KR20180129989A

KR20180129989A - 노광 장치, 노광 방법 및 디바이스 제조 방법

Info

Publication number: KR20180129989A
Application number: KR1020187034369A
Authority: KR
Inventors: 마사키 가토; 가이 나라
Original assignee: 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 2009-08-26
Filing date: 2010-08-25
Publication date: 2018-12-05
Also published as: KR102047505B1; JP5692076B2; KR101925114B1; TW201118509A; CN102472987A; KR101769091B1; JPWO2011024866A1; KR20170096216A; KR20120047849A; WO2011024866A1

Abstract

기판을 노광하는 노광 장치로서, 상기 기판이 배치되는 배치부를 갖고 이동하는 스테이지와, 상기 스테이지에 설치되고, 상기 배치부에 배치된 상기 기판 중 해당 배치부의 소정 영역에 위치하는 부분을 검출하는 검출부와, 상기 검출부의 검출 결과에 기초하여 상기 스테이지의 구동 제어를 행하는 제어부를 구비한다.

Description

노광 장치, 노광 방법 및 디바이스 제조 방법{EXPOSURE APPARATUS, EXPOSURE METHOD, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 노광 장치, 노광 방법 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.

본원은 2009년 8월 26일에 출원된 일본 특허 출원 제2009-195686호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

예를 들면, 플랫 패널 디스플레이 등의 전자 디바이스의 제조 공정에 있어서, 하기 특허문헌에 개시되어 있는 바와 같은, 마스크를 통한 노광광으로 기판을 노광하는 노광 장치가 사용된다. 노광 장치는 마스크를 유지하여 이동할 수 있는 마스크 스테이지와, 기판을 유지하여 이동할 수 있는 기판 스테이지를 구비한다.

이러한 노광 장치에 있어서는 기판 스테이지에 기판을 유지시킨 후, 기판의 얼라인먼트 처리가 행해진다. 얼라인먼트 처리에서는 기판에 설치된 얼라인먼트 마크를 검출하고, 검출 결과에 기초하여 기판 스테이지가 구동된다. 얼라인먼트 마크의 검출부는 투영 광학계와의 사이에서 위치가 고정되어 있을 필요가 있다. 예를 들면, 검출부가 투영 광학계에 고정된 구성으로 하고, 얼라인먼트 마크의 검출시에 기판 스테이지를 이동시키는 기술이 알려져 있다.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2006-195353호 공보

그러나 상기 구성에 있어서는, 예를 들면 기판의 복수 개소에 얼라인먼트 마크가 마련되어 있는 경우, 이들 얼라인먼트 마크를 검출하기 위해서, 그때마다 기판 스테이지를 이동시킬 필요가 있다. 얼라인먼트 처리를 행할 때마다 기판 스테이지를 이동시키게 되면, 얼라인먼트 처리에 시간이 걸리고, 스루풋 향상성의 관점에서 불리하다.

본 발명의 양태는 스루풋의 향상을 꾀할 수 있는 노광 장치, 노광 방법 및 디바이스 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 기판을 노광하는 노광 장치로서, 상기 기판이 배치되는 배치부를 갖고 이동하는 스테이지와, 상기 스테이지에 설치되고, 상기 배치부에 배치된 상기 기판 중 이 배치부의 정해진 영역에 위치하는 부분을 검출하는 검출부와, 상기 검출부의 검출 결과에 기초하여 상기 스테이지의 구동 제어를 행하는 제어부를 구비하는 노광 장치가 제공된다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 기판을 노광하는 노광 방법으로서, 상기 기판을 스테이지의 배치부에 배치시키는 배치 단계와, 상기 스테이지에 설치되는 검출부를 이용하여, 상기 기판 중 상기 배치부의 정해진 영역에 위치하는 부분을 검출하는 검출 단계와, 상기 검출부의 검출 결과에 기초하여 상기 스테이지의 구동 제어를 행하는 구동 제어 단계를 포함하는 노광 방법이 제공된다.

본 발명의 제3 양태에 따르면, 상기 양태의 노광 장치를 이용하여, 감광제가 도포된 상기 기판을 노광하고 이 기판에 패턴을 전사하는 단계와, 상기 노광에 의해서 노광된 상기 감광제를 현상하여 상기 패턴에 대응하는 노광 패턴층을 형성하는 단계와, 상기 노광 패턴층을 통해 상기 기판을 가공하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 양태에 따르면, 스루풋의 향상을 꾀할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 노광 장치의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2는 본 실시형태에 따른 노광 장치의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 실시형태에 따른 조명 시스템의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 실시형태에 따른 투영 시스템 및 기판 스테이지의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 실시형태에 따른 이면 얼라인먼트 시스템의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 실시형태에 따른 조명 영역, 검출 영역 및 마스크의 위치 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 실시형태에 따른 투영 영역과, 검출 영역과, 기판의 위치 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 실시형태에 따른 노광 방법의 일례를 나타내는 플로우 차트이다.
도 9a는 본 실시형태에 따른 노광 장치의 동작의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9b는 본 실시형태에 따른 노광 장치의 동작의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 실시형태에 따른 노광 장치의 동작의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11a는 본 실시형태에 따른 노광 장치의 동작의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11b는 본 실시형태에 따른 노광 장치의 동작의 일례를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 실시형태에 따른 노광 장치의 동작의 일례를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 노광 장치의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 14는 노광 장치의 다른 구성을 나타내는 도면이다.
도 15a는 노광 장치의 다른 구성을 나타내는 도면이다.
도 15b는 노광 장치의 다른 구성을 나타내는 도면이다.
도 16은 노광 장치의 다른 구성을 나타내는 도면이다.
도 17은 노광 장치의 다른 구성을 나타내는 도면이다.
도 18은 마이크로 디바이스의 제조 공정의 일례를 설명하기 위한 플로우 차트이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태를 설명한다. 이하의 설명에 있어서는, XYZ 직교 좌표계를 설정하고, 이 XYZ 직교 좌표계를 참조하면서 각 부재의 위치 관계에 대해서 설명한다. 수평면 내의 소정 방향을 X축 방향, 수평면 내에 있어서 X축 방향과 직교하는 방향을 Y축 방향, X축 방향 및 Y축 방향의 각각과 직교하는 방향(즉 수직 방향)을 Z축 방향으로 한다. 또한, X축, Y축, 및 Z축 둘레의 회전(경사) 방향을 각각, θX, θY, 및 θZ 방향으로 한다.

[제1 실시형태]

본 발명의 제1 실시형태를 설명한다.

도 1은 본 실시형태에 따른 노광 장치(EX)의 일례를 나타내는 개략 구성도, 도 2는 사시도이다. 도 1 및 도 2에 있어서, 노광 장치(EX)는, 마스크(M)를 유지하여 이동할 수 있는 마스크 스테이지(1)와, 기판(P)을 유지하여 이동할 수 있는 기판 스테이지(2)와, 마스크 스테이지(1)를 이동시키는 구동 시스템(3)과, 기판 스테이지(2)를 이동시키는 구동 시스템(4)과, 마스크(M)를 노광광(EL)으로 조명하는 조명 시스템(IS)과, 노광광(EL)으로 조명된 마스크(M)의 패턴의 상을 기판(P)에 투영하는 투영 시스템(PS)과, 노광 장치(EX) 전체의 동작을 제어하는 제어 장치(5)를 구비하고 있다.

마스크(M)는 기판(P)에 투영되는 디바이스 패턴이 형성된 레티클을 포함한다. 기판(P)은, 예를 들면 글라스 플레이트 등의 기재(基材)와, 이 기재 상에 형성된 감광막(도포된 감광제)을 포함한다. 본 실시형태에 있어서, 기판(P)은, 대형의 글래스 플레이트를 포함하고, 이 기판(P)의 한 변의 사이즈는, 예를 들면 500 ㎜ 이상이다. 본 실시형태에 있어서는, 기판(P)의 기재로서, 한 변이 약 3000 ㎜인 직사각형의 글래스 플레이트를 이용한다. 마스크(M)의 -Z측의 면에는, 베이스 라인량 계측용의 마크(Ma)가 마련되어 있다(도 4 참조).

또한, 본 실시형태의 노광 장치(EX)는 마스크 스테이지(1) 및 기판 스테이지(2)의 위치 정보를 계측하는 간섭계 시스템(6)과, 마스크(M)의 표면의 위치 정보를 검출하는 제1 검출 시스템(7)과, 기판(P)의 표면의 위치 정보를 검출하는 제2 검출 시스템(8)과, 기판(P)의 얼라인먼트 마크를 표면측으로부터 검출하는 표면 얼라인먼트 시스템(40)과, 기판(P)의 얼라인먼트 마크를 이면측으로부터 검출하는 이면 얼라인먼트 시스템(60)을 구비하고 있다.

