KR20180138544A - 노광 장치 및 물품의 제조 방법 - Google Patents

노광 장치 및 물품의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

마스크와 기판을 이동시키면서 상기 기판을 노광함으로써 상기 기판 상에 패턴을 전사하는 노광 장치이며, 상기 기판을 보유지지하여 이동시키는 스테이지와, 상기 스테이지를 제어하는 제어부와, 상기 스테이지에 보유지지된 상기 기판의 샷 영역이 상기 샷 영역에 대한 노광이 행해지는 노광 영역에 도달하기 전에, 상기 샷 영역의 높이 방향의 위치를 계측하는 제1 계측부와, 상기 제1 계측부에 앞서 상기 샷 영역의 상기 높이 방향의 위치를 계측하는 제2 계측부를 갖고, 상기 제어부는, 상기 제2 계측부에서 상기 샷 영역의 상기 높이 방향의 위치를 계측하여 얻어지는 제1 계측값에 기초하여 상기 기판을 상기 높이 방향으로 이동시키기 위한 제1 구동과, 상기 제1 구동에 이어 상기 제1 계측부에서 상기 샷 영역의 상기 높이 방향의 위치를 계측하여 얻어지는 제2 계측값과 상기 제1 계측값에 기초하여 상기 기판을 상기 높이 방향으로 이동시키기 위한 제2 구동에 의해, 상기 샷 영역이 상기 노광 영역에 도달할 때까지 상기 스테이지에 보유지지된 상기 기판의 상기 높이 방향의 위치가 최종 목표 위치가 되도록 상기 스테이지를 제어하는 것을 특징으로 하는 노광 장치를 제공한다.

Description

노광 장치 및 물품의 제조 방법{EXPOSURE APPARATUS, AND METHOD OF MANUFACTURING ARTICLE}
본 발명은, 노광 장치 및 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
포토리소그래피 기술을 사용하여 반도체 디바이스 등을 제조할 때에, 마스크와 기판을 주사하면서 마스크의 패턴을 기판에 전사하는 스텝·앤드·스캔 방식의 노광 장치(스캐너)가 사용되고 있다. 이러한 노광 장치에 있어서, 기판 스테이지에 보유지지된 기판의 표면 위치(높이 방향의 위치)를 계측하는 계측부를 복수 설치하는 것이 일본 특허 공개 제2014-143429호 공보에 제안되어 있다. 일본 특허 공개 제2014-143429호 공보에는, 노광 슬릿의 투영 위치에서 주사 방향에 대하여 떨어진 위치를 계측하는 제1 계측부(선독 센서)와, 노광 슬릿의 투영 위치에서 제1 계측부보다도 더욱 떨어진 위치를 계측하는 제2 계측부(선선독 센서)를 갖는 노광 장치가 개시되어 있다.
또한, 주사 노광에 있어서의 기판의 노광 대상 영역의 최적 노광 위치로의 매칭은, 제2 계측부의 계측 결과에 기초하여 기판 스테이지를 구동하는 제1 구동과, 제1 계측부의 계측 결과에 기초하여 기판 스테이지를 구동하는 제2 구동에 의해 행하여지고 있다. 여기서, 최적 노광 위치란, 적절한 높이 방향의 위치이고, 노광 슬릿(상면)의 베스트 포커스 위치 및 당해 베스트 포커스 위치에 대하여 허용 초점 심도의 범위 내의 위치이다.
또한, 기판 스테이지에 보유지지된 기판의 표면 위치를 계측하는 계측부로서, 시간 평균형 센서를 사용하는 기술이 일본 특허 공개 제2003-254710호 공보에 제안되어 있다. 일본 특허 공개 제2003-254710호 공보에서는, 기판 스테이지에 보유지지된 기판의 표면 위치의 계측에 있어서, 주사 노광에 있어서의 주사 속도에 따라서 시간 평균형 센서에 의한 계측 개시 시각 및 계측 종료 시각을 조정함으로써, 계측 대상이 되는 기판의 표면 위치의 영역을 일정하게 유지하고 있다.
노광 장치의 생산성을 향상시키기 위해서, 주사 노광 시의 기판 스테이지의 주사 속도를 빠르게 하여 노광에 요하는 시간을 짧게 하는 것이 생각된다. 이 경우, 기판의 표면 위치의 계측으로부터 기판의 노광을 개시할 때까지의 시간이 짧아지기 때문에, 기판의 노광 대상 영역의 최적 노광 위치로의 매칭에 요하는 시간을 짧게 할 필요가 있다.
주사 노광에 있어서의 기판 스테이지의 주사 속도가 빨라진 경우에도, 계측 대상이 되는 기판의 표면 위치의 영역을 일정하게 유지하기 위해서는, 주사 속도와, 주사 거리와, 주사 시간과의 관계로부터, 기판의 표면 위치의 계측에 요하는 시간을 짧게 할 필요가 있다. 그러나, 기판의 표면 위치의 계측에 요하는 시간을 짧게 하면, S/N비가 저하되고, 기판의 노광 대상 영역의 최적 노광 위치로의 매칭에 오차를 일으키는 요인이 된다.
본 발명은, 기판 스테이지의 기판 높이 방향으로의 구동의 제어에 유리한 노광 장치를 제공한다.
본 발명의 일측면으로서의 노광 장치는, 마스크와 기판을 이동시키면서 상기 기판을 노광함으로써 상기 기판 상에 패턴을 전사하는 노광 장치이며, 상기 기판을 보유지지하여 이동시키는 스테이지와, 상기 스테이지를 제어하는 제어부와, 상기 스테이지에 보유지지된 상기 기판의 샷 영역이 상기 샷 영역에 대한 노광이 행해지는 노광 영역에 도달하기 전에, 상기 샷 영역의 높이 방향의 위치를 계측하는 제1 계측부와, 상기 제1 계측부에 앞서 상기 샷 영역의 상기 높이 방향의 위치를 계측하는 제2 계측부를 갖고, 상기 제어부는, 상기 제2 계측부에서 상기 샷 영역의 상기 높이 방향의 위치를 계측하여 얻어지는 제1 계측값에 기초하여 상기 기판을 상기 높이 방향으로 이동시키기 위한 제1 구동과, 상기 제1 구동에 이어 상기 제1 계측부에서 상기 샷 영역의 상기 높이 방향의 위치를 계측하여 얻어지는 제2 계측값과 상기 제1 계측값에 기초하여 상기 기판을 상기 높이 방향으로 이동시키기 위한 제2 구동에 의해, 상기 샷 영역이 상기 노광 영역에 도달할 때까지 상기 스테이지에 보유지지된 상기 기판의 상기 높이 방향의 위치가 최종 목표 위치가 되도록 상기 스테이지를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 추가적인 목적 또는 기타의 측면은, 이하, 첨부 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 형태에 의해 밝혀질 것이다.
본 발명에 따르면, 예를 들어 기판 스테이지의 기판 높이 방향으로의 구동의 제어에 유리한 노광 장치를 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일측면으로서의 노광 장치의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 2는, 계측부가 기판의 샷 영역에 형성하는 계측점과, 노광 슬릿의 관계를 도시하는 도면이다.
도 3a 내지 도 3d는, 기판 스테이지의 구동에 관한 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는, 본 실시 형태에 있어서의 기판 스테이지의 구동에 관한 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는, 본 실시 형태에 있어서의 기판 스테이지의 구동에 관한 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은, 제2 구동에 있어서의 구동 목표값을 구하는 처리를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은, 기판의 표면 요철과 계측광의 관계를 도시하는 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서, 동일한 부재에 대해서는 동일한 참조 번호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다.
