KR20020083461A - 노광 장치의 조도 불균일의 측정 방법, 조도 불균일의보정 방법, 반도체 장치의 제조 방법 및 노광 장치 - Google Patents

노광 장치의 조도 불균일의 측정 방법, 조도 불균일의보정 방법, 반도체 장치의 제조 방법 및 노광 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 조명 광학계로부터 사출된 조명광을 포토 마스크에 조사하고, 상기 포토 마스크를 통과한 빛을 투영 광학계를 거쳐서 감광 기판 상의 유한 영역에 투영 노광하는 노광 장치에 대해, 상기 투영 광학계에 기인하는 상기 감광 기판 상의 유한 영역 내에 있어서의 조도 불균일의 측정을 행하는 노광 장치의 조도 불균일의 측정 방법으로서, 상기 감광 기판 상의 유한 영역 내의 복수의 결상점마다 상기 포토 마스크의 한 점으로부터 사출하여 결상점에 도달하는 광선의 경로마다 상기 투영 광학계의 투과율의 평균치를 산출하고, 상기 결상점마다 구해진 투과율의 평균치로부터 상기 감광 기판 상의 유한 영역 내에 있어서의 조도 불균일을 산출하는 것을 포함한다.

Description

노광 장치의 조도 불균일의 측정 방법, 조도 불균일의 보정 방법, 반도체 장치의 제조 방법 및 노광 장치{METHOD FOR MEASURING ILLUMINATION UNUNINFORMITY, METHOD FOR CORRECTING ILLUMINATION UNUNINFORMITY, METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR APPARATUS, AND EXPOSURE APPARATUS}
본 출원은 본 명세서에서 참조된 전체 내용이 2001년 4월 27일자로 출원된 일본 특허 출원 제2001-133298호의 우선권의 권리를 청구하며 이를 기초하고 있다.
본 발명은 반도체 장치의 제조 공정에 있어서 이용되는 광 리소그래피 기술에 관한 것으로, 특히 노광 장치의 일괄 노광 영역 내의 조도 불균일의 측정 방법, 조도 불균일의 보정 방법, 반도체 장치의 제조 방법 및 노광 장치에 관한 것이다.
반도체 장치의 회로 패턴의 제조에는 광 리소그래피 기술이 일반적으로 사용된다. 광 리소그래피 공정에 사용되는 투영 노광 장치에서는 조명 광학계로부터 사출된 빛이 회로 패턴이 묘화된 포토 마스크(레치클)로 입사한다. 그리고, 포토 마스크를 통과한 빛은 투영 광학계에 의해 집광된다. 그리고, 일반적으로는 포토 레지스트가 도포된 감광 기판, 구체적으로는 예를 들어 실리콘 웨이퍼 상에 반도체 장치의 회로 패턴이 결상 투영된다.
일반적으로, 반도체 장치 제조 공정 등에서 이용되는 노광 장치는 부분 코히어런트 결상계에 의해 상을 전사한다. 부분 코히어런트 결상계라 함은 포토 마스크에 대해 빛을 조사하는 조명 광학계의 개구수가 0보다도 크고, 또한 포토 마스크를 통과한 광상을 감광 기판 표면에 대해 투영하는 투영 광학계의 개구수보다도 작은 상태를 가리킨다. 즉, 이 노광 장치는 어떤 면적을 갖는 이차 광원으로부터의 빛을 포토 마스크에 조사시키고, 포토 마스크를 투과한 빛을 투영 광학계를 거쳐서 기판 상에 집광시켜 포토 마스크면의 패턴을 기판 표면에 결상 투영시킨다.
적절한 광강도로 노광을 행함으로써 포토 레지스트를 적절하게 감광시키고, 그 결과로서 기판 상에 적절한 레지스트 패턴이 전사된다. 노광량이 지나치게 높거나, 지나치게 낮아도 적절한 전사는 이루어지지 않는다. 일반적으로, 일괄 전사되는 상이 존재하는 유한 영역, 즉 일괄 노광 영역은 종횡이 수 ㎜ 내지 수십 ㎜의 크기가 있고, 이 일괄 노광 영역에 있어서 빛의 조도가 균일할 필요가 있다. 패턴이 미세하면 미세할수록 적당한 상이 전사되는 노광량의 변동에 관한 여유도는 좁고, 조도가 고정밀도로 균일할 필요가 있다.
실제의 노광 장치에 있어서는, 투영 광학계를 구성하는 렌즈의 반사 방지막의 불균일성 등의 이유에 의해 일괄 노광 영역 내의 조도가 변화할 우려가 있다. 조도 불균일을 억제하기 위해 렌즈를 광축 방향에 따라서 이동시키는 방법, 혹은 광학계 내의 어떤 면에 조도 분포를 보정하는 필터를 설치하는 방법 등에 의한 방법을 취할 수 있다. 이와 같은 보정을 행하기 위한 전제로서, 실제로 발생하고 있는 조도 분포를 정확하게 측정할 필요가 있다.
종래의 노광 장치의 노광 영역 내 조도 불균일의 측정 방법은 포토 마스크면에 패턴이 없는 상태에서 빛을 조사하여 기판면에 있어서의 조도의 일괄 노광 영역 내의 분포를 측정하고, 그 결과에 의거하여 조도의 보정을 행하고 있었다. 예를 들어, 일본 특허 공개 평7-192995에는 스캔형 노광 장치에 있어서의 일괄 노광 영역 내의 조도 불균일의 측정 방법이 개시되어 있다. 기판면을 조사하는 빛을 수광 소자에 의해 수광하여 조도를 측정하고, 그 측정을 일괄 노광 영역 내의 복수의 점에 있어서 행함으로써 조도 불균일을 측정한다.
