KR20060120660A - 노광 방법 및 장치와, 디바이스 제조 방법 - Google Patents

노광 방법 및 장치와, 디바이스 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20060120660A
KR20060120660A KR1020067006758A KR20067006758A KR20060120660A KR 20060120660 A KR20060120660 A KR 20060120660A KR 1020067006758 A KR1020067006758 A KR 1020067006758A KR 20067006758 A KR20067006758 A KR 20067006758A KR 20060120660 A KR20060120660 A KR 20060120660A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
optical system
projection optical
substrate
mask
rotation
Prior art date
Application number
KR1020067006758A
Other languages
English (en)
Inventor
다케유키 미즈타니
Original Assignee
가부시키가이샤 니콘
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 니콘 filed Critical 가부시키가이샤 니콘
Publication of KR20060120660A publication Critical patent/KR20060120660A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70225—Optical aspects of catadioptric systems, i.e. comprising reflective and refractive elements
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70808—Construction details, e.g. housing, load-lock, seals or windows for passing light in or out of apparatus
    • G03F7/70833—Mounting of optical systems, e.g. mounting of illumination system, projection system or stage systems on base-plate or ground
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08—Catadioptric systems
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70258—Projection system adjustments, e.g. adjustments during exposure or alignment during assembly of projection system
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

서로 다른 방향으로 연장된 광축을 가지는 광학계를 유지하는 복수의 부분 경통을 가지는 반사 굴절 투영 광학계를 사용하여, 마스크 상의 패턴을 기판 상에 전사하는 노광 방법으로서, 상기 마스크 및 상기 기판 중 적어도 한쪽과 교차하는 광축 주위의 상기 반사 굴절 투영 광학계 회전량을 계측하여, 상기 회전량의 계측 결과에 기초하여, 상기 마스크 및 상기 기판 중 적어도 한쪽의, 자세와 주사 방향 중 적어도 한쪽을 조정한다. 투영 광학계의 회전에 기인하는 기판 상에서의 투영 이미지 회전을 상쇄하도록 마스크 및 기판 중 적어도 한쪽의 자세와 주사 방향 중 적어도 한쪽을 조정하여 기판을 노광함으로써, 양호한 노광 정밀도를 얻을 수 있다.
반사 굴절 투영계, 투영 광학계, 포토그라피 공정, 회전량 계측, 경통

Description

노광 방법 및 장치와, 디바이스 제조 방법{EXPOSURE METHOD AND APPARATUS, AND DEVICE PRODUCING METHOD}
기술분야
본 발명은 마스크에 형성된 패턴을 반사 굴절 투영 광학계를 통하여 기판 상에 노광 전사하는 노광 방법 및 장치, 그리고 그 방법 및 장치를 사용하여 각종 디바이스를 제조하는 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
배경기술
반도체 소자, 액정 표시 소자, 촬상 소자 (CCD (Charge Coupled Device) 등), 박막 자기 헤드 등의 각종 디바이스는 마스크로서의 레티클에 형성된 패턴을 기판 (레지스트가 도포된 반도체 웨이퍼 또는 유리 플레이트 등) 상에 전사하는 이른바 포토그라피 수법으로 제조된다. 이 포토그라피 공정에서 사용되는 노광 장치로서, 스텝 앤드 리피트 방식의 축소 투영 노광 장치 (이른바, 스테퍼) 또는 스텝 앤드 스캔 방식의 노광 장치가 많이 사용되고 있다.
상기 스테퍼는 기판을 이차원적으로 자유로이 이동할 수 있는 기판 스테이지상에 탑재하고, 이 기판 스테이지에 의해 기판을 전진 (스텝핑) 시켜, 레티클 패턴의 축소 이미지를 기판 상의 각 쇼트 영역에 일괄 노광하는 동작을 순차 반복하는 노광 장치이다. 또한, 스텝 앤드 스캔 방식의 노광 장치는 슬릿형상의 펄스 노광광을 레티클에 조사하는 상태에서, 레티클을 탑재한 레티클 스테이지와 기판을 탑재한 기판 스테이지를 투영 광학계에 대하여 서로 동기 주사시키면서 레티클에 형성된 패턴의 일부를 기판의 쇼트 영역에 순차 전사하고, 1개의 쇼트 영역에 대한 패턴의 전사가 종료되면 기판을 스텝핑시켜 다른 쇼트 영역에 패턴을 전사하는 노광 장치이다.
최근에는 디바이스에 형성하는 패턴의 더 한층의 고집적화에 대응하기 위해서, 투영 광학계의 더욱 향상된 고해상도화가 요망되고 있다. 투영 광학계의 해상도는 사용하는 노광광의 파장이 짧을수록, 또한 투영 광학계의 개구수가 클수록 높아진다. 이 때문에, 노광 장치로 사용되는 노광광의 파장은 점점 단파장화되고 있으며, 투영 광학계의 개구수도 증대하고 있다. 현재 주류를 이루고 있는 노광 장치는 광원으로서 KrF 엑시머 레이저 (파장 248nm) 를 구비하고 있지만, 보다 단파장인 ArF 엑시머 레이저 (파장 193nm) 를 구비하는 노광 장치도 실용화되고 있다. 더욱이, F2 레이저 (파장 157nm) 또는 Ar2 레이저 (파장 126nm) 를 구비하는 노광 장치도 제안되어 있다.
또한, 최근에는 투영 광학계의 저면과 기판 표면 사이를 물이나 유기 용매 등의 액체로 채워, 투영 광학계의 개구수를 크게 하여 해상도를 향상시킴과 함께 초점 심도의 확대를 꾀하는 액침식 노광 장치가 제안되어 있다. 이 액침식 노광 장치에서는 투영 광학계의 실질적인 개구수 향상을 꾀할 수 있지만, 개구수의 향상에 수반하여 투영 광학계가 거대화하여 버린다. 투영 광학계의 대형화를 막기 위해서는 반사 굴절계를 적용한 투영 광학계를 사용하는 것이 효과적인 것으 로 되어 있다. 또한, 상기 액침식 노광 장치의 상세한 사항에 관해서는, 예를 들어 이하의 특허 문헌 1 을, 반사 굴절계를 적용한 투영 광학계를 구비하는 노광 장치에 관해서는 예를 들어 이하의 특허 문헌 2 를 참조할 수 있다.
특허 문헌 1 : 국제공개 제99/49504호 팜플렛
특허 문헌 2 : 일본 공개특허공보 2002-198280호
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
그런데, 반사계를 포함하지 않는 굴절계의 투영 광학계는 광축이 1개이지만, 반사 굴절계의 투영 광학계는 복수의 광축을 갖는다. 굴절계의 투영 광학계는 상기의 광축 (기판에 교차하는 광축) 주위에서 회전하더라도, 투영 광학계의 회전에 맞추어 기판 상으로의 투영 이미지가 회전하는 일은 없다. 그러나, 복수의 광축을 갖는 반사 굴절계의 투영 광학계는 기판에 교차하는 광축 주위에서 회전하면, 투영 광학계의 회전에 맞추어 기판 상으로의 투영 이미지도 회전되어 버린다.
노광 장치에 형성되는 투영 광학계는 강성이 높은 프레임 상에 유지되어 있기 때문에, 투영 광학계가 단시간에 급격히 크게 회전하는 일은 없다. 그러나, 경시 변화에 의한 프레임 강성의 저하, 또는 프레임 상에 형성되는 레티클 스테이지의 이동 등이 원인이 되어, 조금이지만 회전이 발생할 우려가 있다. 반사 굴절계의 투영 광학계에서, 투영 광학계의 회전에 의해 기판 상으로의 투영 이미지가 회전하면, 기판 상에 형성되는 전사 이미지의 변형에 의해 노광 정밀도의 악화를 야기한다는 문제가 있다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 반사 굴절 투영 광학계를 구비하는 노광 장치에 있어서, 반사 굴절 투영 광학계가 기판에 교차하는 광축 주위에서 회전하는 경우에도, 마스크의 패턴을 높은 노광 정밀도로 기판 상에 노광 전사할 수 있는 노광 방법 및 장치, 그리고 그 방법 및 장치를 사용하여 디바이스를 제조하는 디바이스 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 노광 방법은 서로 다른 방향으로 연장된 광축 (AX1∼AX3) 을 가지는 복수의 부분 경통 (4, 5) 을 갖는 반사 굴절 투영 광학계 (PL) 를 사용하여, 마스크 (R) 위의 패턴을 기판 (W) 상에 전사하는 노광 방법으로서, 상기 마스크 및 상기 기판 중 적어도 한쪽과 교차하는 광축 (AX3) 주위의 상기 반사 굴절 투영 광학계의 회전량을 계측하고, 상기 회전량의 계측 결과에 기초하여, 상기 마스크 및 상기 기판 중 적어도 한쪽의, 자세와 주사 방향 중 적어도 한쪽을 조정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 노광 방법은 서로 다른 방향으로 연장된 광축 (AX1∼AX3) 을 가지는 부분 경통 (4, 5) 을 갖는 반사 굴절 투영 광학계 (PL) 를 사용하여, 마스크 (R) 와 기판 (W) 을 주사하면서, 상기 마스크 상의 패턴을 상기 기판 상에 전사하는 노광 방법으로서, 상기 마스크와 상기 기판 중 적어도 한쪽과 교차하는 광축 (AX3) 주위의 상기 반사 굴절 투영 광학계의 회전량에 따라, 상기 마스크 및 상기 기판 중 적어도 한쪽의, 자세와 주사 방향 중 적어도 한쪽을 조정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 노광 장치는 서로 다른 방향으로 연장된 광축 (AX1∼AX3) 을 가지는 복수의 부분 경통 (4, 5) 을 갖는 반사 굴절 투영 광학계 (PL), 마스크 (R) 를 유지하는 마스크 스테이지 (9), 및 기판 (W) 을 유지하는 기판 스테이지 (16) 를 구비하고, 상기 마스크 상의 패턴을 상기 반사 굴절 투영 광학계를 통하여 상기 기판 상에 전사하는 노광 장치 (EX) 로서, 상기 마스크 및 상기 기판 중 적어도 한쪽과 교차하는 광축 (AX3) 주위의 상기 반사 굴절 투영 광학계의 회전량을 계측하는 계측 장치 (25∼28, 40a∼42a, 40b∼42b, 43a∼43c, 44a∼44c) 와, 상기 회전량의 계측 결과에 기초하여, 상기 마스크 스테이지 및 상기 기판 스테이지 중 적어도 한쪽의, 자세와 주사 방향 중 적어도 한쪽을 조정하는 제어 장치 (30) 를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이들 발명에 의하면, 마스크 또는 기판 중 적어도 한쪽과 교차하는 광축 주위의 반사 굴절 투영 광학계의 회전량에 따라 마스크 및 기판 중 적어도 한쪽의, 자세와 주사 방향 중 적어도 한쪽이 조정되고 나서, 기판에 대한 노광이 행해진다.
