KR20040074009A

KR20040074009A - 노광장치 및 방법

Info

Publication number: KR20040074009A
Application number: KR1020040009827A
Authority: KR
Inventors: 오사키요시노리
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2004-02-14
Publication date: 2004-08-21
Also published as: EP1447718A2; US7154582B2; US20040189963A1; EP1447718A3; KR100583506B1

Abstract

20nm이하의 파장을 지닌 제 1광으로 피노광체상에 레티클의 패턴을 투영하는 노광장치는, 상기 피노광체상에 상기 패턴을 투영하는 투영광학계 및 상기 투영광학계를 통해서 상기 제 1광과는 다른 파장을 지닌 제 2광을 수광함으로써 마크의 위치정보를 검출하는 위치검출계를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

노광장치 및 방법{EXPOSURE APPARATUS AND METHOD}

본 발명은, 노광장치에 관한 것으로, 특히, 액정표시소자("LCD")용의 단결정기판, 유리판 등의 물체(피노광체)를 노광하는 노광장치에 관한 것이다. 본 발명은, 예를 들면, 노광광원으로서 연질의 X선 등의 원자외(EUV)광을 사용하는 노광장치에 관한 것이다.

포토리소그래피기술을 이용해서 반도체메모리, 논리회로로서의 이러한 미세한 반도체소자의 제조시, 종래, 투영광학계를 이용해서 마스크 혹은 레티클상에 형성된 회로패턴을 웨이퍼 등에 투영해서 해당 회로패턴을 전사하는 축소투영노광장치를 이용하고 있었다. 또한, 레티클상의 회로패턴을 직접 웨이퍼상에 전사하는 근접(proximity) 노광장치도 종래 이용되고 있었다.

투영노광장치에 의해 전사되는 최소임계치수("CD")나 해상도는, 노광에 이용되는 광의 파장에 비례하고, 또한, 투영광학계의 개구수(AN)에 반비례한다. 따라서, 파장을 짧게 하면 할수록 해상도는 좋게 된다. 보다 미세한 반도체디바이스에 대한 근년의 요구는, 초고압수은등(파장 약 365nm의 i선)으로부터 KrF엑시머레이저(파장 약 248nm)로, 나아가서는 ArF(파장 약 193nm)로 자외광의 단파장화를 촉진하고 있다. 그러나, 자외광을 이용하는 리소그래피는, 반도체디바이스의 미세가공의 신속한 발달을 만족시키는 데 한계가 있다. 따라서, 매우 미세한 회로패턴의 명확한 전사를 위해 파장 약 100nm미만인 EUV광을 이용하는 축소투영광학계(이하, "EUV노광장치"라 칭함)가 개발되었다. EUV광의 파장은, UV광으로서의 F₂레이저(파장 약 157nm)보다도 단파장이다.

산소분자, 물분자 및 이산화탄소 등의 공기중에 포함된 흡광성 물질은, 진공 VU영역에서 100nm 내지 200nm의 파장영역의 광의 광학에너지를 크게 흡수하므로,이러한 광은 공기를 통한 투과에 곤란성이 있다. 따라서, ArF엑시머레이저나, F₂레이저를 광원으로서 이용하는 노광장치는, 질소, 헬륨 등의 불활성 기체로 노광광용의 광로를 정화할 필요가 있다. 특히, EUV노광장치는, 광로중의 가스가 노광광을 흡수해서 산란시켜 그의 투과를 방해하므로, 노광광용의 광로를 진공으로 유지할 필요가 있다.

상기 물질이 EUV광의 파장영역의 광을 크게 흡수하므로, 자외광, UV광을 이용하는 굴절광학계(렌즈 혹은 광의 굴절을 이용함)는, 렌즈 등의 광학소자에 대해서 EUV광의 투과율이 낮기 때문에, 실용적이지 않다. 따라서, 광의 반사를 이용하는 반사광학계가 사용된다.

반사광학계를 사용하는 광학소자는, 경사입사 토탈반사경 및 다층 미러(mirror)를 포함한다. EUV광의 파장영역은, 1보다도 약간 작은 굴절률의 실수부를 지니고, 반사면에 대해서 거의 평행한 광을 도입하도록 경사각을 증대시킴으로써 전체적으로 반사된다. 경사입사 토탈반사경은 이 특성을 활용한다. 통상, 반사면으로부터 수° 내지 10°의 각(또는 70°보다 약간 큰 각에서부터 90°사이의 경사각)을 지닌 경사입사에 대해서 80%이상의 반사율이 유효하다. 그러나, 경사입사 토탈반사경은, 제한된 입사각에 의해 초래되는 광학 설계의 자유도가 적은 것에 기인해서 광학계를 크게 한다고 하는 결점이 있다.

한편, 다층 미러는, 광학상수 또는 굴절률이 다른 2종의 박막이 교대로 적층되어 있고, 수직입사에 가까운 입사각을 이용할 수 있다. 이들 박막의 재료 및층수의 적절한 선택에 의해 반사율을 70%정도까지 증대시킬 수 있다.

따라서, EUV노광장치는, 경사입사 토탈반사경보다도 자유도가 큰 다층 미러를 투영광학계에 이용한다.

노광장치는, 노광시 레티클과 웨이퍼간의 얼라인먼트(alignment)를 필요로 하고, 복수의 얼라인먼트광학계를 포함한다. 도 15는, KrF엑시머레이저, ArF엑시머레이저 등을 노광광원으로 사용하는 종래의 노광장치(1000)의 개략구성도이다. 얼라인먼트광학계는, 크게 2가지 유형, 즉, 웨이퍼얼라인먼트에 사용하기 위해 웨이퍼(1300)상의 얼라인먼트마크를 검출하는 축외(off-axis)광학검출계(1400)와, 투영광학계를 통해서 웨이퍼(1300)상의 얼라인먼트마크에 대한 레티클(1100)상의 얼라인먼트마크의 위치를 검출하는 TTR(Through The Reticle)얼라인먼트광학계(1500)로 분류할 수 있다. 상기 TTR얼라인먼트광학계는, TTL(Through The Lens)얼라인먼트광학계라고 칭할 경우도 있다.

축외얼라인먼트광학계(1400)는, 노광위치와는 다른 위치에서 웨이퍼(1300)의 얼라인먼트를 위해 웨이퍼(1300)의 위치를 검출한다. 그러므로, 정밀한 얼라인먼트는, 노광위치와 얼라인먼트위치간의 기준선을 유지할 필요가 있다. 따라서, TTR얼라인먼트광학계(1500)는, 기준선 안정성보다도 높은 정밀도로 얼라인먼트용의 기준선을 계측할 필요가 있다.

TTR얼라인먼트광학계(1500)는, 노광광원(도시생략)으로부터의 광을, 광파이버(1510) 등을 통해 조명부(1520)안으로 도입하고, 레티클(1100)상의 얼라인먼트마크를 조명하여, 대물렌즈(1530)와 릴레이렌즈(1540)를 통해 상을 확대하면서 촬상소자(1550)상에 상기 조명된 레티클(1100)상의 얼라인먼트마크의 상을 형성한다. TTR얼라인먼트광학계(1500)는, 바람직하게는, 노광파장과 동일한 파장을 지닌 광원을 사용하고, 통상 노광광원을 이용한다. 광원은 비노광광을 이용할 수 있으나, 이러한 구성은, 투영광학계(1200)에 있어서의 색수차를 보정할 필요가 있으므로, 바람직하지 않다.

