KR20090113786A - 액침노광장치 및 디바이스의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 액침노광장치는, 광학소자(11), 반사면(42), 박리영역(45) 및 (46)이 형성된 발수코팅층(43), 제1광 및 제2광의 광량을 검출하는 광량센서(4), 및 광학소자(11)의 반사율을 산출하는 연산처리부를 가지고, 제1광은 투영광학계(1)에 입사하고, 박리영역(46)을 통과하여 반사면(42)에 의해 반사되고, 광학소자(11)의 표면에서 반사하고, 박리영역(45)을 통과하여 광량센서(4)에 의해 수광되는 광이고, 제2광은 투영광학계(1)에 입사하고, 반사면(42) 및 광학소자(11)의 표면에서 반사하지 않고, 박리영역(45)을 통과해서 광량센서(4)에 의해 수광되는 광이다.

Description

액침노광장치 및 디바이스의 제조방법{IMMERSION EXPOSURE APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은, 투영광학계를 구성하는 광학소자의 반사율 측정이 가능한 액침노광장치 및 그것을 사용한 디바이스의 제조방법에 관한 것이다.
초LSI 등의 미세 패턴으로 구성되는 반도체 디바이스의 제조공정에서는, 원판에 형성된 패턴을 감광제가 도포된 기판 상에 축소투영해서 전사하는 축소형투영노광장치가 사용되고 있다. 반도체디바이스에 있어서의 집적밀도의 향상에 수반해서, 패턴의 한층 더 미세화가 요구되어 레지스트 프로세스의 발전과 동시에 노광장치의 미세화에의 대응이 이루어져 왔다.
노광장치의 해상력을 향상시키기 위해서는, 일반적으로, 노광 파장을 짧게 하는 방법, 및 투영광학계의 개구수(NA)를 크게하는 방법이 있다.
과거에는, 개구수(NA)를 크게하기 위해, 액침법를 사용한 투영노광장치가 제안되어있다. 종래, 투영광학계의 최종면과 노광 대상기판(예를 들면, 웨이퍼) 면과의 사이의 공간은 기체로 채워져 있었다. 이에 대해서, 액침법에 의하면, 이 공간을 액체로 채워 투영노광을 실시한다.
액침법의 이점은, 종래와 동일한 파장의 광원을 사용하는 경우에도, 종래방법에 비해 해상력이 종래법보다 향상한다는 점이다. 예를 들면, 투영광학계와 기판 사이의 공간에 채워지는 액체를 순수(純水)(굴절률 1.44)로 했을 경우, 기판에 결상하는 광선의 최대 입사각이 액침법과 종래법과의 사이에 동일하다고 가정하면, 액침법의 해상력은 종래법의 1.44배로 향상된다. 이것은, 종래법의 투영광학계의 NA를 1.44배로 증가시키는 것과 등가이다. 이 때문에 액침법에 의하면, 종래법에서는 불가능한 NA = 1 보다 큰 해상력을 얻는 것이 가능해진다.
일본국 특개 2005-116570호 공보에는, 기판스테이지 위에 수광기를 배치한 액침노광장치가 개시되어 있다. 이 액침노광장치는 투영광학계와 액체를 개재해서, 투영광학계의 상면(像面)에 배치된 기판(웨이퍼)에 대해서 노광광을 조사함으로써 기판을 노광한다.
일본국 특개 2005-116570호 공보에 개시된 노광장치는, 투영광학계의 상면에 배치된 슬릿개구를 개재해서 투영광학계를 통과한 광을 수광하는 수광기와, 투영광학계와 슬릿개구 사이에 채워진 액체의 온도 정보를 검출하는 온도센서를 구비하고 있다. 수광기에 의해 검출된 결과와 온도 센서에 의해 측정된 결과에 의거하여 결상성능을 포함한 성능정보가 산출되고, 이 정보가 노광시에 반영된다.
일본국　특개 2005-191557호 공보에는, 기판스테이지 위에 기판(웨이퍼)과 대략 동일한 높이에 발액성의 평탄면을 가지는 평면판을 구비하는 것과, 이 평면판을 교환 가능하게 구성하는 것이 개시되어 있다. 또한, 일본국 특개 2005-191557호 공보에는, 기판스테이지 위에 배치된 기준마크를 가지는 기준부재의 표면도 발액성 이며, 이 기준부재가 교환가능하다는 것이 개시되고 있다. 또, 발액성의 재료로서 폴리테트라불화에틸렌을 사용하는 것도 개시되어 있다.
도 9는, 웨이퍼스테이지(5)의 구성예를 나타내는 평면도이다.
웨이퍼(51)의 외측 주변에는, 웨이퍼스테이지상면커버(47), 및 광량센서(4)가 배치되어 있다. 액침노광장치에서는, 액침영역(70)은 노광영역(도시하지 않음)보다 크다. 접액영역(71)은 액침영역(70)보다 크다. 접액영역(71)은 노광동작에 따른 액침영역(70)의 이동에 의해, 액체에 접촉하는 영역이다. 광량센서(4)는 접액영역(71) 내에 노광량 제어를 위해 포함될 수 있다.
웨이퍼(51), 웨이퍼스테이지 상면커버(47), 및 광량센서(4)는 접액하는 표면의 높이가 대략 서로 동일하게 되도록 구성된다. 이 경우에, 접액면의 발수처리는 필수이다. 액체가 잔류된 상태에서 웨이퍼스테이지(5)를 구동시키면, 잔액이 비산한다. 이것은 노광장치의 내부의 환경을 변동시키거나(예를 들면, 녹을 발생시킴), 또는 전기적인 고장을 발생시킬 우려가 있다.
웨이퍼(51) 상에는, 액침노광용의 포토레지스트(도시하지 않음)가 도포되고 있다. 이 포토레지스트층은 발수성을 가진다. 웨이퍼스테이지 상면커버(47)의 접액면 및 광량센서(4)의 접액면에는 발수처리가 실시되어 있다.
일본국 특개 2005-91557호 공보에는, 상술한 바와 같이, 광을 조사하는 기준 마크를 가지는 기준부재(기판기준플레이트)를 발액성으로 하는 것과, 발액성이 열화한 시점에서 기준부재를 교환하는 것, 및 발액성의 재료로서 폴리테트라불화에틸렌을 사용하는 것이 개시되어 있다.
그러나, 폴리테트라불화에틸렌에 엑시머레이저광, 특히 ArF 엑시머 레이저광을 조사하면, 발액성이 저하하고, 오염물질이 발생한다. 이 때문에, 투영광학계를 구성하는 광학소자의 접액면에 오염물질이 부착해서, 웨이퍼 노광시에 있어서의 결함의 발생원인이 될 수 있다.
본 발명은 간단한 구성으로, 투영광학계를 구성하는 광학소자의 반사율 측정이 가능한 액침노광장치를 제공한다. 또, 상기 액침노광장치를 사용한 디바이스의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 1측면으로서의 액침노광장치는, 투영광학계와 기판 사이의 액체를 개재해서, 상기 기판을 노광하는 액침노광장치이다. 상기 액침노광장치는 상기 투영광학계의 일부를 구성하는 광학소자, 상기 투영광학계를 향해서 광을 반사하는 반사부재, 적어도 하나의 개구부가 형성된 발수부재, 제1광 및 제2광의 광량을 검출하는 광량검출부, 및 상기 제1광 및 상기 제2광의 상기 광량에 의거하여 상기 광학소자의 반사율을 산출하는 연산처리부를 가진다. 상기 제1광은 상기 투영광학계에 입사하고, 상기 발수부재의 상기 적어도 하나의 개구부의 하나를 통과해서 상기 반사부재에 의해 반사하고, 상기 광학소자의 표면에서 반사하고, 상기 적어도 하나의 개구부중의 하나를 통과해서 상기 광량검출부에 의해 수광된 광이다. 상기 제2광은 상기 투영광학계에 입사하고, 상기 반사부재 및 상기 광학소자의 표면에서 반 사하지 않고, 상기 발수부재의 상기 적어도 하나의 개구부중의 하나를 통과해서 상기 광량검출부에서 수광된 광이다.
