KR20080058260A

KR20080058260A - 노광장치 및 디바이스 제조방법

Info

Publication number: KR20080058260A
Application number: KR20070134795A
Authority: KR
Inventors: 노부유키 사이토; 하루나 카와시마
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2008-06-25
Also published as: KR100922912B1; TW200837508A; US20080151251A1; US7880862B2; JP2008159695A

Abstract

본 발명의 노광장치는 원판의 패턴 상을 기판에 투영하는 투영 광학계; 및 상기 투영 광학계로부터 사출된 광을 검지하는 센서를 포함하되, 상기 센서는 수광면을 가지는 수광 소자 및 상기 투영 광학계로부터 사출된 광을 상기 수광면을 향하여 반사시키는 반사면을 구비한 광학 부재를 포함하며, 상기 반사면은 상기 수광면에 대해서 예각을 이루는 것을 특징으로 한다.

Description

노광장치 및 디바이스 제조방법{EXPOSURE APPARATUS AND DEVICE FABRICATION METHOD}

본 발명은 노광장치 및 디바이스 제조방법에 관한 것이다.

반도체 메모리나 논리 회로 등의 미세한 반도체 소자 또는 액정 표시 소자의 제조에는 마스크(레티클)에 형성된 회로 패턴을 투영 광학계에 의해 웨이퍼 등의 기판에 투영해서 전사하는 노광장치가 종래부터 사용되어 왔다. 노광장치에 의해 전사될 수 있는 패턴의 최소 치수(해상도)는 노광 광의 파장에 비례하는 한편, 투영 광학계의 개구수(NA)에 반비례한다. 이 점을 고려해서, 파장이 짧을수록, 또, NA가 높을수록, 해상도는 양호해진다. 근래에는 반도체 소자의 미세화를 위한 요구에 수반해서, 보다 높은 해상도가 요구되고 있다.

투영 광학계의 NA를 증대시키는 수법으로서 액침 노광(immersion exposure)이 주목받고 있다. 액침노광은 투영 광학계 아래의 웨이퍼측(상면측)의 공간을 채우는 매질로서 액체를 이용함으로써 투영 광학계의 NA를 더욱 증대시키는 것이다. 투영 광학계의 개구수(NA)는 투영 광학계 아래의 웨이퍼측의 공간을 채우는 매질의 굴절률을 n이라 하면, NA=n·sinθ로 부여된다. 따라서, 투영 광학계와 웨이퍼 사 이의 공간을 공기(n=1)로 채우는 종래의 노광장치에 대해서는, NA는 1을 한계치로 하고 있었다. 이 상황을 개선시키기 위해서, 투영 광학계와 웨이퍼 사이의 공간을 공기보다 굴절률이 높은 매질(액체)로 채워, 투영 광학계의 NA를 매질의 굴절률과 일치하는 값까지 증대시키는 것이 가능해진다. 이것에 의해, 더욱더 높아지는 해상도 향상의 요구에 부응하는 노광장치를 제공할 수 있게 된다.

또, 노광장치를 제어하기 위해서는, 장치 상태를 관리하기 위한 각종 물리량을 모니터할 필요가 있다. 예를 들어, 노광량 및 결상 위치는 투영 광학계를 통과한 실제의 노광 광을 모니터함으로써 계측되어 장치의 제어에 사용된다. 따라서, 광량 센서에는 액침 상태에서, 즉, 최대 NA에서 물리량을 모니터할 수 있는 능력을 지닐 것이 요구된다.

노광장치는 광량을 전기신호로 변환하는 포토다이오드 등의 광전 변환 디바이스를 광량 센서로서 이용하고 있다. 일반적으로, 포토다이오드는 비교적 습기에 민감하다. 따라서, 포토다이오드에 액침 재료가 침입하는 것을 방지하기 위해서, 투영 광학계의 상면측에 투과성 기판을 삽입함으로써 액침 재료를 차단할 필요가 있다.