도 1은, 본 발명의 일측면으로서의 노광 장치(100)의 구성을 도시하는 개략도이다. 노광 장치(100)는, 마스크(102)와 기판(104)을 이동시키면서 마스크(102)를 조명하고, 기판 상에 패턴을 전사한다. 본 실시 형태에서는, 노광 장치(100)는 노광 영역을 직사각형 또는 원호의 슬릿 형상으로 하고, 마스크(102)와 기판(104)을 상대적으로 고속으로 이동시켜서 대화각으로 고정밀도로 노광하는 스텝·앤드·스캔 방식의 노광 장치(스캐너)이다. 노광 장치(100)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 투영 광학계(101)와, 마스크 스테이지(103)와, 기판 스테이지(105)와, 조명 광학계(106)와, 주제어부(127)와, 계측부 MU와, 표시부(131)와, 입력부(132)를 갖는다.
투영 광학계(101)의 광축 AX와 평행한 방향에 Z축을 정의하고, 투영 광학계(101)의 상면은 Z축 방향과 수직인 관계에 있다. 마스크(102)는, 마스크 스테이지(103)에 보유지지된다. 마스크(102)의 패턴은, 투영 광학계(101)의 배율(예를 들어, 1/4, 1/2, 1/5)로 투영되고, 투영 광학계(101)의 상면에 상을 형성한다.
기판(104)은, 예를 들어 그 표면에 레지스트(감광제)가 도포된 웨이퍼이다. 기판(104)에는, 전번의 노광 처리에서 형성된 동일한 패턴 구조를 갖는 복수의 샷 영역이 배열되어 있다. 기판 스테이지(105)는, 기판(104)을 보유지지하여 이동하는 스테이지이며, 기판(104)을 흡착(고정)하는 척을 갖는다. 또한, 기판 스테이지(105)는 X축 방향 및 Y축 방향의 각각에 수평 이동 가능한 XY 스테이지나 투영 광학계(101)의 광축 AX와 평행한 Z축 방향(기판(104)의 높이 방향)으로 이동 가능한 Z 스테이지를 포함한다. 또한, 기판 스테이지(105)는, X축 및 Y축의 주위에 회전 가능한 레벨링 스테이지나 Z축의 주위에 회전 가능한 회전 스테이지도 포함한다. 이와 같이, 기판 스테이지(105)는 마스크(102)의 패턴 상을 기판(104)의 샷 영역에 일치시키기 위한 6축 구동계를 구성하고 있다. 기판 스테이지(105)의 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향의 위치는, 기판 스테이지(105)에 배치된 바 미러(123)와, 간섭계(124)에 의해 항상 계측되고 있다.
계측부 MU는, 기판(104)의 표면 위치(높이 방향의 위치) 및 기울기를 계측하는 기능을 갖고, 본 실시 형태에서는, 기판 스테이지(105)에 보유지지된 기판(104)의 샷 영역의 계측 대상 개소의 높이 방향의 위치를 계측한다. 계측부 MU는, 광원(110), 콜리메이터 렌즈(111), 슬릿 부재(112), 투광측 광학계(113), 투광측 미러(114), 수광측 미러(115), 수광측 광학계(116), 스토퍼 조리개(117), 보정 광학계(118), 광전 변환 소자(119)를 3개씩 포함한다. 계측부 MU는, 이들의 구성을 1개씩 구비한 제1 계측부, 제2 계측부 및 제3 계측부를 포함한다.
제1 계측부, 제2 계측부 및 제3 계측부는, 서로 계측 대상의 XY 평면 내의 위치가 상이하다. 제3 계측부는, 노광 슬릿의 투영 위치를 계측한다. 제1 계측부는, 노광 슬릿의 투영 위치에서 주사 방향에 대하여 떨어진 위치를 계측하고, 제2 계측부는, 제1 계측부보다도 노광 슬릿의 투영 위치에서 더욱 떨어진 위치를 계측한다. 이와 같이, 제2 계측부는, 제1 계측부에 앞서 노광 대상의 샷 영역의 Z축 방향의 높이를 계측한다. 계측부 MU의 계측 결과에 기초하여, 후술하는 기판 스테이지(105)의 Z축 방향의 제어가 행하여진다.
광원(110)은, 램프 또는 발광 다이오드 등을 포함한다. 콜리메이터 렌즈(111)는, 광원(110)로부터의 광을, 단면의 강도 분포가 거의 균일한 평행 광으로 변환한다. 슬릿 부재(112)는, 한 쌍의 프리즘(프리즘 형상의 부재)을 서로의 경사면이 상대하도록 접합하여 구성되고, 이러한 접합면에는, 복수의 개구(본 실시 형태에서는, 15개의 핀 홀)가 크롬 등의 차광막을 사용하여 형성되어 있다. 투광측 광학계(113)는, 양측 텔레센트릭계이며, 슬릿 부재(112)의 15개의 핀 홀을 통과한 광 각각을, 투광측 미러(114)를 개재하여, 기판(104)의 샷 영역의 15개의 계측 대상 개소에 도광한다.
투광측 광학계(113)에 대하여, 핀 홀이 형성된 평면(접합면)과 기판(104)의 표면을 포함하는 평면은, 샤인 프루프의 조건을 충족하도록 설정되어 있다. 본 실시 형태에 있어서, 투광측 광학계(113)로부터의 광의 기판(104)으로의 입사각(광축 AX와 이루는 각) Φ는, 70도 이상이다. 투광측 광학계(113)를 통과한 15개의 광은, 기판 상의 서로 독립된 각 계측 대상 개소에 입사하여 결상한다. 또한, 투광측 광학계(113)로부터의 광은, 기판 상의 15개의 계측 대상 개소가 서로 독립하여 관찰 가능하도록, X축 방향으로부터 XY 평면 내에서 θ도(예를 들어, 22.5도) 회전한 방향으로부터 입사한다.
수광측 광학계(116)는, 양측 텔레센트릭계이다. 기판(104)의 각 계측 대상 개소에서 반사된 15개의 광(반사광)은, 수광측 미러(115)를 개재하여, 수광측 광학계(116)에 입사한다. 스토퍼 조리개(117)는, 수광측 광학계(116)의 내부에 배치되고, 15개의 각 계측 대상 개소에 대하여 공통으로 설치되어 있다. 스토퍼 조리개(117)는, 기판(104)에 형성되어 있는 패턴에 의해 발생하는 높은 차원의 회절 광(노이즈 광)을 차단한다.
수광측 광학계(116)를 통과한 광은, 그 광축이 서로 평행으로 되어 있다. 보정 광학계(118)는 15개의 보정 렌즈를 포함하고, 수광측 광학계(116)를 통과한 15개의 광을, 광전 변환 소자(119)의 광전 변환면(수광면)에 대하여, 서로 동일한 크기를 갖는 스폿 광으로서 재결상한다. 또한, 수광측 광학계(116), 스토퍼 조리개(117) 및 보정 광학계(118)는, 본 실시 형태에서는, 기판 상의 각 계측 대상 개소와 광전 변환 소자(119)의 광전 변환면이 서로 공액이 되도록 쓰러짐 보정을 행하고 있다. 따라서, 기판 상의 각 계측 대상 개소의 국소적인 기울기에서 기인하는 광전 변환면에서의 핀 홀 상의 위치 변화는 없고, 각 계측 대상 위치의 광축 AX와 평행한 방향에서의 높이의 변화에 따라, 광전 변환면에서 핀 홀 상이 변화한다. 여기서, 광전 변환 소자(119)는, 예를 들어 15개의 1차원 CCD 라인 센서로 구성되지만, 2차원 센서를 복수개 배치하여 구성해도 된다.
상술한 바와 같이, 마스크(102)는 마스크 스테이지(103)에 보유지지된다. 마스크 스테이지(103)는, 투영 광학계(101)의 광축 AX에 수직인 면 내에서, X축 방향(화살표(103a)의 방향)으로 일정 속도로 구동한다. 이때, 마스크 스테이지(103)는, 마스크 스테이지(103)의 Y축 방향의 위치가 항상 목표 위치를 유지하도록 보정 구동된다. 마스크 스테이지(103)의 X축 방향 및 Y축 방향의 위치는, 마스크 스테이지(103)에 배치된 바 미러(120)와, 간섭계(121)에 의해 항상 계측되고 있다.