본 발명의 다른 측면으로서의 액침노광장치는, 투영광학계와 기판 사이의 액체를 개재해서 상기 기판을 노광하는 액침노광장치이다. 상기 액침노광장치는 상기투영광학계의 일부를 구성하는 광학소자, 상기 투영광학계를 향해서 광을 반사하는 반사부재, 적어도 하나의 개구부가 형성된 발수부재, 제1광 및 제2광의 광량을 검출하는 광량 검출부, 및 상기 제1광과 상기 제2광의 상기 광량에 의거하여 상기 광학소자의 반사율을 산출하는 연산처리부를 가지고, 상기 제1광은 상기 광학소자의 표면 및 상기 반사부재에 의해 반사하고, 상기 투영광학계에 입사하고, 상기 발수부재의 상기 적어도 하나의 개구부의 하나를 통과해서 상기 광량 검출부에 의해 수광된 광이다. 상기 제2광은 상기 투영광학계에 입사하고, 상기 광학소자의 표면 및 상기 반사 부재에서 반사하지 않고 상기 발수부재의 상기 적어도 하나의 개구부의 하나를 통과해서 상기 광량검출부에 의해 수광된 광이다.
또, 본 발명의 다른 측면으로서의 디바이스의 제조방법은, 상기 노광장치를 사용해서 기판을 노광하는 스텝 및 노광된 상기 기판을 현상하는 스텝을 가진다.
본 발명의 다른 특징 또는 측면은, 이하의 도면을 참조해서 설명되는 전형적인 실시예에 의해 명백해질 것이다.
이하, 본 발명의 전형적인 실시예에 대해서, 첨부도면을 참조하면서 설명한다. 각 도면에 있어서, 동일한 부재에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 중 복되는 설명은 생략한다.
［제1실시형태］
우선, 본 발명의 제1실시형태에 대해서 설명한다.
도 1은, 본 발명의 제1실시형태에 있어서의 액침노광장치의 개략 구성도이다. 본 실시형태에 있어서의 액침노광장치는, 투영광학계(1)와 웨이퍼(51) 사이의 액체(7)를 개재하여 웨이퍼(51)(기판)을 노광하는 액침노광장치이다. 즉, 액침노광장치는, 레티클(3)(원판)에 형성된 패턴을 투영광학계(1) 및 액체(7)를 개재해서 웨이퍼(51)(기판)에 투영한다. 도 1에 도시된 액침노광장치는 주사노광장치(스캐너)로서 구성되어 있지만, 본 실시형태는 이것으로 한정되는 것이 아니고, 상기 액침노광창치는 스테퍼로서 구성할 수도 있다.
도 1에 있어서, 참조부호(2)는 조명계를 나타낸다. 조명계(2)는, 레이저 등의 광원(22) 및 조명광학계(21)에 의해 구성된다. 광원(22)으로부터의 광은 조명광학계(21)에 의해 소망한 조명모드(유효광원형상), 소망한 편광상태, 및 소망한 조도 분포가 되도록 제어되고, 레티클스테이지(6) 상에 재치된 레티클(3)을 조명한다.
조명광학계(21)의 내부에서, 레티클면에 대해서 광학적으로 공역인 위치에는, 개구가 가변인 마스킹블레이드(도시하지 않음)가 배치되어 있다. 이 마스킹블레이드는 레티클(3) 상에 있어서의 조명범위를 소망한 영역에 설정할 수 있도록 그 개구의 크기를 변화시킬 수 있다. 조명광학계(21)의 내부에는, 조명계(2)의 노광량을 제어하기 위한 노광량 센서(도시하지 않음)가 설치되어 있다.
레티클(3)의 하부 면에는 패턴이 형성되어 있다. 이 패턴으로부터의 회절광은, 투영광학계(1)을 통과하고, 웨이퍼스테이지(5) 상에 재치된 웨이퍼(51) 상에 결상된다. 이 웨이퍼 상에 레지스트가 도포된다. 이에 의해, 레티클(3)의 패턴이 전사된다.
일반적으로, 노광장치에 사용되는 투영광학계(1)는 물체면측과 상면측의 적어도 어느 한 쪽이 텔레센트릭한 광학계이다.
특히, 웨이퍼(51)의 높이를 변경하여 포커스 조정을 실시할 때, 상면측을 텔레센트릭하게 하는 경우, 결상배율의 변화를 원리적으로 제거하는 것이 가능하다.
투영광학계(1)의 내부에 설치되고 투영광학계(1)의 일부를 구성하는 광학소자는, 청정건조공기나 불활성 가스 등의 오염물질을 포함하지 않는 기체로 정화되어 있다. 이 때문에, 투영광학계(1)의 내부에 설치된 광학소자의 표면은 용이하게 오염되지 않는다.
그러나, 투영광학계(1)의 물체면측에 배치되는 광학소자의 최외측면(레티클측 광학소자(12)의 상면)은 구동기구인 레티클스테이지(6)가 존재하는 공간에 접촉하고 있다. 구동기구(레티클스테이지(6))가 존재하는 분위기 중에서는, 오염물질을 완전하게 제거할 수 없다. 이 때문에, 투영광학계(1)의 물체면측에 배치되는 광학소자의 최외측면은 오염물질에 의한 영향을 받기 쉽다.
또, 투영광학계(1)의 상면측에 배치되는 광학소자의 최외측면(웨이퍼측 광학소자(11)의 하부면)은 액체(7)에 접촉하고 있다. 노광시에 있어서, 액체(7)는 레지스트가 도포된 웨이퍼(51)에 접촉한다. 이 때문에, 투영광학계(1)의 상면측에 배치 되는 광학소자의 최외측면은 레지스트에 의해 발생되는 오염물질에 의한 영향을 받기 쉽다.
이상의 이유 때문에, 투영광학계(1)의 물체면측에 배치되는 광학소자(레티클측 광학소자(12)), 및 상면측에 배치되는 광학소자(웨이퍼측 광학소자(11))의 각각은, 필요에 따라서 교환가능하게 구성되어 있다.
레티클(3) 및 웨이퍼(51)의 각각은 각각 도시하지 않는 레티클반송계 및 웨이퍼반송계에 의해, 노광장치의 내부에 반입 및 반출된다. 레티클반송계에 의해 반입된 레티클(3)은 레티클스테이지(6) 상에 흡착 고정된다. 웨이퍼반송계에 의해 반입된 웨이퍼(51)는 웨이퍼스테이지(5)에 설치된 웨이퍼척(52) 상에 흡착 고정된다.
레티클스테이지(6)는 도시하지 않는 레티클스테이지 구동부에 의해 주사방향(도 1에서의 지면과 수직방향)으로 구동된다. 웨이퍼스테이지(5)는 도시하지 않는 웨이퍼스테이지구동부에 의해 주사방향 및 주사방향과 직교하는 방향으로 구동된다. 본 실시형태의 노광장치는 주사형 반도체노광장치이기 때문에, 레티클스테이지(6)및 웨이퍼스테이지(5)를 동기해서 주사함으로써 패턴이 전사된다. 동기주사는 도시하지 않는 제어부에 의해 레티클스테이지구동부 및 웨이퍼스테이지구동부를 제어함으로써 행해진다.
웨이퍼스테이지(5)는 도시하지 않는 오토포커스기구에 의해 투영광학계(1)의 최량의 결상면에 웨이퍼(51)의 표면을 포커싱시킨다. 이 때문에, 웨이퍼스테이지(5)는 수평면의 레벨링 구동이 가능하고, 또, 투영광학계(1)의 광축 방향(도 1에서의 상하방향)으로 이동 가능하다.
또, 웨이퍼스테이지(5) 상에는 웨이퍼측의 광량센서(4)(광량검출부)가 배치되어있다. 광량센서(4) 상에는 투영광학계(1)를 향해서 광을 반사하는 반사면(42) (반사부재)이 형성되어 있다. 광량센서(4) 상의 일부에는 반사면(42)이 형성되어 있지 않은 수광개구(41)가 형성되어 있다. 웨이퍼(51), 웨이퍼스테이지 상면커버 (47), 및 광량센서(4)(반사면(42))는, 액체(7)와 접촉하는 표면(접액면)의 높이가 대략 서로 동일하게 되도록 구성되어 있다.
웨이퍼스테이지 상면커버(47)의 접액면, 및 광량센서(4)의 접액면(반사면 (42))에는, 발수코팅층(43)(발수부재)이 형성되어 있다. 발수코팅층(43)에는 액체(7)를 반발하는 발수가공의 처리가 행해지고 있고, 발수코팅층(43)은 웨이퍼스테이지(5)에 형성되어 있다.
