KR20010085644A - 노광방법, 농도필터의 제조방법 및 노광장치 - Google Patents

노광방법, 농도필터의 제조방법 및 노광장치 Download PDF

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이리에노부유끼
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시마무라 기로
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Abstract

기판상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역에 각각 패턴을 전사할 때, 주변부에서 노광량을 서서히 감소시켜 노광하는 방법으로서, 주변부에서의 에너지량이 소정의 제 1 분포가 되도록 설정된 농도필터를 통하여 기판의 1 개의 쇼트영역을 노광함과 동시에, 기판상에서 주변부에 대응하는 부분에서의 노광량 분포를 계측하고, 계측된 노광량 분포에 기초하여 주변부에서의 노광량이 목표치가 되는 제 2 분포를 결정하고, 이 제 2 분포가 되도록 설정된 농도필터를 통하여 이 1 개의 소트영역 옆의 쇼트영역을 노광한다.

Description

노광방법, 농도필터의 제조방법 및 노광장치{EXPOSURE METHOD, METHOD OF MANUFACTURING DENSITY FILTER, AND EXPOSURE APPARATUS}
본 발명은 반도체집적회로, 액정표시소자, 박막자기헤드, 기타 마이크로 디바이스, 또는 포토마스크 등을 리소그라피 기술을 사용하여 제조할 때 사용되는 노광방법 및 노광장치 그리고 당해 노광방법 및 노광장치에서 사용되는 농도필터의 제조방법에 관한 것이다.
마이크로 디바이스의 제조공정의 하나인 포토리소그라피 공정에서는 노광대상으로서의 기판 (포토레지스트가 도포된 반도체 웨이퍼 또는 유리 플레이트, 또는 블랑크스라고 하는 광투과성의 기판 등) 에 포토마스크 또는 레티클의 패턴 이미지를 투영노광하는 노광장치가 사용된다. 최근에는 기판의 대형화 등에 수반되는 노광영역의 대면적화에 대응하기 위하여 기판의 노광영역을 복수의 단위영역 (이하, 쇼트 또는 쇼트영역이라고 할 때가 있음) 으로 분할하고, 각 쇼트에 대하여 대응하는 패턴 이미지를 순차 투영노광하도록 한 스티칭형의 노광장치가 개발되고 있다.
이러한 노광장치에서는, 투영광학계의 수차 (收差), 마스크 또는 기판의 위치결정 오차 등에 의하여 각 쇼트의 이음매 부분에 부정합이 발생될 때가 있기 때문에 하나의 쇼트에 대한 패턴 이미지의 일부와, 이에 인접하는 다른 쇼트에 대한 패턴 이미지의 일부를 중첩시켜 노광하도록 하고 있다. 이러한 패턴 이미지의 중합부에서는 노광량이 중합부 이외의 부분에 대하여 커지므로, 예를 들어 기판상에 형성된 패턴의 이 중합부에서의 선폭 (라인 또는 스페이스의 폭) 이 포토레지스트의 특성에 맞추어 가늘거나 길어진다.
그래서, 각 쇼트의 중합부가 되는 부분의 노광량 분포를 그 외측으로 진행됨에 따라서 작아지도록 경사지게 설정하여, 이 중합부의 노광량이 2 회의 노광에 의하여 전체적으로, 이 중합부 이외 부분의 노광량과 유사해지도록 하여 이러한 중합부 있어서의 선폭 변화를 방지하도록 하고 있다.
쇼트의 중합부에 있어서의 이러한 경사진 노광량 분포를 실현하기 위한 기술로는, 레티클 자체의 이 중합부에 대응하는 부분에 투과광량을 경사지게 제한하는 감광부를 형성하도록 한 것이 알려져 있다. 그러나, 레티클 자체에 감광부를 형성하는 것은 레티클의 제조공정수 또는 비용이 증대되고, 마이크로 디바이스 등의 제조비용을 상승시킨다.
그래서, 유리 플레이트에 상기와 동일한 감광부를 형성하여 이루어지는 농도필터를, 레티클의 패턴 형성면과 거의 공액(共役)의 위치에 형성하도록 한 것, 또는 레티클의 패턴 형성면과 거의 공액의 위치에 광로에 대하여 진퇴가 가능한 차광판 (블라인드) 을 가지는 블라인드 기구를 형성하여, 기판에 대한 노광처리 중에 이 차광판을 진출 또는 후퇴시킴으로써, 이러한 경사진 노광량 분포를 실현하도록 한 것이 개발되고 있다.
그런데, 전술한 종래의 노광장치에 있어서, 중합부의 노광량과 중합부 이외 부분의 노광량을 유사하게 하기 위하여 사용되는 농도필터는 아래와 같이 제조된다. 즉, 기판이 놓여지는 스테이지 상에 형성된 노광량을 계측하는 노광량 센서를 사용하고, 당해 노광량 센서를 기판면내에 있어서 이동시킴으로써 중합부 부근의 노광량 분포를 계측한다. 그리고, 노광량센서의 계측결과에 기초하여 중합부의 노광량이 중합부 이외 부분의 노광량과 유사해지도록 농도필터에서의 투과광량분포 (즉, 감광부의 투과율 분포) 의 경사도를 설계한다.
이렇게 설계된 농도필터를 사용하여 중합부의 노광량을 경사적으로 제한하여 패턴 이미지를 중합시켜 노광하면, 설계대로의 노광량으로 노광이 이루어지면 중합부의 노광량과 중합부 이외 부분의 노광량과 일치하고, 중합부에 형성된 패턴의 선폭과 중합부 이외의 부분에 형성된 패턴의 선폭은 유사해진다. 그러나, 실제로 노광을 해보면, 중합부에 있어서의 라인의 폭은 가늘어지고, 스페이스의 폭은 두터워지는 현상이 발생한다. 이러한 현상은 아래와 같은 원인에 의하여 발생되는 것으로 추정된다.
첫째로, 노광장치가 구비하는 투영광학계내에 있어서의 다중반사 또는 기판과 투영광학계간, 기판과 레티클간, 또는 레티클과 기판간에서의 다중반사가 원인이 되어 발생되는 플레어 (미광(迷光)) 을 생각할 수 있다. 즉, 플레어가 발생되는 경우, 중합부 이외의 부분이 받는 플레어의 영향은 일정하나, 중합부는 복수 회 노광되므로 플레어의 영향을 2 회 또는 4 회 받게 되어 중합부에서의 노광량이 중합부 이외 부분의 노광량보다도 커진다. 따라서, 결과적으로 중합부의 노광량이 중합부 이외 부분의 노광량보다도 커지므로 라인의 폭은 가늘어지고, 스페이스의 폭은 굵어지는 것으로 추정된다.
둘째로, 기판상에 도포되는 포토레지스트는, 한번 노광되면 노광된 부분의 광학적인 투과율이 높아지는 특성을 가진다. 따라서, 중합부에서 2 회 또는 4 회의 노광이 이루어지면, 포토레지스트를 투과하여 기판 표면에서 기판 표면에서 반사되는 광의 양이 증가되므로, 결과적으로 설계한 노광량보다도 많은 양으로 노광이 이루어지게 된다. 따라서, 결과적으로 중합부의 노광량이 중합부 이외 부분의 노광량보다도 커지므로 라인의 폭은 가늘어지고, 스페이스의 폭은 굵어지는 것으로 추정된다.
셋째로, 농도필터의 설계 오차에 의한 것을 생각할 수 있다. 전술한 바와 같이, 중합부의 노광량과 중합부 이외의 노광량을 동일하게 하기 위해서 사용되는 농도필터는, 전술한 바와 같이 노광량 센서를 사용하여 중합부 부근의 노광량 분포를 계측하여 노광량 분포가 그 외측으로 갈수록 작아지도록 경사적으로 설정되어 있다. 이 노광량센서는 광전센서와 당해 광전센서의 수광면상에 형성된 슬릿판을 구비하고 있고, 슬릿판에 형성된 슬릿을 투과한 노광광만을 광전센서로 계측함으로써 노광량을 계측하고 있다. 슬릿은 일반적으로 석영기판에 크롬 (Cr) 을 증착시킨 것에 패터닝 처리를 하여 형성된다. 이러한 슬릿을 사용한 경우, 노광광의 계측시에 노광광이 슬릿판에서 반사되고, 그 반사광이 투영광학계 또는 레티클에서 반사됨으로써 플레어가 발생된다. 일반적으로, 노광광의 파장역에서는 포토레지스트가 도포된 기판표면의 반사율보다도 크롬 표면의 반사율이 높기 때문에, 노광량센서를 사용하여 노광량의 공간분포를 계측하고 있는 경우에 발생되는 플레어의 양은 실제의 노광시에 발생되는 플레어의 양보다도 커진다. 따라서, 노광량센서에서는 실제의 노광광량보다도 많은 양의 노광광이 계측되고, 이 계측결과에 기초하여 농도필터가 작성된다. 이렇게 작성된 농도필터는 실제로는 중합부의 노광량과 중합부 이외 부분의 노광량을 유사하게 하는 것이 아니므로, 이러한 농도필터를 사용하여 노광하는 경우, 그 결과 중합부에 형성되는 선폭과 중합부 이외의 부분에 형성되는 선폭은 상이해지는 것으로 추정된다.
또한, 중합부의 선폭이 중합부 이외 부분의 선폭과 상이하게 형성되는 경우, 농도필터의 특성을 변경하는 것이 아니고, 레티클에 형성된 패턴 중, 중합부에 상당하는 부분에 형성된 패턴의 선폭을 조정한 레티클을 준비하여 노광하는 것이 행해지고 있었다. 즉, 중합부와 중합부 이외 부분의 선폭을 유사하게 하기 위하여, 농도필터를 포함한 노광장치의 구성을 변경하지 않고, 레티클의 이 중합부에 상당하는 부분의 패턴의 선폭을 조정하고 있었다. 그러나, 이 방법에서는, 팽대한 레티클 데이터 중으로부터 해당하는 패턴의 일부를 선택하여, 그 부분의 선폭을 미조정할 필요가 있고 그 작업은 매우 번잡하다. 또한, 상기 설명에서는 중합부와 중합부 이외의 부분에서, 기판상에 전사해야 할 패턴의 선폭이 유사한 것을 전제로 하고 있으나, 패턴의 선폭이 상이할 때에는 중합부와 중합부 이외의 부분과의 일방에서 선폭이 설계치와 일치해도, 타방에서 선폭이 설계치와 상이해져 상기와 완전히 동일한 문제가 발생된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역에 각각 패턴을 전사하는 경우, 이 주변부가 중첩되는 중합부와 이 중합부 이외의 부분에 형성되는 패턴의 선폭 또는 피치의 균일성을 향상시키는, 즉 중합부와 중합부 이외의 부분에서 각각 패턴의 선폭 또는 피치를 소정치와 거의 일치시키고, 각 영역내 내지는 복수의 전체 면에서 패턴 (전사 이미지) 의 선폭 등의 균일성 또는 그 제어정밀도의 향상을 도모하여 고정밀도의 패턴을 형성할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역을 각각 에너지 빔으로 노광할 때, 각 영역 또는 복수 영역의 전체 면에서 노광량 분포를 균일화시키거나, 각 영역 또는 복수 영역의 각 점에서 노광량을 대응하는 목표치와 거의 일치시키고, 각 영역 내지 복수 영역의 전체 면에서 노광량의 제어정밀도의 향상을 도모하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 이하의 설명을 통하여 명확하게 된다.
본 발명의 제 1 측면에 의하면, 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역에 각각 패턴을 전사하기 위하여, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 설정장치를 통하여 상기 각 영역을 에너지빔으로 노광하는 방법으로서, 상기 주변부에서의 에너지량이 소정의 제 1 분포가 되도록 설정된 상기 설정장치를 통하여 상기 에너지빔을 조사하고, 상기 감응물체상에서 상기 주변부에 대응하는 부분에서의 노광량 분포를 계측하고, 상기 계측된 노광량 분포에 기초하여 상기 주변부에서의 노광량이 목표치가 되는 제 2 분포를 결정하도록 한 노광방법이 제공된다.
주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역을 노광하는 경우, 제 1 분포가 되는 에너지량으로 에너지빔을 조사함과 동시에, 이 때의 주변부의 노광량 분포를 계측하고, 실제로 계측하여 얻어진 노광량 분포에 기초하여 주변부에서의 노광량이 목표치가 되는 제 2 분포를 결정하도록 하고 있으므로, 노광시에 플레어 등의 영향이 있어도, 이 주변부가 중첩되는 중합부와 이 중합부 이외 부분의 노광량을 거의 유사하게 할 수 있다. 따라서, 예를 들어 중합부와 중합부 이외의 부분에서 선폭 또는 피치가 유사한 패턴을 전사할 때, 중합부에 형성되는 패턴과 중합부 이외의 부분에 형성되는 패턴으로 선폭 또는 피치의 균일성을 향상시킬 수 있고, 그 결과 미세한 패턴을 높은 정밀도로 형성할 수 있다.
이 경우, 상기 제 1 분포를, 상기 설정장치를 통하여 상기 에너지빔을 검출하여 얻어지고, 상기 감응물체가 배치되는 소정 면상에서의 에너지량 또는 그 적산치의 분포에 기초하여 설정할 수도 있다. 또한, 상기 제 1 분포를 이론적으로 설정하도록 할 수도 있다. 여기에서, 이론적으로 설정하는 것은, 이 제 1 분포를 예를 들어 경사직선적인 감쇠율 분포가 되도록 기하학적으로 설정하는 것을 말하고, 그러한 기하학적으로 설정한 분포를 기지의 광학특성에 기초하여 보정한 것도 포함된다. 예를 들어, 에너지빔을 패턴에 조사하는 조명계의 광학특성 (디스토션, 이미지면 완곡 등), 또는 설정장치가 농도필터를 가지고, 그 감쇠부 (도트 등으로 구성됨) 에서 조명계의 개구수 (NA) 를 초과하는 회절광이 발생하는 데 따른 오차를 보정할 수 있다.
상기 제 1 분포가 상기 감응물체가 배치되는 소정 면상에서의 에너지량 또는 그 적산치의 분포에 기초하여 설정되는 경우, 상기 노광량 분포를 계측하는 광검출장치가 차광판에 광검출부를 형성하여 구성되고 있는 경우, 상기 차광판의 표면의 반사율을 상기 감응물체의 표면의 반사율과 거의 동일해지도록 설정할 수도 있다. 또한, 상기 차광판의 크기를 상기 에너지빔의 조사영역과 동일한 정도 이상이 되도록 설정할 수도 있다. 이렇게 함으로써, 에너지량 또는 그 적산치의 분포를 계측할 때 차광판의 반사 영향을 없애고, 실제로 감응물체가 노광되고 있는 상태에 가까운 상태에서 에너지량 또는 그 적산치의 분포를 계측할 수 있기 때문에, 보다 높은 정밀도로 중합부의 노광량을 중합부 이외의 노광량과 유사하게 할 수 있다.
또한, 본원 명세서 중에서의 광검출장치의 광검출부는 적어도 수광면을 포함하고 있을 수도 있다. 구체적으로는, 예를 들어 광검출부를 기판이동용의 기판스테이지상에 형성한 경우, 이 기판스테이지 상에 광검출부의 모든 구성부분을 형성할 수도 있으나, 이 기판스테이지상에는 광검출부의 구성부분 중, 적어도 수광면만을 형성하고, 그 나머지 부분은 이 기판스테이지 외에 형성하도록 할 수도 있다.
또한, 상기 제 1 분포가 상기 감응물체가 배치되는 소정면상에서의 에너지량 또는 그 적산치의 분포에 기초하여 설정되는 경우, 상기 노광량 분포를 계측하는 광검출장치가 차광판에 광검출부를 형성하여 구성되어 있는 경우, 상기 광검출부의 검출치를, 상기 차광판의 표면의 반사율이 상기 감응물체의 표면의 반사율과 상이함으로써 발생되고, 및/또는 상기 차광판의 크기가 상기 에너지빔의 조사영역과 상이함으로써 발생되는, 이 광검출부의 검출치의 차이에 상당하는 값에 의하여 보정하여 상기 노광량 분포를 구하도록 할 수도 있다. 이에 의하면, 노광량 분포를 구할 때 반사율 및/또는 차광판의 크기의 차이를 고려하여 보정하므로, 차광판의 반사율 또는 크기를 감응물체와 유사하게 할 수 없어도, 보다 높은 정밀도로 중합부의 노광량을 중합부 이외의 노광량과 유사하게 할 수 있다.
상기 제 2 분포는, 상기 주변부의 다중노광에 의한 그 광학특성의 변화까지도 고려하여 결정할 수도 있다. 다중노광에 의한 광학특성의 변화는, 예를 들어 노광에 의한 기판상의 레지스트의 투과율변동 등이다. 또한 상기 설정장치는, 상기 주변부에서의 에너지량을 상기 제 1 분포에 규정하는 상기 에너지빔의 감쇠부를 가지는 농도필터를 포함하고, 상기 결정된 제 2 분포에 기초하여 상기 감쇠부의 감쇠특성을 조정하고, 상기 조정된 농도필터를 통하여 상기 에너지빔으로 상기 복수 영역을 각각 노광하도록 할 수 있다. 감쇠특성의 조정은, 예를 들어 농도필터의 교환, 액정소자 등에 의한 투과율 분포의 변경 및 농도필터의 재가공 등에 의하여 이루어진다.
또한, 상기 노광방법에 있어서, 상기 에너지빔에서 감응물체를 다중노광하여 상기 노광량 분포를 계측하도록 할 수도 있다. 이 경우에서의 당해 감응물체에는 패턴이 전사되는「상기 감응물체」와 동일 및 이것과는 다른 감응물체가 포함된다. 또한 이 경우에서의 노광량 분포의 계측이란, 노광만으로 노광량 분포를 계측하는 것 및 조도 편차센서에 의한 노광량 분포의 계측에 부가하여, 다중노광에 의한 레지스트의 투과율 변동 등에 기인한 노광량의 오차를 보상하는 것을 모두 포함하는 것이다.
상기 설정장치로는 상기 에너지빔의 에너지량을 서서히 감소시키는 감쇠부를 가지는 농도필터를 포함하는 것을 사용할 수 있다. 이 경우에는 상기 결정된 제 2 분포에 기초하여, 상기 주변부가 중첩되는 제 1 중합부의 폭을 변화시키지 않고, 전사해야 할 패턴이 형성된 마스크에 대한 상기 농도필터의 위치를 변경하여, 상기 감쇠부의 이미지가 중첩되는 제 2 중합부의 폭을 변화시킴으로써, 이 제 1 중합부의 노광량을 조정하도록 할 수 있다. 상기 제 1 중합부의 노광량의 조정은, 농도필터의 교환 등을 하지 않고 그 위치만 변경하는 경우 및 농도필터의 교환 등과, 그 위치 변경의 양방을 사용하여 행하는 경우가 포함된다. 상기 노광량의 조정을, 농도필터의 교환 등과 그 위치 변경의 양방을 사용하여 행하는 경우에는, 상기 농도필터로서 그 감쇠특성이 상기 결정된 제 2 분포에 기초하여 설정된것을 사용하도록 할 수 있다. 일례로서, 에너지빔을 광전검출하여 얻어지는 노광량 분포에 기초하여 농도필터의 감쇠특성을 설정하고, 이 농도필터를 사용해도 잔존하는 노광량의 오차 (예를 들어, 다중노광에 의한 레지스트의 광학특성의 변동 등에 기인하여 발생됨) 를 농도필터의 위치변경으로 상쇄할 수도 있다. 또한, 상기 농도필터에 의하여 규정되는 상기 에너지빔의 분포와, 전사해야 할 패턴과의 상대위치를 변화시킴으로써, 상기 주변부가 중첩되는 중합부에서의 노광량을 조정할 수 있다. 이 경우, 상기 전사해야 할 패턴을 중합부 방향 (연결 방향) 으로 확대한 패턴을 사용할 수 있다. 이렇게 함으로써, 마스크와 농도필터의 상대위치를 변경하는 것만으로 중합부의 노광량을 용이하게 조정할 수 있다. 또한, 단순히 마스크와 농도필터의 상대위치를 변경하는 것뿐이므로 처리에 걸리는 시간을 필요로 하지 않고, 그 결과 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 설정장치로서, 상기 에너지빔의 에너지량을 서서히 감소시키는 감쇠부를 가지는 농도필터를 포함하는 것을 이용한 경우에는, 상기 결정된 제 2 분포에 의하여 상기 주변부가 중첩되는 제 1 중합부의 폭을 변화시키지 않고, 상기 농도필터에서 전사해야 할 패턴이 형성된 마스크에 이르는 광학계의 광학특성을 변경하여, 상기 감쇠부의 이미지가 중첩되는 제 2 중합부의 폭을 변화시킴으로써, 이 제 1 중합부의 노광량을 조정하도록 할 수 있다. 상기 제 1 중합부의 노광량의 조정은 농도필터의 교환 등을 하지 않고 광학계의 광학특성의 변경만으로 행하는 경우 및 농도필터의 교환 등과, 광학계의 광학특성의 변경만으로 행하는 경우 및 농도필터의 교환 등, 광학계의 광학특성의 변경의 양방을 사용하여 행하는 경우가포함된다. 상기 노광량의 조정을, 농도필터의 교환 등과, 광학계의 광학특성 변경의 양방을 사용하여 행하는 경우에는, 상기 농도필터로서 그 감쇠특성이 상기 결정된 제 2 분포에 기초하여 설정된 것을 사용하도록 할 수 있다. 일례로서, 에너지빔을 광전검출하여 얻어지는 노광량 분포에 기초하여 농도필터의 감쇠특성을 설정하고, 이 농도필터를 사용해도 잔존하는 노광량의 오차 (예를 들어 다중노광에 의한 레지스트의 광학특성의 변동 등에 기인하여 발생함) 를 농도필터의 위치변경으로 상쇄할 수도 있다.
또한, 상기 농도필터에서 전사해야 할 패턴에 이르는 광학계의 광학특성, 예를 들어 배율을 변경하여, 이 농도필터에 의하여 규정되는 상기 에너지빔의 분포와, 전사해야 할 패턴과의 상대위치를 변화시킴으로써, 상기 주변부가 중첩되는 중합부에서의 노광량을 조정하도록 할 수 있다. 이렇게 함으로써, 광학계의 배율을 변경하는 것만으로도 중합부의 노광량을 용이하게 조정할 수 있고, 또한 광학계의 조정 (배율변경 등) 에 시간을 필요로 하지 않기 때문에 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 본원 명세서 중에서,「농도필터의 감쇠부의 이미지가 중첩되는 제 2 중합부의 폭을 변화시킨다」는 기재에서의 당해「감쇠부의 이미지」는, 노광광의 광로상에 개재되는 차광물 (예를 들어, 블라인드 또는 마스크의 차광대 등) 이 없는 것으로 한 경우에서의 감쇠부의 이미지라는 의미이다.
본 발명의 제 2 측면에 의하면, 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역에 각각 패턴을 전사하기 위하여, 상기 주변부에서 노광량을 서서히감소시키는 설정장치를 통하여 상기 각 영역을 에너지빔으로 노광하는 방법으로서, 상기 설정장치를 통하여 상기 에너지빔을 조사하고, 상기 감응물체상에서 상기 주변부에 대응하는 부분에서의 노광량 분포를 계측하고, 광검출부 및 차광판을 가지는 광검출장치의 당해 차광판의 표면의 반사율을 상기 감응물체의 표면의 반사율과 거의 동일하게 한 노광방법이 제공된다. 이 경우, 상기 계측된 노광량 분포와, 상기 주변부의 다중노광에 의한 그 광학특성의 변화에 기초하여 상기 주변부에서의 노광량을 설정하도록 할 수 있다.
