KR20130098910A - 노광 장치 및 이를 이용한 디바이스 제조 방법 - Google Patents

노광 장치 및 이를 이용한 디바이스 제조 방법 Download PDF

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아츠시 스즈키
신이치 히라노
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명의 노광 장치는, 기판 면에 공액인 면에 배치되고, 상기 기판 상의 원형 경계선 외측의 외주 영역에 광이 입사하지 않도록 광을 차단하는 차광판과; 상기 차광판을 상기 조명계의 광축에 평행한 축을 중심으로 회전 구동시키는 제1 구동 유닛과; 상기 차광판을 상기 광축에 수직인 면 내에서 직선 구동시키는 제2 구동 유닛과; 차광 위치를 검출하는 검출 유닛과; 기준 시점에서의 차광 위치와, 상기 기준 시점 후에 상기 차광판이 변경된 경우 상기 차광판의 변경 전후의 차광 위치를 저장하고, 상기 차광판이 변경된 후의 임의의 시점에서 상기 검출 유닛에 의해 검출되는 차광 위치와, 상기 기준 시점에서의 차광 위치와, 상기 차광판이 변경되기 전후의 차광 위치 사이의 차분에 기초하여, 상기 차광 위치의 변화량을 산출하는 제어 유닛을 포함한다.

Description

노광 장치 및 이를 이용한 디바이스 제조 방법{EXPOSURE APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD USING SAME}
본 발명은 노광 장치 및 이를 이용한 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
노광 장치는, 반도체 디바이스, 액정 표시 디바이스 등의 제조 공정에 포함되는 리소그래피 공정에 있어서, 원판(레티클 등)의 패턴을 투영 광학계를 통해서 감광성 기판(예를 들어, 표면에 레지스트층이 도포된 웨이퍼, 글래스 플레이트 등)에 전사하는 장치이다. 특히, 웨이퍼 상에 반도체 디바이스를 실장하는 방법으로서 플립 칩(flip chip) 실장법이 있다. 이 플립 칩 실장에 대응하는 반도체 디바이스의 제조 공정에는, 솔더 볼(solder ball)을 디바이스(칩) 상에 형성하는 공정이 포함된다. 또한, 솔더 볼을 형성하는 방법으로서 도금법이 있다. 이 도금법에서는, 웨이퍼 상에 형성된 도전성막을 도금 디바이스의 전극과 접촉(도통)시키기 위해서, 도전성막 상에 형성되어 있는, 전극과 접촉되어 있는 레지스트의 부분을 미리 박리해 두어야 한다. 예를 들어, 레지스트가 네거티브 레지스트인 경우, 노광 장치에 의한 노광 시에, 웨이퍼의 외주 영역에 노광 광이 조사되는 것을 방지한다. 이를 구현하기 위해서, 미국 특허 제6680774호는, 노광 중에 외주 영역을 차광하는 차광판을 웨이퍼의 표면 상부에 배치한 장치를 개시하고 있다. 또한, 일본 특허 공개 제2011-233781호는, 웨이퍼 대신에, 웨이퍼면과 광학적으로 공액인 면에 차광판을 배치한 리소그래피 장치를 개시하고 있다. 일본 특허 공개 제2011-233781호에 개시된 리소그래피 장치에서는, 외주 영역에 위치된 주변 샷 영역에 대응하는 노광 영역을 규정하기 위해, 조명 광학계의 광축에 평행한 축을 중심으로 차광판을 회전 구동시키는 제1 구동 유닛과, 상기 광축에 수직인 면 내에서 차광판을 직선 구동시키는 제2 구동 유닛에 의해, 에지에 원호를 갖는 형상의 차광판이 위치결정 제어된다. 위치결정 제어의 조력에 의해, 주변 샷 영역마다, 웨이퍼의 외주로부터 차광되는 외주 영역의 경계선까지의 거리(차광 폭)이 일정하게 된다.
그러나, 미국 특허 제6680774호에 개시되어 있는 바와 같이 웨이퍼의 표면 상부에 차광판을 배치하면, 웨이퍼를 교환할 때마다 차광판을 퇴피시킬 필요가 있어, 차광판을 구동시키기 위한 구동 기구를 배치하는 공간과 처리량의 면에서 바람직하지 않다. 한편, 일본 특허 공개 제2011-233781호에 개시되어 있는 바와 같이 웨이퍼면과 광학적으로 공액인 면에 차광판을 배치하는 경우에도, 차광판을 구동시키기 위한 구동 기구가 장치 내에 여전히 설치된다. 예를 들어, 회전 구동 및 직선 구동 등의 2축 구동에 의해 주변 샷 영역에서 임의의 원하는 위치를 차광하기 위해서는, 광축을 중심으로 차광판을 회전 구동시키는 제1 구동 유닛 상부에, 차광판을 직선 구동시키는 제2 구동 유닛을 탑재하는 것이 필요하다. 따라서, 구동 기구 내에서 차광판의 위치를 직접 계측하는 것을 고려하면, 센서 또는 실장부를 배치하는 것은 어렵다. 또한, 제1 구동 유닛의 회전 중심은, 처리량 향상을 위한 구동량의 최적화의 관점으로부터, 광축과 일치시키는 것이 바람직하다. 이때, 광로로서 제공되는 회전 중심 부근의 차광판의 배치 제약으로 인해, 차광판에 대한 회전 전달은 제1 구동 유닛으로부터 행해질 필요가 있다. 그러나, 기어, 벨트 등을 통한 회전 전달은 마모 등으로 인한 기계적 열화를 야기할 수 있다. 이러한 기계적 열화는 차광의 위치결정 정밀도에 직접적으로 악영향을 미친다. 특히, 리소그래피 장치의 장기간의 사용에 의해 야기되는 기계적 열화는, 웨이퍼 상의 차광 위치의 변경을 야기시켜, 제품 자체에 악영향을 미칠 수 있다. 이러한 상황을 피하기 위해, 예를 들어, 정기적으로 테스트 웨이퍼를 노광 및 현상함으로써 차광의 위치결정 정밀도를 검사하는 것이 생각되지만, 일정한 장치 중지 시간(down time)과 검사의 공수(man-hour)가 필요하게 된다.