그러나, 상기한 측정 방법에 의해 측정한 조도 불균일 데이터를 이용하여 조도 불균일을 보정해도 미세한 장치 패턴을 노광 전사할 때에, 노광 영역 내에 조도 불균일이 발생해 버린다는 문제가 있었다. 상술한 바와 같이 노광 장치는 부분 코히어런트 결합계이므로 포토 마스크면에 패턴이 없는 상태에서 노광을 행하면, 노광광은 투영 광학계 내의 광축에 가까운 경로만, 바꿔 말하면 동공면의 중앙 근방만을 통과한다. 즉, 종래의 조도 불균일의 측정은 투영 광학계의 광축으로부터 떨어진 영역, 즉 동공면의 단부 부근을 통과하는 빛의 경로의 투과율은 고려되어 있지 않다. 한편, 미세한 반도체 장치 패턴의 투영 노광에는 동공면의 단부 부근을 통과하는 회절광이 사용된다. 일반적으로, 포토 마스크로부터 사출된 빛은 복수의 렌즈로 이루어지는 투영 광학계를 여러 가지의 경로를 도입해 통과하여 감광 기판 상에 집광된다. 경로에 의해 렌즈재를 통과하는 길이나 렌즈면으로의 입사각이 다르다. 빛의 반사, 산란이 일어나면 노광광의 강도가 감쇠하지만, 반사나 산란은 렌즈재 통과 길이나 렌즈면으로의 입사각에 의존하므로 빛의 경로에 의존하여 빛의 감쇠량이 다르다. 바꿔 말하면, 빛의 경로에 의존하여 투영 광학계의 투과율이 다르다. 특히, 동공면의 중심과 단부에서는 렌즈 두께가 다르고, 또한 렌즈 표면에 입사하는 빛의 입사각이 다르므로 투영 광학계의 동공면의 중앙 부근을 통과하는 광경로와 동공면의 단부 부근을 통과하는 광경로 사이에서 투과율이 크게 다를 우려가 있다. 따라서 만약, 감광 기판 상의 어떤 점에 미세한 반도체 장치 패턴을 결상 투영시키는 경우에, 동공면의 단부 부근을 통과하는 회절광 경로의 투과율이 변동하고 있던 경우, 이 결상점에 전사되는 노광광의 강도가 다른 결상점의 노광광 강도에 대해 변동한다. 그러나 전술한 조도 불균일 측정 방법에서는 동공면의 단부 부근을 통과하는 경로의 투과율은 고려되지 않으므로, 이 미세 패턴 전사에 대해 적절한 조도 불균일의 보정치를 얻을 수 없다. 이와 같은 조도 불균일은 미세한 반도체 장치 패턴의 정상적인 형성을 곤란하게 하여 반도체 장치 제조의 수율을 저하시킬 우려가 있다.
도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 조도 불균일 보정 방법을 나타낸 흐름도.
도2는 제1 실시 형태에 관한 검사의 대상이 되는 노광 장치의 전체 구성을 도시한 도면.
도3의 (a) 및 (b)는 도2에 도시한 노광 장치에 조립되는 포토 마스크를 도시한 도면.
도4는 동공면 내를 통과하는 회절광을 모식적으로 도시한 평면도.
도5는 동공면 내 패턴 전사에 의해 얻게 되는 레지스트 패턴을 모식적으로 도시한 평면도.
도6a 내지 도6c는 노광량을 바꾸어 포토 레지스트막에 대해 노광을 행하여 얻게 되는 레지스트 패턴를 도시한 평면도.
도7은 제1 실시 형태에 관한 검사의 대상이 되는 노광 장치의 전체 구성을 도시한 도면.
도8은 측정된 동공면 내에 있어서의 투과율 분포의 일예를 나타낸 도면.
도9는 평균 투과율의 일괄 노광 영역 내 변동을 도시한 도면.
도10은 보정 필터를 갖는 노광 장치의 개략 구성을 도시한 도면.
도11은 조도 불균일 보정 필터 내의 투과율 분포를 도시한 도면.
도12는 링 조명을 이용한 경우의 동공면 내의 회절광 분포를 도시한 평면도.
도13은 도12에 도시한 회절광 분포를 도시한 경우에 투과율을 측정하는 영역을 도시한 평면도.
도14는 회절광 강도의 경로 의존성을 동공면 상의 등강도선도로서 나타낸 도면.
도15a 및 도15b는 제3 실시 형태에 관한 포토 마스크의 개략 구성을 도시한 도면.
도16은 도15a 및 도15b에 도시한 포토 마스크를 이용한 노광 장치의 개략 구성을 도시한 도면.
도17은 제4 실시 형태에 관한 주기 패턴의 예를 나타낸 평면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 조명 광학계
2 : 노광광
3, 1401 : 포토 마스크
4, 1503 : 투영 광학계
5 : 웨이퍼
6 : 0차 회절광
7a : +1차 회절광
7b : -1차 회절광
22 : 그레이팅 핀 홀 패턴
23 : 차광 영역
24, 1403 : 회절 패턴
25, 1601 : 차광부
26, 1602 : 투광부
31, 43, 53 : 동공면의 단부
32 : 0차 회절광 패턴
33a : +1차 회절광 패턴
33b : -1차 회절광 패턴
(1) 본 발명의 일예에 관한 노광 장치의 조도 불균일의 측정 방법은 조명 광학계로부터 사출된 조명광을 포토 마스크에 조사하고, 상기 포토 마스크를 통과한 빛을 투영 광학계를 거쳐서 감광 기판 상의 유한 영역에 투영 노광하는 노광 장치에 대해 상기 투영 광학계에 기인하는 상기 감광 기판 상의 유한 영역 내에 있어서의 조도 불균일의 측정을 행하는 노광 장치의 조도 불균일의 측정 방법으로서, 상기 감광 기판 상의 유한 영역 내의 복수의 결상점마다 상기 포토 마스크의 한 점으로부터 사출하여 결상점에 도달하는 광선의 경로마다 상기 투영 광학계의 투과율의 평균치를 산출하고, 상기 결상점마다 구해진 투과율의 평균치로부터 상기 감광 기판 상의 유한 영역 내에 있어서의 조도 불균일을 산출하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치의 조도 불균일의 측정 방법.
(2) 본 발명의 일예에 관한 노광 장치의 조도 불균일의 측정 방법은 조명 광학계로부터 사출된 조명광을 광투과 패턴이 형성된 포토 마스크에 조사하고, 상기 포토 마스크를 통과한 빛을 투영 광학계를 거쳐서 상기 광패턴에 유사한 패턴을 감광 기판 상의 유한 영역에 전사하는 노광 장치에 대해 상기 투영 광학계에 기인하는 상기 감광 기판의 상기 유한 영역 내에 있어서의 조도 불균일의 측정을 행하는 노광 장치의 조도 불균일의 측정 방법으로서, 상기 포토 마스크에는 소정의 영역 내에서 같은 주기성을 갖는 회절 패턴이 복수 배치되고, 상기 감광 기판면에는 임의의 점의 조도를 측정하는 조도 측정 기구가 구비되고, 상기 회절 패턴을 상기 조명 광학계로부터의 빛으로 조명하여 상기 감광 기판면에 있어서 상기 회절 패턴에 의해 형성되는 상의 위치에 있어서의 조도를 상기 조도 측정 기구를 이용하여 측정하고, 상기 감광 기판의 유한 영역 내에 있어서의 조도 분포를 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 형태를 이하에 도면을 참조하여 설명한다.
(제1 실시 형태)
도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 조도 불균일 보정 방법을 도시한 흐름도이다.