본 발명의 디바이스 제조 방법은 상기의 노광 방법 또는 노광 장치를 사용하여 기판에 대하여 노광 처리를 하는 노광 공정 (S26) 과, 상기 노광 공정을 거친 기판의 현상을 하는 현상 공정 (S27) 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 반사 굴절 투영 광학계의 광축 주위 회전량의 계측 결과에 기초하여, 마스크와 기판 중 적어도 한쪽의, 자세와 주사 방향 중 적어도 한쪽이 조정된 상태에서 기판이 노광되어 현상된다.
또, 상기 기술한 본 발명의 설명에 있어서, 각 요소에 괄호 첨부 부호를 붙 여 도 1∼도 9 에 나타내는 실시 형태의 구성과 대응시키고 있지만, 각 요소에 붙인 괄호 첨부 부호는 그 요소의 예시에 지나지 않으며, 각 요소를 한정하는 것이 아니다.
발명의 효과
본 발명에 의하면, 투영 광학계의 회전에 기인하는 기판 상에서의 투영 이미지 회전을 상쇄하도록 마스크 및 기판 중 적어도 한쪽의 자세와 주사 방향 중 적어도 한쪽을 조정하여 기판을 노광함으로써, 양호한 노광 정밀도 (해상도, 전사 충실도, 중첩 정밀도 등) 가 얻어진다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 마스크의 패턴을 높은 노광 정밀도로 충실히 기판 상에 전사할 수 있기 때문에, 미세한 패턴이 형성된 디바이스를 높은 수율로 제조할 수 있으며, 나아가서는 디바이스의 제조 비용을 저감할 수 있다는 효과가 있다.
도면의 간단한 설명
도 1 은 본 발명의 1 실시 형태에 의한 노광 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 2 는 제 1 부분 경통 (4) 에서의 고정 거울 (25, 26) 의 부착 위치를 나타내는 평면도이다.
도 3 은 본 발명의 1 실시 형태에 의한 노광 장치에 형성되는 투영 광학계 (PL) 의 상세한 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 4a 는 본 발명의 1 실시 형태에 있어서, 웨이퍼 스테이지 (16) 의 주사 방향 조정 방법을 설명하는 도면이다.
도 4b 는 마찬가지로, 웨이퍼 스테이지 (16) 의 주사 방향 조정 방법을 설명하는 도면이다.
도 4c 는 마찬가지로, 웨이퍼 스테이지 (16) 의 주사 방향 조정 방법을 설명하는 도면이다.
도 4d 는 마찬가지로, 웨이퍼 스테이지 (16) 의 주사 방향 조정 방법을 설명하는 도면이다.
도 5 는 본 발명의 1 실시 형태에 있어서, 레티클 스테이지 (9) 의 주사 방향 조정 방법을 설명하는 도면이다.
도 6a 은 투영 광학계 (PL) 의 광축 주위 회전을 계측하는 다른 계측예를 나타내는 도면이다.
도 6b 는 마찬가지로, 동일한 계측예를 나타내는 도면이다.
도 6c 는 마찬가지로, 동일한 계측예를 나타내는 도면이다.
도 7a 은 투영 광학계 (PL) 의 광축 주위 회전을 계측하는 다른 계측예를 나타내는 도면이다.
도 7b 는 마찬가지로, 동일한 계측예를 나타내는 도면이다.
도 7c 는 마찬가지로, 동일한 계측예를 나타내는 도면이다.
도 8 은 마이크로 디바이스 제조 공정의 일례를 나타내는 플로우 차트이다.
도 9 는 반도체 디바이스의 경우에 있어서의, 도 8 의 단계 S13 의 상세한 플로우의 일례를 나타내는 도면이다.
부호의 설명
4 제 1 부분 경통 (부분 경통)
5 제 2 부분 경통 (부분 경통)
9 레티클 스테이지 (마스크 스테이지)
16 웨이퍼 스테이지 (기판 스테이지)
25, 26 고정 거울 (계측 장치, 반사경)
27, 28 레이저 간섭계 (계측 장치)
30 주제어계 (제어 장치)
40a, 40b 고정 거울 (계측 장치, 반사경)
41a, 41b 조사부 (계측 장치)
42a, 42b 수광부 (계측 장치)
43a∼43c 관찰부 (계측 장치)
44a∼44c 반사경 (계측 장치)
45a∼45c 마크 (위치 계측용 마크)
AX1 제 1 광축 (광축)
AX2 제 2 광축 (광축)
AX3 제 3 광축 (광축)
EX 노광 장치
G2 제 2 렌즈군
L2, L3 렌즈
M2 오목면 거울
PL 투영 광학계 (반사 굴절 투영 광학계)
R 마스크 (레티클)
W 웨이퍼 (기판)
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 1 실시 형태에 의한 노광 방법 및 장치 및 디바이스 제조 방법에 관해서 상세히 설명한다. 도 1 은 본 발명의 1 실시 형태에 의한 노광 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 더욱이, 도 1 에 있어서는 일부 단면도를 끼워 넣어 도시하고 있다. 도 1 에 나타내는 본 실시 형태의 노광 장치 (EX) 는 반사 굴절계를 적용한 투영 광학계 (PL) 에 대하여 마스크로서의 레티클 (R) 과 기판으로서의 웨이퍼 (W) 를 상대적으로 이동시키면서, 레티클 (R) 에 형성된 패턴을 웨이퍼 (W) 에 전사하여 반도체 소자를 제조하는 스텝 앤드 스캔 방식의 노광 장치이다.
한편, 이하의 설명에서는 필요하다면 도면에 XYZ 직교 좌표계를 설정하여, 이 XYZ 직교 좌표계를 참조하면서 각 부재의 위치 관계에 관해서 설명한다. XYZ 직교 좌표계는 X축 및 Y축이 웨이퍼 (W) 에 대하여 평행하도록 설정되고, Z축이 웨이퍼 (W) 에 대하여 직교하는 방향으로 설정되어 있다. 도면의 XYZ 좌표계는 실제로는 XY 평면이 수평면에 평행한 면으로 설정되고, Z축이 연직상 방향으로 설정된다. 또한, 본 실시 형태에서는 투영 광학계 (PL) 가 설계대로 설치되어 있으며, Z축 주위의 회전량이 발생하지 않은 상태에서 노광하였을 때의 레티클 (R) 의 이동 방향 (주사 방향 (SD1)) 및 웨이퍼 (W) 의 이동 방향 (주사 방향 (SD2)) 을 Y방향 (+Y방향, -Y방향) 으로 설정하고 있다.
도 1 에 있어서, 1 은 단면이 대략 직사각형상의 평행 광속인 노광광 (IL) 을 사출하는 노광 광원이고, 예를 들어 ArF 엑시머 레이저 광원 (파장 193nm) 이다. 노광 광원 (1) 으로부터의 파장 193nm 의 자외 펄스로 이루어지는 노광광 (IL) 은 빔 매칭 유닛 (BMU) (2) 을 통하여, 조명 광학계 (3) 를 통해 마스크로서의 레티클 (R) 의 패턴면 (하면) 을 조명한다. 조명 광학계 (3) 는 옵티컬·인터그레이터, 조명계의 개구 조리개 (α 조리개), 릴레이 렌즈계, 시야 조리개 (레티클 블라인드) 및 콘덴서 렌즈계 등을 구비하고 있다. 빔 매칭 유닛 (2) 및 조명 광학계 (3) 는 각각 기밀성이 높은 서브 챔버 (도시 생략) 안에 수납되어 있다.
레티클 (R) 을 투과한 노광광 (IL) 은 굴절계로 이루어지는 투영 광학계 (PL) 를 통하여, 기판으로서의 웨이퍼 (W) 상에 그 레티클 (R) 패턴 이미지를 형성한다. 웨이퍼 (W) 는 예를 들어 반도체 (규소 등) 또는 SOI (Silicon On Insulator 등의 원판형상의 기판이고, 웨이퍼 (W) 의 표면에는 포토레지스트 (감광 재료) 가 도포되어 있다. 투영 광학계 (PL) 는 제 1 광축 (AX1) 을 광축으로 하는 제 1 렌즈군 (G1) 과, 그 표면에 2면의 평면 반사경 (반사면) (m1, m2) 이 형성된 반사경 블록 (M1) 과, 제 1 광축 (AX1) 에 대하여 교차하는 제 2 광축 (AX2) 을 광축으로 하는 렌즈군 (G2) 및 오목면 거울 (M2) 과, 제 2 광축 (AX2) 에 대하여 교차하는 제 3 광축 (AX3) 을 광축으로 하는 제 2 렌즈군 (G3) 및 제 3 렌즈군 (G4) 을 포함하여 구성된다.
레티클 (R) 로부터 결상 광속은 제 1 렌즈군 (G1) 을 투과한 뒤, 반사경 블록 (M1) 에 형성된 평면 반사경 (m1) 에서 반사되어, 제 2 렌즈군 (G2) 을 투과하여 오목면 거울 (M2) 에 도달한다. 그리고, 오목면 거울 (m2) 에서 반사되어 다시 제 2 렌즈군 (G2) 을 투과하여 반사경 블록 (M1) 에 형성된 평면 반사경 (M2) 에 도달한다. 평면 반사경 (m2) 에서 반사된 결상 광속은 계속해서 제 3 렌즈군 (G3) 및 제 4 렌즈군 (G4) 을 순차로 투과하여, 웨이퍼 (W) 상에 레티클 (R) 패턴의 투영 이미지를 형성한다. 투영 광학계 (PL) 의 레티클 (R) 로부터 웨이퍼 (W) 로의 결상 배율은 예를 들어 1/4∼1/5배 정도의 축소 배율이고, 투영 광학계 (PL) 의 내부도 기밀화되어 있다.