본 발명의 제 3 측면에 의하면, 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역에 각각 패턴을 전사하기 위하여, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 설정장치를 통하여 상기 각 영역을 에너지빔으로 노광하는 방법으로서, 상기 설정장치를 통하여 상기 에너지빔을 조사하고, 상기 감응물체상에서 상기 주변부에 대응하는 부분에서의 노광량 분포를 계측하고, 광검출부 및 차광판을 가지는 광검출장치의 당해 차광판의 크기를 상기 에너지빔의 조사영역과 동일한 정도 이상으로 한 노광방법이 제공된다. 이 경우, 상기 계측된 노광량 분포와, 상기 주변부의 다중노광에 의한 그 광학특성의 변화에 기초하여 상기 주변부에서의 노광량을 설정하도록 할 수 있다.
본 발명의 제 4 측면에 의하면, 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역에 각각 패턴을 전사하기 위하여, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 설정장치를 통하여 상기 각 영역을 에너지빔으로 노광하는 방법으로서, 상기 설정장치를 통하여 상기 에너지빔을 조사하고, 상기 감응물체상에서 상기 주변부에 대응하는 부분에서의 노광량 분포의 계측에 사용되는 광검출부 및 차광판을 가지는 광검출장치로 상기 에너지빔을 검출하고, 상기 차광판의 반사율과 상기 감응물체의 반사율과의 차이에 관한 정보와 상기 검출결과에 기초하여, 상기 주변부에서의 노광량을 설정하도록 한 노광방법이 제공된다. 이 경우, 상기 반사율의 차이에 기초하여 상기 광검출부의 검출치를 보정하여 상기 노광량 분포를 구하도록 할 수 있다. 이때, 주변부의 다중노광에 의한 그 광학특성의 변화까지도 고려하여 노광량을 설정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 5 측면에 의하면, 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역에 각각 패턴을 전사하기 위하여, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 설정장치를 통하여 상기 각 영역을 에너지빔으로 노광하는 방법으로서, 상기 설정장치를 통하여 상기 에너지빔을 조사함과 동시에, 상기 감응물체상에서 상기 주변부에 대응하는 부분에서의 노광량 분포의 계측에 사용되는 광검출부 및 차광판을 가지는 광검출장치로 상기 에너지빔을 검출하고, 상기 차광판의 크기와 상기 에너지빔의 조사영역의 차이에 관한 정보와 상기 검출결과에 기초하여, 상기 주변부에서의 노광량을 설정하도록 한 노광방법이 제공된다. 이 경우, 상기 차광판의 크기와 상기 에너지빔의 조사영역과의 차이에 기초하여 상기 광검출부의 검출치를 보정하여 상기 노광량 분포를 구하도록 할 수 있다. 이때, 주변부의 다중노광에 의한 그 광학특성의 변화까지도 고려하여 노광량을 설정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 6 측면에 의하면, 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역에 각각 패턴을 전사하기 위하여, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 설정장치를 통하여 상기 각 영역을 에너지빔으로 노광하는 방법으로서, 상기 주변부에서의 노광량이 소정의 제 1 분포가 되도록 설정된 상기 설정장치를 통하여 상기 에너지빔으로 테스트용 감응물체를 테스트 노광하고, 상기 테스트용 감응물체상에 형성된 상기 주변부가 중첩되는 중합부의 패턴 이미지의 형상을 계측하고, 상기 계측된 패턴 이미지의 형상이 목표치가 되는 제 2 분포를 결정하고, 상기 결정한 제 2 분포가 되도록 상기 설정장치를 설정하여 본(本)노광하도록 한 노광방법이 제공된다.
본 발명의 제 7 측면에 의하면, 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역에 각각 패턴을 전사하기 위하여, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 설정장치를 통하여 상기 각 영역을 에너지빔으로 노광하는 방법으로서, 상기 설정장치는 상기 에너지빔의 에너지량을 서서히 감소시키는 감쇠부를 가지는 농도필터를 포함하고, 상기 주변부가 중첩되는 제 1 중합부의 폭을 변화시키지 않고, 전사해야 할 패턴에 대한 상기 농도필터의 위치를 변경하여, 상기 감쇠부의 이미지가 중첩되는 제 2 중합부의 폭을 변화시킴으로써, 이 제 1 중합부의 노광량을 조정하도록 한 노광방법이 제공된다. 이 경우, 상기 전사해야 할 패턴을 중합부 방향으로 확대한 패턴을 사용할 수 있다. 또한, 상기 제 1 중합부의 폭을 상기 농도필터의 감쇠부의 폭보다도 크게 설정할 수 있다.
본 발명의 제 8 측면에 의하면, 감응기판상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역에 각각 패턴을 전사하기 위하여, 상기 주변부에서 노광량을 서서히감소시키는 설정장치를 통하여 상기 각 영역을 에너지빔으로 노광하는 방법으로서, 상기 설정장치는 상기 에너지빔의 에너지량을 서서히 감소시키는 감쇠부를 가지는 농도필터를 포함하고, 상기 농도필터에 의하여 규정되는 상기 에너지빔의 분포와, 전사해야 할 패턴과의 상대위치를 변화시킴으로써, 상기 주변부가 중첩되는 중합부에서의 노광량을 조정하도록 한 노광방법이 제공된다. 이 경우, 상기 전사해야 할 패턴을 중합부 방향으로 확대한 패턴을 사용할 수 있다.
본 발명의 제 9 측면에 의하면, 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역에 각각 패턴을 전사하기 위하여, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 설정장치를 통하여 상기 각 영역을 에너지빔으로 노광하는 방법으로서, 상기 설정장치는 상기 에너지빔의 에너지량을 서서히 감소시키는 감쇠부를 가지는 농도필터를 포함하고, 상기 주변부가 중첩되는 제 1 중합부의 폭을 변화시키지 않고, 상기 농도필터에서 전사해야 할 패턴에 이르는 광학계의 배율을 변경하여, 상기 감쇠부의 이미지가 중첩되는 제 2 중합부의 폭을 변화시킴으로써, 이 제 1 중합부의 노광량을 조정하도록 한 노광방법이 제공된다.
본 발명의 제 10 측면에 의하면, 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역에 각각 패턴을 전사하기 위하여, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 설정장치를 통하여 상기 각 영역을 에너지빔으로 노광하는 방법으로서, 상기 설정장치는 상기 에너지빔의 에너지량을 서서히 감소시키는 감쇠부를 가지는 농도필터를 포함하고, 상기 농도필터에서 전사해야 할 패턴에 이르는 광학계의 광학특성을 변경하여, 상기 농도필터에 의하여 규정되는 상기 에너지빔의 분포와, 전사해야 할 패턴과의 상대위치를 변화시킴으로써, 상기 주변부가 중첩되는 중합부에서의 노광량을 조정하도록 한 노광방법이 제공된다.
본 발명의 제 11 측면에 의하면, 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역에 각각 패턴을 전사하기 위하여, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 설정장치를 통하여 상기 각 영역을 에너지빔으로 노광하는 방법으로서, 상기 설정장치는 상기 에너지빔의 에너지량을 서서히 감소시키는 감쇠부의 감쇠특성이 각각 상이한 복수의 농도필터를 포함하고, 상기 농도필터를 교환함으로써 상기 주변부가 중첩되는 중합부의 노광량을 조정하도록 한 노광방법이 제공된다.
본 발명의 제 12 측면에 의하면, 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역에 각각 패턴을 전사하기 위하여, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 설정장치를 통하여 상기 각 영역을 에너지빔으로 노광하는 방법에 있어서, 상기 주변부의 다중노광에 의한 그 광학특성의 변화에 기초하여 상기 주변부의 노광량을 설정하도록 한 노광방법이 제공된다.
상기 제 1 ~ 제 12 측면에 의한 노광방법에 있어서, 전사용의 패턴을 확대한 패턴을 복수의 친(親)패턴으로 분할하고, 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역에 각각 친패턴의 투영광학계에 의한 축소 이미지를 전사하기 위하여, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 설정장치를 통하여 상기 각 영역을 에너지빔으로 노광하도록 할 수 있다.
본 발명의 제 13 측면에 의하면, 상기 제 1 ~ 제 12 측면에 의한 노광방법을 사용하여 제조된 포토마스크가 제공된다. 중합부의 노광량이 높은 정밀도로 조정되어 있기 때문에, 예를 들어 중합부와 중합부 이외의 부분에서 선폭이 유사해지는 패턴을 형성할 때, 중합부에 형성되는 패턴의 선폭과 중합부 이외의 부분에 형성되는 패턴의 선폭과의 차이가 적어지고, 매우 정치(精緻)한 대면적의 포토마스크를 제조할 수 있다.
본 발명의 제 14 측면에 의하면, 감응물체상에서주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역에 각각 패턴을 전사하기 위하여, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 감쇠부를 가지는 농도필터를 통하여 상기 각 영역을 에너지빔으로 노광하는 노광장치에 사용되는 당해 농도필터의 제조방법으로서, 상기 주변부에서의 노광량이 소정의 제 1 분포가 되도록 설정된 감쇠부를 가지는 테스트용 농도필터를 통하여 감응물체를 상기 에너지빔으로 노광함과 동시에, 상기 감응물체상에서 상기 주변부에 대응하는 부분에서의 노광량 분포를 계측하고, 상기 계측된 노광량 분포에 기초하여, 상기 주변부에서의 노광량이 목표치가 되는 제 2 분포를 결정하고, 상기 결정한 제 2 분포가 되도록 상기 감쇠부를 형성하도록 한 농도필터의 제조방법이 제공된다. 이 경우, 상기 농도필터의 감쇠부의 감쇠특성을, 이 농도필터를 구성하는 투명기판의 표면에 형성되는 차광도트의 밀도분포를 조정함으로써 설정하도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 15 측면에 의하면, 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역에 각각 패턴을 전사하기 위하여, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 감쇠부를 가지는 농도필터를 통하여 상기 각 영역을 에너지빔으로 노광하는 노광장치에 사용되는 당해 농도필터의 제조방법으로서, 상기 주변부에서의 노광량이 소정의 제 1 분포가 되도록 설정된 감쇠부를 가지는 농도필터를 통하여 상기 에너지빔으로 테스트용 감응물체를 노광하고, 상기 테스트용 감응물체상에 형성된 상기 주변부가 중첩되는 중합부의 패턴의 이미지 형상을 계측하고, 상기 계측된 패턴의 이미지 형상이 목표치가 되는 제 2 분포를 결정하고, 상기 결정된 제 2 분포가 되도록 상기 감쇠부를 형성하도록 한 농도필터의 제조방법이 제공된다. 이 경우, 상기 농도필터의 감쇠부의 감쇠특성을, 상기 농도필터를 구성하는 투명기판의 표면에 형성되는 차광도트의 밀도분포를 조정함으로써 설정하도록 할 수 있다.
본 발명의 제 16 측면에 의하면, 상기 본 발명의 제 14 의 측면 또는 제 15 의 측면에 의한 농도필터의 제조방법을 사용하여 제조된 농도필터를 구비하는 노광장치가 제공된다.
본 발명의 제 17 측면에 의하면, 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역을 각각 에너지빔으로 노광하는 노광장치의 제조방법에 있어서, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 농도필터를 통하여 상기 에너지빔을 조사하고, 상기 감응물체상에서 상기 주변부에 대응하는 부분에서의 노광량 분포를 계측하고. 상기 계측된 노광량 분포와 상기 농도필터의 감쇠특성에 관한 정보에 기초하여, 상기 주변부에서 노광량 분포가 목표치가 되도록 상기 에너지빔의 감쇠부가 형성되는 농도필터를 제작하도록 한 노광장치의 제조방법이 제공된다. 이 경우, 전자의 농도필터 (에너지빔이 조사된 농도필터) 와 후자의 농도필터 (제작된 농도필터) 와는 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다.
본 발명의 제 18 측면에 의하면, 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역을 각각 에너지빔으로 노광하는 노광장치의 제조방법에 있어서, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 농도필터를 통하여 상기 에너지빔을 조사함과 동시에, 상기 감응물체상에서 상기 주변부에 대응하는 부분에서의 노광량 분포의 계측에 사용되는 광검출부 및 차광판을 가지는 광검출장치로 상기 에너지빔을 검출하고, 상기 차광판의 반사율과 상기 감응물체의 반사율의 차이에 관한 정보와, 상기 농도필터의 감쇠특성에 관한 정보와, 상기 검출결과에 기초하여 상기 주변부에서 노광량 분포가 목표치가 되도록 상기 에너지빔의 감쇠부가 형성되는 농도필터를 제작하도록 한 노광장치의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 제 19 측면에 의하면, 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역을 각각 에너지빔으로 노광하는 노광장치의 제조방법에 있어서, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 농도필터를 통하여 상기 에너지빔을 조사함과 동시에, 상기 감응물체상에서 상기 주변부에 대응하는 부분에서의 노광량 분포의 계측에 사용되는 광검출부 및 차광판을 가지는 광검출장치로 상기 에너지빔을 검출하고, 상기 차광판의 크기와 상기 에너지빔의 조사영역의 크기와의 차이에 관한 정보와, 상기 농도필터의 감쇠특성에 관한 정보와, 상기 검출결과에 기초하여 상기 주변부에서 노광량 분포가 목표치가 되도록 상기 에너지빔의 감쇠부가 형성되는 농도필터를 제작하도록 한 노광장치의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 제 20 측면에 의하면, 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역을 각각 에너지빔으로 노광하는 노광장치의 제조방법에 있어서, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키기 위하여, 상기 주변부의 다중노광에 의한 그 광학특성의 변화에 기초하여, 상기 주변부에서 노광량 분포가 목표치가 되도록 상기 에너지빔의 감쇠부가 형성되는 농도필터를 제작하도록 한 노광장치의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 제 21 측면에 의하면, 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역을 각각 에너지빔으로 노광하는 노광장치에 있어서, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 설정장치를 구비하고, 상기 설정장치는 상기 에너지빔의 에너지량을 서서히 감소시키는 감쇠부를 가지는 농도필터를 포함하고, 상기 주변부가 중첩되는 제 1 중합부의 폭을 변화시키지 않고, 전사해야 할 패턴에 대한 상기 농도필터의 위치를 변경하여, 상기 감쇠부의 이미지가 중첩되는 제 2 중합부를 변화시킴으로써, 이 제 1 중합부의 노광량을 조정하도록 한 노광장치가 제공된다.
본 발명의 제 22 측면에 의하면, 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역을 각각 에너지빔으로 노광하는 노광장치에 있어서, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 설정장치를 구비하고, 상기 설정장치는 상기 에너지빔의 에너지량을 서서히 감소시키는 감쇠부를 가지는 농도필터를 포함하고, 상기 농도필터에 의하여 규정되는 상기 에너지빔의 분포와, 전사해야 할 패턴과의 상대위치를 변화시킴으로써, 상기 주변부가 중첩되는 중합부에서의 노광량을 조정하도록 한 노광장치가 제공된다.
본 발명의 제 23 측면에 의하면, 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역을 각각 에너지빔으로 노광하는 노광장치에 있어서, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 설정장치를 구비하고, 상기 설정장치는 상기 에너지빔의 에너지량을 서서히 감소시키는 감쇠부를 가지는 농도필터를 포함하고, 상기 주변부가 중첩되는 제 1 중합부의 폭을 변화시키지 않고, 상기 농도필터에서 전사해야 할 패턴에 이르는 광학계의 배율을 변경하여, 상기 감쇠부의 이미지가 중첩되는 제 2 중합부의 폭을 변화시킴으로써, 이 제 1 중합부의 노광량을 조정하도록 한 노광장치가 제공된다.
본 발명의 제 24 측면에 의하면, 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역을 각각 에너지빔으로 노광하는 노광장치에 있어서, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 설정장치를 구비하고, 상기 설정장치는 상기 에너지빔의 에너지량을 서서히 감소시키는 감쇠부를 가지는 농도필터를 포함하고, 상기 농도필터에서 전사해야 할 패턴에 이르는 광학계의 광학특성을 변경하여, 이 농도필터에 의하여 규정되는 상기 에너지빔의 분포와, 전사해야 할 패턴과의 상대위치를 변화시킴으로써, 상기 주변부가 중첩되는 중합부에서의 노광량을 조정하도록 한 노광장치가 제공된다.
도 1 은 본 발명의 실시형태에 관계되는 노광장치의 개략구성을 나타낸 도면,
도 2A 는 농도필터의 구성을 나타낸 상면도,
도 2B 는 농도필터에 형성되는 마크의 일례를 나타낸 도면,
도 3A ~ 도 3I 는 농도필터의 감광부의 구성을 나타낸 도면,
도 4 는 마스터 레티클의 친(親)패턴의 축소 이미지를 기판상에 투영하는 경우를 나타낸 요부 사시도,
도 5A 및 도 5B 는 조도분포 검출센서의 구성을 나타낸 도면,
도 6 은 마스터 레티클을 사용하여 레티클 (워킹 레티클) 을 제조할 때의 제조공정을 설명하기 위한 도면,
도 7 은 레티클의 얼라이먼트 기구를 나타낸 사시도,
도 8A ~ 도 8D 는 중합부 및 중합부 이외의 부분에서의 노광량 분포의 일례를 나타낸 도면,
도 9 는 적정 노광광에서의 노광량의 편차량과 선폭 오차의 관계의 예를 나타낸 도면,
도 10 은 제 1 노광량 분포의 조정방법을 나타낸 플로차트,
도 11A ~ 도 11C 는 제 2 노광량 분포의 조정방법을 설명하기 위한 도면,
도 12A ~ 도 12C 는 제 2 노광량 분포의 조정방법을 설명하기 위한 도면,
도 13A ~ 도 13C 는 제 2 노광량 분포의 조정방법을 설명하기 위한 도면,
도 14A ~ 도 14C 는 제 2 노광량 분포의 조정방법을 설명하기 위한 도면,
도 15 는, 경사분포를 형성하는 설정장치의 기타 예를 나타낸 도면이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
4 : 기판(감응물체) 55 : 차광판
56 : 광전센서(광검출부) 113 : 콘덴서 렌즈
114 : 결상용 렌즈계 116 : 주콘덴서 렌즈계
123 : 감광부(감쇠부) 126 : 조도분포 검출센서(광검출장치)
Fj : 농도필터(설정수단) BL : 감광용 블라인드 기구(설정수단)
Ri : 마스터 레티클(마스크) S1 내지 SN : 쇼트영역(영역)
이하에서 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태를 설명하기로 한다. 도 1 은, 본 발명의 실시형태에 관계되는 노광장치의 개략구성을 나타낸 도면으로서, 이 노광장치는 스텝ㆍ앤드ㆍ리피트 방식의 스티칭형 투영노광장치이다. 또한, 이하의 설명에서는, 도 1 중에 표시된 XYZ 직교 좌표계를 설정하고, 이 XYZ 직교좌표계를 참조하면서 각 부재의 위치관계에 대하여 설명하기로 한다. XYZ 직교 좌표계는, X 축 및 Z 축이 지면에 대하여 평행하도록 설정되고, Y 축이 지면에 대하여 수직이 되는 방향으로 설정되어 있다. 도면 중의 XYZ 좌표계는 실제로는 XY 평면이 수평면에 평행하는 면으로 설정되고, Z 축이 연직 상방향으로 설정된다.
도 1 에 있어서, 광원 (100) 에서 나온 광 (여기에서는 ArF 엑시머레이저로 함) 으로서의 자외 펄스광 (IL) (이하 노광광 (IL) 으로 칭함) 은 조명광학계 (1) 간에서 광로를 위치적으로 매칭시키기 위한 가동 미러 등을 포함하는 빔 매칭 유닛 (BMU; 101) 을 통과하고, 파이프 (102) 를 통하여 광 감쇠기(attenuator)로서의 가변감광기 (103) 에 입사한다.
주제어계 (9) 는 기판 (4) 상의 레지스트에 대한 노광량을 제어하기 위하여, 광원 (100) 간에서 통신함으로써 발광의 개시 및 정지, 발진주파수 및 펄스에너지로 결정되는 출력을 제어함과 동시에, 가변감광기 (103) 에서의 노광광 (IL) 에 대한 감광율을 단계적 또는 연속적으로 조정한다.
가변감광기 (103) 를 통과한 노광광 (IL) 은 소정의 광축을 따라서 배치되는 렌즈계 (104, 105) 로 이루어지는 빔 정형 광학계를 거쳐, 옵티칼ㆍ인테그레이터 (106; 로트 인테그레이터, 또는 플라이아이 렌즈 등으로서, 동 도면에서는 플라이아이 렌즈) 에 입사된다. 또한, 플라이아이 렌즈 (106) 는 조도분포 균일성을 높이기 위하여 직렬로 2 단 배치할 수도 있다.
플라이아이 렌즈 (106) 의 사출면에는 개구 조리개계 (107) 가 배치되어 있다. 개구 조리개계 (107) 에는 통상적으로 조명용의 원형 개구 조리개, 복수의편심(偏心)된 작은 개구로 이루어지는 변형 조명용의 개구 조리개, 윤대(輪帶) 조명용의 개구 조리개 등이 자유롭게 전환될 수 있도록 배치되어 있다. 플라이아이 렌즈 (106) 에서 출사되어 개구 조리개계 (107) 의 소정의 개구 조리개를 통과한 노광광 (IL) 은 투과율이 높고 반사율이 낮은 빔 스플리터 (108) 에 입사된다. 빔 스플리터 (108) 에서 반사된 광은 광전검출기로 이루어지는 인테그레이터 센서 (109) 에 입사되고, 인테그레이터 센서 (109) 의 검출신호는 도시하지 않은 신호선을 통하여 주제어계 (9) 에 공급된다.
빔 스플리터 (108) 의 투과율 및 반사율은 미리 고정밀도로 계측되어, 주제어계 (9) 내의 메모리에 기억되어 있고, 주제어계 (9) 는 인테그레이터 센서 (109) 의 검출신호에서 간접적으로 투영광학계 (3) 에 대한 노광광 (IL) 의 입사광량을 모니터할 수 있도록 구성되어 있다.
빔 스플리터 (108) 를 투과한 노광광 (IL) 은 레티클 블라인드 기구 (110) 에 입사된다. 레티클 블라인드 기구 (110) 는, 4 장의 가동식의 블라인드 (차광판) (111 (A ~ D)) 및 그 구동기구를 구비하여 구성되고 있다. 이들 4 장의 블라인드 (111) 를 각각 적절한 위치에 설정함으로써, 투영광학계 (3) 의 시야내의 거의 중앙에서 직사각형상의 조명시야영역이 형성된다.