또한, 노광 장치(EX)는 보디(13)를 구비하고 있다. 보디(13)는, 예를 들면 클린 룸 내의 지지면(예를 들면 바닥면)(FL) 상에 방진대(BL)를 통해 배치된 베이스 플레이트(10)와, 베이스 플레이트(10) 상에 배치된 제1 칼럼(11)과, 제1 칼럼(11) 상에 배치된 제2 칼럼(12)을 갖는다. 본 실시형태에 있어서, 보디(13)는, 투영 시스템(PS), 마스크 스테이지(1) 및 기판 스테이지(2)의 각각을 지지한다. 본 실시형태에 있어서, 투영 시스템(PS)은, 정반(定盤)(14)을 통해, 제1 칼럼(11)에 지지된다. 마스크 스테이지(1)는, 제2 칼럼(12)에 대하여 이동 가능하게 지지된다. 기판 스테이지(2)는, 베이스 플레이트(10)에 대하여 이동 가능하게 지지된다.

본 실시형태에 있어서, 투영 시스템(PS)은, 복수의 투영 광학계를 갖는다. 조명 시스템(IS)은, 복수의 투영 광학계에 대응하는 복수의 조명 모듈을 갖는다. 또한, 본 실시형태의 노광 장치(EX)는, 마스크(M)와 기판(P)을 소정의 주사 방향으로 동기 이동시키면서, 마스크(M)의 패턴의 상을 기판(P)에 투영한다. 즉, 본 실시형태의 노광 장치(EX)는, 소위 멀티렌즈형 스캔 노광 장치이다.

본 실시형태에 있어서, 투영 시스템(PS)은, 7개의 투영 광학계(PL1∼PL7)를 갖고, 조명 시스템(LS)은, 7개의 조명 모듈(IL1∼IL7)을 갖는다. 또한, 투영 광학계 및 조명 모듈의 수는 7개로 한정되지 않고, 예를 들면 투영 시스템(PS)이 투영 광학계를 11개 갖고, 조명 시스템(IS)이 조명 모듈을 11개 가져도 좋다.

조명 시스템(IS)은 소정의 조명 영역(IR1∼IR7)에 노광광(EL)을 조사할 수 있다. 조명 영역(IR1∼IR7)은 각 조명 모듈(IL1∼IL7)로부터 출사되는 노광광(EL)의 조사 영역에 구비되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 조명 시스템(IS)은 다른 7개의 조명 영역(IR1∼IR7)의 각각을 노광광(EL)으로 조명한다. 조명 시스템(IS)은 마스크(M) 중 조명 영역(IR1∼IR7)에 배치된 부분을, 균일한 조도 분포의 노광광(EL)으로 조명한다. 본 실시형태에 있어서는, 조명 시스템(IS)으로부터 출사되는 노광광(EL)으로서, 예를 들면 수은 램프로부터 출사되는 휘선(g선, h선, i선)을 이용한다.

마스크 스테이지(1)는 마스크(M)를 유지한 상태로, 조명 영역(IR1∼IR7)에 대하여 이동할 수 있다. 마스크 스테이지(1)는 마스크(M)를 유지할 수 있는 마스크 유지부(15)를 갖는다.

마스크 유지부(15)는 마스크(M)를 진공 흡착할 수 있는 척 기구를 포함하고, 마스크(M)를 릴리스 가능하게 유지한다. 본 실시형태에 있어서, 마스크 유지부(15)는 마스크(M)의 하면(패턴 형성면)과 XY 평면이 거의 평행해지도록, 마스크(M)를 유지한다. 구동 시스템(3)은, 예를 들면 리니어 모터를 포함하고, 제2 칼럼(12)의 가이드면(12G) 상에 있어서 마스크 스테이지(1)를 이동시킬 수 있다. 본 실시형태에 있어서, 마스크 스테이지(1)는 구동 시스템(3)의 작동에 의해, 마스크 유지부(15)에서 마스크(M)를 유지한 상태로, 가이드면(12G) 상을, X축, Y축, 및 θZ 방향의 3개의 방향으로 이동할 수 있다.

투영 시스템(PS)은 소정의 투영 영역(PR1∼PR7)에 노광광(EL)을 조사할 수 있다. 투영 영역(PR1∼PR7)은 각 투영 광학계(PL1∼PL7)로부터 출사되는 노광광(EL)의 조사 영역에 상당한다. 본 실시형태에 있어서, 투영 시스템(PS)은, 다른 7개의 투영 영역(PR1∼PR7)의 각각에 패턴의 상을 투영한다. 투영 시스템(PS)은, 기판(P) 중 투영 영역(PR1∼PR7)에 배치된 부분에, 마스크(M)의 패턴의 상을 소정의 투영 배율로 투영한다.

기판 스테이지(2)는 기판(P)을 유지한 상태로, 투영 영역(PR1∼PR7)에 대하여 이동할 수 있다. 기판 스테이지(2)는, 기판(P)을 유지할 수 있는 기판 유지부(16)를 갖는다. 기판 유지부(16)는 기판(P)을 진공 흡착할 수 있는 척 기구를 포함하고, 기판(P)을 릴리스 가능하게 유지한다. 본 실시형태에 있어서, 기판 유지부(16)는, 기판(P)의 표면(노광면)과 XY 평면이 거의 평행해지도록 기판(P)을 유지한다. 구동 시스템(4)은, 예를 들면 리니어 모터를 포함하고, 베이스 플레이트(10)의 가이드면(10G) 상에서 기판 스테이지(2)를 이동시킬 수 있다. 본 실시형태에 있어서, 기판 스테이지(2)는, 구동 시스템(4)의 작동에 의해, 기판 유지부(16)에서 기판(P)을 유지한 상태로, 가이드면(10G) 상을, X축, Y축, Z축, θX, θY, 및 θZ 방향의 6개의 방향으로 이동할 수 있다.

도 3은, 본 실시형태에 따른 조명 시스템(IS)의 일례를 나타내는 개략 구성도이다. 도 3에 있어서, 조명 시스템(IS)은, 초고압 수은 램프로 이루어지는 광원(17)과, 광원(17)으로부터 출사된 광을 반사하는 타원경(18)과, 타원경(18)으로부터의 광의 적어도 일부를 반사하는 다이크로익 미러(19)와, 다이크로익 미러(19)로부터의 광의 진행을 차단할 수 있는 셔터 장치(20)와, 다이크로익 미러(19)로부터의 광이 입사하는 콜리메이트 렌즈(21A) 및 집광 렌즈(21B)를 포함하는 릴레이 광학계(21)와, 소정 파장 영역의 광만을 통과시키는 간섭 필터(22)와, 릴레이 광학계(21)로부터의 광을 분기하여, 복수의 조명 모듈(IL1∼IL7)의 각각에 공급하는 라이트 가이드 유닛(23)을 구비하고 있다.

또한, 도 3에 있어서는, 제1∼제7 조명 모듈(IL1∼IL7) 중, 제1 조명 모듈(IL1)만이 도시되어 있다. 제2∼제7 조명 모듈(IL2∼IL7)은, 제1 조명 모듈(IL1)과 동등한 구성이다. 이하의 설명에 있어서는, 제1∼제7 조명 모듈(IL1∼IL7) 중 제1 조명 모듈(IL1)에 대해서 주로 설명하고, 제2∼제7 조명 모듈(IL2∼IL7)에 대한 설명은 간략하게 하거나 생략한다.

릴레이 광학계(21)로부터의 광은, 라이트 가이드 유닛(23)의 입사단(24)에 입사하고, 복수의 출사단(25A∼25G)으로부터 출사된다. 제1 조명 모듈(IL1)은, 출사단(25A)으로부터의 광의 진행을 차단할 수 있는 셔터 장치(26)와, 출사단(25A)으로부터의 광이 공급되는 콜리메이트 렌즈(27)와, 콜리메이트 렌즈(27)로부터의 광이 공급되는 플라이 아이 인터그레이터(28)와, 플라이 아이 인터그레이터(28)로부터의 광이 공급되는 콘덴서 렌즈(29)를 구비하고 있다. 콘덴서 렌즈(29)로부터 출사된 노광광(EL)은, 조명 영역(IR1)에 조사된다. 제1 조명 모듈(IL1)은, 조명 영역(IR1)을 균일한 조도 분포의 노광광(EL)으로 조명한다.

제2∼제7 조명 모듈(IL2∼IL7)은 제1 조명 모듈(IL1)과 동등한 구성이다. 제2∼제7 조명 모듈(IL2∼IL7)의 각각은 각 조명 영역(IR2∼IR7)을 균일한 조도 분포의 노광광(EL)으로 조명한다. 조명 시스템(IS)은 조명 영역(IR1∼IR7)에 배치된 마스크(M)의 적어도 일부를 균일한 조도 분포의 노광광(EL)으로 조명한다.

