KR20030036254A - 주사노광방법 및 주사형 노광장치 그리고 디바이스 제조방법 - Google Patents

주사노광방법 및 주사형 노광장치 그리고 디바이스 제조방법 Download PDF

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KR20030036254A
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scanning
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하기와라시게루
구리타신이치
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가부시키가이샤 니콘
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Abstract

펄스 광원(16)으로부터의 펄스광에 의해 마스크(R) 상의 조명영역(42R)을 조명하고 상기 마스크와 감광물체(W)를 동기 이동하여 마스크 패턴을 감광물체 상에 전사하는 주사노광시에, 주제어장치(50)는 마스크와 감광물체의 주사속도가 최대 주사속도로 설정되는 고감도 영역에서는 노광펄스수를 최소 노광펄스수로 유지하는 노광량 제어를 수행한다. 펄스 광원(16)은 펄스에너지를 소정 범위 내에서 가변하고, 펄스에너지를 변경할 수 있는 범위에서 노광펄스수를 최소 노광펄스수로 유지한다. 따라서, 펄스의 쓸데없은 소비를 방지하여 비용 절감을 도모할 수 있게 된다. 또한, 소비에너지를 억제할 수 있어 펄스 광원 및 광학계의 부하 경감에 따른 수명 연장 효과도 기대할 수 있다.

Description

주사노광방법 및 주사형 노광장치 그리고 디바이스 제조방법{SCANNING EXPOSURE METHOD AND SCANNING EXPOSURE SYSTEM, AND DEVICE PRODUCTION METHOD}
기술분야
본 발명은 주사노광방법 및 주사형 노광장치 그리고 디바이스 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 예컨대 반도체소자, 액정표시소자, 촬상소자(CCD 등) 또는 박막자기헤드 등을 제조하기 위한 리소그래피 공정 중에 사용되는 펄스레이저 광원을 사용한 주사노광방법 및 주사형 노광장치 그리고 이들을 사용하는 디바이스 제조방법에 관한 것이다.
배경기술
종래부터 반도체소자 등을 제조할 때에 마스크로서의 레티클의 패턴을 투영광학계를 통해 포토레지스트가 도포된 웨이퍼(또는 글래스판 등) 상의 각 쇼트영역에 전사 노광하는 투영노광장치가 사용되어 왔다.
이런 종류의 장치로는 종래에 웨이퍼가 탑재된 웨이퍼 스테이지를 정지시킨 상태에서 웨이퍼 상의 쇼트영역에 레티클 패턴을 일괄적으로 전사하는 일괄노광형 투영노광장치, 예컨대 스테퍼 등이 주로 사용되어 왔다. 이러한 투영노광장치에서는 웨이퍼의 각 쇼트영역 내의 각 점에 대한 적산 노광량(적산 노광에너지)을 적정 범위 내에 포함시키기 위해 노광량 제어를 수행할 필요가 있다. 그래서, 스테퍼 등과 같은 일괄노광형 투영노광장치에서는, 노광 광원으로 초고압 수은램프와 같은 연속광원 또는 엑시머레이저 광원과 같은 펄스레이저 광원 중 어느 것을 사용하는 경우라도, 노광량 제어방법으로는 기본적으로는 컷 오프 제어가 채택되었다. 이 컷 오프 제어에서는, 감광재료(포토레지스트)가 도포된 웨이퍼에 노광광을 조사하는 중에 이 노광광의 일부를 분기하여 인티그레이터센서라는 광전검출기에 도입하여 이 인티그레이터센서를 통해 간접적으로 웨이퍼 상에서 노광량을 검출하고, 그 검출 결과의 적산값이 당해 감광재료에서 필요로 되는 적산 노광량(이하, 「설정노광량」이라고 함)에 대응하는 소정의 레벨(크리티컬 레벨)을 초과할 때까지 레이저를 계속 발광하는(연속광의 경우에는 크리티컬 레벨을 초과하면 셔터를 닫기 시작함) 제어가 수행되었다 .
그러나, 최근에는 투영광학계에 대한 부담을 너무 과다하게 하지 않고 보다 대면적의 패턴을 고정밀도로 웨이퍼 상에 전사할 수 있도록 하기 위해서, 레티클 패턴의 일부를 투영광학계를 통해 웨이퍼 상에 투영한 상태에서 레티클 및 웨이퍼를 투영광학계에 대하여 동기 주사함으로써 레티클 패턴을 웨이퍼 상의 각 쇼트영역에 순차적으로 전사 노광하는 스텝 앤드 스캔 방식 등의 주사형 투영노광장치(이하, 단순히 「주사형 노광장치」라고도 함)가 주류를 이루고 있다.
이런 종류의 주사형 노광장치에서는 웨이퍼 상의 1 점에만 착안한 노광량 제어를 적용할 수 없기 때문에, 상기 기술한 컷 오프 제어를 적용할 수 없다. 그래서, 주사형 노광장치, 특히 펄스 광원을 사용하는 장치에서는 제 1 제어방식으로 단순히 각 펄스조명광의 광량을 적산하여 노광량 제어를 수행하는 방식 (오픈 노광량 제어방식)이 채택되었다. 이 제 1 제어방식에서는 원하는 노광량 제어의 직선성을 얻기 위해 다음과 같은 관계가 성립되도록, 즉 노광펄스수가 정수가 되도록 펄스에너지를 미세 조정할 필요가 있다.
설정노광량(S0) = 펄스수(N) ×1 펄스의 평균에너지(p)‥‥(1)
여기에서, 1 펄스의 평균에너지(p)는 노광 직전에 인티그레이터센서로 계측되는 값이다. 이 때문에, 광로 중에 펄스에너지 미세변조기가 설치되었다.
또한, 노광 광원으로서 펄스 광원을 사용하는 경우에는, 펄스광마다 에너지의 편차를 갖기 때문에 어느 일정수(이하, 「최소 노광펄스수」라고 함) 이상의 복수개 펄스광으로 노광시킴으로써 원하는 노광량 제어정밀도 재현성을 얻는다.
그러나, 펄스 레이저 광원 등과 같은 펄스 광원을 사용하는 주사형 노광장치의 경우에는 다음과 같은 식도 만족시켜야 한다.
V = Ws/N ×f‥‥(2)
상기 식에서, V는 웨이퍼(웨이퍼 스테이지)의 주사 노광시의 주사속도, Ws는 웨이퍼면 상에서의 슬릿형상 노광영역의 주사방향의 폭(슬릿 폭), N은 1점당 노광펄스수, f는 광원으로부터의 펄스광의 발광 반복주파수(이하, 적절하게 「반복주파수」라고 함)를 나타낸다.
종래의 주사형 노광장치에서는 슬릿 폭 Ws는 통상 고정되어 있어, 웨이퍼면에서의 펄스광의 에너지는 감광수단으로 작게 하기는 쉽지만 소정값보다 크게 할 수는 없다. 그래서, 설정노광량이 큰 저감도 영역의 경우에는, 주사 노광 중에 웨이퍼 상의 1점당에 가해지는 적산 에너지를 크게 하기 위해 반복주파수 f를 크게하거나 주사속도 V를 작게 할 필요가 있다. 그러나, 반복주파수 f에는 광원 성능상의 상한이 있고, 한편 주사속도 V를 작게 하는 것은 스루풋의 저하에 이어지기 때문에 함부로 주사속도 V를 작게 할 수는 없다. 그래서, 저감도 영역에서는 반복주파수를 최대값 fmax으로 유지하며 주사속도 V가 가능한 한 커지도록 설정할 필요가 있다. 그 결과, (2) 식의 관계에서 알 수 있듯이 노광펄스수 N을 최소 노광펄스수 Nmin로 유지할 수는 없다.
또, 예컨대 고감도 레지스트가 사용되는 설정노광량이 작은 고감도영역에서는, 식 (1)에서 알 수 있듯이, 펄스레이저 광원으로부터의 레이저광을 그대로 사용하면 최소 노광펄스수 이상에서 노광할 수 없게 된다. 그래서, 이와 같이 설정노광량이 작을 때에는, 예컨대 광로에 설치된 감광수단으로 펄스레이저광을 감광시킴으로써 최소 노광펄스수 이상의 펄스수로 노광할 수 있도록 하였다.
상기 기술한 감광수단으로는, 리볼버라는 회전이 가능한 원판 상에 투과율(=1-감광률)이 다른 복수개 ND 필터를 배치한 것을 1 또는 복수 단계 배치하여 이루어진 에너지조조기(粗調器)가 사용되고, 각각의 리볼버를 회전시킴으로써 입사되는 펄스광에 대한 투과율을 100%에서 복수 단계로 전환하도록 되었다. 즉, 이러한 에너지조조기에 의한 투과율 설정은 이산적인 것(통상, 등비급수적)으로 되어 있다.
그래서, 특히 고감도 영역에서는 설정노광량에 따라서는 이에 대응한(비례한) 감광률을 설정하기 어려운 경우가 있어, 이러한 설정노광량의 경우에는 설정노광량에 대응한 감광률 이하에서 감광률의 조합 내에서 가장 가까운 감광률이 되는 ND 필터를 선택할 수 밖에 없고, 1점당 노광펄스수 N을 ND 필터 투과율의 이산분(이상적인 연속가변 에너지변조기로 설정되는 설정노광량에 대응한 감광률로부터의 차이분)만큼 최소 노광펄스수 Nmin보다 큰 값으로 설정하였다.
이와 같이 종래의 펄스 광원을 사용하는 주사형 노광장치에서는, 저감도 영역은 물론 고감도 영역(통상, 스루풋을 높게 유지하는 관점에서 주사속도는 최고속도로 유지됨)에서도 노광량 제어정밀도 재현성을 중시하는 관점에서, 노광펄스수에 관해서는 최소 노광펄스수 Nmin이상으로 설정하는 조건 이외의 조건은 거의 고려되지 않았다.
이 때문에, 소비 펄스의 쓸데없는 소비, 이에 수반되는 비용 상승, 나아가서는 펄스 광원 및 광학계의 열화에 따른 수명 저하 등을 초래하였다. 특히, 엑시머레이저 등의 레이저 가스를 사용하는 펄스 광원에서는 그 가스 소비의 증가도 초래하였다.
본 발명은 이러한 사정 아래에 이루어진 것으로, 제 1 목적은 노광량 제어정밀도를 유지하면서 펄스의 쓸데없는 소비를 방지할 수 있는 주사노광방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 2 목적은 노광량 제어정밀도를 유지하면서 펄스의 쓸데없는 소비를 방지할 수 있는 주사형 노광장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 3 목적은 마이크로 디바이스를 높은 생산성으로 제조할 수가있는 디바이스 제조방법을 제공하는 것이다.
발명의 개시
본 발명은 제 1 관점으로 보면, 펄스 광원으로부터의 펄스광에 의해 마스크 상의 소정의 조명영역을 조명하고 상기 마스크와 감광물체를 동기 이동하여 상기 마스크에 형성된 패턴을 상기 감광물체 상에 전사하는 주사노광방법에 있어서, 주사 노광시에 상기 마스크와 상기 감광물체의 적어도 한쪽에서 그 주사속도를 최대 주사속도로 유지할 수 있는 노광량 설정영역 중 소정값 이하의 노광량의 설정영역에서는 노광펄스수를 최소 노광펄스수로 유지하는 노광량 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 제 1 주사노광방법이다.
여기에서, 「노광펄스수」란 주사 노광 중에 감광물체 상의 1점당 조사되는 펄스광의 수를 의미한다. 본 명세서에서는 이러한 의미로「노광펄스수」의 용어를 사용한다.
이에 따르면, 주사 노광시에 상기 마스크와 상기 감광물체의 적어도 한쪽에서 그 주사속도를 최대 주사속도로 유지할 수 있는 노광량 설정영역 중 소정값 이하의 노광량의 설정영역에서는 노광펄스수를 최소 노광펄스수로 유지하는 노광량 제어가 수행된다. 이 때문에, 본 발명에 따르면, 종래에 거의 고려되지 않았던 노광펄스수의 일정화, 보다 구체적으로는 최소 노광펄스수를 유지하는 수법에 의해 마스크와 감광물체가 최대 주사속도(스캔 최고속)로 동기 이동되는 노광량 설정영역 중 소정값 이하의 노광량의 설정영역(고감도 영역)에서는 설정노광량에 관계없이 최소 소비에너지로 노광된다. 또, 이 경우 상기 고감도 영역에서 최소 노광펄스수로 노광되기 때문에, 원하는 노광량 제어정밀도 재현성을 확보할 수 있다. 따라서, 노광량 제어정밀도를 유지하면서 펄스의 쓸데없은 소비를 방지하여 비용 절감을 도모할 수 있게 된다. 또한, 소비에너지를 억제할 수 있어 펄스 광원 및 광학계의 부하 경감에 따른 수명 연장 효과도 기대할 수 있다.