본 발명은 기판 상의 노광 광이 조사되지 않는 특정 영역을 형성하는 데 유리한 노광 장치를 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 원판에 형성된 패턴을 조명계로부터 발광된 광으로 조사하여, 투영 광학계를 통해 상기 패턴의 화상을 기판 상에 노광하는 노광 장치가 제공되며, 이러한 노광 장치는, 상기 조명계에 있어서의 상기 투영 광학계의 물체면으로서 제공되는 기판 면에 공액인 면에 배치되고, 상기 기판 상의 화상이 형성되는 영역을 규정하는, 상기 기판의 외주보다 내측의 원형 경계선에 겹치는 원호를 에지에 포함하고, 상기 기판 상의 원형 경계선 외측의 외주 영역에 광이 입사하지 않도록 차광하는 차광판과; 상기 차광판을 상기 조명계의 광축에 평행한 축을 중심으로 회전 구동시키는 제1 구동 유닛과; 상기 차광판을 상기 광축에 수직인 면 내에서 직선 구동시키는 제2 구동 유닛과; 상기 차광판에 의해 차광된 차광 위치를 검출하는 검출 유닛과; 기준 시점에서의 차광 위치와, 상기 기준 시점 후에 상기 차광판이 변경된 경우 상기 차광판의 변경 전후의 차광 위치를 저장하고, 상기 차광판이 변경된 후의 임의의 시점에서 상기 검출 유닛에 의해 검출되는 차광 위치와, 상기 기준 시점에서의 차광 위치와, 상기 차광판이 변경되기 전후의 차광 위치 사이의 차분에 기초하여, 상기 차광 위치의 변화량을 산출하는 제어 유닛을 포함한다.
본 발명에 따르면, 기판 상의 노광 광이 조사되지 않는 특정 영역을 형성하는 데 유리한 노광 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 추가적인 특징은 첨부된 도면을 참조하여 이하의 예시적인 실시예의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 노광 장치의 구성을 도시하는 도면.
도 2는 차광 기구의 구성을 도시하는 도면.
도 3은 웨이퍼 상의 노광 영역과 차광 영역을 도시하는 도면.
도 4는 검사 시퀀스의 흐름을 도시하는 흐름도.
도 5는 변경 차분량 취득 시퀀스의 흐름을 도시하는 흐름도.
도 6은 변경 차분량을 적용한 검사 시퀀스의 흐름을 도시하는 흐름도.
도 7a 및 도 7b는 변경 차분량 취득시의 차광 영역을 도시하는 도면.
도 8은 변경 차분량 취득시의 차광 영역의 형상차를 도시하는 도면.
도 9는 설치 오차로 인한 차광 영역의 형상차를 도시하는 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 이제 상세하게 설명한다.
우선, 본 발명의 일 실시형태에 따른 노광 장치의 구성에 대해서 설명한다. 본 실시형태의 노광 장치는 반도체 디바이스 제조 공정 중의 리소그래피 공정에서 사용되며, 웨이퍼, 즉 기판에 대해 노광 처리를 행한다. 이하, 노광 장치는, 예를 들어 스텝-앤드-리피트(step-and-repeat) 시스템을 채용하고 원판으로서 제공되는 레티클 상에 형성된 패턴을 웨이퍼(기판) 상에 투영 노광하는 투영형 노광 장치이다. 도 1은 본 실시형태의 노광 장치(1)의 구성을 도시하는 개략도이다. 도 1에 있어서, Z축은 투영 광학계의 광축에 평행하게 배치되고, Y축은 Z축에 수직인 면 내에서 주사 노광시의 웨이퍼의 주사 방향으로 배치되고, X축은 Y축에 직교하는 비 주사 방향으로 배치된다. 우선, 노광 장치(1)는 조명 광학계(2)와, 레티클(3)을 유지하는 레티클 스테이지와, 투영 광학계(4)와, 웨이퍼(5)를 유지하는 웨이퍼 스테이지와, 웨이퍼 공액면 CPW에 설치되는 차광 기구(6)와, 제어 유닛(7)을 포함한다.
조명 광학계(조명계)(2)는 광원(8)으로부터 조사된 광을 조정하여 레티클(3)을 조명한다. 본 실시형태의 광원(8)은 초고압 수은 램프이며, 집광 미러(9)를 이용하여 광을 집광시킴으로써 조명 광학계(2)에 광을 조사한다. 광원(8)은 초고압 수은 램프 등의 연속 광원에 한정되지 않으며, 예를 들어 약 193㎚의 파장을 갖는 ArF 엑시머 레이저, 약 153㎚의 파장을 갖는 F2 엑시머 레이저 등의 펄스 광원일 수 있다. 집광 미러(9)는 타원형 미러일 수 있지만, 타원형 미러 이외에, 집광 점에서의 집광도를 증가시키도록 최적화된 패싯 미러일 수도 있다. 본 실시형태에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 조명 광학계(2) 내의 웨이퍼 공액면(이하, "공액면"으로 지칭됨) CPW에 마스킹 블레이드(10)가 설치된다. 마스킹 블레이드(10)는, 가변 개구를 갖는 조리개로서 조명되는 레티클(3)의 영역을 변화시킴으로써, 웨이퍼(5) 상에 존재하는 샷 영역의 외측 에지를 규정하는 직선 변의 외부의 영역에 대해 광이 입사하지 않도록 차광하는 제1 차광판이다. 즉, 마스킹 블레이드(10)는, 노광 장치(1)가 웨이퍼(5) 상에 존재하는 복수의 샷 영역에 대해 패턴 전사를 반복적으로 행할 때에, 1개의 샷 영역의 형상을 규정한다. 여기서, 공액면 CPW를 기준으로, 조명 광학계(2)는 광원(8)측으로부터 공액면 CPW까지의 제1 조명 광학계(2a)와, 공액면 CPW로부터 후술하는 레티클 스테이지[레티클(3)]측까지의 제2 조명 광학계(2b)로 분할된다. 제1 조명 광학계(2a)는 개방/폐쇄 시간을 조정함으로써 웨이퍼(5)로의 노광량을 조정하는 셔터와, 균일한 조도를 생성하는 플라이 아이 렌즈와, 광원(8)으로부터 발광되는 모든 광으로부터 특정 파장의 광을 잘라내는 필터 등을 포함한다. 한편, 제2 조명 광학계(2b)는 마스킹 블레이드(10)에 의해 규정된 조사 범위를 레티클(3) 상으로 조사하기 위한 마스킹 결상 렌즈를 포함한다.