도 4는, 본 실시형태에 따른 투영 시스템(PS), 제1 검출 시스템(7), 제2 검출 시스템(8), 표면 얼라인먼트 시스템(40), 이면 얼라인먼트 시스템(60) 및 투영 영역(PR1∼PR7)에 배치된 기판 스테이지(2)의 일례를 나타내는 도면이다.

우선, 제1 투영 광학계(PL1)에 대해서 설명한다. 도 4에 있어서, 제1 투영 광학계(PL1)는, 제1 조명 모듈(IL1)에 의해 노광광(EL)으로 조명된 마스크(M)의 패턴의 상을 기판(P)에 투영한다. 제1 투영 광학계(PL1)는, 상면 조정부(33)와, 시프트 조정부(34)와, 2쌍의 반사 굴절형 광학계(31, 32)와, 시야 조리개(35)와, 스케일링 조정부(36)를 구비하고 있다.

조명 영역(IR1)에 조사되어, 마스크(M)를 투과한 노광광(EL)은, 상면 조정부(33)에 입사한다. 상면 조정부(33)는, 제1 투영 광학계(PL1)의 상면의 위치(Z축, θX, 및 θY 방향에 관한 위치)를 조정할 수 있다. 상면 조정부(33)는, 마스크(M) 및 기판(P)에 대하여 광학적으로 거의 공역인 위치에 배치되어 있다. 상면 조정부(33)는, 제1 광학 부재(33A) 및 제2 광학 부재(33B)와, 제2 광학 부재(33B)에 대하여 제1 광학 부재(33A)를 이동시킬 수 있는 구동 장치(도시되지 않음)를 구비하고 있다. 제1 광학 부재(33A)와 제2 광학 부재(33B)는, 기체 베어링에 의해, 소정의 갭을 두고 대향한다. 제1 광학 부재(33A) 및 제2 광학 부재(33B)는, 노광광(EL)을 투과할 수 있는 유리판이며, 각각 쐐기 형상을 갖는다. 제어 장치(5)는 구동 장치를 작동하여, 제1 광학 부재(33A)와 제2 광학 부재(33B)의 위치 관계를 조정함으로써, 제1 투영 광학계(PL1)의 상면의 위치를 조정할 수 있다. 상면 조정부(33)를 통과한 노광광(EL)은, 시프트 조정부(34)에 입사한다.

시프트 조정부(34)는 기판(P) 상에 있어서의 마스크(M)의 패턴의 상을 X축 방향 및 Y축 방향으로 시프트시킬 수 있다. 시프트 조정부(34)를 투과한 노광광(EL)은, 첫 번째 쌍의 반사 굴절형 광학계(31)에 입사한다. 반사 굴절형 광학계(31)는, 마스크(M)의 패턴의 중간상을 형성한다. 반사 굴절형 광학계(31)로부터 출사된 노광광(EL)은 시야 조리개(35)에 공급된다.

시야 조리개(35)는 반사 굴절형 광학계(31)에 의해 형성되는 패턴의 중간상의 위치에 배치되어 있다. 시야 조리개(35)는 투영 영역(PR1)을 규정한다. 본 실시형태에 있어서, 시야 조리개(35)는 기판(P) 상에 있어서의 투영 영역(PR1)을 사다리꼴 형상으로 규정한다. 시야 조리개(35)를 통과한 노광광(EL)은, 두 번째 쌍의 반사 굴절형 광학계(32)에 입사한다.

반사 굴절형 광학계(32)는, 반사 굴절형 광학계(31)와 동일하게 구성되어 있다. 반사 굴절형 광학계(32)로부터 출사된 노광광(EL)은, 스케일링 조정부(36)에 입사한다. 스케일링 조정부(36)는, 마스크(M)의 패턴의 상의 배율(스케일링)을 조정할 수 있다. 스케일링 조정부(36)를 통과한 노광광(EL)은 기판(P)에 조사된다. 본 실시형태에 있어서, 제1 투영 광학계(PL1)는, 마스크(M)의 패턴의 상을, 기판(P) 상에, 정립등배로 투영한다.

전술한 상면 조정부(33), 시프트 조정부(34) 및 스케일링 조정부(36)에 의해, 제1 투영 광학계(PL1)의 결상 특성(광학 특성)을 조정하는 결상 특성 조정 장치(30)가 구성된다. 결상 특성 조정 장치(30)는, X축, Y축, Z축, θX, θY, 및 θZ 방향의 6개의 방향에 관한 제1 투영 광학계(PL1)의 상면의 위치를 조정할 수 있고, 패턴의 상의 배율을 조정할 수 있다.

이상, 제1 투영 광학계(PL1)에 대해서 설명했다. 제2∼제7 투영 광학계(PL2∼PL7)는, 제1 투영 광학계(PL1)와 동등한 구성을 갖는다. 제2∼제7 투영 광학계(PL2∼PL7)에 대한 설명은 생략한다.

도 2 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 기판 유지부(16)에 대하여 +X측의 기판 스테이지(2)의 상면에는, 기준 부재(43)가 배치되어 있다. 기준 부재(43)의 상면(44)은, 기판 유지부(16)에 유지된 기판(P)의 표면과 거의 동일 평면 내에 배치된다. 또한, 기준 부재(43)의 상면(44)에, 노광광(EL)을 투과시킬 수 있는 투과부(45)가 배치되어 있다. 기준 부재(43)의 아래쪽에는 투과부(45)를 투과한 광을 수광할 수 있는 수광 장치(46)가 배치되어 있다. 수광 장치(46)는, 투과부(45)를 통한 광이 입사하는 렌즈계(47)와, 렌즈계(47)를 통과한 광을 수광하는 광 센서(48)를 갖는다. 본 실시형태에 있어서, 광 센서(48)는 촬상 소자(CCD)를 포함한다. 광 센서(48)는 수광한 광에 따른 신호를 제어 장치(5)에 출력한다.

또한, 기판 유지부(16)에 대하여 -X측의 기판 스테이지(2)의 상면에는, 투과부(49)를 갖는 광학 부재(50)가 배치되어 있다. 광학 부재(50)의 아래쪽에는, 투과부(49)를 투과한 광을 수광할 수 있는 수광 장치(51)가 배치되어 있다. 수광 장치(51)는, 투과부(49)를 통과한 광이 입사하는 렌즈계(52)와, 렌즈계(52)를 통과한 광을 수광하는 광 센서(53)를 갖는다. 광 센서(53)는, 수광한 광에 따른 신호를 제어 장치(5)에 출력한다.

다음으로, 간섭계 시스템(6), 제1, 제2 검출 시스템(7, 8), 표면 얼라인먼트 시스템(40) 및 이면 얼라인먼트 시스템(60)에 대해서 설명한다. 도 1 및 도 2에 있어서, 간섭계 시스템(6)은, 마스크 스테이지(1)의 위치 정보를 계측하는 레이저 간섭계 유닛(6A)과, 기판 스테이지(2)의 위치 정보를 계측하는 레이저 간섭계 유닛(6B)을 갖는다. 레이저 간섭계 유닛(6A)은, 마스크 스테이지(1)에 배치된 계측 미러(1R)를 이용하여 마스크 스테이지(1)의 위치 정보를 계측할 수 있다.

레이저 간섭계 유닛(6B)은 기판 스테이지(2)에 배치된 계측 미러(2R)를 이용하여 기판 스테이지(2)의 위치 정보를 계측할 수 있다. 본 실시형태에 있어서, 간섭계 시스템(6)은 레이저 간섭계 유닛(6A, 6B)을 이용하여, X축, Y축, 및 θX 방향에 관한 마스크 스테이지(1) 및 기판 스테이지(2) 각각의 위치 정보를 계측할 수 있다.

제1 검출 시스템(7)은 마스크(M)의 하면(패턴 형성면)의 Z축 방향의 위치를 검출한다. 제1 검출 시스템(7)은 소위, 사입사(斜入射) 방식의 다점 포커스·레벨링 검출 시스템이며, 도 4에 나타내는 바와 같이, 마스크 스테이지(1)에 유지된 마스크(M)의 하면과 대향 배치되는 복수의 검출기(7A∼7F)를 갖는다. 검출기(7A∼7F)의 각각은, 소정의 검출 영역에 검출광을 조사하는 투사부와, 검출 영역에 배치된 마스크(M)의 하면으로부터의 검출광을 수광할 수 있는 수광부를 갖는다.

제2 검출 시스템(8)은 기판(P)의 표면(노광면)의 Z축 방향의 위치를 검출한다. 제2 검출 시스템(8)은 소위, 사입사 방식의 다점 포커스·레벨링 검출 시스템 이며, 도 4에 나타내는 바와 같이, 기판 스테이지(2)에 유지된 기판(P)의 표면과 대향 배치되는 복수의 검출기(8A∼8H)를 갖는다. 검출기(8A∼8H)의 각각은, 소정의 검출 영역에 검출광을 조사하는 투사부와, 이 검출 영역에 배치된 기판(P)의 표면으로부터의 검출광을 수광할 수 있는 수광부를 갖는다.