웨이퍼(51)의 상방 및 투영광학계(1)의 상면 측에는, 도시하지 않는 액체공급부 및 액체회수부가 배치되어 있다. 액체공급부는 액체공급관, 펌프, 온도조절부, 필터 등을 포함하고, 액체(7)를 투영광학계(1)의 웨이퍼측 광학소자(11)와 웨이퍼(51) 사이의 공간에 공급한다. 또, 액체회수부는 액체 회수용관, 펌프, 기액분리기를 포함하고, 웨이퍼측 광학소자(11)과 웨이퍼(51) 사이의 공간에 공급된 액체 (7)를 회수한다. 액체공급부 및 액체회수부는, 도시하지 않는 주제어계에 의해 제어된다.
다음에, 본 실시형태에 있어서의 투영광학계(1)의 웨이퍼측 광학소자(11)의 반사율 측정에 대해 설명한다.
본 실시형태에 있어서의 측정은, 도 1 및 도 2에 도시된 각각의 상태에서, 조명계(2) 내에 구성된 도시하지 않는 노광량센서의 광량측정치와 웨이퍼스테이지(5) 상에 구성된 광량센서(4)의 광량측정치를 측정한다. 투영광학계(1)의 웨이퍼측 광학소자(11)의 반사율은 이들 측정된 광량측정치에 의거해서 산출된다.
우선, 도 1에 도시된 상태에서의 광의 측정에 대해서 설명한다. 도 1은 투영광학계(1)에 입사한 광이 반사면(42) 및 웨이퍼측 광학소자(11)의 표면에서 반사해서 수광개구(41)에 입사하는 모습을 나타내고 있다. 도 1에 도시된 광을 제1광으로 정의한다.
조명계(2)의 광원(22)으로부터 방출된 광은 조명광학계(21)에 의해, 레티클 (3)의 표면과 직교하는 방향에 대해서 입사각(θ1)을 가지는 모노폴경사 입사광속이 되어, 레티클(3)에 형성된 광투과 개구패턴(31)을 조명한다.
이 모노폴경사 입사광속은 조명계(2)의 내부에 있어서 레티클(3)의 표면에 대해서 광학적으로 동공면이 되는 위치에 개구를 설치함으로써 형성할 수 있다. 그러나, 이 대신에, CGH(계산기 홀로그램) 등의 회절광학소자를 이용하여, 예를 들면, σ = 0.1 정도의 유효광원을 형성하면, 수십배의 조도의 높은 광강도를 가진 경사입사광속을 형성하는 것이 가능해진다. 이와 같이, 조명광학계(21)의 내부에 설치된 개구 또는 회절광학소자는 광원(22)으로부터의 광이 투영광학계(1)에 소정의 입사각으로 경사입사하도록 광을 정형하는 광정형부이다.
박리영역(45)(제2개구부) 및 박리영역(46)(제1개구부)은, 광량센서(4)(반사면(42))의 표면에 형성된 발수코팅층(43)이 박리되어 있는 영역이다. 이와 같이, 발수코팅층(43)은 부분적으로 발수코팅이 박리되어 형성된 개구부(박리영역(45) 및 (46))를 가진다. 발수코팅층(43)은 노광광이 조사되는 것에 의해 오염물질을 발생시킨다. 이 때문에, 발수코팅층(43)으로부터의 오염물질의 발생을 방지하도록 박리영역(45) 및 (46)을 형성할 필요가 있다.
레티클(3)에 형성된 광투과개구패턴(31)을 통과한 광속은, 투영광학계(1) 및 액체(7)을 통과하고, 박리영역(46)에 입사한다. 박리영역(46)에 의해 집광된 광은, 반사면(42)에 의해 반사된다.
박리영역(46)에 입사해서 반사면(42)에 의해 반사된 광속은, 투영광학계(1)의 액침면인 웨이퍼측 광학소자(11)의 표면에서 반사한다. 웨이퍼측 광학소자(11)의 표면에서 반사한 광은 박리영역(45)에 입사한다. 박리영역(45)에 입사한 광은 박리영역의 하부에 설치된 수광개구(41)을 통과하고, 광량센서(4)에 의해 수광되어 광전변환된다.
이 경우에, 수광개구(41)에 경사입사광속이 입사하도록, 미리 위치를 계산한 위치로 웨이퍼스테이지(5)를 구동시킨다. 수광개구(41)에 경사입사광속이 입사하는 위치는, 투영노광장치 내의 컴퓨터를 사용해서 자동적으로 산출하는 것이 가능하다.
다음에, 발수코팅층(43)의 박리영역(45) 및 (46)의 크기에 대해서 설명한다.도 10 내지 도 12에, 도 1에 도시된 박리영역(45) 및 (46)을 포함하는 크기를 적어도 가지는 박리영역(48)을 나타낸다.
도 10은 발수코팅층(43)의 박리영역(48)과 광량센서(4) 간의 위치관계를 나타내는 평면도이다. 본실시형태에서는, 박리영역(48)의 면적을 S3로 정의한다.
도 11은, 광량센서(4)가 투영광학계(1)의 웨이퍼측 광학소자(11) 하부에 위치해서 액체(7)에 접촉하고 있는 상태를 나타내고 있다. 도 12는, 도 11의 상태로부터 웨이퍼스테이지(5)가 이동해서, 웨이퍼(51)가 투영광학계(1)의 웨이퍼측 광학소자(11) 하부에 위치해서 액체(7)에 침지되어 있는 상태를 나타내고 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 광량센서(4)가 투영광학계(1) 하부에 위치할 때, 박리영역(48)에는 액체(7)(액침재인 물)가 부착되어 있다. 박리영역(48)에 액체(7)가 잔류하는지의 여부는, 박리영역(48)의 친수성(표면에 액체(7)을 잔류시키는 힘)과 투영광학계(1) 하부의 액체(7)의 표면장력(액체가 분리되지 않도록 집중시키는 힘) 사이의 관계로 정해진다.
박리영역(48)의 면적(S3)을 크게함에 따라, 액체(7)의 부착 잔류물이 발생하기 쉬워진다. 도 11에 도시된 상태(정지 상태)로부터 웨이퍼스테이지(5)를 가속(구동)시켜 도 12에 도시된 상태가 될 때까지 이동하는 경우, 웨이퍼스테이지(5)의 가속도를 크게함에 따라 액체(7)의 부착잔류물(75)이 발생하기 쉬워진다. 웨이퍼스테이지(5)가 등속 이동하고, 투영광학계(1) 하부의 액체(7)가 광량센서(4) 위를 통과하는 경우, 웨이퍼스테이지(5)의 통과속도가 커짐에 따라, 액체(7)의 부착잔류물 (75)이 발생하기 쉬워진다.
액체(7)인 액침재로서 순수를 이용하는 경우, 투영광학계(1) 하부의 액체(7)의 두께(투영광학계(1)의 웨이퍼측 광학소자(11)의 하부표면으로부터 웨이퍼(51)의 상부표면까지의 거리)는, 수mm정도로 설정하는 것이 바람직하다. 액체(7)(순수)의 두께가 수mm 정도의 노광장치에 있어서, 직경 300mm의 웨이퍼(51)를 시간당 200매 노광처리하는 조건(웨이퍼스테이지(5)의 이동속도 및 가속도)에서는, 예를 들면, 박리영역(48)의 면적(S3)이 20mm2를 초과하면, 액체(7)의 부착잔류물(75)이 발생된다.
도 3은, 도 1에 도시된 발수코팅층(43)의 박리영역(45)(제2개구부) 및 박리영역(46)(제1개구부)과, 광량센서(4) 간의 위치관계를 나타내는 평면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 있어서의 발수코팅층(43)의 개구부(박리영역)는 제1개구부(박리영역(46)) 및 제2개구부(박리영역(45))를 포함한다. 본 실시형태에 있어서, 박리영역(45) 및 (46)의 면적을 각각 S1 및 S2로 정의한다. 도 3에 도시된 박리영역의 형상은 직사각형의 개구부이지만, 본 실시형태는 이것으로 한정되는 것은 아니다. 박리 영역은, 예를 들면, 다각형상, 원형상 또는 타원형상이어도 된다.
복수의 박리영역(45) 및 (46)이 서로 근접 배치되어 있는 경우에, 예를 들면, 박리영역(45)의 면적(S1) 및 박리영역(46)의 면적(S2)의 각각이 20mm2 이하인 경우에도, 박리영역(45) 및 (46) 간의 배치 거리가 소정치보다 작은 경우, 액체의 부착 잔류물이 발생된다.
박리영역(45) 및 (46) 간의 거리(d1)가 10mm 이하의 경우, 예를 들면, 박리영역(45) 및 (46)의 면적의 합이 20mm2 이하이면, 웨이퍼스테이지(5)를 도 1 상태로부터 도 4 상태로 이동시키는 경우의 어떠한 조건에 있어서도, 액체(7)의 부착 잔뮤물은 발생하지 않는다.