전사되어야 할 패턴(예를 들어, 회로 패턴)이 형성되어 있는 레티클(3)은, 예를 들어 석영 글래스제의 원판이다. 레티클 스테이지(도시되지 않음)는 레티클(3)을 유지하면서, 적어도 X축 및 Y축 양방향으로 이동 가능하다. 도 1에 도시된 레티클(3)의 위치는 공액면 CPW에 대한 레티클면을 의미한다. 투영 광학계(4)는 조명 광학계(2)로부터의 조사 광으로 조명되는 레티클(3) 상의 패턴을 소정의 배율(예를 들어, 1/4 또는 1/5)로 웨이퍼(5) 상에 투영 노광한다. 투영 광학계(4)로서는, 복수의 광학 요소만으로 구성되는 광학계 또는 복수의 광학 요소 및 적어도 1매의 오목 미러로 구성되는 광학계(반사 굴절 광학계)가 채용될 수 있다. 대안적으로, 투영 광학계(4)로서, 복수의 광학 요소와 적어도 1매의 키노폼(kinoform) 등의 회절 광학 요소로 구성되는 광학계, 전 미러(entire mirror)형의 광학계 등도 채용될 수 있다. 웨이퍼(5)는, 예를 들어 표면에 레지스트(포토레지스트)가 도포된 단결정 실리콘으로 제조된 기판이다. 웨이퍼(5)는 단결정 실리콘으로 제조된 기판에 한정되지 않으며, 글래스, 사파이어, 또는 화합물로 제조된 기판일 수도 있다. 또한, 웨이퍼 스테이지(도시되지 않음)는 웨이퍼(5)를 적재 및 유지하면서, 적어도 X축 및 Y축 양방향으로 이동 가능하다. 여기에서, 도 1에 도시된 웨이퍼(5)의 위치는 투영 광학계(4)의 물체면과, 공액면 CPW에 대한 웨이퍼면(기판 면)을 의미한다.
차광 기구(6)는, 마스킹 블레이드(10)와 마찬가지로, 공액면 CPW에 설치되고, 웨이퍼(5)의 외주로부터 소정의 폭만큼 내측의 외주 영역에 대해 광이 입사하지 않도록 차광한다. 도 2는 차광 기구(6)의 구성을 도시하는 개략도이다. 우선, 차광 기구(6)는 웨이퍼(5)의 외주보다 내측의 원형 경계선에 겹치는 원호를 에지에 포함하는 제2 차광판(차광판)(11)을 포함한다. 도 2에 도시된 제2 차광판(11)에서는, 원호의 에지에 의해 형성된 개구가 평판 부재의 중심부에 형성되어 있다. 이는 단지 일례이며, 평판 부재의 외주에 원호의 에지가 형성될 수도 있다. 차광 기구(6)는, 제2 차광판(11)의 위치를 변경시키는 구동 기구로서, 조명 광학계(2)의 광축에 평행한 축을 중심으로 회전 구동하는 제1 구동 유닛(12)과, 광축에 수직인 면 내에서 직선 구동하는 제2 구동 유닛(13)을 포함한다. 차광 기구(6)도, 노광 장치(1)가 샷 영역을 반복적으로 노광할 때, 마스킹 블레이드(10)와 마찬가지로, 노광 위치에 따라 샷 영역의 형상을 규정한다. 특히, 회전 구동 및 직선 구동 등의 2축 구동에 의해, 외주 샷 영역에서 임의의 원하는 위치를 차광하기 위해서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 회전 구동하는 제1 구동 유닛(12) 상에, 직선 구동하는 제2 구동 유닛(13)을 탑재하도록, 차광 기구(6)가 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 이때, 회전 구동시의 제1 구동 유닛(12)의 회전 중심은 광축과 일치하는 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이, 1개의 조명 광학계(2) 내의 공액면 CPW에, 마스킹 블레이드(10)와 차광 기구(6)의 제2 차광판(11)을 설치하는 것은, 이들 중 하나가 허용 범위 내에서 디포커스된 위치에 배치된다는 것을 의미한다. 이때, 제2 차광판(11)은 웨이퍼(5)와 광학적으로 공액인 위치, 즉 공액면 CPW에 일치하는 위치에 배치되고, 마스킹 블레이드(10)는 디포커스된 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 배치 상의 디포커스량이 허용될 수 없는 경우, 샷 영역의 형상은 레티클(3) 상의 Cr(크롬) 패턴에 의해 결정될 수 있고, 마스킹 블레이드(10)는 레티클(3) 상의 Cr 결함으로 인한 전사를 방지하기 위해서, 샷 영역의 형상보다 큰 영역에서 차광될 수 있다. 조명 광학계(2) 내에 있어서의 마스킹 블레이드(10)와 차광 기구(6)의 배치 위치의 순서는 특별히 한정되지 않지만, 이들 중 하나가 광원(8)측에 배치될 수 있다. 또한, 배치 상의 디포커스량의 영향을 억제할 필요가 있으면, 마스킹 블레이드(10)와 차광 기구(6)는 다른 광학적으로 공액인 위치를 갖는 다른 조명 광학계에 배치될 수 있다.