그러나, 투영 광학계의 상면측에 투과성 기판을 배치하면, 광량 센서는 이러한 투과성 기판을 거쳐서 투영 광학계를 통과한 노광 광을 수광하게 된다. 이 경우, 1을 초과하는 NA를 가진 광은 투과성 기판의 출사면에 의해 전반사되므로, 광의 수광면에 도달할 수 없다. 이 문제를 해결하기 위해, 투과성 기판을 평볼록 렌즈와 광학 접촉시킴으로써, NA가 1을 초과하는 광이 투과성 기판의 출사면에 의해 전반사되는 것을 방지하는 기술이 제안되어 있다. 또, NA가 1을 초과하는 광이 투과성 기판의 출사면에 의해 다음과 같이 해서 전반사되는 것을 방지하는 기술도 제안되어 있다. 즉, 투과성 기판의 출사면을 확산면으로서 설계하거나, 원주 프리즘의 측면의 반사 작용을 이용해서 수광면까지 광을 도광하거나, 또는 광섬유를 이용한다. 예를 들어, 일본국 공개 특허 제2005-268744호 공보, 일본국 공개 특허 제2005-175034호 공보 및 일본국 공개 특허 제2005-223275호 공보를 참조할 수 있다.

불행하게도, 종래 기술에서는 다음과 같은 문제가 있다.

평볼록 렌즈를 이용해서 광을 집광시키는 종래 기술에서는, 투과성 기판으로부터 사출되는(즉, 출사하는) 광이 투과성 기판에 대해서 사출 각도와 거의 동일한 각도를 유지한 채로 수광면에 입사하기 때문에 수광 소자의 각도 특성에 기인한 계측 오차가 비교적 커진다. 이러한 문제를 해결하기 위해서, 평볼록 렌즈의 후단에 더욱 복수의 렌즈를 삽입해서 수광면에 대한 광의 입사각도를 감소시키는 것도 가능하다. 그러나, 이것은 렌즈의 수가 증가되어 버리기 때문에, 구성이 복잡하게 된다. 또, 평볼록 렌즈로부터 사출되는 광의 각도가 비교적 크면, 광량 센서의 수광면(수광 소자)의 면적이 증가되지 않으면 안된다. 이것에 의해, 광량 센서를 수용하기 위한 공간의 확보나 해당 광량 센서의 제조가 곤란해지게 된다. 또, 투과성 기판과 광량 센서 간의 거리를 감소시켜서 수광면의 면적이 커지지 않게 하는 것도 가능하다. 단, 조명계의 간섭성 인자(coherent factor) σ가 낮은 조명 모드(저 σ)인 경우, 수광 소자의 입사 면적이 협소해지므로, 에너지가 특정 부위에 집중되어, 광량 센서의 내구성이 뒤떨어지게 된다.

또, 원주 프리즘의 측면에서 광을 반사시켜 수광면까지 도광시키는 종래 기술에서는, 해당 광이 프리즘에 입사할 때와 동일한 NA를 유지한 채로 원주 프리즘의 출사면에 광이 도달한다. 이 때문에, 고NA의 광은 프리즘의 출사면에 의해서 전반사되어 투과하지 않게 된다. 이 문제를 해소하기 위해서, 원주 프리즘의 출사면을 수광 소자와 광학 접촉시킬 수 있거나 또는 원주 프리즘의 출사면을 곡면 형상으로 할 수 있다. 그러나, 이들 구성은 이하의 문제를 초래하게 된다.

원주 프리즘의 출사면이 수광 소자와 광학 접촉하는 구성은, 이들 원주 프리즘과 수광 소자가 서로로부터 분리되기 쉽기 때문에 실용 불가능하다. 이것은 일반적으로 원주 프리즘과 수광 소자가 상이한 재질로 이루어져 있으므로, 서로 광학 접촉하게 되면 그 접착 강도가 비교적 약하기 때문이다. 또, 원주 프리즘의 출사면을 곡면 형상으로 하는 구성은, 프리즘에 입사하는 광과 거의 동일한 NA를 유지한 채로 광이 프리즘으로부터 사출하여 수광면에 입사하게 되기 때문에 실용 불가능하다. 이것에 의해, 수광 소자의 각도 특성에 기인한 계측 오차가 커지거나 광량 센서의 수광 소자의 크기를 증대시켜야만 하는 등의 문제를 초래하게 된다.