박리영역(45) 및 (46) 간의 거리(d1)가 10mm보다 큰 경우, 박리영역(45) 및 (46)은, 각각 단독으로 존재하고 있는 행동을 나타낸다. 이 경우에, 박리영역(45) 및 (46)의 면적(S1) 및 (S2)의 각각이 20mm2 이하이면, 액체(7)의 부착잔류물은 발생되지 않는다.
발수코팅층(43)으로서는, 플루오로카본 실란 가수분해물 함유 수성 에멀젼을 도포 및 건조함으로써 형성된 피복층을 사용할 수 있다. 이 피복층에 의해 발수코팅층(43)을 형성하면, 20 내지 30nm 정도 두께의 박막상태에서 표면코팅이 가능하고, 기재의 평면도와 동등한 평면도를 확보할 수 있다.
광량센서(4) 상의 반사면(42) 및 수광개구(41)는, 예를 들면, 투명기판의 표면에 Cr(크롬)이나 Ta(탄탈)등의 금속을 포함한 차광막을 패터닝함으로써 형성하는 방법이 일반적이다. 또한, 금속막 상에 유전체막을 코팅해서, 금속을 포함한 차광막을 액침재인 순수(약산으로서 작용함)로부터 보호할 수 도 있다. 이와 같이, 상기 유천체막에 의해, 차광막이 산화 등의 변화에 기인해서 투과율, 반사율 등의 광학특성이 변화되는 것을 방지한다.
이어서, 도 1에 도시된 상태에서의 광의 측정에 대해 정량적으로 설명한다.
도 1에 도시된 상태에서, 조명계(2)의 내부에 설치된 노광량센서(도시하지 않음)와 웨이퍼스테이지(5)에 재치된 광량센서(4)에 의해, 동시에 광량 측정을 한다. 이 경우에, 조명계(2)의 내부에 설치된 노광량센서에 의해 측정되는 광량을 IN(1), 광량센서(4)에 의해 측정되는 광량을 OUT(1)로 정의한다.
레티클(3)을 조명하는 광속의 조도는, 조명계(2)의 내부에 설치된 노광량센서(도시하지 않음)에 의해 측정되는 광량 IN(1)에, 조명계(2)에 있어서 노광량 센서의 위치에 따라서 결정되는 계측효율 K를 승산해서 얻어지는 K·IN(1)으로서 나타내진다.
광투과개구패턴(31)을 통과한 직후의 광속의 조도는, 레티클(3)의 유리면 투과율을 GT로 정의하면, K·IN(1)·GT2로서 나타내진다.
노광장치에 설치되는 투영광학계(1)의 결상배율은, 일반적으로 1/4배 또는 1/5배 등의 축소배율이다. 그러나, 여기에서는 이해를 용이하게 하기 위해, 투영광학계(1)의 결상배율을 1배로서 간주한다. 축소배율이 1/β인 경우는 자명하기 때문에, 설명을 생략 한다.
광량센서(4) 상의 반사면(42)에 집광한 광속의 조도는, 투영광학계(1)의 투과율을 PT로 정의하면, K·IN(1)·GT2·PT로서 나타내진다. 수광개구(41)를 조사하는 광속의 조도는, 반사면(42)의 표면 반사율을 WR로 정의하고, 웨이퍼측 광학소자(11)의 표면반사율을 ULDR로 정의하면, K·IN(1)·GT2·PT·WR·ULDR로 나타내진다. 수광개구(41)를 통과한 직후의 광속의 조도는, 수광개구(41)의 투과율을 WT로 정의하면, K·IN(1)·GT2·PT·WR·ULDR·WT로 나타내진다.
또한, 수광개구(41)를 통과한 광속이 광량센서(4)에 의해 광전변환되는 경우를 생각한다. 광량센서(4)의 광전변환효율을 WK로 정의하면, 광량센서(4)에 의해 측정되는 광량 OUT(1)는,
OUT(1) = K·IN(1)·GT2·PT·WR·ULDR·WT·WK ...(1)
로 나타내진다.
다음에, 도 2에 도시된 상태에서의 광의 측정에 대해 설명한다. 도 2는 투영광학계(1)에 입사한 광이, 반사면(42) 및 웨이퍼측 광학소자(11)의 표면중 어느 것에도 반사하지 않고, 직접 수광개구(41)에 입사하는 모습을 나타내고 있다. 본 실시형태에 있어서, 도 2에 나타내는 광을 제2광으로 정의한다. 도 1과 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략한다.
도 2에 도시된 광은, 광투과개구패턴(31)을 통과한 광속이 투영광학계(1)에 의해 광량센서(4)의 수광개구(41)에 직접 집광하고, 수광개구(41)를 통과하는 점에서, 도 1에 도시된 광과 다르다. 이후에는, 도 2에 도시된 광의 측정에 대해서 정량적으로 설명한다.
광량센서(4)에 의해 측정되는 광량(OUT(2))은, 조명계(2)의 내부에 설치된 노광량센서(도시하지 않음)에 의해 측정되는 광량을 IN(2)로 정의하면,
OUT(2) = K·IN(2)·GT2·PT·WT·WK ...(2)
로 나타내진다.
도 1 및 도 2에 도시된 상태로부터 얻어진 관계식은, 식(1) 및 식(2)의 2개의 식이다. 식(1) 및 식(2)을 사용하면, 웨이퍼측광학소자(11)의 표면반사율(ULDR)은,
ULDR =｛OUT(1)/IN(1)/OUT(2)/IN(2)}·(1/WR) ...(3)
으로 나타내진다.
그 결과, 웨이퍼측 광학소자(11)의 표면반사율(ULDR)은 다음의 [1] 내지 [3] 의 3개의 항에 의해 구할 수 있다. 즉, 이들은［1］조명계 내에 설치된 노광량 센서(도시하지 않음)에 의해 측정되는 광량 IN(1), IN(2),［2］광량센서(4)에 의해 측정되는 광량 OUT(1), OUT(2), 및［3］광량센서(4)의 반사면(42)의 표면 반사율 WR이다.
반사면(42)의 표면반사율(WR)에 대해서는, 예를 들면, 광량센서(4)를 장치에 설치하기 전에 실측함으로써 미리 노광장치의 기억부(도시하지 않음)에 기억시킨다.
다음에, 본 실시형태에 있어서의 계측방법에 대해 설명한다. 도 5는, 본 실시형태에 있어서의 계측방법의 흐름도이다.
우선, 스텝 S1에서, 레티클(3)을 노광장치의 내부에 반입해서, 레티클스테이지(6) 위에 재치한다. 레티클(3)에는 투영광학계(1) 내에 있어서의 복수의 상높이에 각각 대응한 복수의 광투과개구패턴(31)이 형성되어 있다.
스텝 S2에서는, 조명계(2)의 내부에 설치된 광정형부에서, 광원(22)로부터의 광을 모노폴 조명광으로 변경한다. 스텝 S3에서는, 조명계(2)의 내부에 설치된 입사각 가변부에서, 조명광의 입사각(NA)을 소정의 각도(θ1)로 설정한다. 본 실시형태에 있어서, 입사각 가변부는, 예를 들면, 광정형부와 레티클(3) 사이에 설치된 줌 광학계이다.
스텝 S4에서는, 투영광학계(1)의 노광영역에, 광투과개구패턴(31)을 일치시키도록, 레티클스테이지(6)를 구동한다. 스텝 S5에서는, 조명계(2)의 내부에 설치된 마스킹블레이드를 구동해서, 측정하고자 하는 상높이의 광투과개구패턴(31)의 부근만을 부분적으로 조명한다.
스텝 S6에서는, 도 1에 도시된 상태가 되도록, 웨이퍼스테이지(5)를 구동한다. 즉, 광투과개구패턴(31)을 통과한 광속이, 반사면(42) 및 웨이퍼측 광학소자(11)의 표면에서 반사한 후, 광량센서(4)의 수광개구(41)을 통과하도록, 웨이퍼스테이지(5)를 제1위치(W위치 1)에 배치한다.
다음에, 스텝 S7에서는, 예를 들면, 광원(22)인 레이저를 발진시켜서 조명광을 레티클(3) 상에 조사한다. 스텝 S8에서는, 조명계(2)의 내부에 설치된 노광량 센서(도시하지 않음)를 사용해서 광량(IN(1))을 측정하고, 웨이퍼스테이지(5)에 재치된 광량센서(4)에 의해 광량(OUT(1))을 측정한다. 이들 측정은, 동시에 행해진다.