레티클(1100) 및 투영광학계(1200)를 통해 투과된 광은, 웨이퍼측 기준판 (1352)상의 얼라인먼트마크를 조명한다. 조명된 얼라인먼트마크의 상은, 투영광학계(1200)를 통해서 레티클(1100)상에 형성되고, 대물렌즈(1530), 릴레이렌즈 (1540) 등을 통해 촬상소자(1550)상에 확대된 상이 형성된다.

상기 노광광을 이용함으로써, 노광시와 마찬가지로, 레티클(1100)상의 얼라인먼트마크와 웨이퍼측 기준판(1352)상의 얼라인먼트마크간에 동일한 결상관계를 유지해서, 하나의 광학계에 의해 동시에 이들 마크를 검출하는 것이 가능해진다. 레티클(1100)상의 패턴 혹은 마크의 노광위치는, 광학계의 오차 등에 의한 악영향없이 정밀하게 계측될 수 있다. 또한, 웨이퍼스테이지(1530)를 구동해서 축외얼라인먼트광학계(1400)를 통해 웨이퍼측 기준판(1352)상의 얼라인먼트마크를 검출함으로써, 노광위치(또는 레티클마크)와 축외얼라인먼트광학계(1400)의 위치와의 얼라인먼트 또는 기준선을 확보할 수 있다.

일부의 TTR얼라인먼트광학계는, 웨이퍼측 기준판의 이면쪽(또는 투영광학계의 반대쪽)으로부터 웨이퍼측 기준판상의 얼라인먼트마크를 조명해서 투영광학계를 통해 레티클측 기준판상의 얼라인먼트마크의 상을 형성하고, 레티클측 기준판상의얼라인먼트마크를 조명해서 촬상소자상에 투과광을 결상한다.

또다른 유형에 의하면, 레티클 및 웨이퍼측 기준판상의 얼라인먼트마크를 차광부 및 광투과부의 반복패턴으로 한다. 이들 패턴은, 투영광학계의 배율에 의해 크기가 상이하다. 이러한 유형은, 레티클의 이면쪽(또는 투영광학계의 이면쪽)으로부터 레티클상의 반복패턴을 조명해서, 투영광학계를 통해 상기 패턴을 웨이퍼측 기준판상의 반복패턴위에 투영해서, 웨이퍼스테이지를 이동시키면서 웨이퍼측 기준판을 통해 투과된 광을 검출한다.

이와 같이 해서 TTR얼라인먼트광학계는, 레티클측 얼라인먼트마크에 대한 웨이퍼측 얼라인먼트마크의 위치 또는 웨이퍼측 얼라인먼트마크에 대한 레티클측 얼라인먼트마크의 위치를 검출할 수 있다.

EUV노광장치가 얼라인먼트광학계에 노광광을 인가하면, TTR얼라인먼트광학계는, 촬상소자상에 얼라인먼트마크의 상을 형성하기 위해, 렌즈 등의 종래 이용되는 굴절소자를 이용할 수 없지만, 단지 미러는 이용할 수 있다. 따라서, 종래 이용되던 컴팩트광학계는 부적합하다.

일반적으로, 얼라인먼트광학계는, 촬상소자상에 20배율이상의 얼라인먼트마크의 상을 형성하고, 이 확대된 배율은 광강도를 저하시킨다. 예를 들면, 20배율의 광학배율을 지닌 얼라인먼트광학계는, 촬상소자상에 레티클면상의 광강도를 1/400까지 저하시킨다. 게다가, 다층 미러는, EUV광에 대해서 약 70%의 반사율을 지니므로, 광학계의 효율 혹은 반사율의 문제를 일으킨다. 광학배율이 20배인 얼라인먼트광학계가 10정도개의 다층미러를 이용하면, 미러의 수는 얼라인먼트광학계의 허용가능크기에 의존하더라도, 반사율이 약 2.8%로 된다. 한편, 종래의 노광장치에 있어서의 렌즈를 이용하는 얼라인먼트광학계의 효율(또는 투과율)은, 얼라인먼트광학계가 10개의 렌즈를 이용하고, 각 렌즈의 반사율이 0.5%인 경우, 90.5%이다. 따라서, 상기 효율은 EUV광에 대한 것보다도 30배 크므로, EUV광을 이용하는 TTR얼라인먼트광학계는, 종래와 같은 고배율 및 고정밀도의 검출계를 구성할 수 없다.

EUV광을 검출하는 수광센서는, 상기 확대광학계 없이도, 내구성의 문제를 증대시킬 수 있다. 또한, EUV노광장치는, 종래보다도 오버레이(overlay)정밀도에 있어서 보다 엄격하므로, 기준선교정 등을 위해, TTR얼라인먼트광학계에 의한 빈번한 검정을 필요로 한다. 그러나, EUV광원은, 높은 운영비를 필요로 하고, 빈번한 검정에 의해 비용증대를 초래하게 된다.

따라서, 본 발명의 예시적 목적은, EUV광을 노광광원으로서 이용해서 고정밀한 얼라인먼트를 제공할 수 있는 노광장치 및 노광방법을 제공하는 데 있다.

20nm이하의 파장을 지닌 제 1광으로 피노광체상에 레티클의 패턴을 투영하는 본 발명에 의한 일측면의 노광장치는, 상기 피노광체상에 상기 패턴을 투영하는 투영광학계 및 상기 투영광학계를 통해서 상기 제 1광과는 다른 파장을 지닌 제 2광을 수광함으로써 마크의 위치정보를 검출하는 위치검출계를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 제 2광은, 예를 들면, 150nm 내지 370nm의 파장을 지닌다.

본 발명의 다른 목적 또는 그외의 특성은, 첨부도면을 참조한 이하의 바람직한 실시형태의 설명으로부터 용이하게 명백해질 것이다

도 1은 본 발명에 의한 일측면의 노광장치의 개략구성도

도 2는 도 1에 표시한 TTR얼라인먼트광학계의 개략구성도

도 3은 웨이퍼측 기준판상의 얼라인먼트마크의 개략평면도

도 4는 레티클패턴면상의 얼라인먼트마크의 개략평면도

도 5는 TTR얼라인먼트광학계에 있어서의 촬상소자상에 검출된 얼라인먼트마크의 개략평면도

도 6은 120nm 내지 700nm의 파장을 지닌 광에 대한 다층 미러의 반사율을 표시한 그래프

도 7은 도 2에 표시한 TTR얼라인먼트광학계의 변형예의 개략구성도

도 8은 도 7에 표시한 TTR얼라인먼트광학계의 변형예의 개략구성도

도 9는 레티클측 기준판상의 얼라인먼트마크의 개략평면도

도 10은 파장선택필터를 지닌 TTR얼라인먼트광학계의 개략구성도

도 11은 노광광의 광로에 있어서 가스를 공급하는 가스실린더를 지닌 노광장치의 개략구성도

도 12는 조명광학계를 광학적으로 정화하는 노광장치의 개략구성도

도 13은 디바이스(IC나 LSI 등의 반도체칩, LCD, CCD 등)의 제조방법을 설명하기 위한 순서도

도 14는 도 13에 표시한 웨이퍼처리스텝 4의 상세한 순서도.