또, 투과성 기판의 출사면을 확산면으로서 설계하는 종래 기술이나 광섬유를 이용하는 종래 기술에서는, 광학 소자의 제조가 곤란하게 되거나 구성이 복잡하게 된다고 하는 문제가 있다.

본 발명은 노광 광의 NA를 증대시키는 데 유리한 광량 센서(광검지 센서)를 구비한 노광장치를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 원판의 패턴 상(pattern image)을 기판에 투영하는 투영 광학계; 및 상기 투영 광학계로부터 사출된 광을 검지하는 센서를 포함하되, 상기 센서는 수광면을 가지는 수광 소자 및 상기 투영 광학계로부터 사출된 광을 상기 수광면을 향하여 반사시키는 반사면을 구비한 광학 부재를 포함하며, 상기 반사면은 상기 수광면에 대해서 예각을 이루는 것을 특징으로 하는 노광장치가 제공된다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 노광장치를 이용해서 기판을 노광하는 단계; 및 노광된 기판에 대해서 현상 처리를 행하는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징은 첨부 도면을 참조한 예시적인 실시형태의 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 발명에 의하면, 노광 광의 NA의 증대화에 유리한 광량 센서(광검지 센서)를 구비한 노광장치를 제공하는 것이 가능하다.

이하, 첨부 도면을 참조해서, 본 발명의 일 실시형태에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 액침 노광장치를 이용하는 실시형태를 나타낸 모식도이다. 본 실시형태에 따른 액침 노광장치는 광원에서 사출되는 광선을 마스크(원판)(M)에 도광시키는 조명 광학계(IL) 및 마스크(M)의 패턴 상을 감광성 재료가 도포된 기판(P) 위에 투영하는 투영 광학계(PL)를 포함한다. 또, 본 실시형태에 따른 액침 노광장치는 투영 광학계(PL)의 하단면과 기판(P)의 표면 사이의 공간을 액체(액침재)(W)로 채우고 노광을 실시함으로써, NA의 증대화를 실현하고 있다. 광량 센서(U)는 기판(P)과 같은 높이가 되도록 기판 스테이지(PS) 내에 수용되어 있다. 광량 센서(U)는 투영 광학계(PL)로부터 사출된 광을 검지하는 센서이다. 상기 광량 센서(U)는 예를 들어 투영 광학계(PL)의 상면에 있어서의 노광량 분포를 측정하기 위해서 이용된다.

도 2는 광량 센서(U)를 나타낸 모식도이다. 참조 번호 (1)은 원형의 원추대 프리즘(circular truncated conical prism)(원추대 프리즘), 참조 번호 (2)는 투과성 기판, 참조 번호 (3)은 수광 소자, 참조 번호 (4)는 유지 구조체, 참조 번호 (5)는 개구를 가진 패턴(6)이 형성되어 있는 차광막이다. 액침재(W)로서는 순수 등의 액체를 사용한다.

원추대 프리즘(1)은, 예를 들어 석영으로 구성되고, 원추대 프리즘(1)과 그의 주위 기체(공기) 간의 굴절률차에 의한 전반사를 이용해서, 그의 측면(반사면)에서 높은 NA의 광을 편향시킨다. 참조 번호 (1a)는 액침재(W) 쪽의 원추대 프리 즘(1)의 상부면을 나타내고, 참조 번호 (1b)는 수광 소자(3) 쪽의 원추대 프리즘(1)의 하부면을 나타내며, 참조 번호 (1c)는 원추대 프리즘(1)의 측면을 나타낸다. 원추대 프리즘(1)의 측면(1c)은 수광 소자(3)의 수광면 및 투과성 기판에 대해서 예각을 이루고 있다. 또, 원추대 프리즘(1)의 측면(1c)은 패턴(6)과 수광 소자(3) 사이에 배치되어, 개구를 통과한 광을 수광 소자(3)를 향해 반사시키는 반사면으로서 기능한다. 이 구성에 의하면, 원추대 프리즘(1)의 측면(1c)은 개구를 통과한 높은 NA의 광도 전반사해서, 원추대 프리즘(1)의 하부면(1b)에 대해서 그의 입사각도를 감소시킨다. 따라서, 상기 하부면(1b)을 투과한 때에 광은 수광 소자(3)에 입사할 수 있다.