레티클 블라인드 기구 (110) 의 블라인드 (111) 에 의하여 직사각형상으로 정형된 노광광 (IL) 은 필터 스테이지 (FS) 상에 놓여진 농도필터 (Fj) 에 입사된다. 농도필터 (Fj) (여기에서는 F1 ~ F9 의 9 장으로 함) 는, 기본적으로 도 2A 에 나타낸 바와 같은 구성이다. 도 2A 는, 농도필터 (Fj) 의 구성의 일례를나타낸 상면도이다. 이 농도필터 (Fj) 는 예를 들어 석영유리, 또는 불소가 도프된 석영유리 등과 같은 광투과성의 기판상에, 크롬 등의 차광성 재료를 증착한 차광부 (121) 와, 이 차광성 재료를 증착하지 않은 투광부 (122) 와, 이 투광성 재료를 그 존재확률을 변화시키면서 증착한 감광부 (123; 감쇠부) 를 가지고 있다. 감광부 (123) 는, 도트형상으로 차광성 재료를 증착시킨 것으로서, 도트 크기는 농도필터 (Fj) 를 도 1 에 나타낸 위치에 설치한 상태이고, 본 예에서는 농도필터 (Fj) 와 마스터 레티클 (Ri) 간에 배치된 복수의 광학소자 (112 ~ 116) 를 가지는 광학계의 해상한계 이하로 된 것이다. 그 도트는 내측 (투광부 (122) 측) 에서 외측 (차광부 (121) 측) 으로 감에 따라서 경사직선적으로 감광율이 높아지도록 그 존재확률을 증대시켜 형성되어 있다. 단, 그 도트는 내측에서 외측으로 감에 따라서 곡선적으로 감광율이 높아지도록 그 존재확률을 증대시켜 형성되어 있을 수도 있다.
또한, 도트 배치방법은, 동일 투과율부로 도트를 동일 피치 (P) 로 배치하기 보다도, P 에 대하여 가우스분포를 가지는 난수 (R) 를 각 도트마다 발생시킨 것을 부가한 P+R 로 배치하는 것이 좋다. 그 이유는, 도트 배치에 의하여 회절광이 발생되고, 경우에 따라서는 조명계의 개구수 (NA) 를 초과하여 감광기판까지 광이 닿지 않는 현상이 일어나 설계 투과율로부터의 오차가 커지기 때문이다.
또한, 도트 크기는 모두 동일한 크기가 바람직하다. 그 이유는, 복수 종의 도트 크기를 사용하고 있으면, 전술한 회절에 의한 설계투과율로부터의 오차가 발생된 경우, 그 오차가 복잡, 즉 투과율 보정이 복잡해지기 때문이다.
그런데, 농도필터의 묘화는 도트형상 오차를 작게 하기 위하여 고가속 EB 묘화기로 묘화하는 것이 바람직하고, 또한 도트형상은 프로세스에 의한 형상오차가 측정되기 쉬운 장방형 (정방형) 이 바람직하다. 형상오차가 있는 경우에는, 그 오차량은 계측할 수 있으면 투과율을 보정하기 쉬운 이점이 있다.
차광부 (121) 에는, 복수의 얼라이먼트용의 마크 (124A, 124B, 124C, 124D) 가 형성되어 있다. 이들 마크 (124A, 124B, 124C, 124D) 는 도 2A 에 나타낸 바와 같이 농도필터 (Fj) 의 차광부 (121) 의 일부를 제거하여, 직사각형 또는 기타 형상의 개구 (광투과부; 124A, 124B, 124C, 124D) 를 형성하여, 이 마크로 할 수 있다. 또한, 도 2B 에 나타낸 마크를 사용할 수도 있다. 도 2B 는 농도필터 (Fj) 애 형성된 마크의 일례를 나타낸 상면도이다. 도 2B 에서는 복수의 슬릿판의 개구로 이루어지는 슬릿 마크 (125) 를 채용하고 있다. 이 슬릿 마크 (125) 는 X 방향 및 Y 방향의 위치를 계측하기 위하여 Y 방향으로 형성된 슬릿을 X 방향으로 배열한 마크소자와, X 방향으로 형성된 슬릿을 Y 방향으로 배열한 마크요소를 조합한 것이다. 농도필터 (Fj) 의 위치 및 투영배율은 마크 (124A, 124B, 124C, 124D) 의 위치정보를 계측한 결과에 기초하여 조정된다. 또한, 농도필터 (Fj) 의 Z 방향의 위치 및 Z 방향 틸트량에 대해서는, 예를 들어 시료대 (5) 에 적어도 일부가 형성되고, 농도필터 (Fj) 의 마크를 촬상소자로 검출하는 장치 등을 사용하고, 농도필터 (Fj) 를 광축방향으로 이동시켜 복수 Z 위치에서 마크 (124A, 124B, 124C, 124D) 또는 마크 (125) 를 계측하고, 신호강도 또는 콘트라스트가 최대로 되는 Z 위치를 베스트 포커스로 하고, 이 베스트 포커스 위치 (투영광학계(3) 의 물체면 또는 이미지면, 즉 마스터 레티클 (Ri) 의 패턴형성면 또는 기판 (4) 의 표면과 공액의 위치) 에 농도필터 (Fj) 를 배치할 수도 있으나, 본 예에서는 그 베스트 포커스 위치에서 어느 일정량 디포커스한 위치에 농도필터는 설치되어 있다.
또한, 농도필터에 형성되는 마크의 수는 4 개로 한정되는 것이 아니고, 농도필터의 설정정밀도 등에 따라서 적어도 1 개를 형성할 수도 있다. 나아가, 본 예에서는 조명광학계의 광축과 중심이 거의 일치하도록 농도필터가 배치되고, 그 중심 (광축) 에 관하여 대칭으로 4 개의 마크를 형성하는 것으로 하였으나, 농도필터에 복수의 마크를 형성할 때 그 중심에 관하여 점대칭이 되지 않도록 그 복수의 마크를 배치하거나, 또는 그 복수의 마크는 점대칭으로 배치하고, 별도로 인식패턴을 형성하는 것이 바람직하다. 이것은, 조명광학계내에 농도필터를 배치하여 에너지분포를 계측한 후에 그 농도필터를 꺼내어 수정하고 재설정할 때, 결과적으로 조명광학계의 광학특성 (디스토션 등) 을 고려하여 농도필터의 수정이 이루어지기 때문에, 그 농도필터가 회전하여 재설정되면 그 수정의 의미가 없어지기 때문으로서, 원래의 상태에서 농도필터를 재설정할 수 있기 때문이다.
본 실시형태에서는, 필터 스테이지 (FS) 의 측방에 선반형상의 필터 라이브러리 (16a) 가 배치되고, 이 필터 라이브러리 (16a) 는 Z 방향으로 순차 배열된 L (L 은 자연수) 개의 지지판 (17a) 을 가지고, 지지판 (17a) 에 농도필터 (F1, …, FL) 가 놓여져 있다. 필터 라이브러리 (16a) 는 슬라이드 장치 (18a) 에 의하여 Z 방향으로 자유롭게 이동할 수 있도록 지지되고 있고, 필터 스테이지 (FS) 와필터 라이브러리 (16a) 간에 자유롭게 회전할 수 있도록 Z 방향으로 소정 범위에서 이동할 수 있는 아암을 구비한 로더 (19a) 가 배치되어 있다. 주제어계 (9) 가 슬라이드장치 (18a) 를 통하여 필터 라이브러리 (16a) 의 Z 방향의 위치를 조정한 후, 로더 (19a) 의 동작을 제어하여, 필터 라이브러리 (16a) 중의 소정의 지지판 (17a) 과 필터 스테이지 (FS) 간에서, 소망하는 농도필터 (F1 ~ FL) 를 주고받을 수 있도록 구성되어 있다.
농도필터 (Fj) 의 차광부 (121), 투광부 (122) 및 감광부 (123) 는 필터 스테이지 (FS) 에 유지된 상태로서, 마스터 레티클 (Ri) 의 패턴형성면에 대하여 공액의 면과 당해 농도필터 (Fj) 와의 광축을 따르는 방향의 거리 (치수) 에 따라서, 이 패턴형성면상에서 적정 형상이 되도록 미리 보정되어 형성되어 있다. 또한, 본 예에서는 농도필터 (Fj) 가 그 공액면에서 떨어져 배치되고, 즉 마스터 레티클 (Ri) 의 패턴형성면상에서 감광부 (123) 내의 도트가 디포커스 이미지가 되므로, 그 공액면과의 거리 (간격) 에 따라서는 도트 크기를 전술한 해상한계 이하로 하지 않을 수도 있다. 나아가, 농도필터 (Fj) 를 그 공액면에서 떨어져 배치하는 대신, 또는 그것과 조합을 이루어 마스터 레티클 (Ri) 의 패턴형성면상에서 감광부 (123) 내의 도트의 이미지를 선명하지 않게 하는 구성 (예를 들어, 농도필터 (Fj) 와 마스터 레티클 (Ri) 간에 배치되는 확산판을 미미하게 동작할 수 있게 함) 을 채용할 수도 있고, 이 경우에도 도트 크기를 전술한 해상한계 이하로 하지 않을 수도 있다. 또한 상세한 것은 후술하기로 하나, 마스터 레티클 (Ri) 은 복수의 마스터 레티클 (R1 ~ RN) 의 어느 하나이고, 각각 도 6 의 친패턴 (36) 을 분할한친패턴 (P1 ~ PN) 이 형성된 레티클이다.
본 실시형태에서는 농도필터 (Fj) 는, 도 3A ~ 도 3I 에 나타낸 바와 같이 F1 ~ F9 의 9 장이 형성되어 있다. 도 3A ~ 도 3I 는 본 발명의 실시형태에 의한 노광장치가 구비하는 농도필터의 구성을 나타내는 도면이다. 이것들은 상호 감광부 (123) 의 형상 또는 위치가 상이하고, 노광처리를 해야 하는 쇼트의 4 변에 대하여 인접하는 쇼트간에서 패턴의 이미지가 중첩되는 부분인 중합부 (DLG, 화면 이음부라고 함) 의 존재 유무에 따라서 선택적으로 사용된다.
즉, 쇼트 배열이 p (행) ×q (열) 의 행렬인 경우, 쇼트 (1, 1) 에 대해서는, 도 3A 의 농도필터가, 쇼트 (1, 2 ~ q-1) 에 대해서는 도 3B 의 농도필터가, 쇼트 (1, q) 에 대해서는 도 3C 의 농도필터가, 쇼트 (2 ~ p-1, 1) 에 대해서는 도 3D 의 농도필터가, 쇼트 (2 ~ p-1, 2 ~ q-1) 에 대해서는 도 3E 의 농도필터가, 쇼트 (2 ~ P-1, q) 에 대해서는 도 3F 의 농도필터가, 쇼트 (p, 1) 에 대해서는 도 3G 의 농도필터가, 쇼트 (p, 2 ~ q-1) 에 대해서는 도 3H 의 농도필터가, 쇼트 (p, q) 에 대해서는 도 3I 의 농도필터가 사용된다.
또한, 농도필터 (Fj) 로는, 전술한 바와 같은 9 종류로 한정되지 않고, 쇼트형상 또는 쇼트배열에 따라서 그 밖의 형상의 감광부 (123) 를 가지는 것을 채용할 수 있다. 농도필터 (Fj) 는 마스터 레티클 (Ri) 과 1 대 1 로 대응할 수도 있으나, 동일한 농도필터 (Fj) 를 사용하여 복수의 마스터 레티클 (Ri) 에 대하여 노광처리를 행하도록 하는 것이 농도필터 (Fj) 의 수를 삭감할 수 있어 고효율적이다.
농도필터 (Fj) 를 90 도 또는 180 도 회전시켜 사용할 수 있도록 하면, 예를 들어 도 3A, 도 3B 및 도 3E 의 3 종류의 농도필터 (Fj) 를 준비하면, 그 나머지의 농도필터는 필요 없게 되어 효율적이다. 나아가, 농도필터 (Fj) 는 도 3E 에 나타낸 1 종류로 하고, 레티클 블라인드 기구 (110) 의 4 장의 블라인드 (111) 의 위치를 선택적으로 설정하여, 또한 마스터 레티클 (Ri) 의 차광대를 이용하여, 감광부 (123) 의 4 변 중의 하나 또는 복수를 대응하는 블라인드 (111) 로 차폐하도록 하면, 단일 농도필터로 도 3A ~ 도 3I 에 나타낸 바와 같은 농도필터, 그 밖의 농도필터의 기능을 실현할 수 있어 고효율적이다.
또한, 농도필터 (Fj) 로는 전술한 바와 같은 유리기판상에 크롬 등의 차광성 재료로 감광부 또는 차광부를 형성한 것뿐만 아니라, 액정소자 등을 사용하여 차광부 또는 감광부의 위치, 감광부의 감광특성을 필요에 따라서 변경할 수 있도록 한 것을 사용할 수도 있고, 이 경우에는 농도필터를 복수로 준비할 필요가 없어짐과 동시에, 제조하는 워킹 레티클 (마이크로 디바이스) 의 사양상의 각종 요청에 유연하게 대응할 수 있어 고효율적이다.
필터 스테이지 (FS) 는, 유지하고 있는 농도필터 (Fj) 를 XY 평면내에서 회전방향 및 병진방향으로 미동 또는 이동한다. 도시하지 않은 레이저 간섭계에 의하여 필터 스테이지 (FS) 의 X 좌표, Y 좌표 및 회전각이 계측되고, 이 계측치 및 주제어계 (9) 에서 나온 제어정보에 따라서 필터 스테이지 (FS) 의 동작이 제어된다. 또한, 이상에서 설명한 농도필터 (Fj) 의 감광부 (123) 의 설정방법 및 농도필터 (Fj) 의 제조방법의 상세한 것에 대해서는 후술하기로 한다.
농도필터 (Fj) 를 통과한 노광광 (IL) 은, 반사미러 (112) 및 콘덴서 렌즈계 (113), 결상용 렌즈계 (114), 반사미러 (115) 및 주콘덴서 렌즈계 (116) 를 통하여, 마스터 레티클 (Ri) 의 회로패턴영역상에서 블라인드 (111) 의 직사각형의 개구부와 상이한 조명영역을 동일한 강도분포로 조사한다. 즉, 블라인드 (111) 의 개구부의 배치면은, 콘덴서 렌즈계 (113), 결상용 렌즈계 (114) 및 주콘덴서 렌즈계 (116) 와의 합성계에 의하여 마스터 레티클 (Ri) 의 패턴형성면과 거의 공액으로 되어 있다.
조명광학계 (1) 에서 출사된 노광광 (IL) 에 의하여, 레티클 스테이지 (2) 에 유지된 마스터 레티클 (Ri) 이 조명된다. 레티클 스테이지 (2) 에는 i 번째 (i=1 ~ N) 의 마스터 레티클 (Ri) 이 유지되고 있다.
본 실시형태에서는, 레티클 스테이지 (2) 의 측방에 선반형상의 레티클 라이브러리 (16b) 가 배치되고, 이 레티클 라이브러리 (16b) 는 Z 방향으로 순차적으로 배열된 N (N 은 자연수) 개의 지지판 (17b) 을 가지고, 지지판 (17b) 에 마스터 레티클 (R1, …, RN) 이 놓여 있다. 레티클 라이브러리 (16b) 는 슬라이드 장치 (18b) 에 의하여 Z 방향으로 자유롭게 이동할 수 있도록 지지되어 있고, 레티클 스테이지 (2) 와 레티클 라이브러리 (16b) 간에, 자유롭게 회전할 수 있도록 Z 방향으로 소정 범위에서 이동할 수 있는 아암을 구비한 로더 (19b) 가 배치되어 있다. 주제어계 (9) 가 슬라이드 장치 (18b) 를 통하여 레티클 라이브러리 (16b) 의 Z 방향의 위치를 조정한 후 로더 (19b) 의 동작을 제어하여, 레티클 라이브러리 (16b) 중의 소망하는 지지판 (17b) 과 레티클 스테이지 (2) 간에서, 소망하는 마스터 레티클 (F1 ~ FL) 을 주고받을 수 있도록 구성되어 있다.
마스터 레티클 (Ri) 의 조명영역내의 패턴 이미지는, 투영광학계 (3) 를 통하여 축소배율 1/α(α는 예를 들어 5, 또는 4 등) 이고, 워킹 레티클용의 기판 (4; 블랑크스) 의 표면에 투영된다. 도 4 는, 마스터 레티클의 친패턴의 축소 이미지를 기판상에 투영하는 경우를 나타낸 요부 사시도이다. 또한, 도 4 에 있어서, 도 1 에 나타낸 노광장치가 구비하는 부재와 동일한 부재에는 동일 부호를 붙여 놓았다. 도 1 및 도 4 에 있어서, 기판 (4) 은 석영유리와 같은 광투과성의 기판이고, 그 표면의 패턴영역에 크롬, 또는 규화 몰리브덴 등의 마스크 재료의 박막이 형성되고, 이 패턴영역 (25) 을 사이에 끼듯이 위치정합용의 2 개의 2 차원 마크로 이루어지는 얼라이먼트 마크 (24A, 24B) 가 형성되어 있다.
이들 얼라이먼트 마크 (24A, 24B) 는 전자빔 묘화장치, 레이저빔 묘화장치, 투영노광장치 (스테퍼, 스캐너) 등을 사용하여, 패턴을 전사하기 전에 미리 형성된다. 또한, 기판 (4) 의 표면에 마우스재료를 덮듯이 포토레지스트가 도포되어 있다.
레티클 스테이지 (2) 는 유지하고 있는 마스터 레티클 (Ri) 을 XY 평면내에서 회전방향 및 병진방향으로 이동한다. 도시하지 않은 레이저 간섭계에 의하여, 레티클 스테이지 (2) 의 X 좌표, Y 좌표 및 회전각이 계측되고, 이 계측치 및 주제어계 (9) 에서 나온 제어정보에 따라서 레티클 스테이지 (2) 의 동작이 제어된다.
한편, 기판 (4) 은, 기판의 변형에 의한 위치편차가 일어나지 않도록, 본 예에서는 3 개의 핀으로 구성되는 홀더상에서 무흡착 또는 소프트 흡착되고, 이 기판홀더는 시료대 (5) 상에 고정되고, 시료대 (5) 는 기판 스테이지 (6) 상에 고정되어 있다. 시료대 (5) 는 오토포커스 방식으로 기판 (4) 의 포커스위치 (광축 AX 방향의 위치) 및 경사각을 제어함으로써, 기판 (4) 의 표면을 투영광학계 (3) 의 이미지면에 맞춘다. 이 시료대 (5) 상에는 위치결정용의 기준 마크부재 (12) 및 기판 (4) 상에 조도분포를 검출하는 조도분포 검출센서 (126; 이른바 조도 불균일 센서) 가 고정되어 있다. 또한, 기판 스테이지 (6) 는, 베이스 (7) 상에서 예를 들어 리니어모터에 의하여 X 방향, Y 방향으로 시료대 (5; 기판 (4)) 를 이동하여 위치결정한다.
시료대 (5) 상의 상부에 고정된 이동경 (8m) 및 대향하여 배치된 레이저 간섭계 (8) 에 의하여 시료대 (5) 의 X 좌표, Y 좌표 및 회전각이 계측되고, 이 계측치가 스테이지 제어계 (10) 및 주제어계 (9) 에 공급되고 있다. 이동경 (8m) 은 도 4 에 나타낸 바와 같이 X 축의 이동경 (8mX) 및 Y 축의 이동경 (8mY) 을 총칭하는 것이다. 스테이지 제어계 (10) 는 그 계측치 및 주제어계 (9) 에서 나온 제어정보에 기초하여 기판 스테이지 (6) 의 리니어모터 등의 동작을 제어한다.
다음으로 조도분포 검출센서 (126) 에 대하여 설명하기로 한다. 도 5A 및 도 5B 는 조도분포 검출센서 (126) 의 구성을 나타내는 도면이다. 이 조도분포 검출센서 (126) 는 노광광 (IL) 이 투영광학계 (3) 를 통하여 조명되고 있는 상태에서 기판 스테이지 (6) 를 기판 (4) 에 수평이 되는 면내에서 이동시킴으로써 노광광 (IL) 의 공간분포, 즉 노광광의 강도분포 (조도분포) 를 계측하기 위한 것이다. 도 5A 에 나타낸 바와 같이, 조도분포 검출센서 (126) 는 직사각형 (본 실시형태에서는 정방형) 형상의 개구 (54) 를 가지는 차광판 (55) 의 하측에 광전센서 (56) 를 형성하여 구성되고, 광전센서 (56) 에 의한 검출신호는 주제어계 (9) 로 출력된다. 또한, 개구 (54) 의 하측에 광전센서 (56) 를 형성하지 않고, 라이트가이드 등으로 광을 유도하여 다른 부분에서 광전센서 등에 의하여 수광량을 검출하도록 할 수도 있다.
차광판 (55) 은, 통상적으로 석영 등의 기판에 크롬 (Cr) 등의 금속을 증착하여 형성되나, 크롬 등의 금속을 증착하면, 차광판 (55) 상에 노광된 노광광의 반사율이 높아 노광광의 반사량이 많다. 그 결과 차광판 (55) 에 의한 반사광이 투영광학계 또는 레티클로 반사됨으로써 플레어가 발생된다. 이 조도분포 검출센서 (126) 는 기판 (4) 이 노광될 때의 노광광의 공간분포를 계측하기 위하여 형성되는 것으로서, 실제의 노광시에 있어서의 노광광의 공간분포를 계측하는 것이 매우 바람직하다. 그러나, 노광광의 공간분포를 계측할 때, 실제의 노광시의 상황과 상이한 상황, 즉 노광광의 반사량이 많아지는 상황이 있으면, 실제의 노광의 노광광의 공간분포를 정확하게 계측할 수 없다.
그래서, 본 실시형태에서는, 노광시에 있어서의 실제의 노광광의 공간분포가 가능한 한 가까운 계측을 행하기 위하여, 차광판 (55) 상면의 반사율을 기판 (4) 의 반사율과 거의 동일한 정도로 하여 반사광에 의한 영향을 저감시키고 있다. 차광판 (55) 의 상면에는 노광광의 파장역에 있어서 기판 (4) 의 반사율과 동일 정도의 반사율을 가지는 막이 형성되어 있다. 이 막을 실현하기 위해서는, 예를들어 도 5B 에 나타낸 바와 같이 석영의 투명기판 (57) 상에 크롬 (58) 을 증착하고, 나아가 크롬 (58) 상에 산화크롬의 박막 (59) 을 형성하고, 그 위에 기판 (4) 에 도포되는 포토레지스트와 동일한 포토레지스트 (60) 를 동일 막두께로 도포할 수도 있다. 이러한 차광판 (55) 상면의 반사율은, 그 표면에 형성되는 막의 재질뿐만 아니라, 막두께 또는 구성 (적층수, 각 층두께, 각 층의 재질 등) 을 적절하게 선택함으로써 조정할 수 있다. 기판 (4) 에 반사방지막 등이 형성되어 있는 경우에는, 그러한 조건 모두를 고려하여, 이 차광판 (55) 상면의 반사율을 설정한다.
이러한 조도분포 검출센서 (126) 를 사용하여, 차광판 (55) 에 형성된 개구 (54) 를 통과해온 노광광을, 기판 스테이지 (6) 를 기판 (4) 표면에 수평이 되는 면내에서 이동시키면서 계측함으로써, 실제의 노광시에 있어서의 노광광의 공간분포와 거의 동일한 공간분포를 계측할 수 있다.
또한, 주제어계 (9) 에는 자기디스크장치 등의 기억장치 (11) 가 접속되고, 기억장치 (11) 에 노광 데이터파일이 격납되어 있다. 노광 데이터파일에는, 마스터 레티클 (R1 ~ RN) 의 상호 위치관계, 마스터 레티클 (R1 ~ RN) 에 대응하는 농도필터 (F1 ~ FL) 의 대응관계, 얼라이먼트 정보 등이 기록되어 있다.