투영 광학계 (PL) 에서, 제 1 렌즈군 (G1), 반사경 블록 (M1), 제 3 렌즈군 (G3) 및 제 4 렌즈군 (G4) 은 공통으로 제 1 부분 경통 (4) 에 의해 유지되어 있다. 본 실시 형태에서는 제 1 렌즈군 (G1) 의 제 1 광축 (AX1) 은 레티클 (R) 의 패턴면 (레티클면) 에 수직으로 설정되며, 제 3 렌즈군 (G3) 및 제 4 렌즈군 (G4) 의 제 3 광축 (AX3) 은 웨이퍼 (W) 의 노광면 (웨이퍼면) 에 수직으로 설정되고, 제 1 광축 (AX1) 과 제 3 광축 (AX3) 은 동일축으로 되어있다. 그리고, 웨이퍼면은 거의 수평면이고, 제 1 광축 (AX1) 및 제 3 광축 (AX3) 은 연직 방향 (Z축과 평행한 방향) 으로 연장되어 있다. 다만, 제 1 광축 (AX1) 및 제 3 광축 (AX3) 은 반드시 동일 축일 필요는 없다. 또한, 제 1 렌즈군 (G1) 은 유지 기구 (h1) 에 의해 제 1 부분 경통 (4) 에 유지되어 있고, 제 3 렌즈군 (G3) 은 유지 기구 (h3) 및 위치 조정 기구 (d3) 를 통하여, 제 4 렌즈군 (G4) 은 유지 기구 (h4) 및 위치 조정 기구 (d4) 를 통하여 각각 제 1 부분 경통 (4) 에 유지되어 있다.
한편, 제 2 광축 (AX2) 을 광축으로 하는 제 2 렌즈군 (G2) 및 오목면 거울 (M2) 은 유지 기구 (h2) 를 통하여 제 2 부분 경통 (5) 에 유지되어 있고, 제 2 부분 경통 (5) 은 제 1 부분 경통 (4) 에 대하여 도시를 생략한 연결 부재에 의해서 기계적으로 결합되어 있다. 그리고, 제 1 부분 경통 (4) 에 형성된 플랜지부가, 마운트부 (6) 를 지나 본체 프레임 (7) (후술) 에 형성된 개구를 통해서 설치되어 있다. 즉, 투영 광학계 (PL) 는 전체로서 본체 프레임 (7) 에 의해서 지지되어 있고, 투영 광학계 (PL) 속에서는 제 1 부분 경통 (4) 에 의해 제 2 부분 경통 (5) 이 지지되어 있다.
본 실시 형태의 노광 장치 (EX) 를 구성하는 부분 중, 레티클 (R) 의 패턴을 웨이퍼 (W) 상에 전사하는 노광 본체부는 전체로서 상자형의 본체 프레임 (7) 내에 지지되어 있다. 그리고, 레티클 (R) 은 레티클 베이스 (8) 상에서 Y방향으로 주사할 수 있도록 탑재된 레티클 스테이지 (9) 상에 유지되어 있다. 레티클 스테이지 (9) 의 2차원적인 위치 정보 및 회전 정보는 레티클 스테이지 (9) 상의 이동 거울 (10) (실제로는 X축용, Y축용의 2축 분이 있다. 이하 동일) 및 이에 대응하여 본체 프레임 (7) 상의 대좌 (11) 상에 배치된 레이저 간섭계 (12) 에 의해서 계측되고, 이 계측치가 장치 전체의 동작을 제어하는 주제어계 (30) 에 공급된다. 레이저 간섭계 (12) 의 계측치 및 주제어계 (30) 로부터의 제어 정보에 기초하여, 레티클 스테이지 제어계 (13) 가 레티클 스테이지 (9) 의 X방향, Y방향 의 위치, Z축 주위의 회전 및 속도를 제어하고, 더욱이 주제어계 (30) 의 제어 신호에 따라 레티클 스테이지 (9) 의 주사 방향을 조정한다.
레티클 베이스 (8), 레티클 스테이지 (9) 및 이 구동 기구 (도시 생략) 등으로 레티클 스테이지계가 구성되어 있고, 레티클 베이스 (8) 는 능동형 제진 (除振) 기구 (14a, 14b) (실제로는 예를 들어 3개소에 배치되어 있다) 를 통하여 본체 프레임 (7) 상에 지지되어 있다. 능동형 제진 기구 (14a, 14b) 는 에어 댐퍼와 전자식 액츄에이터 (보이스 코일 모터 등) 를 조합하여 구성되어 있고, 에어 댐퍼에 의해 고주파수의 진동을 차단하고, 액츄에이터로부터 저주파수의 진동을 상쇄하기 위한 진동을 발생시켜, 넓은 주파수역의 진동 전달을 저지하는 기구이다. 능동형 제진 기구 (14a, 14b) 에 의해서, 레티클 스테이지 (9) 의 주사에 의해 생기는 진동이 본체 프레임 (7) 에 전달되는 것이 방지된다.
웨이퍼 (W) 는 웨이퍼 홀더 (15) 를 통하여 웨이퍼 스테이지 (Z레벨링 스테이지) (16) 상에 유지된다. 웨이퍼 스테이지 (16) 는 웨이퍼 베이스 (17) 상에 Y방향으로 주사할 수 있도록, 또한 X방향, Y방향으로 스텝 이동 가능하도록 탑재되어 있다. 웨이퍼 스테이지 (16) 의 2차원적인 위치 정보와 회전 정보는 웨이퍼 스테이지 (16) 상의 이동 거울 (18) 및 이에 대응하여 본체 프레임 (7) 내에 배치된 레이저 간섭계 (19) 에 의해서 계측되고, 이 계측치가 주제어계 (30) 에 공급된다.
레이저 간섭계 (19) 의 계측치 및 주제어계 (30) 로부터의 제어 정보에 기초하여, 웨이퍼 스테이지 제어계 (20) 가 웨이퍼 스테이지 (16) 의 X방향, Y방향의 위치, Z축 주위의 회전 및 속도를 제어하고, 더욱이 주제어계 (30) 의 제어 신호에 따라 웨이퍼 스테이지 (16) 의 주사 방향을 조정한다. 또한, 웨이퍼 스테이지 (16) 는 도시를 생략하는 오토 포커스 센서 (사입사 (斜入射) 방식이며 광학식인 센서) 로부터의 웨이퍼 (W) 표면 복수 계측점에서의 포커스 위치 (Z방향 위치) 정보에 기초하여, 노광 중에 웨이퍼 (W) 의 표면이 투영 광학계 (PL) 의 상면에 포커싱되도록, 서보 방식으로 웨이퍼 (W) 의 포커스 위치 및 X축, Y축 주위의 경사각을 제어한다.
또한, 투영 광학계 (PL) 의 상단 측면 및 하단 측면에는 각각 고정 거울 (21, 22) (실제로는 각각 X축용, Y축용의 2축 분이 있다) 이 부착되어 있고, 고정 거울 (21, 22) 의 위치가 각각 본체 프레임 (7) 내에 설치된 레이저 간섭계 (23, 24) 에 의해서 계측되고, 이 계측치가 주제어계 (30) 으로 공급되고 있다. 주제어계 (30) 는 이 계측치에 기초하여, 투영 광학계 (PL) 의 X방향 및 Y방향의 위치 및 기울기 (X축, Y축 주위의 경사각) 를 구한다. 고정 거울 (21, 22) 의 위치, 즉 투영 광학계 (PL) 의 위치에 따라 레티클 스테이지 (9) 및 웨이퍼 스테이지 (16) 의 위치가 보정된다.
더욱이, 투영 광학계 (PL) 의 제 1 부분 경통 (4) 에는 투영 광학계 (PL) 의 제 1 광축 (AX1) 및 제 3 광축 (AX3) 주위의 회전량을 계측하기 위한 고정 거울 (25, 26) 이 부착되어 있다. 도 2 는 제 1 부분 경통 (4) 에 있어서의 고정 거울 (25, 26) 부착 위치를 나타내는 평면도이다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 고정 거울 (25, 26) 은 제 1 광축 (AX1) 을 사이에 오도록 쌍이 되어 제 1 부분 경 통 (4) 에 부착되어 있다. 도 1 및 도 2 에 나타내는 예에서는 고정 거울 (25) 은 제 1 부분 경통 (4) 과 제 2 부분 경통 (5) 의 접합부 근방에 부착되어 있고, 고정 거울 (26) 은 제 1 광축 (AX1) 에 관해서 고정 거울 (25) 의 부착 위치와 대칭인 위치에 부착되어 있다.
이들 고정 거울 (25, 26) 에 대하여 본체 프레임 (7) 에 부착된 레이저 간섭계 (27, 28) 로부터 레이저광이 -X방향을 향하여 각각 조사되고, 고정 거울 (25, 26) 에서 + X방향으로 반사된 레이저광이 레이저 간섭계 (27, 28) 에서 각각 수광되어 고정 거울 (25, 26) 각각의 X방향의 위치가 계측되고, 이 계측치가 주제어계 (30) 에 공급된다. 주제어계 (30) 는 레이저 간섭계 (27, 28) 의 계측치의 차로부터 투영 광학계 (PL) 의 제 1 광축 (AX1) (제 3 광축 (AX3)) 주위의 회전량을 구하고, 이 회전량에 따라 웨이퍼 스테이지 (16) 의 주사 방향을 조정한다.
상기 구성의 노광 장치 (EX) 에서, 웨이퍼 (W) 를 노광할 때에는 레티클 (R) 에 대하여 노광광 (IL) 을 조사하고, 레티클 (R) 에 형성된 패턴 이미지의 일부가 투영 광학계 (PL) 를 통하여 웨이퍼 (W) 상의 하나의 쇼트 영역에 투영되어 있는 상태에서, 레티클 (R) 과 웨이퍼 (W) 를 투영 광학계 (PL) 의 결상 배율을 속도비로 하여 Y방향으로 동기 이동하는 동작이 행해진다. 또한, 노광을 끝낸 쇼트 영역에서 다음으로 노광하는 쇼트 영역으로 이동하는 경우에는 레티클 (R) 에 대하여 노광광 (IL) 이 조사되어 있지 않은 상태에서 웨이퍼 (W) 를 단계 이동시키는 동작이 행해진다. 이들 동작, 즉 스텝 앤드 스캔 동작이 반복되고, 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트 영역에 레티클 (R) 패턴 이미지가 전사된다.
여기서, 본 실시 형태의 노광 장치 (EX) 에 형성되는 투영 광학계 (PL) 의 렌즈구성예에 관해서 설명한다. 도 3 은 본 발명의 1 실시 형태에 의한 노광 장치에 형성되는 투영 광학계 (PL) 의 상세한 구성예를 도시하는 단면도이다. 도 3 에 나타내는 예에서는 제 1 부분 경통 (4) 중의 제 1 렌즈군 (G1) 은 1장의 렌즈 L1 로 구성되고, 제 3 렌즈군 (G3) 은 렌즈 L4∼L6 으로 구성되고, 제 4 렌즈군 (G4) 은 렌즈 L7∼L9 로 구성되어 있다. 또한, 제 2 부분 경통 (5) 중의 제 2 렌즈군 (G2) 은 렌즈 L2, L3 으로 구성되어 있다. 렌즈 L4∼L6 은 공통되는 유지 기구 (h3) 내에 유지되고, 유지 기구 (h3) 가 복수 개소의 위치 조정 기구 (d3) 를 통하여 제 1 부분 경통 (4) 내에 유지되어 있으며, 렌즈 L7∼L9 는 공통되는 유지 기구 (h4) 내에 유지되고, 유지 기구 (h4) 가 복수 개소의 위치 조정 기구 (d4) 를 통하여 제 1 부분 경통 (4) 내에 유지되어 있다. 또, 제 1∼제 4 렌즈군 (G1), (G2), (G3), (G4) 은 각각 하나의 광학 소자로 구성되어도 되고, 복수의 광학 소자로 형성되어 있어도 된다.