투과성 기판(2)은 차광막(5)으로 피복된 그의 면이 액침재에 접하도록 배치되어 있다. 원추대 프리즘(1)은 단면의 지름이 큰 쪽의 하부면(1b)이 수광 소자(3)와 대면하도록 배치되어 있다. 또한, 원추대 프리즘(1)은 단면의 지름이 작은 상부면(1a)이 투과성 기판(2)의 차광막으로 피복되어 있지 않은 면과 광학 접촉되어 있다. 이들 면은 노광 광으로서 파장 193 ㎚의 ArF 엑시머 레이저광을 이용하는 경우를 고려함으로써 일반적으로 접착제가 ArF 엑시머 레이저광에 대해서 내구성이 나쁜 것으로부터 서로 광학 접촉되어 있다. 이것을 감안해서, 원추대 프리즘(1)과 투과성 기판(2)은 같은 재료로 이루어진 것이 바람직하다.

투과성 기판(2)은 차광막(5)으로 피복되어 있고, 계측하고자 하는 노광장치의 성능에 따라 핀홀 패턴이나 라인 앤드 스페이스 패턴 등의 개구를 가지는 패턴(6)이 패터닝되어 있다. 또, 투과성 기판(2)의 패턴 면은 발수성 코팅으로 피복 해도 된다.

투과성 기판(2)은 그의 지름이 원추대 프리즘(1)의 지름보다 큰 평행 평면판인 것이 바람직하다. 그 이유는 다음과 같다. 투과성 기판(2)의 지름이 원추대 프리즘(1)의 지름보다 작은 경우, 투과성 기판(2) 또는 원추대 프리즘(1)을 수광 소자(3)의 바로 위쪽에 유지하는 유지 구조체(4)가 필요하다. 이 구성에서는, 액침재가 원추대 프리즘(1)과 유지 구조체(4) 사이의 간극으로부터 누설되어 수광 소자(3)가 젖게 될 우려가 있다. 이것에 의해, 수광 소자(3)로부터 충분히 멀리 떨어진 위치에서 투과성 기판(2) 또는 원추대 프리즘(1)을 유지할 필요가 있다. 투과성 기판(2)의 지름은 원추대 프리즘(1)의 지름보다 큰 것이 바람직하다. 또 다른 이유는 제조상의 관점에서 문제가 있는 것으로 여겨진다. 전술한 것처럼, 차광막(5)에는 계측하고자 하는 노광장치의 성능에 따라 각종 개구가 패터닝되어 있다. 또한, 차광막(5)은 수 ㎚ 오더의 개구를 지니도록 패터닝되어 있는 경우도 있다. 이러한 미세한 개구를 갖도록 차광막(5)을 패터닝하기 위해서는, 프리즘의 지름보다 큰 소정의 지름을 가지는 평행 평면 판이 프리즘의 지름보다 작은 지름을 가진 기판보다 제조상 용이하여 더욱 적합하다.

수광 소자(3)는 광량을 전기신호로 변환하는 포토 다이오드 등의 광전 변환 디바이스를 포함한다. 광전 변환 디바이스는 일반적으로 입사각도가 커질수록 출력 값이 작아진다고 하는 각도 특성을 가진다.