도 15는 KrF엑시머레이저, ArF엑시머레이저 등을 노광광원으로 사용하는 종래의 노광장치의 개략구성도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 노광장치 110: 조명장치

120: 레티클 125: 레티클스테이지

130: 투영광학계 140: 피노광체

145: 웨이퍼스테이지 146: 웨이퍼측 기준판

150: 축외얼라인먼트검출기구

160, 160A, 160B: TTR얼라인먼트광학계

161: UV광원 162: 광파이버

163: 조명부 164: 대물렌즈

165: 릴레이렌즈 166: 촬상소자

168: 고압수은등 169: 파장선택필터

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 상세히 설명한다.

본 발명자는, EUV광을 노광광원으로서 이용하면서 적절한 비용으로 고정밀도의 얼라인먼트를 제공할 수 있는 노광장치 및 노광방법을 제공할 수 있는 노광장치 및 방법을 제공하기 위해, 투영광학계를 미러만으로 구성해서 색수차를 지니지 않는 EUV노광장치를 예의 연구한 결과, EUV노광장치가, EUV광과 해당 EUV광이외의 광의 양쪽에 대해 레티클면과 웨이퍼면간에 결상관계를 유지하는 것을 발견하였다. 본 실시형태에서, EUV광은, 파장 100nm이하, 특히 20nm인 광으로서 정의된다.

본 발명자는, EUV광이외의 광에 대해서 EUV노광장치에 있어서의 투영광학계에 이용되는 다층 미러의 반사율을 연구하였다. 다층 미러에는, 유리판상의 정밀하게 연마된 표면상에 몰리브덴(Mo)층과 규소(Si)층이 교대로 형성되어 있다. 각 층은, 서브미크론에서 수nm의 두께를 지닌다. 각 쌍은, Mo층과 Si층을 쌓아 올려, 약 20 내지 50쌍 형성되어 있다. 도 6은, 입사각 0°로 120nm 내지 700nm의 파장의 광을 수광하는 다층 미러의 반사율을 표시한 것으로, 가로축은, 다층 미러에 대한 입사광의 파장을 나타내고, 세로축은 다층 미러의 반사면의 반사율을 나타내고 있다.

도 6을 참조하면, 다층 미러의 반사율은, 예를 들면, 파장 633nm인 He-Ne레이저에 대해서, 단지 35%이다. 따라서, 예를 들면, 6개의 다층미러를 포함하는광학계의 파장 633nm의 광에 대한 효율 혹은 반사율은 0.18%인 반면, 4개의 다층 미러를 포함하는 광학계의 파장 633nm의 광에 대한 효율 혹은 반사율은 1.5%정도이다. 이것에 의해, 이 광학계는 색수차는 지니지 않지만, 광을 거의 투과하지 못하는 것으로 판명되었다.

도 6에 표시한 바와 같이, 다층 미러는, 파장 370nm이하의 UV광에 대해서는 50%이상의 반사율을 지니고, 4층의 다층 미러를 포함하는 광학계는, 6%이상의 반사율을 유지한다. 특히, 다층 미러는, 260nm 내지 280nm의 파장영역의 광에 대해 70%이상의 반사율을 지니고, 4개의 다층 미러를 포함하는 광학계는, EUV광에 대한 것과 마찬가지로, 반사율을 24%이상으로 유지한다.

반사율은 200nm이하의 단파장영역에서 점차로 낮아지고, 다층 미러는 130nm부근의 파장을 지닌 광에 대해서 50%의 반사율을 지닌다. EUV노광장치에 있어서의 투영광학계의 다층미러는, 130nm 내지 370nm의 파장영역에 대해서 50%이상의 반사율을 지니므로, 4개 내지 6개의 다층 미러를 포함하는 투영광학계는, 투영광학계를 사용하는 TTR얼라인먼트에 대해서 130nm 내지 370nm의 파장영역에 있어서 충분한 광강도를 유지할 수 있다.

TTR얼라인먼트는, 촬상소자(수광수단)상에 투영광학계로부터 방출된 광을 결상하기 위한 광학계를 필요로 한다. 이 광학계에 대해 다층 미러를 이용하면, 광강도는 자연적으로 더욱 저하되어, 촬상소자는 충분한 광강도를 얻을 수 없게 된다. 150nm이상의 파장을 지닌 광은, EUV광과는 달리, 렌즈를 통해서 투과할 수 있어, 미러없이 렌즈로 이루어진 굴절광학타입의 광학계를 이용할 수 있다. 또한, 렌즈는, 150nm이상의 파장을 지닌 광에 대해서 높은 투과율을 지니고, 렌즈를 사용하는 광학계에 있어서의 광강도의 감소는 큰 문제를 일으키지 않는다. 한편, 유리재료는, 150nm이하의 파장을 지닌 광을 투과할 수 없으므로, 렌즈를 이용하는 광학계를 이용할 수 없다.

따라서, 본 발명자는, 150nm 내지 370nm의 파장을 지닌 UV광을 얼라인먼트광 (즉, 얼라인먼트에 이용되는 광)으로 하는 얼라인먼트광학계로서, 반사광학계가 아니라, 굴절소자를 포함하는 종래의 TTR얼라인먼트광학계를 이용가능하다는 것을 발견하였다. 입사각 0°에서의 반사율의 상기 검토는, 투영광학계의 각 미러에 대한 입사각이 가능한 한 작아, EUV광의 효과적인 반사를 위해 30°이하이므로, 보편적으로 EUV광에 대해 다층 미러가 적합하다는 것을 알 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조해서, 본 발명에 의한 일실시형태의 노광장치(100)에 대해 설명한다. 각각의 도면에 있어서 마찬가지의 요소에는, 마찬가지의 참조부호를 붙이고, 그에 대한 설명은 생략한다. 여기서, 도 1은, 노광장치(100)의 개략구성도이다.

노광장치(100)는, 노광용의 조명광으로서, EUV광(파장은, 예를 들면, 13.4nm)을 이용해서, 예를 들면, 스텝 앤드 리피트방식이나 스텝 앤드 스캔방식으로, 레티클(120)상에 형성된 회로패턴을 물체(피노광체, 즉, 노광대상)(140)상에 노광한다. 이 노광장치(100)는, 서브미크론 혹은 1/4미크론미만의 리소그라피 프로세스에 적합하고, 본 실시형태는, 일례로서 스텝 앤드 스캔노광장치("스캐너"라고도 칭함)를 사용한다. 여기서 이용되는 "스텝 앤드 스캔방식"은, 마스크에 대해서 웨이퍼를 계속해서 주사해서 웨이퍼상에 마스크패턴을 노광시키고, 1쇼트(shot)의 노광후, 웨이퍼를 다음의 쇼트의 노광영역으로 단계적으로 이동시키는 노광방법이다. 또, "스텝 앤드 리피트방식"이란, 웨이퍼상에의 셀투영의 쇼트마다 다음의 쇼트의 노광영역으로 웨이퍼를 단계적으로 이동시키는 노광방법의 다른 방식이다.

도 1을 참조하면, 노광장치(100)는, 조명장치(110), 레티클(120), 레티클 (120)을 장착하는 레티클스테이지(125), 투영광학계(130), 피노광체(140), 피노광체(140)를 장착하는 웨이퍼스테이지(145), 축외얼라인먼트검출기구(150) 및 TTR얼라인먼트광학계(160)를 포함한다.