여기서, 웨이퍼 (W) 상의 쇼트 영역을 노광하는 경우에는 레이저 간섭계 (23, 24) 의 계측 결과에 따라 투영 광학계 (PL) 의 XY면 내에서의 위치를 계측하고, 이 계측 결과에 기초하여 투영 광학계 (PL) 에 대한 레티클 스테이지 (9) 와 웨이퍼 스테이지 (16) 의 XY평면 내에서의 위치를 보정한 뒤에, 이들의 스테이지를 주사 방향 (SD1), (SD2) 으로 주사하고 레티클 (R) 의 패턴을 웨이퍼 (W) 상에 전사한다. 종래의 굴절계에 의한 투영 광학계를 구비하는 노광 장치에 있어서도 노광 시에는 동일한 보정이 행해지지만, 굴절계의 투영 광학계 경우에는 투영 광학 계가 광축 주위에서 회전하더라도, 투영 광학계에 의한 투영 이미지가 투영 광학계의 회전에 맞추어 회전하는 일이 없다. 이 때문에 투영 광학계 (PL) 의 회전에 따라 주사 방향을 조정하지 않더라도, 웨이퍼 상의 원하는 위치에 레티클 패턴을 전사할 수 있었다.
그러나, 본 실시 형태의 노광 장치 (EX) 와 같이 반사 굴절계의 투영 광학계 (PL) 를 구비하는 경우에는 투영 광학계 (PL) 의 회전 (제 1 광축 (AX1), 제 3 광축 (AX3) 주위의 회전) 에 맞추어 투영 광학계에 의한 투영 이미지가 회전한다. 투영 광학계 (PL) 가 회전하고 있는 상태에서는 투영 광학계 (PL) 에 대한 레티클 스테이지 (9) 및 웨이퍼 스테이지 (16) 의 XY평면 내에서의 위치를 보정하더라도, 노광 대상의 쇼트 영역 중심에 투영 이미지의 중심을 맞출 수는 있지만, 쇼트 영역의 외주 부근에서는 회전에 의한 오차가 생겨 노광 정밀도가 저하된다. 투영 광학계 (PL) 의 회전은 노광 장치 (EX) 가 설치되는 환경 (예를 들어, 기온 또는 습도) 의 변화에 의한 본체 프레임 (7) 의 경시적 변화 등에 의해 발생한다.
또한, 레티클 스테이지 (9) 나 웨이퍼 스테이지 (16) 라고 한 가동 부재 (진동원) 는 능동형 제진 기구 (14a, 14b) 등에 의해서, 투영 광학계 (PL) 가 유지되는 본체 프레임 (7) 에 진동이 전해지지 않도록 격리되어 있지만, 그래도 약간의 진동이 본체 프레임 (7) 에 전달되어 투영 광학계 (PL) 를 진동시키는 것은 피할 수 없다. 특히 본 실시 형태와 같이 투영 광학계 (PL) 가 반사 굴절계인 경우에는 그 경통의 구조가 복잡하기 때문에, 외력에 의한 약간의 진동으로 쉽게 진동하여 버릴 가능성이 있다. 이 진동 주기가, 웨이퍼 (W) 상의 1점의 소정의 노 광 시간 (이미지의 전사 시간), 예를 들어 100msec 정도 보다 긴 경우에는, 그 진동에 의해서 이미지 위치가 어긋나는 문제가 생기며, 진동 주기가 상기 노광 시간보다 짧은 경우에는, 진동에 의해서 이미지의 샤프함이 저하된다는 문제가 생기게 된다.
본 실시 형태에서는 이상의 투영 광학계 (PL) 의 회전에 의해 생기는 문제를 이하의 방법으로 해결하고 있다. 요컨대, 도 2 에 나타낸 대로, 제 1 광축 (AX1) 을 사이에 오도록 제 1 부분 경통 (4) 에 2개의 고정 거울 (25, 26) 을 부착하여, 레이저 간섭계 (27) 와 고정 거울 (25) 사이의 거리 및 레이저 간섭계 (28) 와 고정 거울 (26) 사이의 거리를 계측하고, 이 계측치를 주제어계 (30) 에 공급하여, 그 차로부터 제 1 광축 (AX1) 주위의 투영 광학계 (PL) 의 회전량을 구한다. 제 1 광축 (AX) 주위의 투영 광학계 (PL) 의 회전량에 대한 투영 이미지 회전량은 주제어계 (30) 연산부의 설계 데이터에 기초하는 계산, 또는 사전의 실험으로 얻어진 테이블 (또는 근사식 등) 에 의해 결정할 수 있다.
그래서, 주제어계 (30) 는 레이저 간섭계 (27, 28) 의 계측 결과로부터 구한 투영 광학계 (PL) 의 회전량에 따른 웨이퍼 (W) 상에 있어서의 투영 이미지의 회전량을 산출함과 함께, 그 투영 이미지의 회전을 상쇄하는 웨이퍼 스테이지 (16) 의 주사 방향 (SD2) 의 보정량을 산출한다. 그리고, 산출된 보정량은 웨이퍼 스테이지 제어계 (20) 로 보내어지고, 이 보정량에 기초하여 웨이퍼 스테이지 (16) 의 주사 방향 (SD2) 이 조정된다. 따라서, 투영 광학계 (PL) 가 회전하고 있으면, 레티클 스테이지 (9) 의 주사 방향 (SD1) 은 Y방향이지만, 투영 광학계 (PL) 의 회 전에 의한 투영 이미지의 회전량에 따라 웨이퍼 스테이지 (16) 의 주사 방향 (SD2) 을 Y방향에서 벗어나도록 하게 된다. 즉, 투영 이미지의 회전량에 따라 웨이퍼 스테이지 (16) 의 주사 방향 (SD2) 을 Y방향에 대하여 소정 각도만큼 벗어나도록 한다. 이러한 조정에 의해서, 노광 시에는 투영 광학계 (PL) 의 회전에 의해서 생긴 투영 이미지의 회전이 상쇄되는 방향으로 조정된 주사 방향 (SD2) 에 웨이퍼 스테이지 (16) 가 주사되어 노광이 행해진다.
도 4a∼4d 는 본 발명의 1 실시 형태에 있어서, 웨이퍼 스테이지 (16) 의 주사 방향 조정 방법을 설명하는 도면이다. 우선, 투영 광학계 (PL) 의 회전이 발생되어 있지 않은 경우에는 웨이퍼 (W) 상에 투영되는 투영 이미지은 도 4a 에 나타내는 바와 같이, X방향으로 연장된 슬릿형상의 투영 이미지 (Im) 가 된다. 이에 대하여, 투영 광학계 (PL) 의 회전이 생기고 있는 경우에는 예를 들어 도 4b 에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 (W) 상에 투영되는 투영 이미지 (Im) 는 도 4a 에 나타내는 투영 이미지 (Im) 를 XY평면 내에서 투영 광학계 (PL) 의 회전량에 따라 회전된 상태가 된다. 한편, 도 4b 에 나타내는 예에서는 투영 이미지 (Im) 회전량의 회전 방향이 X축에서 Y축으로 향하는 방향인 경우를 예로 들어 도시하고 있으며, 그 회전량을 과장하여 도시하였다.
도 4b 에 나타내는 바와 같이 투영 이미지 (Im) 가 회전하고 있는 상태에서, 웨이퍼 스테이지 (16) 의 주사 방향 (SD2) 을 조정하지 않고, 레티클 스테이지 (9) 및 웨이퍼 스테이지 (16) 를 Y방향으로 이동시키면 (주사 방향 (SD1), (SD2) 이 함께 Y방향으로 설정되어 있다), 웨이퍼 (W) 는 도 4c 에 나타내는 바와 같이 노광된 다. 요컨대, 웨이퍼 (W) 는 회전하는 상태에 있는 투영 이미지 (Im) 를 웨이퍼 (W) 상에서 Y방향으로 이동시킨 상태로 노광된다. 한편, 도 4c 에서는 이해를 쉽게 하기 위해서, 회전하는 상태에 있는 투영 이미지를 인접시켜 도시하였지만, 실제로 웨이퍼 (W) 는 연속하여 노광되기 때문에, 한번의 주사로 노광되는 영역은 평행사변형상이 되어, 웨이퍼 (W) 상에는 레티클 (R) 의 패턴과 서로 닮은 패턴이 전사되지 않는다. 즉, 직사각형상으로 형성되야 하는 레티클 (R) 의 전사 이미지가 평행사변형상으로 비뚤어져 웨이퍼 (W) 상에 형성되어 버린다.
이에 대하여, 투영 이미지 (Im) 의 회전이 상쇄되는 방향 (투영 이미지 (Im) 의 회전 방향) 으로 웨이퍼 스테이지 (16) 의 주사 방향 (SD2) 을 조정한 뒤에, 레티클 스테이지 (9) 를 주사 방향 (SD1) (Y방향) 으로, 웨이퍼 스테이지 (16) 를 주사 방향 (SD2) 으로 각각 이동시키면서 노광하면, 도 4d 에 나타내는 바와 같이 웨이퍼 (W) 상에 노광 되는 영역은 직사각형 형상이 되며, 레티클 (R) 의 패턴과 서로 닮은 패턴이 전사된다. 이에 의해, 투영 광학계 (PL) 의 회전으로 인한 전사 이미지의 결상 특성이나 노광 정밀도 (전사 충실도나 중첩 정밀도 등) 를 열화시키는 것을 방지할 수 있다.
또한, 웨이퍼 스테이지 (16) 의 주사 방향 (SD2) 을 조정하는 것만으로, 레티클 (R) 의 패턴과 서로 닮은 패턴을 웨이퍼 (W) 상에 전사할 수 있지만, 웨이퍼 (W) 상에 이미 형성되어 있는 패턴과의 중첩 정밀도를 높이기 위해서, 투영 이미지 (Im) 의 회전량과 동일한 양만큼 웨이퍼 스테이지 (16) 를 XY평면 내에서 회전시켜 노광 처리 하는 것이 바람직하다. 또한, 웨이퍼 (W) 상에 이미 형성되어 있는 패턴과의 중첩을 실시하는 경우에는 투영 이미지 (Im) 의 회전량뿐만 아니라, 웨이퍼 (W) 상에 이미 형성되어 있는 패턴의 변형도 고려하여, 웨이퍼 스테이지 (16) 의 주사 방향 (SD2) 을 조정하는 것이 바람직하다. 또, 투영 광학계 (PL) 의 회전에 더하여, 투영 광학계 (PL) 의 기울기 (X축, Y축 주위의 경사각) 가 있는 경우에는 조정된 주사 방향 (SD) 으로 웨이퍼 스테이지 (16) 를 이동시킬 때에, 투영 광학계 (PL) 의 경사에 따라 웨이퍼 스테이지 (16) 의 Z방향 위치를 바꾸면서 이동시키는 제어가 행해진다.