본 실시형태에 의한 노광장치는, 복수의 마스터 레티클을 사용하여 중첩연결노광을 행하는 것이다. 이 노광장치는, 반도체집적회로를 제조할 때 사용될 뿐만 아니라 레티클을 제조할 때도 사용된다. 여기에서 마스터 레티클 (Ri) 과 이 노광장치를 사용하여 제조되는 레티클, 즉 워킹 레티클의 제조방법의 개략에 대하여 설명하기로 한다.
도 6 은, 마스터 레티클 (Ri) 을 사용하여 레티클 (워킹 레티클) 을 제조할 때의 제조공정을 설명하기 위한 도면이다. 도 6 중에 나타낸 워킹 레티클 (34) 이 최종적으로 제조되는 레티클이다. 이 워킹 레티클 (34) 은 석영유리 등으로 이루어지는 광투과성의 기판 (블랑크스) 의 일면에, 크롬 (Cr), 규화 몰리브덴 (MoSi2등), 또는 기타의 마스크 재료에 의하여 전사용의 원판 패턴 (27) 을 형성한 것이다. 또한, 그 원판 패턴 (27) 을 사이에 오도록 2 개의 얼라이먼트 마크 (24A, 24B) 가 형성되어 있다.
워킹 레티클 (34) 은, 광학식의 투영노광장치의 투영광학계를 통하여, 1/β 배 (β는 1 보다 큰 정수, 또는 반 정수 등이고, 일례로서 4, 5, 또는 6 등) 의 축소투영으로 사용되는 것이다. 즉, 도 6 에 있어서, 워킹 레티클 (34) 의 원판 패턴 (27) 의 1/β 배의 축소 이미지 (27W) 를, 포토레지스트가 도포된 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트영역 (48) 에 노광한 후, 현상 또는 에칭 등을 행함으로써 그 각 쇼트영역 (48) 에 소정의 회로패턴 (35) 이 형성된다.
도 6 에 있어서, 먼저 최종적으로 제조되는 반도체 디바이스의 한 레이어의 회로 패턴 (35) 이 설계된다. 회로 패턴 (35) 은 직교하는 변의 폭이 dX, dY 의 직사각형의 영역내에 각종 라인ㆍ앤드ㆍ스페이스 패턴 (또는 고립 패턴) 등을 형성한 것이다. 이 실시형태에서는 그 회로 패턴 (35) 을 β배로 하여, 직교하는 변의 폭이 βㆍdX, βㆍdY 의 직사각형의 영역으로 이루어지는 원판 패턴 (27) 을 컴퓨터의 화상데이터 상에서 작성한다. β배는 워킹 레티클 (34) 이 사용되는 투영노광장치의 축소배율 (1/β) 의 역수이다. 또한, 반전투영될 때에는 반전되어 확대된다.
다음으로, 원판 패턴 (27) 을 α배 (α는 1 보다 큰 정수, 또는 반 정수 등이고, 일례로서 4, 5, 또는 6 등) 하여 직교하는 변의 폭이 αㆍ βㆍdX, αㆍ βㆍdY 의 직사각형의 영역으로 이루어지는 친패턴 (36) 을 화상 데이터상에서 작성하고, 그 친패턴 (36) 을 종횡으로 각각 α개로 분할하여, α×α개의 친패턴 (P1, P2, P3, …, PN) (N=α2) 을 화상 데이터상에서 작성한다. 도 6 에서는 α= 5 인 경우를 나타내고 있다. 또한, 배율 α는 워킹 레티클 (34) 의 제조에 사용되는 투영노광장치의 투영배율 (본 예에서는 도 1, 4 중의 투영광학계 (3) 의 배율) 의 역수이다. 또한, 이 친패턴 (36) 의 분할 수 α는, 반드시 원판 패턴 (27) 에서 친패턴 (36) 으로의 배율 α에 합치시킬 필요는 없다. 그후, 이들 친패턴 Pi (i=1 ~ N) 에 대하여, 각각 전자빔 묘화장치 (또는 레이저빔 묘화장치 등도 사용가능함) 용의 묘화 데이터를 생성하고, 그 친패턴 (Pi) 을 각각 등배로 친마스크로서의 마스터 레티클 (Ri) 상에 전사한다.
예를 들어, 1 장째의 마스터 레티클 (R1) 을 제조할 때에는, 석영유리 등의 광투과성의 기판상에 크롬, 또는 규화몰리브덴 등의 마스크 재료의 박막을 형성하고, 이 위에 전자선 레지스트를 도포한 후, 전자빔 묘화장치를 사용하여 그 전자선 레지스트상에 1 번째의 친패턴 (P1) 의 등배의 잠상(latent image; 潛像)을 묘화한다. 그후 전자선 레지스트의 현상을 행한 후, 에칭 및 레지스트 박리 등을 행함으로써 마스터 레티클 (R1) 상의 패턴영역 (20) 에 친패턴 (P1) 이 형성된다.
이 때, 마스터 레티클 (R1) 상에는, 친패턴 (P1) 에 대하여 소정의 위치관계에서 2 개의 2 차원 마크로 이루어지는 얼라이먼트 마크 (21A, 21B) 를 형성해 놓는다. 마찬가지로, 다른 마스터 레티클 (Ri) 에도 전자빔 묘화장치 등을 사용하여 각각 친패턴 (Pi) 및 얼라이먼트 마크 (21A, 21B) 가 형성된다. 이 얼라이먼트 마크 (21A, 21B) 는 기판 또는 농도필터에 대한 위치정합에 사용된다.
이렇게, 전자빔 묘화장치 (또는 레이저빔 묘화장치) 로 묘화하는 각 친패턴 (Pi) 은, 원판 패턴 (27) 을 α배로 확대한 패턴이므로, 각 묘화데이터의 양은 원판 패턴 (27) 을 직접 묘화하는 경우에 비하여 1/α2정도로 감소되어 있다. 나아가, 친 패턴 (Pi) 의 최소 선폭은 원판 패턴 (27) 의 최소 선폭에 비하여 α배 (예를 들어, 5 배 또는 4 배 등) 이므로, 각 친 패턴 (Pi) 은 각각 종래의 전자선 레지스트를 사용하여 전자빔 묘화장치에 의하여 단시간에 그리고 고정밀도로 묘화할 수 있다. 또한 한번 N 장의 마스터 레티클 (R1 ~ RN) 을 제조하면, 후에는 그것들을 반복 사용함으로써 필요한 장수의 워킹 레티클 (34) 을 제조할 수 있으므로, 마스터 레티클 (R1 ~ RN) 을 제조하기 위한 시간은 큰 부담이 되지 않는다. 이렇게 하여 제조된 N 장의 마스터 레티클 (Ri) 을 사용하여, 마스터 레티클 (Ri) 의 친 패턴 (Pi) 의 1/α배의 축소 이미지 (PIi) (i=1 ~ N) 를 각각 화면연결하면서 (상호의 일부를 중첩시키면서) 전사함으로써 워킹 레티클 (34) 이 제조된다.
마스터 레티클 (Ri) 을 사용한 워킹 레티클 (34) 의 자세한 노광동작은 아래와 같다. 먼저, 기판 스테이지 (6) 의 스텝이동에 의하여 기판 (4) 상에 제 1 번째의 쇼트영역이 투영광학계 (3) 의 노광영역 (투영영역) 으로 이동된다. 이와 병행하여, 레티클 라이브러리 (16b) 에서 마스터 레티클 (R1) 이 로더 (19b) 를 통하여 레티클 스테이지 (2) 에 반입ㆍ유지됨과 동시에, 필터 라이브러리 (16a) 에서 농도필터 (F1) 가 로더 (19a) 를 통하여 필터 스테이지 (FS) 에 반입ㆍ유지된다. 그리고 마스터 레티클 (R1) 및 농도필터 (F1) 의 얼라이먼트 등이 이루어진 후, 그 마스터 레티클 (R1) 의 축소 이미지가 투영광학계 (3) 를 통하여 기판 (4) 상의 대응하는 쇼트영역에 전사된다.
기판 (4) 상의 1 번째의 쇼트영역에 대한 1 번째의 마스터 레티클 (R1) 의 축소 이미지의 노광이 종료되면, 기판 스테이지 (6) 의 스텝이동에 의하여 기판 (4) 상의 다음 쇼트영역이 투영광학계 (3) 의 노광영역으로 이동된다. 이와 병행하여, 레티클 스테이지 (2) 상의 마스터 레티클 (R1) 이 로더 (19) 를 통하여 라이브러리 (16) 로 반출되고, 다음의 전사대상의 마스터 레티클 (R2) 이 라이브러리 (16) 에서 로더 (19) 를 통하여 레티클 스테이지 (2) 로 반입ㆍ유지됨과 동시에, 필터 스테이지 (FS) 상의 농도필터 (F1) 가 로더 (19) 를 통하여 라이브러리 (16) 로 반출되고, 다음의 전사대상의 마스터 레티클 (R2) 에 대응하는 농도필터 (F2) 가 라이브러리 (16) 에서 로더 (19) 를 통하여 필터 스테이지 (FS) 상으로 반입ㆍ유지된다. 그리고 마스터 레티클 (R2) 및 농도필터 (F2) 의 얼라이먼트 등이 이루어진 후, 그 마스터 레티클 (R2) 의 축소 이미지가 투영광학계 (3) 를 통하여 기판 (4) 상의 당해 쇼트영역으로 전사된다.
이하 스텝ㆍ앤드ㆍ리피트 방식으로 기판 (4) 상의 나머지 쇼트영역에, 농도필터 (F2 ~ FN) 가 필요에 따라서 적절히 교체되면서, 순차적으로 대응하는 마스터레티클 (R3 ~ RN) 의 축소 이미지의 노광전사가 이루어진다.
그런데, 이렇게 마스터 레티클 (R1 ~ RN) 의 축소 이미지를 기판 (4) 상에 투영노광할 때에는, 인접하는 축소 이미지간의 회면이음 (이음) 을 고정밀도로 행할 필요가 있다. 이를 위해서는, 각 마스터 레티클 (Ri) (i=1 ~ N) 과, 기판 (4) 상의 대응하는 쇼트영역 (Si 로 함) 과의 얼라이먼트를 고정밀도로 행할 필요가 있다. 이 얼라이먼트를 위하여, 본 실시형태의 투영노광장치에는 레티클 및 기판용의 얼라이먼트 기구가 구비되어 있다.
도 7 은 레티클의 얼라이먼트 기구를 나타내고, 이 도 7 에 있어서 시료대 (5) 상에서 기판 (4) 근방에 광투과성의 기판 마크부재 (12) 가 고정되고, 기판 마크부재 (12) 상에 X 방향으로 소정 간격으로 예를 들어 십자형의 한 쌍의 기준 마크 (13A, 13B) 가 형성되어 있다. 또한, 기준 마크 (13A, 13B) 의 바닥부에는 노광광 (IL) 에서 분기된 조명광으로 투영광학계 (3) 측에 기준 마크 (13A, 13B) 를 조명하는 조명계가 설치되어 있다. 마스터 레티클 (Ri) 의 얼라이먼트시에는 도 1 의 기판 스테이지 (6) 를 구동함으로써, 도 7 에 나타낸 바와 같이 기준 마크부재 (12) 상의 기준 마크 (13A, 13B) 의 중심이 거의 투영광학계 (3) 의 광축 (AX) 에 합치되도록 기준 마크 (13A, 13B) 가 위치결정된다.
또한, 마스터 레티클 (Ri) 의 패턴면 (하면) 의 패턴영역 (20) 을 X 방향에 끼우듯이, 일례로서 십자형의 2 개의 얼라이먼트 마크 (21A, 21B) 가 형성되어 있다. 기준 마크 (13A, 13B) 의 간격은, 얼라이먼트 마크 (21A, 21B) 의 투영광학계 (3) 에 의한 축소 이미지의 간격과 거의 유사하게 설정되어 있고, 상기와 같이 기준 마크 (13A, 13B) 의 중심을 거의 광축 (AX) 에 합치시킨 상태에서, 기준 마크부재 (12) 의 바닥면 측에서 노광광 (IL) 과 동일한 파장의 조명광으로 조명함으로써, 기준 마크 (13A, 13B) 의 투영광학계 (3) 에 의한 확대 이미지가 각각 마스터 레티클 (Ri) 의 얼라이먼트 마크 (21A, 21B) 의 근방에 형성된다.
이들 얼라이먼트 마크 (21A, 21B) 의 상방에 투영광학계 (3) 측에서 나온 조명광을 ±X 방향으로 반사하기 위한 미러 (22A, 22B) 가 배치되고, 미러 (22A, 22B) 에 의하여 반사된 조명광을 수광하도록 TTR (스루ㆍ더ㆍ레티클) 방식으로, 화상처리방식의 얼라이먼트 센서 (14A, 14B) 가 구비되어 있다. 얼라이먼트 센서 (14A, 14B) 는 각각 결상계와, CCD 카메라 등의 2 차원의 촬상소자를 구비하고, 그 촬상소자가 얼라이먼트 마크 (21A, 21B) 및 대응하는 기준 마크 (13A, 13B) 의 이미지를 촬상하고, 그 촬상신호가 도 1 의 얼라이먼트 신호처리계 (15) 에 공급되고 있다.
얼라이먼트 신호처리계 (15) 는, 그 촬상신호를 화상처리하여, 기준마크 (13A, 13B) 의 이미지에 대한 얼라이먼트 마크 (21A, 21B) 의 X 방향, Y 방향으로의 위치편차량을 구하고, 이들 2 조의 위치편차량을 주제어계 (9) 에 공급한다. 주제어계 (9) 는, 그 2 조의 위치편차량이 서로 대칭되고, 그리고 각각 소정 범위내에 수렴되도록 레티클 스테이지 (2) 의 위치결정을 행한다. 이로써, 기준마크 (13A, 13B) 에 대하여, 얼라이먼트 마크 (21A, 21B), 나아가 마스터 레티클 (Ri) 의 패턴영역 (20) 내의 친패턴 (Pi) (도 6 참조) 이 위치결정된다.
바꾸어 말하면, 마스터 레티클 (Ri) 의 친패턴 (Pi) 의 투영광학계 (3) 에의한 축소 이미지의 중심 (노광 중심) 은, 실질적으로 기준 마크 (13A, 13B) 의 중심 (거의 광축 (AX)) 에 위치결정되고, 친패턴 (Pi) 의 윤곽 (패턴영역 (20) 의 윤곽) 이 직교하는 변은 각각 X 축 및 Y 축에 평행하도록 설정된다. 이 상태에서 도 1 의 주제어계 (9) 는 레이저 간섭계 (8) 에 의하여 계측되는 시료대 (5) 의 X 방향, Y 방향의 좌표 (XF0, YF0) 를 기억함으로써, 마스터 레티클 (Ri) 의 얼라이먼트가 종료된다. 이 후에는, 친패턴 (Pi) 의 노광 중심으로 시료대 (5) 상의 임의의 점을 이동시킬 수 있다.
또한, 도 1 에 나타낸 바와 같이 투영광학계 (3) 의 측부에는, 기판 (4) 상의 마크의 위치검출을 행하기 위하여, 오프ㆍ액세스 방식으로 화상처리 방식의 얼라이먼트 센서 (23) 가 구비되어 있다. 얼라이먼트 센서 (23) 는, 포토레지스트에 대하여 비감광성으로 광대역의 조명광으로 피검 마크를 조명하고, 피검 마크의 이미지를 CCD 카메라 등의 이차원의 촬상소자로 촬상하고, 촬상신호를 얼라이먼트 신호처리계 (15) 로 공급한다. 또한, 얼라이먼트 센서 (23) 의 검출 중심과 마스터 레티클 (Ri) 의 패턴의 투영 이미지의 중심 (노광 중심) 과의 간격 (베이스 라인량) 은, 기준 마크부재 (12) 상의 소정의 기준 마크를 사용하여 미리 구해져 주제어계 (9) 내에 기억되어 있다.
도 7 에 나타낸 바와 같이, 기판 (4) 상의 X 방향의 가장자리부에 예를 들어 십자형의 2 개의 얼라이먼트 마크 (24A, 24B) 가 형성되어 있다. 그리고, 마스터 레티클 (Ri) 의 얼라이먼트가 종료된 후, 기판 스테이지 (6) 를 구동함으로써 도 1 의 얼라이먼트 센서 (23) 의 검출영역으로, 순차적으로 도 7 의 기준마크(13A, 13B) 및 기판 (4) 상의 얼라이먼트 마크 (24A, 24B) 를 이동시켜, 각각 기판마크 (13A, 13B) 및 얼라이먼트 마크 (24A, 24B) 의 얼라이먼트 센서 (23) 의 검출 중심에 대한 위치편차량을 계측한다. 이들 계측결과는 주제어계 (9) 에 공급되고, 이들 계측결과를 사용하여 주제어계 (9) 는 기준마크 (13A, 13B) 의 중심이 얼라이먼트 센서 (23) 의 검출 중심에 합치될 때의 시료대 (5) 의 좌표 (XP0, YP0) 및 얼라이먼트 마크 (24A, 24B) 의 중심이 얼라이먼트 센서 (23) 의 검출중심에 합치될 때의 시료대 (5) 의 좌표 (XP1, YP1) 를 구한다. 이로써, 기판 (4) 의 얼라이먼트가 종료된다.
이 결과, 기준마크 (13A, 13B) 의 중심과 얼라이먼트 마크 (24A, 24B) 의 중심과의 X 방향, Y 방향의 간격은 (XP0-XP1, YP0-YP1) 이 된다. 그래서, 마스터 레티클 (Ri) 의 얼라이먼트 시의 시료대 (5) 의 좌표 (XF0, YF0) 에 대하여, 그 간격 (XP0-XP1, YP0-YP1) 만큼 도 1 의 기판 스테이지 (6) 를 구동함으로써, 도 4 에 나타낸 바와 같이 마스터 레티클 (Ri) 의 얼라이먼트 마크 (21A, 21B) 의 투영 이미지의 중심 (노광 중심) 에, 기판 (4) 의 얼라이먼트 마크 (24A, 24B) 의 중심 (기판 (4) 의 중심)) 을 고정밀도로 합치시킬 수 있다. 이 상태에서 도 1 의 기판 스테이지 (6) 를 구동시켜 시료대 (5) 를 X 방향, Y 방향으로 이동시킴으로써, 기판 (4) 상의 중심에 대하여 소망하는 위치에 마스터 레티클 (Ri) 의 친패턴 (Pi) 의 축소 이미지 (PIi) 를 노광할 수 있다.
즉, 도 4 는 i 번째의 마스터 레티클 (Ri) 의 친패턴 (Pi) 을 투영광학계(3) 를 통하여 기판 (4) 상에 축소 전사하는 상태를 나타내고, 이 도 4 에 있어서, 기판 (4) 의 표면의 얼라이먼트 마크 (24A, 24B) 의 중심을 중심으로 하여, X 축 및 Y 축에 평행하는 변으로 둘러싸인 직사각형의 패턴영역 (25) 이, 주제어계 (9) 내에서 가상적으로 설정된다. 패턴영역 (25) 의 크기는, 도 6 의 친패턴 (36) 을 1/α배로 축소한 크기이고, 패턴영역 (25) 이 X 방향, Y 방향으로 각각 α개로 균등하게 분할되어 쇼트영역 (S1, S2, S3, …, SN) (N=α2) 이 가상적으로 설정된다. 쇼트영역 (Si) (i=1 ~ N) 의 위치는, 도 6 의 친패턴 (36) 을 임시로 도 4 의 투영광학계 (3) 를 통하여 축소투영한 경우의, i 번째의 친패턴 (Pi) 의 축소 이미지 (PIi) 의 위치에 설정되어 있다.
또한, 1 장의 기판 (4) 의 노광시에는, 마스터 레티클 (Ri) 의 교환에 관계없이, 기판 (4) 은 3 개의 핀으로 구성된 시료대 (5) 상에 무흡착 또는 소프트 흡착되고, 노광시에는 기판 (4) 의 위치가 편차 나지 않도록 기판 스테이지 (6) 를 초저가속도, 초저속도로 이동시킨다. 따라서, 1 장의 기판 (4) 의 노광중에, 기판 마크 (13A, 13B) 와 기판 (4) 의 위치관계가 변화되지 않으므로, 마스터 레티클 (Ri) 의 교환시에는 마스터 레티클 (Ri) 을 기준마크 (13A, 13B) 에 대하여 위치정합시키면 되고, 1 장의 마스크 레티클마다 기판 (4) 상의 얼라이먼트 마크 (24A, 24B) 의 위치를 검출할 필요는 없다.
이상으로, 마스터 레티클 (Ri) 과 기판 (4) 과의 위치정합에 대하여 설명하였으나, 마스터 레티클 (Ri) 과 농도필터의 상대적인 위치정합도 마크 (124A, 124B, 124C, 124D) 또는 슬릿 마크 (125) 의 위치정보를 계측한 결과에 기초하여이루어진다. 이 때 기판 스테이지 (6) 의 특성상, 요잉(yawing) 오차 등의 오차에 의하여 기판 (4) 에 미소한 회전을 발생시킬 때가 있고, 이 때문에 마스터 레티클 (Ri) 과 기판 (4) 의 상대 자세에 미소한 편차를 발생시킨다. 이러한 오차는, 미리 계측되거나 실처리 중에 계측되고, 이것이 상쇄되도록 레티클 스테이지 (2) 또는 기판 스테이지 (6) 가 제어되어, 마스터 레티클 (Ri) 과 기판 (4) 의 자세가 정합되도록 보정되게 되어 있다.
이러한 처리후, 주제어계 (9) 는 그 친패턴 (Pi) 의 축소 이미지를 기판 (4) 상의 쇼트영역 (Si) 에 투영노광한다. 도 4 에서는, 기판 (4) 의 패턴영역 (25) 내에서 이미 노광된 친패턴의 축소 이미지는 실선으로 표시되고, 미노광된 축소 이미지는 점선으로 표시되어 있다.
이렇게 하여, 도 1 의 N 개의 마스터 레티클 (R1 ~ RN) 의 친패턴 (P1 ~ PN) 의 축소 이미지를, 순차적으로 기판 (4) 상의 대응하는 쇼트영역 (S1 ~ SN) 에 노광함으로써, 각 친패턴 (P1 ~ PN) 의 축소 이미지는 각각 인접하는 친패턴의 축소 이미지와 화면이음을 행하면서 노광되게 된다. 이로써, 기판 (4) 상에 도 1 의 친패턴 (36) 을 1/α배로 축소한 투영 이미지 (26) 가 노광전사된다. 그 후 기판 (4) 상의 포토레지스트를 현상하여, 에칭 및 남아있는 레지스트 패턴의 박리 등을 실시함으로써, 기판 (4) 상의 투영 이미지 (26) 는 도 6 에 나타낸 원판 패턴 (27) 이 되어 워킹 레티클 (34) 이 완성된다.
그런데, 이상에서와 같이 농도필터 (Fj), 레티클 (Rj) 및 기판 (4) 을 위치정합시켜 화면이음을 행하면서 노광하는 경우, 미리 중합부 부근의 노광량 분포를계측하고, 이 중합부의 노광량과 이 중합부 이외 부분의 노광량이 유사해지도록 설계된 농도필터를 사용하여 노광하고 있다. 이러한 농도필터 (Fj) 를 사용하여 화면이음을 행하면서 노광하면, 도 8A, 도 8B 에 나타낸 바와 같은 노광량 분포가 된다.