도 6은 본 실시형태에서 사용하는 수광 소자(3)의 입사각 특성을 나타내는 그래프이다. 가로축이 수광 소자에 대한 광의 입사각도를 나타내고, 세로축이 센 서의 출력비를 나타낸다. 도 6에 의하면, 수광 소자(3)에 대한 광선의 입사각도를 45° 이내로 할 경우, 입사각도가 변화해도 센서로부터의 출력이 변화하기 쉽지 않은 것을 알 수 있다.

다음에, 도 3을 참조해서 원추대 프리즘(1)의 측면(1c)의 경사 각도(α)의 최적치에 대해 설명한다. 도 3은 수광 소자(3)에 도입시키고자 하는 최대 NA를 가진 광선(A)을 나타내고 있다. 광선(A)의 입사각도, 투과 각도 등은 다음과 같이 표현된다. 즉, 액침재(W)를 통과해서 투과성 기판(2)에 입사하는 광선의 각도를 θ1A; 투과성 기판(2)을 투과하는 광선의 각도를 θ1'A; 원추대 프리즘(1)의 하부면(출사면)(lb)에 입사하는 광선의 각도를 θ2A; 원추대 프리즘(1)의 하부면(1b)을 투과하는 광선의 각도(수광면 대한 입사각도)를 θ2'A; 원추대 프리즘(1)의 측면(1c)에 입사하는 광선의 각도를 θ3A; 원추대 프리즘(1)의 측면(1c)의 경사 각도를 α; 액침재(W)의 굴절률을 N1; 투과성 기판(2)과 원추대 프리즘(1)의 굴절률을 N2; 원추대 프리즘(1)의 주위 기체의 굴절률을 N3이라 가정하면, 상기 각도 간의 관계식은 이하의 수식 [1] 내지 [4]와 같다:

N1×sinθ1A = N2 × sinθ1'A ....[1]

N2×sinθ2A = N3 × sinθ2'A ....[2]

03A = 180 - θ1'A-α ....[3]

θ2A = 2 × α + θ1'A-180 ....[4]

단, 투과성 기판(2)과 원추대 프리즘(1)은 같은 재질로 이루어져 있다.

여기서, 노광 광을 파장 193 ㎚의 ArF 엑시머 레이저광, 액침재(W)를 순수, 투과성 기판(2)과 원추대 프리즘(1)의 유리 재료를 석영, 원추대 프리즘(1)의 주위 기체를 공기로 가정하면, N1=1.44, N2=1.56, N3=1이 된다. 이 경우, 석영과 공기와의 경계에 있어서 광선이 전반사하는 조건은 임계각 θc=39.9° 이상이 된다.

광선이 NA=1인 경우, 투과성 기판(2)을 투과하는 각도 θ1'A는 수식 [1]로부터 39.9°로 산출된다. 원추대 프리즘(1)의 측면(1c)이 경사지지 않은 경우(α = 90°), 수식 [3]으로부터 θ3A = 50.1°로 된다. 이 경우 임계각은 θc = 39.9° 이상이므로, 즉, 전반사 조건을 충족하므로, NA=1인 광선은 원추대 프리즘(1)의 측면(1c)에 의해 전반사된다. 단, 수식 [4]로부터 θ2A = 39.9°로 되므로, 광선은 원추대 프리즘(1)의 하부면(1b)에 의해 전반사되어, 원추대 프리즘(1)으로부터 사출될 수 없다. 이것에 의해, NA가 1 이상인 광을 원추대 프리즘(1)으로부터 사출하기 위해서는, 원추대 프리즘(1)의 측면(1c)은 수광 소자(3)의 수광면의 법선에 대해서 경사져 있을 필요가 있는 것을 알 수 있다. 즉,α<90°이고, 원추대 프리즘(1)의 측면(1c)은 투과성 기판(2) 또는 수광 소자(3)의 수광면에 대해서 예각을 이룰 필요가 있다.

또, 광선의 수광 소자(3)에 대한 입사각도 02'A를 45° 이내로 설정함으로써 실질적으로 입사각도 특성이 어떠한 계측 오차도 발생하지 않는 수광 소자(3)를 이용하는 것을 가정하면, 수식 [2] 및 [4]의 산출결과 α는 단지 83° 이하로 할 필요가 있을 것을 알 수 있다.