(스텝 S101)
우선, 노광 장치의 투영 광학계의 경로에 의존하는 투과율 분포를 구한다.
본 실시 형태에 관한 조도 불균일 측정 방법에서는, 본 발명자가 특허 출원 2000-36690(일본 특허 공개2001-230179 공보, 미국 출원 번호 09/783, 295)에서 개시한 경로에 의존한 투영 렌즈 투과율을 측정하는 방법을 이용한다. 특허 출원 2000-36690에 개시한 경로에 의존한 투영 렌즈의 투과율 측정 방법에 대해 이하에 설명한다.
도2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 검사의 대상이 되는 노광 장치의 전체 구성을 도시한 도면이다. 본 실시 형태에서는 KrF 엑시머 레이저 축소 투영 노광 장치(λ = 248 ㎚, NA = 0.6, σ = 0.3, M = 4)의 검사를 행하는 경우를 예로 들어 설명한다. 여기서, λ는 노광 파장, NA는 투영 광학계의 웨이퍼측의 개구수를, σ는 노광 장치의 코히어런스 팩터, M은 포토 마스크의 배율이다.
도2에 도시한 바와 같이, 노광광(2)의 광로에 따라서 조명 광학계(1)와, 포토 마스크(3)와, 투영 광학계(4)와, 웨이퍼(5)가 차례로 배열되어 노광 장치가 구성되어 있다.
도3(a) 및 도3(b)는 상기 노광 장치에 조립되는 검사용의 포토 마스크(3)를 도시한 도면이다. 도3a의 전체 구성 평면도에 도시한 바와 같이 포토 마스크(3)의 패턴면에는 광투과 패턴으로서 그레이팅 핀 홀 패턴(22)이 배치되어 있다. 그리고, 이 그레이팅 핀 홀 패턴(22)의 주위는 차광 영역(23)으로 되어 있다. 핀 홀 패턴(22)의 직경은 50 ㎛(포토 마스크 상 스케일)이다.
도3(b)는 포토 마스크(3)의 그레이팅 핀 홀 패턴(22)의 일부를 확대한 도면이다. 도3(b)에 도시한 바와 같이 포토 마스크(3)의 그레이팅 핀 홀 패턴(22)에는 차광부(25)와 투광부(26)가 주기적으로 형성된 라인 & 스페이스 패턴으로 이루어지는 회절 패턴(24)이 형성되어 있다.
이상에 나타낸 포토 마스크(3)를 도2에 도시한 바와 같이 패턴이 형성된 면이 조명 광학계(1)측에 배치되도록 설치하여 패턴 노광을 행한다. 또한, 통상의 패턴 노광의 경우에는 웨이퍼(5)측에 실패턴 형성면이 오도록 설치된다. 본 실시 형태와 같이 실패턴 노광과는 표리 반대로 하여 포토 마스크(3)를 마스크 스테이지에 장착함으로써, 웨이퍼(5)와 포토 마스크(3)의 패턴면이 공역이 아닌 상태로 할 수 있다. 또한, 웨이퍼(5) 상에는 도시하지 않은 포토 레지스트가 도포되어 있다.
포토 마스크 패턴면과 웨이퍼면은 공역이 아니므로 웨이퍼면에는 라인 앤드 스페이스 패턴은 전사되지 않고, 대신에 라인 앤드 스페이스 패턴에서 발생한 회절광이 각각의 위치에 도달하여 그 레지스트 패턴이 형성된다. 포토 마스크(3)는 차광부와 투광부만으로 이루어지는 바이너리 마스크이다. 따라서, +1차 회절광과-1차 회절광은 동일 강도로 발생한다.
또한, 회절 패턴(24)의 주기 p는 p > Mλ/NA(1 + σ)를 만족시키도록 설정한다. 이에 의해, 웨이퍼(5)에 있어서 0차 회절광과 1차 회절광이 떨어진 위치에 전사된다. 이 상태에서는 후술하는 ±1차 회절광의 측정에 있어서, 0차 회절광의 상에 방해되지 않게 측정할 수 있어 가장 적절하다.
본 실시 형태에서는, 라인 앤드 스페이스 패턴의 주기는 1.6 ㎛(포토 마스크 상 스케일)이고, 차광부(25) 폭과 투광부(26) 폭과의 비를 1:1로 했다.
도4는 동공면을 통과하는 회절광을 모식적으로 도시한 평면도이다. 도4에 도시한 바와 같이 동공면을 0차 회절광(6), ±1차 회절광(7a) 및 -1차 회절광(7b)이 통과한다. 또한 도4에 있어서 부호 31은 동공면의 단부이다.
도5는 동공면 내 패턴 전사에 의해 얻게 되는 레지스트 패턴을 모식적으로 도시한 평면도이다. 전술한 바와 같이, 각각의 회절광이 웨이퍼면의 각각 다른 위치에 조사되므로, 도5에 도시한 바와 같이 레지스트에는 0차 회절광 패턴(32), +1차 회절광 패턴(33a), -1차 회절광 패턴(33b)이 각각 형성된다. 회절광 패턴(32, 33a 및 33b)은 각각이 노광 장치의 조명 광학계(1) 내에 형성되는 2차 광원면의 휘도 분포의 상사형이고, 조명의 크기를 나타내는 코히어런스 팩터(σ)의 값을 반영한 크기로 되어 있다.
0차 회절광(6), +1차 회절광(7a) 및 -1차 회절광(7b)은 투영 광학계 내에 있어서, 각각의 경로를 통해 웨이퍼(5) 상에 도달하고, 웨이퍼 표면의 포토 레지스트를 감광시킨다. 따라서, +1차 및 -1차의 각 회절광의 강도가 포토 레지스트의감광 노광량으로부터 구할 수 있다. 구체적으로는, 노광량을 바꿔 노광하여 포토 레지스트에 패턴을 형성하고, 그 결과로부터 착안하는 위치의 레지스트가 완전히 제거되는 최소의 노광량을 찾아내어 이를 감광 노광량으로 하고, 이들의 역수의 비를 취함으로써, +1차/-1차의 회절광이 통과하는 경로의 투과율의 비를 구할 수 있다.
도6a 내지 도6c에, 노광량을 바꿔 포토 레지스트막에 대해 노광을 행하여 얻게 되는 포토 레지스트막의 패턴의 평면도를 도시한다. ±1차 회절광은 0차 회절광에 비해 강도가 작으므로, 도6a에 도시한 바와 같이 0차 회절광 패턴(32)에서는 포토 레지스트가 완전히 제거되지만, +1차 회절광 패턴(33a) 및 -1차 회절광(33b)에서는 포토 레지스트막이 완전하게는 제거되지 않는다.