스텝 S9에서는, 예를 들면, 광원(22)인 레이저의 발진을 정지시켜서 조명광이 레티클(3) 상에 조사되는 것을 정지 시킨다.
스텝 S10에서는, 도 2에 도시된 상태가 되도록 웨이퍼스테이지(5)를 구동한다. 즉, 광투과개구패턴(31)을 통과한 광속이, 반사면(42) 또는 웨이퍼측 광학소자(11)의 표면의 어느 쪽에도 반사하지 않고, 광량센서(4)의 수광개구(41)를 직접 통과하도록 웨이퍼스테이지(5)를 제2위치(W위치 2)에 배치한다.
다음에, 스텝 S11에서는, 예를 들면, 광원(22)인 레이저를 발진시켜서 조명광을 레티클(3) 상에 조사한다. 스텝 S12에서는, 조명계(2)의 내부에 설치된 노광량 센서(도시하지 않음)를 사용하여 광량(IN(2))을 측정하고, 웨이퍼스테이지(5)에 재치된 광량센서(4)를 사용하여 광량(OUT(2))을 측정한다. 이들 측정은 동시에 행 해진다.
스텝 S13에서는, 예를 들면, 광원(22)인 레이저의 발진을 정지시켜서 조명광이 레티클(3) 상에 조사되는 것을 정지 시킨다.
스텝 S14에서는, 웨이퍼측 광학소자(11)의 표면반사율(ULDR)을 식(3)에 의거해서 산출한다. 웨이퍼측 광학소자(11)의 표면반사율(ULDR)은 이미 측정된 광량 (IN(1)), (OUT(1)), (IN(2)), (OUT(2)), 및 이미 노광장치 내에 기억되어 있는 반사면(42)의 표면반사율(WR)의 입사각 특성치를 사용하여 측정시의 입사각을 고려함으로써 산출된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1광은 투영광학계(1)에 입사하고, 발수코팅층(43)의 박리영역(46)(제1개구부)을 통과해서 반사면(42)에서 반사되고, 웨이퍼측 광학소자(11)의 표면에서 반사하고, 박리영역(45)(제2개구부)을 통과해서 광량센서(4)에 의해 수광된다. 제1광은 제1위치에 배치된 웨이퍼스테이지(5)에 의해 검출된 광이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제2광은 투영광학계(1)에 입사하고, 반사면(42)및 웨이퍼측 광학소자(11)의 표면에서 반사하지 않고, 발수코팅층(43)의 박리영역(45)(제2개구부)을 통과해서 광량센서(4)에 의해 수광된 광이다. 제2광은 제1위치와는 다른 제2위치에 배치된 웨이퍼스테이지(5)에 의해 검출된 광이다.
광량센서(4)는 제1광 및 제2광의 광량을 검출한다. 연산처리부(도시하지 않음)는 제1광 및 제2광의 광량에 의거하여, 웨이퍼측 광학소자(11)의 반사율을 산출한다.
［제2실시형태］
다음에, 본 발명의 제2실시형태에 대해 설명한다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제2실시형태에 있어서의 액침노광장치의 개략 구성도이다. 도 6 및 도 7을 참조하여, 본 실시형태에 있어서의 투영광학계(1)의 레티클측 광학소자(12)의 반사율측정에 대해 설명한다. 본 실시형태에 있어서, 웨이퍼스테이지(5) 상에 설치된 광량센서(4)의 발수코팅층(43)의 박리영역(45) 및 (46)의 크기나 배치간격은 제1실시형태와 동일하다.
우선, 도 6에 도시된 상태에서의 광(제1광)의 측정에 대해 설명한다.
조명계(2)의 내부에 설치된 광원(22)로부터 방출된 광은 조명광학계(21)에 의해 입사각(θ2)의 모노폴경사 입사광속으로 변환되어, 레티클(3)에 형성된 광투과개구패턴(32)를 조명한다.
광투과개구패턴(32)을 통과한 광속은 투영광학계(1)의 레티클측 광학소자(12)의 표면(상면)에서 반사하는 광속과, 레티클측 광학소자(12)을 투과하는 광속으로 분리된다. 투영광학계(1)의 최외곽에 있는 레티클측 광학소자(12)는 대부분 교환이 용이한 평행평면판 등의 투과소자이다.
처음에, 투영광학계(1)의 레티클측 광학소자(12)의 표면에서 반사한 광속에 대해 설명한다.
투영광학계(1)의 레티클측 광학소자(12)의 표면(상면)에서 반사한 광속은, 레티클(3)에 형성된 레티클상면 반사영역(36)(반사부재)에 의해 반사되어, 투영광학계(1)에 다시 입사한다. 이와 같이, 본 실시형태에 있어서, 레티클상면 반사영 역(36)이 반사면(반사부재)을 구성하고, 이 반사면은 레티클(3)(원판)에 형성되어 있다.
투영광학계(1)에 입사한 광속은 액체(7)에 접촉한 발수코팅층(43)의 박리영역(45)를 통과해서, 광량센서(4)(광량 검출부)의 수광개구(41)에 도광된다. 수광개구(41)를 통과한 광속은 광량센서(4)에 의해 수광되어 광전변환된다.
이 경우에, 레티클상면 반사영역(36)에 의해 반사된 경사입사광속이 수광개구(41)에 입사하도록 미리 위치를 계산해서 웨이퍼스테이지(5)를 구동시킨다. 구체적으로는, 광량센서(4)의 수광개구(41)의 상하방향의 위치는 투영광학계(1)의 상면(像面)에 유지된 상태에서, 웨이퍼스테이지(5)를 수평방향(지면에 수직인 평면내)으로 구동해서, 경사입사광속의 입사위치와 수광개구(41)의 위치를 일치시킨다. 투영광학계(1)의 상면이란, 레티클(3)의 하부면의 패턴이 웨이퍼측에서 결상하는 위치, 즉 도 1에 도시된 웨이퍼스테이지(5)와 동일한 상하 위치이다.
다음에, 투영광학계(1)의 레티클측 광학소자(12)를 투과하는 광속에 대해 설명한다.
레티클(3)에 형성된 광투과개구패턴(32)를 통과하여 직접 투영광학계(1)의 레티클측 광학소자(12)를 통과하는 광속은, 투영광학계(1) 및 액체(7)를 통과해서, 웨이퍼스테이지(5)의 박리영역(46) 상에 집광되고, 반사면(42)에 의해 반사된다.
액체(7)에 접촉한 박리영역(46)에 의해 반사된 광속은, 투영광학계(1)의 액침면인 웨이퍼측 광학소자(11)의 표면(하면)에서 반사된 후, 액체(7)에 접촉한 발수코팅층(49)에 도달한다. 발수코팅층(49)은 발수코팅층(43)의 일부이며, 박리영 역(45)과 박리영역(46) 사이에 위치한다.
발수코팅층(49)에 도달하는 광의 강도는, 박리영역(46)에 집광된 광의 수백분의 1의 강도를 가진다. 이 때문에, 노광 광조사에 의해 발생된 발수코팅층(49)에 의한 오염은 극히 작고, 문제 되지 않는다.
도 6에 도시된 바와 같이, 레티클(3)에의 모노폴경사 입사광속의 입사각은 θ2로 설정되어 있으며, 제1실시형태에 있어서의 입사각 θ1과는 다르다. 이 때문에, 액체(7)에 접촉한 박리영역(46)에 의해 반사된 광속은, 액체(7)에 접촉한 발수코팅층(49)에 도달하고, 광량센서(4)의 수광개구(41)를 통과하지는 않는다.
다음에, 도 6에 도시된 상태에서의 광의 측정에 대해 정량적으로 설명한다.
도 6의 상태에 있어서, 광량 측정은, 조명계(2)의 내부에 설치된 노광량센서(도시하지 않음)와 웨이퍼스테이지(5)에 재치된 광량센서(4)에 의해, 동시에 행해진다.
본 실시형태에서, 조명계(2)의 내부의 노광량 센서(도시하지 않음)에 의해 측정되는 광량을 IN(6)로 정의하고, 광량센서(4)에 의해 측정되는 광량을 OUT(6)로 정의한다. 이 경우에, 광투과개구패턴(32)을 통과한 직후에 있어서의 광속의 조도는, 도 1의 상태와 마찬가지인 K·IN(6)·GT2로 나타내진다.