진공실(CA)은, 바람직하게는, 도 1에 표시한 바와 같이, EUV광의 공기에 대한 낮은 투과율 및 고분자유기가스 등의 잔류가스와의 반응을 통한 오염의 발생에 의해, EUV광이 통과하는 광로 또는 전체의 광학계를 진공분위기로 유지한다.

조명장치(110)는, 예를 들면, 투영광학계(130)의 아크형상 필드에 대응하는 파장 13.4nm의 아크형상 EUV광을 이용해서 레티클(120)을 조명하고, 또한, EUV광원 (112)과 조명광학계(114)를 포함한다.

EUV광원(112)은, 예를 들면, 레이저플라즈마광원을 이용한다. 이것은, 진공실에서 표적물질상에 높은 강도의 펄스형상 레이저빔을 조사함으로써 고온 플라즈마를 생성하고, 해당 플라즈마로부터 방출된 파장 약 13nm의 EUV광을 이용한다. 표적물질로서는, 금속성 박막, 불활성 기체, 액적 등을 이용해도 되고, 표적공급부는 가스젯 등을 이용하면 된다. 펄스레이저는, 통상 방사된 EUV광의 평균강도를증대시키기 위해, 수㎑와 같은 고도의 반복주파수로 구동된다.

조명광학계(114)는, EUV광원(112)으로부터의 EUV광을 레티클(120)에 도입시키고, 복수의 다층 미러 또는 경사입사 미러(또는 콘덴서 미러)(114a), 광학 적분기(114b) 등을 포함한다. 상기 콘덴서 미러(114a)는 레이저플라즈마로부터 등방성으로 방사되는 EUV광을 집광한다. 광학 적분기(114b)는, 소정의 NA로 레티클 (120)을 균일하게 조명하는 역할을 한다. 조명광학계(114)는, 또한, 레티클(120)과 켤레(conjugate)인 위치에서 조명영역을 아크형상으로 제한하는 (시야각 규제용)개구(114c)를 포함한다.

레티클(120)은, 레티클스테이지(125)에 의해 이동, 지지 및 구동되는, 회로패턴 또는 상을 형성하는 반사마스크이다. 레티클(120)로부터의 회절광은, 투영광학계(130)에 의해 반사되어 피노광체(140)상에 투영된다. 레티클(120)과 피노광체(140)는 서로 광학적으로 켤레이다. 노광장치(100)는, 스텝 앤드 스캔 노광장치이고, 레티클(120)과 피노광체(140)를 주사함으로써 피노광체(140)상에 레티클 (120)상의 패턴을 축소투영한다.

레티클스테이지(125)는 레티클(120)을 레티클척(125a)을 통해서 지지하고, 이동기구(도시생략)에 접속되어 있다. 이동기구(도시생략)로서는, 선형 모터 등을 들 수 있고, 적어도 X방향으로 레티클스테이지(125)를 구동해서 레티클(120)을 이동시킨다. 노광장치(100)는, 레티클(120) 또는 피노광체(140)를 주사하는 방향을 X방향, 해당 X방향에 수직인 방향을 Y방향, 레티클(120) 또는 피노광체(140)에 수직인 방향을 Z방향으로 지정하고 있다.

투영광학계(130)는, 복수의 다층 미러(130a)를 이용해서 레티클(120)상에 형성된 패턴을 피노광체(140)상에 축소투영한다. 미러(130a)의 수가 작을 수록 EUV광의 이용효율은 향상되지만 수차보정을 어렵게 하므로, 미러의 수는 4 내지 6개 정도로 한다. 적은 미러의 수에 의한 넓은 노광면적에 대해서는, 레티클(120)과 피노광체(140)를 동시에 주사해서, 소정의 거리만큼 광축으로부터 떨어진 아크형상 영역 혹은 고리영역인 넓은 면적을 이동시킨다. 투영광학계(130)의 NA는 0.2 내지 0.3정도이다. 미러(130a)는, 그 기판을, 저팽창계수의 유리 혹은 탄화 규소 등의 열팽창계수가 낮은 강성의 경질 재료로 만들어, 연마, 마멸을 통해 소정(예를 들면, 오목 혹은 볼록 구면 혹은 비구면)의 반사면을 형성한 후, 해당 반사면상에, 몰리브덴/규소 등의 다층막을 형성한다. EUV광이 미러(130a)에 대해 일정한 입사각을 지니지 않으면, 일정한 막사이클을 지닌 다층막이 위치에 따라 반사율을 증대시켜 EUV광의 파장을 상쇄시킨다. 따라서, 동일한 파장의 EUV광이 미러표면에 대해 효율적으로 반사될 수 있도록 막사이클분포를 배열시킨다.

본 실시형태는 피노광체(140)로서 웨이퍼를 사용하였으나, 구면의 반도체나 액정판 등 기타의 넓은 범위의 피노광체를 들 수 있다. 또, 피노광체(140)상에는 포토레지스트를 도포한다.

피노광체(140)는 웨이퍼척(145a)에 의해 웨이퍼스테이지(145)상에 유지된다. 레티클스테이지(125)와 마찬가지로, 웨이퍼스테이지(145)는, 예를 들면, XYZ축방향 및 각 축을 중심으로 한 회전방향으로 선형 스테이지를 이용해서 피노광체(140)를 이동시킨다. 레티클스테이지(125) 및 웨이퍼스테이지(145)의 위치는, 예를 들면,레이저간섭계에 의해 감시해서, 일정한 속도비로 구동시킨다.

축외얼라인먼트광학계(150)는, 웨이퍼얼라인먼트에 사용하며, 피노광체(140)의 얼라인먼트마크 및 위치를 검출한다. 축외얼라인먼트광학계(150)로서는, 종래 공지된 구성이면 어느 것이라도 이용가능하며, 예를 들면, 얼라인먼트광원, 조명광학계, 검출광학계, 촬상소자 등을 들 수 있다. 광파이버, 렌즈 등의 광학소자는, 얼라인먼트광원으로부터의 비노광광을 조명광학계에 도입해서 얼라인먼트마크를 피노광체(140)에 조명한다. 조명된 얼라인먼트마크는, CCD 등의 촬상소자에 결상되기 전에, 대물렌즈, 릴레이렌즈 등의 검출광학계에 의해 확대된다. 축외얼라인먼트광학계(150)는, 얼라인먼트마크위치가 변함에 따라 CCD상의 상(像)위치가 변화하는 사실을 감안해서 피노광체(140)의 위치를 검출할 수 있다.

TTR얼라인먼트광학계(160)는, 레티클(120)상의 얼라인먼트마크에 대한 피노광체(140)상의 얼라인먼트마크의 위치를, 투영광학계(130)를 통해 검출한다. TTR얼라인먼트광학계(160)는, 투영광학계(130)에서 도입된 얼라인먼트용의 UV광을 이용해서, EUV광원(112)로부터 방출된 EUV광이 아닌 광의 광로를, 투영광학계(130)에 있어서의 적어도 1개의 상점에서 EUV광의 광로와 동일하게 할 수 있다.

도 2를 참조해서, TTR얼라인먼트광학계(160)에 대해서 구체적으로 설명한다. 도 2는, TTR얼라인먼트광학계(160)의 개략구성도이다. TTR얼라인먼트광학계(160)는, UV광원(161), 광파이버(162), 조명부(163), 대물렌즈(164), 릴레이렌즈(165) 및 촬상소자(166)를 지닌다. UV광원(161)으로서는, 예를 들면, Ar레이저의 2차고조파(248nm), Nd: YAG레이저의 4차 고조파(266nm), Hg램프의 i선(365nm) 또는 보다짧은 스펙트럼, KrF엑시머레이저(248nm), ArF(193nm) 등을 들 수 있다.