이상의 설명에서는 투영 광학계 (PL) 의 회전에 의한 투영 이미지의 회전을 상쇄하기 위해서, 웨이퍼 스테이지 (16) 의 주사 방향 (SD2) 을 조정했지만, 레티클 스테이지 (9) 의 주사 방향 (SD1) 을 조정함으로써도 투영 이미지의 회전을 상쇄할 수 있다. 도 5 는 본 발명의 1 실시 형태에 있어서, 레티클 스테이지 (9) 의 주사 방향 조정 방법을 설명하는 도면이다. 도 5 는 레티클 (R) 의 상면을 도시하고 있으며, 이 레티클 (R) 에는 노광광 (IL) 이 통과하는 광 통과 영역 (r1) 과 불필요한 노광광 (IL) 을 차광하는 차광 영역 (r2) 이 형성되어 있다. 레티클 (R) 의 하면 (투영 광학계 (PL) 를 향하는 면) 외주부에는 크롬 (Cr) 등의 금속이 증착되어 있고, 이 크롬이 증착된 영역이 차광 영역 (r2) 이 되며, 다른 영역이 광 통과 영역 (r1) 이 된다.
레티클 (R) 의 하면에서의 통과 영역 (r1) 에는 웨이퍼 (W) 에 전사해야 할 패턴이 형성되어 있다.
투영 광학계 (PL) 의 회전에 의한 투영 이미지의 회전을 보정하기 위해서는 도 5 에 나타내는 바와 같이, 레티클 (R) 에 대한 조명광 (IL) 의 조명 영역 (IR) 을 투영 이미지의 회전 방향 (여기서는 X축에서 Y축으로 향하는 방향) 과는 반대 방향으로, 투영 이미지의 회전량과 같은 양만큼 회전시킨다. 조명 영역 (IR) 의 회전은 예를 들어, 조명 광학계 (3) 에 포함되는 도시를 생략한 시야 조리개 (레티클 블라인드) 를 회전시킴으로써 실시한다. 또한, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 조명 영역 (IR) 의 회전에 맞추어, 투영 이미지의 회전 방향과는 반대 방향으로 조명 영역 (IR) 의 회전량과 같은 양만큼 레티클 (R) 을 회전시킴과 함께 레티클 스테이지 (9) 의 주사 방향 (SD1) 을 조정한다.
이상의 조정을 한 뒤에, 레티클 스테이지 (9) 를 도 5 에 나타내는 주사 방향 (SD1) 으로, 웨이퍼 스테이지 (16) 를 XY평면 내에서 회전시키지 않고 주사 방향 (SD2) (Y방향) 으로 각각 이동시키면서 노광을 하면, 웨이퍼 (W) 상에는 레티클 (R) 에 형성된 패턴과 서로 닮은 패턴이 전사된다. 이에 의해, 투영 광학계 (PL) 의 회전에 의한 전사 이미지의 결상 특성이나 노광 정밀도 (전사 충실도나 중첩 정밀도 등) 를 열화시키는 것을 방지할 수 있다.
또한, 투영 광학계 (PL) 의 회전에 의한 투영 이미지 회전량 계측은 소정의 간격으로 행해진다. 예를 들어, 본체 프레임 (7) 의 경시 변화에 의해서 생기는 회전은 반나절마다, 매일마다, 1개월마다 계측된다. 또한, 예를 들어 레티클 스테이지 (9) 의 이동에 의해서 생기는 회전은 항상 계측된다. 후자의 경우에는 예를 들어 웨이퍼 (W) 상에 형성된 쇼트 영역별로 웨이퍼 스테이지 (16) 의 주사 방향을 조정하면서 노광이 행해진다. 한편, 후자의 경우에는 레이저 간섭 계 (27, 28) 를 사용한 투영 광학계 (PL) 의 회전량 계측 대신에, 가속도 센서에 의해 회전량을 계측해도 된다.
가속도 센서에 의해 회전량을 계측하는 경우에는 투영 광학계 (PL) 에 부착된 가속도 센서의 검출 결과를 주제어계 (30) 가 구비하는 연산부에 입력하여 시간 적분에 의해 속도를 구하고, 더욱이 속도를 시간 적분하여 투영 광학계 (PL) 의 이동량을 산출한다. 투영 광학계 (PL) 의 복수 개소에 부착된 가속도 센서의 검출 결과로부터 얻어지는 각 부착 위치에서의 이동량을 종합하면, 투영 광학계 (PL) 의 회전량을 구할 수 있다.
가속도 센서는 예를 들어 도 2 중의 고정 거울 (25, 26) 의 위치에 부착된다. 투영 광학계 (PL) 의 회전에 의한 이동은 제 1 광축 (AX1) 및 제 3 광축 (AX3) 으로부터 떨어진 개소만큼 커진다. 이 때문에, 가속도 센서 중 하나 이상을 제 2 부분 경통 (5) (예를 들어, 오목면 거울 (M2) 의 부근) 에 부착시키는 것이 바람직하다. 가속도 센서를 사용하여 투영 광학계 (PL) 의 회전량이 구해지면, 전술한 방법과 같은 방법으로, 웨이퍼 스테이지 (16) 의 주사 방향 (SD2) 등, 또는 레티클 스테이지 (9) 의 주사 방향 (SD1) 등을 조정한 뒤에 노광 처리한다.
또한, 이상의 설명에 있어서는 웨이퍼 스테이지 (16) 의 주사 방향 (SD2) 등 만을 조정하는 경우 및 레티클 스테이지 (9) 의 주사 방향 (SD1) 등 만을 조정하는 경우 에 관해서 설명하였지만, 웨이퍼 스테이지 (16) 의 주사 방향 (SD2) 등의 조정과, 레티클 스테이지 (9) 의 주사 방향 (SD1) 등의 조정을 함께 행해도 된다. 예를 들어, 투영 광학계 (PL) 의 회전에 의한 투영 이미지 회전량의 반을 상쇄하도 록 웨이퍼 스테이지 (16) 의 주사 방향 (SD2) 을 조정하고, 나머지의 회전량을 상쇄하도록 레티클 스테이지 (9) 의 주사 방향 (SD1) 을 조정하는 식이다. 이러한 조정은 어느 한쪽의 조정으로는 투영 이미지의 회전량 전부를 상쇄할 수 없는 경우에 유효하다.
또한, 상기 실시 형태에서는 제 1 광축 (AX1) 에 관해서 대칭으로 제 1 부분 경통 (4) 에 부착된 고정 거울 (25, 26) 과, 레이저 간섭계 (27, 28) 를 사용하여 투영 광학계 (PL) 의 제 1 광축 (AX1) (제 3 광축 (AX3) 주위의 회전을 계측했지만, 제 2 부분 경통 (5) 에 부착한 고정 거울과 레이저 간섭계를 사용하여 투영 광학계 (PL) 의 회전을 계측해도 된다. 도 6a∼6c 는 투영 광학계 (PL) 의 광축 주위 회전을 계측하는 다른 계측예를 도시하는 도면이다. 도 6a 에 나타내는 바와 같이, 제 1 부분 경통 (4) 에 하나의 고정 거울 (40a) 이, 제 2 부분 경통 (5) 에 다른 고정 거울 (40b) 이 각각 부착되어 있다. 고정 거울 (40b) 은 제 2 부분 경통 (5) 의 제 1 광축 (AX1) 으로부터 가장 떨어진 부위에 부착되어 있고, 제 1 광축 (AX1) 에 관해서 고정 거울 (40a) 과 대칭으로 배치되지는 않는다.
한쪽의 고정 거울 (40a) 에는 고정 거울 (40a) 에 대하여 경사 방향으로부터 검출 빔을 조사하는 조사부 (41a) 와 고정 거울 (40a) 에서 반사된 검출 빔을 수광하는 수광부 (42a) 가 형성되어 있다. 마찬가지로, 다른 쪽의 고정 거울 (40b) 에는 고정 거울 (40b) 에 대하여 경사 방향에서 검출 빔을 조사하는 조사부 (41b) 와, 고정 거울 (40b) 에서 반사된 검출 빔을 수광하는 수광부 (42b) 가 형성되어 있다. 수광부 (42a, 42b) 는 예를 들어, 이차원 CCD 등의 이차원 촬상 소자를 구비하고 있으며, 검출 빔의 입사 위치를 검출한다.
이상의 구성에 있어서, 투영 광학계 (PL) 가 X방향으로 평행 이동한 경우에는 수광부 (42a, 42b) 각각에 있어서의 검출 빔의 검출 위치는 변화하지 않는다. 이에 대하여, 도 6b 에 나타내는 바와 같이, 투영 광학계 (PL) 가 -Y방향으로 평행 이동하는 경우를 생각하면, 투영 광학계 (PL) 의 이동에 맞추어 고정 거울 (40a, 40b) 이 -Y방향으로 이동한다. 이 때문에, 조사부 (41a, 41b) 각각으로부터의 검출 빔 입사 위치가 변화하고, 그 결과로 고정 거울 (40a, 40b) 에서 반사된 검출 빔은, 투영 광학계 (PL) 가 -Y방향으로의 위치가 벗어나지 않는 경우에 지나는 광로 (도 6b 중에 파선으로 나타낸 광로) 와는 다른 광로를 통하여 수광부 (42a, 42b) 각각에 입사한다.
또한, 도 6c 에 나타내는 바와 같이, 투영 광학계 (PL) 가 제 1 광축 (AX1) 주위에서 X축에서 Y축으로 향하는 방향으로 회전하는 경우를 생각하면, 투영 광학계 (PL) 의 회전에 맞추어 고정 거울 (40a, 40b) 도 제 1 광축 (AX1) 주위에서 회전한다. 이러한 회전이 생기면, 고정 거울 (40a) 에 대한 조사부 (41a) 에서의 검출 빔 입사각과 고정 거울 (40b) 에 대한 조사부 (41b) 에서의 검출 빔 입사각이 함께 커진다. 그 결과로, 검출 빔의 반사각도 커져 고정 거울 (40a, 40b) 에서 반사된 검출 빔은 투영 광학계 (PL) 의 회전이 없는 경우에 지나는 광로 (도 6c 중에 파선으로 나타낸 광로) 와는 다른 방향을 향해 진행하여 수광부 (42a, 42b) 각각에 입사한다.