조명 광학계(106)는, 엑시머 레이저 등의 펄스 광을 발생하는 광원으로부터의 광을 사용하여, 마스크(102)를 조명한다. 조명 광학계(106)는 빔 정형 광학계, 옵티컬 인테그레이터, 콜리메이터 렌즈, 미러 및 마스킹 블레이드 등을 포함하고, 원자외 영역의 펄스 광을 효율적으로 투과 또는 반사한다. 빔 정형 광학계는, 입사광의 단면 형상(치수)을 미리 정해진 형상으로 정형한다. 옵티컬 인테그레이터는, 광의 배광 특성을 균일하게 하여 마스크(102)를 균일한 조도로 조명한다. 마스킹 블레이드는, 칩 사이즈에 대응하는 직사각형의 조명 영역을 규정한다. 이러한 조명 영역에서 부분 조명된 마스크(102)의 패턴은, 투영 광학계(101)를 개재하여, 기판(104)에 투영된다.
주제어부(127)는 CPU나 메모리 등을 포함하고, 노광 장치(100)의 각 부를 통괄적으로 제어한다. 주제어부(127)는, 마스크(102)의 패턴으로부터의 광을 기판(104)의 소정 영역에 결상시키기 위해서, 마스크(102)를 보유지지하는 마스크 스테이지(103)나 기판(104)을 보유지지하는 기판 스테이지(105)를 제어한다. 예를 들어, 주제어부(127)는, 마스크 스테이지(103)나 기판 스테이지(105)를 개재하여, 마스크(102)나 기판(104)의 XY면 내의 위치(X축 방향 및 Y축 방향의 위치 및 Z축에 대한 회전)나 Z축 방향의 위치(X축 및 Y축 각각에 대한 회전)를 조정한다. 또한, 주제어부(127)는, 마스크 스테이지(103)와 기판 스테이지(105)를 투영 광학계(101)에 대하여 동기시켜서 주사한다. 이와 같이, 주제어부(127)는, 기판 스테이지(105)에 의해 기판(104)을 주사하면서 기판(104)의 샷 영역 각각을 노광 영역에서 노광하는 노광 처리를 제어한다.
마스크 스테이지(103)를 화살표(103a)의 방향으로 주사하는 경우, 기판 스테이지(105)는 화살표(105a)의 방향으로, 투영 광학계(101)의 배율(축소 배율)만 보정한 속도로 주사한다. 마스크 스테이지(103)의 주사 속도는, 조명 광학계(106)에 있어서의 마스킹 블레이드의 주사 방향의 폭 및 기판(104)의 표면에 도포된 레지스트의 감도에 기초하여, 생산성이 유리해지도록 결정된다.
마스크(102)의 패턴 XY면 내에서의 위치 정렬은, 마스크 스테이지(103)의 위치, 기판 스테이지(105)의 위치 및 기판 스테이지(105)에 대한 기판 상의 각 샷 영역의 위치에 기초하여 행하여진다. 마스크 스테이지(103)의 위치 및 기판 스테이지(105)의 위치 각각은, 상술한 바와 같이, 간섭계(121) 및 (124)에 의해 계측된다. 기판 스테이지(105)에 대한 기판 상의 각 샷 영역의 위치는, 얼라인먼트 현미경(도시하지 않음)으로 기판 스테이지(105)에 설치된 마크의 위치 및 기판(104)에 형성된 얼라인먼트 마크의 위치를 검출함으로써 얻어진다.
마스크(102)의 패턴 Z축 방향의 위치 정렬, 즉, 투영 광학계(101)의 상면으로의 위치 정렬은, 계측부 MU의 계측 결과에 기초하여, 기판 스테이지(105)(에 포함되는 레벨링 스테이지)를 제어함으로써 실현된다.
도 2는, 계측부 MU가 기판(104)의 샷 영역(201)에 형성하는 계측점(203 내지 217)과, 노광 슬릿(202)의 관계를 도시하는 도면이다. 노광 슬릿(202)은, 도 2에 파선으로 나타내는 직사각형의 노광 영역이다. 바꾸어 말하면, 노광 영역은, 노광 슬릿(202)이 투영되는 XY 평면 내의 영역이다. 노광 슬릿(202)의 XY면 내에서의 위치는, 투영 광학계(101)의 최종 렌즈와 대향하는 위치이다. 계측점(203, 204 및 205)은 노광 슬릿(202)에 형성된 계측점이다. 계측점(206, 207 및 208) 및 계측점(212, 213 및 214)은 노광 슬릿(202)으로부터 거리 Lp1만 이격된 위치에 형성된 계측점이다. 계측점(209, 210 및 211), 및 계측점(215, 216 및 217)은 노광 슬릿(202)으로부터 거리 Lp2만큼 이격된 위치에 형성된 계측점이다. 여기서, 거리 Lp1과 거리 Lp2의 관계는, Lp1<Lp2이다.
본 실시 형태에 있어서, 계측점(206, 207 및 208), 및 계측점(212, 213 및 214)은, 계측부 MU의 제1 계측부의 계측점이다. 계측점(209, 210 및 211), 및 계측점(215, 216 및 217)은 계측부 MU의 제2 계측부의 계측점이다. 계측점(203, 204 및 205)은 계측부 MU의 제3 계측부의 계측점이다. 제1 계측부는, 노광 처리에 있어서, 샷 영역(201)이 노광 슬릿(202)에 도달하기 전에, 기판 스테이지(105)에 보유지지된 기판(104)의 샷 영역(201)의 계측 대상 개소의 높이 방향의 위치를 계측한다. 제2 계측부는, 노광 처리에 있어서, 제1 계측부에 앞서 기판(104)의 샷 영역(201)의 계측 대상 개소의 높이 방향의 위치를 계측한다. 제3 계측부는, 노광 처리에 있어서, 샷 영역(201)이 노광 슬릿(202)에 도달했을 때에, 기판 스테이지(105)에 보유지지된 기판(104)의 샷 영역(201)의 계측 대상 개소의 높이 방향의 위치를 계측한다.
주제어부(127)는, 노광 슬릿(202)과 각 계측점(203 내지 217)의 거리 및 기판 스테이지(105)의 주사 방향 및 주사 속도에 기초하여, 계측부 MU에 의한 각 계측점(203 내지 217)의 계측 타이밍을 제어할 수 있다. 계측점(203, 206, 209, 212 및 315)은 동일한 X 좌표 위치에 형성되어 있다. 또한, 계측점(204, 207, 210, 213 및 216)은 동일한 X 좌표 위치에 형성되어 있다. 또한, 계측점(205, 208, 211, 214 및 217)은 동일한 X 좌표 위치에 형성되어 있다. 따라서, 예를 들어 기판 스테이지(105)를 Y축 방향으로 주사하는 경우에는, 각 계측점(203 내지 217)의 계측 타이밍을 조정(제어)함으로써, 샷 영역(201)이 동일한 좌표 위치(계측 대상 개소)를 다른 계측점에 있어서 계측할 수 있다.
도 3a 내지 도 3d를 참조하여, 기판(104)의 높이 방향(Z축 방향)의 위치를 최적 노광 위치에 위치시키기 위한 기판 스테이지(105)의 구동에 관한 제어에 대하여 설명한다. 도 3a 내지 도 3d는, 기판 스테이지(105)의 높이 방향의 위치와 시간의 관계, 즉, 기판 스테이지(105)의 이동 궤적을 나타내고 있다. 도 3a 내지 도 3d에서는, 종축은 기판 스테이지(105)의 높이 방향의 위치를 나타내고, 횡축은 시간(시각)을 나타내고 있다. 주제어부(127)는 기판(104)의 샷 영역이 노광 슬릿(202)에 도달할 때까지, 기판(104)의 샷 영역이 최종 노광 위치(최종 목표 위치)에 위치하도록, 기판 스테이지(105)를 Z축 방향으로 이동시킨다. 여기서, 최적 노광 위치란, 마스크(102)의 패턴 결상면, 즉, 투영 광학계(101)의 상면의 위치(베스트 포커스 위치)이다. 단, 최적 노광 위치란, 투영 광학계(101)의 상면의 위치에 완전히 일치하는 위치를 의미하는 것은 아니고, 허용 초점 심도의 범위 내를 포함하는 것이다.