표면 얼라인먼트 시스템(40)은 기판(P)에 마련되어 있는 얼라인먼트 마크(m1∼m6)(도 7 등 참조)를 검출한다. 표면 얼라인먼트 시스템(40)은 소위, 오프 엑시스 방식의 얼라인먼트 시스템이며, 도 4에 나타내는 바와 같이, 기판 스테이지(2)에 유지된 기판(P)의 표면과 대향 배치되는 복수의 현미경(40A∼40F)을 갖는다. 현미경(40A∼40F)의 각각은, 검출 영역(AL1∼AL6)에 검출광을 조사하는 투사부와, 검출 영역(AL1∼AL6)에 배치되는 얼라인먼트 마크(m1∼m6)의 광학상을 취득할 수 있는 수광부를 갖는다.

이면 얼라인먼트 시스템(60)은 기판(P)에 마련되어 있는 얼라인먼트 마크(m1∼m6)(도 7 등 참조)를 검출한다. 이면 얼라인먼트 시스템(60)은, 표면 얼라인먼트 시스템(40)과 동일하게 소위, 오프 엑시스 방식의 얼라인먼트 시스템이다. 이면 얼라인먼트 시스템(60)은, 도 4에 나타내는 바와 같이 기판 스테이지(2)의 스테이지 본체(2A)에 설치되어 있고, 기판(P)의 -Z측의 면(이면)측으로부터 얼라인먼트 마크(m1∼m6)를 검출할 수 있게 되어 있다. 또한, 이면 얼라인먼트 시스템(60)은, 스테이지 본체(2A)에 설치되어 있기 때문에, 해당 기판 스테이지(2)와 일체적으로 이동 가능하게 되어 있다. 이면 얼라인먼트 시스템(60)은, 기판 스테이지(2) 중 기판 유지부(16)와는 상이한 위치에 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 기판 유지부(16)의 교환 시에 이면 얼라인먼트 시스템(60)이 기판 스테이지(2)로부터 제거되는 일은 없고, 이면 얼라인먼트 시스템(60)의 위치를 기판 유지부(16)의 교환 시마다 설정하는 수고를 생략할 수 있다. 또한, 기판 유지부(16)에 의한 열의 영향이 억제되기도 한다.

이면 얼라인먼트 시스템(60)은 스테이지 본체(2A) 중 +X측의 단부 및 -X측의 단부에 설치되어 있다. 스테이지 본체(2A)의 -X측 단부에는, 예를 들면 Y 방향을 따라서 복수(예를 들면 4개)의 현미경(60A∼60F)이 설치되어 있다. 스테이지 본체(2A)의 +X측 단부에는, 예를 들면 Y 방향을 따라서 복수(예를 들면 4개)의 현미경(60G∼60L)이 설치되어 있다.

도 5는 이면 얼라인먼트 시스템(60)의 구성을 나타내는 도면이다. 이면 얼라인먼트 시스템(60)은, 검출광을 출사하는 광원(61), 이 광원(61)으로부터의 검출광이 입사되는 송광 렌즈계(62), 이 송광 렌즈계(62)를 통과한 검출광을 마스크(M)의 하면에 유도하는 미러(63 및 64), 이 미러(63 및 64)에 의해서 유도된 검출광을 검출 영역(소정 영역)(AL11∼AL16, AL21∼AL26)에 포커스하는 렌즈(65), 검출 영역(AL11∼AL16, AL21∼AL26)에서 반사한 검출광을 유도하는 렌즈(66), 및 렌즈(66)에 의해서 유도되는 검출광을 검출하는 상기한 현미경(60A∼60F, 60G∼60L)을 갖고 있다. 검출 영역(AL11∼AL16, AL21∼AL26)에는, 예를 들면 얼라인먼트 마크(m1∼m6)가 마련된다.

도 5에 나타내는 이면 얼라인먼트 시스템(60)의 구성은, 예를 들면 상기한 표면 얼라인먼트 시스템(40)의 구성으로서 이용해도 상관없다. 이와 같이, 이면 얼라인먼트 시스템(60)에 있어서는, 검출 영역(AL11∼AL16, AL21∼AL26)에 검출광을 투사하고, 현미경(60A∼60F, 60G∼60L)에서 반사광을 수광함으로써, 해당 검출 영역(AL11∼AL16, AL21∼AL26)에 마련되는 얼라인먼트 마크(m1∼m6)의 광학상을 취득 가능하게 되어 있다.

도 6은 조명 영역(IR1∼IR7)과 마스크(M)의 위치 관계의 일례를 나타내는 모식도이며, 마스크(M)의 하면을 포함하는 평면 내의 위치 관계를 나타내고 있다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 마스크(M)의 하면은, 패턴이 형성된 패턴 영역(MA)을 갖는다.

본 실시형태에 있어서, 조명 영역(IR1∼IR7)의 각각은, XY 평면 내에 있어서 사다리꼴 형상으로 되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 조명 모듈(IL1, IL3, IL5, IL7)에 의한 조명 영역(IR1, IR3, IR5, IR7)이, Y축 방향으로 거의 등간격으로 배치되고, 조명 모듈(IL2, IL4, IL6)에 의한 조명 영역(IR2, IR4, IR6)이, Y축 방향으로 거의 등간격으로 배치되어 있다. 조명 영역(IR1, IR3, IR5, IR7)은, 조명 영역(IR2, IR4, IR6)에 대하여 -X측에 배치되어 있다. 또한, Y축 방향에 관해서, 조명 영역(IR1, IR3, IR5, IR7)의 사이에 조명 영역(IR2, IR4, IR6)이 배치된다.

제어 장치(5)는, 마스크 스테이지(1)를 X축 방향으로 이동시켜, 검출기(7A∼7F)의 검출 영역에 대하여 마스크 스테이지(1)에 유지된 마스크(M)의 하면을 X축 방향으로 이동시키고, 검출기(7A∼7F)의 검출 영역에, 마스크(M)의 하면(패턴 영역(MA))에 설정된 복수의 검출점을 배치하여, 이들 복수의 검출점의 Z축 방향의 위치를 검출할 수 있다. 제어 장치(5)는, 제1 검출 시스템(7)으로부터 출력되는, 복수의 검출점의 각각에서 검출된 마스크(M)의 하면의 Z축 방향의 위치에 기초하여, 마스크(M)의 하면[패턴 영역(MA)]의 Z축, θX, 및 θY 방향에 관한 위치 정보(맵 데이터)를 취득할 수 있다.

도 7은 현미경(40A∼40F)에 의한 검출 영역(AL1∼AL6)과, 현미경(60A∼60L) 에 의한 검출 영역(AL11∼AL18)과, 기판(P)의 얼라인먼트 마크(m1∼m6)의 사이의 위치 관계의 일례를 나타내는 모식도이며, 기판(P)의 표면을 포함하는 평면 내의 위치 관계를 나타내고 있다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 있어서, 기판(P)의 표면은, 마스크(M)의 패턴의 상이 투영되는 복수의 노광 영역(피처리 영역)(PA1∼PA6)을 갖는다. 본 실시형태에 있어서, 기판(P)의 표면은, 6개의 노광 영역(PA1∼PA6)을 갖는다. 노광 영역(PA1, PA2, PA3)이, Y축 방향으로 거의 등간격으로 떨어져 배치되고, 노광 영역(PA4, PA5, PA6)이, Y축 방향으로 거의 등간격으로 떨어져 배치되어 있다. 노광 영역(PA1, PA2, PA3)은, 노광 영역(PA4, PA5, PA6)에 대하여 +X측에 배치되어 있다.

본 실시형태에 있어서, 투영 영역(PR1∼PR7)의 각각은, XY 평면 내에 있어서 사다리꼴이다. 본 실시형태에 있어서, 투영 광학계(PL1, PL3, PL5, PL7)에 의한 투영 영역(PR1, PR3, PR5, PR7)이, Y축 방향으로 거의 등간격으로 배치되고, 투영 광학계(PL2, PL4, PL6)에 의한 투영 영역(PR2, PR4, PR6)이, Y축 방향으로 거의 등간격으로 배치되어 있다. 투영 영역(PR1, PR3, PR5, PR7)은, 투영 영역(PR2, PR4, PR6)에 대하여 -X측에 배치되어 있다. 또한, Y축 방향에 관해서, 투영 영역(PR1, PR3, PR5, PR7)의 사이에 투영 영역(PR2, PR4, PR6)이 배치된다.