노광량을 도6a의 경우보다 크게 하면, 도6b에 도시한 바와 같이 +1차 회절광 패턴(33a)의 포토 레지스트막이 완전히 제거되지만, -1차 회절광이 조사된 영역의 포토 레지스트막은 완전히 제거되지 않는다. 또한, 노광량을 크게 하면 도6c에 도시한 바와 같이 +1차 및 -1차 회절광 패턴(33a, 33b)의 포토 레지스트막이 완전히 제거된다.
예를 들어, +1차 회절광 패턴(33a)의 포토 레지스트막이 완전히 제거되는 최저의 노광량을 Ma, -1차 회절광 패턴(33b)의 포토 레지스트막이 완전히 제거되는 최저의 노광량을 Mb라 한다. 그리고, 얻게 된 노광량 Ma및 Mb로부터 포토 레지스트막이 완전히 제거되는 광강도를 본다. 광강도의 비는 노광량 비의 역수라고 생각된다. 따라서, +1차 회절광에 의해 포토 레지스트가 제거되는 광강도를 Ia, -1차 회절광에 의해 포토 레지스트가 제거되는 광강도를 Ib라 하면, Ia: 1b= 1/Ma: 1/Mb가 된다. 예를 들어 Ma: Mb= 9 : 10인 경우, 회절광 강도의 비 Ia: Ib= 1/9 : 1/10 = 10 : 9가 된다.
이상적인 투영 광학계이면, +1차 회절광이 통과하는 경로와 -1차 회절광이 통과하는 경로는 이들의 투과율이 같으므로, 이 회절광 강도 Ia및 Ib는 같아진다. 한편, 투영 광학계를 구성하는 렌즈재를 통과할 때에 빛이 산란되거나, 렌즈 표면의 반사율이 커지거나, 혹은 표면에 오염이 있는 경우, 그 부위에 있어서의 빛의 투과율은 낮아진다. 그 결과, 투과율이 광경로에 의존하여 변동하는 일이 일어날 수 있다. 상기한 예에서는 포토 마스크 상의 회절 격자에 있어서의 회절에 의해 동일 강도로 발생한 +1차 회절광과 -1차 회절광이 투과율이 다른 각각의 경로를 통해 투영 광학계를 통과하고, 웨이퍼에 도달했을 때에는 강도비가 10 : 9로 되어 있는 모습을 나타내고 있다. 여기서, 물질의 광투과율이 입사 광강도에 대한 사출광의 강도의 비로 정의되는 것을 고려하면, +1차 회절광 경로의 투과율과, -1차 회절광 경로의 투과율의 비는 10 : 9라고 알 수 있다. 이상과 같이 하여, 노광량 Ma및 Mb에 의거하여 투영 광학계의 투과율의 광경로 의존성을 검사하는 것이 가능해진다.
또한, 내부의 라인 앤드 스페이스 패턴의 주기 및 듀티비가 공통으로 방향이다른 그레이팅 핀 홀이나, 듀티비가 공통으로 주기가 다른 라인 앤드 스페이스를 패턴을 갖는 그레이팅 핀 홀에서는 그들에 의해 발생하는 ±1차 회절광의 강도는 동일하다. 이들을 마스크 패턴으로서 근방의 위치에 배치하여 노광한다. 주기를 바꾼 그레이팅 핀 홀에서는 ±1차 회절광의 경로가 동공면 상에서 직경 방향으로 이동한다. 한편, 방향을 바꾼 그레이팅 핀 홀에서는 ±1차 회절광의 경로가 동공면 상에서 각도 방향으로 이동한다. 이들의 관계를 고려하여 다른 종류의 그레이팅 핀 홀로부터 얻게 되는 결과를 맞추면, 웨이퍼 상의 어느 1점의 결상에 기여하는 임의의 빛의 경로에 대한 투과율 변동의 모습이 판명된다. 웨이퍼 상의 다른 위치의 결상에 관한 광경로 의존 투과율 변동을 알기 위해서는 별도의 위치에 동일한 그레이팅 핀 홀군을 배치하여 노광하면 된다. 예를 들어, 도2에서는 노광 영역의 단부에 가까운 위치의 측정을 나타내고, 도7에서는 노광 영역의 중앙 부근의 측정을 나타내고 있다.
도8에는 이 방법을 이용하여 측정된 동공면 내 투과율 분포의 일예를 나타낸다. 이 도면에서 측정 대상인 노광 장치는 투영 광학계의 개구수가 0.6, 조명 광학계의 개구수가 0.18 이상 0.45 이하이며, 즉 부분 코히어런트 결상계의 구조를 갖는다.
(스텝 S102)
다음에, 일괄 노광 영역 내의 복수의 점에 관하여 상기 방법으로 측정한 각각의 투과율 분포에 있어서, 동공면 내의 모든 점을 통과하는 광선에 대해 구하게 된 투과율의 평균치를 산출한다. 바꿔 말하면, 동공면 내에서 분포를 갖는 투과율의 평균치를 구한다. 노광 기판 상의 일괄 노광 영역(유한 영역)의 임의의 결상점에 대해 투과율의 평균치를 구한다. 도9는 투과율 평균치의 일괄 노광 영역 내 변동을 나타낸 도면이다.
(스텝 S103)
계속해서, 투과율 평균치 분포로부터 조도 불균일을 산출한다. 스텝 S102에서 구하게 된 결상점마다의 투과율의 평균치를 규격화함으로써 구할 수 있다.
(스텝 S104)
계속해서, 조도 불균일의 산출 결과에 의거하여, 예를 들어 투영 광학계 내에 존재하고, 또한 포토 마스크의 패턴면과 대략 공역인 위치에 일괄 노광 영역 내의 조도 불균일을 보정하기 위한 필터(보정 필터)를 설치한다.
도10은 측정된 투과율에 대해 보정 필터를 갖는 노광 장치의 개략 구성을 도시한 도면이다. 도10에 도시한 바와 같이, 조명 광학계(1)가 레이저 혹은 수은 램프로 이루어지는 광원(900), 렌즈계(901), 플라이 아이 렌즈(902), 조리개(903), 제1 렌즈(904), 광학 필터가 달린 조리개(905), 제2 렌즈(906) 및 제3 렌즈(907)가 배열되어 구성되어 있다. 광학 필터가 달린 조리개(905)는 부호 908의 패턴면과 공역인 면에 노광 영역을 제한하는 조리개가 존재하고, 또한 이 면에 일괄 노광 영역 내의 조도 불균일을 보정하는 보정 필터가 설치되어 있다. 이 보정 필터는 일괄 영역 내의 각 점에 관한 투영 광학계(4)의 평균 투과율의 분포에 의해 발생하는 조도 불균일을 보정하는 투과율 분포를 갖고 있다. 즉, 도11에 도시한 바와 같은 도9에 도시한 측정치의 역비의 분포를 갖는 필터로 한다. 도11은 조도 불균일 보정 필터 내의 투과율 분포를 도시한 도면이다.