도 8A ~ 도 8D 는 중합부 및 중합부 이외 부분에 있어서의 노광량 분포의 일례를 나타낸 도면이다. 도 8A 에서, 부호 E1, E2, E3 은 상이한 쇼트에 있어서의 노광광의 분포를 나타내고 있다. 노광광 (E1) 은 구간 (p2) 에서, 노광광 (E2) 을 구간 (p2) 및 구간 (p3) 에서, 노광광 (P3) 은 구간 (p4) 에서 서서히 노광량이 감소되도록 각각 설정되어 있다. 이러한 노광광 (E1 ~ E3) 의 분포는, 전술한 농도필터 (Fj) 에 의하여 설정된다. 또한, 노광광 (E1, E2, E3) 은 노광광 (E1) 과 노광광 (E2) 이 구간 (p2) 에서 중첩되고, 노광광 (E2) 과 노광광 (E3) 이 구간 (p4) 에서 중첩되도록 설정된다.
도 8A 에 나타낸 분포로 설계한 바와 같이, 노광광 (E1, E2, E3) 이 구간 (p2) 및 구간 (p3) 에서 중첩되면, 중합부가 되는 구간 (p2, p4) 의 전체 노광량의 분포와 중합부 이외의 부분이 되는 구간 (p1, p3, p5) 의 전 노광광의 분포가 유사해지고, 도 8B 에 나타낸 분포 ES1가 된다. 그러나, 실제의 노광에서는 노광장치가 구비한 투영광학계내에서의 다중반사, 또는 기판과 투영광학계간, 기판과 레티클간, 또는 레티클과 기판간에서의 다중반사 등을 원인으로 하는 플레어가 발생된다. 플레어의 영향을 받으면 통상적으로 노광량은 증가되고, 도 8C 에 나타낸 노광광 (E11, E12, E13) 이 된다. 도 8A 에 나타낸 노광광 (E1, E2, E3)과, 도 8C 에 나타낸 노광광 (E11, E12, E13) 은, 노광광 (E11, E12, E13) 이 거의 플레어의 영향에 의한 분만큼 노광광 (E1, E2, E3) 을 옵셋한 것이 된다. 여기에서, 이 플레어가 발생되면 1 회만 노광되는 구간 (p1, p3, p5) 과 2 회 또는 4 회의 노광이 이루어지는 구간 (p2, p4) 에서는 플레어의 영향 정도가 상이하다. 따라서 플레어의 영향을 받은 노광광 (E11, E12, E13) 을 중첩하면, 도 8D 에 나타낸 바와 같이, 다른 부분보다도 플레어의 영향을 받은 중합부인 구간 (p2, p4) 의 노광량이 증가된 분포 ES2가 된다. 본 실시형태에서는 이러한 구간 (p2, p4) 의 노광량 분포를 구간 (p1, p3, p5) 의 노광량 분포와 유사하게 하기 위하여, 중합부의 노광량 분포를 조정하고 있다. 또한, 도 8C, 도 8D 에 나타낸 예에서는 플레어의 영향에 의하여 중합부의 노광량이 증가되는 경우를 예로 들어 설명하고 있는데, 중합부의 노광량이 중합부 이외 부분의 노광량보다도 감소되는 경우도 있다. 본 실시형태에서의 기본적인 사고는 중합부에서의 플레어의 영향에 의한 노광량의 증가를 없애기 위하여, 중합부의 노광량을 설계치 (도 8A 에 나타낸 노광광 (E1, E2, E3) 의 분포) 보다도 작게 함으로써 결과적으로 중합부의 노광량과 중합부 이외의 부분과의 노광량을 유사하게 하는 것이다.
이하에서, 본 실시형태에서, 중합부에서의 노광량 분포를 조정하는 방법에 대하여 설명하나, 이 조정방법은 화면이음을 행하면서 노광하는 경우 일반적으로 사용되는 것이다. 노광량 분포를 조정하기에 앞서 미리 적정 노광량으로부터의 노광량의 편차량과 기판 (4) 상에 형성되는 선폭 오차와의 관계를 구해놓는다. 도 9 는, 적정 노광량으로부터의 노광량의 편차량과 선폭 오차와의 관계를 예로 든도면이다. 여기에서, 적정 노광량이란, 기판 (4) 상에 소정의 선폭의 패턴을 형성하기 위하여 필요한 노광량이다. 도 9 에서는, 횡축에 적정 노광량으로부터의 노광량의 편차량을 취하고, 종축에 발생되는 선폭 오차를 취하고 있다. 또한, 노광량이 동일해도, 형성하고자 하는 패턴 (예를 들어 밀집 패턴과 고립 패턴) 의 종류에 따라서 발생되는 오차가 상이하므로 패턴의 형상에 따라 계측한다.
도 9 에 있어서, 부호 F1 이 붙여진 직선은 고립 스페이스 패턴을 형성하는 경우의 스페이스폭의 선폭 오차를 나타내고, 부호 F2 가 붙여진 직선은 라인ㆍ앤드ㆍ스페이스 패턴을 형성하는 경우의 라인의 선폭 오차를 나타내고, 부호 F3 이 붙여진 직선은, 고립 라인 패턴을 형성하는 경우의 라인폭의 선폭 오차를 나타낸다. 도 9 에 나타낸 예에서는 노광량이 많은 경우 라인패턴의 선폭은 좁아지고, 반대로 스페이스 패턴의 선폭은 넓어진다. 이렇게 하여 얻어진 노광량의 편차량과 선폭 오차와의 관계를 나타낸 데이터는, 주제어계 (9) 가 구비한 메모리 (비도시) 에 기억된다. 또한, 메모리에 기억된 노광량의 편차량과 선폭 오차와의 관계를 나타내는 데이터는, 이하에서 설명하는 노광량 분포를 조정할 때 항상 사용되는 것은 아니고, 실제로 기판 (4) 의 쇼트영역에 대하여 화면이음을 행하여 노광한 후, 실제로 형성된 패턴의 선폭을 실측하여 플레어의 영향을 고려할 때 사용된다.
이하에서, 중합부에서의 노광량 분포를 조정하는 제 1 방법에 대하여 설명한다. 도 10 은, 제 1 노광량 분포의 조정방법을 나타내는 플로 차트이다. 또한, 도 10 에 나타낸 처리는, 이해를 용이하게 하기 위하여 기판 (4) 상에 설정된 복수의 쇼트영역 중, 인접하는 2 개의 쇼트영역에 대하여 화면이음을 행하면서노광되는 경우의 동작만을 나타내고 있다. 또한, 도 10 에 나타낸 제 1 방법에 있어서는, 농도필터 (Fj), 마스터 레티클 (Ri) 및 기판 (4) 의 상대적인 위치를 변경하지 않고, 농도필터 (Fj) 의 감광부 (123) 의 감광특성을 바꾸어 노광량 분포를 조정하고 있다. 또한, 여기에서는, 필터 라이브러리 (16a) 에는 서로 감광부의 감광특성이 상이한 직사각형상의 감광부 (123) 를 가지는 복수의 농도필터 (Fj; 도 2A 에 나타낸 구성을 가지는 농도필터) 가 미리 세트되어 있는 것으로 하고, 이들 중 하나를 필터 스테이지 (FS) 에 장전하고, 레티클 블라인드 기구 (110) 의 4 장의 블라인드 (111) 의 위치를 적절히 설정하여 감광부의 4 변 중의 1 변 또는 복수 변을 차폐하는 것으로 설명한다.
노광처리가 개시되면, 주제어계 (9) 는 형성되는 패턴의 종류 및 선폭에 따라서 당해 선폭이 설정된 선폭이 되는 전체 노광량을 결정한다. 이 때, 중합부에 대해서는 예를 들어 1 회째에 이루어지는 노광시의 노광량과, 2 회째에 이루어지는 노광시의 노광량을 유사하게 분배하여 중합부에서의 노광량 분포를 논리적으로 구한다 (스텝 SA1). 또한, 이 제 1 방법에서는 이해를 용이하게 하기 위하여, 중합부에서의 노광량 분포가 선형적으로 증가 또는 감소되는 경우를 예로 들어 설명하고 있다. 예를 들어, 이차 함수적으로 변화되는 분포일 수도 있고, 비선형적으로 변화되는 분포일 수도 있다.
그리고, 주제어계 (9) 는, 이 처리로 구해진 중합부에서의 노광량의 분포가 얻어지게 될 농도필터 (Fj) 를, 필터 라이브러리 (16a) 에서 반출하는 제어신호를 슬라이드 장치 (18a) 로 출력하고, 그 농도필터 (Fj) 를 필터 스테이지 (FS) 상으로 반송한다 (스텝 SA2). 필터 스테이지 (FS) 에 장전된 농도필터 (Fj) 는 예를 들어 전술한 검출장치 (비도시) 또는 조도분포 검출센서 (126; 이하 간단히 조도분포 검출센서 (126) 라고 함) 를 사용하여, 이 농도필터 (Fj) 의 마크 (124A ~ 124D) 또는 슬릿 마크 (125) 가 계측되어, 이 계측 결과에 기초하여 마스터 레티클 (Ri) 에 대하여 얼라이먼트된다.
농도필터 (Fj) 의 반송이 종료되면, 주제어계 (9) 는 스테이지 제어계 (10) 를 통하여 기판 스테이지 (6) 를 구동하고, 투영광학계 (3) 의 투사위치 근방으로 조도분포 검출센서 (126) 를 이동시킨다. 조도분포 검출센서 (126) 의 이동이 완료되면, 주제어계 (9) 는 레티클 블라인드 기구 (110) 및 광원 (100) 을 제어하여 시료대 (5) 상에 대한 노광광 (IL) 의 조사를 개시한다. 노광광 (IL) 이 시료대 (5) 상에 조사되고 있는 상태에서, 주제어계 (9) 는 스테이지 제어계 (10) 를 통하여 기판 스테이지 (6) 를 구동하고, 조도분포 검출센서 (126) 에서 시료대 (5) 상에 조사되는 노광광 (IL) 의 공간분포를 계측한다 (스텝 SA3).
노광광 (IL) 의 공간분포의 계측이 종료되면, 주제어계 (9) 는 스텝 SA3 의 처리로 얻어진 공간분포의 계측결과에 기초하여, 스텝 SA1 에서 설정된 논리적인 노광량 분포를 보정하는 처리를 행한다 (스텝 SA4). 이 처리는, 실제의 노광시에 발생되는 플레어의 영향, 특히 복수 회 노광이 이루어지는 중합부에서의 플레어의 영향을 적게 하기 위하여 이루어지는 처리이다. 즉, 스텝 SA3 에서는 플레어가 포함되는 실제의 노광광의 분포를 계측하고 있고, 스텝 SA4 에서 플레어가 포함되어 있어도, 중합부의 노광량이 스텝 SA1 에서 설정한 분포가 되도록, 논리적으로 설정된 노광량 분포를 보정하고 있다. 또한 보정한 노광량 분포는 소정의 제 1 분포를 이룬다.
다음으로, 주제어계 (9) 는 스텝 SA4 에서 보정한 노광량의 분포가 얻어지게 될 농도필터 (Fj) 를 필터 라이브러리 (16a) 에서 반출되는 제어신호를 슬라이드 장치 (18a) 로 출력하고, 그 농도필터 (Fj) 를 필터 스테이지 (FS) 상에 반송한다 (스텝 SA5). 필터 스테이지 (FS) 에 장전된 농도필터 (Fj) 는 조도분포 검출센서 (126) 를 사용하여, 이 농도필터 (Fj) 의 마크 (124A ~ 124D) 또는 슬릿 마크 (125) 가 계측되고, 이 계측결과에 기초하여 마스터 레티클 (Ri) 에 대하여 얼라이먼트된다.
농도필터 (Fj) 의 반송이 종료되면, 주제어계 (9) 는 스테이지 제어계 (10) 를 통하여 기판 스테이지 (6) 를 구동하고, 노광대상의 쇼트영역을 투영광학계 (3) 의 투사위치에 대하여 위치정합한다. 그후, 노광되는 쇼트영역의 중합부의 위치에 따라서, 레티클 블라인드 기구 (110) 의 4 장의 블라인드 (111) 중 해당되는 것을 구동하여 이 중합부에 대응하는 감광부 이외의 감광부를 차폐한다. 예를 들어, 레티클 스테이지 (2) 상에 놓여진 레티클 (Ri) 이 도 6 에 나타낸 친패턴 (P1) 이 형성되어 있는 것이면, 감광부 (123) 의 4 변 중 하변과 우변을 차폐하도록 대응하는 블라인드 (111) 를 구동한다. 이어서, 주제어계 (9) 는 광원 (100) 을 제어하여 노광광 (IL) 의 조사를 개시시키고, 기판 (4) 의 위치결정된 쇼트영역을 노광한다 (스텝 SA6).
이 처리에 있어서의 노광량은, 플레어가 발생되고 있는 경우에도 스텝 SA1에서 구한 이론적인 노광량 분포와 거의 동등한 노광량 분포로 되어 있다. 이 쇼트영역의 노광이 종료되면, 주제어계 (9) 는 레티클 블라인드 기구 (110) 및 광원 (100) 을 제어하고, 노광광 (IL) 의 조사를 정지시켜 기판 (4) 상에 노광광 (IL) 이 도달되지 않는 상태로 한 후, 스테이지 제어계 (10) 를 통하여 기판 스테이지 (6) 를 구동하고, 투영광학계 (3) 의 투사위치 근방에 조도분포 검출센서 (126) 를 이동시킨다.
조도분포 검출센서 (126) 의 이동이 완료되면, 주제어계 (9) 는 광원 (100) 을 제어하여 시료대 (5) 상에 노광광 (IL) 을 조사한다. 노광광 (IL) 이 시료대 (5) 상에 조사되고 있는 상태에서, 주제어계 (9) 는 스테이지 제어계 (10) 를 통하여 기판 스테이지 (6) 를 구동하고, 조도분포 검출센서 (126) 에서 시료대 (5) 상에 조사되는 노광광 (IL) 의 공간분포를 계측한다 (스텝 SA7). 이 노광광 (IL) 의 공간분포의 계측은, 쇼트영역의 4 번 중의 중합부가 되는 부분에 대응하는 변을 따르는 방향으로 소정의 피치로 이간된 복수 지점 (예를 들어 4 지점) 에서, 각각 당해 변에 거의 직교되는 방향으로 실시된다. 이 실시형태에서는 각 위치 (이 예에서는 4 지점) 에서의 계측결과의 평균치를 사용한다. 이렇게 하여 노광광 (IL) 의 공간분포의 계측이 종료되면, 주제어계 (9) 는 다시 기판 (4) 상에 노광광 (IL) 이 노광되지 않도록 레티클 블라인드 기구 (110) 및 광원 (100) 을 제어하여 노광광 (IL) 의 조사를 정지시킨다.
다음으로, 주제어계 (9) 는 조도분포 검출센서 (126) 를 사용하여 얻어진 노광광 (IL) 의 공간분포에 기초하여, 더욱 노광했을 때 중합부에서의 노광량이 중합부 이외 부분의 노광량과 유사해지는 노광광의 분포를 구한다 (스텝 SA8). 또한, 이 분포는 제 2 분포를 이룬다.
그리고, 주제어계 (9) 는, 이 처리로 구한 노광광의 분포가 얻어지게 될 농도필터 (Fj) 를 필터 라이브러리 (16a) 에서 반송되는 제어신호를 슬라이드 장치 (18a) 로 출력하고, 그 농도필터 (Fj) 를 필터 스테이지 (FS) 상에 반송한다 (스텝 SA9). 또한, 스텝 SA9 에서, 필요로 하는 분포를 실현하는 농도필터 (Fj) 가 필터 라이브러기 (16a) 내에 존재하지 않는 경우에는, 필요로 하는 분포를 실현하기 위한 감광부 (123) 를 가지는 농도필터를 제조하는 것으로 대응한다.
마지막으로, 주제어계 (9) 는 스테이지 제어계 (10) 를 통하여 기판 스테이지 (6) 를 구동하고, 다음으로 노광을 행하는 쇼트영역을 투영광학계 (3) 의 투영영역에 대하여 위치결정한다. 이어서, 노광하는 쇼트영역의 중합부의 위치에 따라서, 레티클 블라인드 기구 (110) 의 4 장의 블라인드 (111) 중 해당되는 것을 구동하여, 이 중합부에 대응하는 감광부 이외의 감광부를 차폐한다. 예를 들어, 레티클 스테이지 (2) 상에 놓인 레티클 (Ri) 이 도 6 에 나타낸 친패턴 (P1) 이 형성되어 있는 것이면, 감광부 (123) 의 4 변중 우변을 차폐하도록 대응하는 블라인드 (111) 를 구동한다. 그후, 스텝 (SA6) 에서 노광을 행한 쇼트영역에 대하여 화면이음을 행하면서 위치결정된 쇼트영역을 노광한다 (스텝 SA10). 이 처리에서는, 스텝 SA7 에서 계측된 노광량에 기초하여, 중합부의 전체 노광량이 중합부 이외 부분의 노광량과 유사해지도록 설정된 분포로 위치결정된 쇼트영역이 노광된다. 따라서, 중합부의 전체 노광량과 중합부 이외 부분의 노광량이 유사해지므로, 결과적으로 중합부에 형성되는 패턴의 선폭과 중합부 이외의 부분에 형성되는 패턴의 선폭이 유사해지도록 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 전술한 제 1 방법 설명에 있어서는, 2 개의 쇼트영역의 화면이음 노광에 대해서만 설명하고 있으나, 3 개 이상의 쇼트영역의 화면이음 노광에 대해서도 동일하다.
또한, 도 10 을 사용하여 설명한 처리에서는, 최초로 노광하는 쇼트영역에 대하여, 스텝 SA1 에서 중합부의 노광량 분포를 구하고, 스텝 SA1 에서 구한 중합부의 노광량 분포를 실현하는 농도필터 (Fj) 를 필터 스테이지 (FS) 상에 반송하고 (스텝 SA2), 기판 (4) 의 노광 없이 노광량 분포를 계측하고 (스텝 SA3), 이 계측결과에 기초하여 노광량 분포를 보정하고 (스텝 SA5), 보정후의 노광량 분포를 실현하는 필터를 사용하여 기판 (4) 을 노광하였다 (스텝 SA6, SA7).
그런데, 스루풋, 즉 단위시간에 처리할 수 있는 기판의 장 수를 향상시키기 위해서는, 처리공정수가 적은 것이 바람직하다. 그래서, 기판 (4) 을 노광하지 않고 노광량의 분포만을 계측하는 처리를 생략할 수도 있다. 이 경우에는, 도 10 에서 스텝 SA3 ~ 스텝 SA5 의 처리가 생략되고 이하의 처리가 행해진다. 즉, 이론적으로 설정된 노광량 분포를 실현하는 농도필터 (Fj) 를 사용하여 최초의 쇼트영역이 노광된다 (스텝 SA2, SA6). 이 경우, 플레어의 영향을 받은 노광량으로 쇼트영역이 노광된다. 다음으로, 플레어를 포함한 최초의 쇼트영역을 노광할 때의 노광량의 분포를 계측하고 (스텝 SA7), 이 계측결과에 기초하여 중합부의 노광량이 중합부 이외의 노광량과 유사해지는 노광량의 분포를 구하는 처리 (스텝 SA8) 를 행한 후, 이 분포를 실현하는 농도필터를 사용하여 인접하는 쇼트영역이 화면이음에 의하여 노광된다 (스텝 SA9, 스텝 SA10). 즉 최초의 쇼트영역을 노광할 때에는 플레어의 영향을 받은 상태에서 실제의 노광량보다도 많은 노광량으로 노광하고, 이 쇼트영역에 인접하는 쇼트영역을 노광할 때에는, 먼저 많은 노광량으로 노광이 이루어진 만큼을 고려하여 노광량의 분포가 구해진다. 또한, 이러한 처리에 있어서, 스텝 SA1 에서 설정된 분포가 이론적으로 설정되는 제 1 분포로 된다.
전술한 설명에서는 도 2A 에 나타낸 농도필터 (Fj) 만을 사용하고, 레티클 블라인드 기구 (110) 의 블라인드 (111) 로 감광부의 일부를 차폐하도록 하였으나, 도 3A ~ 도 3I 에 나타낸 농도필터 (F1 ~ F9) 를 노광하는 쇼트영역의 위치에 다라서 적절하게 교환하면서 사용하도록 할 수도 있다. 농도필터 (Fj) 를 교환한 경우에는 조도분포 검출센서 (126) 를 사용하여 농도필터 (Fj) 의 마크 (124A ~ 124D) 또는 슬릿 마크 (125) 가 계측되고, 이 계측결과에 기초하여 농도필터 (Fj) 가 마스터 레티클 (Ri) 에 대하여 얼라이먼트된다.
또한, 전술한 바와 같이 스텝 SA9 에서 필요로 하는 감광특성을 가지는 농도필터 (Fj) 가 필터 라이브러리 (16a) 내에 없는 경우에는, 노광량이 필요로 하는 분포가 되는 감광특성을 가지는 감광부 (123) 를 구비한 농도필터를 제조함으로써 대응할 수 있다. 농도필터를 제조할 때, 스텝 SA5 에서 필터 스테이지 (FS) 상에 반송되는 농도필터 (Fj) 가 테스트용 농도필터가 된다. 또한, 도 10 의 스텝 SA3 ~ SA5 의 처리가 생략되는 경우에는, 스텝 SA2 에서 필터 스테이지 (FS) 상에 반송되는 농도필터 (Fj) 가 테스트용 농도필터로 된다. 또한, 이 경우 조도분포 검출센서 (126) 를 사용하여 계측된 노광량의 분포에 기초한 감광특성을 가지는 감광부 (123) 를 구비한 농도필터를 제조하고 있다.
이 제조방법 이외에, 예를 들어 테스트용의 기판을 실제로 화면이음하면서 노광하여, 중합부가 실제로 다중되어 형성되는 패턴의 편집을 측정하고, 도 9 에 나타낸 노광량의 편차량과 선폭 오차의 관계를 나타낸 데이터와 이 측정결과를 사용하여, 중합부에서의 노광량의 편차량을 구함으로써 노광량의 분포를 계측하고, 얻어진 분포에 기초한 감광특성을 가지는 감광부 (123) 를 구비한 농도필터를 제조하도록 할 수도 있다. 또한, 농도필터의 감광특성을 변화시키는 데는, 도 2A 의 감광부 (123) 에 형성되는 차광 도트의 밀도분포를 조정함으로써 이루어진다.
전술한 처리에서는, 노광량의 분포를 계측할 때에는 조도분포 검출센서 (126) 가 사용된다. 이 조도분포 검출센서 (126) 는 도 5A 에 나타낸 구성의 것으로서, 노광광 (IL) 에 대한 차광판 (55) 의 반사율이 기판 (4) 의 반사율과 동일한 정도로 설정되어 있다. 따라서, 노광량 분포를 계측할 때의 조건을 실제로 기판 (4) 이 노광되는 조건과 거의 동일하게 설정할 수 있기 때문에, 중합부의 노광량과 중합부 이외 부분의 노광량을 유사하게 설정할 때 매우 바람직하다.
또한, 조도분포 검출센서 (126) 가 구비된 차광판 (55) 의 반사율을 기판 (4) 의 반사율과 거의 동일하게 설정할 수 없는 경우에는, 미리 차광판 (55) 의 표면의 반사율과 기판 (4) 의 반사율의 차이에 기인하는 영향, 예를 들어 광전센서 (56) 의 출력의 상이함을 예측하여 주제어계 (9) 내에 형성되는 메모리에 기억시켜 놓고, 광전센서 (56) 의 검출치를 보정하여 노광량의 분포를 구하도록 할 수도 있다.