도 3a는, 제1 계측부 및 제2 계측부 각각에 의한 기판(104)의 높이 방향의 위치 계측에 계측 오차가 포함되지 않고, 기판(104)의 높이 방향의 위치를 이상적으로 계측했을 경우에서의 기판 스테이지(105)의 이동 궤적을 나타내고 있다. 시각 t0으로부터 시각 t1까지의 기간(301)은 기판 스테이지(105)에 보유지지된 기판(104)의 높이 방향의 위치를 제2 계측부에서 계측하는 기간이다. 시각 t1로부터 시각 t3까지의 기간은, 제2 계측부에서 기판(104)의 높이 방향의 위치를 계측하여 얻어지는 제1 계측값(제2 계측부의 계측 결과)에 기초하여 기판 스테이지(105)에 의해 기판(104)을 높이 방향으로 구동하는 기간이다. 시각 t2로부터 시각 t3까지의 기간(302)은 기판 스테이지(105)에 보유지지된 기판(104)의 높이 방향의 위치를 제1 계측부에서 계측하는 기간이다. 여기서, 제1 계측부에서 기판(104)의 높이 방향의 위치를 계측할 때의 기판(104)의 XY 위치와, 제2 계측부에서 기판(104)의 높이 방향의 위치를 계측할 때의 기판(104)의 XY 위치는, 대략 동일 위치가 되도록 조정되어 있다. 바꾸어 말하면, 제1 계측부와 제2 계측부가 기판(104)의 동일 계측 대상 개소의 높이 방향의 위치를 계측하도록, 제1 계측부 및 제2 계측부 각각에서 기판(104)의 높이 방향의 위치를 계측하는 타이밍(계측 타이밍)이 제어되어 있다. 시각 t3으로부터 시각 t4까지의 기간은, 제1 계측부에서 기판(104)의 높이 방향의 위치를 계측하여 얻어지는 제2 계측값(제1 계측부의 계측 결과)에 기초하여 기판 스테이지(105)에 의해 기판(104)을 높이 방향으로 구동하는 기간이다. Ztarget는, 최적 노광 위치이다.
또한, 시각 t1로부터 시각 t3까지의 기간에 있어서의 기판 스테이지(105)의 구동 및 시각 t3으로부터 시각 t4까지의 기간에 있어서의 기판 스테이지(105)의 구동에는, 각각, 구동 제한량 Zlimit1 및 Zlimit2가 설치되어 있다. 기판 스테이지(105)의 응답성을 초과하는 구동량으로 기판 스테이지(105)를 구동시키면, 기판 스테이지(105)의 제어 편차가 커진다. 기판(104)이 최적 노광 위치 Ztarget에 도달했을 때에, 기판 스테이지(105)의 제어 편차가 수렴되지 않고 잔존하고 있으면, 디포커스에 의한 해상 불량을 야기하는 원인이 된다. 따라서, 시각 t1로부터 시각 t3까지의 기간 및 시각 t3으로부터 시각 t4까지의 기간 각각에 있어서, 기판 스테이지(105)의 구동량을, 기판 스테이지(105)의 응답성 범위 내에서 제한하는 것이 필요해진다.
예를 들어, 주제어부(127)는 기간(301)에서 얻어진 제1 계측값에 기초하여, 시각 t1로부터 시각 t3까지의 기간에서 기판(104)을 목표 위치에 위치시키기 위한 기판 스테이지(105)의 구동량(구동 목표값)을 구한다. 이러한 구동 목표값이 구동 제한량 Zlimit1을 초과하는 경우에는, 시각 t1로부터 시각 t3까지의 기간에 있어서의 기판 스테이지(105)의 구동량을 구동 제한량 Zlimit1로 제한한다. 마찬가지로, 주제어부(127)는 기간(302)에서 얻어진 제2 계측값에 기초하여, 시각 t3으로부터 시각 t4까지의 기간에서 기판(104)을 목표 위치에 위치시키기 위한 기판 스테이지(105)의 구동량(구동 목표값)을 구한다. 이러한 구동 목표값이 구동 제한량 Zlimit2에 수렴되는 경우에는, 시각 t3으로부터 시각 t4까지의 기간에 있어서의 기판 스테이지(105)의 구동량을 구동 제한량 Zlimit2로 제한하지 않는다. 이 경우, 구동 목표값은, 기판(104)을 최적 노광 위치 Ztarget에 위치시키기 위한 기판 스테이지(105)의 구동량이 된다.
도 3a에 도시하는 바와 같이, 제1 계측부 및 제2 계측부에 의한 계측에 계측 오차가 포함되어 있지 않은 경우, 시각 t1로부터 시각 t3까지의 기간에 있어서의 구동 목표값과 시각 t3으로부터 시각 t4까지의 기간에 있어서의 구동 목표값 사이에, 변동은 발생하지 않는다. 따라서, 시각 t1로부터 시각 t3까지의 기간에 기판 스테이지(105)를 구동한 후의 기판(104)의 높이 방향의 위치와, 시각 t3으로부터 시각 t4까지의 기간에서 기판 스테이지(105)를 구동한 후의 기판(104)의 높이 방향의 위치 사이에도, 변동은 발생하지 않는다.
도 3b는, 종래 기술에 있어서의 기판 스테이지(105)의 이동 궤적을 나타내고 있다. 실제로는, 제1 계측부 및 제2 계측부 각각에 의한 기판(104)의 높이 방향의 위치 계측에는, 계측 오차가 포함되어 있다. 이러한 경우, 제2 계측값으로부터 구해지는 시각 t3으로부터 시각 t4까지의 기간에 있어서의 구동 목표값은, 제1 계측부에 의한 계측에 포함되는 계측 오차와, 제2 계측부에 의한 계측에 포함되는 계측 오차를 포함하게 된다. 따라서, 시각 t3으로부터 시각 t4까지의 기간에서는, 이러한 계측 오차를 포함하는 구동 목표값에 기초하여, 기판 스테이지(105)가 구동되게 된다. 이로 인해, 기판 스테이지(105)를 구동한 후의 기판(104)의 높이 방향의 위치는, 도 3b에 도시하는 바와 같이, 최종 노광 위치 Ztarget에 대하여, Δzb의 범위에서 변동되어 버린다.
도 3c는, 도 3b에 나타내는 상태보다도 주사 속도가 빨라진 경우에 있어서의 기판 스테이지(105)의 이동 궤적을 나타내고 있다. 주사 속도가 빨라지면, 도 3c에 도시하는 바와 같이, 제2 계측부에 의한 기판(104)의 높이 방향의 위치 계측 시간, 즉, 시각 t0으로부터 시각 t1까지의 기간(301)이 도 3b에 나타내는 기간(301)보다도 짧아진다. 마찬가지로, 제1 계측부에 의한 기판(104)의 높이 방향의 위치 계측 시간, 즉, 시각 t2로부터 시각 t3까지의 기간(302)도 도 3b에 나타내는 기간(302)보다도 짧아진다.
도 3c에 도시하는 바와 같이, 제1 계측부나 제2 계측부에 의한 계측 시간이 짧아지면, S/N비가 저하하기 때문에, 제1 계측값 및 제2 계측값에 포함되는 계측 오차가 커진다. 따라서, 기판 스테이지(105)를 구동한 후의 기판(104)의 높이 방향의 위치는, 최종 노광 위치 Ztarget에 대하여, Δzc의 범위에서 변동되어 버린다. Δzc는, Δzb보다도 크다. 이와 같이, 변동이 커지면, 디포커스에 의한 해상 불량을 야기하는 원인이 된다.