본 실시형태에 있어서, 현미경(40A∼40F)에 의한 검출 영역(AL1∼AL6)은, 투영 영역(PR1∼PR7)에 대하여 -X측에 배치되어 있다. 검출 영역(AL1∼AL6)은, Y축 방향으로 떨어져 배치된다. 복수의 검출 영역(AL1∼AL6) 중, Y축 방향으로 외측 2개의 검출 영역(AL1)과 검출 영역(AL6) 사이의 간격은, 복수의 노광 영역(PA1∼PA6) 중, Y축 방향으로 외측 2개의 노광 영역(PA1)(PA4)의 -Y측의 에지와 노광 영역(PA3)(PA6)의 +Y측의 에지 사이의 간격과 거의 동일하다.

본 실시형태에 있어서, 현미경(60A∼60F)에 의한 검출 영역(AL11∼AL14) 및 현미경(60G∼60L)은, 예를 들면 스테이지 본체(2A) 상의 Y 방향을 따른 직선 상에 각각 배열되어 있다. 검출 영역(AL11)과 검출 영역(AL12) 사이의 간격, 및 검출 영역(AL15)과 검출 영역(AL16) 사이의 간격은, 각각 현미경(40A)에 의한 검출 영역(AL1)과 현미경(40C)에 의한 검출 영역(AL3) 사이의 간격과 동일하게 되어 있다. 검출 영역(AL12)과 검출 영역(AL13) 사이의 간격, 및 검출 영역(AL16)과 검출 영역(AL17) 사이의 간격은, 각각 상기 검출 영역(AL3)과 현미경(40D)에 의한 검출 영역(AL4) 사이의 간격과 동일하게 되어 있다. 검출 영역(AL13)과 검출 영역(AL14) 사이의 간격, 및 검출 영역(AL17)과 검출 영역(AL18) 사이의 간격은, 상기 검출 영역(AL4)과 현미경(40F)에 의한 검출 영역(AL6) 사이의 간격과 동일하게 되어 있다. 이 때문에, 현미경(60A∼60F)에 의한 검출 영역(AL11∼AL14), 검출 영역(AL15)∼검출 영역(AL18)은, 각각 상기한 검출 영역(AL1, AL3, AL4, AL6)에 중복되게 되어 있다.

표면 얼라인먼트 시스템(40) 및 이면 얼라인먼트 시스템(60)은, 기판(P)에 마련되어 있는 복수의 얼라인먼트 마크(m1∼m6)를 검출한다. 본 실시형태에 있어서, 기판(P) 상에는 Y축 방향으로 떨어져 6개의 얼라인먼트 마크(m1∼m6)가 마련되고, 이들 얼라인먼트 마크(m1∼m6)의 그룹이, X축 방향으로 떨어진 4개소에 배치되어 있다. 얼라인먼트 마크(m1, m2)는 노광 영역(PA1, PA4)의 각 양단부에 인접하여 마련되고, 얼라인먼트 마크(m3, m4)는, 노광 영역(PA2, PA5)의 각 양단부에 인접하여 마련되며, 얼라인먼트 마크(m5, m6)는 노광 영역(PA3, PA6)의 각 양단부에 인접하여 마련되어 있다.

본 실시형태에 있어서는, 기판(P) 상에 있어서 Y축 방향으로 떨어져 배치된 6개의 얼라인먼트 마크(m1∼m6)에 대응하여, 현미경(40A∼40F)[검출 영역(AL1∼AL6)], 현미경(60A∼60F)[검출 영역(AL11∼AL16)] 및 현미경(60G∼60L)[검출 영역(AL21∼AL26)]이 배치되어 있다. 현미경(40A∼40F)의 검출 영역은, 얼라인먼트 마크(m1∼m6) 상에 동시에 배치되도록 설치되어 있다. 현미경(60A∼60F), 현미경(60G∼60L)의 검출 영역은, 6개의 얼라인먼트 마크(m1∼m6) 중 4개의 얼라인먼트 마크(m1, m3, m4, m6) 상에 동시에 배치되도록 되어 있다.

다음에, 전술한 구성을 갖는 노광 장치(EX)를 이용하여 기판(P)을 노광하는 방법의 일례에 대해서, 도 8의 플로우 차트 및 도 9a∼도 12의 모식도를 참조하면서 설명한다.

우선, 제어 장치(5)는 마스크(M)를 마스크 스테이지(1)에 반입(로드)한다(단계 S1). 마스크(M)가 마스크 스테이지(1)에 유지된 후, 노광 레시피에 기초하여, 마스크(M)의 얼라인먼트 처리, 각종 계측 처리, 및 캘리브레이션 처리를 포함한 셋업 처리가 실행된다(단계 S2). 본 실시형태에 있어서, 마스크(M)의 얼라인먼트 처리는, 마스크(M)에 배치된 얼라인먼트 마크(도시하지 않음)의 상을 투영 시스템(PS) 및 투과부(45)를 통해 수광 장치(46)에서 수광하여, XY 평면 내에 있어서의 마스크(M)의 위치를 계측하는 처리를 포함한다.

계측 처리로서는, 예를 들면 각 투영 광학계(PL1∼PL7)에서 출사되는 노광광(EL)의 조도를 수광 장치(51)를 이용하여 계측하는 처리 및 각 투영 광학계(PL1∼PL7)의 결상 특성을 수광 장치(46)를 이용하여 계측하는 처리 중 적어도 하나를 포함한다.

또한, 계측 처리에 있어서는, 표면 얼라인먼트 시스템(40)의 검출 영역(AL1∼AL6)과 마스크(M)의 패턴 상의 투영 위치의 위치 관계(베이스 라인량)를, 표면 얼라인먼트 시스템(40), 투과부(45) 및 수광 장치(46) 등을 이용하여 계측하는 처리가 행해진다. 이 경우, 예를 들면 도 9a 및 도 9b에 나타내는 바와 같이, 마스크(M)에 설치된 마크(Ma)에 노광광을 조사하고, 마크(Ma)를 통한 패턴 상을 기준 부재(43)에 투영하며, 기준 부재(43)를 기준으로 하는 패턴 상을 수광 장치(46)에 검출시킨다. 제어 장치(5)는, 수광 장치(46)에서의 검출 결과에 기초하여 베이스 라인량을 측정한다. 이 동작을, 도 9a에 나타내는 바와 같이, 우선 투영 광학계(PL1, PL3, PL5 및 PL7)에 대해서 행하고, 그 후, 도 9b에 나타내는 바와 같이, 투영 광학계(PL2, PL4, PL6)에 대해서 행한다.

캘리브레이션 처리는 계측 처리의 결과를 이용하여, 각 조명 모듈(IL1∼IL7)로부터 출사되는 노광광(EL)의 조도를 조정하는 처리, 및 수광 장치(46)를 이용하여 계측한 결상 특성의 계측 결과에 기초하여, 각 투영 광학계(PL1∼PL7)의 결상 특성을 결상 특성 조정 장치(30)를 이용하여 조정하는 처리 중 적어도 하나를 포함한다.

제어 장치(5)는 상기 각 처리를 완료시킨 후, 소정의 타이밍에서, 기판(P)을 기판 스테이지(2)에 반입(로드)한다(단계 S3). 기판(P)이 기판 스테이지(2)에 유지된 후, 노광 레시피에 기초하여, 기판(P)의 얼라인먼트 처리가 실행된다. 얼라인먼트 처리에서는, 기판(P)에 마련되는 얼라인먼트 마크(m1∼m6)가 검출되고(단계 S4), 검출 결과에 따라서 기판 스테이지(2)를 구동시킨다(단계 S5).

기판(P)의 얼라인먼트 처리 후, 각 노광 영역(PA1∼PA6)의 노광을 개시한다(단계 S6). 이 노광 처리에서는, 예를 들면 제어 장치(5)는, 패턴 영역(MA)을 조명 영역(IR1∼IR7)으로 이동시키고, 투영 영역(PR1∼PR7)으로 노광 영역(PA1∼PA3)을 이동시켜, 각 노광 영역(PA1∼PA6)의 노광을 개시한다.

이하, 동일 로트에 있어서, 상기한 단계 S1∼단계 S6의 처리가 반복된다. 동일 로트는, 동일한 마스크(M)를 이용하여 노광되는 복수의 기판(P)의 그룹을 포함한다. 적어도 동일 로트에 있어서는, 동일한 노광 레시피 하에서 노광이 실행된다.

다음에, 상기 동작에 포함되는 기판(P)의 얼라인먼트 마크 검출 처리(단계 S4)에 대해서 설명한다.

본 실시형태에 있어서의 기판(P)의 얼라인먼트 처리에서는, 노광 처리를 행하는 최초의 수매의 기판(P)에 대해서는, 표면 얼라인먼트 시스템(40) 및 이면 얼라인먼트 시스템(60)의 양방을 이용하여 얼라인먼트 마크(m1∼m6)를 검출한다(단계 S4-1).

제어 장치(5)는 기판(P)이 기판 스테이지(2)에 반입될 때, 표면 얼라인먼트 시스템(40)의 교정 처리를 행하게 한다. 이 교정 처리는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 표면 얼라인먼트 시스템(40)에 의해서 기준 부재(43)를 검출시키고, 검출 결과에 기초하여 표면 얼라인먼트 시스템(40)을 교정한다. 이 교정 처리에 있어서, 제어 장치(5)는, 예를 들면 검출치를 교정한다.