마스킹 블레이드(10)와 차광 기구(6)에 연관된 기구로서, 노광 장치(1)는 차광 기구(6)에 의해 차광되는 차광 위치를 검출하는 검출 유닛(14)을 더 포함한다. 검출 유닛(14)은 웨이퍼 스테이지에 탑재된 라인 또는 스폿형 광량 검출기이다. 검출 유닛(14)의 검출 표면은 웨이퍼 스테이지의 구동에 의해 적절하게 이동되고, 차광 위치의 검출 시 노광 광의 화상 형성 표면과 일치된다. 후술하는 제어 유닛(7)은 검출 유닛(14)에 의한 검출 결과와 웨이퍼 스테이지의 스테이지 좌표에 기초하여 웨이퍼(5) 상에서의 차광 위치를 산출한다. 여기서, 산출되는 차광 위치는, 검출시에 마스킹 블레이드(10)와 차광 기구(6)의 제2 차광판(11)에 의해 형성되는 차광 영역과 노광 영역의 경계선을 지칭한다.
제어 유닛(7)은 노광 장치(1)의 구성요소의 동작 및 조정을 제어할 수 있다. 제어 유닛(7)은, 예를 들어 컴퓨터 등에 의해 구성되고, 노광 장치(1)의 구성요소에 회선을 통해 접속되어, 프로그램 등에 따라 구성요소의 제어를 실행한다. 본 실시형태의 제어 유닛(7)은, 적어도, 검출 유닛(14)으로부터 얻어진 검출 결과를 참조한 차광 위치의 산출 및 차광 기구(6)의 동작 제어를 실행한다. 차광 기구(6)에 설치된 제1 구동 유닛(12)과 제2 구동 유닛(13)의 구동을 독립적으로 제어하는 차광 기구 제어 유닛은 제어 유닛(7)과 별도로 설치될 수 있다는 점에 유의한다. 또한, 제어 유닛(7)은 노광 장치(1)의 나머지 부분과 일체로(공통의 하우징 내에) 구성될 수 있거나, 노광 장치(1)의 나머지 부분과 별도로(별도의 하우징 내에) 구성될 수 있다.
다음에, 차광 기구(6)에 의한 웨이퍼(5) 상의 외주 영역의 차광에 대해서 상세하게 설명한다. 우선, 웨이퍼(5) 상에 있어서의 전사 영역으로서의 샷 영역의 배치와, 차광 영역의 위치에 대해서 설명한다. 도 3은 웨이퍼(5)의 표면 상에 배치된 복수의 샷 영역 C와, 차광 영역으로서 제공되는 외주 영역 R을 도시하는 평면도이다. 일반적으로, 노광 장치가 1회의 노광으로 패턴을 전사할 수 있는 영역은 투영 광학계의 화상 형성 영역에 의해 결정되지만, 통상적으로 웨이퍼(5)의 크기보다 작다. 따라서, 노광 장치(1)는 전술한 바와 같이 스텝-앤드-리피트 방식을 이용하여 웨이퍼(5)를 스텝핑시킴으로써 패턴의 전사(노광)를 반복한다. 도 3에 도시된 복수의 샷 영역 C 중, 사선으로 나타낸 샷 영역 C1은 1회의 노광으로 패턴이 전사되는 영역을 나타내며, 반복 노광에 의해 웨이퍼(5)의 표면 전체에 동일한 패턴이 전사될 수 있다.
여기서, 노광 장치(1)를 이용하는 리소그래피 공정을 포함하는 일련의 반도체 디바이스의 제조 공정에서, 반도체 디바이스가 플립 칩 실장되는 것으로 가정하면, 그 일련의 공정에는, 솔더 볼을 형성하는 공정이 포함될 수 있다. 이 솔더 볼을 형성하는 공정에서는, 웨이퍼(5)의 표면 상에 형성된 도전성막과 도금 디바이스의 전극을 접촉(도통)시키기 위해서, 레지스트가 박리된 영역이 웨이퍼(5) 상에 존재해야 한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 레지스트가 박리된 영역은 웨이퍼(5)의 표면의 주변부, 보다 구체적으로는, 웨이퍼(5)의 외주로부터 소정의 폭(차광 폭) "d"만큼 내측의 외주 영역 R에 상당한다. 예를 들어, 웨이퍼(5)에 도포된 레지스트가 네거티브 레지스트인 경우에는, 외주 영역 R은 노광 중에 차광될 필요가 있다. 즉, 웨이퍼(5)의 주변부에 존재하는 주변 샷 영역 C2 상에 노광 장치(1)가 패턴을 전사할 때에는, 노광 장치(1)는 주변 샷 영역 C2에 대한 전사 영역을 개별적으로 규정하여 노광을 행할 필요가 있다. 이 외주 영역 R은 차광 기구(6)에 설치된 회전 구동하는 제1 구동 유닛(12)과 직선 구동하는 제2 구동 유닛(13)을 이용하여 제2 차광판(11)의 위치를 변경시킴으로써 차광된다. 본 실시형태에서는 이하와 같이, 회전 자세의 초기값으로부터 사용 후 상태까지의 웨이퍼(5) 상에서의 차광 위치의 변경이 간단한 방식으로 검출되어, 구동 오프셋이 제2 차광판(11)의 구동에 반영됨으로써, 차광 기구(6)의 기계적 열화가 보정된다. 이때, 차광 폭 "d"는 허용 가능한 정밀도 이내에 들어갈 필요가 있다. 차광 폭 "d"가 정밀도 내에 들어가지 않는 경우, 그 취지의 경고가 발행된다.