레티클측 광학소자(12)의 표면 반사율을 ULUR로 정의하고, 레티클표면반사영역(36)의 레티클내면반사율을 CUR로 정의하면, 수광개구(41)를 조사하는 광속의 조도는, K·IN(6)·GT2·ULUR·GT·CUR·GT·PT로 나타내진다. 따라서, 광량센서(4)에 의해 측정되는 광량 OUT(6)는,
OUT(6) = K·IN(6)·GT4·ULUR·CUR·PT·WT·WK ...(4)
로 나타내진다.
이어서, 도 7 상태에서의 광(제2광)의 측정에 대해 설명한다.
이 경우에는, 광투과개구패턴(32)를 통과해서 직접 투영광학계(1)의 레티클측 광학소자(12)를 통과하는 광속이 박리영역(45) 내의 광량센서(4)의 수광개구 (41)에 도광되는 점에 있어서 도 6과 다르다. 수광개구(41)를 통과한 광속은, 광량센서(4)에 의해 수광되어 광전 변환된다.
한편, 투영광학계(1)의 레티클측 광학소자(12)의 표면에서 반사한 광속은, 레티클상면 반사영역(36)에 의해 반사되고, 다시 투영광학계(1)에 입사한다. 투영광학계(1)에 입사한 광속은, 액체(7)을 통과하고, 웨이퍼스테이지(5)의 발수코팅층(43)에 도달한다.
발수코팅층(43)에 도달하는 광의 강도는, 박리영역(46)에 집광한 광의 수백분의 1의 강도이다. 이 때문에, 노광 광조사로 발생되는 발수코팅층(43)에 의한 오염은 지극히 미소하고, 문제가 되지 않는다.
다음에, 도 7에 도시된 상태에서의 광의 측정에 대해서 정량적으로 설명한다.
광량센서(4)로 측정되는 광량 OUT(7)은, 조명계(2)의 내부에 설치된 노광량 센서(도시하지 않음)에 의해 측정되는 광량을 IN(7)로 정의하면,
OUT(7) = K·IN(7)·GT2·PT·WT·WK ...(5)
로 나타내진다.
도 6 및 도 7에 도시된 상태로부터 구해진 관계식은, 식(4) 및 식(5)의 2개의 식이다. 식(4) 및 식(5)을 사용하면, 레티클측 광학소자(12)의 표면반사율 ULDR은,
ULDR =｛OUT(6)/IN(6)/OUT(7)/IN(7)}·{1/(GT2·CUR)｝　...(6)
으로 나타내진다.
이 유리면투과율(GT) 및 레티클내면 반사율(CUR)과 측정광의 입사각 간의 관계를, 미리 노광장치에 기억하도록 레티클(3) 만을 사용하여 실측할 수 있다. 이 경우에, 유리면투과율(GT) 및 레티클 내면 반사율(CUR)과 측정광의 입사각 간의 관계를, 레티클(3)의 유리재 및 레티클 상면 반사영역(36)의 광학 물성치를 사용하여 노광장치 내에서 연산해서 구해도 된다.
다음에, 본 실시형태에 있어서의 계측방법에 대해 설명한다.
본 실시형태에서는, 기본적으로는, 도 5에 도시된 제1실시형태와 같은 계측방법이 사용된다. 도 8은 본 실시형태에 있어서의 계측방법의 흐름도이다. 본 실시형태에서는, 제1실시형태와 다른 점만 설명하고, 제1실시형태와 동일한 부분에 관한 설명은 생략한다.
스텝 S101, S102, S107, S109, S111, S113, 및 S114는, 도 5의 스텝 S1, S2, S7, S9, S11, S13, 및 S14와 각각 동일하다.
스텝 S103에서는, 조명광의 입사각(NA)을 소정의 각도 θ2로 설정한다. 스텝 S104에서는, 투영광학계(1)의 노광영역에, 광투과개구패턴(32)을 일치시키도록, 레티클스테이지(6)을 구동한다(R위치 6). 스텝 S105에서는, 측정하고자 하는 상높이 의 광투과개구패턴(32) 부근(조사 위치 6)만을 부분적으로 조명한다.
스텝 S106에서는, 도 6에 도시된 상태가 되도록, 웨이퍼스테이지(5)를 구동한다. 즉, 광투과개구패턴(32)를 통과한 광속이, 레티클측 광학소자(12)의 표면 및 레티클상면 반사영역(36)에서 반사한 후, 수광개구(41)를 통과하도록, 웨이퍼스테이지(5)를 제 3 위치에 배치한다(W위치 6).
스텝 S108에서는, 조명계(2)의 내부에 설치된 노광량센서(도시하지 않음)를 사용해서 광량IN(6)을 측정하고, 웨이퍼스테이지(5)에 재치된 광량센서(4)를 사용해서 광량 OUT(6)을 측정한다. 이들 측정은 동시에 행해진다.
스텝 S110에서는, 도 7에 도시된 상태가 되도록, 웨이퍼스테이지(5)를 구동한다. 즉, 광투과개구패턴(32)를 통과해서 직접 투영광학계(1)의 레티클측 광학소자(12)를 통과하는 광속이, 광량센서(4)의 수광개구(41)을 직접 통과하도록, 웨이퍼스테이지(5)를 제4위치(W위치 7)에 배치한다.
스텝 S112에서는, 조명계(2)의 내부에 설치된 노광량 센서(도시하지 않음)를 사용해서 광량IN(7)을 측정하고, 웨이퍼스테이지(5)에 재치된 광량센서(4)를 사용해서 광량 OUT(7)를 측정한다. 이들 측정은 동시에 행해진다.
본 실시형태에서는, 이상의 스텝 S101 내지 S114에 의해 계측을 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제1광은, 레티클측 광학소자(12)의 표면 및 레티클상면 반사영역(36)에서 반사해서 투영광학계(1)에 입사하고, 발수코팅층(43)의 박리영역(45)를 통과해서 광량센서(4)에 의해 수광된 광이다. 제1광은, 웨이퍼스테이지(5)를 제3위치에 배치한 상태에서 검출된 광이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제2광은, 투영광학계(1)에 입사해서 레티클측 광학소자(12)의 표면 및 레티클상면 반사영역(36)에서 반사하지 않고, 발수코팅층 (43)의 박리영역(45)을 통과해서 광량센서(4)에 의해 수광된 광이다. 제1광은, 웨이퍼스테이지(5)를 제3위치와는 다른 제4위치에 배치한 상태에서 검출된 광이다.
광량센서(4)는, 제1광 및 제2광의 광량을 검출한다. 연산처리부(도시하지 않음)는, 제1광 및 제2광의 광량에 의거하여, 웨이퍼측 광학소자(11)의 반사율을 산출한다.
［제3실시형태］
다음에, 본 발명의 제3실시형태에 대해 설명한다.
제1실시형태 및 제2실시형태는, 발수코팅층(43)의 박리영역(45) 및 (46)을 가지는 공통의 광량센서(4)를 사용하여 투영광학계(1)의 웨이퍼측 광학소자(11)또는 레티클측 광학소자(12)의 반사율을 측정한다. 제1실시형태에서는, 레티클(3)에의 모노폴경사 입사광속의 입사각을 θ1로 한정함으로써 투영광학계(1)의 웨이퍼측 광학소자(11)의 반사율측정을 실시한다. 실시예 2에서는 입사각을 θ2로 한정함으로써 레티클측 광학소자(12)의 반사율측정을 실시한다.
한편, 제3실시형태에서는, 레티클(3)에의 모노폴경사 입사광속의 입사각에 어떠한 제한도 두지 않고, 투영광학계(1)의 웨이퍼측 광학소자(11) 및 레티클측 광학소자(12)의 반사율측정을 실시할 수 있다.
도 13은, 제3실시형태에 있어서의 발수코팅층의 박리영역(400)과 광량센서 (4) 간의 위치관계를 나타내는 평면도이다. 본 실시형태에서는, 장방형의 하나의 박리영역(400)(하나의 개구부)만이 형성되어 있다. 박리영역(400)의 면적은 S4이며, 직사각형의 장변의 길이는 d3이다. 도 13의 박리영역의 형상은 수평으로 긴 직사각형의 개구부이지만, 본 실시형태는 이것으로 한정되는 것은 아니다. 박리영역은, 예를 들면, 라운드형상의 코너를 가진 직사각형이나 수평으로 긴 타원형상을 가질 수도 있다.
제1실시형태 및 제2실시형태를 도시한 도 3에 있어서, 액체의 부착잔류물이 발생되지 않는 구체적인 조건은, 예를 들면, d1 = 2mm, S1 = S2 = 2mm × 2mm = 4mm2, d2 = 6mm이다.