교정 처리 후, 제어 장치(5)는, 기판 스테이지(2)를 -X측으로 이동시키고, 기판(P)에 설치된 4열의 얼라인먼트 마크(m1∼m6)를 -X측의 열로부터 +X측의 열로 순서대로 검출시킨다. 도 11a에 나타내는 바와 같이, 기판(P)의 가장 -X측에 배치된 얼라인먼트 마크(m1∼m6)를 검출하는 경우에는, 표면 얼라인먼트 시스템(40) 및 이면 얼라인먼트 시스템(60)을 이용하여 검출시킨다.

이면 얼라인먼트 시스템(60)은 스테이지 본체(2A)에 설치되어 있기 때문에, 기판 스테이지(2)가 이동하는 경우라도 기판(P)과의 사이의 상대 위치가 변화하는 일은 없다. 이면 얼라인먼트 시스템(60)에 의한 검출은, 현미경(60A∼60F, 60G∼60L)의 각각에 대응하는 열의 6개의 얼라인먼트 마크(m1∼m6) 중, 4개의 얼라인먼트 마크(m1, m3, m4, m6)에 대해서 행해진다.

제어 장치(5)는 표면 얼라인먼트 시스템(40)에서의 검출 결과와 이면 얼라인먼트 시스템(60)에서의 검출 결과를 이용하여 이면 얼라인먼트 시스템(60)의 교정을 행하게 한다. 이 경우, 제어 장치(5)는 표면 얼라인먼트 시스템(40)의 검출 결과를 기준으로 하여 이면 얼라인먼트 시스템(60)의 검출 결과의 어긋남을 산출하고, 해당 산출 결과에 기초하여 이면 얼라인먼트 시스템(60)을 교정한다. 표면 얼라인먼트 시스템(40)은 기판(P)의 로드 시에 계측 처리가 행해져 있기 때문에, 해당 표면 얼라인먼트 시스템(40)의 검출 결과를 기준치로서 적합하게 이용할 수 있다. 교정 처리에서, 제어 장치(5)는, 예를 들면 이면 얼라인먼트 시스템(60)의 검출치를 교정한다. 이하 설명하는 교정 처리에 있어서도 동일하며, 이 경우, 제어 장치(5)가 표면 얼라인먼트 시스템(40) 또는 이면 얼라인먼트 시스템(60)의 교정부가 된다.

이 교정은, 예를 들면 이면 얼라인먼트 시스템(60)에 의한 검출 결과의 수정치를 구하고, 다음번 이후의 이면 얼라인먼트 시스템(60)의 검출 결과에 해당 수정치가 반영되도록 하는 것을 포함한다. 이면 얼라인먼트 시스템(60)의 기판 스테이지(2)의 구동 제어와, 이면 얼라인먼트 시스템(60)의 교정이 병행되어 행해지기 때문에, 얼라인먼트 동작의 시간이 단축되게 된다. 이면 얼라인먼트 시스템(60)의 교정 결과는, 예를 들면 제어 장치(5)의 기억부(도시하지 않음) 등에 기억시켜 둔다.

가장 -X측의 얼라인먼트 마크(m1∼m6)의 검출이 완료된 후, 제어 장치(5)는, 기판 스테이지(2)를 다시 -X측으로 이동시키고, 표면 얼라인먼트 시스템(40)을 단독으로 이용하여 얼라인먼트 마크(m1∼m6)의 열을 -X측으로부터 +X측으로 순서대로 검출시킨다. 제어 장치(5)는 가장 +X측에 배치되는 얼라인먼트 마크(m1∼m6)를 검출시킬 때에는, 도 11b에 나타내는 바와 같이, 표면 얼라인먼트 시스템(40)과 이면 얼라인먼트 시스템(60)의 양방을 이용하여 검출시키도록 한다. 이 경우, 제어 장치(5)는, 상기와 동일하게 이면 얼라인먼트 시스템(60)의 교정도 행하게 한다.

또한, 최초의 수매의 기판(P)을 처리한 후의 기판(P)에 대해서는, 이면 얼라인먼트 시스템(60)만을 이용하여 얼라인먼트 마크(m1∼m6)를 검출한다(단계 S4-2).

이 경우, 예를 들면 도 12에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(5)는, 기판(P)을 기판 스테이지(2)에 로드하는 것과 거의 동시에, 이면 얼라인먼트 시스템(60)을 이용하여 기판(P)의 가장 -X측에 배치된 얼라인먼트 마크(m1∼m6)와, 기판(P)의 가장 +X측에 배치된 얼라인먼트 마크(m1∼m6)를 검출시킨다.

최초의 수매의 기판(P)의 얼라인먼트에 의해서, 제어 장치(5)의 기억부에는 이면 얼라인먼트 시스템(60)의 교정 정보가 축적되어 기억되어 있다. 이 때문에, 이후의 기판(P)의 얼라인먼트를 행하는 경우에는, 제어 장치(5)는, 상기 축적된 정보를 이용하여 적절하게 이면 얼라인먼트 시스템(60)을 교정하면서 상기한 검출을 행하게 한다.

단계 S4-2에 있어서는, 기판(P)을 기판 스테이지(2)에 로드하는 것과 대략 동시에 얼라인먼트 마크(m1∼m6)가 검출되기 때문에, 제어 장치(5)는, 해당 기판 스테이지(2)를 기판(P)의 로드 위치로부터 노광 위치까지 이동시키면서 검출 결과를 연산하도록 해도 상관없다. 이 경우, 기판 스테이지(2)가 노광 위치에 도달하기 전에 제어 장치(5)에 의한 연산이 행해지고, 연산 결과를 반영시킨 위치에 기판 스테이지(2)가 배치되게 된다.

하나의 로트의 처리가 종료되면, 마스크(M)가 교환된다. 새로운 마스크(M)가 마스크 스테이지(1)에 로드되고, 셋업 처리를 행하여, 기판(P)을 로드한 후, 제어 장치(5)는, 단계 S4에 있어서 최초의 수매의 기판(P)에 대해서는 상기 단계 S4-1을 행하게 하고, 그 후의 기판(P)에 대해서는 상기 단계 S4-2를 행하게 한다.

이상과 같이, 본 실시형태에 따르면, 기판 스테이지(2)에 로드되는 기판(P) 중 소정의 검출 영역(AL11∼AL16, AL21∼AL26)에 위치하는 얼라인먼트 마크(m1∼m6)를 검출하는 이면 얼라인먼트 시스템(60)이 기판 스테이지(2)에 설치되어 있고, 해당 이면 얼라인먼트 시스템(60)의 검출 결과에 기초하여 기판 스테이지(2)의 구동 제어를 행하는 제어 장치(5)가 설치되어 있기 때문에, 기판 스테이지(2)를 이동시키는 일 없이 얼라인먼트 마크(m1∼m6)를 검출할 수 있고, 해당 검출 결과에 기초하여 기판 스테이지(2)의 구동 제어를 행할 수 있다. 이에 따라, 얼라인먼트 마크(m1∼m6)의 검출 및 해당 검출 결과에 기초한 기판 스테이지(2)의 구동 동작이 단시간에 행해지게 되기 때문에, 스루풋의 향상을 꾀할 수 있다.

[제2 실시형태]

다음에, 본 발명의 제2 실시형태를 설명한다. 본 실시형태에서는, 조명 광학계 및 투영 광학계의 구성이 제1 실시형태와는 상이하고, 다른 구성은 제1 실시형태와 동일하다. 이하, 본 실시형태에서는, 제1 실시형태와의 상이점을 중심으로 설명한다.

도 13은, 본 실시형태에 따른 노광 장치(EX2)의 전체 구성을 나타내는 도면이다.

노광 장치(EX2)는 마스크(M)를 노광광(EL)으로 조명하는 조명 시스템(IS2)과, 노광광(EL)으로 조명된 마스크(M)의 패턴의 상을 기판(P)에 투영하는 투영 시스템(PS2)과, 기판(P)을 유지하여 이동할 수 있는 기판 스테이지(PST)와, 노광 장치(EX2) 전체의 동작을 제어하는 제어 장치(110)를 구비하고 있다.

조명 시스템(IS2)은 타원경(102), 다이크로익 미러(103), 콜리메이트 렌즈(104), 파장 선택 필터(105), 감광 필터(106), 집광 렌즈(107), 라이트 가이드 파이버(108), 조명 광학계(IL11∼IL14)를 갖고 있다.