이 경우에, 상기 노광량 제어는 감광물체면 상에 조사되는 펄스광의 상기 감광물체면 상에서 1 펄스당 에너지밀도를 변경함으로써 수행될 수 있다.
이 경우에, 감광물체면 상에 조사되는 펄스광의 상기 감광물체면 상에서의 1 펄스당 에너지밀도의 변경은 여러 방법을 사용할 수 있는데, 예컨대 상기 1 펄스당 에너지밀도의 변경은 상기 펄스 광원에서 출력되는 펄스에너지 및 펄스광을 감광하는 감광장치의 감광률의 적어도 한쪽을 변경함으로써 수행될 수 있다.
본 발명의 제 1 주사노광방법에서는 상기 펄스 광원으로 펄스에너지를 소정 범위 내에서 가변하는 레이저 광원을 사용하는 경우, 상기 펄스에너지를 변경함으로써 상기 노광펄스수를 최소 노광펄스수로 할 수 있다.
이 경우에, 상기 펄스에너지의 변경은 상기 레이저 광원의 발진에 관한 소정의 제어 팩터를 제어함으로써 수행될 수 있다. 또, 상기 펄스에너지의 변경에서 사용하는 제어 팩터는 1개 및 복수개의 어느 것이어도 된다.
이 경우에, 레이저 광원으로는 각종 레이저 광원을 사용할 수 있는데, 예컨대 상기 레이저 광원으로 가스레이저 광원 등을 사용할 수도 있고, 이 경우에는 상기 제어 팩터로서 예컨대 레이저 광원에서의 인가전압(또는 충전전압)이나 레이저 튜브 내의 가스 상태 등을 포함할 수 있다. 특히 상기 레이저 광원으로 고압전원을 구비하고 희유가스 및 할로겐가스를 함유하는 레이저 가스를 사용하는 펄스레이저 광원을 사용할 수도 있다. 이 경우에는 예컨대 상기 펄스에너지의 변경은 상기 제어 팩터로서 상기 고압 전원에서의 전원 전압을 제어함으로써 수행되거나 또는 상기 펄스에너지의 변경은 상기 제어 팩터로서 상기 희유가스 및 상기 할로겐가스의 적어도 한쪽 가스 상태를 제어함으로써 수행될 수도 있다. 후자의 경우, 상기 제어대상의 가스 상태는 가스압을 포함할 수도 있다.
본 발명의 제 1 주사노광방법에서는 상기 펄스 광원과 상기 감광물체 사이에 배치된 상기 펄스광을 감광하는 감광장치의 감광률을 변경함으로써 상기 노광펄스수를 최소 노광펄스수로 할 수 있다. 이 경우 감광장치는 감광률을 이산적으로 설정하거나 연속적으로 설정할 수도 있다.
본 발명의 제 1 주사노광방법에서는 상기 주사 노광시에 상기 마스크와 상기 감광물체의 적어도 한쪽에서 그 주사속도를 최대 주사속도로 유지할 수 있는 노광량 설정영역 중 상기 노광펄스수를 최소 노광펄스수로 유지하지 못하는 상기 소정값을 초과하는 노광량의 설정영역에서는 상기 펄스 광원의 펄스 발광의 반복주파수 및 노광펄스수를 조정하여 상기 최대 주사속도를 유지하는 노광량 제어를 수행할 수 있다. 이런 경우에는 상기 기술한 소정값 이하의 노광량의 설정영역에서, 상기 기술한 바와 같이 펄스의 쓸데없는 소비를 방지하여 비용 절감을 도모하는 동시에, 소비에너지의 억제에 의해 펄스 광원 및 광학계의 부하 경감에 따른 수명 연장화를 도모할 수 있고, 게다가 최대 주사속도를 얻는 데에 필요한 펄스 발광의 반복주파수가 최대 주파수 이내의 영역에서는 적어도 설정노광량에 관계없이 최대 주사속도로 주사 노광이 가능해져 스루풋을 가장 높게 유지할 수 있게 된다.
본 발명은 제 2 관점으로 보면, 펄스 광원으로부터의 펄스광에 대하여 마스크와 감광물체를 각각 동기 이동하여 상기 마스크를 통해 상기 펄스광으로 상기 감광물체를 주사 노광하는 주사노광방법에 있어서, 상기 주사 노광시에 상기 마스크와 상기 감광물체의 적어도 한쪽에서 그 주사속도가 최고 주사속도로 설정되는 노광량 설정영역 중 소정값 이하의 노광량의 설정영역에서는 노광펄스수를 최소 노광펄스수로 유지하며 상기 소정값을 초과하는 노광량의 설정영역에서는 상기 노광펄스수를 상기 최소 노광펄스수보다 많게 하는 노광량 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 제 2 주사노광방법이다.
이에 따르면, 주사 노광시에 상기 마스크와 상기 감광물체의 적어도 한쪽에서 그 주사속도를 최대 주사속도로 유지할 수 있는 노광량 설정영역 중 소정값 이하의 노광량의 설정영역에서는 노광펄스수를 최소 노광펄스수로 유지하는 노광량 제어가 수행된다. 그래서, 종래에 거의 고려되지 않았던 노광펄스수의 일정화, 보다 구체적으로는 최소 노광펄스수를 유지하는 수법으로 마스크와 감광물체가 최대 주사속도(스캔 최고속)로 동기 이동되는 노광량 설정영역 중 소정값 이하의 노광량의 설정영역(고감도 영역)에서는 설정노광량에 관계없이 최소 소비에너지로 노광된다. 또, 이 경우 상기 고감도 영역에서 최소 노광펄스수로 노광되기 때문에, 원하는 노광량 제어정밀도 재현성을 확보할 수 있다. 또한, 소정값을 초과하는 노광량의 설정영역에서는 상기 노광펄스수를 상기 최소 노광펄스수보다 많게 하는 노광량 제어가 수행되기 때문에, 원하는 노광량 제어정밀도 재현성을 확보할수 있다. 따라서, 노광량 제어정밀도를 유지하면서 펄스의 쓸데없는 소비를 방지하여 비용 절감을 도모할 수 있게 된다. 또한, 소비에너지를 억제할 수 있어 펄스 광원 및 광학계의 부하 경감에 따른 수명 연장 효과도 기대할 수 있다.
이 경우에, 상기 펄스 광원의 펄스 발광의 안정 특성에 따라 상기 주사 노광시와 그 이외의 시기(즉, 주사 노광과 다른 적어도 하나의 동작, 예컨대 마스크(레티클)의 얼라인먼트동작 등이 수행될 때)에 상기 펄스 광원의 중립 설정을 다르게 할 수 있다.
본 발명의 제 2 주사노광방법에서는 상기 펄스 광원으로부터의 펄스 발광이 중지되었을 때, 재개 후에 검출된 펄스에너지 값에 따라 상기 펄스 광원에서 출력되는 펄스에너지와 소정의 제어 팩터의 관계가 기억된 중지시간 학습테이블을 순차적으로 갱신할 수 있다.
본 발명은 제 3 관점으로 보면, 펄스 광원으로부터의 펄스광에 의해 마스크 상의 소정의 조명영역을 조명하고 상기 마스크와 감광물체를 동기 이동하여 상기 마스크에 형성된 패턴을 상기 감광물체 상에 전사하는 주사노광방법으로서, 상기 펄스 광원으로부터의 펄스 발광이 중지되었을 때, 재개 후에 상기 펄스 광원의 펄스에너지 값을 검출하는 공정과; 상기 검출된 펄스에너지 값에 따라 상기 펄스 광원에서 출력되는 펄스에너지와 소정의 제어 팩터의 관계가 기억된 설정에너지마다 중지시간 학습테이블을 순차적으로 갱신하는 공정;을 포함하는 제 3 주사노광방법이다.
이에 따르면, 펄스 광원으로부터의 펄스 발광이 중지되었을 때, 재개 후에펄스 광원의 펄스에너지 값을 검출하여, 그 검출된 펄스에너지 값에 따라 펄스 광원에서 출력되는 펄스에너지와 소정의 제어 팩터의 관계가 기억된 설정에너지마다 중지시간 학습테이블을 순차적으로 갱신한다. 따라서, 동일한 중지시간에서 설정에너지가 바뀌거나 했을 때에도 이것에 영향을 받지 않는 가장 적합한 펄스에너지의 제어가 가능해진다. 또, 중지시간 학습테이블은 중지시간마다 갖게 할 수도 있다.
본 발명은 제 4 관점으로 보면, 펄스 광원으로부터의 펄스광에 의해 마스크 상의 소정의 조명영역을 조명하고 상기 마스크와 감광물체를 동기 이동하여 상기 마스크에 형성된 패턴을 상기 감광물체 상에 전사하는 주사형 노광장치로서, 상기 마스크와 감광물체를 동기하여 소정의 주사방향으로 구동되는 구동계와; 주사 노광시에 설정노광량에 따라 상기 구동계를 통해 상기 마스크와 감광물체의 동기 이동을 제어하는 동시에, 상기 동기 이동시에 상기 마스크와 상기 감광물체의 적어도 한쪽에서 그 주사속도를 최대 주사속도로 설정하는 노광량 설정영역 중 소정값 이하의 노광량의 설정영역에서는 노광펄스수를 최소 노광펄스수로 유지하는 노광량 제어를 수행하는 제어장치; 를 구비하는 제 1 주사형 노광장치이다.
이에 따르면, 주사 노광시에 제어장치에 의해 구동계를 통해 마스크와 감광물체의 동기 이동이 제어되는 동시에, 동기 이동시에 마스크와 감광물체의 적어도 한쪽에 그 주사속도가 최대 주사속도로 설정되는 노광량 설정영역 중 소정값 이하의 노광량의 설정영역(고감도 영역)에서는 노광펄스수를 최소 노광펄스수로 유지하는 노광량 제어가 수행된다. 그래서, 본 발명에 따르면, 종래에 거의 고려되지않았던 노광펄스수의 일정화, 보다 구체적으로는 최소 노광펄스수를 유지하는 수법에 의해 마스크와 감광물체가 최대 주사속도(스캔 최고속)로 동기 이동되는 영역 중 고감도 영역에서는 설정노광량에 관계없이 최소 소비에너지로 노광되게 된다. 또, 이 경우 상기 고감도 영역에서 최소 노광펄스수로 노광되기 때문에, 원하는 노광량 제어정밀도 재현성을 확보할 수 있다. 따라서, 노광량 제어정밀도를 유지하면서 펄스의 쓸데없은 소비를 방지하여 비용 절감을 도모할 수 있게 된다. 또한, 소비에너지를 억제할 수 있어 펄스 광원 및 광학계의 부하 경감에 따른 수명 연장 효과도 기대할 수 있다.
이 경우에, 상기 제어장치는 상기 노광량 제어시에 감광물체면 상에 조사되는 펄스광의 상기 감광물체면 상에서 1 펄스당 에너지밀도를 변경할 수 있다.
이 경우에, 상기 펄스 광원으로부터의 펄스광을 감광하는 감광장치를 추가로 구비하는 경우에는, 상기 제어장치는 상기 펄스 광원에서 출력되는 펄스에너지 및 펄스광을 감광하는 감광장치의 감광률의 적어도 한쪽을 변경함으로써 상기 1 펄스당 에너지밀도를 변경할 수 있다.
이 경우에, 상기 감광장치가 그 감광률을 이산적으로 설정할 수 있는 경우에는, 상기 제어장치는 상기 노광펄스수를 최소 노광펄스수로 유지하는 노광량 제어시에 상기 감광장치로 감광할 때에는 상기 주사 노광 중에 상기 펄스 광원의 펄스 발광의 반복주파수가 상기 최대 주사속도 조건 하에서 상기 최소 노광펄스수에 대응하는 주파수로 유지할 수 있도록 상기 펄스 광원에서 출력되는 펄스에너지를 조정할 수 있다.