그래서, 본 실시 형태에서는, 기판(104)의 높이 방향의 위치를 최적 노광 위치에 위치시키기 위한 기판 스테이지(105)의 구동 제어에 유리한 기술을 제공한다. 도 3d는, 본 실시 형태에 있어서의 기판 스테이지(105)의 이동 궤적을 나타내고 있다. 본 실시 형태에서는, 시각 t0으로부터 시각 t1까지의 기간(301)에 있어서, 기판 스테이지(105)에 보유지지된 기판(104)의 높이 방향의 위치를 제2 계측부에서 계측하여 제1 계측값을 취득한다. 이러한 제1 계측값에 기초하여, 시각 t1로부터 시각 t3까지의 기간에 있어서의 기판(104)의 높이 방향의 목표 위치를 구하고, 시각 t1로부터 시각 t3까지의 기간에서 기판(104)을 목표 위치에 위치시키기 위한 기판 스테이지(105)의 구동량(구동 목표값)을 구한다. 이러한 구동 목표값이 구동 제한량 Zlimit1을 초과하는 경우에는, 상술한 바와 같이, 시각 t1로부터 시각 t3까지의 기간에 있어서의 기판 스테이지(105)의 구동량을 구동 제한량 Zlimit1로 제한한다. 그리고, 구동 목표값, 또는, 구동 제한량 Zlimit1로 제한된 구동 목표값에 따라, 시각 t1로부터 시각 t3까지의 기간에 있어서, 기판 스테이지(105)에 의해 기판(104)을 높이 방향으로 이동시키기 위한 제1 구동을 행한다.
이어서, 시각 t2로부터 시각 t3까지의 기간(302)에 있어서, 기판 스테이지(105)에 보유지지된 기판(104)의 높이 방향의 위치를 제1 계측부에서 계측하여 제2 계측값을 취득한다. 상술한 바와 같이, 제1 계측부와 제2 계측부가 기판(104)이 동일한 계측 대상 개소의 높이 방향의 위치를 계측하도록, 제1 계측부 및 제2 계측부 각각에서 기판(104)의 높이 방향의 위치를 계측하는 타이밍(계측 타이밍)이 제어되어 있다. 이러한 제2 계측값과 기간(301)에서 얻어진 제1 계측값에 기초하여, 시각 t3으로부터 시각 t4까지의 기간에 있어서의 기판(104)의 높이 방향의 목표 위치를 구한다. 예를 들어, 제1 계측값과 제2 계측값의 평균값으로부터 시각 t3으로부터 시각 t4까지의 기간에 있어서의 기판(104)의 높이 방향의 목표 위치를 구한다. 또한, 시각 t3으로부터 시각 t4까지의 기간에서 기판(104)을 목표 위치에 위치시키기 위한 기판 스테이지(105)의 구동량(구동 목표값)을 구한다. 이러한 구동 목표값이 구동 제한량 Zlimit2를 초과하는 경우에는, 상술한 바와 같이, 시각 t3으로부터 시각 t4까지의 기간에 있어서의 기판 스테이지(105)의 구동량을 구동 제한량 Zlimit2로 제한한다. 여기에서는, 구동 목표값이 구동 제한량 Zlimit2에 수렴되어 있는 것으로 한다. 따라서, 구동 목표값은, 최적 노광 위치 Ztarget에 기판(104)을 위치시키기 위한 기판 스테이지(105)의 구동량이 된다. 그리고, 구동 목표값에 따라, 시각 t3으로부터 시각 t4까지의 기간에 있어서, 기판 스테이지(105)에 의해 기판(104)을 높이 방향으로 이동시키기 위한 제2 구동을 행한다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 제1 구동과 제2 구동에 의해, 기판(104)의 샷 영역이 노광 영역에 도달할 때까지 기판(104)의 높이 방향의 위치가 최적 노광 위치 Ztarget가 되도록 기판 스테이지(105)를 제어한다. 또한, 제1 구동이란, 기간(301)에 있어서 제2 계측부에서 얻어지는 제1 계측값에 기초하여 기판(104)을 높이 방향으로 구동하는 것이다. 또한, 제2 구동이란, 기간(302)에 있어서 제1 계측부에서 얻어지는 제2 계측값과, 기간(301)에 있어서 제2 계측부에서 얻어진 제1 계측값에 기초하여 기판(104)을 높이 방향으로 구동하는 것이다. 본 실시 형태에서는, 제2 구동에 있어서의 기판(104)의 높이 방향의 목표 위치를, 제1 계측값 및 제2 계측값의 양쪽을 사용하여 구함으로써, 평균화 효과에 의해 구동 목표값에 포함되는 계측 오차의 비율을 감소시키고 있다. 따라서, 도 3d에 도시하는 바와 같이, 기판 스테이지(105)를 구동한 후의 기판(104)의 높이 방향의 위치는, 최종 노광 위치 Ztarget에 대하여 Δzd의 범위에서 변동되기는 하지만, Δzd는 Δzc보다도 작아지기 때문에, 디포커스의 발생을 억제할 수 있다.
도 4a 및 도 4b를 참조하여, 본 실시 형태에 있어서의 기판 스테이지(105)의 구동에 관한 제어의 다른 예에 대하여 설명한다. 도 4a는 노광 슬릿(202), 계측점(203 내지 211), 샷 영역(401, 402 및 403) 및 기판 스테이지(105)의 이동 궤적을 도시하는 도면이다. 도 4a에 있어서, 샷 영역(401)은 노광 처리가 행하여진 샷 영역이다. 샷 영역(402)은 샷 영역(401)의 다음에 노광 처리를 행할 샷 영역이고, 샷 영역(403)은 샷 영역(402)의 다음에 노광 처리를 행할 샷 영역이다. 또한, 도 4a에 있어서, 파선으로 나타내는 화살표는, XY 평면에 있어서의 기판 스테이지(105)의 이동 궤적이다.
도 4a에 도시하는 바와 같이, 샷 영역(401)의 노광 처리가 종료되면, 기판 스테이지(105)는 Y축 방향으로 감속하면서 X축 방향으로 이동하고, 다음으로 노광 처리를 행하는 샷 영역(402)으로 이동한다. 기판 스테이지(105)가 Y축 방향으로의 가속 개시점에 도달하면(즉, X축 방향으로의 이동이 종료함), 샷 영역(401)을 주사한 방향과는 역의 방향으로 기판 스테이지(105)를 가속 이동시킨다. 기판 스테이지(105)의 속도(주사 속도)가 일정 속도가 되면, 노광 슬릿(202)이 샷 영역(402)을 통과할 때까지 등속 이동을 계속한다. 샷 영역(402)의 노광 처리가 종료되면, 기판 스테이지(105)는 Y축 방향으로 감속하면서 X축 방향으로 이동하고, 다음으로 노광 처리를 행할 샷 영역(403)으로 이동한다. 기판 스테이지(105)가 Y축 방향으로의 가속 개시점에 도달하면(즉, X축 방향으로의 이동이 종료함), 샷 영역(402)을 주사한 방향과는 역의 방향으로 기판 스테이지(105)를 가속 이동시킨다. 이와 같이, 기판 스테이지(105)가 가속, 등속, 감속을 반복하면서, 샷 영역(401 내지 403)을 순차 노광한다.
도 4b는, 샷 영역(402)을 노광할 때의 기판 스테이지(105)의 Y축 방향의 속도와 시간의 관계를 도시하는 도면이다. 도 4b에서는, 종축은 기판 스테이지(105)의 Y축 방향의 속도를 나타내고, 횡축은 시간(시각)을 나타내고 있다. 시각 t01로부터 시각 t11까지의 기간은, 샷 영역(401)의 노광이 완료되고, 기판 스테이지(105)를 감속하는 기간이다. 시각 t11로부터 시각 t21까지의 기간은, 샷 영역(402)을 노광하기 위해서, 기판 스테이지(105)를 가속하는 기간이다. 시각 t21로부터 시각 t31은, 기판 스테이지(105)를 일정한 속도 V(등속)로 유지하고, 샷 영역(402)을 노광하는 기간이다. 시각 t31로부터 시각 t41까지의 기간은, 다음 샷 영역(403)으로 이동하기 위해서, 기판 스테이지(105)를 감속하는 기간이다.