조도 불균일을 보정하기 위한 광학 필터로서는, 투명한 기판 상에 크롬 등의 불투명 재료를 적층하여 투과율의 분포를 부여한 것이나, 빛의 투과율을 장소마다 바꾸는 패턴을 표시시킨 액정 패널 등이 이용된다. 전자의 경우, 종래의 포토 마스크 제작의 기술에 의해 간단히 제작 가능하다. 액정 패널을 이용한 경우, 포토 마스크를 바꿀 때마다 마스크 패턴에 적합한 조도 불균일 보정 분포를 자유로이 부여할 수 있고, 따라서 필터 스스로를 교체하는 시간을 절약할 수 있다는 이점이 있다. 물론, 적절하게 조도 불균일을 보정할 수 있는 것이면, 여기서 도시한 것 이외의 필터만으로도 좋다.
이 결과, 미세 패턴의 전사에 있어서 기판에 조사되는 광강도가 균일해져 장치 패턴이 정상적으로 결상 투영된다.
본 실시 형태의 작용 및 효과에 대해 이하에 설명한다. 포토 마스크를 설치하지 않은 경우나 비교적 큰 사이즈의 패턴을 노광하는 경우, 투영 광학계를 통과하는 빛의 경로는 투영 광학계의 동공면의 중앙 부근(광축 부근)을 통과하는 광로뿐이다. 한편, 노광 파장 이하 사이즈의 미세한 장치 패턴을 투영 노광할 때의 광로는 투영 광학계의 동공면의 단부 부근까지 확대되는 경향이 있다. 일반적으로, 포토 마스크로부터 사출된 빛은 복수의 렌즈로 이루어지는 투영 광학계를 다양한 경로를 도입해 통과하여 감광 기판 상에 집광된다. 경로에 의해, 렌즈재를 통과하는 길이나 렌즈면으로의 입사각이 다르다. 빛의 반사, 산란이 일어나면 노광광의 강도가 감쇠하지만, 반사나 산란은 렌즈재 통과 길이나 렌즈면으로의 입사각에 의존하므로 빛의 경로에 의존하여 빛의 감쇠량이 다르다. 바꿔 말하면, 빛의 경로에 의존하여 투영 광학계의 투과율이 다르다. 특히, 동공면의 중심과 단부에서는 렌즈 두께가 다르고, 또한 렌즈 표면에 입사하는 빛의 입사각이 다르므로, 투영 광학계의 동공면의 중앙 부근을 통과하는 광경로와 동공면의 단부 부근을 통과하는 광경로 사이에서 투과율이 크게 다를 우려가 있다.
따라서, 종래와 같이 광축 부근을 통과하는 빛을 측정하여 조도 불균일을 보정하면, 노광 파장에 대해 큰 사이즈의 패턴 노광시에는 조도 불균일이 억제되지만, 투영 광학계의 동공면의 단부를 통과하는 빛을 사용하여 결상 투영되는 미세 패턴에 대해서는 적절한 조도 불균일 보정이 이루어지지 않는 사태로 빠진다.
그래서, 본 실시 형태와 같이 투영 광학계의 빛의 경로에 의존한 광투과율의 변화를 측정하고, 측정된 광투과율로부터 평균 투과율을 산출하여 웨이퍼 상의 일괄 노광 영역 내의 복수의 점의 평균 투과율을 구하여 조도 불균일을 산출하고, 얻게 된 조도 불균일 데이터로부터 보정을 행하여 미세한 장치 패턴을 노광 전사하면, 큰 패턴뿐만 아니라 미세한 패턴의 투영 노광에 관해서도 조도 불균일을 적절하게 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서 사용된 포토 마스크는 그레이팅 핀 홀 패턴 이외의 영역은 차광되어 있고, 즉 피복율이 높은 포토 마스크를 이용하고 있다. 이 경우, 미광량은 작고, 따라서 피복율이 높은 포토 마스크에 대해 정확한 보정치를 구할 수 있다. 만약, 피복율이 낮은 포토 마스크의 사용에 대해 보정을 가할 때는 투과율 측정용의 포토 마스크가 마찬가지의 피복율이 되도록, 측정 패턴과 간섭하지 않도록 이격하여 투과 영역을 배치한 포토 마스크를 사용하면 적절한 조도 불균일 보정치를 얻을 수 있다.
본 실시 형태에 의거하면, 종래 방법에서는 측정할 수 없었던 동공면의 단부 영역을 통과하는 빛의 영향도 가미한 조도 불균일이 측정된다. 이것을 바탕으로 조도 불균일 보정을 가함으로써 실제 장치 패턴 전사시에 생기는 조도 불균일을 적절하게 보정할 수 있다.
이 방법의 변형예로서, 동공면 전체의 투과율의 평균치를 구하는 대신에 동공면 내의 임의의 일부분 영역에 관한 평균치를 계산해도 좋다. 계산된 평균치를 바탕으로 조도 불균일의 보정을 실시하면, 특정한 패턴의 전사에 있어서의 실질적인 조도 불균일을 정밀도 좋게 억제할 수 있다.
예를 들어, 링 조명을 이용하여 미세한 라인 앤드 스페이스 패턴을 전사하는 경우를 설명한다. 도12는 링 조명을 이용한 경우의 동공면 내의 회절광 분포를 도시한 평면도이다. 도12에 있어서, 부호 41이 회절광이 통과하는 회절광 통과 영역이고, 부호 42가 회절광이 통과하지 않는 회절광 비통과 영역이고, 부호 43은 동공면의 단부이다. 도12에 도시한 바와 같이, 회절광은 렌즈의 중앙 부근을 전혀 통과하지 않고, 렌즈의 단부 부근만을 통과한다. 따라서, 도13에 도시한 회절광의 통과 영역을 포함하는 영역(51)의 투과율의 평균치를 구하여 그 값을 바탕으로 보정을 가하면 되고, 영역(52)의 투과율의 평균치를 구하지 않아도 된다. 또한, 도13에 있어서 부호 53은 동공면의 단부이다.
본 실시예에 있어서 행해지는 광경로 의존 투과율 분포의 측정은 특허 출원2000-36990에 개시되어 있는 방법에 한정되지 않고, 별도의 방법으로 광경로에 의존하는 투과율 분포를 측정하여 구할 수 있는 값을 바탕으로 보정을 가해도 좋다. 예를 들어, 노광 장치의 감광 기판면보다 하방의 동공면과 공역이 되는 면에 수광 소자를 설치하여 측정해도 좋다. 혹은, 투영 광학계를 조립하기 전에 구성하는 렌즈 하나하나의 투과율의 분포를 구하고, 모든 렌즈에 관하여 투과율을 곱함으로써 광경로에 의존하는 투과율을 구해도 좋다.