본 발명의 제 1 주사형 노광장치에서는 감광물체면 상에 조사되는 펄스광의 감광물체면 상에 1 펄스당 에너지밀도를 변경할 때에, 상기 펄스 광원이 펄스에너지를 소정 범위 내에서 가변하는 레이저 광원인 경우에는 상기 제어장치는 상기 펄스에너지를 변경함으로써 상기 1 펄스당 에너지밀도를 변경할 수 있다.
이 경우에, 상기 제어장치는 상기 레이저 광원의 발진에 관한 소정의 제어 팩터를 제어하여 상기 펄스에너지를 변경할 수 있다. 또, 상기 펄스에너지의 변경에서 사용되는 제어 팩터는 1개 및 복수개의 어느 것이어도 된다.
이 경우에, 상기 레이저 광원으로서 각종 레이저 광원을 사용할 수 있지만, 예컨대 상기 레이저 광원으로서 가스레이저 광원 등을 사용할 수도 있고, 이 경우에는 상기 제어 팩터로서 예컨대 레이저 광원에서의 인가전압(또는 충전전압)이나 레이저 튜브 내의 가스 상태 등을 포함할 수 있다. 특히 상기 레이저 광원으로 고압 전원을 구비하고 희유가스 및 할로겐가스를 함유하는 레이저 가스를 사용하는 펄스레이저 광원을 사용할 수도 있다.
이 경우에, 상기 제어장치는 상기 제어 팩터로서 상기 고압 전원에서의 전원 전압을 제어할 수 있거나 또는 상기 제어장치는 상기 제어 팩터로서 상기 희유가스 및 상기 할로겐가스의 적어도 한쪽 가스 상태를 제어할 수도 있다. 후자의 경우, 상기 제어대상의 가스 상태는 가스압을 포함할 수 있다.
본 발명의 제 1 주사형 노광장치에서는 상기 제어장치는 상기 주사 노광시에 상기 마스크와 상기 감광물체의 주사속도를 최대 주사속도로 유지할 수 있는 노광량 설정영역 중 상기 노광펄스수를 최소 노광펄스수로 유지하지 못하는 상기 소정값을 초과하는 노광량의 설정영역에서는 상기 펄스 광원의 펄스 발광의 반복주파수 및 노광펄스수를 조정하여 상기 최대 주사속도를 유지하는 노광량 제어를 수행할 수 있다.
본 발명의 제 1 주사형 노광장치에서는 상기 제어장치는 상기 펄스 광원의 펄스 발광의 안정 특성에 따라 주사 노광시와 그 이외의 시기(즉, 주사 노광과 다른 적어도 하나의 동작, 예컨대 마스크(레티클)의 얼라인먼트동작 등이 수행될 때)에 상기 펄스 광원의 중립 설정을 다르게 할 수 있다.
본 발명의 제 1 주사형 노광장치에서는 상기 펄스 광원에서 출력되는 펄스에너지와 소정의 제어 팩터의 관계가 기억되는 동시에, 그 갱신이 가능한 설정에너지마다 중지시간 학습테이블을 추가로 구비할 수 있다.
본 발명은 제 5 관점으로 보면, 펄스 광원으로부터의 펄스광에 대하여 마스크와 감광물체를 각각 동기 이동하여 상기 마스크를 통해 상기 펄스광으로 상기 감광물체를 주사 노광하는 주사형 노광장치로서, 상기 마스크와 감광물체를 동기하여 소정의 주사방향으로 구동되는 구동계와; 주사 노광시에, 상기 마스크와 상기 감광물체의 적어도 한쪽에서 그 주사속도가 최고 주사속도로 설정되는 노광량 설정영역 중 소정값 이하의 노광량의 설정영역에서는 노광펄스수를 최소 노광펄스수로 유지하며 상기 소정값을 초과하는 노광량의 설정영역에서는 상기 노광펄스수를 상기 최소 노광펄스수보다 많게 하는 노광량 제어를 수행하는 제어장치;를 구비하는 제 2 주사형 노광장치이다.
이에 따르면, 주사 노광시에 제어장치에 의해 구동계를 통해 마스크와 감광물체의 동기 이동이 제어되는 동시에, 마스크와 감광물체의 적어도 한쪽에서 그 주사속도를 최대 주사속도로 유지할 수 있는 노광량 설정영역 중 소정값 이하의 노광량의 설정영역에서는 노광펄스수를 최소 노광펄스수로 유지하는 노광량 제어가 수행된다. 그래서, 종래에 거의 고려되지 않았던 노광펄스수의 일정화, 보다 구체적으로는 최소 노광펄스수를 유지하는 수법에 의해 마스크와 감광물체가 최대 주사속도(스캔 최고속)로 동기 이동되는 노광량 설정영역 중 소정값 이하의 노광량의 설정영역(고감도 영역)에서는 설정노광량에 관계없이 최소 소비에너지로 노광되게 된다. 또, 이 경우 상기 고감도 영역에서 최소 노광펄스수로 노광되기 때문에, 원하는 노광량 제어정밀도 재현성을 확보할 수 있다. 또한, 제어장치에 의해 소정값을 초과하는 노광량의 설정영역에서는 상기 노광펄스수를 상기 최소 노광펄스수보다 많게 하는 노광량 제어가 수행되기 때문에, 원하는 노광량 제어정밀도 재현성을 확보할 수 있다. 따라서, 노광량 제어정밀도를 유지하며 펄스의 쓸데없은 소비를 방지하여 비용 절감을 도모할 수 있게 된다. 또한, 소비에너지를 억제할 수 있어 펄스 광원 및 광학계의 부하 경감에 따른 수명 연장 효과도 기대할 수 있다.
본 발명은 제 6 관점으로 보면, 펄스 광원으로부터의 펄스광에 의해 마스크 상의 소정의 조명영역을 조명하고 상기 마스크와 감광물체를 동기 이동하여 상기 마스크에 형성된 패턴을 상기 감광물체 상에 전사하는 주사형 노광장치로서, 상기 펄스 광원에서 출력되는 펄스에너지와 소정의 제어 팩터의 관계가 기억되는 동시에, 그 갱신이 가능한 중지시간 학습테이블을 설정에너지마다 구비하는 제 3 주사형 노광장치이다.
이에 따르면, 동일한 중지시간 동안 설정에너지가 바뀌거나 했을 때에도 이것에 영향을 받지 않는 가장 적합한 펄스에너지의 제어가 가능해진다. 또, 중지시간 학습테이블은 중지시간마다 갖게 할 수도 있다.
또, 리소그래피 공정에서 본 발명의 제1∼제 3 주사노광방법 중 어느 한 방법을 이용함으로써, 노광량 제어정밀도를 유지하며 감광물체 상에 마스크에 형성된 패턴을 고정밀도로 전사할 수가 있고, 이 때 펄스의 쓸데없은 소비를 방지하여 비용 절감을 도모하는 동시에 소비에너지를 억제할 수 있다. 따라서, 고집적도의 마이크로 디바이스를 고정밀도로 그리고 생산 비용을 저감시켜 제조할 수 있다. 또한, 동일하게 리소그래피 공정에서 본 발명의 제1∼제 3 주사형 노광장치 중 어느 하나를 사용하여 노광함으로써, 고집적도의 마이크로 디바이스를 고정밀도로 그리고 생산 비용을 저감시켜 제조할 수 있다. 특히, 본 발명의 제 2 주사형 노광장치로 노광하는 경우, 보다 고정밀도로 노광량을 제어할 수 있게 되어 감광물체 상에 패턴을 고정밀도로 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명은 또다른 관점으로 보면, 본 발명의 제1∼제 3 주사노광방법 중 어느 한 방법을 이용하는 디바이스 제조방법 또는 본 발명의 제1∼제 3 주사형 노광장치 중 어느 하나를 사용하는 디바이스 제조방법이라고도 할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 1 실시형태에 관한 주사형 노광장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1 장치의 노광량 제어계의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은 주제어장치내 CPU의 노광량 제어 알고리즘을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 디바이스 제조방법의 실시형태를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 도 4의 단계 204의 구체예를 나타내는 흐름도이다.
발명을 실시하기 위한 최량의 형태
다음에, 본 발명의 일 실시형태를 도 1∼도 3에 따라 설명한다.
도 1에는 일 실시형태의 주사형 노광장치(10)의 개략 구성이 도시되어 있다. 이 주사형 노광장치(10)는 노광용 광원에 펄스 광원으로서의 엑시머레이저 광원을 사용한 스텝 앤드 스캔 방식의 주사형 노광장치이다.
상기 주사형 노광장치(10)는, 펄스 광원(16)을 포함하는 조명계(12), 이 조명계(12)에 의해 조명되는 마스크로서의 레티클(R)를 지지하여 소정의 주사방향으로 이동하는 마스크 스테이지로서의 레티클 스테이지(RST), 레티클(R)의 패턴을 감광물체로서의 웨이퍼(W) 상에 투영하는 투영광학계(PL), 웨이퍼(W)를 지지하며 수평면(XY 평면내)을 이동하는 XY 스테이지(14) 및 이들의 제어계 등을 구비하고 있다.
상기 조명계(12)는 펄스 광원(16), 빔정형 광학계(18), 감광장치로서의 에너지조조기(20), 옵티컬 인티그레이터(플라이아이렌즈, 내면반사형 인티그레이터 또는 회절광학소자 등이고, 도 1에서는 플라이아이렌즈를 사용하고 있으므로, 이하「플라이아이렌즈」라고도 함:22), 조명계 개구조리개판(24), 빔 스플리터(26), 제 1 릴레이렌즈(28A), 제 2 릴레이렌즈(28B), 시야조리개로서의 레티클 블라인드(본 실시형태에서는 고정 레티클 블라인드(30A)와 가동 레티클 블라인드(30B)로 이루어짐), 광로 절곡용 미러(M) 및 콘덴서렌즈(32) 등을 구비하고 있다. 이하에서는 조명계(12)를 구성하는 펄스 광원(16) 이외의 구성 부분을 통합하여 적절하게 「조명광학계」라고 한다.
여기에서, 이 조명계(12)의 상기 구성 각 부에 관해서 설명한다. 펄스 광원(16)으로는 일례로서 1 펄스당 펄스에너지 E를 Emin(예컨대 8mJ/pulse)∼Emax(예컨대 10mJ/pulse) 범위에서 변경할 수 있고, 또 펄스 발광의 반복주파수 f를 fmin(예컨대 60OHz)∼fmax(예컨대 2000Hz) 범위 내에서 변경할 수 있는 KrF 엑시머레이저 광원(발진파장 248㎚)이 사용되고 있다. 이하에서는 펄스 광원(16)을「엑시머레이저 광원(16)」이라고 한다.
또, 상기와 같은 펄스에너지와 반복주파수의 변경 기능을 갖고 있다면, 이 엑시머레이저 광원(16)을 대신하여 ArF 엑시머레이저 광원(발진파장 193㎚)이나 F2레이저 광원(발진파장 157㎚)은 물론, 금속증기 레이저 광원이나 YAG 레이저의 고조파발생장치 등의 펄스 광원을 사용할 수도 있다.
빔정형 광학계(18)는 엑시머레이저 광원(16)에서 펄스 발광된 레이저빔(LB)의 단면 형상을, 이 레이저빔(LB)의 광로 후방에 설치된 플라이아이렌즈(22)에 효율적으로 입사하도록 정형하는 것으로, 예컨대 실린더렌즈나 빔익스팬더(모두 도시생략) 등으로 구성된다.
에너지조조기(20)는 빔정형 광학계(18) 후방의 레이저빔(LB)의 광로 상에 배치되고, 여기에서 회전판(34) 주위에 투과율(=1-감광률)이 다른 복수개(예컨대 6개)의 ND 필터(도 1에서는 이 중에 2개의 ND 필터(36A, 36D)가 도시되어 있음)를 배치하고 그 회전판(34)을 구동모터(38)로 회전시킴으로써, 입사되는 레이저빔(LB)에 대한 투과율을 100%에서 등비급수적으로 복수 단계로 전환할 수 있도록 되어 있다. 구동모터(38)는 후술하는 주제어장치(50)에 의해 제어된다. 또, 그 회전판(34)과 같은 회전판을 2단 배치하고, 2세트의 ND 필터의 조합에 의해 보다 상세하게 투과율을 조정할 수 있도록 할 수도 있다.