생산성을 향상시키기 위해서, 시각 t11로부터 시각 t21까지의 기간에 있어서의 기판 스테이지(105)의 가속도를 크게 함으로써, 시각 t11로부터 시각 t21까지의 기간을 짧게 할 것이 요구되고 있다. 시각 t11로부터 시각 t21까지의 기간을 짧게 하면, 시각 t11로부터 시각 t21까지의 기간(가속 기간)에 있어서, 제2 계측부가 기판(104)의 높이 방향의 위치를 계측해야 하는 경우가 있다. 기판 스테이지(105)가 가속하고 있는 상태에서는, 노광 장치(100)의 본체 구조체나 기판 스테이지(105)의 변형이 발생한다. 그 때문에, 시각 t11로부터 시각 t21까지의 기간에 얻어지는 제2 계측부의 계측 결과는, 기판 스테이지(105)가 등속인 기간에서 얻어지는 제1 계측부의 계측 결과와 비교하여, 계측 오차가 커진다(계측 정밀도가 낮다).
상술한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 제2 구동에 있어서의 기판(104)의 높이 방향의 목표 위치를, 제1 계측값 및 제2 계측값의 양쪽을 사용하여 구하고 있다. 여기서, 시각 t11로부터 시각 t21까지의 기간에서 얻어지는 제1 계측값에는, 노광 장치(100)의 본체 구조체나 기판 스테이지(105)의 변형에서 기인하는 오차 성분이 포함되어 있다. 한편, 제1 계측부에 의한 기판(104)의 높이 방향의 위치 계측은, 시각 t21 내지 시각 t31의 기간(등속 기간)에서 행할 수 있는 경우가 많다. 이러한 경우에는, 가속 기간에서 얻어진 제1 계측값보다도 등속 기간에서 얻어진 제2 계측값에 가중치를 부여하고, 제2 구동에 있어서의 기판(104)의 높이 방향의 목표 위치를 구한다. 이에 의해, 제2 구동에 있어서의 구동 목표값에 포함되는 계측 오차의 비율을 감소시킬 수 있다.
또한, 시각 t11로부터 시각 t21까지의 기간을 짧게 하면, 시각 t11로부터 시각 t21까지의 기간(가속 기간)에 있어서, 제1 계측부가 기판(104)의 높이 방향의 위치를 계측해야 하는 경우도 있다. 이러한 경우, 제2 계측부가 기판(104)의 높이 방향의 위치를 계측할 때의 기판 스테이지(105)의 속도는, 제1 계측부가 기판(104)의 높이 방향의 위치를 계측할 때의 기판 스테이지(105)의 속도보다도 늦다. 따라서, 제2 계측부의 계측 결과는, 제1 계측부의 계측 결과와 비교하여, 계측 오차가 작아진다(계측 정밀도가 높다). 그래서, 제2 계측값보다도 제1 계측값에 가중치를 부여하여, 제2 구동에 있어서의 기판(104)의 높이 방향의 목표 위치를 구한다. 이에 의해, 제2 구동에 있어서의 구동 목표값에 포함되는 계측 오차의 비율을 감소시킬 수 있다.
또한, 가속 기간에 기판(104)의 높이 방향의 위치를 계측하면, 기판 스테이지(105)의 제어 편차가 커지는 경우가 있다. 이러한 경우에는, 제1 계측부에서 기판(104)의 높이 방향의 위치를 계측했을 때의 기판 스테이지(105)의 제어 편차와, 제2 계측부에서 기판(104)의 높이 방향의 위치를 계측했을 때의 기판 스테이지(105)의 제어 편차를 비교한다. 그리고, 제1 계측값 및 제2 계측값 중, 기판 스테이지(105)의 제어 편차가 작은 쪽의 계측값에 가중치를 부여하여, 제2 구동에 있어서의 기판(104)의 높이 방향의 목표 위치를 구한다. 이에 의해, 제2 구동에 있어서의 구동 목표값에 포함되는 계측 오차의 비율을 감소시킬 수 있다.
이와 같이, 기판 스테이지(105)가 가속되고 있는 상태에서 기판(104)의 높이 방향의 위치를 계측하는 경우에도, 제1 계측값 및 제2 계측값의 각각에 가중치를 부여하여 제2 구동에 있어서의 기판(104)의 높이 방향의 목표 위치를 구하면 된다. 또한, 제1 계측값 및 제2 계측값 각각에 부여할 가중치는 상술한 바와 같이, 제1 계측부의 계측 시의 기판 스테이지(105)의 가속도와, 제2 계측부의 계측 시의 기판 스테이지(105)의 가속도의 관계에 기초하여 결정하면 된다. 마찬가지로, 제1 계측부의 계측 시의 기판 스테이지(105)의 제어 편차와, 제2 계측부의 계측 시의 기판 스테이지(105)의 제어 편차의 관계에 기초하여, 제1 계측값 및 제2 계측값 각각에 부여할 가중치를 결정해도 된다. 또한, 유저의 입력에 따라, 제1 계측값 및 제2 계측값 각각에 부여할 가중치를 결정해도 된다. 이 경우, 유저는, 예를 들어 표시부(131)에 표시되는 설정 화면(유저 인터페이스)을 확인하면서, 마우스나 키보드 등을 포함하는 입력부(132)를 조작함으로써, 제1 계측값 및 제2 계측값 각각에 부여할 가중치를 지정할 수 있다.
도 5a 및 5b를 참조하여, 본 실시 형태에 있어서의 기판 스테이지(105)의 구동에 관한 제어의 다른 예에 대하여 설명한다. 도 5a 및 도 5b는, 노광 슬릿(202), 계측점(203 내지 211), 샷 영역(401, 402 및 403) 및 기판 스테이지(105)의 이동 궤적을 도시하는 도면이다. 또한, 도 5a 및 도 5b에 있어서, 파선으로 나타내는 화살표는, XY 평면에 있어서의 기판 스테이지(105)의 이동 궤적이다.
도 5a에 도시하는 바와 같이, 샷 영역(401)의 노광 처리가 종료되면, 다음 샷 영역(402)을 노광하기 위해서, 기판 스테이지(105)는 X축 방향으로 이동한다. 단, 기판 스테이지(105)의 이동 궤적에 따라서는, 기판 스테이지(105)의 X축 방향으로의 이동이 종료되기 전에, 제2 계측부가 기판(104)의 높이 방향의 위치를 계측해야 하는 경우가 있다. 이 경우, 제2 계측부는, 계측 대상 개소(501, 502 및 503)에 대하여 X축 방향으로 어긋난 계측점(209, 210 및 210)에서 기판(104)의 높이 방향의 위치를 계측하게 된다. 계측 대상 개소에 대하여 어긋난 위치에서 기판(104)의 높이 방향의 위치를 계측하면, 최적 노광 위치로의 기판(104)의 매칭에 오차를 발생하게 된다.
한편, 제1 계측부는, 계측 대상 개소(501, 502 및 503)에 대하여 어긋나 있지 않은 계측점(206, 207 및 208)에서 기판(104)의 높이 방향의 위치를 계측할 수 있다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 계측 대상 개소에 대하여 어긋난 위치에서 계측하여 얻어진 제1 계측값보다도 계측 대상 개소에 대하여 어긋남 없이 계측하여 얻어진 제2 계측값에 가중치를 부여하고, 제2 구동에 있어서의 기판(104)의 높이 방향의 목표 위치를 구한다. 이에 의해, 제2 구동에 있어서의 구동 목표값에 포함되는 계측 오차의 비율을 감소시킬 수 있다.
