통해 기판 위에 제1 패턴 형성 영역으로서 노광하는 노광 장치이며,
    상기 원판을 보유 지지하도록 구성되는 원판 보유 지지 유닛과,
    상기 기판을 보유 지지하도록 구성되는 기판 보유 지지 유닛과,
    상기 원판 보유 지지 유닛과 상기 기판 보유 지지 유닛의 주사를 제어하여, 상기 제1 투영 배율과는 다른 제2 투영 배율을 갖는 제2 투영 광학계를 통해 상기 기판 위에 미리 형성된 복수의 제2 패턴 형성 영역 위에, 복수의 상기 제1 패턴 형성 영역이 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역 위에 중첩되도록 하여, 상기 복수의 제1 패턴 형성 영역을 노광시키도록 구성된 컨트롤러를 포함하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 원판 보유 지지 유닛과 상기 기판 보유 지지 유닛의 1회의 주사에서 상기 복수의 제1 패턴 형성 영역이 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역 위에 주사 노광되는 동안, 상기 기판 위에 형성된 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역의 형상 또는 상기 원판 위에 형성된 패턴의 형상에 기초하여, 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역의 각각에 대하여 상기 기판 보유 지지 유닛의 동작을 변경하도록 구성되고,
    상기 기판 보유 지지 유닛의 동작의 변경은, 주사 속도, 주사 방향, 주사 위치, 또는 상기 복수의 제1 패턴 형성 영역을 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역 위에 노광하도록 구성된 상기 제1 투영 광학계의 광축 방향에 수직인 평면 내에서의 상기 주사 방향에 대한 각도 중 하나 이상의 변경을 포함하고,
    상기 동작의 변경은 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역 간의 경계 영역에서 수행되고, 상기 기판 보유 지지 유닛의 동작은 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역 간에 노광량을 일정하게 유지하도록 변경되는, 노광 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 제2 패턴 형성 영역의 형상은 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역의 배열을 포함하는, 노광 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 복수의 제1 패턴 형성 영역과 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역 간의 배율 오차 또는 회전 오차에 기초하여 상기 기판 보유 지지 유닛의 동작을 변경하도록 구성된, 노광 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 패턴의 제조 오차가 허용 범위를 초과하여 발생하는 경우, 상기 원판 위에 형성된 상기 패턴의 형상에 기초하여 상기 기판 보유 지지 유닛의 동작을 변경하도록 구성된, 노광 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 기판 위의 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역의 형상 또는 배열을 계측하도록 구성된 계측 디바이스를 더 포함하는, 노광 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    복수의 패턴이 상기 원판 위에 형성되는 위치에 정렬되도록 상기 원판 위에 제공되는 마크의 위치를 계측하도록 구성된 위치 계측 디바이스를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 위치 계측 디바이스에 의해 계측된 상기 마크의 위치에 기초하여 상기 패턴의 형상 또는 배열을 구하도록 구성된, 노광 장치.
  17. 원판 위에 형성된 패턴을, 제1 투영 배율을 갖는 제1 투영 광학계를 통해 기판 위에 제1 패턴 형성 영역으로서 노광하는 노광 방법이며,
    상기 원판을 보유 지지하도록 구성된 원판 보유 지지 유닛과 상기 기판을 보유 지지하도록 구성된 기판 보유 지지 유닛을 주사하면서, 상기 제1 투영 배율과는 다른 제2 투영 배율을 갖는 제2 투영 광학계를 통해 상기 기판 위에 미리 형성된 복수의 제2 패턴 형성 영역 위에, 복수의 상기 제1 패턴 형성 영역이 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역 위에 중첩되도록 하여, 상기 복수의 제1 패턴 형성 영역을 노광하는 공정을 포함하고,
    상기 노광하는 공정에서는, 상기 원판 보유 지지 유닛과 상기 기판 보유 지지 유닛의 1회의 주사에서 상기 복수의 제1 패턴 형성 영역이 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역 위에 주사 노광되는 동안, 상기 기판 위에 형성된 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역의 형상 또는 상기 원판 위에 형성된 패턴의 형상에 기초하여, 상기 기판 보유 지지 유닛의 동작이 변경되고,
    상기 기판 보유 지지 유닛의 동작의 변경은, 주사 속도, 주사 방향, 주사 위치, 또는 상기 복수의 제1 패턴 형성 영역을 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역 위에 노광하도록 구성된 상기 제1 투영 광학계의 광축 방향에 수직인 평면 내에서의 상기 주사 방향에 대한 각도 중 하나 이상의 변경을 포함하고,
    상기 동작의 변경은 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역 간의 경계 영역에서 수행되고, 상기 기판 보유 지지 유닛의 동작은 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역 간에 노광량을 일정하게 유지하도록 변경되는, 노광 방법.
  18. 노광 장치를 이용하는 디바이스의 제조 방법이며,
    상기 노광 장치를 이용해서 기판을 노광하는 공정과,
    노광된 상기 기판을 현상하는 공정을 포함하고,
    원판 위에 형성된 패턴을, 제1 투영 배율을 갖는 제1 투영 광학계를 통해 기판 위에 제1 패턴 형성 영역으로서 노광하는 상기 노광 장치는,
    상기 원판을 보유 지지하도록 구성되는 원판 보유 지지 유닛과,
    상기 기판을 보유 지지하도록 구성되는 기판 보유 지지 유닛과,
    상기 원판 보유 지지 유닛과 상기 기판 보유 지지 유닛의 주사를 제어하여, 상기 제1 투영 배율과는 다른 제2 투영 배율을 갖는 제2 투영 광학계를 통해 상기 기판 위에 미리 형성된 복수의 제2 패턴 형성 영역 위에, 복수의 상기 제1 패턴 형성 영역이 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역 위에 중첩되도록 하여, 상기 복수의 제1 패턴 형성 영역을 노광시키도록 구성된 컨트롤러를 포함하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 원판 보유 지지 유닛과 상기 기판 보유 지지 유닛의 1회의 주사에서 상기 복수의 제1 패턴 형성 영역이 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역 위에 주사 노광되는 동안, 상기 기판 위에 형성된 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역의 형상 또는 상기 원판 위에 형성된 패턴의 형상에 기초하여, 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역의 각각에 대하여 상기 기판 보유 지지 유닛의 동작을 변경하도록 구성되고,
    상기 기판 보유 지지 유닛의 동작의 변경은, 주사 속도, 주사 방향, 주사 위치, 또는 상기 복수의 제1 패턴 형성 영역을 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역에 노광하도록 구성된 상기 제1 투영 광학계의 광축 방향에 수직인 평면 내에서의 상기 주사 방향에 대한 각도 중 하나 이상의 변경을 포함하고,
    상기 동작의 변경은 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역 간의 경계 영역에서 수행되고, 상기 기판 보유 지지 유닛의 동작은 상기 복수의 제2 패턴 형성 영역 간에 노광량을 일정하게 유지하도록 변경되는, 디바이스의 제조 방법.
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