(제2 실시 형태)
제1 실시 형태에서는 동공면 전체를 통과하는 빛의 투과율의 평균을 계산함으로써 웨이퍼면 상의 어느 1개의 결상점에서의 조도 불균일 보정치를 산출하였다. 이 방법은 그 결상점에 도달하는 광로(전체 또는 빛이 통과하는 광로만)의 투과율이 결상에 끼치는 영향이 그 광로에 상관없이 일정한 것을 전제로 한 것이다. 이것은 전사에 가해지는 모든 광로가 결상에 대해 균등한 영향도를 갖는다고 가정한 것으로, 이와 같은 방식으로 조도 불균일 보정을 행하면 모든 형상의 패턴에 대해 유효한 조도 불균일 보정을 실시할 수 있다.
한편, 특정한 패턴에 대해 보다 적절하게 조도 불균일을 보정할 수도 있다. 예를 들어, 실장치 패턴 전사용의 포토 마스크 중에서 가장 노광량 여유도가 작은 패턴(일반적으로는 가장 미세한 주기를 갖는 패턴)에 착안하여 이 패턴 전사에 관한 조도를 균일하게 하도록 보정함으로써, 그 포토 마스크의 전사를 용이하게 할 수 있다. 그 원리는 이하와 같다.
일반적으로, 결상에 기여하는 빛은 경로마다 다른 강도를 갖는 광선의 경우가 있다. 환언하면, 라인 앤드 스페이스 패턴의 노광시에 발생하는 0차 회절광과 1차 회절광과 같이 어떤 경로를 통과하는 빛의 강도는 크고, 다른 어떤 경로를 통과하는 빛의 강도는 작은 경우가 있다. 이 경우, 강도가 큰 광선이 통과하는 경로의 투과율이 주로 조도를 결정하고, 강도가 작은 광선이 통과하는 경로의 투과율은 조도에 대한 기여가 작다고 생각된다. 예를 들어 라인과 스페이스의 폭의 비가 1 : 1인 라인 앤드 스페이스 패턴의 경우는, 0차 회절광이 가장 강도가 크고, ±1차 회절광은 O차 회절광의 약 40 %의 강도를 갖는다. 여기서, 예를 들어 어떤 결상점 A에 있어서 0차 회절광 경로의 투과율이 a % 저하한 경우와, 다른 결상점 B에서 +1차 회절광 경로의 투과율이 a % 저하한 경우를 생각한다. 투영 광학계에 입사할 때의 회절광 강도의 차이를 고려하면, 결상점 A에서의 조도 저하량이 1이라 하면 결상점 B에서의 조도 저하량은 0.4이다.
이 때, 빛의 강도에 따라서 투과율에 무게를 더하고, 그에 대해 평균을 계산하여 조도 불균일의 보정치를 산출한다. 즉, 상기한 라인 앤드 스페이스 패턴을 모든 결상점에 두고 균일한 조도로 조명하기 위한 조도 불균일 보정치의 산출은 0차 회절광 경로의 투과율의 무게 계수를 1로 하고, 1차 회절광 경로의 투과율의 무게 계수를 0.4로 하여 행하면 된다.
상기의 중점을 도입한 조도 불균일 보정치의 산출법의 일예를 나타낸다. 동공면 상의 위치(X, Y)에 있어서의 입사 광강도가 I(X, Y)일 때, 대응하는 웨이퍼 상의 결상점(x, y)에 있어서의 유효 조도 D(X, y)를 다음식으로 정의한다.
D(x, y) = ∫T(X, Y) ㆍI(X, Y)d × dY
여기서 T(X, Y)는 동공면 상의 점(X, Y)을 통해 결상점(x, y)에 도달하는 경로의 투과율, 예를 들어 제1 실시 형태에 나타낸 방법으로 구한 값이다. 또한, 적분 영역은 동공면 전체로 한다. 또한, 조도 불균일의 보정치는 유효 조도의 역수[1/D(X, Y)]의 정수배로 한다.
다음에 구체예를 이용하여 설명한다. 노광 파장이 193 ㎚인 노광 장치로, NA = 0.6, σ= 0.75, 2/3 링 조면의 광학 조건으로, 라인과 스페이스 폭의 비가 1 : 1인 130 ㎚의 라인 앤드 스페이스 패턴을 전사하는 경우를 생각한다. 사용하는 포토 마스크는 하프톤 위상 시프트 마스크(반투명부의 강도 투과율이 6 %, 위상차가 180°)로 한다. 이 때, 투영 렌즈에 입사하는 회절광의 강도[상기한 I(X, Y)]의 경로 의존성을 동공면 상의 강도 분포로 나타내면 도14에 도시한 바와 같이 된다. 또한, 0차 회절광의 강도 IO와 1차 회절광의 강도 I1의 비가 대략 7 : 9가 되는 것은 프라운 호퍼 회절의 이론으로부터 유도된다.
도14에 도시한 바와 같이, 동공면에 있어서의 광강도 분포는,
1) 0차 회절광이 통과하는 영역(1301),
2) 1차 회절광이 통과하는 영역(1302),
3) 0차 및 1차 회절광이 통과하는 영역(1303),
4) 회절광이 통과하지 않는 영역(1304)
의 4개의 영역으로 나뉘어진다. 각각의 영역(1301 내지 1304)에서의 강도I (X, Y)의 값은 각각 I0, I1, (I0+ I1), O이 된다. 이들의 강도와, 예를 들어 제1 실시 형태에 나타낸 방법 등을 사용하여 별도로 구한 광경로 의존의 투과율 변동을 나타내는 함수 T(X, Y)를 사용하여 제1 수학식에 따라서 계산을 행함으로써, 조도 불균일 보정치가 계산된다. 이 보정치를 이용하여 조도 불균일을 보정하면, 상기한 라인 앤드 스페이스 패턴의 전사에 대해 웨이퍼면 상 노광 영역 내의 조도가 균일해진다.
(제3 실시 형태)
포토 마스크 표면에 회절 패턴을 배치한다. 회절 패턴은 내부에 회절 격자를 포함하고, 구체적인 회절 격자로서는 라인 앤드 스페이스 패턴 등의 단순한 주기 패턴, 반도체 장치 패턴에 실제로 사용되는 2차원 주기 패턴 등 어느 것이라도 좋다. 단, 반경이 약 10 ㎛(웨이퍼 상 스케일)인 원형 영역이나 그보다 넓은 영역 내에서 한결같이 주기적인 것으로 한다. 이 한결같이 주기적인 영역을 전체적으로 하나의「회절 패턴」이라 부른다. 이와 같은 회절 패턴을 일괄 노광 영역 내에 전체적으로 흩어지도록 복수 배치한다. 여기서, 각 회절 패턴은 내부 구조가 동일하다고 한다.