수광부 (42a, 42b) 에서의 검출 빔 입사 위치의 검출 결과는 주제어계 (30) 로 출력된다. 여기서, 도 6b 와 도 6c 를 비교하면, 투영 광학계 (PL) 가 Y방향으로 평행 이동한 경우와 투영 광학계 (PL) 가 회전한 경우에서는, 수광부 (42b) 에 대한 검출 빔 입사 위치의 변화는 동일하게 변화한다. 그러나, 수광부 (42a) 에 대한 검출 빔 입사 위치의 변화는 다르게 변화한다. 이에 의하여, 수광부 (42a) 의 검출 결과와 수광부 (42b) 의 검출 결과를 사용하여, 투영 광학계 (PL) 의 Y방향으로의 이동량과 투영 광학계 (PL) 의 회전량을 구할 수 있다.
또한, 수광부 (42a, 42b) 의 검출 결과만으로 투영 광학계 (PL) 의 Y방향으로의 이동량과 투영 광학계 (PL) 의 회전량을 명확히 구분지을 수 없는 경우에는, 레이저 간섭계 (23, 24) 로 검출되는 투영 광학계 (PL) 의 Y방향 위치를 사용함으로써, 투영 광학계 (PL) 의 회전량을 구할 수 있다. 또한, 레이저 간섭계 (23, 24) 의 검출 결과를 사용하는 경우에는, 고정 거울 (40a), 조사부 (41a) 및 수광부 (42a) 를 생략하고 고정 거울 (40b), 조사부 (41b) 및 수광부 (42b) 만으로 하여, 수광부 (42b) 의 검출 결과와 레이저 간섭계 (23, 24) 의 검출 결과로부터 투영 광학계 (PL) 의 회전량을 구할 수 있다.
또한, 투영 광학계 (PL) 의 회전량은 투영 광학계 (PL) 에 부착한 위치 검출용 마크를 관찰함으로써도 구해진다. 도 7a∼7c 는 투영 광학계 (PL) 의 광축 주위 회전을 계측하는 다른 계측예를 도시하는 도면이다. 도 7b 에 나타내는 바와 같이, 제 1 부분 경통 (4) 의 상단 (레티클 (R) 측의 단부) 에서, 노광광 (IL) 을 차광하지 않은 위치에는 3개의 위치 검출용 마크 (45a∼45c) 가 제 1 광축 (AX1) 을 중심으로 하여 서로 120°의 간격을 두고 부착되어 있다.
또한, 도 7a, 7b 에 나타내는 바와 같이, 마크 (45a∼45c) 의 위쪽 (+Z방향) 에는 반사경 (44a∼44c) 이 각각 형성되어 있으며, 더욱이 이들 반사경 (44a∼44c) 을 통하여 마크 (45a∼45c) 의 각각을 관찰하는 관찰부 (43a∼43c) 가 형성되어 있다. 관찰부 (43a) 는 할로겐 램프 등의 광원, CCD 등의 이차원 촬상 소자 및 촬상 소자로 얻어진 화상 신호를 화상 처리하여 마크 (45a) 의 위치 정보를 구하는 위치 정보 산출부를 포함하여 구성되어 있다.
마크 (45a) 의 위치 정보를 구할 때에는 관찰부 (43a) 의 광원으로부터 반사경 (44a) 을 향하여 빛이 조사되고, 이 빛이 반사경 (44a) 에서 반사되어 마크 (45a) 를 조명하고, 마크 (45a) 에서 반사되어 반사경 (44a) 을 지난 빛을 촬상 소자로 촬상한다. 그리고, 얻어지는 화상 신호를 위치 정보 산출부에서 화상 처리함으로써 마크 (45a) 의 위치 정보가 산출된다. 한편, 관찰부 (43b, 43c) 는 관찰부 (43a) 와 같은 구성이기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.
마크 (45a) 는 예를 들어, 도 7c 에 나타내는 바와 같이, Y방향으로 연장된 마크 요소를 X방향으로 배열한 제 1 마크 (e1) 와, X방향으로 연장된 마크 요소를 Y방향으로 배열한 제 2 마크 (e2) 로 구성된다. 또한, 마크 (45b, 45c) 는 마크 (45a) 와 같은 구성이지만, 마크 (45b) 는 마크 (45a) 를 X축에서 Y축으로 향하는 방향으로 120°만큼 회전한 상태로 부착되고, 마크 (45c) 는 마크 (45a) 를 X축에서 Y축으로 향하는 방향으로 240°만큼 회전한 상태로 부착된다.
관찰부 (43a∼43c) 각각의 위치 정보 산출부는 각각에 형성된 촬상 소자로부터 출력되는 화상 신호에 대하여, 예를 들어 반환 자기 상관 처리나, 소정의 주형 을 사용한 주형 매칭 처리나, 또는 에지 위치 계측 처리 (마크의 윤곽을 구하는 처리, 얻어진 윤곽으로부터 마크를 이루는 마크 요소 각각의 에지 위치를 검출하는 처리, 검출한 에지 위치로부터 제 1 마크 (e1) 의 중심 및 제 2 마크 (e2) 의 중심을 구하는 처리) 등의 마크 위치 계측 처리를 하여, 마크 (45a∼45c) 의 위치 정보를 구한다. 마크 (45a) 의 경우에는 제 1 마크 (e1) 로부터 X방향의 위치 정보가 구해지고, 제 2 마크 (e2) 로부터 Y방향의 위치 정보가 구해진다.
관찰부 (43a∼43c) 각각에서 얻어진 마크 (45a∼45c) 의 위치 정보는 주제어계 (30) 로 출력되고, 주제어계 (30) 연산부에서 투영 광학계 (PL) 의 회전량이 산출된다. 한편, 도 7a∼7c 에서는 마크 (45a∼45c) 모두가 제 1 부분 경통 (4) 에 부착되어 있는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 마크가 제 2 부분 경통 (5) 에 부착되어 있어도 된다. 제 2 부분 경통 (5) 에 마크를 부착하는 경우에는 가속도 센서를 부착하는 경우와 마찬가지로, 제 2 부분 경통 (5) 의 선단부 (예를 들어, 오목면 거울 (M2) 부근) 에 부착하는 것이 바람직하다. 또한, 도 7a∼7c 에서는 마크를 3개 부착하는 경우를 예로 들었지만, 마크는 투영 광학계에 2개 이상 부착되어 있으면 된다.
한편, 이상과 같이 투영 광학계 (PL) 의 회전량을 계측하여 투영 이미지의 회전량을 구하는 경우에는 투영 광학계 (PL) 의 회전량과 투영 이미지 회전량의 관계를 미리 판명해둘 필요가 있다. 이 관계는 광학 설계 데이터 및 기계 설계 데이터로부터 이론적으로 산출할 수 있기 때문에, 이 이론치에 따라서 레티클 스테이지 (9) 의 주사 방향 (SD1) 등, 및 웨이퍼 스테이지 (16) 의 주사 방향 (SD2) 등 을 조정할 수 있다. 또한, 미리 실험에 의해, 투영 광학계 (PL) 의 회전량과 투영 이미지 회전량의 관계를 계측해 두고, 이 계측 결과를 테이블, 또는 근사식의 형태로 기억해 두는 것도 가능하다.
예를 들어, 웨이퍼 (W) 가 배치되는 위치 (상면) 에, 촬상 소자나 나이프 에지 센서 등의 위치 계측이 가능한 센서를 배치하고, 이 센서 상에 레티클 패턴의 투영 이미지를 투영한 상태에서, 투영 광학계 (PL) 를 제 1 광축 (AX1) (제 3 광축 (AX3) 주위에서 소정량씩 회전시키고, 그 센서에 의해서 그 투영 이미지의 위치 어긋남을 계측함으로써, 그 투영 광학계 (PL) 의 회전량과 투영 이미지 회전량의 관계를 실험적으로 구할 수 있다.
한편, 이상의 실시 형태에 있어서는 제 1 렌즈군 (G1), 제 3 렌즈군 (G3) 및 제 4 렌즈군 (G4) 은 동일한 제 1 부분 경통 (4) 에 의해 유지되어 있고, 제 1 부분 경통 (4) 주위의 회전량을 계측하는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 예를 들어 각 렌즈군 (G1), (G3), (G4) 이 각각 별도의 부분 경통에 유지된 구성의 투영 광학계 (PL) 에도 본 발명을 적용할 수 있다. 이러한 구성의 투영 광학계 (PL) 에 대하여는 동시에 2개 또는 3개의 부분 경통 회전량을 계측함으로써 더욱 높은 정밀도로 회전량을 계측할 수 있다.
한편, 상술한 실시 형태에서는 투영 광학계 (PL) 의 회전량을 계측하여, 그 계측 결과에 기초하여 레티클 (R) 이나 웨이퍼 (W) 의 주사 방향 등을 조정하고 있지만, 투영 광학계 (PL) 의 회전량 경시 변화 등을 실험이나 시뮬레이션으로 예측할 수 있는 경우에는 투영 광학계 (PL) 의 회전량을 계측하지 않고, 투영 광학계 (PL) 의 회전량 예측치 등에 따라서 레티클 (R) 이나 웨이퍼 (W) 의 주사 방향 등을 조정해도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는 평면 반사경 (m1, m2) 은 1개의 부재 (반사경 블록 (M1)) 상에 일체적으로 형성되는 것으로 하였지만, 2장의 반사경 (m1, m2) 이 각각 다른 부재 상에 형성되어 있어도 상관없다. 다만, 2면의 반사경 (m1, m2) 이 일체적으로 형성되어 있는 쪽이 조정의 용이성과 함께 안정성면에서도 유리한 것은 물론이다.