도 4는 차광 위치의 변경을 검출하기 위한 본 실시형태의 동작 시퀀스(이하, "검사 시퀀스"로 지칭됨)를 도시하는 흐름도이다. 이 검사 시퀀스 이전에, 제어 유닛(7)은, 기준 시점에서 차광 기구(6)의 제2 차광판(11)이 특정 검사 위치에 위치된 상태에서, 검출 유닛(14)에 의해 검출된 검사 위치에서의 차광 위치(초기값)와 임계값을 미리 저장한다. 여기서, 검출 유닛(14)에 의해 차광 위치가 검출될 때, 제어 유닛(7)은 검출 유닛(14)의 검출 표면을 검사 위치의 상태에서 화상 형성 표면에 맞춘다. 기준 시점은, 새로운 제2 차광판(11)이 차광 기구(6)에 설치된 후 통상의 노광 처리가 개시되는 시점, 즉 제2 차광판(11)의 설치 위치가 조정된 직후의 시점을 지칭한다. 차광 위치의 초기값과 임계값은 제어 유닛(7)에 설정되고, 저장 유닛(7a)에 저장된다. 또한, 검사 위치는 검사 시퀀스 동안 설정된, 웨이퍼 레이아웃[웨이퍼(5) 상에 설정된 샷 영역의 배치]으로부터 추출된 대표 위치이며, 단일 위치 또는 복수의 위치로서 제공될 수 있다. 또한, 차광 위치의 초기값은 차광 기구(6)의 사용 개시에 맞춰서 미리 측정된 값이거나, 또는 미리 축적된 데이터일 수 있다. 또한, 임계값은 차광 폭 "d"가 허용될 수 있는(허용될 수 없는) 상태인지 여부를 판정하는 기준값이다. 임의의 시점에서 검사 시퀀스를 개시하면, 제어 유닛(7)은, 우선, 차광 기구(6)의 제1 구동 유닛(12)과 제2 구동 유닛(13)을 구동시켜, 제2 차광판(11)을 검사 위치에 위치시킨다(스텝 S100). 여기서, 임의의 시점은, 기준 시점으로부터 소정의 시간이 경과한 후 검사를 요하는 시점, 즉 제2 차광판(11)에 의해 차광되는 차광 위치가 원하는 위치로부터 어긋날 수 있는 가능성이 있는 시점을 지칭한다. 그 다음에, 제어 유닛(7)은 검출 유닛(14)의 검출 표면을 검사 위치의 상태에서 화상 형성 표면에 맞춘 후, 검출 유닛(14)으로 차광 위치를 검출한다(스텝 S101). 그 다음에, 제어 유닛(7)은 미리 저장된 차광 위치(초기값)와 스텝 S101에서 검출된 차광 위치 사이의 차분으로부터 차광 위치의 변화량을 산출한다(스텝 S102). 이때, 차광 위치의 변화량은 차광 위치(초기값)로부터 임의의 시점에서 검출된 차광 위치를 감산함으로써 얻어진다. 그 다음에, 제어 유닛(7)은, 스텝 S102에서 도출된 차광 위치의 변화량이 미리 저장된 임계값보다 작은 지(차광 위치의 변화량 < 임계값)의 여부를 판정한다(스텝 S103). 여기서, 차광 위치의 변화량이 임계값보다 작다고 제어 유닛(7)이 판정한 경우(예), 제어 유닛(7)은 변화량을 차광 기구(6)의 구동 오프셋에 반영시켜, 통상의 노광시 제2 차광판(11)의 구동을 보정한다(스텝 S104). 즉, 보정된 구동량은 임의의 시점에서 (원래의) 구동량에 차광 위치의 변화량을 가산함으로써 얻어진다. 또한, 복수의 검사 위치가 존재할 때에는, 각 위치에서의 차광 위치의 변화량에 따라 복수의 오프셋이 이용될 수 있다. 차광 기구(6)에 대하여 구동 오프셋이 반영될 때에, 제어 유닛(7)이 자동적으로 오프셋량을 설정하거나, 또는 오프셋량이 수동으로 설정(입력)될 수 있다. 한편, 스텝 S103에서, 차광 위치의 변화량이 임계값 이상(차광 위치의 변화량 ≥ 임계값)이라고 제어 유닛(7)이 판정한 경우(아니오), 노광 장치(1)의 외부(예를 들어, 조작자)에 대하여, 그 취지의 경고가 발행된다(스텝 S105). 임계값은 미리 고정값으로서 설정될 수 있지만, 기준 시점에서 테스트 웨이퍼를 노광 및 현상함으로써 차광 위치의 정밀도를 검사하고 장치 고유의 완성 정밀도를 확인한 결과로서 얻어진 허용 가능한 차광 위치의 변화량일 수도 있다. 또한, 1개 뿐만 아니라 복수의 임계값이 설정될 수 있고, 제어 유닛(7)은 복수의 임계값에 기초하여 차광 위치의 변경을 단계적으로 경고할 수 있다. 이러한 경고에 의해, 조작자는, 차광 기구(6)의 기계적 열화가 진행하고 있다고 판단하고, 적절한 시점에서 차광 기구(6)의 유지 보수를 실시할 수 있다. 제어 유닛(7)은 전술한 검사 시퀀스를 노광 장치(1)의 운용 기간 중에 정기적으로 반복하여 실행한다.
노광 장치(1)에서는, 노광 광의 광로 상에서 보았을 때, 차광 기구(6)와 웨이퍼(5) 사이에 레티클(3)이 배치된다. 따라서, 전술한 바와 같은 차광 위치의 검출시, 레티클 패턴에 의해 검출 위치가 영향을 받을 수 있다. 따라서, 제어 유닛(7)은, 도 4에 도시된 검사 시퀀스 내의 스텝 S100 이전에, 레티클 스테이지를 구동시킴으로써 레티클(3)을 노광 광의 조사 영역으로부터 벗어나게 하여, 검출 유닛(14)에 의해 검출되는 검출 위치에 레티클 패턴이 들어가지 않도록 하는 것이 바람직하다. 레티클(3)의 이동이 스텝 S100 이전에 행해지는 것은 단지 일례이다. 예를 들어, 레티클(3)의 이동은 스텝 S100과 S101 사이에서 행해질 수도 있다. 레티클 패턴의 영향을 회피하기 위해서, 패턴이 형성되어 있지 않은 전용의 검사 레티클을 미리 준비하고, 검사시에는 통상의 레티클(3) 대신에 레티클 스테이지에 탑재해 두는 방법도 있다. 또한, 제어 유닛(7)은, 레티클(3)이 레티클 스테이지에 탑재되어 있지 않은 것을 검사 시퀀스의 개시 조건으로 설정할 수도 있다.