상기 플라이아이렌즈(22)는 에너지조조기(20) 후방의 레이저빔(LB)의 광로 상에 배치되고, 레티클(R)을 균일한 조도 분포로 조명하기 위해 그 사출측 초점면에 다수의 점 광원으로 이루어진 면 광원, 즉 2차 광원을 형성한다. 이 2차 광원에서 사출되는 레이점 빔을 이하에서는 「펄스조명광(IL)」이라고 한다.
플라이아이렌즈(22)의 사출면 근방, 즉 본 실시형태에서는 조명광학계의 동공면과 거의 일치하는 그 사출측 초점면에 원판형상 부재로 이루어진 조명계 개구조리개판(24)이 배치되어 있다. 이 조명계 개구조리개판(24)에는 거의 등각도 간격으로 예컨대 통상적인 원형 개구로 이루어진 개구조리개, 작은 원형 개구로 이루어지며 코히어런스 팩터인 σ값을 작게 하기 위한 개구조리개, 윤대조명용 윤대 형상의 개구조리개 및 변형 광원법용으로 복수개 개구를 편심 배치하여 이루어진 변형 개구조리개(도 1에서는 이 중에 2 종류의 개구조리개만 도시되어 있음) 등이배치되어 있다. 이 조명계 개구조리개판(24)은 후술하는 주제어장치(50)에 의해 제어되는 모터 등의 구동장치(40)에 의해 회전되도록 되어 있고, 그럼으로써 어느 개구조리개가 펄스조명광(IL)의 광로 상에 선택적으로 설정된다. 또, 개구조리개판(24) 대신에 또는 이와 조합하여 예컨대 조명광학계 내에 교환하여 배치되는 복수개 회절광학소자, 조명광학계의 광축을 따라 가동하는 프리즘(원추 프리즘, 다면체 프리즘 등) 및 줌광학계의 적어도 하나를 포함하는 광학유닛을, 광원(16)과 옵티컬 인티그레이터(22) 사이에 배치하고, 옵티컬 인티그레이터(22)가 플라이아이렌즈일 때는 그 입사면 상에서의 조명광의 강도 분포, 옵티컬 인티그레이터(22)가 내면반사형 인티그레이터일 때는 그 입사면에 대한 조명광의 입사각도 범위 등을 가변함로써, 조명광학계의 동공면 상에서의 조명광의 광량분포(2차 광원의 크기나 형상), 즉 조명 조건의 변경에 따른 광량 손실을 억제하는 것이 바람직하다.
조명계 개구조리개판(24) 후방의 펄스조명광(IL)의 광로 상에, 반사율이 작고 투과율이 큰 빔 스플리터(26)가 배치되고, 추가로 그 후방의 광로 상에, 고정 레티클 블라인드(30A) 및 가동 레티클 블라인드(30B)를 개재시키고 제 1 릴레이렌즈(28A) 및 제 2 릴레이렌즈(28B)로 이루어진 릴레이광학계가 배치되어 있다.
고정 레티클 블라인드(30A)는 레티클(R)의 패턴면에 대한 공액면에서 약간 디포커스된 면에 배치되고, 레티클(R) 상에서 조명영역(42R)을 규정하는 직사각형 개구가 형성되어 있다. 또, 이 고정 레티클 블라인드(30A)의 근방에 주사방향으로 대응하는 방향의 위치 및 폭이 가변하는 개구부를 갖는 가동 레티클 블라인드(30B)가 배치되고, 주사 노광의 개시시 및 종료시에 그 가동 레티클 블라인드(30B)를 통해 조명영역(42R)을 더 제한함으로써, 불필요한 부분의 노광을 방지할 수 있도록 되어 있다. 또한, 가동 레티클 블라인드(30B)는 주사방향과 직교하는 비주사방향에 대응하는 방향에 관해서도 개구부의 폭이 가변하고, 웨이퍼 상에 전사될 레티클(R)의 패턴에 따라 조명영역(42R)의 비주사방향의 폭을 조정할 수 있도록 되어 있다. 또, 본 실시형태에서는 고정 레티클 블라인드(30A)를 디포커스하여 배치함으로써, 레티클(R) 상에서의 조명광(IL)의 주사방향에 관한 강도 분포를 거의 사다리형상으로 하고 있는데, 다른 구성을 채택하는 예컨대 주변부에서 감광률이 서서히 높아지는 농도 필터 또는 조명광을 부분적으로 회절시키는 회절광학소자 등을 조명광학계 내에 배치하고, 조명광(IL)의 강도 분포를 사다리형상으로 할 수도 있다. 또한, 본 실시형태에서는 고정 레티클 블라인드(30A)와 가동 레티클 블라인드(30B)를 설치하고 있는데, 고정 레티클 블라인드를 설치하지 않고 가동 레티클 블라인드만으로도 할 수 있다.
릴레이광학계를 구성하는 제 2 릴레이렌즈(28B) 후방의 펄스조명광(IL)의 광로 상에는 당해 제 2 릴레이렌즈(28B)를 통과한 펄스조명광(IL)을 레티클(R)로 향해 반사하는 절곡 미러(M)가 배치되고, 이 미러(M) 후방의 펄스조명광(IL)의 광로 상에 콘덴서렌즈(32)가 배치되어 있다.
한편, 빔 스플리터(26)에서 반사된 펄스조명광(IL)은 집광렌즈(44)를 통해 광전변환소자로 이루어진 인티그레이터센서(46)에서 수광되고, 인티그레이터센서 (46)의 광전변환신호가 도시하지 않은 피크홀드회로 및 A/D 변환기를 통해 출력(DS) (digit/pulse)로서 주제어장치(50)에 공급된다. 인티그레이터센서(46)로는 예컨대 원자외역에서 감도가 있고 또 엑시머레이저 광원(16)의 펄스 발광을 검출하기 위해 높은 응답주파수를 갖는 PIN형 포토다이오드 등을 사용할 수 있다. 이 인티그레이터센서(46)의 출력(DS)과 웨이퍼(W)의 표면 상에서의 펄스조명광(IL)의 조도(노광량)의 상관 계수는 미리 구해져 주제어장치(50)에 병설된 메모리(51) 내에 기억되어 있다.
상기 레티클 스테이지(RST) 상에 레티클(R)이 탑재되고 도시하지 않은 진공척 등을 통해 흡착 지지되고 있다. 레티클 스테이지(RST)는 수평면(XY 평면) 내에서 미소 구동이 가능한 동시에 레티클 스테이지 구동부(48)에 의해 주사방향(여기에서는 도 1의 지면 좌우방향인 Y축 방향으로 함)으로 소정 스트로크 범위에서 주사되도록 되어 있다. 이 주사 중의 레티클 스테이지(RST) 위치는 레티클 스테이지(RST) 상에 고정된 이동거울(52R)을 통해 외부의 레이저간섭계(54R)에 의해 계측되고, 이 레이저간섭계(54R)의 계측값이 주제어장치(50)에 공급되도록 되어 있다. 또, 레티클 스테이지(RST)의 단면을 경면 가공하여 레이저간섭계(54R)의 반사면(상기 기술한 이동거울(52R)의 반사면에 상당)을 형성할 수도 있다.
상기 투영광학계(PL)로는 예컨대 양측 텔레센트릭한 축소계이고, 공통되는 Z축 방향의 광축(AX)을 갖는 복수개 렌즈엘리먼트로 이루어진 굴절계가 사용되고 있다. 또, 이 투영광학계(PL)의 투영배율 γ는 예컨대 1/4 또는 1/5이다. 따라서, 상기와 같이 하여, 펄스조명광(IL)에 의해 레티클(R) 상의 조명영역(42R)이 조명되면, 이 레티클(R)에 형성된 패턴이 투영광학계(PL)에 의해 투영배율 γ로 축소된 이미지가 표면에 레지스트(감광제)가 도포된 웨이퍼(W) 상의 슬릿형상의 노광영역(조명영역(42R)에 공액인 영역:42W)에 형성된다.
상기 XY 스테이지(14)는 웨이퍼 스테이지 구동부(56)에 의해 XY 면내에서 주사방향인 Y축 방향 및 이에 직교하는 X축 방향(도 1에서 지면 직교방향)으로 2차원 구동되도록 되어 있다. 이 XY 스테이지(14) 상에 Z 틸트 스테이지(58)가 탑재되고, 이 Z 틸트 스테이지(58) 상에 도시하지 않은 웨이퍼홀더를 통해 웨이퍼(W)가 진공흡착 등에 의해 지지되고 있다. Z 틸트 스테이지(58)는 웨이퍼(W)의 Z 방향의 위치(포커스 위치)를 조정하는 동시에, XY 평면에 대한 웨이퍼(W)의 경사각을 조정하는 기능을 갖는다. 또한, XY 스테이지(14) 위치는 Z 틸트 스테이지(58) 상에 고정된 이동거울(52W)을 통해 외부의 레이저간섭계(54W)에 의해 계측되고, 이 레이저간섭계(54W)의 계측값이 주제어장치(50)에 공급되도록 되어 있다. 또, Z 틸트 스테이지(58: 또는 XY 스테이지(14)) 등의 단면을 경면 가공하여 레이저간섭계(54)의 반사면(상기 이동거울(52W)의 반사면에 상당)을 형성할 수도 있다.
또한, 도시는 생략되어 있는데, 레티클(R)의 상방에는 예컨대 일본 공개특허공보 평7-176468호 및 이에 대응하는 미국특허 제5,646,413호 등에 상세하게 개시되어 있는 바와 같이, CCD 등의 촬상소자를 가지며 노광파장의 광(본 실시형태에서는 펄스조명광(IL))을 얼라인먼트용 조명광으로 하는 화상처리 방식의 한 쌍의 레티클 얼라인먼트 현미경이 배치되어 있다. 이 경우 한 쌍의 레티클 얼라인먼트 현미경은 투영광학계(PL)의 광축(AX)를 포함하는 YZ 평면에 관해서 대칭(좌우 대칭)인 배치로 설치되어 있다. 또, 이 한 쌍의 레티클 얼라인먼트 현미경은 광축(AX)을 통과하는 XZ 면내에서 X축 방향으로 왕복 이동할 수 있는 구조로 되어 있다. 본국 출원시에 지정한 지정국 또는 선택한 선택국의 국내 법령이 허용하는 한에서, 상기 공보 및 대응하는 상기 미국특허에서의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
통상, 한 쌍의 레티클 얼라인먼트 현미경은 레티클(R)이 레티클 스테이지(RST) 상에 탑재된 상태에서 레티클(R)의 차광대의 외측에 배치된 한 쌍의 레티클 얼라인먼트 마크를 각각 관찰할 수 있는 위치에 설정되어 있다.
제어계는 도 1에서 제어장치로서의 주제어장치(50)로 주로 구성된다. 주제어장치(50)는 CPU, ROM, RAM 등으로 이루어진 소위 마이크로 컴퓨터(또는 미니 컴퓨터)를 포함하여 구성되고, 노광동작이 정확하게 수행되도록 예컨대 레티클(R)과 웨이퍼(W)의 동기주사, 웨이퍼(W)의 스테핑, 노광 타이밍 등을 총괄적으로 제어한다.
구체적으로는 주제어장치(50)는 예컨대 주사 노광시에는 레티클(R)이 레티클 스테이지(RST)를 통해 +Y 방향(또는 -Y 방향)으로 속도 VR로 주사되는 것에 동기하여, XY 스테이지(14)를 통해 웨이퍼(W)가 노광영역(42W)에 대하여 -Y 방향(또는 +Y 방향)으로 속도γㆍVR(γ는 레티클(R)에서 웨이퍼(W)에 대한 투영배율)로 주사되도록 레이저간섭계(54R, 54W)의 계측값에 따라 레티클 스테이지 구동부(48), 웨이퍼 스테이지 구동부(56)를 통해 각각 레티클 스테이지(RST), XY 스테이지(14)의 위치 및 속도를 각각 제어한다. 또한, 스테핑시에는 주제어장치(50)에서는 레이저간섭계(54W)의 계측값에 따라 웨이퍼 스테이지 구동부(56)를 통해 XY 스테이지(14)의위치를 제어한다. 이와 같이 본 실시형태에서는 주제어장치(50), 레이저간섭계 (54R, 54W), 레티클 스테이지 구동부(48), 웨이퍼 스테이지 구동부(56), 레티클 스테이지(RST) 및 XY 스테이지(14)로 구동계가 구성된다.