UV광원(161)으로부터 방출된 UV광은, 광파이버(162)를 통해 TTR얼라인먼트광학계(160)의 조명부(163)에 도입된다. 조명부(163)에 도입된 UV광은, 대물렌즈 (164) 등을 통해서 레티클(120)상의 패턴면을 조명한다. 레티클(120)은,반사마스크이고, 투영광학계(130)를 향해 그의 패턴면에 대해 UV광을 반사한다. EUV광과 UV광은, 노광광으로서의 EUV광과 레티클(120)을 조명하는 UV광의 양쪽에 대해서 동일한 NA와 입사각을 지닌 투영광학계(130)의 소정의 위치에서의 1개의 상점에서 같은 광로를 공유한다. 대물렌즈(164)의 가변위치는, 상기 상점을 변화시킬 수 있고, 복수의 대물렌즈(164)에 의해, EUV광과 UV광이 복수의 상점에서 투영광학계 (130)에 있어서 동일한 광로를 공유하는 것이 가능해진다.

투영광학계(130)상에서 반사된 UV광은, 웨이퍼스테이지(145)상에 설치된 웨이퍼측 기준판(146)상의 얼라인먼트마크(147)를 조명한다. 도 3에 표시한 바와 같이, 얼라인먼트마크(147)는, 예를 들면, 석영 등으로 이루어진 기판에 첨가된 크롬면(147a)상의 마크부(147b)를 포함한다. 얼라인먼트마크(147)를 조명하는 UV광은, 크롬면(147a)상에서 반사되어 마크부(147b)에 의해 흡수된다. 여기서, 도 3은, 웨이퍼측 기준판(146)상의 예시적인 얼라인먼트마크(147)의 개략 평면도이다.

크롬면(147a)상에서 반사된 UV광은, 투영광학계(130)로 재차 입사한다. 미러만을 포함하는 투영광학계(130)는, 색수차를 지니지 않고, EUV광이외의 광에 대해서도 레티클(120)의 표면과 피노광체(140)의 표면간에 결상관계를 유지한다. 즉, 투영광학계(130)는, 레티클(120)의 패턴면상에, UV광에 의해 조명된 웨이퍼측기준판(146)상의 얼라인먼트마크(147)의 상을 형성한다.

얼라인먼트마크(147)의 형성된 상은, 레티클(120)의 패턴면(122)에 의해 반사된 후, 대물렌즈(164) 및 릴레이렌즈(165)에 의해 확대되어, 촬상소자(166)상에 결상된다. 웨이퍼측 기준판(146)의 위치는, 촬상소자(166)상에 형성된 상을 처리함으로써 계측가능하다. 화상처리방법으로서는, 주형일치법, 대칭패턴일치법, 무게중심위치검출법 등을 들 수 있다.

레티클(120)이 도 4에 표시한 바와 같이 금속 등의 흡광성 재료를 지닌 패턴면(122)상에 얼라인먼트마크(124)를 형성할 경우, UV광은 마크부(124a)에 의해 흡수되어 패턴면(122)에서 반사된다. 도 4는 레티클(120)의 패턴면(122)상의 예시적인 얼라인먼트마크(124)의 개략평면도이다.

따라서, 레티클(120)상의 얼라인먼트마크(124)와 웨이퍼측 기준판(146)상의 얼라인먼트마크(147)는, 도 5에 표시된 바와 같이 촬상소자(166)상에서 서로 중첩되지 않도록 배열되어, 이들 얼라인먼트마크(124) 및 (147)는 동시에 검출될 수 있고, 1회의 측정으로, 레티클(120)에 대한 웨이퍼스테이지(145)의 위치를 검출하는 것이 가능하다. 도 5는 TTR얼라인먼트광학계(160)에 있어서의 촬상소자(166)상에 검출된 얼라인먼트마크(124) 및 (147)의 개략 평면도이다.

종래의 노광장치와 마찬가지로, TTR얼라인먼트광학계(160)는, 렌즈 등의 굴절광학소자와, UV광을 방출하는 UV광원(161)을 포함한다. 얼라인먼트광으로서 EUV광을 이용하면, 미러만을 포함하는 TTR얼라인먼트광학계를 필요로 하므로, TTR얼라인먼트광학계에 있어서 광강도의 상당한 감쇄를 일으킨다. 한편, 얼라인먼트광으로서 UV광을 이용하면, TTR얼라인먼트광학계가 굴절광학계를 이용하는 것이 가능해져, 광원으로서 EUV광을 이용하는 TTR얼라인먼트광학계와는 달리, 효율문제를 일으키지 않는다. 따라서, TTR얼라인먼트광학계(160)는, 정밀한 상검출과 얼라인먼트를 위해, CCD 등의 촬상소자(166)상에 20배율의 얼라인먼트마크(124) 및 (147)의 상을 형성할 수 있게 된다. TTR얼라인먼트광학계(160)는, 높은 운영비를 필요로 하는 EUV광원 대신에 UV광을 이용하므로, 종래의 얼라인먼트의 운영비와 같이 적당한 얼라인먼트운영비를 유지할 수 있다.

반사투영광학계는, 얼라인먼트광에 있어서 색수차를 일으키지 않고, 굴절투영광학계에서 통상 필요로 하는 색수차보정광학계를 포함하는 비노광광 TTR얼라인먼트계를 필요로 하지 않는다.

UV광원(161)은, 바람직하게는, 150nm 내지 370nm, 보다 바람직하게는, 240nm 내지 280nm의 파장영역의 UV광을 방출한다. 도 6을 참조해서 설명한 바와 같이, 다층 미러는, 파장 370nm이하의 UV광에 대해서는 50%이상의 반사율을 지니고, 유리재료는 150nm미만의 UV광을 투과시키지 못한다. 또, 다층 미러는, 240nm 내지 280nm의 파장영역의 UV광에 대해 투영광학계에 있어서 예를 들면, 65 내지 70%이상의 최고의 효율 또는 반사율을 지닌다.

노광장치(100)는, 파장 150nm 내지 370nm의 UV광을 방출하는 UV광원(161)을 포함하고, TTR얼라인먼트광학계(160)에 대해 UV광을 이용한다. TTR얼라인먼트광학계(160)는, UV광에 대해 높은 투과율을 지닌, 불화칼슘(CaF₂), 합성 석영 등의 재료로 이루어진 굴절 광학계를 포함한다. 투영광학계(130)의 UV광에 대한 투과율은, EUV광과 등가인 수% 내지 20%이상이다. 따라서, 본 실시형태는, 종래의 것과 마찬가지의 고배율 및 고정밀도로 TTR얼라인먼트광학계를 유지할 수 있다.

이하, 도 7을 참조해서, TTR얼라인먼트광학계(160)의 변형예로서 TTR얼라인먼트광학계(160A)에 대해 설명한다. 도 7은, TTR얼라인먼트광학계(160A)의 개략구성도이다.

TTR얼라인먼트광학계(160A)는, 도 2에 표시한 TTR얼라인먼트광학계(160)와 유사하지만, UV광원(161)으로부터 방출된 UV광을, 웨이퍼측 기준판(146)의 이면으로부터 얼라인먼트마크(147)상에 조사하는 점이 상이하다.