이와 같이, 계측 대상 개소에 대하여 어긋난 위치에서 제2 계측부가 기판(104)의 높이 방향의 위치를 계측하는 경우에는, 제1 계측값 및 제2 계측값의 각각에 가중치를 부여하여 제2 구동에 있어서의 기판(104)의 높이 방향의 목표 위치를 구하면 된다. 또한, 제1 계측값 및 제2 계측값 각각에 부여할 가중치는 제1 계측부에서 계측하는 기판(104)의 XY 평면 내의 위치와, 제2 계측부에서 계측하는 기판(104)의 XY 평면 내의 위치의 어긋남량에 기초하여 결정하면 된다. 여기서, 기판(104)의 XY 평면 내의 위치란, 기판(104)의 높이 방향 및 주사 방향에 직교하는 방향에 있어서의 기판(104)의 위치이다.
도 6은, 제2 계측부에서 얻어지는 제1 계측값 및 제1 계측부에서 얻어지는 제2 계측값의 각각에 가중치를 부여하는 경우에 있어서, 제2 구동에 있어서의 구동 목표값을 구하는 처리를 설명하기 위한 흐름도이다. 이러한 처리는, 주제어부(127)가 노광 장치(100)의 각 부를 통괄적으로 제어함으로써 행하여진다.
S601에 있어서, 기판 스테이지(105)에 보유지지된 기판(104)의 높이 방향의 위치를 제2 계측부에서 계측하여 제1 계측값을 취득한다. S602에 있어서, S601에서 기판(104)의 높이 방향의 위치를 제2 계측부에서 계측했을 때의 기판 스테이지(105)의 제어 편차(제1 제어 편차)를 취득한다. 기판 스테이지(105)의 제어 편차는, 기판 스테이지(105)의 구동 프로파일 및 간섭계(124)에 의해 계측되는 기판 스테이지(105)의 위치로부터 구할 수 있다.
S603에 있어서, 기판 스테이지(105)에 보유지지된 기판(104)의 높이 방향의 위치를 제1 계측부에서 계측하여 제2 계측값을 취득한다. S604에 있어서, S603에서 기판(104)의 높이 방향의 위치를 제1 계측부에서 계측했을 때의 기판 스테이지(105)의 제어 편차(제2 제어 편차)를 취득한다.
S605에 있어서, S602에서 취득한 제1 제어 편차 및 S604에서 취득한 제2 제어 편차에 기초하여, S601에서 취득한 제1 계측값 및 S603에서 취득한 제2 계측값의 각각에 가중치를 부여한다. 예를 들어, 제1 제어 편차 및 제2 제어 편차에 따라, 그것에 반비례하도록, 제1 계측값 및 제2 계측값의 각각에 가중치를 부여한다. S606에 있어서, S605에서 가중치를 부여한 제1 계측값 및 제2 계측값에 기초하여, 제2 구동에 있어서의 구동 목표값을 구한다.
여기에서는, 제1 계측값 및 제2 계측값 각각에 부여할 가중치에 대해서, 기판 스테이지(105)의 제어 편차를 예로 들어 설명하였다. 단, 기판 스테이지(105)의 가속도(속도)나 제1 계측부와 제2 계측부의 계측 위치의 XY면에 있어서의 위치 어긋남에 대해서도 동일하게, 제1 계측값 및 제2 계측값 각각에 부여할 가중치를 결정하는 것이 가능하다.
도 7은, 기판(104)의 표면(701)의 요철과, 제1 계측부, 제2 계측부 및 제3 계측부 각각으로부터의 계측광(광원(110)으로부터의 광)(702, 703 및 704)의 관계를 도시하는 도면이다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 제1 계측부, 제2 계측부 및 제3 계측부 각각으로부터의 계측광(702, 703 및 704)이 기판(104)의 표면(701)에 입사하는 위치(Y축 방향의 위치)는 각 계측부에서 상이하다. 이것은, 각 계측부의 설치 위치의 조정에, 제조상의 변동이 있기 때문이다. 일반적으로, 각 계측부의 설치 위치의 조정에서는, 노광 슬릿의 투영 위치를 계측하는 제3 계측부를 기준으로 하여, 제1 계측부 및 제2 계측부의 설치 위치를 조정한다. 따라서, 제3 계측부에 대하여, 제1 계측부 및 제2 계측부에 위치 어긋남이 발생한다.
예를 들어, 도 7에서는, 제3 계측부로부터의 계측광(704)과 제2 계측부로부터의 계측광(703) 사이에 어긋남 ΔL1이 발생하고, 제3 계측부로부터의 계측광(704)과 제1 계측부로부터의 계측광(702) 사이에 어긋남 ΔL2가 발생하고 있다. 기판(104)의 표면(701)의 요철이 크면, 도 7에 도시하는 바와 같이, 제2 계측부로부터의 계측광(703)이 요철에서 차광되어, 수광측 광학계(116)에 도달하지 않게 된다. 이러한 경우에는, 제2 계측부에서는, 기판(104)의 높이 방향의 위치를 정확하게 계측할 수 없다. 따라서, 제2 구동에 있어서의 기판(104)의 높이 방향의 목표 위치를, 제1 계측값 및 제2 계측값의 양쪽을 사용하는 것이 아니라, 제1 계측부에서 얻어지는 제2 계측값만을 사용하여 구하면 된다.
도 7에서는, ΔL1>ΔL2가 되는 경우를 예로 들어 설명했지만, ΔL1<ΔL2가 되는 경우도 있다. ΔL1<ΔL2가 되는 경우에는, 제1 계측부에서 얻어지는 제2 계측값을 사용하지 않고, 제2 계측부에서 얻어지는 제1 계측값만을 사용하여 제2 구동에 있어서의 기판(104)의 높이 방향의 목표 위치를 구하면 된다.
기판(104)의 표면 요철 상태는, 샷 영역별로 상이한 경우가 있다. 따라서, 제2 구동에 있어서의 기판(104)의 높이 방향의 목표 위치를 구할 때에, 제1 계측값 및 제2 계측값의 양쪽을 사용할 것인지, 또는, 제1 계측값 및 제2 계측값 중 어느 한쪽을 사용할 것인지는, 샷 영역별로 변경해도 된다.
구체적으로는, 노광 장치(100)에 대하여, 기판 스테이지(105)를 제어하는 모드로서, 제1 모드 및 제2 모드를 포함하는 2개의 모드를 선택 가능하게 설정한다. 예를 들어, 제1 모드는, 제1 구동과 제2 구동에 의해, 기판 스테이지(105)에 보유지지된 기판(104)의 높이 방향의 위치가 최종 목표 위치가 되도록 기판 스테이지(105)를 제어하는 모드로 한다. 한편, 제2 모드는, 제1 구동과 제3 구동에 의해, 기판 스테이지(105)에 보유지지된 기판(104)의 높이 방향의 위치가 최종 목표 위치가 되도록 기판 스테이지(105)를 제어하는 모드로 한다. 여기서, 제3 구동이란, 제1 계측값 및 제2 계측값의 양쪽이 아닌, 제1 계측값 및 제2 계측값 중 어느 한쪽에 기초하여 기판(104)을 높이 방향으로 구동하는 것이다.
또한, 기판 스테이지(105)를 제1 모드에서 제어하느냐, 또는, 기판 스테이지(105)를 제2 모드에서 제어하느냐는, 주제어부(127)가 자동으로 결정해도 되고, 유저의 입력에 따라서 결정해도 된다. 유저는, 예를 들어 표시부(131)에 표시되는 설정 화면(유저 인터페이스)을 개재하여, 기판 스테이지(105)를 제어하는 모드를 선택(지정)할 수 있다.