도15a는 포토 마스크의 개략 구성을 도시한 평면도, 도15b는 포토 마스크 표면에 존재하는 회절 패턴의 구성을 도시한 도면이다. 도15a, 도15b에 도시한 포토 마스크는 전술한 조건을 만족시키는 포토 마스크의 예이다. 도15a에 도시한 바와 같이 포토 마스크(1401)의 일괄 노광 영역(1402) 내에 회절 패턴(1403)이 7개 형성되어 있다. 회절 패턴(1403)은 가로 세로 500 ㎛이다. 회절 패턴(1403)은 도15b에 도시한 바와 같이 가로 세로의 하프 피치가 0.15 ㎛인 정방 격자 패턴을 회절 격자로 한 것이다.
도16은 포토 마스크(1401)를 갖는 노광 장치의 개략 구성을 도시한 도면이다. 도16에 있어서, 부호 1501이 조명 광학계, 부호 1503이 투영 광학계, 부호 1504가 개구 조리개, 부호 1505가 동공면, 부호 1506이 조도계이다.
도16에 도시한 바와 같이, 조도를 측정하는 조도계(1506)는 웨이퍼면에 배치한다. 이 조도계(1506)는 일괄 노광 영역 내에 있어서 임의의 위치로 이동 가능하고, 웨이퍼 표면에 닿는 위치에서의 조도를 측정한다. 또한, 조도계(1506)는 유효 측정 범위가 수 미크론 정도의 원형이나 그와 같은 정도의 면적을 갖는 임의 형상으로 한다. 또한 이 조도계(1506)는 포토 마스크 상의 회절 패턴을 해상할 수 없을 정도로 저공간 분해능으로 한다. 환언하면, 유효 측정 범위 내의 평균 조도를 측정하는 기능을 갖는 것으로 한다. 도16에 도시한 바와 같이 포토 마스크(1401)의 패턴면과 조도계(1506)의 감광면이 공역인 상태에서 투영 노광을 행하고, 회절 패턴(도시되지 않음)의 상이 전사되는 위치에 조도계(1506)를 배치하여 조도의 측정을 행한다. 일괄 노광 영역 내에 존재하는 복수의 회절 패턴에 대해 마찬가지의 측정을 행하고, 그들의 측정 결과를 정리하여 일괄 노광 영역 내의 조도 불균일 측정치로 한다.
본 실시 형태에서는, 회절 격자를 전사할 때에 회절광이 통과하는 광로에 있어서의 투과율의 변동이 원인이 되어 발생하는 조도 불균일을 측정할 수 있다. 따라서, 이 측정치를 바탕으로 조도 불균일을 보정하면, 그 패턴 전사에 대해 특유한 조도 불균일을 저감할 수 있다. 예를 들어, 매우 고도인 조도 조정을 필요로 하는 반도체 장치 패턴의 경우, 본 실시 형태의 방법에 의해 그 패턴의 결상에 사용되는 광속 특유의 조도 불균일을 측정하여 보정하면, 그 장치 패턴이 양호하게 전사되는 조도 분포 특성을 실현할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서 사용되는 회절 격자는 흑백형의 회절 격자나 위상 시프트형의 회절 격자 등 어느 것이라도 좋다. 상기에서는 회절 패턴 영역의 크기를 반경이 10 ㎛인 원형이나 그보다도 넓은 영역으로 하였지만, 이것은 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니고, 조도계의 유효 측정 범위와 같은 정도나 그 이상의 면적이면 어떠한 크기라도 좋다.
또한, 상기 실시 형태는 조도계를 이용하여 웨이퍼면에 있어서의 조도를 측정했지만, 조도를 측정하는 기구는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 임의의 감광성 재료, 예를 들어 포토 레지스트를 사용하여 밝기를 측정해도 좋다. 이 경우는 노광량과 포토 레지스트의 현상후의 잔여막 두께의 관계로부터 조도를 구하는 것이 가능하다.
제3 실시 형태의 방법은 제1 실시 형태의 방법에 비교하면 보다 간편하고, 또한 측정 패턴의 결상에 직접 관계되는 광경로만의 투과율 변동의 모습을 반영한 조도 불균일을 측정할 수 있다는 장점이 있다.
(제4 실시 형태)
반도체 장치 패턴의 제작시에 리소그래피 공정에서 사용되는 포토 마스크에는 주기적인 패턴이나 고립 패턴, 랜덤한 패턴 등, 여러 가지의 형상이 그려져 있다. 각 패턴의 전사에 있어서는 패턴의 주기성이나 사이즈, 형상에 의존하여 노광량의 여유도가 다르다. 환언하면, 노광 영역 내의 조도 불균일의 영향을 받기 쉬운 패턴, 받기 어려운 패턴이 존재하고, 일반적으로 패턴이 미세하면 미세할수록 조도 불균일의 영향을 받기 쉽다. 반도체 장치 제조의 수율을 향상시키기 위해서는, 노광 영역 내에서 조도를 균일하게 할 필요가 있고, 바람직하게는 가장 조도 불균일의 영향을 받기 쉬운 패턴 노광에 관하여 조도가 균일하면 좋다.
DRAM을 제조할 때에 사용되는 포토 마스크의 메모리 셀 패턴 영역에는, 예를 들어 도17에 도시한 소자 분리 패턴과 같은 차광부(1601)와 투광부(1602)로 이루어지는 미세한 주기 패턴이 존재한다. 도17에 도시한 주기 패턴은 이 주기 패턴이 존재하는 포토 마스크의 패턴 중에서 가장 미세하고, 광학상 시뮬레이션으로부터 예측되는 노광량 여유도가 가장 작은 패턴이다. 이 패턴 전사에 관한 조도를 균일하게 하도록 제3 실시 형태에 나타낸 방법을 이용하여 보정치를 산출한다. 산출한 보정치분의 조도 불균일 보정을 하기 위한 투과율 분포를 갖는 필터를 노광 장치의 조명 광학계 내의 마스크 패턴면과 공역인 면, 예를 들어 노광 영역을 제한하는 조리개가 존재하는 면 근방에, 광축과 수직인 방향으로 배치한다. 이 조도 불균일 보정을 실시한 상태에서 전술한 포토 마스크를 노광하여 메모리 셀 영역을 포함하는 포토 마스크를 전사한다. 그 결과, 이 DRAM을 여기서 서술한 보정을 하지 않은 경우와 비교하여 높은 수율로 제조할 수 있다. 조도 불균일을 보정하기 위한 필터는 제1 실시 형태에 기재한 바와 같이, 예를 들어 투명한 기판 상에 크롬 등의 불투명 재료를 적층하여 투과율의 분포를 부여한 것이나, 빛의 투과율을 장소마다 바꾸는 패턴을 표시시킨 액정 패널, 그 밖에 적절하게 조도 불균일을 보정할 수 있는 것이 이용된다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니다. 예를 들어, 상기에서는 보정 필터는 노광 영역을 제한하는 조리개가 존재하는 면에 설치하는 것으로 했지만, 이에 한정되는 것은 아니고 광로 중에 렌즈를 추가하여 그들을 적절하게 조합함으로써 포토 마스크의 패턴면과 공역인 별도의 면을 만들어 그곳에 설치해도 좋다.