타원경(102)의 제1 초점 위치에 배치된 도시하지 않는 광원에서 출사된 광속은, 타원경(102)의 반사막, 다이크로익 미러(103)의 반사막에 의해서 g선(파장 436 ㎚), h선(파장 405 ㎚) 및 i선(파장 365 ㎚)의 광을 포함하는 파장 영역의 광이 취출되어, 콜리메이트 렌즈(104)에 입사되도록 되어 있다. 광원상은 타원경(102)의 제2 초점 위치에 형성되도록 되어 있다. 타원경(102)의 제2 초점 위치에 형성된 광원상으로부터의 발산 광속은, 콜리메이트 렌즈(104)에 의해서 평행광으로 되고, 소정의 노광 파장 영역의 광속만을 투과시키는 파장 선택 필터(105)를 통과하도록 되어 있다.

파장 선택 필터(105)를 통과한 광속은, 감광 필터(106)를 통과하고, 집광 렌즈(107)에 의해 라이트 가이드 파이버(108)의 입사구(108a)의 입사단에 집광된다. 여기서, 라이트 가이드 파이버(108)는, 예를 들면 다수의 파이버 소선을 랜덤으로 묶어 구성된 랜덤 라이트 가이드 파이버로서, 입사구(108a)와 4개의 출사구[이하, 출사구(108b, 108c, 108d 및 108e)라 표기함]를 구비하고 있다. 라이트 가이드 파이버(108)의 입사구에 입사한 광속은, 라이트 가이드 파이버(108)의 내부를 전파한 후, 4개의 출사구(108b∼108e)에 의해서 분할되어 출사되도록 되어 있다. 분할되어 출사된 광은, 마스크(M)를 부분적으로 조명하는 4개의 부분 조명 광학계(IL11∼IL14)에 입사되도록 되어 있다. 조명 광학계(IL11∼IL14)는, 예를 들면 Y 방향을 따라서 1열로 설치되어 있다. 조명 광학계(IL11∼IL14)를 투과한 광은, 각각 마스크(M)를 거의 균일하게 조명하도록 되어 있다.

마스크(M)의 조명 영역으로부터의 광은, 예를 들면 4개의 투영 광학계(PL11∼PL14)에 입사하도록 되어 있다. 투영 광학계(PL11∼PL14)는 조명 광학계(IL11∼IL14)에 의한 조명 영역에 대응하도록, 예를 들면 Y 방향을 따라서 1열로 설치되어 있다. 투영 광학계(PL11∼PL14)는, 마스크(M)의 패턴 상을 기판(P) 상에 결상한다. 본 실시형태에서는, 투영 광학계(PL11∼PL14)로서, 마스크(M) 상의 패턴 상을 기판(P) 상에 확대하여 결상하는 확대 투영 광학계를 이용하고 있다. 투영 광학계(PL11∼PL14)는, 마스크(M)에 있어서의 시야 내의 확대상인 일차 상(像)을 기판(P)의 상야(像野) 내에 형성하는 반사 굴절 투영 광학계이다.

또한, 본 실시형태의 노광 장치(EX2)는, 상기 실시형태와 동일하게, 기판 스테이지(PST)의 위치 정보를 계측하는 간섭계 시스템(150)이나, 기판(P)의 얼라인먼트 마크를 이면측으로부터 검출하는 이면 얼라인먼트 시스템(160)을 구비하고 있다. 또한, 제1 실시형태와 동일하게 기판(P)의 얼라인먼트 마크를 표면측으로부터 검출하는 표면 얼라인먼트 시스템(도시하지 않음)을 구비하고 있다. 도시하지 않는 표면 얼라인먼트 시스템이나, 이면 얼라인먼트 시스템(160)의 구성은, 예를 들면 제1 실시형태의 표면 얼라인먼트 시스템(40), 이면 얼라인먼트 시스템(60)의 구성과 각각 동일한 구성으로 되어 있다.

노광 장치(EX2)를 이용하여 기판(P)을 노광하는 경우, 투영 영역에 마스크(M)의 패턴 상을 투영하면서, 기판 스테이지(PST)를 X 방향으로 1 왕복 이동시킴으로써, 기판(P)의 절반의 영역이 노광된다. 따라서, 기판 스테이지(PST)를 X 방향으로 2 왕복 이동시킴으로써 기판(P)의 전체가 노광되게 된다.

기판(P)에 형성되는 얼라인먼트 마크(도시하지 않음)의 검출을 행하는 경우, 표면 얼라인먼트 시스템만을 이용하여 행하면, 얼라인먼트 마크 검출을 위해 기판 스테이지(PST)를 1왕복 여분으로 이동시킬 필요가 있다. 이에 대하여, 본 실시형태에서 이면 얼라인먼트 시스템(160)을 이용하여 기판(P)의 얼라인먼트 마크를 검출함으로써, 기판 스테이지(PST)의 이동을 1 왕복만큼 생략할 수 있다. 이에 따라, 스루풋의 향상을 꾀할 수 있다.

본 발명의 기술 범위는 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절하게 변경을 가할 수 있다.

예를 들면, 상기 실시형태에 있어서는, 기판(P)의 +X측 단부 및 -X측 단부의 대향하는 2변을 따른 얼라인먼트 마크(m1∼m6)가 배치되는 영역에 대응하여 이면 얼라인먼트 시스템(60)을 배치하는 구성으로 했지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 14에 나타내는 바와 같이, 기판(P)의 X방향 중앙부의 얼라인먼트 마크(m1∼m6)가 배치되는 영역에 대응하는 부분에 이면 얼라인먼트 시스템(60)을 배치하는 구성으로 해도 상관없다.

또한, 상기 실시형태에 있어서는, 기판(P)에 얼라인먼트 마크(m1∼m6)를 마련하고, 해당 얼라인먼트 마크(m1∼m6)를 이면 얼라인먼트 시스템(60)으로 검출하는 구성으로 했지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 얼라인먼트 마크(m1∼m6) 대신에 기판(P)의 근처 부분을 검출하도록 해도 상관없다.

또한, 상기 실시형태에 있어서는, 표면 얼라인먼트 시스템(40)과 이면 얼라인먼트 시스템(60)에서 얼라인먼트 마크(m1∼m6)를 동시에 검출함으로써, 이면 얼라인먼트 시스템(60)의 교정을 행하는 예를 설명했지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 도 15a에 나타내는 바와 같이, 이면 얼라인먼트 시스템(60)이 광원(61)과 미러(63)의 사이에 지표 투영용 슬릿(67)을 갖고, 해당 지표 투영용 슬릿(67)을 통한 광이 기판 스테이지(2) 상에 투영되는 구성으로 해도 상관없다.

이 경우, 도 15b에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(5)는, 이면 얼라인먼트 시스템(60)으로부터 투영되는 지표를 표면 얼라인먼트 시스템(40)에 검출시키고, 검출 결과에 기초하여 이면 얼라인먼트 시스템(60)의 교정을 행할 수 있다. 이에 따라, 기판(P)이 기판 유지부(16)에 배치되기 전에 이면 얼라인먼트 시스템(60)을 교정할 수 있기 때문에, 얼라인먼트 처리에 요하는 시간을 보다 단축할 수 있다.

또한, 이면 얼라인먼트 시스템(60)에 의한 얼라인먼트 마크(m1∼m6)의 검출시에는 기판(P)에 지표를 투영하고, 해당 지표를 기준으로 하는 얼라인먼트 마크(m1∼m6)를 검출할 수 있기 때문에, 보다 높은 정밀도의 검출이 가능해진다. 제어 장치(5)는, 해당 지표를 표면 얼라인먼트 시스템(40)에서도 검출시키도록 해도 상관없다. 또한, 지표 투영용 슬릿(67)과 동일한 구성을 표면 얼라인먼트 시스템(40)에 설치해도 상관없다. 또한, 이 경우에, 패턴 상의 핀트를 맞추기 위해서 기판 스테이지(2)를 Z 방향으로 이동시키도록 해도 상관없다.

또한, 상기 실시형태에 있어서는, 베이스 라인량을 계측할 때에 수광 장치(46)를 이용하는 구성으로 했지만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 도 16에 나타내는 바와 같이, 이면 얼라인먼트 시스템(60)을 이용하여 베이스 라인량을 계측하는 구성으로 해도 상관없다. 이 구성에 있어서는, 베이스 라인량의 계측시에, 마크(Ma)와 현미경(60A∼60F) 또는 현미경(60G∼60L)의 광축이 일치하도록 기판 스테이지(2)를 이동시키고, 마크(Ma)를 통한 패턴 상을 현미경(60A∼60F, 60G∼60L)에서 검출시키도록 한다. 마크(Ma)에 조사하는 광으로서는, 이면 얼라인먼트 시스템(60)에 설치된 광원의 광이어도 상관없고, 상기 실시형태와 동일하게 노광광이어도 상관없다. 노광광을 이용하는 경우에는, 해당 노광광의 파장 영역에 대해서도 검출 가능한 현미경(60A∼60F, 60G∼60L)을 이용하도록 한다. 또한, 이 경우에, 패턴 상의 핀트를 맞추기 위해서 기판 스테이지(2)를 Z 방향으로 이동시키도록 해도 상관없다.