광선이 NA=1.3인 경우, 투과성 기판(2)을 투과하는 각도 θ1'A는 56.4°로서 산출된다. 수광 소자(3)에 대한 입사각도 02'A를 45° 이내로 하기 위해서는, 수 식 [2], [4]의 산출로부터,α를 75° 이하로 할 필요가 있는 것을 알 수 있다.

이와 같이 해서, 계측하고자 하는 광선의 NA 및 수광 소자(3)의 입사각도 특성으로부터 원추대 프리즘(1)의 측면(1c)의 경사 각도(α)를 결정할 수 있다.

이하, 도 4를 참조해서, 원추대 프리즘(1)의 측면(1c)에 의해 전반사시킬 필요가 있는 광선의 NA에 관해서 설명한다. 도 4에 나타낸 구성에 있어서, 수광 소자(3) 내에 광선을 집광시킬 경우, 수광 소자(3)에 최대의 입사각도로 입사되는 광선은 원추대 프리즘(1)의 하부면(1b)의 에지를 통과하는 광선(B)이다.

투과성 기판(2)과 원추대 프리즘(1)이 동일한 유리 재료로 이루어진 경우, 광선(B)이 투과성 기판(2)을 투과하는 각도는 광선(B)이 원추대 프리즘(1)의 하부면(1b)에 입사하는 각도와 동일해진다(θ1'B=θ2B). 따라서, 수식 [1] 및 [2]로부터, 광선이 기판에 입사하는 NA는 이하의 수식 [5]에 의해 부여된다:

NA = N1 × sinθ1B = N3 × sinθ2'B ....[5].

수광 소자(3)에 대한 최대의 입사각도 02'B를 소정치로 저감시키기 위해서, 수식 [5]으로부터 산출된 것과 동일 또는 그 이상의 NA를 가진 광선은 원추대 프리즘(1)의 측면(1c)에 의해 전반사시킬 필요가 있다.

예를 들어, 노광 광이 파장 l93㎚의 ArF 엑시머 레이저광이고, 액침재(W)가 순수이며, 투과성 기판(2)과 원추대 프리즘(1)의 유리 재료가 석영이고, 수광 소자(3)의 주위 기체가 공기인 경우에 대해 고려하자. 수광 소자(3)에 대한 광의 입사각도를 45° 이내로 설정하기 위해서, 수식 [5]에 의하면, 기판에 입사할 경우 NA가 0.7 이상인 광선은 원추대 프리즘(1)의 측면(1c)에 의해 전반사시킬 필요가 있는 것을 알 수 있다.

다음에, 도 5A 내지 도 5C를 참조해서, 편향 광학 소자로서 원추대 프리즘을 이용한 구성(도 5A), 평볼록 렌즈를 이용한 구성(도 5B) 및 투과성 기판(2)과 수광 소자(3) 간의 거리를 감소시킨 경우에 대해 설명한다.

도 5B에 나타낸 바와 같이, 편향 광학 소자로서 평볼록 렌즈를 이용한 구성에서는, 광선은 투과성 기판(2)으로부터 사출되었을 때의 각도와 거의 동일한 각도를 유지한 채로 수광 소자(3)에 입사되게 된다. 이 때문에, NA가 높은 광선은 수광 소자(3)에 보다 큰 각도로 입사하므로, 결과적으로 수광 소자(3)의 입사각도 특성이 증대한다. 또, 광선이 수광 소자(3)의 면에서 크게 발산되므로 수광 소자(3)의 유효 영역을 넓게 할 필요가 있다.

또한, 도 5C에 나타낸 바와 같이, 수광 소자(3)의 유효 영역이 넓어지지 않도록 하기 위해 투과성 기판(2)과 수광 소자(3) 간의 거리를 감소시킬 수도 있다. 그러나, σ가 낮은 경우, 수광 소자(3)의 수광면에서의 광의 조사 영역이 좁아지므로, 에너지 밀도가 커져 수광 소자(3)의 내구성의 악화를 초래하게 된다.