또, 주제어장치(50)에서는 제어정보(TS)를 엑시머레이저 광원(16)에 공급함으로써, 엑시머레이저 광원(16)의 발광 타이밍 및 발광 파워 등을 제어한다. 또한, 주제어장치(50)는 에너지조조기(20), 조명계 개구조리개판(24)을 모터(38), 구동장치(40)를 각각 통해 제어하고, 또 스테이지계의 동작 정보에 동기하여 가동 레티클 블라인드(30B)의 개폐 동작을 제어한다. 이와 같이 본 실시형태에서는 주제어장치(50)가 노광량 제어장치 및 스테이지 제어장치의 역할도 갖고 있다. 물론 이들 제어장치를 주제어장치(50)와는 별도로 형성할 수도 있다.
다음에, 본 실시형태의 주사형 노광장치(10)의 노광량 제어계의 구성에 관해서 도 2에 따라 설명한다.
도 2에는 도 1의 주사형 노광장치(10)의 노광량 제어에 관련된 구성 부분이 취출되어 도시되어 있다. 이 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 엑시머레이저 광원(16)의 내부에는 레이저 공진기(16a), 빔 스플리터(16b), 에너지 모니터(16c), 에너지 컨트롤러(16d) 및 고압 전원(16e) 등이 설치되어 있다.
상기 레이저 공진기(16a)는, 예컨대 방전전극을 포함하는 엑시머레이저 튜브(레이저 챔버), 이 엑시머레이저 튜브의 뒤측(도 2에서 지면내 좌측)에 배치된 전반사 미러(리어 미러), 엑시머레이저 튜브의 앞측(도 2에서 지면내 우측)에 배치된 저반사율 미러(프론트 미러) 및 엑시머레이저 튜브와 프론트 미러 사이에 순차적으로 배치된 고정 패브리-페로 에탈론(Fabry-Perot etalon) 및 가변 경사각의 패브리-페로 에탈론 등(모두 도시 생략)을 포함하여 구성할 수 있다. 이 경우 리어 미러와 프론트 미러로 공진기가 구성되어 코히어런시를 조금 높이게 된다. 또한, 고정 패브리-페로 에탈론과 가변 경사각의 패브리 페로 에탈론으로 협대역화 모듈이 구성된다. 이 협대역화 모듈에 의해 레이저 공진기(16a)에서 사출되는 레이저빔(LB)의 스펙트럼 폭을, 여기에서는 자연발진 스펙트럼 폭의 약 1/100∼1/300 정도로 좁혀 출력한다. 또한, 가변 경사각의 에탈론의 경사각을 조정함으로써, 레이저 공진기(16a)에서 사출되는 레이저빔(LB)의 파장(중심 파장)을 소정 범위에서 시프트할 수 있도록 되어 있다.
또, 협대역화 모듈을 예컨대 프리즘과 회절격자(그레이팅)를 조합한 것 등으로 구성할 수도 있다.
상기 엑시머레이저 튜브 내에는 소정의 혼합비의 레이저 가스(이는 매체가스인 크립톤(Kr), 불소(F2) 및 버퍼가스인 헬륨(He)으로 이루어짐)가 충전되어 있다. 엑시머레이저 튜브에는 도시하지 않은 배기밸브를 통해 예컨대 플렉시블한 튜브로 이루어진 배기관이 접속되어 있다. 또한, 엑시머레이저 튜브에는 도시하지 않은 급기밸브를 통해 플렉시블한 가스공급관의 일단이 접속되고, 이 가스공급관의 타단은 Kr, F2, He 등의 가스 봄베(도시 생략)에 접속되어 있다.
상기 각 밸브는 주제어장치(50)에 의해 개폐 제어된다. 주제어장치(50)는 예컨대 가스를 교환하거나 할 때에 엑시머레이저 튜브내의 레이저 가스가 소정의 혼합비 및 압력이 되도록 조정한다. 또한, 주제어장치(50)는 엑시머레이저 광원(16)의 발진에 관한 제어 팩터(또는 제어 파라미터)를 제어함으로써, 엑시머레이저 광원(16)의 출력(레이저빔(LB)의 펄스에너지)을 변경한다. 여기에서, 펄스에너지의 변경에서 사용되는 제어 팩터는 1개 및 복수개의 어느 것이어도 되지만, 본 실시형태에서는 엑시머레이저 광원(16)의 인가전압(또는 충전전압)과 엑시머레이저 튜브 내의 가스 상태를 각각 제어 팩터로서 독립적으로 제어하는 동시에, 가스 상태는 적어도 1개의 레이저 가스(Kr, F2, He 등)의 가스압인 것으로 한다. 또, 엑시머레이저 광원(16)의 제어 팩터는 후술하는 에너지 컨트롤러(16d)에 의해 제어되고, 에너지 컨트롤러(16d)는 주제어장치(50)에서 송출되는 1 펄스당 펄스에너지의 목표값에 따라 엑시머레이저 광원(16)에서 사출되는 레이저빔(LB)의 펄스에너지가 그 목표값과 거의 일치하도록 상기 기술한 2개의 제어 팩터의 적어도 한쪽을 제어한다. 여기에서, 제어 팩터로서 가스 상태를 제어하는 경우, 에너지 컨트롤러(16d)는 레이저 가스의 압력을 검출하는 도시하지 않은 센서의 출력에 따라 예컨대 희유가스(Kr) 및 할로겐(F2) 등의 가스압을 제어한다. 또한, 엑시머레이저 튜브 내부에서는 레이저의 발진시에는 도시하지 않은 팬에 의해 항상 레이저 가스가 순환된다.
도 2에서, 레이저 공진기(16a)에서 펄스적으로 방출된 레이저빔은, 투과율이 높고 약간의 반사율을 갖는 빔 스플리터(16b)에 입사되고, 빔 스플리터(16b)를 투과한 레이저빔(LB)이 외부로 사출된다. 또한, 빔 스플리터(16b)에서 반사된 레이저빔이 광전변환소자로 이루어진 에너지 모니터(16c)에 입사되고, 에너지 모니터(16c)로부터의 광전변환신호가 도시하지 않은 피크홀드회로를 통해 출력(ES)으로서 에너지 컨트롤러(16d)에 공급된다. 에너지 모니터(16c)의 출력(ES)에 대응하는 에너지 제어량의 단위는 (mJ/pulse)이다. 통상 발광시에는 에너지 컨트롤러(16d)는 에너지 모니터(16c)의 출력(ES)이 주제어장치(50)에서 공급된 제어정보(TS) 중 1 펄스당 에너지의 목표값에 대응한 값이 되도록 고압 전원(16e)에서의 전원 전압(상기 기술한 인가전압 또는 충전전압에 대응함)을 피드백 제어한다. 또한, 에너지 컨트롤러(16d)는 레이저 공진기(16a)에 공급되는 에너지를 고압 전원(16e)을 통해 제어함으로써 발진주파수도 변경한다. 즉, 에너지 컨트롤러(16d)는, 주제어장치(50)로부터의 제어정보(TS)에 따라 엑시머레이저 광원(16)의 발진주파수를 주제어장치(50)에서 지시된 주파수로 설정하는 동시에, 엑시머레이저 광원(16)에서의 1 펄스당 에너지가 주제어장치(50)에서 지시된 값이 되도록 고압 전원(16e)의 전원 전압의 피드백 제어를 수행한다.
또한, 엑시머레이저 광원(16) 내의 빔 스플리터(16b)의 외측에는 주제어장치(5O)로부터의 제어정보에 따라 레이저빔(LB)을 차광하기 위한 셔터(16f)도 배치되어 있다. 그 밖에 도시는 생략되어 있지만, 엑시머레이저 광원(16)을 총괄 제어하는 제어장치도 설치되어 있고, 주제어장치(50)로부터의 지령(제어정보)과는 별도로 제어장치는 엑시머레이저 광원(16)에 설치된 각종 센서의 출력 등에 따라 셔터(16f)의 개폐, 레이저빔(LB) 의 중심파장의 설정이나 스펙트럼 폭(파장 폭)의 협대역화 및 레이저 가스의 교환, 혼합비나 가스압의 조정 등을 독자적으로제어할 수 있도록 되어 있다.
다음으로, 본 실시형태의 주사형 노광장치(10)의 기본적인 노광량 제어 시퀀스에 관해서, 주제어장치(50) 내의 CPU의 제어 알고리즘을 나타내는 도 3의 흐름도를 참조하면서 설명한다.
또, 실제로는 인티그레이터센서(46)의 출력(DS)이 도 1의 Z 틸트 스테이지(58)상에서 이미지면(즉, 웨이퍼의 표면)과 같은 높이로 설치된 도시하지 않은 기준조도계의 출력에 대하여 미리 교정(캘리브레이션)되고, 그럼으로써 이미지면 조도와 인티그레이터센서(46)의 출력의 관계를 나타내는 변환계수 α가 조명 조건(조명광학계의 동공면 상에서의 조명광(IL)의 광량 분포)마다 구해진다. 그리고, 노광에 앞서 이 인티그레이터센서(46)와 엑시머레이저 광원(16)내의 에너지 모니터(16c)를 사용하여, 조명 조건마다 변환계수 α와 인티그레이터센서(46)의 출력(DS)보다 간접적으로 구해지는 이미지면 상에서의 노광량, 즉 인티그레이터센서(46)의 처리량 p(mJ/(㎠·pulse))과 엑시머레이저 광원(16) 내의 에너지 모니터(16c)의 출력 ES(mJ/pulse)의 상관 관계를 나타내는 소정의 제어 테이블이 작성된다.
단지, 다음과 같은 설명에서는 간편함을 위해 인티그레이터센서(46)와 에너지 모니터(16c)의 상관이 1차 함수로 표시되고 그 오프 셋은 0으로 볼 수 있어, 그 경사를 변환계수 β로 취급할 수 있다. 즉, 인티그레이터센서(46)의 처리량 p(mJ/(㎠ㆍpulse)) 및 변환계수 β를 사용하여, 다음 식에서 에너지 모니터(16c)의 출력 ES(mJ/pulse)을 산출할 수 있는 것으로 가정한다.
ES = βㆍp‥‥(3)
또, 특히 상기 기술한 광학유닛이 설치되는 경우에는, 상기 변환계수 β에 관해서도 이 광학유닛에 의해 가변되는 옵티컬 인티그레이터(22)로의 조명광의 입사조건마다 구하는 것이 바람직하다. 또한, 조명계(12)를 구성하는 조명광학계나 투영광학계(PL)의 펄스조명광(IL)의 투과율 변동 등을 고려하여 변환계수 α, β를 계산으로 갱신하도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 에너지조조기(20)의 투과율은 설정노광량 전반에 노광시간을 최소로 하기 위해 이산 투과율은 등비수례가 되도록 설계되는 것으로 한다.
먼저, 도 3의 단계 102에서, 오퍼레이터에 의해 콘솔 등의 입출력장치(62: 도 1참조)를 통해 설정노광량 S0이 설정되는 것을 기다리다 설정노광량 S0이 설정되면, 다음 단계 104로 진행되고 레이저빔(LB)의 1 펄스당 에너지 E를 최소 에너지값 Emin(8mJ/pulse)으로, 반복주파수 f를 최소 주파수 fmin(60OHz)로 설정한다. 즉, 이렇게 하여 펄스에너지와 그 반복주파수의 중립을 설정한다.
다음 단계 106에서는 엑시머레이저 광원(16)에 복수회(예컨대 수백회) 펄스 발광을 수행하여 인티그레이터센서(46)의 출력을 적산함으로써, 간접적으로 웨이퍼(W) 상에서 평균 펄스에너지밀도 p(mJ/(㎠·pulse))를 계측한다. 이 계측은, 예컨대 가동 레티클 블라인드(3OB)를 구동시켜 그 개구를 완전히 폐쇄하여 조명광(IL)이 레티클(R)측에 도달하는 것을 저지한 상태에서 수행된다. 물론, XY 스테이지(14)를 구동시켜 웨이퍼(W)를 퇴피시킨 상태에서 수행할 수도 있다.
다음 단계 108에서는 다음 식 (4)로 노광펄스수 N를 산출한다.
N = cint(S0/p) ‥‥(4)
여기에서, 함수 cint는 소수점 이하 1자리째 값의 사사 오입을 표시하기로 한다.