또한, 상기 실시형태에 있어서는, 제어 장치(5)가 이면 얼라인먼트 시스템(60)의 검출 결과를 이용하여 기판 스테이지(2)의 구동 제어를 행하게 하는 예를 설명했지만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 제어 장치(5)가 해당 검출 결과를 이용하여 예를 들면 투영 광학계(PL1∼PL7)의 교정을 행하게 하도록 해도 상관없다.

또한, 표면 얼라인먼트 시스템(40)의 검출 영역과 이면 얼라인먼트 시스템(60)의 검출 영역의 배치에 대해서는, 상기 실시형태에 나타내는 예로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 17의 (a)∼도 17의 (e)에 나타내는 바와 같이, 표면 얼라인먼트 시스템(40)의 검출 영역(400)과 이면 얼라인먼트 시스템(60)의 검출 영역(600)은, 노광 영역(PA)의 배치에 의해서 적절하게 설정할 수 있다. 또한, 검출 영역(400)과 검출 영역(600)을 항상 일치시킬 필요는 없고, 예를 들면 서로의 검출 영역이 어긋나 있거나, 검출 영역의 수가 양자간에서 상이하거나 해도 상관없다.

도 17의 (a)는 6면취로 6회 주사를 행하는 경우의 예를 나타낸다. 도 17의 (b)는, 8면취로 4회 주사를 행하는 경우의 예를 나타낸다. 도 17의 (c)는, 12면취로 6회 주사를 행하는 경우의 예를 나타낸다. 도 17의 (d)는, 18면취로 6회 주사를 행하는 경우의 예를 나타낸다. 도 17의 (e)는, 15면취로 9회 주사를 행하는 경우의 예를 나타낸다. 각각의 경우에 있어서, 도시를 판별하기 쉽게 하기 위해서, 검출 영역(400)과 검출 영역(600)을 엇갈려 나타내고 있지만, 예를 들면 검출 영역(400)과 검출 영역(600)이 중복되도록 해도 상관없다.

또한, 상기 실시형태에 있어서는, 표면 얼라인먼트 시스템(40)이나 이면 얼라인먼트 시스템(60)을 교정할 때에, 제어 장치(5)가 각각의 얼라인먼트 시스템에 있어서의 검출치를 교정하는 예를 들어 설명했지만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 표면 얼라인먼트 시스템(40), 이면 얼라인먼트 시스템(60)에 도시하지 않는 위치 조정용의 액추에이터를 부착해 두고, 제어 장치(5)가 해당 액추에이터를 구동시킴으로써 표면 얼라인먼트 시스템(40) 및 이면 얼라인먼트 시스템(60)의 위치를 교정하도록 해도 상관없다.

또한, 전술한 실시형태의 기판(P)으로서는, 디스플레이 디바이스용의 유리 기판뿐만 아니라, 반도체 디바이스 제조용의 반도체 웨이퍼, 박막 자기 헤드용 세라믹 웨이퍼, 혹은 노광 장치에서 이용되는 마스크 또는 레티클의 원판(합성 석영, 실리콘 웨이퍼) 등이 적용된다.

또한, 노광 장치로서는, 마스크(M)와 기판(P)을 동기 이동시켜 마스크(M)의 패턴을 통한 노광광(EL)으로 기판(P)을 주사 노광하는 스텝·앤드·스캔 방식의 주사형 노광 장치(스캐닝 스테퍼) 외에, 마스크(M)와 기판(P)을 정지한 상태로 마스크(M)의 패턴을 일괄 노광하여, 기판(P)을 순차 단계 이동시키는 스텝·앤드·리피트 방식의 투영 노광 장치(스테퍼)에도 적용할 수 있다.

또한, 본 발명은, 미국 특허 제6341007호 명세서, 미국 특허 제6208407호 명세서, 미국 특허 제6262796호 명세서 등에 개시되어 있는 것과 같은, 복수의 기판 스테이지를 구비한 트윈 스테이지형 노광 장치에도 적용할 수 있다.

또한, 본 발명은, 미국 특허 제6897963호 명세서, 유럽 특허 출원 공개 제1713113호 명세서 등에 개시되어 있는 것과 같은, 기판을 유지하는 기판 스테이지와, 기판을 유지하지 않고서, 기준 마크가 형성된 기준 부재 및/또는 각종의 광전센서를 탑재한 계측 스테이지를 구비한 노광 장치에도 적용할 수 있다. 또한, 복수의 기판 스테이지와 계측 스테이지를 구비한 노광 장치를 채용할 수 있다.

또한, 전술한 실시형태에 있어서는, 광 투과성의 기판 상에 소정의 차광 패턴(또는 위상 패턴·감광 패턴)을 형성한 광투과형 마스크를 이용했지만, 이 마스크 대신에, 예를 들면 미국 특허 제6778257호 명세서에 개시되어 있는 바와 같이, 노광해야 할 패턴의 전자 데이터에 기초하여 투과 패턴 또는 반사 패턴, 혹은 발광 패턴을 형성하는 가변 성형 마스크(전자 마스크, 액티브 마스크, 혹은 이미지 제너레이터라고도 함)를 이용해도 좋다. 또한, 비발광형 화상 표시 소자를 구비하는 가변 성형 마스크 대신에, 자발광형 화상 표시 소자를 포함하는 패턴 형성 장치를 구비하도록 해도 좋다.

전술한 실시형태의 노광 장치는, 각 구성 요소를 포함하는 각종 서브 시스템을, 소정의 기계적 정밀도, 전기적 정밀도, 광학적 정밀도를 유지하도록 조립함으로써 제조된다. 이들 각종 정밀도를 확보하기 위해서, 이 조립의 전후로는, 각종 광학계에 대해서는 광학적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 기계계에 대해서는 기계적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 전기계에 대해서는 전기적 정밀도를 달성하기 위한 조정이 행해진다.

각종 서브 시스템으로부터 노광 장치로의 조립 공정은, 각종 서브 시스템 상호의, 기계적 접속, 전기 회로의 배선 접속, 기압 회로의 배관 접속 등이 포함된다. 이 각종 서브 시스템으로부터 노광 장치로의 조립 공정의 전에, 각 서브 시스템 개개의 조립 공정이 있는 것은 물론이다. 각종 서브 시스템의 노광 장치로의 조립 공정이 종료된다면, 종합 조정이 행하여지고, 노광 장치 전체로서의 각종 정밀도가 확보된다. 또한, 노광 장치의 제조는 온도 및 클린도 등이 관리된 클린 룸에서 행하는 것이 바람직하다.

반도체 디바이스 등의 마이크로 디바이스는, 도 18에 나타내는 바와 같이, 마이크로 디바이스의 기능·성능 설계를 행하는 단계(201), 이 설계 단계에 기초한 마스크(레티클)를 제작하는 단계(202), 디바이스의 기재인 기판을 제조하는 단계(203), 전술한 실시형태에 따라서, 마스크의 패턴을 이용하여 노광광으로 기판을 노광하는 것과, 노광된 기판(감광제)을 현상하는 것을 포함하는 기판 처리(노광 처리)를 포함하는 기판 처리 단계(204), 디바이스 조립 단계(다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정 등의 가공 프로세스를 포함함)(205), 검사 단계(206) 등을 거쳐 제조된다. 또한, 단계 204에서는, 감광제를 현상함으로써, 마스크의 패턴에 대응하는 노광 패턴층(현상된 감광제의 층)을 형성하고, 이 노광 패턴층을 통해 기판을 가공하는 것이 포함된다.

또한, 전술한 실시형태 및 변형예의 요건은, 적절하게 조합할 수 있다. 또한, 일부의 구성 요소를 이용하지 않는 경우도 있다. 또한, 법령에서 허용되는 한에 있어서, 전술한 실시형태 및 변형예에서 인용한 노광 장치 등에 관한 모든 공개공보 및 미국 특허의 개시를 원용하여 본문의 기재의 일부로 한다.

EX, EX2 : 노광 장치
M : 마스크
P : 기판
1 : 마스크 스테이지
2, PST : 기판 스테이지
5, 110 : 제어 장치
40 : 표면 얼라인먼트 시스템
43 : 기준 부재
46 : 수광 장치
60, 160 : 이면 얼라인먼트 시스템
67 : 지표 투영용 슬릿

Claims

기판을 노광하는 노광 장치로서,
상기 기판이 배치되는 배치부를 갖고 이동하는 스테이지와,
상기 스테이지에 설치되고, 상기 배치부에 배치된 상기 기판 중 상기 배치부의 정해진 영역에 위치하는 부분을 검출하는 검출부와,
상기 검출부의 검출 결과에 기초하여 상기 스테이지의 구동 제어를 행하는 제어부를 구비하는 노광 장치.