여기서, 웨이퍼(5)의 외주 영역 R의 형상은, 웨이퍼(5)의 사이즈(예를 들어 8인치 또는 12인치)에 따라 변한다. 따라서, 처리 대상 웨이퍼(5)의 사이즈에 따라 제2 차광판(11)을 변경(교환)함으로써 차광판의 형상을 변화시킬 필요가 있다. 제2 차광판(11)을 변경했을 경우, 웨이퍼(5)(샷 영역 C) 상의 차광 영역은 기계적 열화와는 관계없이 변화된다. 따라서, 검사 위치에서의 차광 위치도 변경되고, 전술한 바와 같은 차광 기구(6)의 기계적 열화에 의한 차광 위치의 변경을 연속적으로 검출할 수 없게 된다. 그래서, 본 실시형태에서는, 제2 차광판(11)을 변경할 경우, 제어 유닛(7)은 검출 유닛(14)으로 제2 차광판(11)의 변경 전후의 검사 위치에서의 차광 위치를 검출하여, 차광 위치들 사이의 차분을 산출하고, 얻어진 차광 위치들 사이의 차분량(이하 "변경 차분량"이라고 지칭함)을 미리 저장 유닛(7a)에 저장시킨다. 제어 유닛(7)은 차광 위치의 변화량을 변경 차분량을 고려해서 산출하여, 기계적 열화만으로 인한 차광 위치의 변화량을 산출할 수 있고, 또한 제2 차광판(11)의 변경 후에도 연속적으로 기계적 열화에 의한 차광 위치의 변화량을 산출할 수 있다. 제2 차광판(11)의 변경을 복수 회 실시할 경우, 제어 유닛(7)은 각 변경마다 차광 위치들 사이의 차분을 산출하고, 변경 차분량에 산출된 차분을 계속해서 가산할 수 있다. 또한, 검사 위치가 복수개 있는 경우, 제어 유닛(7)은 검사 위치의 수만큼의 차분을 산출하고, 각각의 검사 위치에서 각각의 변경 차분량을 포함시킴으로써 차광 위치의 변화량을 산출할 수 있다.
이 경우, 제어 유닛(7)은 이하의 변경 차분량 취득 시퀀스를 사용함으로써 변경 차분량을 취득한다. 도 5는 제2 차광판(11)의 변경을 실시할 경우의 변경 차분량 취득 시퀀스를 도시하는 흐름도이다. 우선, 제어 유닛(7)이 제2 차광판(11)의 변경(예를 들어 교환)을 실시하라는 지령을 수신하여 검사 시퀀스를 개시하면, 제어 유닛(7)은, 제2 차광판(11)의 변경 전에, 제2 차광판(11)을 특정 검사 위치에 위치시킨다(스텝 S200). 그 다음에, 제어 유닛(7)은 검출 위치의 상태에서 검출 유닛(14)에 의해 차광 위치(제1 차광 위치)를 검출한다(스텝 S201). 그 다음에, 제어 유닛(7)은 제2 차광판(11)의 변경이 가능하다는 표시를 외부(예를 들어 조작자)에 제공하고, 제2 차광판(11)의 변경이 완료될 때까지 대기한다(스텝 S202: 차광판의 변경). 그 다음에, 제2 차광판(11)의 변경이 완료된 것을 확인 후, 제어 유닛(7)은 새로운 제2 차광판(11)을 특정 검사 위치에 위치시킨다(스텝 S203). 그 다음에, 제어 유닛(7)은 검사 위치의 상태에서, 검출 유닛(14)에 의해 차광 위치(제2 차광 위치)을 검출한다(스텝 S204). 그 다음에, 제어 유닛(7)은 스텝 S201에서 검출된 제1 차광 위치와 스텝 S204에서 검출된 제2 차광 위치 사이의 차분으로부터 변경 차분량을 산출한다(스텝 S205). 이때, 변경 차분량은 제1 차광 위치로부터 제2 차광 위치를 감산함으로써 얻어진다.
이 경우, 도 4에 도시된 검사 시퀀스는, 도 5에 도시된 변경 차분량 취득 시퀀스에서 취득한 변경 차분량을 참조하기 때문에, 도 6에 도시된 것으로 변경된다. 도 6은 도 4에 대응한 본 실시형태의 제2 차광판(11)의 변경을 포함할 경우의 검사 시퀀스를 도시하는 흐름도이다. 도 6에 도시된 검사 시퀀스는, 스텝 S102가 스텝 S302와 상이하다는 점을 제외하고는 도 4에 도시하는 검사 시퀀스와 동일하다. 즉, 도 4의 스텝 S102에서는, 제어 유닛(7)은 미리 저장한 차광 위치(초기값)와 스텝 S101에서 검출된 차광 위치와의 차분으로부터 차광 위치의 변화량을 산출한다. 이에 반해, 도 6의 스텝 S302에서는, 제어 유닛(7)은 스텝 S102에서의 차광 위치의 변화량으로부터 추가적으로 변경 차분량을 감산하고, 그 결과량을 이 경우의 차광 위치의 변화량으로서 설정한다. 이에 의해, 제2 차광판(11)을 변경했을 경우라도, 제어 유닛(7)은 도 4에 도시된 검사 시퀀스와 마찬가지로, 기계적인 열화만을 고려하여 차광 위치의 변화량을 산출할 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 변경 차분량 취득 시퀀스에서, 제어 유닛(7)은 이하와 같이 검출 위치를 설정하여, 검출 유닛(14)으로 차광 위치를 검출하는 것이 바람직하다. 도 7a 및 도 7b는 차광 기구(6)에 의해 제2 차광판(11)을 검사 위치에 위치시킨 상태에서의 검출 유닛(14)의 검출면(결상면)에서의 차광 영역의 일례를 도시하는 평면도이다. 도 7a 및 도 7b에서, 제2 차광판(11)의 형상의 차이에 의한 차광 영역의 변화가 도시된다. 