다음 단계 110에서 그 노광펄스수 N가 필요한 노광량 제어재현 정밀도를 얻기 위한 최소 노광펄스수 Nmin이상인지의 여부를 판단한다. 여기에서, 최소 노광펄스수 Nmin는 예컨대 미리 계측되어 장치 상수로서 설정되어 있는 펄스에너지의 편차 (3σ값)δp의 평균 펄스에너지밀도 p에 대한 비 δp/p에 따라 구해지는 값이다. 본 실시형태에서는 예컨대 Nmin= 40인 것으로 한다.
그리고, 이 단계 110에서 판단이 부정된 경우, 즉 노광펄스수 N가 최소 노광펄스수 Nmin보다 작은 경우에는, 단계 111로 이행되어 도 1의 에너지조조기(20)의 ND 필터에 의해 설정할 수 있는 투과율 중에서 S0/(Nmin×p)보다 작고 또 가장 가까운 ND 필터를 선택하여 설정한 후, 상기 단계 106에서 다시 처리하여, 선택된 ND 조건에서의 평균 펄스에너지밀도 p = pt를 새롭게 구하고 이 평균 펄스에너지밀도 pt를 사용하여 단계 108에서 다시 처리한다. 이렇게 해서 단계 110의 판단이 긍정된 경우 또는 당초부터 단계 110의 판단이 긍정된 경우(N ≥ Nmin의 경우)에는 단계 112로 이행된다. 또, 여기에서, 당초부터 단계 110의 판단이 긍정된 경우의평균 펄스에너지밀도 p는 상기 선택된 ND 조건에서의 평균 펄스에너지밀도 pt와 동일하게 N ≥Nmin을 만족시키므로, 다음에서는 pt로서 취급하는 것으로 한다.
단계 112에서는 상기 단계 106에서 구한 평균 펄스에너지밀도 pt를 사용하여, 다음 식 (5)에 따라 상기 기술한 변환계수 β를 산출한다. 물론, 이것에 한정되지 않고 상기 기술한 제어 테이블을 미리 구해 둔 경우에는, 이 제어 테이블에서 평균 펄스에너지밀도(pt)에 대응하는 변환계수 β를 산출하도록 할 수도 있다.
β= Emin/pt‥‥(5)
다음 단계 113에서는 다음 식 (6)으로 레이저빔(LB)의 1 펄스당 에너지설정값 Et(mJ/pulse)를 산출하고 단계 114로 이행된다.
Et= β×S0/Nmin‥‥(6)
단계 114에서는 상기 에너지설정값 Et를 설정할 수 있는 최대에너지 Emax(여기에서는 1OmJ/pulse) 이하인지의 여부를 판단한다. 그리고, 이 판단이 긍정된 경우에는 단계 115로 진행되어 에너지설정값 Et를 에너지 컨트롤러(16d)에 공급한 후 단계 118로 이행된다. 그럼으로써, 에너지 컨트롤러(16d)에 의해 1 펄스의 에너지 E가 Et로 설정된다.
한편, 상기 기술한 단계 114에서 판단이 부정된 경우, 즉 이미 산출된 에너지설정값 Et를 설정할 수 있는 최대에너지 Emax보다 큰 경우에는, 이와 같이 에너지를 설정할 수 없기 때문에 단계 116로 진행되어 에너지설정값으로 Et= Emax를 에너지 컨트롤러(16d)에 공급한다. 그럼으로써, 에너지 컨트롤러(16d)에 의해 1 펄스의 에너지 E가 Emax로 설정된다.
이 경우 N = Nmin으로 되지 않기 때문에, 다음 단계 117로 진행되어 다음 식 (7)에 따라 노광펄스수 N을 계산한 후 단계 118로 이행된다.
N = β×S0/Emax‥‥(7)
단계 118에서는 스캔 속도 V = 스캔 최고속 Vmax으로 하여 반복주파수 f를 다음 식 (8)에 의해 산출한다.
f = int(Vmax×N/Ws)‥‥(8)
여기에서, 함수 int(a)는 실수 a를 초과하지 않은 최대 정수를 표시하는 것으로 한다.
그리고, 다음 단계 119에서는 위에서 산출한 반복주파수 f가 레이저가 지닌 최대 반복주파수 fmax이하인지의 여부를 판단한다. 그리고, 이 판단이 긍정된 경우에는 단계 120으로 진행되어 에너지 컨트롤러(16d)를 통해 반복주파수 f를 위에서 산출한 값으로 설정하고, 다음 단계 122에서 스캔 목표속도(스캔 속도)를 스캔 최고속 Vmax으로 설정한다.
한편, 상기 단계 119의 판단이 부정된 경우에는 위에서 산출한 반복주파수 f를 설정할 수 없기 때문에 단계 126으로 이행된다. 이 단계 126에서는 에너지컨트롤러(16d)를 통해 반복주파수 f를 최대 발진주파수 fmax로 설정한 후 단계 128로 진행되어 스캔 속도 V를 다음 식 (9)에 기초하여 설정한다.
V = Ws ×fmax/N‥‥(9)
그리고, 단계 130에서는 지금까지의 단계에서 정해진 설정조건(V, f, E, N)으로 웨이퍼(W) 상의 지정된 쇼트영역에 주사노광방식으로 레티클(R)의 패턴을 전사한다.
상기 주사노광의 종료 후 단계 132에서 모든 쇼트영역에 대한 노광이 종료되었는지의 여부를 판단하여, 이 판단이 부정된 경우, 즉 노광할 쇼트영역이 남아 있는 경우에는 단계 130으로 되돌아가 상기 주사 노광을 다음 쇼트영역에 대하여 수행한다.
이렇게 해서 노광할 모든 쇼트영역에 대한 노광처리가 종료한 시점에서 본 루틴의 일련된 처리를 종료한다.
또, 상기에서는 특별히 설명하지 않았지만, 본 실시형태에서는 노광 개시에 앞서 펄스조명광(IL)을 얼라인먼트광으로 사용하는 상기 기술한 한 쌍의 레티클 얼라인먼트 현미경에 의해 레티클(R) 상의 한 쌍의 레티클 얼라인먼트 마크(도시 생략)의 이미지와 XY 스테이지(14) 상의 도시하지 않은 기준마크판에 형성된 레티클 얼라인먼트용 기준마크의 투영광학계(PL)를 통한 이미지를 동시에 관찰하여 두 마크 이미지의 상대위치 관계를 계측하는 레티클 얼라인먼트가 수행된다. 그리고, 주제어장치(50)는 그 상대위치 관계와 이 때의 레티클 간섭계(54R) 및 웨이퍼간섭계(54W)의 계측값과 따라서 레티클 패턴 이미지의 투영위치를 구한다. 주제어장치(50)에서는 이 레티클 얼라인먼트시의 엑시머레이저 광원(16)의 펄스에너지와 그 반복주파수의 중립 설정을, 엑시머레이저 광원(16)의 펄스 발광의 안정 특성에 따라 필요한 경우에는 상기 기술한 주사 노광시와 다르게 하는 것이 바람직하다.
그러나, 발명자들이 수행한 실험에 따르면, 종래의 펄스에너지 10(mJ/pulse) 에서 고정된 경우에, 이미지면에서 에너지를 계측한 결과는 p = O.8(mJ/㎠/pulse)이고, 설정노광량(S0)이 S0= O.8 ×40 = 32(mJ/㎠)보다 작으면 ND 필터에 의해 감광이 필요함이 확인되었다. 반면에, 본 실시형태와 마찬가지로 펄스에너지 8(mJ/pulse)로 설정한 경우에, 동일한 광학계로 이미지면에서 에너지를 계측한 결과는 p = O.64(mJ/㎠/pulse)이고, 설정노광량 S0이 S0= O.64 ×4O = 25.6(mJ/c㎠)까지의 범위에서 ND 필터에 의한 감광을 필요로 하지 않음이 확인되었다. 즉 비감광영역이 넓어졌다.
또, 설정노광량 S0= 22(mJ/㎠)로서 종래의 노광량 제어방법으로 노광량을 제어한 경우, 펄스에너지 1O(mJ/pulse)에서 이미지면에서 에너지를 계측한 결과는 p = O.8(mJ/㎠/pulse), 노광펄스수 N = cint(S0/p) = 28 < Nmin= 40이 되었다. 이 때문에, 투과율 58%의 ND 필터를 광로 상에 설정하고, 이미지면에너지(p)를 다시 계측하고 노광펄스수 N을 다시 계측한 결과, p = O.464(mJ/㎠/pulse), N = 47이 되었다. 그리고, 에너지를 미세 조정한 결과, 최종적인 에너지설정값 Et는 Et= S0/N/p ×10 = 10.09(mJ/pulse)가 되었다.
반면에, 동일한 설정노광량 S0= 22(mJ/㎠)로서 본 실시형태의 노광량 제어방법으로 노광량을 제어한 경우, 펄스에너지 Emin= 8(mJ/pulse)에서 이미지면에서 에너지를 계측한 결과는 p = O. 64(mJ/㎠/pulse), 노광펄스수 N = cint(S0/P) = 34 < Nmin4O이 되었다. 이 때문에, 투과율 80%의 ND 필터를 광로 상에 설정하고 다시 이미지면 에너지 p를 계측하고 노광펄스수 N을 다시 계측한 결과, p = O.512 (mJ/㎠/pulse), N = 43이 되었다. 그리고, N = Nmin= 40으로 하고 에너지를 조정한 결과, 최종적인 에너지설정값 Et는 Et= βㆍpt= S0/Nmin/P ×8 = 8.59(mJ/pulse)가 되었다. 따라서, 이 경우 펄스수가 47에서 40으로 삭감되어 펄스에너지가 10.09 mJ에서 8.59 mJ로 저감되었다.
이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관한 주사형 노광장치(10) 및 이 주사 노광시의 노광량 제어방법에 따르면, 고감도 레지스트에 대응한 영역에서, 에너지조조기(20)의 이산적인 감광률의 영향을 받지 않고 항상(설정노광량 S0값에 관계없이)스캔 최고속 Vmax으로 노광이 가능해져 노광시간이 최소가 된다. 또, 저감도 레지스트에 대응하는 영역에서도, 엑시머레이저 광원(16)이 지닌 최대 반복주파수 fmax그리고 최대 펄스에너지 Emax에서 노광되기 때문에 노광시간을 최대한 짧게 할 수 있다. 즉, 광범위한 설정노광영역 스루풋으로 해도 최대를 얻을 수 있게 된다.
또한, 본 실시형태에서는 스캔 최고속도 Vmax에서 노광되는 고감도 영역에서는, 항상 최소 노광펄스수 Nmin에서 노광이 가능해지기 때문에, 소비펄스수가 최저로 되어 비용 절감을 할 수 있게 된다. 이 경우 원하는 노광량 재현정밀도를 확보할 수 있어 고정밀도로 노광량을 제어할 수 있다. 또한, 엑시머레이저 광원(16)의 소비에너지를 억제할 수 있어, 가스 소비의 삭감, 소비전력의 삭감, 그리고 엑시머레이저 광원(16) 및 조명계(12) 내의 광학소자의 부하 경감에 따른 수명 연장 효과도 기대할 수 있다. 즉, 조명계(12) 내의 유리재는 레이저 광원의 펄스수, 펄스에너지 양쪽에 비례하여 열화되기 때문에, 본 실시형태에 따르면, 펄스수가 감소되어 ND 필터(감광기)에 입사되는 펄스에너지가 감소되기 때문에, 유리재의 장수화를 달성할 수 있다.
또한, 종래에 거의 Emax부근에 엑시머레이저 광원의 출력이 고정되었지만, 본 실시형태에 따르면, 엑시머레이저 광원(16)의 펄스에너지를 변경할 수 있기 때문에 펄스당 이미지면에너지를 상대적으로 낮게 할 수 있고, 그만큼 에너지조조기(20) 등으로 감광하지 않고 비감광영역을 넓힐 수 있다. 바꿔 말하면, 본 실시형태에서는 동일의 설정노광량에 대하여 보다 감광률이 낮은 ND 필터를 사용할 수 있게 되므로 에너지 손실을 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태에서는 엑시머레이저 광원(16)의 펄스에너지를 변경하기 때문에, 고속 그리고 고정밀도로 웨이퍼(W)에 대한 레이저빔(LB)의 노광량을 제어할 수 있고, 웨이퍼(W) 상의 각 점에서 원하는 적산노광량을 얻을 수 있다.