게다가 조도분포 검출센서 (126) 를 이용하여 노광량의 분포를 계측하는 것이 아니라, 쇼트영역의 화면이음을 행하면서 노광하고, 중합부가 실제로 다중되어 형성되는 패턴의 선폭을 측정하고, 도 9 에 나타낸 노광량의 편차량과 선폭 오차의 관계를 나타내는 패턴과, 이 측정 결과를 이용하여 중합부에서의 노광량의 편차량을 구함으로써 노광량의 분포를 계측하도록 할 수도 있다. 이 경우에는 실제로 패턴이 형성되는 기판으로서 테스트용의 기판이 사용된다.
또한, 실제로 형성되는 패턴의 선폭을 계측하는 방법은, 예를 들어 기판 또는 테스트용 기판상에 도포된 포토레지스트에 형성되는 잠상을 계측하여 선폭으로 할 수도 있고, 포토레지스트를 현상한 경우에 형성되는 패턴을 계측하여 선폭으로 할 수도 있다. 나아가 현상한 후에 실제로 기판 또는 테스트용 기판에 대하여 에칭처리 등의 각종 처리를 실시하여 형성되는 패턴을 계측하여 선폭으로 할 수도 있다.
전술한 설명에서는, 최적의 농도필터를 결정하기 위한 노광량 분포의 계측 (스텝 SA7) 은, 실제의 노광처리 시퀀스 (기판에 대하여 화면이음을 행하면서 노광하는 일련의 처리) 중에 행하도록 하였으나, 그러한 실제의 노광처리 시퀀스를 실시하기 전에, 미리 동일한 조건에서 노광량 분포를 계측하여 최적의 농도필터 (Fj) 를 특정해 놓고, 실제의 노광량처리 시퀀스 중에서는 노광량 분포의 계측을 실시하지 않고, 미리 특정해 놓은 농도필터 (Fj) 를 사용하면서 처리하도록 할 수도 있다. 이 경우, 최적한 감광특성을 가지는 농도필터가 없는 경우에는, 노광량 분포를 계측한 농도필터 (Fj) 를 재가공한 후 필터 스테이지에 재장전하고, 다시 노광량 분포를 계측하도록 할 수도 있다. 농도필터 (Fj) 를 재장전한 경우에는 조도분포 검출센서 (126) 를 사용하여 농도필터 (Fj) 의 마크 (124A ~ 124D) 또는 슬릿 마크 (125) 가 계측되어, 이 계측결과에 기초하여 농도필터 (Fj) 가 마스터 레티클 (Ri) 에 대하여 얼라이먼트된다.
다음으로, 쇼트영역의 주변부가 중첩되는 중합부에서의 노광량 분포를 조정하는 제 2 방법에 대하여 설명한다. 전술한 제 1 방법에서는, 농도필터 (Fj), 마스터 레티클 (Ri) 및 기판 (4) 의 상대적인 위치를 변경하지 않고 농도필터 (Fj) 의 감광부 (123) 의 감광특성을 변경시켜 노광량 분포를 조정하고 있었다.
이에 대해, 이하에서 설명하는 제 2 방법은, 농도필터 (Fj) 와, 마스터 레티클 (Ri) 및 기판 (4) 과의 상대적인 위치를 변경시킴으로써 중합부의 노광량 분포를 조정하는 것이다. 또한, 이 제 2 방법에서는, 중합부의 노광량을 조정하기 위한 기술만을 설명하기로 하고, 실제의 노광처리 시퀀스에 대해서는 전술한 제 1 방법과 동일하므로 그 설명은 생략한다. 또한, 전술한 제 1 방법에서는, 중합부와 중합부 이외 부분의 노광량을 일치시키는 것을 전제로 하여 설명하고 있고, 이 제 2 방법을 사용하여 동일한 것을 실시할 수 있는 것은 물론이다. 여기에서는, 중합부의 노광량을 중합부 이외의 노광량에 대하여 적극적으로 상이하게 하는 경우를 전제로 하여 설명하기로 한다.
중합부와 중합부 이외 부분의 노광량을 적극적으로 상이하게 할 필요가 있는 경우로는, 다중노광에 의한 광학특성의 변화를 고려하여 당해 변화에 상당하는 분을 중합부의 노광량을 증감시킴으로써 상쇄하는 경우 등을 들 수 있다. 다중노광에 의한 광학특성의 변화로는, 예를 들어 기판 (4) 상에 도포되어 있는 포토레지스트 자체의 광학특성의 변화에 의한 것이 있다. 즉, 포토레지스트는, 한번 노광이 이루어지면 광에 대한 투과율이나 감수성 (感受性) 등이 변화되는 경우가 있다. 이 경우, 쇼트영역의 중합부에서는 이중노광 (다중노광) 이 이루어지므로, 1 회째의 노광에 의하여 포토레지스트의 특성이 변화되면, 그 변화에 상당하는 분만큼을 실질적으로 중합부의 노광량이 변화된 것과 동일한 상태가 된다. 따라서, 이 변화에 상당하는 분만큼, 중합부에 있어서의 노광량을 이 중합부 이외 부분의 노광량에 대하여 증감시킴으로써 당해 변화분을 상쇄하도록 할 수 있다.
이 변화분은 포토레지스트의 기지의 광학특성에서 이론적으로 구할 수 있다. 또한, 이 변화분은 실제로 기판 또는 테스트용 기판을 화면이음하면서 노광하여 패턴을 형성하고, 이 패턴의 선폭을 계측하거나 함으로써 구할 수 있다. 이 패턴의 선폭을 계측하는 방법은, 예를 들어 기판 또는 테스트용 기판상에 도포된 포토레지스트에 형성되는 잠상을 계측하여 선폭으로 할 수도 있고, 포토레지스트를 현상한 경우에 형성되는 패턴을 계측하여 선폭으로 할 수도 있다. 나아가 현상한 후에 실제로 기판 또는 테스트용 기판에 대하여 에칭처리 등의 각종 처리를 실시하여 형성되는 패턴을 계측하여 선폭으로 할 수도 있다. 이렇게 하여 구한 광학특성의 변화분에 상당하는 노광량을 중합부의 노광량에 대하여 증감시키는 구체적인 방법은 아래와 같다. 또한, 이 제 2 방법은, 다중노광에 의한 광학특성의 변화분에 상당하는 노광량을 증감시키는 경우뿐만 아니라, 다른 이유에 의하여 중합부의 노광량을 조정하고자 하는 경우에도 사용할 수 있는 것은 물론이다.
도 11A ~ 도 11C, 도 12A ~ 도 12C, 도 13A ~ 도 13C 및 도 14A ~ 도 14C 는, 제 2 노광량 분포의 조정방법을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 이들 도면에서는, 이해를 용이하게 하기 위하여 블라인드, 농도필터 및 마스터 레티클만을 도시하고 있다. 먼저, 도 11A ~ 도 11C 에 대하여 설명하기로 한다. 동 도면은, 제 1 방법에서도 적용되는 농도필터, 블라인드 및 마스터 레티클의 상대적인 위치관계의 일반적인 예를 나타낸 도면이다.
도 11A 는 제 1 쇼트영역을 노광할 때의 농도필터와 마스터 레티클과의 상대적인 위치를 나타낸 도면이고, 도 11B 는 제 1 레지스트영역에 인접한 제 2 쇼트영역을 노광할 때의 농도필터와 마스터 레티클과의 상대적인 위치를 나타낸 도면이며, 도 11C 는 도 11A, 도 11B 에 나타낸 상태에서 노광이 이루어진 경우에 노광된 영역에 있어서의 노광량 분포를 나타낸 도면이다.
도 11A ~ 도 11C 에 있어서, 도 1 에 나타낸 부재와 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙였다. 즉, 도 11A, 도 11B 에서, F1, F2 는 농도필터, 111A, 111B 는 블라인드, R1, R2 는 마스터 레티클이다. 또한, 도 11A, 도 11B 에서는, 투영광학계 (3) 의 광축 (AX) 를 중심으로 하여 농도필터 (F1, F2), 블라인드 (111A, 11B) 및 마스터 레티클 (R1, R2) 를 도시하고 있고, 이해를 용이하게 하기 위하여 광축 (AX) 을 휘어지지 않고 직선적으로 나타내고 있다. 또한, 도 1 에서는 광축 (AX) 을 따라서, 블라인드 (11A, 111B), 농도필터 (Fj) 및 레티클 (Ri) 의 순서대로 배열되어 있는데, 도 11A, 도 11B 에서는, 이해를 용이하게 하기 위하여 농도필터 (F1, F2) 와 블라인드 (111A, 111B) 의 배열번호를 바꾸어 도시하고 있다. 또한, 마스터 레티클 (R1, R2) 에 관해서는 마스터 레티클 (R1, R2) 에 형성된 패턴의 위치를 특정하기 위하여, 도 11A ~ 도 11C 에 나타낸 위치에 따른 번호를 부여하고 있다. 또한, 패턴위치를 특정하는 경우에는, 이하에서 패턴「1」, 패턴「2」등과 같이 기재한다.
먼저, 도 11A 를 참조하여 제 1 쇼트영역에 대하여 노광하는 경우에 대하여 설명하기로 한다. 도 11A 에 있어서, 농도필터 (F1) 에 입사되는 노광광 (IL) 은 광축 (AX) 에 수직이 되는 면내에서 균일한 노광량 분포를 가지나, 농도필터 (F1) 에 입사되면 감광부 (123) 에서 감광되므로, 농도필터 (F1) 를 통과한 후에는 부호 PF1 을 붙인 노광량 분포가 된다. 또한, 도 11A ~ 도 11C 에 있어서 노광량 분포를 나타내는 경우에는 광축 (AX) 에 평행하는 방향으로 노광량을 나타낸 축을 취하고 있다.
농도필터 (Fj) 를 투과한 노광광은 블라인드 (111A, 111B) 에 입사하여 소정의 형상으로 정형된다. 도 11A 에 나타낸 예에서는 마스터 레티클 (R1) 에 형성된 패턴「1」에서 패턴「11」까지를 조명하는 형상으로 정형된다. 블라인드 (111A, 111B) 를 통과한 노광광이 마스터 레티클 (R1) 에 입사되면, 부호 Im1 을 붙여 나타낸 바와 같이 각 패턴 형상을 반영한 이미지가 출사된다. 또한 이 이미지 (Im1) 의 노광량 분포는 부호 PF11 을 붙인 것이 된다. 즉, 투광부 (122) 를 통과한 노광광은 일정한 노광량 분포이나, 감광부 (123) 를 통과한 노광광은 패턴「7」에서 패턴「11」에 걸쳐 직선적으로 감쇠하는 노광량 분포가 된다.
또한, 도 11B 에는 제 2 쇼트영역에 대하여 노광하는 경우에 대하여 도시하고 있다. 도 11B 에 나타낸 바와 같이, 농도필터 (F2) 를 통과한 후에는 부호 PF2 를 붙인 노광량 분포가 된다. 또한, 도 11A 및 도 11B 에서는, 이해를 용이하게 하기 위하여, 노광량 분포 PF1 과 노광량 분포 FP2 는 동일한 분포로서 도시하고 있다.
제 2 쇼트영역에 대하여 노광하는 경우의 블라인드 (111A, 111B) 의 위치는 제 1 쇼트영역을 노광하는 경우의 블라인드 (111A, 111B) 의 위치와는 상이한 위치에 배치된다. 즉, 블라인드 (111A, 111B) 는, 마스터 레티클 (R2) 의 패턴「7」에서 패턴「17」까지를 조명하는 형상으로 노광광을 정형한다.
블라인드 (111A, 111B) 를 통과한 노광광이 마스터 레티클 (R2) 에 입사되면, 부호 Im2 를 붙여 나타낸 바와 같이 각각 패턴의 형상을 반영한 이미지가 출사된다. 또한, 이 이미지 (Im2) 의 노광량 분포는 부호 PF12 를 붙인 것이 된다. 즉, 투광부 (122) 를 통과한 노광광은 일정한 노광량 분포이나, 감광부 (123) 를 통과한 노광광은 패턴「11」에서 패턴「7」에 걸쳐 직선적으로 감쇠하는 노광량 분포가 된다.
도 11A 에 나타낸 이미지 (Im1) 와 도 11B 에 나타낸 이미지 (Im2) 는, 도 11C 에 나타낸 위치관계에서 화면이음이 이루어진다. 즉, 패턴「7」에서 패턴「11」의 이미지가 중첩되어 중합부 (제 1 중합부) 에 노광전사된다. 이렇게 하여 노광되면, 이론적으로는 도 11C 중에서 부호 PF13 을 붙인 바와 같이, 이 중합부의 노광량이 이 중합부 이외 부분의 노광량과 유사해진다. 또한, 도 11C에서, 제 1 쇼트영역의 노광위치와 제 2 쇼트영역의 노광위치와의 거리를 스텝 피치 (SP1) 라고 한다. 즉, 스텝 피치 (SP1) 는 제 1 쇼트영역을 노광한 후, 제 2 쇼트영역을 노광위치까지 이동시키는 거리이다. 도 11A ~ 도 11C, 도 12A ~ 도 12C, 도 13A ~ 도 13C 및 도 14A ~ 도 14C 에 나타낸 예에서는, 스텝 피치 (SP1) 을 21 ㎜ 즉 21000 ㎛ 로 설정하고 있다.
또한, 이 실시형태에서,「중합부」란 기판 (4) 상에서 쇼트영역의 주변부가 중첩되는 부분 (제 1 중합부), 기판 (4) 상에서 농도필터 (Fj) 의 감광부 (123) 의 이미지가 중첩되는 부분 (제 2 중합부), 또는 기판 (4) 상에서 마스터 레티클의 패턴 이미지가 중첩되는 부분을 말하고, 이상의 설명에서는 이것들은 일치하고 있었기 때문에 특별한 구별은 하지 않고 있다. 그러나, 이하의 설명에서는 이것들은 일치하지 않는 경우가 있기 때문에, 단순히「중합부」라고 하는 경우에는 주로 기판 (4) 상에서 쇼트영역의 주변부가 중첩되는 부분을 말하고, 이것과 구별하기 위하여, 기판 (4) 상에서 농도필터 (Fj) 의 감광부 (123) 의 이미지가 중첩되는 부분을「감광 이미지 중합부」라고 하고, 기판 (4) 상에서 마스터 레티클의 패턴 이미지가 중첩되는 부분을「패턴이미지 중합부」라고 하는 경우가 있다.
다음으로, 도 12A ~ 도 12C, 도 13A ~ 도 13C 및 도 14A ~ 도 14C 를 참조하여 제 2 노광량 분포의 조정방법에 대하여 설명하기로 한다. 이하에서 설명하는 제 2 방법은, 농도필터에 의하여 규정되는 에너지빔의 분포와, 전사해야 할 패턴과의 상대위치를 변화시킴으로써 쇼트의 주변부가 중첩되는 중합부에서의 노광량을 조정하는 방법이다. 보다 구체적으로는, 농도필터와 마스터 레티클과의 상대적인 위치를 변화시키고 감광 이미지 중복부의 폭을 변화시킴으로써, 중합부에서의 노광량을 조정하는 것이다. 이하의 설명에서는 중합부 및 감광 이미지 중합부의 폭이 1 ㎜, 즉 1000 ㎛ 인 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
이러한 경우, 감광 이미지 중합부의 폭이 10 ㎛ 변화하면 노광량이 1 % 의 비율로 변화되는 점에 유의해야 한다. 즉, 100 % / 1000 ㎛ = 1 % / 10 ㎛ 이다. 또한, 도 12A ~ 도 12C, 도 13A ~ 도 13C 및 도 14A ~ 도 14C 를 이용한 설명에서, 마스터 레티클 (R1, R2) 를 이동시키나, 이 경우에는 마스터 레티클 (R1, R2) 의 이동에 맞추어 기판 (4) 를 이동시키는 점에 주의해야 한다. 이 경우 기판 (4) 의 이동량은 마스터 레티클 (R1, R2) 의 이동량의 1/β배 (β는 투영광학계 (4) 의 축소율) 이다.
도 12A ~ 도 12C 는 감광 이미지 중합부의 폭을 감소시켜, 중합부의 노광량을 감소시키는 경우의 농도필터, 블라인드 및 마스터 레티클의 상대적인 위치관계의 예를 나타낸 도면이다. 또한, 이하의 설명에서는 편의상, 농도필터 (F1, F2) 의 위치를 변화시키지 않고, 블라인드 (111A, 111B) 및 마스터 레티클 (R1, R2) 의 위치를 변화시켜 농도필터 (F1, F2) 와 마스터 레티클 (R1, R2) 의 상대위치를 변화시키는 경우에 대하여 설명하나, 마스터 레티클 (R1, R2) 을 이동시키지 않고 농도필터 (F1, F2) 의 위치를 변화시켜 상대위치를 변화시킬 수도 있다.
현재, 중합부에서의 노광량을 1 % 만 적게 하고자 하는 경우에는, 감광 이미지 중합부의 폭을 10 ㎛ 만 좁히면 된다. 그래서, 기판 (4) 상에서 제 2 쇼트영역을 노광할 때, 제 1 쇼트영역의 노광위치에서 21000 ㎛ + 10 ㎛ = 21010 ㎛ 만큼 기판 (4) 을 스텝 시킨다.
또한, 도 11A 와 도 12A 의 대비에서도 알 수 있듯이, 블라인드 (111A) 및 마스터 레티클 (R1) 을 도 12A 중 D1 방향으로, 마스터 레티클 (R1) 에 형성된 1 패턴분 이동한다. 따라서, 마스터 레티클 (R1) 의 패턴「1」이 도 11A 에 나타낸 마스터 레티클 (R1) 의 패턴「2」의 위치로 이동하게 된다. 현재, 중합부의 폭을 10 ㎛ 만큼 좁히는 경우를 생각하므로, 마스터 레티클 (R1) 의 이동량은 기판 (4) 상에서 환산하여 5 ㎛ 이면 된다. 즉 투영광학계 (4) 의 축소율을 β로 하면, 5ㆍβ㎛ 만큼 중합부가 있는 방향, 즉 도 12 중의 D1 방향으로 이동시키면 된다. 도 12A 에서는 블라인드 (111A) 만이 이동함으로써, 마스터 레티클 (R1) 에 대한 조명영역도 도 11A 의 경우에 비하여 좁아진다. 도 12A 에 나타낸 바와 같이, 이러한 경우에는 패턴「1」~ 패턴「10」의 이미지 (Im3) 가 형성된다.
제 1 쇼트영역을 노광한 후, 전술한 바와 같이 기판 (4) 를 21010 ㎛ 만큼 이동시키고, 제 2 쇼트영역을 노광위치에 위치정합시킨다. 또한, 블라인드 (111B) 와 마스터 레티클 (R2) 를 도 11B 에 나타낸 위치에 대하여 중합부가 있는 방향, 즉 도 12B 중의 D2 방향으로 5ㆍβ㎛ 만큼 이동시킨다. 도 12B 에 나타낸 바와 같이, 이러한 경우에는 패턴「8」~ 패턴「17」만의 이미지 (Im4) 가 형성된다.
도 12A 에 나타낸 이미지 (Im3) 와 도 12B 에 나타낸 이미지 (Im4) 는, 도 12C 에 나타낸 위치관계에서 화면이음이 행해진다. 즉, 패턴「8」에서 패턴「10」의 이미지가 중합부에 노광된다. 즉, 기판 (4) 의 스텝 피치 (SP1)를 SP1 + SP2 = 21000 ㎛ + 10 ㎛ = 21010 ㎛ 으로 하고, 마스터 레티클 (R1, R2) 를 도 11A ~ 도 11C 에 나타낸 경우에 비하여, D1 방향 및 D2 방향으로 각각 이동시켜 노광함으로써 중합부에서의 노광량을 감소시키고 있다. 도 12C 에 나타낸 바와 같이, 중합부에서의 노광량의 분포는 분포 PF23 으로 된다.
도 13A ~ 도 13C 는 감광 이미지 중합부의 폭을 증가시킴으로써, 중합부의 노광량을 증가시키는 경우의 농도필터, 블라인드 및 마스터 레티클의 상대적인 위치관계의 예를 나타낸 도면이다. 또한, 도 12A ~ 도 12C 의 경우와 마찬가지로, 마스터 레티클 (R1, R2) 을 이동시키지 않고 농도필터 (F1, F2) 의 위치를 변화시켜 상대위치를 변화시킬 수도 있다.
현재, 중합부에서의 노광량을 1 % 만 많이 하고자 할 경우에는 중합부의 폭을 10 ㎛ 만큼 넓게 하면 된다. 그래서 기판 (4) 상에서 제 2 쇼트영역을 노광할 때, 제 1 쇼트영역의 노광위치에서 21000 ㎛ - 10 ㎛ = 20990 ㎛ 만큼 기판 (4) 을 스텝시킨다.
또한, 도 13A 에 나타낸 바와 같이, 블라인드 (111A) 및 블라인드 (111B) 그리고 마스터 레티클 (R1) 을 도면 중의 D3 방향으로, 마스터 레티클 (R1) 에 형성된 1 패턴 분, 즉 5ㆍβ㎛ 만큼 이동시킨다. 도 13A 에서는, 블라인드 (111A) 및 블라인드 (111B) 가 이동되어 있기 때문에, 마스터 레티클 (R1) 에 대한 조명영역은 도 11A 의 경우와 동일하다. 도 13A 에 나타낸 바와 같이, 이러한 경우에는 패턴「1」~ 패턴「11」만의 이미지 (Im5) 가 형성된다.
도 1 의 쇼트영역을 노광한 후, 전술한 바와 같이 기판 (4) 을 20990 ㎛ 만큼 이동시키고, 제 2 쇼트영역을 노광위치로 위치정합시킨다. 또한, 블라인드 (111A, 111B) 와 마스터 레티클 (R2) 을 도 11B 에 나타낸 위치에서 중합부가 없는 방향, 즉 도 13B 중의 D4 방향으로 5ㆍβ㎛ 만큼 이동시킨다. 도 13B 에 나타낸 바와 같이, 이러한 경우에는 패턴「7」~ 패턴「17」의 이미지 (Im6) 가 형성된다.
이들 이미지 (Im5) 및 이미지 (Im6) 는, 도 11A ~ 도 11C 에 나타낸 이미지 (Im1) 및 이미지 (Im2) 와 각각 동일한 이미지이나, 노광량 분포 및 기판 (4) 상에서 결상되는 위치가 상이하다. 예를 들어, 도 13A 중의 이미지 (Im5) 와 도 11A 중의 이미지 (Im1) 를 비교하면, 이미지 (Im1) 는 패턴「1」의 이미지에서 패턴「6」의 이미지까지가 일정한 노광량 분포로 되어 있으나, 이미지 (Im5) 는 패턴「1」의 이미지에서 패턴「7」의 이미지까지가 일정한 노광량 분포로서, 일정한 노광량 분포로 되어 있는 지점이 이미지 (Im1) 인 경우에 비교하여 1 패턴만큼 길다.