TTR얼라인먼트광학계(160A)는 UV광원(161)으로부터 방출된 UV광을 웨이퍼스테이지(145)에 도입하고, 웨이퍼측 기준판(146)의 이면쪽으로부터 앞쪽으로 얼라인먼트마크(147)를 조명한다. 투영광학계(130)는, UV광에 의해 조명된 웨이퍼측 기준판(146)상의 얼라인먼트마크(147)의 상을, 레티클스테이지(125)상에 설치된 레티클측 기준판(126)상의 패턴면위에 형성한다. 레티클측 기준판(126)은, 석영 등의 UV광을 투과하는 재료로 이루어져 있다. 레티클측 기준판(126)의 패턴면상에 형성되어 있는, 웨이퍼측 기준판(146)상의 얼라인먼트마크의 상은, 레티클측 기준판(126)을 통해 투과해서, TTR얼라인먼트광학계(160)내의 대물렌즈(164) 및 릴레이렌즈(165)를 통해 촬상소자(166)상에 결상된다.

얼라인먼트마크(124)는, 레티클측 기준판(126)상에 형성되어 있다. 도 5에 표시한 바와 같이, 레티클(120)상의 얼라인먼트마크(124)와, 웨이퍼측 기준판(146)상의 얼라인먼트마크(147)는, 촬상소자(166)상에서 서로 중첩되지 않도록 배열되어 있다. 그 결과, 이들 얼라인먼트마크(124) 및 (147)는, 동시에 검출될 수 있고, 또, 1회의 측정으로 레티클(120)에 대한 웨이퍼스테이지(145)의 위치를 검출할 수 있다.

도 2에 표시한 TTR얼라인먼트광학계(160)에 있어서, UV광원(161)으로부터의 UV광은, 투영광학계(130)를 2회 통과한 후에 촬상소자(166)에 도달한다. 한편, 본 실시형태의 TTR얼라인먼트광학계(160A)에 있어서는, UV광은, 투영광학계(130)를 1회 통과한 후에 촬상소자(166)에 도달한다. 투영광학계(130)는, 4개 내지 6개의 미러로 이루어져 있고, 각 미러의 UV광에 대한 반사율은 70%정도이다. 투영광학계(130)를 1회 및 2회 통과하는 효과에는 크게 차이가 있다. 예를 들면, 4미러 투영광학계는 1회의 효율이 24%정도이고, 2회의 효율은 5.8%정도로 감소된다. 따라서, TTR얼라인먼트광학계(160A)에서처럼, 웨이퍼측 기준판(146)의 이면쪽으로부터 얼라인먼트마크(147)상에 UV광을 조사해서, UV광이 투영광학계(130)를 1회만 통과할 수 있게 해서, 촬상소자(166)를 이용한 상의 검출을 행함으로써, 효율은, TTR얼라인먼트광학계(160)보다도 높게 된다.

EUV노광장치는, 예를 들면, 반사마스크를 이용하기 위해, 투영광학계의 설계의 편리성때문에, 웨이퍼측 텔레센트릭광학계이지만, 레티클측이 텔레센트릭은 아니다. 따라서, 얼라인먼트마크의 XY좌표의 계측시, TTR얼라인먼트광학계에 있어서의 대물렌즈를, 레티클 또는 레티클측 기준판상의 패턴면상에 정확하게 초점을 맞출 필요가 있다. 초점이탈상태에서의 얼라인먼트마크의 XY좌표의 계측은, 주광선의 경사에 의한 계측치를 상쇄시킬 수 있다.

이하, 도 8을 참조해서, TTR얼라인먼트광학계(160A)의 변형예로서 TTR얼라인먼트광학계(160B)에 대해 설명한다. 도 8은, TTR얼라인먼트광학계(160B)의 개략구성도이다.

TTR얼라인먼트광학계(160A)는 웨이퍼측 기준판(146)의 이면쪽으로부터 얼라인먼트마크(147)상에 UV광을 조사해서, 레티클쪽의 상을 검출하는 한편, TTR얼라인먼트광학계(160B)는, 도 8에 표시한 바와 같이, 레티클스테이지(125)상에 설치된 레티클측 기준판(126)의 이면쪽으로부터 얼라인먼트마크상에 UV광을 조사해서, 투영광학계(130) 및 웨이퍼측 기준판(146)을 통해서 상을 검출한다.

TTR얼라인먼트광학계(160A)와 마찬가지로, 확대광학계를 통과해서 촬상소자상에 얼라인먼트마크의 확대된 상을 형성하기 위해서는, 확대광학계는, 대물렌즈, 릴레이렌즈와 같이, 웨이퍼스테이지(145)상에 무거운 부재를 포함하지 않으면 안된다. 그러나, 웨이퍼스테이지(145)는 신속하게 이동하므로, 경량인 것이 바람직하다. 따라서, 웨이퍼스테이저(145)상에 확대광학계를 장착하는 것은 실용적이지 않다.

따라서, 레티클측 기준판(126)상의 얼라인먼트마크(124)는, 도 9에 표시한 바와 같이, UV광을 투과하는 광투과부(또는 마크부)(124b)와, UV광을 차단하는 차광부(124c)를 포함한다. 도 9는, 레티클측 기준판(126)상의 예시적인 얼라인먼트마크(124)의 개략 평면도이다.

얼라인먼트마크(124)의 광투과부(124b)로부터 방출된 UV광은,투영광학계(130)를 통해서 웨이퍼스테이지(145)상의 웨이퍼측 기준판(146)에 도달한다. 투영광학계(130)는, 전술한 바와 같이, 색수차를 지니지 않고, 얼라인먼트마크(124)의 광투과부(124b)의 상을, 웨이퍼측 기준판(146)의 패턴면상에 형성한다. 웨이퍼측 기준판(146)은, 석영과 같이, UV광을 투과하는 재료로 이루어지고, 투영광학계의 배율에 의해 얼라인먼트마크(124)와 유사한 얼라인먼트마크(147)를 지닌다. 얼라인먼트마크(147)는, UV광을 투과하는 마크부(147b)와, UV광을 차단하는 크롬면(147a)을 포함한다. 포토다이오드와 같은 광강도센서(167)는, 웨이퍼측 기준판(146)의 이면상에 설치되어 있다.

얼라인먼트마크(147)의 마크부(147b)를 투과한 UV광의 광강도는, 레티클스테이지(125) 혹은 웨이퍼스테이지(145)를 얼라인먼트마크(124) 또는 (147)의 계측방향(또는 도 9에 있어서의 수평방향)으로 구동하면서 검출한다. 상기 광강도는, 레티클측 기준판(126)상의 얼라인먼트마크(124)가 웨이퍼측 기준판(146)상의 얼라인먼트마크(147)와 일치할 경우 최고로 된다. 초점맞춤에 대해서는, 얼라인먼트마크(147)의 마크부(147b)를 투과한 UV광의 광강도를, 레티클스테이지(125) 혹은 웨이퍼스테이지(145)를 Z방향으로 구동하면서 검출한다. 이 광강도는, 레티클측 기준판(126)상의 얼라인먼트마크(124)가 웨이퍼측 기준판(146)상의 얼라인먼트마크(147)와 일치할 경우 최고로 된다.