그러나, 본 발명이 이에 한정되지 않고, 펄스에너지의 변경 대신에 또는 이와 함께 레이저빔의 투과율을 연속적으로 변경할 수 있는 에너지변조기를 사용하여 물론 이미지면에 주어지는 에너지밀도를 변경하도록 할 수도 있다. 이러한 경우에는 예컨대 도 1의 에너지조조기(2O)와 플라이아이렌즈(22) 사이의 레이저빔(LB)의 광로 상기 에너지변조기가 배치되는 동시에, 웨이퍼(W) 상의 각 점에서 원하는 적산노광량이 얻어지도록 주제어장치(50)에 의해 이것이 제어된다. 이 경우 에너지변조기로는 예컨대 펄스 발광되는 레이저빔(LB)의 광로 상에, 소정피치로 투과부와 차광부가 형성된 고정 격자판과 격자의 피치방향으로 이동이 가능한 가동의 격자판을 갖는 더블 그레이팅 방식의 변조기를 사용할 수 있다. 2개의 격자판의 상대적인 위치를 어긋나게 함으로써 레이저빔(LB) 에 대한 투과율을 변조할 수 있다. 이러한 더블 그레이팅 방식의 변조기에 대해서는 예컨대 일본 공개특허공보 평3-179357호 및 이것에 대응하는 미국특허 제5,191,374호 등에 상세하게 개시되어 있고, 본국 출원시에 지정한 지정국 또는 선택한 선택국의 국내 법령이 허용하는 한에서, 상기 공보 및 대응하는 상기 미국특허의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
또한, 조명 조건의 변경에 따라 이미지면 조도가 변화할 때는 상기 기술한 주사 노광시의 노광 조건을 다시 설정할 필요가 있다. 이는 조명 조건이 변경되면, 조명광학계의 동공면 상에서 조명광의 광량 분포(2차 광원의 크기나 형상)가변경되는 결과, 이미지면 상에서 평균 펄스에너지밀도(p) 또는 상기 기술한 변환계수 α, β 등이 변화될 가능성이 높기 때문이다.
또, 상기 실시형태에서는 펄스 광원으로서 엑시머레이저 광원을 사용하고, 주제어장치(50)가 엑시머레이저 광원(16) 내의 고압 전원(16e)에서의 전원 전압(Hv)이나 엑시머레이저 튜브 내의 희유가스(Kr), 할로겐(F2) 등의 가스압 등을 제어함으로써, 펄스에너지를 변경하는 경우에 관해서 설명했는데, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 레이저 가스의 온도 그 밖의 가스 상태와 엑시머레이저 광원(16)에서 출력되는 1 펄스당 에너지 사이에도 어떠한 상관은 있으므로, 이 관계를 이용하여 엑시머레이저 광원(16)의 펄스에너지를 변경할 수도 있다. 요컨대, 엑시머레이저 광원(16)의 발진에 관한 소정의 제어 팩터(상기 전원 전압이나 가스 상태는 이것에 포함됨)를 제어함으로써, 펄스에너지를 변경하면 된다. 레이저 광원으로 엑시머레이저 광원 이외의 레이저 광원을 사용하는 경우에도, 그 레이저 광원의 발진(또는 펄스 발광)에 관한 제어 팩터를 제어함으로써 펄스에너지를 변경하면 된다.
또한, 본 실시형태에서는 엑시머레이저 광원(16)의 펄스에너지를 변경하기 때문에, 엑시머레이저 광원(16)에서 출력되는 1 펄스당 에너지(또는 설정에너지:E)와 소정의 제어 팩터(제어 파라미터), 예컨대 고압 전원(16e)에서의 전원 전압(Hv)이나 할로겐가스, 희유가스 등의 가스압 등의 관계를 미리 구하고, 예컨대 펄스 발광이 중지되었을 때, 재개 후에 에너지 모니터(16c)에서 검출된 값에 따라 상기 관계가 순차적으로 갱신되는 학습테이블(소위 중지시간 학습테이블)을 설정에너지마다 갖게 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 동일한 중지시간 동안 설정에너지가 바뀌거나 하였을 때에도 이것에 영향을 받지 않는 가장 적합한 펄스에너지를 제어할 수 있게 된다. 이 중지시간 학습테이블은 중지시간마다 갖게 할 수도 있다.
또한, 본 실시형태의 스캔 최고속도 Vmax, 레티클 스테이지(RST)를 구동시키는 리니어 모터의 추진력을 포함하는 레티클 스테이지 구동계의 구조상의 한계 최고속도(상한값)로 하는데, 이 상한값으로 레티클 스테이지(RST)를 이동시킬 때, 예컨대 요구되는 레티클 스테이지(RST)와 웨이퍼 스테이지(WST)의 동기정밀도를 만족시키기 어려울 때에는 그 동기정밀도 등에서 상한값보다 작게 설정되는 레티클 스테이지(RST)의 속도를 스캔 최고속도 Vmax로 할 수도 있다. 즉, 스캔 최고속도 Vmax는 구조적인 한계 최고속도에 한정되지 않는다.
또, 본 실시형태에서는 투영광학계(PL)가 축소계(배율 γ)이고, 주사 노광시에 레티클 스테이지(RST)의 이동속도가 웨이퍼 스테이지(WST)의 이동속도의 투영배율의 역수배(1/γ)가 되기 때문에, 웨이퍼 스테이지보다 레티클 스테이지(RST)가 먼저 한계 최고속도에 도달하는 것으로 설명하고 있는데, 웨이퍼 스테이지(WST)가 먼저 한계 최고속도에 도달할 때에는 상기 기술한 고감도 영역에서 레티클 스테이지(RST)가 아니라 웨이퍼 스테이지(WST)를 스캔 최고속도 Vmax로 이동하도록 노광 조건을 설정하면 된다. 또한, 본 실시형태에서는 주제어장치(50)가 엑시머레이저광원(16)에 지령(제어정보)을 송출하여 펄스에너지나 반복주파수 등을 제어하기로 했는데, 예컨대 주제어장치(50)는 최소 노광펄스수에 관한 정보 및 인티그레이터센서의 출력을 엑시머레이저 광원(16)에 주는 것만으로 하여, 펄스에너지나 반복주파수의 결정은 엑시머레이저 광원(16)의 제어장치에 수행하도록 할 수도 있다. 또한, 본 실시형태에서는 엑시머레이저 광원(16)에서 반복주파수를 가변하지만, 특정한 주파수에서는 펄스에너지의 변동이 커지거나 하여 펄스발진을 수행할 수 없기 때문에, 이 경우에는 그 특정한 주파수를 고려하여 노광 조건(주사속도, 반복주파수, 펄스에너지 등)을 설정하는 것이 바람직하다. 단, 인젝션 로킹 방식의 레이저 광원에서는 이 문제가 생길 가능성이 작기 때문에, 본 실시형태에서 인젝션 로킹 방식의 레이저 광원을 채택해도 상관없다.
또, 상기 실시형태에서는 본 발명이 스텝 앤드 스캔 방식의 주사형 노광장치에 적용된 경우에 관해서 설명했는데, 이에 한정되지 않고 본 발명은 슬릿 스캔 방식의 노광장치 등 주사노광방식의 노광장치라면 바람직하게 적용할 수 있다.
또한, 노광장치의 용도로는 반도체 제조용 노광장치에 한정되지 않고 예컨대 뿔형 유리판에 액정표시소자 패턴을 전사하는 액정용 노광장치, 플라스마 디스플레이나 유기 EL 등의 표시장치, 박막자기헤드, 마이크로머신 및 DNA 칩 등을 제조하기 위한 노광장치에도 널리 적용할 수 있다. 또, 반도체소자 등의 마이크로 디바이스 뿐아니라 광노광장치, EUV 노광장치, X 선 노광장치 및 전자선 노광장치 등에서 사용되는 레티클 또는 마스크를 제조하기 위해 유리기판 또는 실리콘웨이퍼 등에 회로패턴을 전사하는 노광장치에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서 레이저광으로 예컨대 DFB 반도체레이저 또는 파이버레이저에서 발진되는 적외역 또는 가시역의 단일파장 레이저광을, 예컨대 에르븀(또는 에르븀과 이트륨 양쪽)이 도핑된 파이버증폭기로 증폭시키고 비선형 광학결정을 사용하여 자외광으로 파장 변환한 고조파를 사용할 수 있다.
예컨대, 단일파장 레이저의 발진파장을 1.51∼1.59㎛ 범위 내로 하면, 발생파장이 189∼199㎚ 범위 내인 8배 고조파 또는 발생파장이 151∼159㎛ 범위 내인 10배 고조파가 출력된다. 특히 발진파장을 1.544∼1.553㎛ 범위 내로 하면, 발생파장이 193∼194㎚ 범위 내인 8배 고조파, 즉 ArF 엑시머레이저와 거의 동일 파장이 되는 자외광을 얻을 수 있고, 발진파장을 1. 57∼1. 58㎚ 범위 내로 하면, 발생파장이 157∼158㎚ 범위 내인 1O 배 고조파, 즉 F2레이저와 거의 동일 파장이 되는 자외광을 얻을 수 있다.
또한, 발진파장을 1.03∼1.12㎛ 범위 내로 하면, 발생파장이 147∼160㎚ 범위 내인 7배 고조파가 출력되고, 특히 발진파장을 1.099∼1.106㎛ 범위 내로 하면, 발생파장이 157∼158m 범위 내인 7배 고조파, 즉 F2레이저와 거의 동일 파장이 되는 자외광을 얻을 수 있다. 한편, 단일파장 발진레이저로는 이트륨 도핑 파이버레이저를 사용한다.
또, 레이저 광원으로는 파장 146㎚의 Kr2레이저(크립톤 다이머레이저), 파장 126㎚의 Ar2레이저(아르곤 다이머레이저) 등과 같은 진공 자외광을 발생시키는 광원을 사용할 수도 있다. 또한, 레이저 광원으로 SOR 또는 레이저 플라즈마광원을 사용하고 연 X선 영역의 EUV 광을 조명광(IL)으로 할 수도 있다.
또한, 투영광학계는 축소계 뿐아니라 등배 및 확대계 어느 것이어도 되고, 굴절계 뿐아니라 반사굴절계 및 반사계 어느 것이어도 된다.
(디바이스 제조방법)
다음에 상기 기술한 노광장치를 리소그래피 공정에서 사용한 디바이스 제조방법의 실시형태에 관해서 설명한다.
도 4에는 디바이스(IC나 LSI 등의 반도체칩, 액정패널, CCD, 박막자기헤드, 마이크로머신 등) 제조예의 흐름도가 도시되어 있다. 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 먼저 단계 201(설계 단계)에서 디바이스의 기능ㆍ성능을 설계(예컨대, 반도체 디바이스의 회로 설계 등)하고 그 기능을 실현하기 위한 패턴을 설계한다. 계속해서, 단계 202(마스크 제작 단계)에서 설계된 회로 패턴을 형성한 마스크를 제작한다. 한편, 단계 203(웨이퍼 제조 단계)에서 실리콘 등의 재료를 사용하여 웨이퍼를 제조한다.
다음으로, 단계 204(웨이퍼 처리 단계)에서 단계 201∼단계 203에서 준비한 마스크와 웨이퍼를 사용하여, 후술하는 바와 같이 리소그래피기술 등으로 웨이퍼 상에 실제의 회로 등을 형성한다. 이어서, 단계 205(디바이스 조립 단계)에서, 단계 204에서 처리된 웨이퍼를 사용하여 디바이스를 조립한다. 이 단계 205에는 다이싱 공정, 본딩 공정 및 패키징 공정(칩 밀봉) 등의 공정이 필요에 따라 포함된다.
마지막으로 단계 206(검사 단계)에서, 단계 205에서 제조된 디바이스의 동작확인 테스트, 내구 테스트 등을 검사한다. 이러한 공정을 거친 다음에 디바이스를 완성하여 출하된다.
도 5에는 반도체 디바이스에서 상기 단계 204의 상세한 흐름예가 도시되어 있다. 도 5에서 단계 211(산화 단계)에서는 웨이퍼의 표면을 산화시킨다. 단계 212(CVD 단계)에서는 웨이퍼 표면에 절연막을 형성한다. 단계 213(전극 형성 단계)에서는 웨이퍼 상에 전극을 증착으로 형성한다. 단계 214(이온 주입 단계)에서는 웨이퍼에 이온을 주입한다. 이상과 같은 단계 211∼단계 214 각각은 웨이퍼 처리의 각 단계의 전처리 공정을 구성하고 있고, 각 단계에서 필요한 처리에 따라 선택되어 실행된다.