한편, 도 13에 있어서, 액체의 부착잔류물이 발생하지 않는 구체적인 조건은, 예를 들면, 박리영역(400)의 면적 S4 = 18mm2, d3 = 9mm이다. 박리영역(400)의 세로 길이(단변의 길이)는 2mm이다.
도 13에 도시된 박리영역(400)의 장변의 길이 d3(구체적으로, 예를 들면, 9mm)와 도 3의 박리영역(45) 및 (46)의 양단부의 거리 d2(구체적으로, 예를 들면, 6mm)의 사이에는, d3 > d2의 관계를 만족시킨다.
처음에, 도 13에 도시된 박리영역(400)을 가진 액침노광장치에 대해서, 레티클(3)에의 모노폴경사 입사광속의 입사각을 θ1으로 설정한 경우에 있어서의 레티클측 광학소자(12)의 반사율측정에 대해 설명한다.
도 14는, 본 실시형태에 있어서의 노광장치의 개략 구성도이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 레티클(3)에 형성된 광투과개구패턴(32)을 통과한 광속은, 투영광 학계(1)의 레티클측 광학소자(12)의 표면에서 반사하는 광속과 레티클측 광학소자(12)를 투과하는 광속으로 분리된다.
도 14에 있어서, 투영광학계(1)의 레티클측 광학소자(12)의 표면에서 반사한 광속은, 레티클(3)에 형성된 레티클상면 반사영역(36)에 의해 반사되고, 다시 투영광학계(1)에 입사한다. 투영광학계(1)에 입사한 광속은, 액체(7)에 접촉한 발수코팅층(43)의 박리영역(400) 내의 광량센서(4)의 수광개구(41)로 도광되고, 수광개구(41)를 통과한 광속은 광량센서(4)에 의해 수광되어 광전변환된다.
한편, 레티클측 광학소자(12)를 투과한 광속은, 투영광학계(1)을 통과하고, 액체(7)에 접촉한 박리영역(400)에 집광해서, 반사면(42)에 의해 반사된다. 박리영역(400)에 의해 반사된 광속은, 투영광학계(1)의 액침면인 웨이퍼측 광학소자(11)의 표면에서 반사된 후, 다시 액체(7)에 접촉한 반사면(42)에 도달한다. 이와 같이, 레티클측 광학소자(12)를 투과한 광속은, 광량센서(4)의 수광개구(41)를 통과하지 않는다.
도 14와의 비교를 위해, 도 3과 동일한 박리영역(45) 및 (46)이 형성된 액침노광장치에 있어서, 도 15는 웨이퍼스테이지(5)의 위치를 도 14와 동일하게 설정한 경우를 나타낸다.
도 15에 도시된 바와 같이, 투영광학계(1)의 레티클측 광학소자(12)의 표면에서 반사된 광속은, 도 14의 경우와 마찬가지로, 광량센서(4)의 수광개구(41)로 도광 된다. 수광개구(41)를 통과한 광속은, 광량센서(4)에 의해 수광되어 광전변환된다.
한편, 레티클측 광학소자(12)를 투과한 광속은, 투영광학계(1)을 통과하고, 액체(7)에 접촉한 발수코팅층(43)에 집광한다. 이 때문에, 발수코팅층(43)에 의해 오염이 발생된다. 이와 같이, 박리영역(45) 및 (46)을 가진 웨이퍼스테이지(5)를 구비한 액침노광장치에서는, 입사각이 θ1인 상태에서 레티클측 광학소자(12)의 반사율 측정을 실시하면, 발수코팅층(43)에 의해 오염이 발생되는 문제가 있다.
한편, 도 14에 도시된 바와 같이, 도 13의 수평으로 긴 박리영역(400)을 가지는 광량센서(4)를 사용하면, 발수코팅층으로부터의 오염을 발생시키지 않는다. 이 때문에, 모노폴경사 입사광속의 입사각이 θ1으로 설정된 상태에서 레티클측 광학소자(12)의 반사율 측정을 실시하는 것이 가능해진다.
다음에, 도 13의 박리영역(400)을 가지는 광량센서(4)를 구비한 액침노광장치에서, 레티클(3)에의 모노폴경사 입사광속의 입사각을 θ2로 설정한 경우의, 웨이퍼측 광학소자(11)의 반사율 측정에 대해 설명한다.
도 16은 본 실시형태에 있어서의 노광장치의 개략 구성도이다. 도 16에 도시된 바와 같이, 레티클(3)에 형성된 광투과개구패턴(31)을 통과한 광속은, 투영광학계(1)및 액체(7)을 통과하고, 웨이퍼스테이지(5)에 형성된 발수코팅층(43)의 박리영역(400)에 집광해서, 반사면(42)에서 반사한다.
박리영역(400) 중의 반사면(42)에서 반사한 광속은, 투영광학계(1)의 액침면인 웨이퍼측 광학소자(11)의 표면에서 반사해서, 박리영역(400)의 내부에 배치된 수광개구(41)을 통과한다. 수광개구(41)를 통과한 광속은, 광량센서(4)에 의해 수광되어 광전변환된다.
도 16과의 비교를 위해, 도 3의 박리영역(45) 및 (46)을 구비한 액침노광장치에 있어서, 도 17은 웨이퍼스테이지(5)의 위치를 도 16과 동일하게 설정한 경우를 나타낸다.
도 17에 있어서, 레티클(3)에 형성된 광투과개구패턴(31)을 통과한 광속은, 투영광학계(1) 및 액체(7)를 통과하고, 발수코팅층(49)에 집광한다. 이 때문에, 발수코팅층(49)에 의해 오염이 발생되는 문제가 있다. 이와 같이, 도 3의 박리영역 (45) 및 (46)이 형성된 액침노광장치에서는, 레티클(3)에의 모노폴경사 입사광속의 입사각이 θ2인 상태에서 웨이퍼측 광학소자(11)의 반사율 측정을 실시하면, 발수코팅층(49)에 의해 오염이 발생하는 하는 문제가 있다.
한편, 도 16에 도시된 바와 같이, 도 13의 수평으로 긴 박리영역(400)이 형성된 액침노광장치에 의하면, 발수코팅층으로부터의 오염을 발생시키지 않는다. 이 때문에, 모노폴경사 입사광속의 입사각이 θ2로 설정된 상태에서 웨이퍼측 광학소자(11)의 반사율 측정을 실시하는 것이 가능해진다.
도 14 및 도 16에서는, 각각 입사각 θ1 및 θ2의 예를 나타냈지만, 본 실시형태는 이들로 한정되는 것은 아니다. 본 실시형태에 의하면, 레티클(3)에의 모노폴경사 입사광속의 입사각을 제한하지 않고, 투영광학계(1)의 웨이퍼측 광학소자 (11) 및 레티클측 광학소자(12)의 반사율 측정이 가능하다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 투영광학계(1)에 입사하는 광의 입사각을 변화시키는 입사각 가변부(도시하지 않음)가 구비된다. 연산처리부(도시하지 않음)는, 입사각 가변부에서 설정된 복수의 입사각의 각각에 대해서, 웨이퍼측 광학소 자(11) 및 레티클측 광학소자(12)의 반사율을 산출하는 것이 가능해진다.
상기 각 실시형태에 있어서, 도 3의 박리영역(45) 및 (46)이 라인방향(길이 d2를 나타내는 화살표의 방향), 또는 도 13의 박리영역(400)의 길이방향(길이 d3를 나타내는 화살표의 방향)은, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 그러나, 액침노광장치는 주사노광장치(스캐너)로서 구성되어 있는 경우, 노광영역이 직사각형 형상이나 원호 형상 등의 수평으로 긴 형상을 하고 있는 경우가 많다.
도 6 및 도 14에 도시된 투영광학계(1)의 레티클측 광학소자(12)의 반사율 측정을 실시하는 경우, 투영광학계(1)를 통과하는 광이 분리되어 존재한다. 이 때문에, 박리영역의 수평으로 긴 방향을 노광영역의 수평으로 긴 방향과 일치시킨 상태에서 박리영역을 배치하는 것이 보다 바람직하다.
디바이스(반도체집적회로소자, 액정표시소자 등)는, 상술한 실시형태중 하나의 액침노광장치를 사용하여 감광제에 의해 도포된 기판(웨이퍼, 유리플레이트 등)을 노광하는 공정, 그 기판을 현상하는 공정, 및 다른 주지의 공정에 의해 제조된다.