또한, 이미지 (Im1) 는 패턴「7」의 이미지에서 패턴「11」의 이미지까지가 선형적으로 감쇠되는 노광량 분포이고, 패턴「11」의 이미지의 가장자리부에서 노광량이 완만하게 0 이 되어 있는 것에 대하여, 이미지 (Im5) 는 패턴「8」의 이미지에서 패턴「11」의 이미지까지가 선형적으로 감쇠되어 있고, 이 분포를 가지는 구간이 이미지 (Im1) 에 비하여 1 패턴만큼 짧다. 게다가, 패턴「11」의 이미지의 가장자리부에서 노광량이 있는 값에서 급격하게 0 이 되는 점도 상이하다.
도 13A 에 나타낸 이미지 (Im5) 와 도 13B 에 나타낸 이미지 (Im6) 는, 도 13C 에 나타낸 위치관계에서 화면이음이 이루어진다. 즉, 패턴「7」에서 패턴「11」의 이미지가 중합부에 노광된다. 즉, 기판 (4) 의 스텝 피치 (SP1) 를 SP1 - SP3 = 21000 ㎛ - 10 ㎛ = 20990 ㎛ 으로 하고, 마스터 레티클 (R1, R2) 을 도 11A ~ 도 11C 에 나타낸 경우에 비하여, D3 방향 및 D4 방향으로 각각 이동시켜 노광함으로써, 중합부에서의 노광량을 증가시키고 있다.
도 13C 에 있어서, 이미지 (Im5) 의 분포 PF31 와 이미지 (Im6) 의 분포 PF31 의 중합부에서의 노광량이 증가하고 있기 때문에, 중합부의 노광량의 분포는 분포 PF33 으로 된다.
또한, 도 13A 및 도 13B 에 나타낸 바와 같이, 블라인드 (111A, 111B) 에 의하여 농도필터 (F1, F2) 의 감광부 (123) 의 일부를 차광하고 있는데, 이것은 마스크의 대응하는 부분에 패턴이 존재하지 않기 때문이다. 그 결과, 도 13C 에서는 감광 이미지 중합부의 폭은 변화되지 않는 것처럼 보이나, 블라인드 (111A, 111B) 등의 차광물이 없는 것으로 한 경우에는, 감광 이미지 중합부의 폭은 변화 (확대) 되어 있다. 본원 명세서 중에서,「감광 이미지 중합부 (제 2 중합부) 의 폭을 변화시킨다」는 것은 이런 의미로서, 노광광의 광로 중에 존재하는 차광물 (블라인드 또는 마스크의 차광대 등) 의 유무와는 관계없다.
도 13A ~ 도 13C 에 나타낸 방법으로 중합부에서의 노광량을 증가시키는 경우, 도 13A 에 나타낸 바와 같이 패턴「11」의 가장자리부에서의 노광량의 분포 PF31 이 급격하게 변화됨과 동시에, 도 13B 에 나타낸 바와 같이 패턴「7」의 가장자리부에서의 노광량의 분포 PF33 이 급격하게 변화되고 있다. 이러한 급격한 변화가 있는 경우, 당해 지점에 형성되는 패턴의 선폭도 급격하게 변화할 가능성을생각할 수 있다. 다음으로, 그 문제를 해결하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 14A ~ 도 14C 는 감광 이미지 중합부의 폭을 증가시킴으로써, 중합부의 노광량을 증가시키는 경우의 농도필터, 블라인드 및 마스터 레티클의 상대적인 위치관계의 변형예를 나타낸 도면이다. 또한, 도 12A ~ 도 12C 및 도 13A ~ 도 13C 의 경우와 마찬가지로, 마스터 레티클 (R1, R2) 을 이동시키지 않고 농도필터 (F1, F2) 의 위치를 변화시켜 상대위치를 변화시킬 수도 있다.
도 13A 에서는, 블라인드 (111A) 와 블라인드 (111B) 를 함께 이동시켰으나, 도 14A 에서는 블라인드 (111A) 만을 도면 중의 D3 방향으로 이동시키고 있는 점이 상이하다. 블라인드 (111B) 를 이동시키지 않기 위하여, 도 13A 에서는 얻을 수 없었던 패턴「12」의 이미지를 포함한 이미지 (Im7) 가 얻어진다. 이 경우, 패턴「12」의 가장자리부에서 완만하게 0 이 되는 노광량 분포 PF41 이 얻어진다. 또한, 도 13B 에서도, 블라인드 (111A) 와 블라인드 (111B) 를 함께 이동시켰으나, 도 14B 에서는 블라인드 (111B) 만을 도면 중 D4 방향으로 이동시키고 있는 점이 상이하다. 블라인드 (111A) 를 이동시키지 않기 때문에, 도 13B 에서는 얻을 수 없었던 패턴「6」의 이미지를 포함한 이미지 (Im8) 를 얻을 수 있고, 패턴「6」의 가장자리부에서 완만하게 0 이 되는 노광량 분포 PF42 를 얻을 수 있다.
도 14A 에 나타낸 이미지 (Im7) 와 도 14B 에 나타낸 이미지 (Im8) 는, 도 14C 에 나타낸 위치관계에서 화면이음이 이루어진다. 즉, 패턴「6」에서 패턴「12」의 이미지가 중합부에 노광된다. 즉, 기판 (4) 의 스텝 피치 (SP1) 는도 13A ~ 도 13C 의 경우와 마찬가지로 SP1-SP3 이고, 마스터 레티클 (R1, R2) 의 이동량도 도 13A ~ 도 13C 의 경우와 동일하나, 마스터 레티클 (R1, R2) 에 묘화되어 있는 패턴이 중합부가 있는 방향으로 연장 내지 확장되어 있고, 도 14A 에서 블라인드 (111B) 를 이동시키지 않고, 도 14B 에서 블라인드 (111A) 를 이동시키지 않음으로써 중합부의 폭을 넓히고 있다. 이 경우에는, 중합부에서의 노광량의 분포는, 분포 PF43 이 되고, 도 14C 의 노광량 분포 PF33 에 비하여 완만하게 변화되어, 선폭의 급격한 변화를 억제할 수 있다.
또한, 이상에서 설명한 제 2 방법만을 사용하여 중합부의 노광량을 조정할 수 있는데, 전술한 제 1 방법으로 최적화된 농도필터를 사용하여, 더욱 이 제 2 방법에 의하여 중합부의 노광량을 조정하도록 할 수도 있다. 또한, 도 11A ~ 도 11C, 도 12A ~ 도 12C, 도 13A ~ 도 13C 및 도 14A ~ 도 14C 에서는, 이해를 용이하게 하기 위하여 2 개의 쇼트영역만의 화면이음을 행할 때의 노광량의 조정에 대하여 설명하였으나, 3 개 이상의 쇼트영역의 화면이음을 행하는 경우, 또는 이차원의 화면이음을 행하는 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 이차원 화면이음을 행하는 경우에는, 일차원 화면이음부와 이차원 화면이음부의 최적 노광량 보정치를 미리 구해 놓고, 그 최적 보정량의 평균치, 또는 일차원, 이차원 화면이음부의 어느 한쪽에 비중을 둔 평균치로 보정하는 것이 바람직하다.
또한, 이상에서 설명한 제 2 방법에서는, 농도필터 (F1, F2), 블라인드 (111A, 111B) 및 마스터 레티클 (R1, R2) 의 상대위치를 변화시켜 중합부에서의 노광량을 조정하였으나, 이것은 농도필터에 의하여 형성되고, 어느 분포로 노광광을레티클에 대하여 상대적으로 이동시킴으로써 노광량을 조정한다고 하는 기술적 사상을 구현화한 하나에 지나지 않는다. 따라서, 이 기술적 사상을 구현화 하기 위해서는 농도필터 (F1, F2), 블라인드 (111A, 111B) 및 마스터 레티클 (R1, R2) 의 상대위치를 변화시키지 않고, 농도필터 (F1, F2) 에서 마스터 레티클 (R1, R2) 에 이르는 광학계의 광학특성, 예를 들어 배율을 변화시켜서도 실현할 수 있다. 이 경우에는, 도 1 에서 농도필터 (Fj) 와 마스터 레티클 (Ri) 간에 배치된 콘덴서 렌즈 (113), 결상용 렌즈계 (114) 및 주콘덴서 렌즈계 (116) 로 이루어지는 합성계의 배율을 변화시킴으로써, 블라인드 기구 (110) 에 의하여 정형된 노광광의 치수를 변화시킨다. 이러한 경우, 레티클 (Ri) 에 대하여 농도필터 (Fj) 를 통과시켜 얻어지는 경사분포를 가지는 노광광을 마스터 레티클 (Rj) 에 대하여 상대적으로 이동시킬 수 있고, 그 결과 농도필터 (Fj) 를 마스터 레티클 (Ri) 에 대하여 상대적으로 이동시킨 경우와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 제 2 방법에 있어서도, 도 1 에 나타낸 필터 라이브러리 (16a) 에 격납되어 있는 농도필터에서 예를 들어 감광특성이 1 % 높거나 1 % 낮은 농도필터를 선택하여 사용해서도 중합부에서의 노광량을 조정할 수 있다.
또한, 이음부의 노광량조정으로 이음부의 선폭 정밀도를 향상시킬 뿐만 아니라, 저감도 레지스트의 사용 또는 조명파워 저감에 의해서도 노광시간을 길게 하여, 노광중의 스테이지 진동의 영향을 저감하고, 이음부 선폭 정밀도를 향상시킬 수도 있다.
다음으로, 본 실시형태에서는 감광수단으로서 농도필터 (Fj) 을 사용한 경우를 예로 들어 설명하였다. 예를 들어, 전술한 제 2 방법에서는 농도필터 이외에 감광하는 수단을 사용할 수 있다. 예를 들어, 도 15 에 나타낸 바와 같은 블라인드 기구 (BL) 에 의하여 농도필터와 동일한 기능을 달성할 수도 있다. 도 15 는 경사분포를 형성하는 설정장치의 기타 예를 나타내는 도면이다.
이 블라인드 기구 (BL) 는 도 1 에 나타낸 레티클 블라인드 기구 (110) 와 기본적으로 동일한 구성을 가지고 있고, 4 장의 가동식의 블라인드 (127A ~ 127D) 및 그 구동기구 (비도시) 를 구비하여 구성되어 있다. 이들 4 장의 블라인드 (127A ~ 127D) 를 각각 적절한 위치에 설정함으로써, 각 블라인드 (127A ~ 127D) 의 선단연(先端緣) (128A ~ 128D) 에 의하여, 투영광학계 (3) 의 시야 내의 거의 중앙에서 직사각형의 조명시야영역이 형성된다.
이 조명시야영역은 기본적으로 쇼트영역에 대응하는 크기로 설정된다. 노광 중에, 이들 4 장의 블라인드 (127A ~ 127D) 중의 1 개 또는 복수 개를, 조명광의 광로에 대하여 진출 또는 후퇴하도록 소정의 속도로 연속적으로 이동함으로써, 블라인드 (127A ~ 127D) 의 선단연(先端緣) (128A ~ 128D) 이 이동된 영역의 투과광량을 경사지게 설정할 수 있다.
각 쇼트의 화면이음부에 대응하는 부분에서 블라인드 (127A ~ 127D) 를 전체적으로 또는 선택적으로 이동시킴으로써, 이 화면이음부에서의 노광량을 외측으로 감에 따라서 경사지게 감소시킬 수 있고, 이에 의하여 농도필터와 동일한 기능이 실현된다. 이 감광용 블라인드 기구 (BL) 는 각 블라인드 (127A ~ 127D) 의 구동기구가 필요한 점에서 농도필터에 대하여 구성이 약간 복잡해지나, 농도필터와같이 쇼트에 따라서 복수의 것을 준비하고, 교환할 필요가 없이 단일한 기구로 유연하게 대응할 수 있는 점에서 우수하다.
또한, 상기한 실시형태에서는, 복수의 마스터 레티클 (Ri) 을 사용하여, 브랑크 (45) 상에 순차적으로 패턴을 화면이음하면서 전사하도록 한 레티클 노광장치에 대하여 설명하고 있으나, 이렇게 하여 제조된 또는 별도의 방법에 의하여 제조된 복수의 워킹 마스크를 사용하여, 디바이스 기판상에 순차적으로 패턴을 화면이음하면서 전사하도록 한 디바이스 노광장치 (예를 들어, 액정표시소자의 제조용의 노광장치) 에 대해서도 동일하게 적용할 수 있다.
또한, 전술한 실시형태에서의 투영노광장치는, 각 쇼트에 대하여 일괄 노광을 순차적으로 반복하도록 한 일광 노광형이나, 각 쇼트에 대하여 주사노광을 순차적으로 반복하도록 한 주사노광형에도 적용할 수 있다. 이 경우, 감광수단으로서 노광필터를 채용하는 경우에는, 전술한 일괄 노광형의 노광장치와 마찬가지로, 상하좌우로 제한 없이 화면이음을 행할 수 있는데, 설정장치로서 블라인드 기구를 채용하는 경우에는 블라인드의 자세 등에 특별한 설정이 필요하다. 예를 들어, 주사방향과 직교하는 방향으로 화면이음을 행하는 경우에는, 4 장의 블라인드 중, 주사방향과 직교하는 방향으로 대향하는 한 쌍의 블라인드의 선단연(先端緣)의 자세를 주사방향에 대하여 경사지게 한 상태에서 주사노광한다.
나아가, 전술한 실시형태에서는 미소한 개구 (54) 를 가지는 조도분포 검출센서 (126) 를 사용하여 노광광 (IL) 의 강도분포를 검출하는 것으로 하였다. 예를 들어, 라인센서, 또는 일차원 또는 이차원의 CCD 등을 사용하여 노광광 (IL)을 검출하여 강도분포의 계측시간의 단축을 도모하도록 할 수도 있다. 또한, 전술한 실시형태에서는 농도필터 (Fj) 를 조명광학계내에 형성한 것으로 하였다. 예를 들어, 레티클에 근접시켜 배치할 수도 있고, 또는 투영광학계 (3) 가 레티클 패턴의 중간 이미지 (일차 이미지) 를 형성할 때에는 그 중간 이미지의 형성면 또는 그 근방에 배치할 수도 있다. 또한, 옵티칼ㆍ인테그레이터 (106) 로서 로트 인테그레이터 (내면 반사형 인테그레이터) 를 사용한 경우, 예를 들어 레티클의 패턴 형성면과 거의 공액으로 배치되는 로트 인테그레이터의 사출면에 근접하여 농도필터를 배치할 수도 있다.
나아가, 전술한 실시형태에서는, 기판상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역을 각각 에너지빔 (IL) 으로 노광할 때, 각 영역 내 내지는 그 복수 영역의 전체 면에서 패턴 (전사 이미지) 의 선폭 등의 균일성 또는 제어 정밀도를 향상시키는 것으로 하였으나, 본 발명은 반드시 이 목적을 달성할 필요는 없고, 단순히 각 영역 내지는 그 복수 영역의 전체 면에서 노광량의 제어 정밀도를 향상시키는 것만으로도 상관없다. 즉, 각 영역 내 또는 복수 영역의 전체 면에서 노광량 분포를 균일하고, 또는 각 영역 내 또는 복수 영역의 각 점에서 노광량을 각각 대응하는 목표치 (적정 노광량) 와 거의 일치시키는 것만으로도 된다. 또한, 예를 들어 기판상에서의 포토레지스트의 도포 불균일 등에 기인하여, 동일한 기판상에서도 그 위치에 따라서 적정 노광량이 상이해지고, 기판상에서의 위치에 따라서 노광량을 변화시키도록 되어 있다. 그래서, 전술한 실시형태와 같이 기판상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역을 각각 에너지빔으로 노광하는 스텝ㆍ앤드ㆍ스티치 방식이라도, 기판상에서의 위치에 따라 적정 노광량이 상이할 때에는, 그 복수 영역에서 노광량을 부분적으로 변화시키도록 하고, 그 복수 영역의 각 점에서 노광량을 각각 대응하는 적정 노광량과 거의 일치시킬 수도 있다. 이 때 1 개의 영역내에서 노광량을 부분적으로 상이하게 할 수도 있고, 또는 영역내에 노광량을 상이하게 할 수도 있다.
또한, 전술한 실시형태에서는, 쇼트영역의 형상은 직사각형상으로 하고 있으나, 반드시 직사각형상일 필요는 없다. 예를 들어, 오각형, 육각형, 기타의 다각형으로 할 수 있다. 또한, 각 쇼트가 동일 형상일 필요도 없고, 상이한 형상이나 크기로 할 수 있다. 나아가 화면이음이 행해지는 부분의 형상도 장방형일 필요는 없고, 지그재그 벨트 형상, 에스자 형상, 기타의 형상으로 할 수 있다. 또한, 본원 명세서 중에서의「화면이음」이란 패턴끼리를 연결하는 것 뿐만 아니라, 패턴과 패턴을 소망하는 위치관계로 배치하는 것도 포함하는 의미이다.
워킹 레티클 (34) 에 형성하는 디바이스 패턴을 확대한 디바이스 패턴을 요소패턴마다 구분하는, 예를 들어 밀집 패턴과 고립 패턴으로 구분하여, 마스터 레티클에 형성하고, 기판 (4) 상에서의 친패턴끼리의 연결부를 없애거나 저감시킬 수도 있다. 이 경우, 워킹 레티클의 디바이스 패턴에 따라서는, 1 장의 마스터 레티클의 친패턴을 기판 (4) 상의 복수 영역에 각각 전사하는 경우도 있으므로, 워킹 레티클의 제조에 사용되는 마스터 레티클의 장 수를 저감할 수 있다. 또는 그 확대된 패턴을 기능블록 단위로 구분하는, 예를 들어, CPU, DRAM, SRAM, A/D 컨버터, D/A 컨버터를 각각 1 단위로 하여, 적어도 1 개의 기능블록을 복수의 마스터레티클에 각각 형성하도록 할 수도 있다.
전술한 실시형태에서는 노광용 조명광으로서 파장이 193 ㎚ 인 ArF 엑시머 레이저광으로 하고 있으나, 그 이상의 자외광, 예를 들어 g 선, i 선 및 KrF 엑시머레이저 등의 원자외 (DUV) 광 및 F2레이저 (파장 157 ㎚), Ar2레이저 (파장 126 ㎚) 등의 진공자외 (VUV) 광을 사용할 수 있다. F2레이저를 광원으로 하는 노광장치에서는, 예를 들어 투영광학계로서 반사굴절광학계가 채용됨과 동시에, 조명광학계 또는 투영광학계에 사용되는 굴절광학부재 (렌즈엘리먼트) 는 모두 형석으로 되고, 또한 레이저 광원, 조명광학계 및 투영광학계 내의 공기는 예를 들어 헬륨가스로 치환됨과 동시에, 조명광학계와 투영광학계간 및 투영광학계와 기판간 등도 헬륨가스로 채워진다.
또한, F2레이저를 사용하는 노광장치에서는, 레티클 또는 농도필터는 형석, 불소가 도프된 합성석영, 불화마그네슘, LiF, LaF3, 리튬ㆍ칼슘ㆍ알루미늄ㆍ플로라이드 (라이카프 결정) 또는 수정 등으로 제조된 것이 사용된다.
또한, 엑시머레이저 대신에, 예를 들어 파장이 248 ㎚, 193 ㎚, 157 ㎚ 인 어느 하나에 발진 스펙트럼을 가지는 YAG 레이저 등의 고체 레이저의 고주파를 사용하도록 할 수도 있다.
또한, DFB 반도체 레이저 또는 파이버 레이저에서 발진되는 적외역, 또는 가시역의 단일 파장 레이저를, 예를 들어 에르븀 (또는 에르븀과 이트륨의 양방) 이 도프된 파이버 앰프로 증폭하고, 비선형 광학결정을 사용하여 자외광으로 파장 변환한 고주파를 사용할 수도 있다.
예를 들어, 단일 파장 레이저의 발진파장을 1.51 ~ 1.59 ㎛ 의 범위 내로 하면, 발생파장이 189 ~ 199 ㎚ 의 범위내인 8 배 고주파, 또는 발생파장이 151 ~ 159 ㎚ 의 범위내인 10 배 고주파가 출력된다. 특히 발진파장을 1.544 ~ 1.553 ㎚ 의 범위 내로 하면, 193 ~ 194 ㎚ 의 범위내인 8 배 고주파, 즉 ArF 엑시머 레이저와 거의 동일한 파장이 되는 자외광을 얻을 수 있고, 발진파장을 1.57 ~ 1.58 ㎛ 의 범위 내로 하면, 157 ~ 158 ㎚ 의 범위내인 10 배 고주파, 즉 F2레이저와 거의 동일한 파장이 되는 자외광이 얻어진다.
또한, 발진파장을 1.03 ~ 1.12 ㎛ 의 범위 내로 하면, 발생파장이 147 ~ 160 ㎚ 의 범위 내인 7 배 고주파가 출력되고, 특히 발진파장이 1.099 ~ 1.106 ㎛ 의 범위 내로 하면, 발생파장이 157 ~ 158 ㎚ 의 범위내인 7 배 고주파, 즉 F2레이저와 거의 동일한 파장이 되는 자외광이 얻어진다. 또한, 단일파장 발진 레이저로는 이트륨ㆍ도프ㆍ파이버 레이저를 사용한다. 또한, 레이저 플라스마 광원, 또는 SOR 에서 발생되는 연 X 선 영역, 예를 들어 파장 13.4 ㎚, 또는 11.5 ㎚ 의 EUV (Extreme Ultra Violet) 광을 사용하도록 할 수도 있다.
투영광학계는 축소계뿐만 아니라 등배계, 또는 확대계 (예를 들어, 액정디스플레이 또는 플라스마 디스플레이 제조용 노광장치 등) 를 사용할 수도 있다. 그리고 투영광학계는, 반사광학계, 굴절광학계 및 반사굴절광학계의 어느 하나를 사용할 수도 있다.
나아가, 포토마스크 또는 반도체소자의 제조에 사용되는 노광장치 뿐만 아니라, 액정표시소자 등을 포함하는 디스플레이의 제조에 사용되는, 디바이스 패턴을 유리 플레이트상에 전사하는 노광장치, 박막자기헤드의 제조에 사용되는, 디바이스 패턴을 세라믹 웨이퍼상에 전사하는 노광장치, 촬상소자 (CCD 등), 마이크로머신 및 DNA 칩 등의 제조에 사용되는 노광장치 등에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 본 발명이 적용되는 노광장치는, 기판상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역을 각각 에너지빔으로 노광하는 스텝ㆍ앤드ㆍ스티치 방식을 채용할 수 있으면 된다. 예를 들어, 스텝ㆍ앤드ㆍ리피트 방식 또는 스텝ㆍ앤드ㆍ스캔 방식과의 전환이 가능하면 된다. 즉, 스텝ㆍ앤드ㆍ스티치 방식에서는 농도필터를 노광광의 광로 중에 배치하고, 그 이외의 방식에서는 농도필터를 광로 외로 후퇴시키거나, 또는 이에 부가하여 블라인드 (111) 와는 별도의 시야조리개를 광로 중에 배치하여 기판의 노광을 실행할 수도 있다. 이때, 기판을 유지하는 홀더의 교환을 병행하여 실행할 수도 있다. 이로써, 레티클의 제조에 사용되는 노광장치를 디바이스 제조용으로 사용할 수도 있게 된다.