또는, 웨이퍼측 기준판(146)상의 얼라인먼트마크(147)는, 도 9에 표시한 90°만큼 회전시킨 얼라인먼트마크를 이용할 수 있다. Y방향의 계측은, Y방향으로 레티클스테이지(125) 또는 웨이퍼스테이지(145)를 이동시켜, 얼라인먼트마크(147)의 마크부(147b)를 투과한 UV광의 강도를 검출함으로써 행할 수 있다. 이와 같이 해서, 레티클측 기준판(126)상의 얼라인먼트마크(124)와 웨이퍼측 기준판(146)상의 얼라인먼트마크(147)와의 위치관계는, 레티클스테이지(125) 또는 웨이퍼스테이지(145)가 이동된 경우, 얼라인먼트마크(147)의 마크부(147b)를 투과한 UV광의 광강도의 변화를 검출함으로써, 확대광학계없이도 산출할 수 있다.

피노광체(140)상에 도포된 레지스트가 UV광에 대한 감광성이 없을 경우, 상기 TTR얼라인먼트광학계(160), (160A) 및 (160B)는, UV광을 이용해서 피노광체(140)상의 얼라인먼트마크를 검출할 수 있다. 상기 TTR얼라인먼트광학계(160B)에 대해서 설명하였으나, 레지스트가 그 종류에 따라 UV광에 대해 감광성이 있다면, 피노광체(140)의 얼라인먼트에 UV광을 그대로 사용할 수 없다. 따라서, 도 10에 표시한 바와 같이, TTR얼라인먼트광학계(160B)의 광원으로서는, UV광에서부터 자외광까지의 파장범위의 광을 방출하는 고압수은등(168)을 사용하고, 또, TTR얼라인먼트광학계(160B)는, 레지스트종류에 따라 영향을 받지 않는 파장을 지닌 광을 선택하도록 파장선택필터(169)를 포함한다. 여기서, 도 10은, 파장선택필터(169)를 지닌 TTR얼라인먼트광학계(160B)의 개략구성도이다.

파장선택필터(169)의 설치에 의해, 웨이퍼스테이지(145)상에 설치된 웨이퍼측 기준판(146)상의 얼라인먼트마크를 검출하기 위한 UV광을 선택하는 것이 가능하고, 또, 레지스트도포된 피노광체(140)의 얼라인먼트마크를 검출하기 위한, 레지스트에 대해 영향을 받지 않는 비노광광을 선택하는 것이 가능하다. 파장선택필터(169)는 고압수은등(168)과 일체이어도 된다.

노광시, 노광장치(100)로부터 방출된 EUV광은, 레티클(120)을 조명하고, 해당 레티클(120)상에 형성된 패턴을, 피노광체(140)의 표면상에 결상한다. 본 실시형태에서는, 원호 혹은 고리형상의 상면을 이용해서, 투영광학계(130)의 축소율에 상당하는 속도비로 레티클(120)과 피노광체(140)를 주사해서, 레티클(120)의 전체면을 노광한다.

1회의 주사노광이 피노광체(140)에 대해 종료할 때마다, 투영광학계(130)의 축소율에 상당하는 속도비로 레티클(120)과 피노광체(140)를 동기주사하는 다음회의 주사노광을 위한 개시위치로 웨이퍼스테이지(145)를 XY방향으로 단계적으로 이동시킨다. 상기 동기주사는, 피노광체(140)상에 레티클(120)상의 축소투영상을 형성하면서 반복하여, 레티클(120)의 패턴을 피노광체(140)의 전체면상에 전사시킨다.

한편, 광학계의 광학소자와 같이, 노광광의 광로에 배열된 광학소자의 표면에는, 유기물, 할로겐화물, 물분자 등의 오염물 혹은 연무 혹은 안개상태의 물질이 부착되기 쉽다. 이러한 오염물은, 광학소자를 둘러싸고 있는 분위기중의 기체이고, 또는, 예를 들면, 광학소자를 지지하는 구조체의 내벽 등으로부터 발생된다. 투영광학계는, 가변개구조리개 등의 구동부재, 모터 등을 포함하고, 상기 모터로부터 구동부재가 구동된 때 생성된 불순물 또는 외부기체(또는 오일상 연무)가 해당 광학소자의 표면에 부착될 수도 있다. 이와 같이 광학소자에 부착된 오염물은, 피노광체에 조사된 노광광의 광강도를 저감시키거나 불균일하게 하고, 또는, 처리량을 저감시키거나 결상성능을 열화시킨다. 특히, EUV광은 오염물에 의해 크게흡수도어, 오염물의 영향을 받는다.

따라서, 도 11에 표시한 바와 같이, 노광장치(100)의 진공실(CA)내에, 광학적 정화를 위해 산소 등의 가스를 공급하는 가스실린더(170)와, 밸브(172)를 설치한다. TTR얼라인먼트광학계(160B)가 투영광학계(130)상에 UV광원(161)으로부터 UV광을 조사하기 전에, 소량의 가스를 노광장치(100), 특히, 가스실린더(170)로부터 밸브(172)를 통해 투영광학계(130)의 광로에 공급한다. 펌프(180)는, 바람직하게는, 노광장치(100)에 공급된 가스를, 출구(182)를 통해서, 노광장치(100)의 외부로 배출시킨다. 여기서, 도 11은, 노광광의 광로에 가스를 공급하는 가스실린더(170)를 지닌 노광장치(100)의 개략구성도이고, 조명광학계(110)는 생략되어 있다.

이와 같이 해서, UV광을 산소에 조사할 때 발생된 활성산소가 산화되어 유기물을 휘발시켜서 투영광학계(130)내의 광학소자를 정화시켜, 투영광학계(130)의 투과율저하를 방지한다. 정화효과가 감소되더라도, 광학적 정화는, UV조사광이 진공실내의 유기물과 잔류산소를 분해시킬 때 발생된 활성산소를 이용하므로, 가스실린더(170)를 통한 외부로부터의 산소의 공급없이도 광학적 정화를 실현할 수 있다.

TTR얼라인먼트광학계(160B)를 이용한 얼라인먼트 및 광학적 정화를 동시에 행하면, 투영광학계(130)의 내부는 처리량의 감소를 일으키는 일없이 정화된다. UV광을 이용하는 정규의 얼라인먼트는, 투영광학계(130)에 대한 오염을 방지할 수 있다. TTR얼라인먼트광학계(160B)를 사용하는 얼라인먼트는, 통상, 투영광학계(130)에 있어서 복수의 상점에서 계측하나, 투영광학계(130)에 있어서광원으로서의 EUV광의 광로상의 이들 상점의 배열에 의해 광학적 정화를 유효하게 한다.

가스실린더(170)로부터의 산소의 공급에 의한 광학적 정화와 얼라인먼트를 위해서, 얼라인먼트계측치는, 진공도에 따른 진공을 유지하는 노광시간에 따라 다르다. 따라서, TTR얼라인먼트광학계의 계측치의 표를, 진공도에 따라 준비해 놓고, 얼라인먼트시의 진공도에 따라 검출치를 보정한다.

조명광학계(114)의 광학소자는, 도 12에 표시한 바와 같이, TTR얼라인먼트광학계(160B)의 UV광원(161)으로부터의 UV광을, 레티클스테이지(125)상에 설치된 미러(129)를 통해 조명광학계 및 조명부(163)내로 도입함으로써, 광학적으로 정화시킬 수 있다. 도 12는, 조명광학계(114)의 내부를 광학적으로 정화할 수 있는 노광장치(100)의 개략구성도이고, 조명장치(110)의 광원(112) 및 진공실(CA)은 생략되어 있다.