상기 각 실시형태에 의하면, 간단한 구성으로, 투영광학계를 구성하는 광학소자의 반사율 측정이 가능한 액침노광장치를 제공할 수 있다. 또, 상기 액침노광장치를 사용한 디바이스의 제조방법을 제공할 수 있다.
특히, 상기 각 실시형태에 의하면, 발수 코팅층의 열화가 억제된 액침노광장치가 제공된다. 또, 투영광학계와 구동스테이지 사이의 공간을 액체로 채운 상태에서, 투영광학계를 구성하는 광학소자의 반사율을 고정밀도로 계측할 수 있다.
상기 각 실시형태에 의하면, 수광소자가 광의 입사각 특성의 영향을 받지 않고, 액침투영광학계를 구성하는 최외광학소자 평면의 반사율측정을, 고정밀도로 계측할 수 있다. 또, 액침노광장치에 있어서, 웨이퍼스테이지 상에 반사면을 형성하거나, 또는 반사면을 가지는 측정용 레티클을 사용하는 간단한 구성만으로 달성 가능하다.
액침투영광학계 내에 있어서의 광학소자의 열화부위를 정확하게 특정하는 것이 가능해진다. 액침투영광학계를 구성하는 광학소자의 교환 타이밍을 정확하게 파악할 수 있다. 이 때문에, 투영광학계 상태를 양호한 상태로 유지할 수 있고, 고성능의 반도체소자를 고수율 및 높은 처리량으로 제조하는 것이 가능해진다.
이상, 본 발명의 전형적인 실시예에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기 전형적인 실시예로서 기재된 사항으로 한정되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 다음의 특허청구범위는 이러한 변경과 등가의 구성 및 기능을 모두 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시형태에 있어서의 노광장치의 개략 구성도;
도 2는 본 발명의 제1실시형태에 있어서의 노광장치의 개략 구성도;
도 3은 본 발명의 제1 및 제2실시형태에 있어서의 발수코팅층의 박리영역과 광량센서 간의 위치관계를 나타내는 평면도;
도 4는 본 발명의 제1실시형태에 있어서의 노광장치의 개략 구성도;
도 5는 본 발명의 제1실시형태에 있어서의 계측방법의 흐름도;
도 6은 본 발명의 제2실시형태에 있어서의 노광장치의 개략 구성도;
도 7은 본 발명의 제2실시형태에 있어서의 노광장치의 개략 구성도;
도 8은 본 발명의 제2실시형태에 있어서의 노광장치의 흐름도;
도 9는 웨이퍼 스테이지의 구성예를 나타내는 평면도;
도 10은 발수코팅층의 박리영역과 광량센서 간의 위치관계를 나타내는 평면도;
도 11은 광량센서가 투영광학계 하부에 위치하고 있는 상태를 나타내는 도면;
도 12는 웨이퍼가 투영광학계 하부에 위치하고 있는 상태를 나타내는 도면;
도 13은 제3실시형태에 있어서의 발수코팅층의 박리영역과 광량센서 간의 위치관계를 나타내는 평면도;
도 14는 본 발명의 제3실시형태에 있어서의 노광장치의 개략 구성도;
도 15는 본 발명의 제3실시형태에 있어서의 노광장치에 대한 비교도;
도 16은 본 발명의 제3실시형태에 있어서의 노광장치의 개략 구성도;
도 17은 본 발명의 제3실시형태에 있어서의 노광장치에 대한 비교도;
[주요부분에 대한 도면부호의 설명]
1: 투영광학계 2: 조명계
3: 레티클 4: 광량센서
5: 웨이퍼스테이지 6: 레티클스테이지
7: 액체 11: 광학소자
21: 조명광학계 22: 광원
42: 반사면 43: 발수코팅층
45, 46: 박리영역 47: 웨이퍼스테이지상면커버
51:웨이퍼 52: 웨이퍼척
70: 액침영역 71: 접액영역

Claims (8)

  1. 투영광학계와 기판 사이의 액체를 개재하여, 상기 기판을 노광하는 액침노광장치로서,
    상기 액침노광장치는,
    상기 투영광학계의 일부를 구성하는 광학소자;
    상기 투영광학계를 향해서 광을 반사하는 반사 부재;
    적어도 하나의 개구부가 형성된 발수 부재;
    제1광 및 제2광의 광량을 검출하는 광량 검출부; 및
    상기 제1광 및 상기 제2광의 상기 광량에 의거하여, 상기 광학소자의 반사율을 산출하는 연산처리부
    를 포함하고,
    상기 제1광은, 상기 투영광학계에 입사하고, 상기 발수부재의 상기 적어도 하나의 개구부의 하나를 통과하여 상기 반사부재에 의해 반사되고, 상기 광학소자의 표면에서 반사되고, 상기 적어도 하나의 개구부의 하나를 통과하여 상기 광량 검출부에 의해 수광되는 광이고,
    상기 제2광은, 상기 투영광학계에 입사하고, 상기 반사부재 및 상기 광학소자의 표면에서 반사되지 않고, 상기 발수부재의 상기 적어도 하나의 개구부의 하나를 통과하여 상기 광량 검출부에 의해 수광되는 광인 것을 특징으로 하는 액침노광장치.
  2. 투영광학계와 기판과 사이의 액체를 개재해서, 상기 기판을 노광하는 액침노광장치로서,
    상기 액침노광장치는,
    상기 투영광학계의 일부를 구성하는 광학소자;
    상기 투영광학계를 향해서 광을 반사하는 반사부재;
    적어도 하나의 개구부가 형성된 발수부재;
    제1광 및 제2광의 광량을 검출하는 광량검출부; 및
    상기 제1광 및 상기 제2광의 상기 광량에 의거하여, 상기 광학소자의 반사율을 산출하는 연산처리부를 가지고,
    상기 제1광은, 상기 광학소자의 표면 및 상기 반사 부재에서 반사해서, 상기 투영광학계에 입사하고, 상기 발수부재의 상기 적어도 하나의 개구부의 하나를 통과해서 상기 광량 검출부에 의해 수광된 광이며,
    상기 제2광은, 상기 투영광학계에 입사해서, 상기 광학소자의 표면 및 상기 반사부재에서 반사하지 않고, 상기 발수부재의 상기 적어도 하나의 개구부의 하나를 통과해서 상기 광량검출부에 의해 수광된 광인 것을 특징으로 하는 액침노광장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 발수부재 및 상기 광량검출부는 스테이지에 형성되고,
    상기 제1광은 상기 스테이지를 제1위치에 배치해서 검출된 광이며,
    상기 제2광은 상기 스테이지를 상기 제1위치와 다른 제2위치에 배치해서 검출된 광인 것을 특징으로 하는 액침노광장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발수부재의 상기 적어도 하나의 개구부는, 제1개구부 및 제2개구부를 포함하고,
    상기 제1광은 상기 투영광학계에 입사하고, 상기 발수부재의 상기 제1개구부를 통과해서 상기 반사 부재에 의해 반사하고, 상기 광학소자의 표면에서 반사하고, 상기 제2개구부를 통과해서 상기 광량 검출부에 의해 수광된 광이며,
    상기 제2광은 상기 투영광학계에 입사하고, 상기 반사부재 및 상기 광학소자의 표면에서 반사하지 않고, 상기 발수부재의 상기 제2개구부를 통과해서 상기 광량검출부에 의해 수광된 광인 것을 특징으로 하는 액침노광장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    광원으로부터의 광을 사용하여 원판을 조명하는 조명광학계를 부가하여 가지고,
    상기 조명광학계는 상기 광원으로부터의 광이 상기 투영광학계에 소정의 입사각으로 경사입사하도록 상기 광을 정형하는 광정형부를 구비하고;
    상기 연산처리부는 투영광학계에 상기 소정의 입사각으로 경사입사한 상기 제1광 및 상기 제2광에 의거히여, 상기 광학소자의 반사율을 산출하는 것을 특징으로 하는 액침노광장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 투영광학계에 경사입사하는 광의 상기 입사각을 변화시키는 입사각도 가변부를 부가하여 가지고,
    상기 연산처리부는 상기 입사각 가변부에 의해 설정된 복수의 입사각도의 각각에 대해서 상기 광학소자의 반사율을 산출하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 액침노광장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 반사부재는 원판에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액침노광장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 기재된 액침노광장치를 사용하여 기판을 노광하는 스텝; 및
    노광된 상기 기판을 현상하는 스텝
    을 가지는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.
KR20090036852A 2008-04-28 2009-04-28 액침노광장치 및 디바이스의 제조방법 KR101031966B1 (ko)

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