또한, 상기 실시 형태로 나타낸 투영 광학계 (PL) 의 제 2 부분 경통 (5) 은 제 2 렌즈군 (G2) 과 오목면 거울 (M2) 을 포함하는 것으로 하였지만, 오목면 거울만을 포함하는 부분 경통이나, 렌즈만을 포함하는 부분 경통이어도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 상기 실시 형태의 투영 광학계 (PL) 는 서로 다른 방향으로 연장되는 광축을 가지는 2개의 부분 경통을 구비하고 있지만, 그 외에, 서로 다른 방향으로 연장되는 광축을 가지는 3개 이상의 부분 경통을 갖는 투영 광학계에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 투영 광학계로서, 레티클 (R) 로부터 웨이퍼 (W) 를 향하는 광축을 가지는 광학계와, 그 광축에 대하여 거의 직교하는 광축을 가지는 반사 굴절 광학계를 가지고, 내부에서 중간 이미지를 2회 형성하는 반사 굴절 투영 광학계를 사용하는 경우에도 적용할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 관해서 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 제한되지 않고, 본 발명의 범위 내에서 자유롭게 변경이 가능하다. 예를 들어, 상기 실시 형태에서는 스텝 앤드 스캔 방식의 노광 장치에 관해서 설명하였 지만, 본 발명은 스텝 앤드 리피트 방식의 노광 장치에도 적용할 수 있다. 스텝 앤드 리피트 방식 노광 장치의 경우에는 투영 광학계 (PL) 의 회전에 의해 투영 광학계 (PL) 의 투영 이미지 전체가 XY면 내에서 회전할 뿐이기 때문에, 투영 이미지 회전을 상쇄하도록 웨이퍼 스테이지를 XY면 내에서 회전시켜 웨이퍼 스테이지의 자세를 조정한 상태로 노광하면 된다. 또한, 웨이퍼 스테이지의 자세 대신에 레티클 스테이지의 자세를 조정해도 되고, 더욱이 웨이퍼 스테이지 및 레티클 스테이지의 자세를 함께 조정해도 된다.
한편, 상기 실시 형태에 있어서는 노광 광원 (1) 으로서 ArF 엑시머 레이저 (파장 193nm) 를 구비하는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 이외에 KrF 엑시머 레이저 (파장 248nm), F2 레이저 (불소 레이저 : 파장 157nm), Kr2 레이저 (클립톤 이량체 레이저 : 파장146mm), Ar2 레이저 (아르곤 이량체 레이저 : 파장 126nm) 를 사용할 수 있다. 또한, YAG 레이저 고조파 발생 장치, 또는 반도체 레이저 고조파 발생 장치 등의 실질적으로 진공 자외역의 광원을 노광 광원 (1) 으로 사용할 수도 있다. 또한, 본 발명은 KrF 엑시머 레이저 (파장 248nm) 와 같이, 파장이 200nm 정도 이상인 노광광을 사용하는 경우이어도, 투영 광학계의 구조가 반사 굴절계와 같이 복잡할 때에는 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는 투영 광학계 (PL) 와 웨이퍼 (W) 사이에 대기가 배치되는 노광 장치 (EX) 를 예로 들어 설명하였지만, 투영 광학계 (PL) 와 웨이퍼 (W) 사이를 순수나 예를 들어 불소계 오일이나 과불화 폴리에테르 (PFPE) 등의 불 소계 용액 등의 액체로 채운 상태에서 노광 처리하는 액침식 노광 장치에도, 본 발명을 적용할 수 있다. 파장이 193nm 정도인 노광광에 대한 순수 (물) 의 굴절률 n 은 거의 1.44 이기 때문에, 노광광의 광원으로 ArF 엑시머 레이저광 (파장 193nm) 을 사용한 경우, 웨이퍼 (W) 상에서는 1/n, 즉 약 134nm 로 단파장화되어 높은 해상도가 얻어진다. 더욱이, 초점 심도는 공기 중에 비하여 약 n배, 즉 약 1.44배로 확대되기 때문에, 공기 중에서 사용하는 경우와 같은 정도의 초점 심도를 확보할 수 있으면 되는 경우에는 투영 광학계 (PL) 의 개구수를 보다 증가시킬 수 있어, 이 점에서도 해상도가 향상된다.
또한, 본 발명은 웨이퍼 등의 피처리 기판을 따로따로 탑재하여 XY방향으로 독립 이동 가능한 2개의 스테이지를 구비한 트윈 스테이지형의 노광 장치에도 적용할 수 있다. 트윈 스테이지형 노광 장치의 구조 및 노광 동작은 예를 들어 일본 공개특허공보 평10-163099호 및 일본 공개특허공보 평10-214783호 (대응 미국 특허 6,341,007, 6,400,441, 6,549,269 및 6,590,634), 일본 특허공표공보 2000-505958호 (대응 미국 특허 5,969,441) 또는 미국 특허 6,208,407 에 개시되어 있고, 본 국제 출원에서 지정 또는 선택된 국가의 법령으로 허용되는 한에서, 그것들의 개시를 원용하여 본문 기재의 일부로 한다.
또한 본 발명은 웨이퍼 등의 피처리 기판을 유지하는 노광용 스테이지와 기준 부재나 계측 센서 등을 탑재한 계측용의 스테이지가 따로따로인 노광 장치에도 적용할 수 있다. 노광 스테이지와 계측 스테이지를 구비한 노광 장치는 예를 들어 일본 공개특허공보 평11-135400호에 기재되어 있고, 본 국제 출원에서 지정 또는 선택된 국가의 법령으로 허용되는 한에서, 이 문헌의 기재 내용을 원용하여 본문 기재의 일부로 한다.
더욱이, 본 발명은 반도체 소자의 제조에 사용되는 노광 장치뿐만 아니라, 액정 표시 소자 (LCD), 플라즈마 디스플레이 등을 포함하는 디스플레이의 제조에 사용되며, 디바이스 패턴을 유리 플레이트 상에 전사하는 노광 장치, 박막 자기 헤드의 제조에 사용되고, 디바이스 패턴을 세라믹 웨이퍼 상에 전사하는 노광 장치 및 CCD 등의 촬상 소자, 마이크로 머신 또는 DNA 칩 제조에 사용되는 노광 장치 등에도 적용할 수 있다.
또한, 광 노광 장치, EUV 노광 장치, X선 노광 장치 및 전자선 노광 장치 등으로 사용되는 레티클 또는 마스크를 제조하기 위해서, 유리 기판 또는 규소 웨이퍼 등에 회로 패턴을 전사하는 노광 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다. 여기서, DUV (원자외) 광이나 VUV (진공 자외) 광 등을 사용하는 노광 장치에서는 일반적으로 투과형 레티클이 사용되고, 레티클 기판으로는 석영 유리, 불소가 도핑된 석영 유리, 형석, 불화 마그네슘 또는 수정 등이 사용된다. 또한, 프록시미티 방식의 X선 노광 장치, 또는 전자선 노광 장치 등에서는 투과형 마스크 (스텐실 마스크, 멤브레인 마스크) 가 사용되고, 마스크 기판으로는 규소 웨이퍼 등이 사용된다. 또, 이러한 노광 장치는 WO99/34255호, WO99/50712호, WO99/66370호, 일본 공개특허공보 평11-194479호, 일본 공개특허공보2000-12453호, 일본 공개특허공보2000-29202호 등에 개시되어 있다.
다음으로, 본 발명의 실시 형태에 의한 노광 장치 및 노광 방법을 리소그래 피 공정에서 사용한 마이크로 디바이스 제조 방법의 실시 형태에 관해서 설명한다. 도 8 은 마이크로 디바이스 (IC나 LSI 등의 반도체 칩, 액정 패널, CCD, 박막 자기 헤드, 마이크로 머신 등) 제조 공정의 일례를 나타내는 플로우 차트이다. 도 8 에 나타내는 바와 같이, 우선, 단계 S10 (설계 단계) 에서, 마이크로 디바이스의 기능·성능을 설계 (예를 들어, 반도체 디바이스의 회로 설계 등) 하고, 그 기능을 실현하기 위한 패턴을 설계한다. 계속해서, 단계 S11 (마스크 제작 단계) 에서, 설계한 회로 패턴을 형성한 마스크 (레티클) 를 제작한다. 한편, 단계 S12 (웨이퍼 제조 단계) 에서, 규소 등의 재료를 사용하여 웨이퍼를 제조한다.
다음으로, 단계 S13 (웨이퍼 처리 단계) 에서, 단계 S10∼단계 S12 에서 준비한 마스크와 웨이퍼를 사용하여, 후술하는 것 같이, 리소그래피 기술 등으로 웨이퍼 상에 실제의 회로 등을 형성한다. 이어서, 단계 S14 (디바이스 조립 단계) 에서, 단계 S13 에서 처리된 웨이퍼를 사용하여 디바이스를 조립한다. 이 단계 S14 에는 다이싱 공정, 본딩 공정 및 패키징 공정 (칩 봉입) 등의 공정이 필요에 따라 포함된다. 마지막으로, 단계 S15 (검사 단계) 에서, 단계 S14 에서 제작된 마이크로 디바이스의 동작 확인 테스트, 내구성 테스트 등의 검사를 한다. 이러한 공정을 거친 뒤에 마이크로 디바이스가 완성되고, 이것이 출하된다.
도 9 는 반도체 디바이스의 경우에 있어서의, 도 8 의 단계 S13 의 상세한 플로우의 일례를 나타내는 도면이다. 도 9 에 있어서, 단계 S21 (산화 단계) 에서는 웨이퍼의 표면을 산화시킨다. 단계 S22 (CVD 단계) 에서는 웨이퍼 표면에 절연막을 형성한다. 단계 S23 (전극 형성 단계) 에서는 웨이퍼 상에 전극을 증착으로 형성한다. 단계 S24 (이온 주입 단계) 에서는 웨이퍼에 이온을 주입한다. 이상의 단계 S21∼단계 S24 각각은 웨이퍼 처리 각 단계의 전처리 공정을 구성하고 있으며, 각 단계에서 필요한 처리에 따라 선택되어 실행된다.
웨이퍼 프로세스의 각 단계에서, 상기 기술한 전처리 공정이 종료되면, 아래와 같이 후처리 공정이 실행된다. 이 후처리 공정에서는 우선, 단계 S25 (레지스트 형성 단계) 에서, 웨이퍼에 감광제를 도포한다. 계속해서, 단계 S26 (노광 단계) 에서, 위에서 설명한 리소그래피 시스템 (노광 장치) 및 노광 방법으로 마스크의 회로 패턴을 웨이퍼에 전사한다. 다음으로, 단계 S27 (현상 단계) 에서는 노광된 웨이퍼를 현상하고, 단계 S28 (에칭 단계) 에서, 레지스트가 잔존하고 있는 부분 이외 부분의 노출 부재를 에칭으로 제거한다. 그리고, 단계 S29 (레지스트 제거 단계) 에서, 에칭이 끝나 불필요해진 레지스트를 제거한다. 이들 전처리 공정과 후처리 공정을 반복 행함으로써, 웨이퍼 상에 다중으로 회로 패턴이 형성된다.
이상 설명한 본 실시 형태의 마이크로 디바이스 제조 방법을 이용하면, 노광 공정 (단계 S26) 에서, 투영 광학계 (PL) 의 회전에 의한 투영 이미지 회전을 상쇄하도록 마스크 및 웨이퍼 중 적어도 한쪽의 주사 방향 등이 조정되어 마스크의 패턴이 정확하게 웨이퍼 상에 전사된다. 이로 인해, 결과적으로 미세한 패턴을 갖는 고집적도의 디바이스를 좋은 수율로 생산할 수 있다.