포토마스크 (워킹 레티클) 의 제조 이외에 사용되는 노광장치에서는, 디바이스 패턴이 전사되는 피노광기판 (디바이스 기판) 이 진공흡착 또는 정전흡착 등에 의하여 기판 스테이지 (6) 상에 유지된다. 그런데, EUV 광을 사용하는 노광장치에서는 반사형 마스크가 사용되고, 프록시미티 방식의 X 선 노광장치, 또는 전자선 노광장치 등에서는 투과형 마스크 (스텐실 마스크, 멤브렌 마스크(membrane mask)) 가 사용되므로 마스크의 원판으로는 실리콘웨이퍼 등이 사용된다.
복수 렌즈로 구성되는 조명광학계, 투영광학계를 노광장치 본체에 장착하고 광학조정을 함과 동시에, 다수의 기계부품으로 이루어지는 레티클 스테이지 또는 기판 스테이지를 노광장치 본체에 장착하여 배선 또는 배관을 접속하고, 그리고 종합조정 (전기조정, 동작확인 등) 을 함으로써 본 실시형태의 노광장치를 제조할 수 있다. 또한, 노광장치의 제조는 온도 및 클리인도 등이 관리된 클리인룸 내에서 행하는 것이 바람직하다
반도체 디바이스는 디바이스의 기능ㆍ성능설계를 행하는 스텝, 이 설계 스텝에 기초하여, 전술한 실시형태의 노광장치에 의하여 워킹 레티클을 제조하는 스텝, 실리콘 재료에서 웨이퍼를 제조하는 스텝, 전술한 실시형태의 노광장치 등에 의하여 레티클의 패턴을 웨이퍼에 노광전사하는 스텝, 디바이스 조립 스텝 (다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정을 포함함), 검사 스텝 등을 거쳐 제조된다.
또한, 본 발명은 전술한 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 범위내에서 다양하게 개변할 수 있는 것은 말할 것도 없다.
본 발명에 의하면, 중첩되는 복수 영역을 노광할 때, 제 1 분포를 가지는 에너지량으로 감응물체를 노광함과 동시에, 노광시에서의 주변부의 노광량 분포를 계측하고, 실제로 계측하여 얻어진 노광량 분포에 기초하여 주변부에서의 노광량이 목표치가 되는 제 2 분포를 결정하고 있기 때문에, 예를 들어 중합부와 중합부 이외의 부분에서 선폭이나 피치가 유사한 패턴을 전사할 때, 노광시에 플레어 등의 영향이 있었다 해도 중합부와 중합부 이외 부분의 노광량을 유사하게 할 수 있다.따라서, 중합부에 형성되는 패턴의 선폭과 중합부 이외의 부분에 형성되는 패턴의 선폭을 동일하게 할 수 있고, 그 결과 미세한 패턴을 정밀도 있게 형성할 수 있는 효과가 있다. 즉, 기판상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역을 각각 에너지빔으로 노광할 때, 각 영역내 또는 그 복수 영역의 전체 면에서 패턴 (전사 이미지) 의 선폭 등의 균일성 또는 제어 정밀도를 향상시킬 수 있게 되어 있다. 또한, 이 효과에 부가하거나 단독으로, 각 영역 내지는 그 복수 영역의 전체 면에서 노광량의 제어 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 에너지량 또는 그 적산치의 분포를 계측할 때, 차광판의 반사 영향을 없애고, 실제로 감응기판에 노광되어 있는 상태에 가까운 상태에서 에너지량 또는 그 적산치의 분포를 계측하고, 또는 노광량 분포를 구할 때 반사율의 차이를 고려하여 보정하고 있기 때문에, 예를 들어 중합부와 그 이외의 부분에서 적정 노광량이 동일할 때, 보다 높은 정밀도로 중합부의 노광량을 중합부 이외의 노광량과 동일하게 할 수 있는 효과가 있다. 즉, 기판상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역을 각각 에너지빔으로 노광할 때, 각 영역 내지는 그 복수 영역의 전체 면에서 노광량 분포를 균일화하거나, 각 영역 또는 그 복수 영역에서 노광량을 각각 대응하는 목표치와 거의 일치시킬 수 있게 되어 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 마스크에 대한 농도필터의 위치를 변경하는 것만으로, 또는 광학계의 배율을 변경하는 것만으로 중합부의 노광량을 용이하게 조정할 수 있는 효과가 있다. 또한, 단순히 농도필터의 위치를 변경하는 것뿐이므로 처리에 시간을 필요로 하지 않고, 그 결과 스루풋을 향상시킬 수 있는 효과도 얻어진다.
본 개시는 2000 년 2 월 29 일에 제출된 일본국 특허출원 제 2000-054962 호에 포함된 주제와 관련되고, 그 개시 전체는 여기에 참조사항으로서 명백하게 편입된다.

Claims (47)

  1. 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역에 각각 패턴을 전사하기 위하여, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 설정장치를 통하여 상기 각 영역을 에너지빔으로 노광하는 방법으로서,
    상기 주변부에서의 에너지량이 소정의 제 1 분포로 되도록 설정된 상기 설정장치를 통하여 상기 에너지빔을 조사하고, 상기 감응물체상에서 상기 주변부에 대응하는 부분에서의 노광량 분포를 계측하고,
    상기 계측된 노광량 분포에 기초하여, 상기 주변부에서의 노광량이 목표치로 되는 제 2 분포를 결정하도록 하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 분포는, 이론적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 분포는, 상기 설정장치를 통하여 상기 에너지빔을 검출하여 얻어지고, 상기 감응물체가 배치되는 소정 면상에서의 에너지량 또는 그 적산치의 분포에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 노광량 분포를 계측하는 광검출장치는 차광판에 광검출부를 형성하여 구성되고,
    상기 차광판의 표면의 반사율을 상기 감응물체의 표면의 반사율과 거의 동일하게 하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 노광량 분포를 계측하는 광검출장치는 차광판에 광검출부를 형성하여 구성되고,
    상기 차광판의 크기를 상기 에너지빔의 조사영역과 동일한 정도 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 노광량 분포를 계측하는 광검출장치는 차광판에 광검출부를 형성하여 구성되고,
    상기 광검출부의 검출치를, 상기 차광판의 표면의 반사율이 상기 감응물체의 표면의 반사율과 상이함으로써 발생되는 상기 광검출부의 검출치의 차이에 상당하는 값에 기초하여 보정하고, 상기 노광량 분포를 구하도록 하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 노광량 분포를 계측하는 광검출장치는 차광판에 광검출부를 형성하여 구성되고,
    상기 광검출부의 검출치를, 상기 차광판의 크기가 상기 에너지빔의 조사영역과 상이함으로써 발생되는 상기 광검출부의 검출치의 차이에 상당하는 값에 기초하여 보정하고, 상기 노광량 분포를 구하도록 하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 분포는 상기 주변부의 다중노광에 의한 그 광학특성의 변화까지 고려하여 결정되도록 하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 설정장치는 상기 주변부에서의 에너지량을 상기 제 1 분포로 규정하는 상기 에너지빔의 감쇠부를 가지는 농도필터를 포함하고, 상기 결정된 제 2 분포에 기초하여 상기 감쇠부의 감쇠특성을 조정하고, 상기 조정된 농도필터를 통하여 상기 에너지빔으로 상기 복수 영역을 각각 노광하도록 하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 에너지빔으로 감응물체를 다중노광하여 상기 노광량 분포를 계측하도록 하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 설정장치는, 상기 에너지빔의 에너지량을 서서히 감소시키는 감쇠부를 가지는 농도필터를 포함하고, 상기 결정된 제 2 분포에 기초하여, 상기 주변부가 중첩되는 제 1 중합부의 폭을 변화시키지 않고, 전사해야 할 패턴이 형성된 마스크에 대한 상기 농도필터의 위치를 변경하여, 상기 감쇠부의 이미지가 중첩되는 제 2 중합부의 폭을 변화시킴으로써, 상기 제 1 중합부의 노광량을 조정하도록 하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 농도필터는, 그 감쇠특성이 상기 결정된 제 2 분포에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 설정장치는, 상기 에너지빔의 에너지량을 서서히 감소시키는 감쇠부를 가지는 농도필터를 포함하고, 상기 결정된 제 2 분포에 기초하여, 상기 주변부가 중첩되는 제 1 중합부의 폭을 변화시키지 않고, 상기 농도필터로부터 전사해야 할 패턴이 형성된 마스크에 이르는 광학계의 광학특성을 변경하여, 상기 감쇠부의 이미지가 중첩되는 제 2 중합부의 폭을 변화시킴으로써, 상기 제 1 중합부의 노광량을 조정하도록 하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 농도필터는, 그 감쇠특성이 상기 결정된 제 2 분포에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  15. 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역에 각각 패턴을 전사하기 위하여, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 설정장치를 통하여 상기 각 영역을 에너지빔으로 노광하는 방법으로서,
    상기 설정장치를 통하여 상기 에너지빔을 조사하고, 상기 감응물체상에서 상기 주변부에 대응하는 부분에서의 노광량 분포를 계측하고, 광검출부 및 차광판을 가지는 광검출장치의 당해 차광판의 표면의 반사율을 상기 감응물체의 표면의 반사율과 거의 동일하게 하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 계측된 노광량 분포와, 상기 주변부의 다중노광에 의한 그 광학특성의 변화에 기초하여 상기 주변부에서의 노광량을 설정하도록 하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  17. 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역에 각각 패턴을 전사하기 위하여, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 설정장치를 통하여 상기 각 영역을 에너지빔으로 노광하는 방법으로서,
    상기 설정장치를 통하여 상기 에너지빔을 조사하고, 상기 감응물체상에서 상기 주변부에 대응하는 부분에서의 노광량 분포를 계측하고, 광검출부 및 차광판을 가지는 광검출장치의 당해 차광판의 크기를 상기 에너지빔의 조사영역과 동일한 정도 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 계측된 노광량 분포와, 상기 주변부의 다중노광에 의한 그 광학특성의 변화에 기초하여 상기 주변부에서의 노광량을 설정하도록 하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  19. 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역에 각각 패턴을 전사하기 위하여, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 설정장치를 통하여 상기 각 영역을 에너지빔으로 노광하는 방법으로서,
    상기 설정장치를 통하여 상기 에너지빔을 조사함과 동시에, 상기 감응물체상에서 상기 주변부에 대응하는 부분에서의 노광량 분포의 계측에 사용되는 광검출부 및 차광판을 가지는 광검출장치로 상기 에너지빔을 검출하고, 상기 차광판의 반사율과 상기 감응물체의 반사율간의 차이에 관한 정보와 상기 검출결과에 기초하여, 상기 주변부에서의 노광량을 설정하도록 하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 반사율의 차이에 기초하여 상기 광검출부의 검출치를 보정하여 상기 노광량 분포를 구하도록 하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  21. 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역에 각각 패턴을 전사하기 위하여, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 설정장치를 통하여 상기 각 영역을 에너지빔으로 노광하는 방법으로서,
    상기 설정장치를 통하여 상기 에너지빔을 조사함과 동시에, 상기 감응물체상에서 상기 주변부에 대응하는 부분에서의 노광량 분포의 계측에 사용되는 광검출부 및 차광판을 가지는 광검출장치로 상기 에너지빔을 검출하고, 상기 차광판의 크기와 상기 에너지빔의 조사영역과의 차이에 관한 정보와 상기 검출결과에 기초하여, 상기 주변부에서의 노광량을 설정하도록 하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 차광판의 크기와 상기 에너지빔의 조사영역과의 차이에 기초하여 상기 광검출부의 검출치를 보정하여 상기 노광량 분포를 구하도록하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  23. 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역에 각각 패턴을 전사하기 위하여, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 설정장치를 통하여 상기 각 영역을 에너지빔으로 노광하는 방법으로서,
    상기 주변부에서의 노광량이 소정의 제 1 분포로 되도록 설정된 상기 설정장치를 통하여 상기 에너지빔으로 테스트용 감응물체를 테스트 노광하고,
    상기 테스트용 감응물체상에 형성된 상기 주변부가 중첩되는 중합부의 패턴 이미지의 형상을 계측하고,
    상기 계측된 패턴 이미지의 형상이 목표치가 되는 제 2 분포를 결정하고, 상기 결정된 제 2 분포로 되도록 상기 설정장치를 설정하여 본(本)노광하도록 하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  24. 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역에 각각 패턴을 전사하기 위하여, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 설정장치를 통하여 상기 각 영역을 에너지빔으로 노광하는 방법으로서,
    상기 설정장치는 상기 에너지빔의 에너지량을 서서히 감소시키는 감쇠부를 가지는 농도필터를 포함하고,
    상기 주변부가 중첩되는 제 1 중합부의 폭을 변화시키지 않고, 전사해야 할 패턴에 대한 상기 농도필터의 위치를 변경하여, 상기 감쇠부의 이미지가 중첩되는제 2 중합부의 폭을 변화시킴으로써, 상기 제 1 중합부의 노광량을 조정하도록 하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 전사해야 할 패턴을 중합부 방향으로 확대한 패턴을 사용하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  26. 제 24 항에 있어서, 상기 제 1 중합부의 폭을 상기 농도필터의 감쇠부의 폭보다도 크게 설정하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  27. 감응기판상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역에 각각 패턴을 전사하기 위하여, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 설정장치를 통하여 상기 각 영역을 에너지빔으로 노광하는 방법으로서,
    상기 설정장치는 상기 에너지빔의 에너지량을 서서히 감소시키는 감쇠부를 가지는 농도필터를 포함하고,
    상기 농도필터에 의하여 규정되는 상기 에너지빔의 분포와, 전사해야 할 패턴과의 상대위치를 변화시킴으로써, 상기 주변부가 중첩되는 중합부에서의 노광량을 조정하도록 하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 전사해야 할 패턴을 중합부 방향으로 확대한 패턴을 사용하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  29. 감응기판상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역에 각각 패턴을 전사하기 위하여, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 설정장치를 통하여 상기 각 영역을 에너지빔으로 노광하는 방법으로서,
    상기 설정장치는 상기 에너지빔의 에너지량을 서서히 감소시키는 감쇠부를 가지는 농도필터를 포함하고,
    상기 주변부가 중첩되는 제 1 중합부의 폭을 변화시키지 않고, 상기 농도필터로부터 전사해야 할 패턴에 이르는 광학계의 광학특성을 변경하여, 상기 감쇠부의 이미지가 중첩되는 제 2 중합부의 폭을 변화시킴으로써, 상기 제 1 중합부의 노광량을 조정하도록 하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  30. 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역에 각각 패턴을 전사하기 위하여, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 설정장치를 통하여 상기 각 영역을 에너지빔으로 노광하는 방법으로서,
    상기 설정장치는 상기 에너지빔의 에너지량을 서서히 감소시키는 감쇠부를 가지는 농도필터를 포함하고,
    상기 농도필터에서 전사해야 할 패턴에 이르는 광학계의 광학특성을 변경하여, 상기 농도필터에 의하여 규정되는 상기 에너지빔의 분포와, 전사해야 할 패턴과의 상대위치를 변화시킴으로써, 상기 주변부가 중첩되는 중합부에서의 노광량을 조정하도록 하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  31. 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역에 각각 패턴을 전사하기 위하여, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 설정장치를 통하여 상기 각 영역을 에너지빔으로 노광하는 방법으로서,
    상기 설정장치는 상기 에너지빔의 에너지량을 서서히 감소시키는 감쇠부의 감쇠특성이 각각 상이한 복수의 농도필터를 포함하고,
    상기 농도필터를 교환함으로써, 상기 주변부가 중첩되는 중합부의 노광량을 조정하도록 하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  32. 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역에 각각 패턴을 전사하기 위하여, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 설정장치를 통하여 상기 각 영역을 에너지빔으로 노광하는 방법에 있어서,
    상기 주변부의 다중노광에 의한 그 광학특성의 변화에 기초하여 상기 주변부의 노광량을 설정하도록 하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  33. 제 1 항에 있어서, 전사용의 패턴을 확대한 패턴을 복수의 친(親)패턴으로 분할하고, 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역에 각각 친(親)패턴의 투영광학계에 의한 축소 이미지를 전사하기 위하여, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 설정장치를 통하여 상기 각 영역을 에너지빔으로 노광하도록 하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  34. 제 1 항에 기재된 노광방법을 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  35. 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역에 각각 패턴을 전사하기 위하여, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 감쇠부를 가지는 농도필터를 통하여 상기 각 영역을 에너지빔으로 노광하는 노광장치에 사용되는 당해 농도필터의 제조방법으로서,
    상기 주변부에서의 노광량이 소정의 제 1 분포로 되도록 설정된 감쇠부를 가지는 테스트용 농도필터를 통하여 감응물체를 상기 에너지빔으로 노광함과 동시에, 상기 감응물체상에서 상기 주변부에 대응하는 부분에서의 노광량 분포를 계측하고,
    상기 계측된 노광량 분포에 기초하여, 상기 주변부에서의 노광량이 목표치로 되는 제 2 분포를 결정하고,
    상기 결정한 제 2 분포로 되도록 상기 감쇠부를 형성하도록 하는 것을 특징으로 하는 농도필터의 제조방법.
  36. 제 35 항에 있어서, 상기 농도필터의 감쇠부의 감쇠특성은, 상기 농도필터를 구성하는 투명기판의 표면에 형성되는 차광도트의 밀도분포를 조정함으로써 설정되는 것을 특징으로 하는 농도필터의 제조방법.
  37. 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역에 각각 패턴을 전사하기 위하여, 상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 감쇠부를 가지는 농도필터를 통하여 상기 각 영역을 에너지빔으로 노광하는 노광장치에 사용되는 당해 농도필터의 제조방법으로서,
    상기 주변부에서의 노광량이 소정의 제 1 분포로 되도록 설정된 감쇠부를 가지는 농도필터를 통하여 상기 에너지빔으로 테스트용 감응물체를 노광하고,
    상기 테스트용 감응물체상에 형성된 상기 주변부가 중첩되는 중합부의 패턴 이미지의 형상을 계측하고,
    상기 계측된 패턴 이미지의 형상이 목표치로 되는 제 2 분포를 결정하고,
    상기 결정된 제 2 분포로 되도록 상기 감쇠부를 형성하도록 하는 것을 특징으로 하는 농도필터의 제조방법.
  38. 제 37 항에 있어서, 상기 농도필터의 감쇠부의 감쇠특성은, 상기 농도필터를 구성하는 투명기판의 표면에 형성되는 차광도트의 밀도분포를 조정함으로써 설정되는 것을 특징으로 하는 농도필터의 제조방법.
  39. 제 35 항에 기재된 제조방법을 사용하여 제조된 농도필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  40. 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역을 각각 에너지빔으로 노광하는 노광장치의 제조방법에 있어서,
    상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 농도필터를 통하여 상기 에너지빔을 조사하고, 상기 감응물체상에서 상기 주변부에 대응하는 부분에서의 노광량 분포를 계측하고,
    상기 계측된 노광량 분포와 상기 농도필터의 감쇠특성에 관한 정보에 기초하여, 상기 주변부에서 노광량 분포가 목표치로 되도록 상기 에너지빔의 감쇠부가 형성되는 농도필터를 제작하도록 하는 것을 특징으로 하는 노광장치의 제조방법.
  41. 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역을 각각 에너지빔으로 노광하는 노광장치의 제조방법에 있어서,
    상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 농도필터를 통하여 상기 에너지빔을 조사함과 동시에, 상기 감응물체상에서 상기 주변부에 대응하는 부분에서의 노광량 분포의 계측에 사용되는 광검출부 및 차광판을 가지는 광검출장치로 상기 에너지빔을 검출하고, 상기 차광판의 반사율과 상기 감응물체의 반사율의 차이에 관한 정보와, 상기 농도필터의 감쇠특성에 관한 정보와, 상기 검출결과에 기초하여, 상기 주변부에서 노광량 분포가 목표치로 되도록 상기 에너지빔의 감쇠부가 형성되는 농도필터를 제작하도록 하는 것을 특징으로 하는 노광장치의 제조방법.
  42. 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역을 각각 에너지빔으로 노광하는 노광장치의 제조방법에 있어서,
    상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 농도필터를 통하여 상기 에너지빔을 조사함과 동시에, 상기 감응물체상에서 상기 주변부에 대응하는 부분에서의 노광량 분포의 계측에 사용되는 광검출부 및 차광판을 가지는 광검출장치로 상기 에너지빔을 검출하고, 상기 차광판의 크기와 상기 에너지빔의 조사영역의 크기간의 차이에 관한 정보와, 상기 농도필터의 감쇠특성에 관한 정보와, 상기 검출결과에 기초하여, 상기 주변부에서 노광량 분포가 목표치로 되도록 상기 에너지빔의 감쇠부가 형성되는 농도필터를 제작하도록 하는 것을 특징으로 하는 노광장치의 제조방법.
  43. 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역을 각각 에너지빔으로 노광하는 노광장치의 제조방법에 있어서,
    상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키기 위하여, 상기 주변부의 다중노광에 의한 그 광학특성의 변화에 기초하여, 상기 주변부에서 노광량 분포가 목표치로 되도록 상기 에너지빔의 감쇠부가 형성되는 농도필터를 제작하도록 하는 것을 특징으로 하는 노광장치의 제조방법.
  44. 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역을 각각 에너지빔으로 노광하는 노광장치에 있어서,
    상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 설정장치를 구비하고,
    상기 설정장치는 상기 에너지빔의 에너지량을 서서히 감소시키는 감쇠부를가지는 농도필터를 포함하고,
    상기 주변부가 중첩되는 제 1 중합부의 폭을 변화시키지 않고, 전사해야 할 패턴에 대한 상기 농도필터의 위치를 변경하여, 상기 감쇠부의 이미지가 중첩되는 제 2 중합부를 변화시킴으로써, 상기 제 1 중합부의 노광량을 조정하도록 하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  45. 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역을 각각 에너지빔으로 노광하는 노광장치에 있어서,
    상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 설정장치를 구비하고,
    상기 설정장치는 상기 에너지빔의 에너지량을 서서히 감소시키는 감쇠부를 가지는 농도필터를 포함하고,
    상기 농도필터에 의하여 규정되는 상기 에너지빔의 분포와, 전사해야 할 패턴과의 상대위치를 변화시킴으로써, 상기 주변부가 중첩되는 중합부에서의 노광량을 조정하도록 하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  46. 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역을 각각 에너지빔으로 노광하는 노광장치에 있어서,
    상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 설정장치를 구비하고,
    상기 설정장치는 상기 에너지빔의 에너지량을 서서히 감소시키는 감쇠부를 가지는 농도필터를 포함하고,
    상기 주변부가 중첩되는 제 1 중합부의 폭을 변화시키지 않고, 상기 농도필터로부터 전사해야 할 패턴에 이르는 광학계의 광학특성을 변경하여, 상기 감쇠부의 이미지가 중첩되는 제 2 중합부의 폭을 변화시킴으로써, 상기 제 1 중합부의 노광량을 조정하도록 하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  47. 감응물체상에서 주변부가 부분적으로 중첩되는 복수 영역을 각각 에너지빔으로 노광하는 노광장치에 있어서,
    상기 주변부에서 노광량을 서서히 감소시키는 설정장치를 구비하고,
    상기 설정장치는 상기 에너지빔의 에너지량을 서서히 감소시키는 감쇠부를 가지는 농도필터를 포함하고,
    상기 농도필터로부터 전사해야 할 패턴에 이르는 광학계의 광학특성을 변경하여, 상기 농도필터에 의하여 규정되는 상기 에너지빔의 분포와, 전사해야 할 패턴과의 상대위치를 변화시킴으로써, 상기 주변부가 중첩되는 중합부에서의 노광량을 조정하도록 하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
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