도 5A에 나타낸 바와 같이, 편향 광학 소자로서 원추대 프리즘을 이용한 구성에서는, 전술한 것처럼, NA가 높은 광선은 원추대 프리즘(1)의 측면(1c)에 의해 전반사된다. 이것에 의해, NA가 높은 광선도 수광 소자(3)에 입사하는 각도는 작아진다. 또, 수광 소자(3)의 소정의 유효 영역 내에 광선을 집광시키는 것도 가능하다. 따라서, σ가 변화해도 수광 소자(3)의 입사 면적이 동일해지도록, 투과성 기판(2)과 수광 소자(3)가 서로 소정의 거리만큼 떨어질 수 있기 때문에, σ가 낮 더라도 수광 소자(3)의 내구성이 저하되는 일은 없다.

지금까지는 측면에서 광선을 전반사시키는 광학 부재로서 원추대 프리즘을 예로 들어 설명하였지만, 광학 부재는 원추대 프리즘으로 제한되지 않고, 각추대 프리즘(truncated pyramidal prism)이나 포물면형 곡면형상의 측면을 가진 프리즘이어도 된다. 또한, 광선은 반드시 전반사를 허용하는 임계각과 동일하거나 그보다 큰 입사각으로 측면(반사면)에 입사시킬 필요는 없고, 전반사를 이용하는 대신에 반사면으로서 예를 들어 미러를 이용해서 반사시켜도 된다. 또, 본 실시형태에서는 액침 노광장치를 예로 들어 설명하였지만, 사용되는 노광장치는 이것으로 특히 한정되지 않고, 투영 광학계와 기판 사이의 공간이 액체로 채워져 있지 않은 소위 드라이 노광장치에도 적용할 수 있다. 드라이 노광의 경우, 투과성 기판(2)을 이용하지 않고 측정을 수행할 수 있다.

상기 설명한 바와 같이, 원추대, 각추대 또는 포물면 형상의 반사면은 수광 소자의 수광면(수광면과 평행한 면을 포함함)에 대해서 직각을 이룰 필요는 없고 예각을 이루면 된다.

다음에, 도 7 및 도 8을 참조해서, 상기 노광장치를 이용한 디바이스 제조방법의 실시형태를 설명한다. 도 7은 디바이스(예를 들어, IC나 LSI 등의 반도체 칩, LCD, CCD 등)를 제조하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 여기에서는 반도체 칩의 제조를 예로 들어 설명한다. 스텝 1(회로설계)에서는 반도체 디바이스의 회로를 설계한다. 스텝 2(마스크 제작)에서는 상기 설계한 회로 패턴에 의거해서 마스크를 제작한다. 스텝 3(기판 제조)에서는 실리콘 등의 재료를 이용해서 기판 을 제조한다. 전(前) 공정으로도 불리는 스텝 4(기판 처리)에서는 마스크와 기판을 이용해서 기판 위에 리소그라피에 의해 실제의 회로를 형성한다. 후 공정으로도 불리는 스텝 5(조립)에서는 스텝 4에서 형성된 기판을 반도체 칩으로 형성하는 공정이며, 이 공정은 어셈블리 공정(예를 들어, 다이싱, 본딩), 패키징 공정(칩 봉입) 등을 포함한다. 스텝 6(검사)에서는 스텝 5에서 작성된 반도체 디바이스에 대해 동작 확인 테스트, 내구성 테스트 등의 각종 검사를 실시한다. 이들 스텝을 통해, 반도체 디바이스를 완성하고, 출하한다(스텝 7).