이와 같이 해서, 노광장치(100)의 유지시 등에, UV광을 입사시켜, 조명광학계(114)를 광학적으로 정화할 수 있다. 피노광체(140)의 얼라인먼트를 위해 축외얼라인먼트광학계(150)를 이용하면서, 광학적 정화를 위해 조명광학계(114)내에 도입된 UV광은, 조명광학계(114)의 주기적인 광학적 정화를 유도할 수 있어, 조명광학계(114)의 투과율의 감소를 방지할 수 있다.

다음에, 도 13 및 도 14를 참조해서, 상기 노광장치(100)를 이용한 디바이스의 제조방법에 대해 설명한다. 도 13은, 디바이스(예를 들면, IC나 LSI 등의 반도체칩, LDS, CCD 등)의 제조를 설명하는 순서도이다. 여기서는, 반도체칩의 제조를 예로 설명한다. 스텝 1(회로설계)에서는 반도체디바이스의 회로를 설계한다. 스텝 2(마스크제작)에서는 설계한 회로패턴을 지닌 마스크를 제작하고, 스텝 3(웨이퍼제조)에서는 실리콘 등의 재료를 이용해서 웨이퍼를 제조한다. 스텝 4(웨이퍼처리)에서는, 이와 같이 해서 준비한 마스크와 웨이퍼를 이용해서 포토리소그라피기술에 의해 웨이퍼상에 실제의 회로를 형성하며, 전(前)공정이라고도 부른다. 후공정이라고도 불리는 스텝 5(조립)에서는 스텝 4에서 처리된 웨이퍼를 반도체칩으로 형성하며, 어셈블리(예를 들면, 다이싱 및 본딩)공정과 패키징(칩봉인)공정을 포함한다. 스텝 6(검사)에서는 스텝 5에서 작성된 반도체디바이스의 유효성 체크, 내구성 체크 등의 각종 검사를 실시한다. 이들 공정에 의해, 반도체디바이스가 완성되어 출하된다(스텝 7).

도 14는 스텝 4의 웨이퍼처리공정의 상세한 순서도이다. 스텝 11(산화)에서는 웨이퍼의 표면을 산화하고, 스텝 12(CVD)에서는 웨이퍼표면에 절연막을 형성하고, 스텝 13(전극형성)에서는 증착법 등에 의해 웨이퍼상에 전극을 형성한다. 스텝 14(이온주입)에서는 웨이퍼에 이온을 주입하이고, 스텝 15(레지스트처리)에서는 웨이퍼에 감광재를 도포한다. 스텝 16(노광)에서는 상기 노광장치(1)를 이용해서 웨이퍼상에 마스크의 회로패턴을 노광하고, 스텝 17(현상)에서는 노광한 웨이퍼를 현상하고, 스텝 18(에칭)에서는 현상한 레지스트상이외의 부분을 에칭하고, 스텝 19(레지스트박리)에서는 에칭공정후 불필요하게 된 레지스트재를 제거한다. 이들 공정을 반복함으로써, 웨이퍼상에 다층의 회로패턴이 형성된다. 본 실시형태의 제조방법에 의하면, 종래보다도 고품위의 디바이스를 제조할 수 있다. 이와같이, 노광장치(1)를 사용하는 디바이스 제조방법 및 결과물로서의 디바이스도 본 발명의 한 측면을 구성한다.

또, 본 발명은 이들 바람직한 실시형태로 한정되지 않고, 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 변형이나 변경이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시형태에서는, 얼라인먼트용의 TTR얼라인먼트광학계에 대해 UV광을 이용했으나, 투영광학계를 통해 레티클 또는 웨이퍼측의 얼라인먼트마크를 검출하는 TTR얼라인먼트광학계에도 UV광을 이용할 수 있다. UV광의 광원은, 단일 파장을 지닌 광을 방출하는 레이저이어도 되고, 또는 복수의 발광선스펙트럼 또는 파장영역을 지닌 광을 방출하는 광원이어도 된다. 또, 광원이 복수의 발광스펙트럼 또는 파장범위를 지닌 광을 발광할 경우, 적절한 파장을 선택한다.

이상, 본 발명에 의하면, EUV광을 노광광원으로서 이용하면서 적절한 비용으로 고정밀도의 얼라인먼트를 제공하는 것이 가능하다.

Claims

20nm이하의 파장을 지닌 제 1광으로 피노광체상에 레티클의 패턴을 투영하는 노광장치에 있어서,

상기 피노광체상에 상기 패턴을 투영하는 투영광학계; 및

상기 투영광학계를 통해서 상기 제 1광과는 다른 파장을 지닌 제 2광을 수광함으로써 마크의 위치정보를 검출하는 위치검출계를 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1항에 있어서, 상기 제 2광은 150nm 내지 370nm의 파장을 지니는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1항에 있어서, 상기 마크는 상기 피노광체와 상기 레티클상에 형성된 마크의 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1항에 있어서, 상기 레티클을 장착하는 제 1스테이지와 상기 피노광체를 장착하는 제 2스테이지중 적어도 하나를 또 구비하고, 상기 마크는 상기 제 1 및 제 2스테이지중 적어도 하나에 형성된 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1항에 있어서, 상기 위치검출계는, 상기 투영광학계로부터의 제 2광을 수광소자에 대해서 도입하는 굴절광학계의 광학계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1항에 있어서, 상기 위치검출계는, 상기 투영광학계에 있어서의 임의의 지점에서의 상점이 상기 투영광학계의 제 1광의 광로와 동일한 광로를 지니도록 상기 투영광학계에 제 2광을 도입하는 광학계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1항에 있어서, 상기 위치검출계는, 상기 투영광학계를 일단 통과한 제 2광을 수광하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1항에 있어서, 상기 투영광학계는 몰리브덴과 규소로 이루어진 다층 미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1항에 있어서, 상기 제 1광의 광로에 소정의 가스를 공급하는 가스실린더를 또 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1항에 있어서, 상기 위치검출계는, 광원으로부터 방출된 제 2광을 포함하는 광으로부터 파장을 선택하기 위한 파장선택필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
20nm이하의 파장을 지닌 제 1광으로 투영광학계를 통해서 피노광체상에 패턴을 투영함으로써 레티클의 패턴을 노광하는 노광방법에 있어서,

상기 제 1광과는 다른 파장을 지닌 제 2광을 이용해서 상기 투영광학계를 통해서 상기 피노광체와 레티클을 얼라인먼트하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 노광방법.
제 11항에 있어서, 상기 제 2광을 이용해서 상기 투영광학계의 광학소자를 정화하는 공정을 또 구비한 것을 특징으로 하는 노광방법.
제 12항에 있어서, 상기 얼라인먼트공정 및 상기 정화공정을 동시에 행하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
노광장치를 이용해서 피노광체상에 레티클의 패턴을 노광하는 공정; 및

상기 노광된 피노광체를 현상하는 공정을 구비한 디바이스의 제조방법에 있어서,

상기 노광장치는, 20nm이하의 파장을 지닌 제 1광으로 피노광체상에 상기 패턴을 투영하고, 또한,

상기 피노광체상에 상기 패턴을 투영하는 투영광학계; 및

상기 투영광학계를 통해서 상기 제 1광과는 다른 파장을 지닌 제 2광을 수광함으로써 마크의 위치정보를 검출하는 위치검출계를 구비한 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.