여기서, 검출면의 샷 영역 C의 외형에 상당하는 영역(19) 상에는, 영역(19)에 겹치도록 제2 차광판(11)의 형상 및 위치에 따라 차광 영역(20)이 형성되고, 차광 영역(20)의 원호 단부(20a)는 노광 영역과 차광 영역 사이의 경계이다. 검사 위치에서는, 차광 위치(제1 구동 유닛(12)의 회전 구동)의 회전 중심(21)은 영역(19)의 중심 근방에 배치된다. 우선, 도 7a는 원호의 반경이 큰 모서리를 갖는 제2 차광판(11)을 사용하고 있을 경우의 상태를 도시하는 도면이다. 이 경우, 원호 단부(20a)는 회전 중심(21)에 겹친다. 이에 반해, 도 7b는 원호의 반경이 작은 모서리를 갖는 제2 차광판(11)을 사용하고 있을 경우의 상태를 도시하는 도면이다. 전술한 바와 같이, 신구의 각 제2 차광판(11)은 기계적으로 동일한 위치에 설치되지만 차광 영역(20)의 형상이 상이하다. 특히, 도 7a에 도시된 상태에서의 회전 중심(21)과 겹치고 있는 원호 단부(20a1)의 부분에 대하여 도 7b에 도시된 상태에서의 원호 단부(20a2)의 부분은 회전 중심(21)으로부터 차광 영역(20) 측을 향해서 오프셋되어 위치된다. 따라서, 검출 유닛(14)은 영역(19) 상에 회전 중심(21)을 통과해서 차광 영역(20)측을 향하는 직선 형상의 검출 영역(22)을 설정하고, 검출 영역(22)과 원호 단부(20a1) 및 검출 영역(22)과 원호 단부(20a2)가 교차하는 각각의 점(23a, 23b)을 차광 위치로서 검출한다. 도 8은, 도 7a 및 도 7b에 도시된 차광 영역(20)(원호 단부(20a))의 형상차를 도시하는 평면도이다. 제어 유닛(7)이 도 5에 도시된 변경 차분량 취득 시퀀스에서 취득한 변경 차분량은, 도 8에 도시된 점(23a)과 점(23b) 사이의 거리(차이)(24)이다. 도 7a, 도 7b 및 도 8에서는, 검출 영역(22)이 1개의 위치에 제공되지만, 검출 영역(22)은 변화량의 정밀도를 향상시키기 위해 복수의 위치에 제공될 수도 있다. 또한, 도 7a, 도 7b 및 도 8에 도시된 예에서와 같이, 차광 영역(20)은 X축 방향을 따른 검사 위치를 나타내지만, 검사 위치에서의 회전 구동 위치는 임의의 위치에서 제공될 수도 있고, 단일 또는 다수개 있을 수 있다.
전술한 바와 같이, 차광 기구(6)의 기계적 열화에 의해 차광 위치에 임의의 변경이 발생해도, 노광 장치(1)는 검사마다 테스트 웨이퍼를 노광 및 현상한 후에 차광 위치의 정밀도를 검사하는 방법을 채용하지 않고 단순한 방식으로 차광 위치를 보정할 수 있다. 차광 위치의 변화량이 허용 가능한 임계치 이상이면, 노광 장치(1)는 외부 시스템에 경고를 발행하고, 따라서 차광 위치의 변경에 기인한 제품 자체에 미치는 영향을 미리 억제할 수 있다. 또한, 제어 유닛(7)은 차광 위치의 변경을 검출하면, 차광 위치의 변경의 원인이 된 구동 유닛을 특정할 수 있고, 따라서, 단순한 보정의 구현에 추가하여 노광 장치(1)의 중지 시간 및 검사 공수를 가능한 줄일 수 있다. 또한, 처리 대상 웨이퍼(5)의 사이즈에 따라 제2 차광판(11)을 변경하는 경우에도, 노광 장치(1)는 기계적 열화만으로 인한 차광 위치의 변화량을 산출할 수 있고, 따라서 전술한 바와 같은 효과를 제공할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 실시형태에 따르면, 웨이퍼 상에서 노광 광이 조사되지 않는 특정한 영역을 형성하는데 유리한 노광 장치를 제공할 수 있다.
예를 들어, 차광 위치의 변화량이 회전 중심(21) 등으로부터의 거리는 아니지만, 제어 유닛(7)이 제2 차광판(11)의 형상으로부터 설계상의 차광 위치를 산출하고, 검출 유닛(14)이 차광 위치로부터의 변화량을 검출하면, 차광 영역의 형상 변화의 영향을 방지할 수 있다는 것이 예상된다. 그러나, 이 경우에서도, 신규한 제2 차광판(11)을 설치(변경)하면 설치 오차에 의해, 설계상의 차광 위치가 변경되고, 따라서 기계적 열화만을 고려한 차광 위치의 변화량을 연속적으로 산출하는 것이 어렵다. 또한, 제2 차광판(11)을 일시적으로 상이한 형상으로 변경한 후 다시 동일한 형상의 제2 차광판(11)을 설치하는 경우도 동일하게 적용된다. 이러한 경우, 제어 유닛(7)은 설치 오차에 의한 차광 영역의 변화의 전후의 차광 위치를 검출 유닛(14)에서 검출하고, 변경 차분량을 미리 저장 유닛(7a)에 저장시킨다. 그리고, 제어 유닛(7)이 변경 차분량을 참조해서 차광 위치의 변화량을 산출하면, 제어 유닛(7)은 전술한 것과 동일한 방식으로 기계적 열화에 의한 차광 위치의 변화량을 연속적으로 산출할 수 있다. 도 9는 도 8에 비해 설치 오차에 의한 차광 영역(20)(원호 단부(20a))의 형상차를 도시하는 평면도이다. 도 9에서는, 제2 차광판(11)의 교환 전의 차광 위치인 점(25a)과 교환 후의 차광 위치인 점(25b)이 도시된다. 도 9에 도시된 예에서는, 제어 유닛(7)에 적용 가능한 변경 차분량은, 점(25a)과 점(25b) 사이의 거리(차이)(26)이다.