도 8은 스텝 4의 웨이퍼 프로세스의 상세한 순서도이다. 스텝 11(산화)에서는 기판의 표면을 산화시킨다. 스텝 12(CVD)에서는 기판의 표면에 절연층을 형성한다. 스텝 13(전극 형성)에서는 기판 위에 전극을 증착 등에 의해 형성한다. 스텝 14(이온 주입)에서는 기판에 이온을 주입한다. 스텝 15(레지스트 처리)에서는 기판에 감광제를 도포한다. 스텝 16(노광)에서는 노광장치를 이용해서 마스크로부터의 회로 패턴을 기판에 노광한다. 스텝 17(현상)에서는 노광된 웨이퍼를 현상한다. 스텝 18(에칭)에서는 현상한 레지스트 상 이외의 부분을 에칭한다. 스텝 19(레지스트 박리)에서는 에칭 후 불필요해진 레지스트를 제거한다. 이들 스텝을 반복함으로써, 웨이퍼 위에 다층 회로 패턴을 형성한다. 본 실시형태의 디바이스 제조방법에 의하면, 종래보다 고품질의 디바이스를 제조할 수 있다. 이와 같이 해서, 상기 노광장치를 이용하는 디바이스 제조방법 및 얻어진 디바이스도 본 발명의 일 측면을 구성한다.

이상, 본 발명을 예시된 실시형태를 참조해서 설명했지만, 본 발명은 이러한 개시된 실시형태로 한정되지 않는 것임을 이해할 수 있을 것이다. 이하의 특허청구범위의 범주는 모든 변형, 등가의 구성 및 기능을 망라하도록 최광의로 해석할 필요가 있다.

도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 액침 노광장치의 모식도;

도 2는 도 1에 나타낸 액침 노광장치의 광량 센서를 설명하는 도면;

도 3은 도 2에 나타낸 광량 센서의 원추대 프리즘의 바람직한 형상을 설명하기 위한 도면;

도 4는 도 2에 나타낸 광량 센서의 바람직한 구성을 설명하기 위한 도면;

도 5A 내지 도 5C는 편향 광학 소자로서 원추대 프리즘을 이용한 구성과 평볼록 렌즈를 이용한 구성을 비교하기 위한 도면;

도 6은 도 2에 나타낸 광량 센서의 수광 소자의 입사각도 특성을 나타낸 그래프;

도 7은 디바이스 제조방법을 설명하기 위한 순서도;

도 8은 도 7의 스텝 4에 있어서의 웨이퍼 프로세스의 상세 순서도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 원추대 프리즘 2: 투과성 기판

3: 수광 소자 4: 유지 구조체

5: 차광막 6: 패턴

IL: 조명 광학계 M: 마스크(원판)

P: 기판 PL: 투영 광학계

W: 액체(액침재) U: 광량 센서

Claims

원판의 패턴 상을 기판에 투영하는 투영 광학계; 및

상기 투영 광학계로부터 사출된 광을 검지하는 센서를 포함하되,

상기 센서는 수광면을 가지는 수광 소자 및 상기 투영 광학계로부터 사출된 광을 상기 수광면을 향하여 반사시키는 반사면을 구비한 광학 부재를 포함하며,

상기 반사면은 상기 수광면에 대해서 예각을 이루는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1항에 있어서, 상기 반사면은 원추대형상(truncated conical prism shape) 또는 각추대형상(truncated pyramidal prism shape)의 측면을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1항에 있어서, 상기 센서는 상기 광학 부재보다 상기 투영 광학계에 가깝게 배치된 투과성 기판을 포함하고,

상기 투과성 기판에 형성된 차광막에 개구 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 3항에 있어서, 상기 개구 패턴은 핀홀 패턴 및 라인 앤드 스페이스 패턴 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 3항에 있어서, 상기 광학 부재는 상기 투과성 기판과 광학적으로 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1항에 있어서, 상기 노광장치는 상기 투영 광학계와 상기 기판 사이의 공간을 채운 액체를 통해서 상기 기판을 노광하는 액침 노광장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 6항에 있어서, 상기 수광면은 상기 반사면에 대해서 83° 이하의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1항에 있어서, 상기 반사면에 입사하는 광의 입사각은 임계각 이상인 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1항에 따른 노광장치를 이용해서 기판을 노광하는 단계; 및

노광된 기판에 대해서 현상처리를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.