그 밖에, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 여러 가지 변형하여 실시하는 것이 가능하다.
추가적인 이점과 변형은 이 기술 분야의 숙련자에게 쉽게 일어날 수 있을 것이다. 따라서 더 넓은 측면에서 본 발명은 여기서 기술된 명세서와 도시된 실시예에 한정되지 않는다. 즉, 다양한 변형은 첨부된 청구범위에 의해 한정된 일반적인 발명 개념의 기술 사상 및 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다.

Claims (13)

  1. 조명 광학계로부터 사출된 조명광을 포토 마스크에 조사하고, 상기 포토 마스크를 통과한 빛을 투영 광학계를 거쳐서 감광 기판 상의 유한 영역에 투영 노광하는 노광 장치에 대해 상기 투영 광학계에 기인하는 상기 감광 기판 상의 유한 영역 내에 있어서의 조도 불균일의 측정을 행하는 노광 장치의 조도 불균일의 측정 방법으로서,
    상기 감광 기판 상의 유한 영역 내의 복수의 결상점마다 상기 포토 마스크의 한 점으로부터 사출하여 결상점에 도달하는 광선의 상기 투영 광학계의 투과율의 평균치를 산출하고,
    상기 결상점마다 구해진 투과율의 평균치로부터, 상기 감광 기판 상의 유한 영역 내에 있어서의 조도 불균일을 산출하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치의 조도 불균일의 측정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 유한의 주기로 투광부와 차광부가 소정 방향으로 반복된 회절 격자 패턴으로서, 주위를 차광 영역에서 차단된 광투과 패턴을 포함하는 광학 부재에 의해 패턴이 형성된 검사용 포토 마스크와 상기 감광 기판이 상기 투영 광학계에 관하여 공역이 아닌 상태에서 상기 검사용 포토 마스크를 노광하고,
    상기 검사용 포토 마스크를 통과한 회절광을 상기 투영 광학계를 거쳐서 웨이퍼 상에 투영하여 상기 회절광의 강도를 반영한 측정 패턴을 형성하고,
    상기 웨이퍼 상에 전사된 상기 측정 패턴상에 의거하여 임의의 결상점에 가해지는 광선의 경로 함수의 형태로, 투영 광학계의 투과율 분포를 측정하는 것을 특징으로 하는 노광 장치의 조도 불균일의 측정 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 투영 광학계의 상기 감광 기판측의 개구수를 NA, 상기 노광 장치의 코히어런스 팩터를 σ, 노광 파장을 λ, 상기 측정용 포토 마스크의 배율을 M이라 했을 때, 상기 회절 격자 패턴의 주기는,
    p > Mλ/NA(1 +σ)
    를 만족시키는 것을 특징으로 하는 노광 장치의 조도 불균일의 측정 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 투영 광학계의 투과율의 평균치는 상기 결상점에 도달하는 광선이 통과하는 대략 모든 경로의 투과율로부터 산출되는 것을 특징으로 하는 노광 장치의 조도 불균일의 측정 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 투영 광학계의 투과율의 평균치율은 상기 결상점에 도달하는 광선이 통과하는 경로 중, 어느 한 부분의 경로의 투과율로부터 산출되는 것을 특징으로 하는 노광 장치의 조도 불균일의 측정 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 투영 광학계의 투과율의 평균치는 상기 임의의 한 점의 결상에 가해지는 광선이 통과하는 임의의 경로에 대해 경로마다 무게를 가하여계산한 가중 평균인 것을 특징으로 하는 노광 장치의 조도 불균일의 측정 방법.
  7. 조명 광학계로부터 사출된 조명광을 광투과 패턴이 형성된 포토 마스크에 조사하고, 상기 포토 마스크를 통과한 빛을 투영 광학계를 거쳐서 상기 광패턴에 상이한 패턴을 감광 기판 상의 유한 영역에 전사하는 노광 장치에 대해 상기 투영 광학계에 기인하는 상기 감광 기판의 상기 유한 영역 내에 있어서의 조도 불균일의 측정을 행하는 노광 장치의 조도 불균일의 측정 방법으로서,
    상기 포토 마스크에는 소정의 영역 내에서 동일한 주기성을 갖는 회절 패턴이 복수 배치되고,
    상기 감광 기판면에는 임의의 점의 조도를 측정하는 조도 측정 기구가 구비되고,
    상기 회절 패턴을 상기 조명 광학계로부터의 빛으로 조명하고, 상기 감광 기판면에 있어서 상기 회절 패턴에 의해 형성되는 상의 위치에 있어서의 조도를 상기 조도 측정 기구를 이용하여 측정하고,
    상기 감광 기판의 유한 영역 내에 있어서의 조도 분포를 산출하는 것을 특징으로 하는 노광 장치의 조도 불균일의 측정 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 노광 장치의 조도 불균일의 측정 방법을 이용하여 측정된 상기 감광 기판의 유한 영역 내의 조도 불균일에 의거하여 조도 불균일의 보정을 행하는 것을 특징으로 하는 노광 장치의 조도 불균일의 보정방법.
  9. 제8항에 기재된 방법에 의해 조도 불균일의 보정을 실시한 노광 장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 회절 패턴은 반도체 장치의 제조 과정에서 사용되는 상기 포토 마스크에 포함되는 주기적 패턴 중 어느 하나와 동일 형상인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  11. 제1항에 기재된 노광 장치의 조도 불균일의 측정 방법을 이용하여 측정된 조도 불균일에 의거하여 상기 유한 영역 내의 조도 불균일의 보정을 행하는 보정 기구가 조명 광학계 내에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 보정 기구는 액정 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 보정 기구는 투명 기판 상에 불투명한 막을 적층하여 면 내에 투과율의 분포를 갖게 한 광학 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
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