(디바이스 제조 방법)
다음에, 본 발명의 실시형태로서의 디바이스(반도체 디바이스, 액정 표시 디바이스 등)의 제조 방법에 대해서 설명한다. 반도체 디바이스는, 웨이퍼에 집적 회로를 형성하는 전공정과, 전공정에서 형성된 웨이퍼 상의 집적 회로 칩으로부터 제품으로서 완성시키는 후공정에 의해 제조된다. 전공정은, 전술한 본 발명의 노광 장치를 사용해서 감광제가 도포된 웨이퍼를 노광하는 공정과, 웨이퍼를 현상하는 공정을 포함한다. 후공정은, 어셈블리 공정(다이싱 및 본딩)과, 패키징 공정(봉입)을 포함한다. 액정 표시 디바이스는 투명 전극을 형성하는 공정에 의해 제조된다. 복수의 투명 전극을 형성하는 공정은, 투명 도전막이 증착된 글래스 기판에 감광제를 도포하는 공정과, 전술한 노광 장치를 사용해서 감광제가 도포된 글래스 기판을 노광하는 공정과, 글래스 기판을 현상하는 공정을 포함한다. 본 실시형태의 디바이스 제조 방법에 따르면, 종래의 디바이스 제조 방법에 비해, 디바이스의 성능, 품질, 생산성 및 제조 비용 중 적어도 하나에서 장점을 갖는다.
본 발명의 실시형태는 예시적인 실시형태를 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시형태에는 제한되지 않는다는 점이 이해될 것이다. 이하의 청구범위의 범주는 이러한 모든 변경, 등가 구조 및 기능을 포함하도록 광의의 해석에 따라야 한다.
본 출원은, 그 전체 내용이 본원에서 참조로서 포함된 2012년 2월 28일자로 출원된 일본 특허 출원 제2012-041510호를 우선권 주장한다.

Claims (9)

  1. 원판에 형성된 패턴을 조명계로부터 발광된 광으로 조사하여, 투영 광학계를 통해 상기 패턴의 화상을 기판 상에 노광하는 노광 장치이며,
    상기 조명계에 있어서의 상기 투영 광학계의 물체면으로서 제공되는 기판 면에 공액인 면에 배치되고, 상기 기판 상의 화상이 형성되는 영역을 규정하는, 상기 기판의 외주보다 내측의 원형 경계선에 겹치는 원호를 에지에 포함하고, 상기 기판 상의 원형 경계선 외측의 외주 영역에 광이 입사하지 않도록 차광하는 차광판과,
    상기 차광판을 상기 조명계의 광축에 평행한 축을 중심으로 회전 구동시키는 제1 구동 유닛과,
    상기 차광판을 상기 광축에 수직인 면 내에서 직선 구동시키는 제2 구동 유닛과,
    상기 차광판에 의해 차광된 차광 위치를 검출하는 검출 유닛과,
    기준 시점에서의 차광 위치와, 상기 기준 시점 후에 상기 차광판이 변경된 경우 상기 차광판의 변경 전후의 차광 위치를 저장하고, 상기 차광판이 변경된 후의 시점에서 상기 검출 유닛에 의해 검출되는 차광 위치와, 상기 기준 시점에서의 차광 위치와, 상기 차광판이 변경되기 전후의 차광 위치 사이의 차분에 기초하여, 상기 차광 위치의 변화량을 산출하는 제어 유닛을 포함하는, 노광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검출 유닛은, 상기 차광 위치의 회전 중심으로부터 상기 차광 위치의 측을 향하는 직선 상에, 상기 차광판의 변경 전후의 상기 차광 위치의 검출 위치를 설정하는, 노광 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 변화량이 허용 불가능한 상태로서 판정되는 기준값을 초과하지 않는 경우, 상기 변화량을 상기 제1 구동 유닛 또는 상기 제2 구동 유닛의 구동 오프셋에 반영함으로써 상기 변경을 보정하는, 노광 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 변화량이 허용 불가능한 상태로서 판정되는 기준값을 초과하는 경우, 경고를 발행하는, 노광 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 변화량이 허용 불가능한 상태로서 판정되는 기준값을 초과하지 않는 경우, 상기 변화량을 상기 제1 구동 유닛 또는 상기 제2 구동 유닛의 구동 오프셋에 반영함으로써 상기 변경을 보정하는, 노광 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 변화량이 허용 불가능한 상태로서 판정되는 기준값을 초과하는 경우, 경고를 발행하는, 노광 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 검출 유닛이 상기 차광 위치를 검출할 때, 상기 원판을 상기 광의 조사 영역으로부터 제거하는, 노광 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 검출 유닛이 상기 차광 위치를 검출할 때, 상기 원판 대신에, 상기 패턴을 갖지 않는 원판을 설치하는, 노광 장치.
  9. 디바이스를 제공하는 디바이스 제조 방법이며,
    노광 장치를 이용하여 기판을 노광하는 단계와,
    노광된 상기 기판을 현상하는 단계를 포함하고,
    상기 노광 장치는,
    원판에 형성된 패턴을 조명계로부터 발광된 광으로 조사하여, 투영 광학계를 통해 상기 패턴의 화상을 기판 상에 노광하는 노광 장치이며,
    상기 조명계에 있어서의 상기 투영 광학계의 물체면으로서 제공되는 기판 면에 공액인 면에 배치되고, 상기 기판 상의 화상이 형성되는 영역을 규정하는, 상기 기판의 외주보다 내측의 원형 경계선에 겹치는 원호를 에지에 포함하고, 상기 기판 상의 원형 경계선 외측의 외주 영역에 광이 입사하지 않도록 차광하는 차광판과,
    상기 차광판을 상기 조명계의 광축에 평행한 축을 중심으로 회전 구동시키는 제1 구동 유닛과,
    상기 차광판을 상기 광축에 수직인 면 내에서 직선 구동시키는 제2 구동 유닛과,
    상기 차광판에 의해 차광된 차광 위치를 검출하는 검출 유닛과,
    기준 시점에서의 차광 위치와, 상기 기준 시점 후에 상기 차광판이 변경된 경우 상기 차광판의 변경 전후의 차광 위치를 저장하고, 상기 차광판이 변경된 후의 시점에서 상기 검출 유닛에 의해 검출되는 차광 위치와, 상기 기준 시점에서의 차광 위치와, 상기 차광판이 변경되기 전후의 차광 위치 사이의 차분에 기초하여, 상기 차광 위치의 변화량을 산출하는 제어 유닛을 포함하는, 디바이스 제조 방법.
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