웨이퍼 공정의 각 단계에서 상기 기술한 전처리 공정이 종료되면, 다음과 같이 하여 후처리 공정이 실행된다. 이 후처리 공정에서는 먼저 단계 215(레지스트 형성 단계)에서 웨이퍼에 감광제를 도포한다. 계속해서, 단계 216(노광 단계)에서 상기 설명한 주사형 노광장치 및 주사노광방법으로 마스크의 회로패턴을 웨이퍼에 전사한다. 다음으로, 단계 217(현상 단계)에서는 노광된 웨이퍼를 현상하고, 단계 218(에칭 단계)에서 레지스트가 잔존하는 부분 이외의 부분인 노출 부재를 에칭으로 제거한다. 그리고, 단계 219(레지스트 제거 단계)에서 에칭이 끝나면 불필요했던 레지스트를 제거한다.
이들의 전처리 공정과 후처리 공정을 반복함으로써 웨이퍼 상에 다중으로 회로 디바이스가 형성된다.
이상 설명한 본 실시형태의 디바이스 제조방법을 사용하면, 노광공정(단계216)에서 상기 실시형태의 주사형 노광장치 및 주사노광방법이 사용되기 때문에, 고정밀도로 노광량을 제어함으로써 고정밀도로 레티클의 패턴을 웨이퍼 상에 전사할 수 있다. 그 결과, 고집적도의 디바이스의 생산성(수율을 포함함)을 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 특히 고감도 영역에서는 최소 노광펄스수의 노광에 의해 펄스의 쓸데없은 소비의 방지, 이에 따른 소비에너지의 억제, 펄스 광원 및 광학계의 부하 경감에 따른 장수화 등에 의해 비용 면에서도 그 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
산업상의 이용 가능성
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 주사노광방법 및 주사형 노광장치는 감광기판 상에 디바이스 패턴을 전사하기에 적합하다. 또한, 본 발명의 디바이스 제조방법은 마이크로 디바이스 제조에 적합하다.

Claims (32)

  1. 펄스 광원으로부터의 펄스광에 의해 마스크 상의 소정의 조명영역을 조명하고, 상기 마스크와 감광물체를 동기 이동시켜, 상기 마스크에 형성된 패턴을 상기 감광물체 상에 전사하는 주사노광방법에 있어서,
    주사노광시에, 상기 마스크와 상기 감광물체 중 적어도 일방에서 그의 주사속도를 최대 주사속도로 유지할 수 있는 노광량 설정영역 중 소정값 이하의 노광량의 설정영역에서는 노광펄스수를 최소 노광펄스수로 유지하는 노광량 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 주사노광방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 노광량 제어는, 감광물체면 상에 조사되는 펄스광의 상기 감광물체면 상에서의 1 펄스당 에너지밀도를 변경함으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 주사노광방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 1 펄스당 에너지밀도의 변경은, 상기 펄스 광원으로부터 출력되는 펄스에너지 및 펄스광을 감광하는 감광장치의 감광률 중 적어도 일방을 변경함으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 주사노광방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 펄스 광원으로서, 펄스에너지를 소정 범위 내에서 가변하는 레이저 광원을 사용하고,
    상기 펄스에너지를 변경함으로써 상기 노광펄스수를 최소 노광펄스수로 하는 것을 특징으로 하는 주사노광방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 펄스에너지의 변경은, 상기 레이저 광원의 발진에 관한 소정의 제어 팩터를 제어함으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 주사노광방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 레이저 광원으로서, 고압 전원을 구비하고, 희유가스 및 할로겐가스를 함유하는 레이저 가스를 사용하는 펄스레이저 광원을 사용하는 것을 특징으로 하는 주사노광방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 펄스에너지의 변경은, 상기 제어 팩터로서 상기 고압 전원에서의 전원 전압을 제어함으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 주사노광방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 펄스에너지의 변경은, 상기 제어 팩터로서 상기 희유가스 및 상기 할로겐가스 중 적어도 일방의 가스 상태를 제어함으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 주사노광방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어대상인 가스 상태는 가스압을 포함하는 것을 특징으로 하는 주사노광방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 펄스 광원과 상기 감광물체와의 사이에 배치된 상기 펄스광을 감광하는 감광장치의 감광률을 변경함으로써, 상기 노광펄스수를 최소 노광펄스수로 하는 것을 특징으로 하는 주사노광방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 주사노광시에, 상기 마스크와 상기 감광물체 중 적어도 일방에서 그의 주사속도를 최대 주사속도로 유지할 수 있는 노광량 설정영역 중, 상기 노광펄스수를 최소 노광펄스수로 유지하지 않는 상기 소정값을 초과하는 노광량의 설정영역에서는, 상기 펄스 광원의 펄스 발광의 반복주파수 및 노광펄스수를 조정하여 상기 최대 주사속도를 유지하는 노광량 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 주사노광방법.
  12. 펄스 광원으로부터의 펄스광에 대하여 마스크와 감광물체를 각각 동기 이동시키고, 상기 마스크를 통해 상기 펄스광으로 상기 감광물체를 주사노광하는 주사노광방법에 있어서,
    상기 주사노광시에, 상기 마스크와 상기 감광물체 중 적어도 일방에서 그의 주사속도가 최고 주사속도로 설정되는 노광량 설정영역 중, 소정값 이하의 노광량의 설정영역에서는 노광펄스수를 최소 노광펄스수로 유지하고, 또한 상기 소정값을 초과하는 노광량의 설정영역에서는 상기 노광펄스수를 상기 최소 노광펄스수보다 많게 하는 노광량 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 주사노광방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 펄스 광원의 펄스 발광의 안정 특성에 따라, 상기 주사노광시와 그 이외의 시기에서, 상기 펄스 광원의 중립 설정을 상이하게 하는 것을 특징으로 하는 주사노광방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 펄스 광원으로부터의 펄스 발광이 중지되었을 때, 재개 후에 검출된 펄스에너지 값에 기초하여, 상기 펄스 광원으로부터 출력되는 펄스에너지와 소정의 제어 팩터와의 관계가 기억된 중지시간 학습테이블을 순차적으로 갱신하는 것을 특징으로 하는 주사노광방법.
  15. 펄스 광원으로부터의 펄스광에 의해 마스크 상의 소정의 조명영역을 조명하고, 상기 마스크와 감광물체를 동기 이동시켜, 상기 마스크에 형성된 패턴을 상기 감광물체 상에 전사하는 주사노광방법으로서,
    상기 펄스 광원으로부터의 펄스 발광이 중지되었을 때, 재개 후에 상기 펄스 광원의 펄스에너지 값을 검출하는 공정; 및
    상기 검출된 펄스에너지 값에 기초하여, 상기 펄스 광원으로부터 출력되는 펄스에너지와 소정의 제어 팩터와의 관계가 기억된 설정에너지마다의 중지시간 학습테이블을 순차적으로 갱신하는 공정을 포함하는 주사노광방법.
  16. 리소그래피 공정을 포함하는 디바이스 제조방법으로서,
    상기 리소그래피 공정에서는, 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 주사노광방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  17. 펄스 광원으로부터의 펄스광에 의해 마스크 상의 소정의 조명영역을 조명하고, 상기 마스크와 감광물체를 동기 이동시켜, 상기 마스크에 형성된 패턴을 상기 감광물체 상에 전사하는 주사형 노광장치로서,
    상기 마스크와 감광물체를 동기하여 소정의 주사방향으로 구동시키는 구동계; 및
    주사노광시에, 설정노광량에 따라 상기 구동계를 통해 상기 마스크와 감광물체의 동기 이동을 제어하는 동시에, 상기 동기 이동시에 상기 마스크와 상기 감광물체 중 적어도 일방에서 그의 주사속도를 최대 주사속도로 설정하는 노광량 설정영역 중 소정값 이하의 노광량의 설정영역에서는, 노광펄스수를 최소 노광펄스수로 유지하는 노광량 제어를 행하는 제어장치를 구비하는 주사형 노광장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 노광량 제어시에, 감광물체면 상에 조사되는 펄스광의 상기 감광물체면 상에서의 1 펄스당 에너지밀도를 변경하는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 펄스 광원으로부터의 펄스광을 감광하는 감광장치를 더 구비하고,
    상기 제어장치는, 상기 펄스 광원으로부터 출력되는 펄스에너지 및 펄스광을 감광하는 감광장치의 감광률 중 적어도 일방을 변경함으로써, 상기 1 펄스당 에너지밀도를 변경하는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 감광장치는 그의 감광률을 이산적으로 설정할 수 있고,
    상기 제어장치는, 상기 노광펄스수를 최소 노광펄스수로 유지하는 노광량 제어시에, 상기 감광장치를 사용하여 감광을 행할 때에는, 상기 주사노광 중에서의상기 펄스 광원의 펄스 발광의 반복주파수가 상기 최대 주사속도 조건 하에서의 상기 최소 노광펄스수에 대응하는 주파수로 유지할 수 있도록 상기 펄스 광원으로부터 출력되는 펄스에너지를 조정하는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 펄스 광원은 펄스에너지를 소정 범위 내에서 가변하는 레이저 광원이고,
    상기 제어장치는, 상기 펄스에너지를 변경함으로써, 상기 1 펄스당 에너지밀도를 변경하는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 레이저 광원의 발진에 관한 소정의 제어 팩터를 제어하여 상기 펄스에너지를 변경하는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 레이저 광원은, 고압 전원을 구비하고, 희유가스 및 할로겐가스를 함유하는 레이저 가스를 사용하는 펄스레이저 광원인 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 제어 팩터로서 상기 고압 전원에서의 전원 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 제어 팩터로서 상기 희유가스 및 상기 할로겐가스 중 적어도 일방의 가스 상태를 제어하는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제어대상인 가스 상태는 가스압을 포함하는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
  27. 제 17 항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 주사노광시에, 상기 마스크와 상기 감광물체의 주사속도를 최대 주사속도로 유지할 수 있는 노광량 설정영역 중, 상기 노광펄스수를 최소 노광펄스수로 유지하지 않는 상기 소정값을 초과하는 노광량의 설정영역에서는, 상기 펄스 광원의 펄스 발광의 반복주파수 및 노광펄스수를 조정하여 상기 최대 주사속도를 유지하는 노광량 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
  28. 제 17 항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 펄스 광원의 펄스 발광의 안정 특성에 따라, 주사 노광시와 그 이외의 시기에서, 상기 펄스 광원의 중립 설정을 상이하게 하는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
  29. 제 17 항에 있어서,
    상기 펄스 광원으로부터 출력되는 펄스에너지와 소정의 제어 팩터와의 관계가 기억되는 동시에, 그의 갱신이 가능한 설정에너지마다의 중지시간 학습테이블을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
  30. 펄스 광원으로부터의 펄스광에 대하여 마스크와 감광물체를 각각 동기 이동시키고, 상기 마스크를 통해 상기 펄스광으로 상기 감광물체를 주사 노광하는 주사형 노광장치로서,
    상기 마스크와 감광물체를 동기하여 소정의 주사방향으로 구동시키는 구동계; 및
    상기 주사노광시에, 상기 마스크와 상기 감광물체 중 적어도 일방에서 그의 주사속도가 최고 주사속도로 설정되는 노광량 설정영역 중, 소정값 이하의 노광량의 설정영역에서는 노광펄스수를 최소 노광펄스수로 유지하고, 또한 상기 소정값을 초과하는 노광량의 설정영역에서는 상기 노광펄스수를 상기 최소 노광펄스수보다 많게 하는 노광량 제어를 행하는 제어장치를 구비하는 주사형 노광장치.
  31. 펄스 광원으로부터의 펄스광에 의해 마스크 상의 소정의 조명영역을 조명하고, 상기 마스크와 감광물체를 동기 이동시켜, 상기 마스크에 형성된 패턴을 상기 감광물체 상에 전사하는 주사형 노광장치로서,
    상기 펄스 광원으로부터 출력되는 펄스에너지와 소정의 제어 팩터의 관계가 기억되는 동시에, 그의 갱신이 가능한 중지시간 학습테이블을 설정에너지마다 구비하는 주사형 노광장치.
  32. 리소그래피 공정을 포함하는 디바이스 제조방법으로서,
    상기 리소그래피 공정에서는, 제 17 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 기재된 주사형 노광장치를 사용하여 노광하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
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