이와 같이, 제1 계측부 또는 제2 계측부에서 기판(104)의 높이 방향의 위치를 정확하게 계측할 수 없는 경우에도, 제1 계측값 및 제2 계측값 중 어느 한쪽을 사용함으로써, 제2 구동에 있어서의 구동 목표값에 포함되는 계측 오차의 비율을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 있어서의 물품의 제조 방법은, 예를 들어 디바이스(반도체 소자, 자기 기억 매체, 액정 표시 소자 등) 등의 물품을 제조하기에 적합하다. 이러한 제조 방법은, 노광 장치(100)를 사용하여, 감광제가 도포된 기판을 노광하는 공정과, 노광된 기판을 현상하는 공정을 포함한다. 또한, 이러한 제조 방법은, 다른 주지의 공정(산화, 성막, 증착, 도핑, 평탄화, 에칭, 레지스트 박리, 다이싱, 본딩, 패키징 등)을 포함할 수 있다. 본 실시 형태에 있어서의 물품의 제조 방법은, 종래에 비하여, 물품의 성능, 품질, 생산성 및 생산 비용의 적어도 하나에 있어서 유리하다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이들 실시 형태에 한정되지 않음은 물론, 그 요지의 범위 내에서 다양한 변형 및 변경이 가능하다.

Claims (10)

  1. 마스크와 기판을 이동시키면서 상기 기판을 노광함으로써 상기 기판 상에 패턴을 전사하는 노광 장치이며,
    상기 기판을 보유지지하여 이동시키는 스테이지와,
    상기 스테이지를 제어하는 제어부와,
    상기 스테이지에 보유지지된 상기 기판의 샷 영역이 상기 샷 영역에 대한 노광이 행해지는 노광 영역에 도달하기 전에, 상기 샷 영역의 높이 방향의 위치를 계측하는 제1 계측부와,
    상기 제1 계측부에 앞서 상기 샷 영역의 상기 높이 방향의 위치를 계측하는 제2 계측부를 갖고,
    상기 제어부는, 상기 제2 계측부에서 상기 샷 영역의 상기 높이 방향의 위치를 계측하여 얻어지는 제1 계측값에 기초하여 상기 기판을 상기 높이 방향으로 이동시키기 위한 제1 구동과, 상기 제1 구동에 이어 상기 제1 계측부에서 상기 샷 영역의 상기 높이 방향의 위치를 계측하여 얻어지는 제2 계측값과 상기 제1 계측값에 기초하여 상기 기판을 상기 높이 방향으로 이동시키기 위한 제2 구동에 의해, 상기 샷 영역이 상기 노광 영역에 도달할 때까지 상기 스테이지에 보유지지된 상기 기판의 상기 높이 방향의 위치가 최종 목표 위치가 되도록 상기 스테이지를 제어하는 것을 특징으로 하는, 노광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 계측부와 상기 제2 계측부가 상기 샷 영역의 동일 계측 대상 개소의 상기 높이 방향의 위치를 계측하도록, 상기 제1 계측부 및 상기 제2 계측부 각각에서 상기 샷 영역의 상기 높이 방향의 위치를 계측하는 타이밍을 제어하는 것을 특징으로 하는, 노광 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 계측값과 상기 제2 계측값의 평균값으로부터 상기 제2 구동에 있어서의 상기 기판의 상기 높이 방향의 목표 위치를 구하고, 상기 제2 구동에서는, 상기 스테이지에 보유지지된 상기 기판의 상기 높이 방향의 위치가 상기 목표 위치가 되도록 상기 스테이지를 제어하는 것을 특징으로 하는, 노광 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 계측값 및 상기 제2 계측값의 각각에 가중치를 부여하여 상기 제2 구동에 있어서의 상기 기판의 상기 높이 방향의 목표 위치를 구하고, 상기 제2 구동에서는, 상기 스테이지에 보유지지된 상기 기판의 상기 높이 방향의 위치가 상기 목표 위치가 되도록 상기 스테이지를 제어하는 것을 특징으로 하는, 노광 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 계측부에서 상기 샷 영역의 상기 높이 방향의 위치를 계측할 때의 상기 스테이지의 가속도와, 상기 제2 계측부에서 상기 샷 영역의 상기 높이 방향의 위치를 계측할 때의 상기 스테이지의 가속도의 관계에 기초하여, 상기 제1 계측값 및 상기 제2 계측값 각각에 부여할 가중치를 결정하는 것을 특징으로 하는, 노광 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 계측부에서 상기 샷 영역의 상기 높이 방향의 위치를 계측할 때의 상기 스테이지의 제어 편차와, 상기 제2 계측부에서 상기 샷 영역의 상기 높이 방향의 위치를 계측할 때의 상기 스테이지의 제어 편차의 관계에 기초하여, 상기 제1 계측값 및 상기 제2 계측값 각각에 부여할 가중치를 결정하는 것을 특징으로 하는, 노광 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 계측부에서 계측하는, 상기 높이 방향 및 상기 기판의 주사 방향에 직교하는 방향에 있어서의 상기 샷 영역의 위치와, 상기 제2 계측부에서 계측하는, 상기 높이 방향 및 상기 기판의 주사 방향에 직교하는 방향에 있어서의 상기 샷 영역의 위치의 어긋남량에 기초하여, 상기 제1 계측값 및 상기 제2 계측값 각각에 부여할 가중치를 결정하는 것을 특징으로 하는, 노광 장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는, 유저의 입력에 따라, 상기 제1 계측값 및 상기 제2 계측값 각각에 부여할 가중치를 결정하는 것을 특징으로 하는, 노광 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 구동과 상기 제2 구동에 의해, 상기 샷 영역이 상기 노광 영역에 도달할 때까지 상기 스테이지에 보유지지된 상기 기판의 상기 높이 방향의 위치가 상기 최종 목표 위치가 되도록 상기 스테이지를 제어하는 제1 모드, 또는, 상기 제1 구동과 상기 제1 계측값 및 상기 제2 계측값 중 어느 한쪽에 기초하여 상기 기판을 상기 높이 방향으로 구동하는 제3 구동에 의해, 상기 샷 영역이 상기 노광 영역에 도달할 때까지 상기 스테이지에 보유지지된 상기 기판의 상기 높이 방향의 위치가 상기 최종 목표 위치가 되도록 상기 스테이지를 제어하는 제2 모드에서, 상기 스테이지를 제어하는 것을 특징으로 하는, 노광 장치.
  10. 물품의 제조 방법이며,
    노광 장치를 사용하여 기판을 노광하는 공정과,
    노광한 상기 기판을 현상하는 공정과,
    현상된 상기 기판으로부터 물품을 제조하는 공정을 갖고,
    상기 노광 장치는,
    마스크와 상기 기판을 이동시키면서 상기 기판을 노광함으로써 상기 기판 상에 패턴을 전사하고,
    상기 기판을 보유지지하여 이동시키는 스테이지와,
    상기 스테이지를 제어하는 제어부와,
    상기 스테이지에 보유지지된 상기 기판의 샷 영역이 상기 샷 영역에 대한 노광이 행해지는 노광 영역에 도달하기 전에, 상기 샷 영역의 높이 방향의 위치를 계측하는 제1 계측부와,
    상기 제1 계측부에 앞서 상기 샷 영역의 상기 높이 방향의 위치를 계측하는 제2 계측부를 갖고,
    상기 제어부는, 상기 제2 계측부에서 상기 샷 영역의 상기 높이 방향의 위치를 계측하여 얻어지는 제1 계측값에 기초하여 상기 기판을 상기 높이 방향으로 이동시키기 위한 제1 구동과, 상기 제1 구동에 이어 상기 제1 계측부에서 상기 샷 영역의 상기 높이 방향의 위치를 계측하여 얻어지는 제2 계측값과 상기 제1 계측값에 기초하여 상기 기판을 상기 높이 방향으로 이동시키기 위한 제2 구동에 의해, 상기 샷 영역이 상기 노광 영역에 도달할 때까지 상기 스테이지에 보유지지된 상기 기판의 상기 높이 방향의 위치가 최종 목표 위치가 되도록 상기 스테이지를 제어하는 것을 특징으로 하는, 물품의 제조 방법.
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