산업상 이용가능성
투영 광학계의 회전에 기인하는 기판 상에서의 투영 이미지의 회전을 상쇄하 도록 마스크 및 기판 중 적어도 한쪽의 자세와 주사 방향 중 적어도 한쪽을 조정하여 기판을 노광함으로써, 양호한 노광 정밀도 (해상도, 전사 충실도, 중첩 정밀도 등) 가 얻어진다.
또한, 마스크의 패턴을 높은 노광 정밀도로 충실히 기판 상에 전사할 수 있기 때문에, 미세한 패턴이 형성된 디바이스를 높은 수율로 제조할 수 있으며, 나아가서는 디바이스의 제조 비용을 저감할 수 있다.

Claims (13)

  1. 서로 다른 방향으로 연장된 광축을 가지는 광학계를 유지하는 복수의 부분 경통을 갖는 반사 굴절 투영 광학계를 사용하여, 마스크 상의 패턴을 기판 상에 전사하는 노광 방법으로서,
    상기 마스크 및 상기 기판 중 적어도 한쪽과 교차하는 광축 주위의 상기 반사 굴절 투영 광학계의 회전량을 계측하여,
    상기 회전량의 계측 결과에 기초하여, 상기 마스크 및 상기 기판 중 적어도 한쪽의, 자세와 주사 방향 중 적어도 한쪽을 조정하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 부분 경통은 상기 마스크로부터 상기 기판으로 연장된 제 1 광축을 가지는 제 1 부분 경통과, 상기 제 1 광축에 교차하는 제 2 광축을 가지는 제 2 부분 경통을 포함하고,
    상기 반사 굴절 투영 광학계의 회전량은 상기 제 1 부분 경통 중 2 개소 이상에 부착된 반사경에 대하여 검출광을 조사하여 얻어지는 반사광의 검출 결과로부터 구하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 부분 경통은 상기 마스크로부터 상기 기판으로 연장된 제 1 광축을 가지는 제 1 부분 경통과, 상기 제 1 광축에 교차하는 제 2 광축을 가지는 제 2 부분 경통을 포함하고,
    상기 반사 굴절 투영 광학계의 회전량은 상기 제 1 부분 경통 중 2 개소 이상에 부착된 위치 계측용 마크의 계측 결과로부터 구하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사 굴절 투영 광학계의 회전량은 상기 반사 굴절 투영 광학계에 부착된 가속도 센서의 검출 결과로부터 구하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  5. 서로 다른 방향으로 연장된 광축을 가지는 광학계를 유지하는 부분 경통을 갖는 반사 굴절 투영 광학계를 사용하여, 마스크와 기판을 주사하면서, 상기 마스크 상의 패턴을 상기 기판 상에 전사하는 노광 방법으로서,
    상기 마스크와 상기 기판 중 적어도 한쪽과 교차하는 광축 주위의 상기 반사 굴절 투영 광학계의 회전량에 따라, 상기 마스크 및 상기 기판 중 적어도 한쪽의, 자세와 주사 방향 중 적어도 한쪽을 조정하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  6. 서로 다른 방향으로 연장된 광축을 가지는 복수의 부분 경통을 갖는 반사 굴절 투영 광학계, 마스크를 유지하는 마스크 스테이지, 및 기판을 유지하는 기판 스 테이지를 구비하고, 상기 마스크 상의 패턴을 상기 반사 굴절 투영 광학계를 통하여 상기 기판 상에 전사하는 노광 장치로서,
    상기 마스크 및 상기 기판 중 적어도 한쪽과 교차하는 광축 주위의 상기 반사 굴절 투영 광학계의 회전량을 계측하는 계측 장치와,
    상기 회전량의 계측 결과에 기초하여, 상기 마스크 스테이지 및 상기 기판 스테이지 중 적어도 한쪽의, 자세와 주사 방향 중 적어도 한쪽을 조정하는 제어 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 부분 경통은 상기 마스크로부터 상기 기판으로 연장된 제 1 광축을 가지는 제 1 부분 경통과, 상기 제 1 광축에 교차하는 제 2 광축을 가지는 제 2 부분 경통을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 계측 장치는 복수의 부분 경통 중 1개 이상을 계측 대상으로 하여, 상기 반사 굴절 투영 광학계의 회전량을 계측하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 계측 장치는 상기 제 1 부분 경통 중 2 개소 이상에 부착된 반사경에 대하여 검출 광을 조사하고, 상기 반사경 각각의 위치 정보로부터 상기 반사 굴절 투영 광학계의 회전량을 구하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 계측 장치는 상기 제 1 부분 경통 중 2 개소 이상에 부착된 위치 계측용 마크를 관찰하고, 그 관찰 결과로부터 상기 반사 굴절 투영 광학계의 회전량을 구하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 계측 장치는 상기 반사 굴절 투영 광학계에 부착된 가속도 센서의 검출 결과로부터 상기 반사 굴절 투영 광학계의 회전량을 구하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 부분 경통은 반사경과 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 노광 방법 또는 제 6 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 노광 장치를 사용하여 기판에 대하여 노광 처리하는 노광 공정과,
    상기 노광 공정을 거친 기판을 현상하는 현상 공정을 포함하는 것을 특징으 로 하는 디바이스 제조 방법.
KR1020067006758A 2004-01-06 2004-12-22 노광 방법 및 장치와, 디바이스 제조 방법 KR20060120660A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2004-00001150 2004-01-06
JP2004001150 2004-01-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20060120660A true KR20060120660A (ko) 2006-11-27

Family

ID=34746971

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020067006758A KR20060120660A (ko) 2004-01-06 2004-12-22 노광 방법 및 장치와, 디바이스 제조 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20070206167A1 (ko)
EP (1) EP1705694A4 (ko)
JP (1) JPWO2005067012A1 (ko)
KR (1) KR20060120660A (ko)
CN (1) CN1902733A (ko)
WO (1) WO2005067012A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101121029B1 (ko) * 2008-07-09 2012-03-19 캐논 가부시끼가이샤 투영 광학계, 노광 장치 및 디바이스 제조 방법

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8044373B2 (en) * 2007-06-14 2011-10-25 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
EP2219077A1 (en) * 2009-02-12 2010-08-18 Carl Zeiss SMT AG Projection exposure method, projection exposure system and projection objective
NL2004834A (en) * 2009-07-08 2011-01-10 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus and device manufacturing method.
NL2009902A (en) 2011-12-27 2013-07-01 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus and device manufacturing method.

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6753948B2 (en) * 1993-04-27 2004-06-22 Nikon Corporation Scanning exposure method and apparatus
JP3666606B2 (ja) * 1993-12-06 2005-06-29 株式会社ニコン 投影露光装置
US5614988A (en) * 1993-12-06 1997-03-25 Nikon Corporation Projection exposure apparatus and method with a plurality of projection optical units
DE69738910D1 (de) * 1996-11-28 2008-09-25 Nikon Corp Ausrichtvorrichtung und belichtungsverfahren
EP0890136B9 (en) * 1996-12-24 2003-12-10 ASML Netherlands B.V. Two-dimensionally balanced positioning device with two object holders, and lithographic device provided with such a positioning device
US6208407B1 (en) * 1997-12-22 2001-03-27 Asm Lithography B.V. Method and apparatus for repetitively projecting a mask pattern on a substrate, using a time-saving height measurement
EP1089327A4 (en) * 1998-03-06 2003-01-02 Nikon Corp EXPOSURE DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE
EP0964307A3 (en) * 1998-06-08 2001-09-05 Nikon Corporation Projection exposure apparatus and method
JP2000003851A (ja) * 1998-06-12 2000-01-07 Nikon Corp 反射屈折投影露光装置
JP2001215718A (ja) * 1999-11-26 2001-08-10 Nikon Corp 露光装置及び露光方法
JP4211272B2 (ja) * 2002-04-12 2009-01-21 株式会社ニコン 露光装置及び露光方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101121029B1 (ko) * 2008-07-09 2012-03-19 캐논 가부시끼가이샤 투영 광학계, 노광 장치 및 디바이스 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
EP1705694A1 (en) 2006-09-27
CN1902733A (zh) 2007-01-24
US20070206167A1 (en) 2007-09-06
JPWO2005067012A1 (ja) 2007-07-26
EP1705694A4 (en) 2007-10-31
WO2005067012A1 (ja) 2005-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4345098B2 (ja) 露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法
JP4694221B2 (ja) リソグラフィ機器及びデバイスの製造方法
US8125613B2 (en) Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method
JP5516740B2 (ja) 移動体駆動方法、移動体装置、露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法
US20020080339A1 (en) Stage apparatus, vibration control method and exposure apparatus
TWI401767B (zh) 定位設備、曝光設備及裝置製造方法
JPWO2007097379A1 (ja) パターン形成装置、マーク検出装置、露光装置、パターン形成方法、露光方法及びデバイス製造方法
KR101070202B1 (ko) 계측방법, 전사특성 계측방법, 노광장치의 조정방법 및디바이스 제조방법
US8343693B2 (en) Focus test mask, focus measurement method, exposure method and exposure apparatus
JP2005051147A (ja) 露光方法及び露光装置
KR20050025626A (ko) 위치계측방법, 위치제어방법, 노광방법 및 노광장치,그리고 디바이스 제조방법
JP2010192744A (ja) 露光装置、露光方法、及びデバイス製造方法
KR20060120660A (ko) 노광 방법 및 장치와, 디바이스 제조 방법
KR101019389B1 (ko) 노광 장치
JP2009088018A (ja) ステージ制御方法、ステージ制御装置、露光方法及び露光装置並びにデバイス製造方法
JP5234308B2 (ja) 露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法
JP2006030021A (ja) 位置検出装置及び位置検出方法
JPWO2002047132A1 (ja) Ｘ線投影露光装置およびｘ線投影露光方法および半導体デバイス
JP2006024674A (ja) ステージ制御装置及び方法、露光装置及び方法、並びにデバイス製造方法
JP2006073798A (ja) 位置決め装置及び露光装置
JPH09283415A (ja) 投影露光装置
JPWO2004047156A1 (ja) 位置計測方法、位置計測装置及び露光方法並びに露光装置
JP2006349488A (ja) 干渉計システム、ステージ装置、露光装置、及びデバイス製造方法
JP2007317880A (ja) 露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法
JP2005064380A (ja) パターン付き物体、位置計測装置、ステージ装置、露光装置、及びデバイス製造方法、位置計測方法、評価方法

Legal Events

Date Code Title Description
G170 Re-publication after modification of scope of protection [patent]
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid