KR20190109253A - 리소그래피 장치, 조명 장치 및 물품의 제조 방법 - Google Patents

리소그래피 장치, 조명 장치 및 물품의 제조 방법 Download PDF

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KR20190109253A
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Abstract

기판에 패턴을 형성하는 리소그래피 장치이며, 2차원적으로 배열된 복수의 미러 소자를 포함하고, 상기 복수의 미러 소자의 각각에서 반사된 광을 선택적으로 상기 기판에 조사하여 상기 패턴을 형성하는 디지털 미러 디바이스와, 상기 디지털 미러 디바이스로부터 상기 기판에 조사되는 광이 결상하는 위치와 상기 기판의 표면 위치의 어긋남양에 관한 디포커스 정보를 취득하는 취득부와, 상기 취득부에서 취득된 디포커스 정보에 기초하여, 상기 기판에 상기 패턴을 형성할 때 상기 복수의 미러 소자의 각각에서 반사된 광이 상기 기판 상의 목표 위치에 조사되도록, 상기 복수의 미러 소자를 개별로 제어하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치를 제공한다.

Description

리소그래피 장치, 조명 장치 및 물품의 제조 방법 {LITHOGRAPHY APPARATUS, ILLUMINATION APPARATUS, AND METHOD OF MANUFACTURING ARTICLE}
본 발명은, 리소그래피 장치, 조명 장치 및 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
근년, 텔레비전 시스템의 HD(High Definition)화가 진행됨과 함께, 표시 소자로서 박형 FPD(Flat Panel Display)가 많이 사용되고 있어, 한층 더한 대화면화와 비용 절감이 요구되고 있다. FPD의 제조에서는, 집적 회로(IC)의 제조와 마찬가지로, 마스크(원판)의 회로 패턴을 포토레지스트가 도포된 기판에 투영하고, 이러한 패턴을 기판에 전사(형성)하는 포토리소그래피 기술이 사용되고 있다.
FPD의 대화면화가 진행되면, 종래의 노광 방식에서는, 마스크 자체가 대형화되어, 그 재료의 대형화나 전체면에서의 선 폭 균일성을 확보하는 것에 기인하여 제조 비용의 증가나 마스크 제조의 장기화를 초래하기 때문에, 양산 공정에 지장을 초래하게 된다. 그래서, 디지털 미러 디바이스(DMD: Digital Micro-mirror Device) 등의 공간 광 변조 소자를 사용하여, 기판에 패턴을 직접 형성하는 마스크리스 노광이 일본 특허 공개 제2003-50469호 공보에 제안되어 있다. 일본 특허 공개 제2003-50469호 공보에는, 마스크리스 노광에 있어서, 해상도를 향상시키기 위해서, 기판에 대하여 주사 방향을 사행시키는 기술이 개시되어 있다. 이러한 기술에서는, 동렬로 존재하는 마이크로 미러군의 스폿 위치를 부주사 방향으로 조금씩 시프트시키고 있기 때문에, 오버랩 노광이 가능하다.
FPD의 대형화나 생산 효율의 개선을 실현하기 위해서는, 패턴을 형성해야 할 노광 영역의 확대 및 패턴의 미세화가 요구된다. 따라서, DMD의 대형화(광학계의 고NA화)나 DMD에 포함되는 마이크로미러의 사이즈의 축소화가 필요해진다. 또한, FPD에 사용되는 기판의 대형화에 의해, 기판의 요철에 의한 상 어긋남 발생량이 커지는 경향이 있다. 그러나, 이러한 상황에 따라서(즉, 마스크리스 노광에 적합하게), DMD의 사양을 변경하는 것이나 기판의 요철을 작게 하는 것은 어렵다.
본 발명은, 디지털 미러 디바이스를 사용하면서 기판에 패턴을 형성하는 데 유리한 리소그래피 장치를 제공한다.
본 발명의 일측면으로서의 리소그래피 장치는, 기판에 패턴을 형성하는 리소그래피 장치이며, 2차원적으로 배열된 복수의 미러 소자를 포함하고, 상기 복수의 미러 소자의 각각에서 반사된 광을 선택적으로 상기 기판에 조사하여 상기 패턴을 형성하는 디지털 미러 디바이스와, 상기 디지털 미러 디바이스로부터 상기 기판에 조사되는 광이 결상하는 위치와 상기 기판의 표면 위치의 어긋남양에 관한 디포커스 정보를 취득하는 취득부와, 상기 취득부에서 취득된 디포커스 정보에 기초하여, 상기 기판에 상기 패턴을 형성할 때 상기 복수의 미러 소자의 각각에서 반사된 광이 상기 기판 상의 목표 위치에 조사되도록, 상기 복수의 미러 소자를 개별로 제어하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 가일층의 목적 또는 기타의 측면은, 이하, 첨부 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 형태에 의해 명확해질 것이다.
본 발명에 따르면, 예를 들어 디지털 미러 디바이스를 사용하면서 기판에 패턴을 형성하는 데 유리한 리소그래피 장치를 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일측면으로서의 노광 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는, 도 1에 나타내는 노광 장치의 핀 홀판의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 3은, DMD의 각 미러 소자의 기판에 대한 각도와, 기판에 조사되는 광의 결상 위치의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는, DMD의 각 미러 요소의 구동과, 기판에 조사되는 광의 결상 위치의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는, 본 발명의 일측면으로서의 노광 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 6은, 도 5에 나타내는 노광 장치에 있어서의 노광 처리를 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서, 동일한 부재에 대해서는 동일한 참조 번호를 붙여, 중복되는 설명은 생략한다.
도 1은, 본 발명의 일측면으로서의 노광 장치(1)의 구성을 나타내는 개략도이다. 노광 장치(1)는, 반도체 디바이스나 액정 표시 소자의 제조 공정인 리소그래피 공정에 채용되어, 기판에 패턴을 형성하는 리소그래피 장치이다. 노광 장치(1)는, 본 실시 형태에서는, 디지털 미러 디바이스 등의 공간 광 변조 소자를 사용하여, 바탕에 패턴을 직접 형성하는 마스크리스 노광 장치로서 구현화된다.
노광 장치(1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 조명 광학계(20)와, 디지털 미러 디바이스(DMD)(30)와, 투영 광학계(40)와, 제1 계측부(60)와, 제어부(70)와, 제2 계측부(80)를 갖는다. 여기에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 광축 OA에 평행한 방향을 Z축으로 하고, Z축에 수직인 평면 내에 있어서 서로 직교하는 방향을 X축 및 Y축으로 한다.
광원(10)에는, 반도체 레이저나 LED 등이 사용된다. 광원(10)으로부터 발하는 광의 파장은, 기판(50)에 도포된 레지스트(감광제)의 감도에 따라 선택되고, 예를 들어 300nm 내지 440nm 근방의 범위의 파장을 사용하는 것이 가능하다. 광원(10)으로부터의 광은, 조명 광학계(20)에 입사한다.
조명 광학계(20)는, 제1 조명계(21)와, 플라이 아이 렌즈(22)와, 제2 조명계(23)를 포함한다. 광원(10)으로부터의 광은, 제1 조명계(21)에서 콜리메이트되어, 플라이 아이 렌즈(22)를 조명한다. 플라이 아이 렌즈(22)는, 그 사출면이 후단의 제2 조명계(23)의 전방측 초점면에 위치하도록 배치되어 있다. 또한, DMD(30)는, 제2 조명계(23)의 후방측 초점면에 위치하도록 배치되어 있다. 따라서, 플라이 아이 렌즈(22)로부터의 광은, 제2 조명계(23)에서 콜리메이트되어, DMD(30)를 균일한 조도 분포로 조명한다. 이와 같이, 조명 광학계(20)는, 쾰러 조명계를 구성하고 있다.
도 1에서는, 조명 광학계(20)로부터 DMD(30)에 입사한 광이 DMD(30)를 투과하도록 도시되어 있지만, 이것은, 결상 관계를 용이하게 이해할 수 있도록 하기 위함이다. 실제로는, 조명 광학계(20)로부터 DMD(30)에 입사한 광은, DMD(30)에서 반사된다. DMD(30)에서 반사된 광은, 투영 광학계(40)에 입사한다. DMD(30)에 대하여는, 조명 광학계(20)로부터의 광을 사입사시켜도 되고, 혹은, 빔 스플리터를 통해 조명 광학계(20)로부터의 광을 수직 입사시켜도 된다.
DMD(30)는, 반사면을 형성하는, 2차원적(격자형)으로 배열된 복수의 미러 소자(ME)를 포함하고, 복수의 미러 소자(ME)의 각각에서 반사된 광을 선택적으로 기판(50)에 조사하여 기판 상에 임의의 패턴을 형성한다. 복수의 미러 소자(ME)의 각각은, 조명 광학계(20)로부터 입사한 광의 반사 방향을 변경하는 것이 가능하다. 미러 소자(ME)의 각각을, 조명 광학계(20)로부터 입사한 광을 기판(50)을 향하는 방향으로 반사하는 온 상태, 또는, 조명 광학계(20)로부터 입사한 광을 기판(50)을 향하지 않는 방향으로 반사하는 오프 상태로 구동함으로써 임의의 패턴을 형성한다.
투영 광학계(40)는, DMD(30)와 기판(50)의 사이에 배치되고, DMD(30)로부터의 광을 기판(50)에 투영한다. 투영 광학계(40)는, 제1 투영계(41)와, 마이크로렌즈 어레이(MLA)(42)와, 제2 투영계(43)와, 핀 홀판(개구판)(44)과, 제3 투영계(45)를 갖는다. 제1 투영계(41)는, DMD(30)에서 반사한 광을 MLA(42)에 집광한다. MLA(42)는, 필드 렌즈(42a)와, 필드 렌즈(42a)의 초점 거리만큼 이격된 위치에 배치된 결상 렌즈(42b)를 포함한다. MLA(42)는, 필드 렌즈(42a)와 결상 렌즈(42b)를 대향시킨 조합을, 2차원형으로 복수 배열시켜서 구성되어 있다.
제1 투영계(41)를 통해 필드 렌즈(42a)에 결상된 광은, 결상 렌즈(42b)를 통해, 결상 렌즈(42b)의 후단에 재결상한다. 결상 렌즈(42b)로부터의 광의 재결상점은, 결상 렌즈(42b)가 미세하여 초점 거리가 짧고, 또한, 결상 렌즈(42b)에 의해 축소 투영되기 때문에, 결상 렌즈(42b)의 사출면으로부터 100㎛ 이내에 형성되는 경우가 많다. 한편, 필드 렌즈(42a)나 결상 렌즈(42b)는, 각각이 일체화하여 가공되어, 가공 시의 안정성을 확보하기 위해서, 일정한 두께, 구체적으로는, 최저여도 300㎛ 이상의 두께를 필요로 한다. 따라서, 결상 렌즈(42b)로부터의 광의 재결상점은, 결상 렌즈(42b)의 내부(글래스재 내)에 형성되게 된다. 본 실시 형태에서는, 이러한 재결상점으로부터의 광을, 제2 투영계(43)를 통해, 결상 렌즈(42b)의 밖에 재결상시키고 있다.
핀 홀판(44)은, 제2 투영계(43)에 의해 결상 렌즈(42b)의 밖에 형성되는 재 결상면에 배치되어 있다. 도 2는, 광축 OA에 직교하는 면에 있어서의 핀 홀판(44)의 구성을 나타내는 개략도이다. 본 실시 형태에서는, MLA(42)는, 필드 렌즈(42a)와 결상 렌즈(42b)를 대향시킨 조합을, 종횡으로 3×6으로 배열시켜서 구성되어 있다. 따라서, 핀 홀판(44)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, MLA(42)에 따라, 종횡으로 3×6으로 배열된 18개의 개구(44a)를 갖는다. 또한, 핀 홀판(44)의 개구(44a)는, DMD(30)의 복수의 미러 소자(ME)의 수 및 위치와 대응하여 마련되어 있다. 핀 홀판(44)은, 플레어 광을 차단하거나, 혹은, MLA(42)가 형성하는 광 스폿을 잘라내서 기판 상의 광 스폿을 더욱 미세화하거나 하기 위하여 마련되어 있다. 제3 투영계(45)는, 핀 홀판(44)을 통과한 광을 기판(50)의 표면 위치(EF)에 결상한다.
제1 계측부(60)는, DMD(30)로부터 기판(50)에 조사되는 광이 결상하는 위치와 기판(50)의 표면 위치(EF)의 상태, 즉, 포커스 상태(상면)를 계측하기 위해서, 핀 홀판(44)의 근방에 배치되어 있다. 제1 계측부(60)는, 제1 빔 스플리터(61)와, 제1 수광 광학계(62)와, 제1 계측기(63)를 포함한다. 투영 광학계(40)로부터 기판(50)(의 표면 위치(EF))에 투영되어서 기판(50)에서 반사(정반사)된 광은, 이제까지의 광로를 되돌아가서, 핀 홀판(44) 상에 재결상한다. 핀 홀판(44)의 개구(44a)를 통과한 광의 일부는, 제1 빔 스플리터(61)에서 반사되어, 제1 수광 광학계(62)를 통해, 제1 계측기(63) 상에 재결상한다. 제1 계측기(63)는, 핀 홀판(44)의 복수의 개구(44a)의 각각의 위치 및 DMD(30)의 복수의 미러 소자(ME)의 각각의 위치에 대응하여 배열된 복수의 수광 소자를 포함하는 2차원 센서로 구성되어 있다. 제1 계측기(63)는, 기판(50)에서 반사된 광 중, 핀 홀판(44)의 개구(44a)를 통과한 광의 광량을 계측한다.
여기서, DMD(30)로부터 기판(50)에 조사되는 광이 결상하는 위치와 기판(50)의 표면 위치(EF)가 일치되어 있는, 즉, 기판 상에 광 스폿의 초점이 맞은 포커싱 상태를 고려한다. 포커싱 상태에서는, 핀 홀판(44)의 개구(44a)를 통과하여 제1 계측기(63)에서 계측되는 광의 광량은 최대가 된다. 한편, DMD(30)로부터 기판(50)에 조사되는 광이 결상하는 위치와 기판(50)의 표면 위치(EF)가 일치되지 않는, 즉, 광 스폿이 포커싱 상태에서 어긋난 디포커스 상태를 고려한다. 디포커스 상태에서는, 핀 홀판(44)의 개구(44a)를 통과하는 광이 비네팅되기 때문에, 제1 계측기(63)에서 계측되는 광의 광량이 저하된다.
제어부(70)는, CPU나 메모리 등을 포함하는 컴퓨터로 구성되고, 메모리에 저장된 프로그램에 따라서 노광 장치(1)의 각 부를 제어한다. 제어부(70)는, 제1 계측부(60)에서의 계측 결과에 기초하여, DMD(30)로부터 기판(50)에 조사되는 광이 결상하는 위치와 기판(50)의 표면 위치(EF)의 어긋남양(이하, 「디포커스양」이라 칭한다)에 관한 디포커스 정보를 구한다. 예를 들어, 제어부(70)는, 기판(50)에서 반사되어서 핀 홀판(44)의 개구(44a)를 통과하는 광의 광량과 디포커스양의 상관 관계에 기초하여, 제1 계측기(63)에서 계측된 광량에 대응하는 디포커스양을 특정함으로써, 디포커스 정보를 구한다. 이와 같이, 제어부(70)는, 제1 계측부(60)와 협동하여, 디포커스 정보를 취득하는 취득부로서 기능한다. 또한, 제어부(70)는, 디포커스 정보에 기초하여, 기판(50)에 패턴을 형성할 때 DMD(30)의 복수의 미러 소자(ME)의 각각에서 반사된 광이 기판 상(표면 내)의 목표 위치에 조사되도록, 복수의 미러 소자(ME)를 개별로 제어한다. 예를 들어, 제어부(70)는, DMD(30)의 복수의 미러 소자(ME)의 각각에 대해서, 각 미러 소자(ME)로부터 기판(50)에 조사되는 광의 기판(50)에 대한 입사 각도를 제어한다. 구체적으로는, 제어부(70)는, 디포커스 정보로부터 DMD(30)의 각 미러 소자(ME)(반사면)의 기판(50)에 대한 각도(반사 각도)를 결정하고, 이러한 각도에 기초하여 각 미러 소자(ME)의 구동을 제어한다. 이에 의해, DMD(30)로부터 핀 홀판(44)을 통과하여 기판(50)에 결상하는 광(광학상)의 XY 평면 내에 있어서의 위치를 조정할 수 있다.
기판(50)의 표면에는 레지스트가 도포되어 있기 때문에, 이러한 레지스트의 특성이나 막 두께 등에 따라서, 포커싱 상태에 있어서도, 기판(50)의 표면에서의 반사율이 상이하다. 이것을 보정하기 위해서, 노광 장치(1)에는, 제2 계측부(80)가 설치되어 있다. 제2 계측부(80)는, 제2 빔 스플리터(81)와, 제2 수광 광학계(82)와, 제2 계측기(83)를 포함한다. 제2 계측부(80)는, 기판(50)에서 반사된 광이 핀 홀판(44)을 통과하기 전에, 그 광의 일부를 제2 빔 스플리터(81)에서 반사하고, 제2 수광 광학계(82)를 통해, 제2 계측기(83) 상에 재결상시킨다.
제2 계측기(83)는, 제1 계측기(63)의 복수의 수광 소자의 각각의 위치에 대응하여 배열된 복수의 수광 소자를 포함하는 2차원 센서로 구성되어 있다. 또한, 제2 계측기(83)(의 각 수광 소자)에서 계측되는, 기판(50)에서 반사된 광의 광량은, DMD(30)로부터 기판(50)에 조사되는 광이 결상하는 위치와 기판(50)의 표면 위치(EF)의 상태, 즉, 포커스 상태에 의존하지 않는다. 따라서, 제1 계측기(63)의 각 수광 소자에서 얻어지는 광량과, 제1 계측기(63)의 각 수광 소자와 위치적으로 대응하는 제2 계측기(83)의 각 수광 소자에서 얻어지는 광량의 비를 취함으로써, 제1 계측기(63)의 각 수광 소자의 출력을 정규화할 수 있다. 이에 의해, 기판(50)의 반사율이 변동해도, 항상, 포커싱 상태에서 얻어지는 광량을 1.0으로 정규화하여, DMD(30)의 각 미러 소자(ME)의 구동량을 고정밀도로 제어(설정)할 수 있다.
단, 본 실시 형태의 노광 장치(1)에서는, 제1 계측기(63)의 각 수광 소자의 출력을 정규화하기 위한 구성, 즉, 제2 계측부(80)를 갖고 있지 않아도, 제1 계측기(63)의 각 수광 소자의 출력을 정규화할 수 있다. 예를 들어, 기판(50)의 주사 노광에 앞서, 기판 상의 소정의 개소에 있어서, 기판(50)을 Z축 방향으로 이동시키면서(포커스 구동하면서), 제1 계측기(63)의 각 수광 소자에서 얻어지는 광량의 최댓값을 취득(기억)한다. 이러한 최댓값을 포커싱 상태에 있어서의 제1 계측기(63)의 각 수광 소자의 출력으로서, 기판(50)의 주사 노광 시에 제1 계측기(63)의 각 수광 소자에서 얻어지는 광량과의 비를 취하면 된다.
또한, 핀 홀판(44)에는, 복수의 개구(44a)가 2차원적으로 마련되어 있기 때문에, 제어부(70)는, 복수의 개구(44a) 중 일부를 통과한 광의 광량을 임의로 선택하여, DMD(30)의 각 미러 소자(ME)의 구동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 광축 OA의 상에 존재하는 개구(44a)를 통과한 광의 광량만을 선택해도 되고, 다수의 개구(44a)를 통과한 광의 광량을 영역으로 나누어서 평균화해도 된다. 따라서, 핀 홀판(44)은, 복수의 개구(44a) 전부를 포함하는 일체형 부재일 필요는 없고, 복수의 개구(44a) 중 몇 가지 개구가 마련된 복수의 부재를 조합하여, 이러한 복수의 부재를 개별로 구동 가능하게 구성해도 된다. 이에 의해, 최적의 포커스 위치가 노광 영역 내의 영역별로 상이한 경우, 각각의 영역마다 포커스 상태를 계측하는 것이 가능해진다.
이하, DMD(30)의 각 미러 소자(ME)를 구동했을 때, DMD(30)로부터 기판(50)에 조사되는 광의 XY 평면 내의 위치(결상 위치)가 변화하는 원리에 대하여 설명한다. 도 3을 참조하여, DMD(30)의 각 미러 소자(ME)의 기판(50)에 대한 각도와, DMD(30)로부터 기판(50)에 조사되는 광의 결상 위치의 관계에 대하여 설명한다. 상술한 바와 같이, DMD(30)는, 투영 광학계(40)를 통해, 기판(50)과 광학적으로 공액의 위치에 배치되어 있다. 따라서, DMD(30)의 각 미러 소자(ME)의 위치와, 각 미러 요소(ME)에서 반사되어서 기판(50)에 조사되는 광의 결상 위치는, 일대일로 대응되어 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, DMD(30)의 미러 요소(ME1 내지 ME7)에 대하여, 조명 광학계(20)로부터 7개의 광선이 입사하고 있는 경우를 생각한다. DMD(30)의 하나의 미러 요소(ME)에 입사하는 광은, 실제로는, 각도의 폭을 갖는 광이다. 단, 도 3에서는, 설명을 간략화하기 위해서, DMD(30)의 미러 요소(ME1 내지 ME7)의 각각에 입사하는 하나의 광선만을 도시하고 있다. 이러한 하나의 광선은, 광의 진행 방향에 수직인 면에서의 단면 형상에 있어서의 광의 강도 중심(重心)을 통과하는 광선(중심 광선)이라 생각해도 된다.
DMD(30)의 각 미러 요소(ME1 내지 ME7)는, 상술한 바와 같이, 온 상태 및 오프 상태 중 하나의 상태를 선택할 수 있다. 도 3에서는, 미러 요소(ME1, ME4 및 ME7)는 온 상태이고, 미러 요소(ME2, ME3, ME5 및 ME6)는 오프 상태이다. 오프 상태인 미러 요소(ME2, ME3, ME5 및 ME6)는, 그들에서 반사된 광이 투영 광학계(40)에 입사하지 않도록, 기판(50)에 대한 각도가 설정되어 있다. 또한, 온 상태인 미러 요소(ME1, ME4 및 ME7)는, 그들에서 반사된 광이 거의 텔레센트릭(중심 광선이 광의 진행 방향에 대하여 평행한 상태)으로 투영 광학계(40)에 입사하도록, 기판(50)에 대한 각도가 설정되어 있다.
투영 광학계(40)는, 텔레센트릭으로 입사한 광을, 텔레센트릭으로 결상하게 설계되어 있다. 따라서, 투영 광학계(40)로부터의 광은, 기판(50)에 대하여 수직으로 결상한다. 도 3에 있어서, 투영 광학계(40)에는, 개구 조리개(47)가 배치되어 있다. 개구 조리개(47)는, 투영 광학계(40)로부터의 광이 기판(50)에 결상할 때의 개구수를 정해 놓았다. 투영 광학계(40)에 대하여 텔레센트릭으로 입사한 광은, 개구 조리개(47)의 중심 근방을 통과한다.
미러 요소(ME1, ME4 및 ME7)에서 반사된 광선은, 각각, 기판(50)의 위치 P1, P2 및 P3에 결상한다. 또한, 도 3에 나타내는 점선(50a)은, 기판(50)의 Z축 방향의 요철(표면 위치)을 나타내고 있다. 도 3을 참조하건대, 기판(50)에 요철이 있어도, 투영 광학계(40)로부터의 광이 텔레센트릭으로 결상하는 경우에는, 미러 요소(ME1, ME4 및 ME7)에서 반사되어서 기판(50)에 조사되는 광의 결상 위치는, XY 평면 내에서 어긋나지 않는다. 따라서, 기판(50)에 요철이 있어도, 미러 요소(ME1, ME4 및 ME7)에서 반사된 광선은, 위치 P1, P2 및 P3와 거의 동일한 XY 좌표의 위치 P1a, P2a 및 P3a에 결상한다.
도 4를 참조하여, DMD(30)의 각 미러 요소(ME1 내지 ME7)의 구동과, DMD(30)로부터 기판(50)에 조사되는 광의 XY 평면 내의 결상 위치의 관계에 대하여 설명한다. 도 4는, 도 3과 마찬가지로, DMD(30)에 입사하는 광이 각 미러 요소(ME1, ME4 및 ME7)에서 반사되어서 기판 상에 결상하는 모습을 모식적으로 나타내고 있다. 또한, 도 4에서는, DMD(30)에 입사하는 광선 중, 온 상태인 미러 요소(ME1, ME4 및 ME7)에 입사하는 광선만을 나타내고 있다.
도 4에 나타내는 바와 같이, DMD(30)의 미러 요소(ME4 및 ME7)는, 기판(50)에 대하여, 도 3에 나타내는 온 상태에서의 각도로부터 약간 어긋난 각도가 되게 구동되고 있다. 도 4에서는, 미러 요소(ME4)의 온 상태에서의 각도를 ME4b라 하고, 온 상태에서의 각도 ME4b로부터 각도 α만큼 어긋나게 한 각도를 ME4a라 하고 있다. 또한, 미러 요소(ME7)의 온 상태에서의 각도를 ME7b라 하고, 온 상태에서의 각도 ME7b로부터 각도 -α만큼 어긋나게 한 각도를 ME7a라 하고 있다. 이에 의해, 미러 요소(ME4 및 ME7)에서 반사된 광은, 각각, 텔레센트릭으로부터 2α 및 -2α만큼 각도를 갖고서 투영 광학계(40)에 입사하게 된다. 투영 광학계(40)의 결상 배율을 M이라 하면, 텔레센트릭으로부터 2α 및 -2α만큼 각도를 갖고서 투영 광학계(40)에 입사한 광은, 각각, -2α/M 및 2α/M만큼 기울어서 기판(50)에 결상한다. 투영 광학계(40)가 홀수회 결상한 광학계인 경우, DMD(30)의 미러 요소(ME4 및 ME7)로부터 투영 광학계(40)에 입사한 광은, 투영 광학계(40)를 통과함으로써, 그 각도의 부호가 반전한다. 한편, 투영 광학계(40)가 짝수회 결상한 광학계인 경우, DMD(30)의 미러 요소(ME4 및 ME7)로부터 투영 광학계(40)에 입사한 광은, 투영 광학계(40)를 통과해도, 그 각도의 부호는 반전하지 않는다. 이러한 각도의 부호의 반전 유무는, DMD(30)로부터 기판(50)에 조사되는 광의 결상 위치를 제어할 때 중요하다.
도 4를 참조하건대, DMD(30)의 미러 요소(ME4 및 ME7)로부터의 광을 텔레센트릭으로부터 벗어나서 투영 광학계(40)에 입사시켜도, 기판(50)에 요철이 없으면, 텔레센트릭으로 투영 광학계(40)에 입사시켰을 때와 같은 기판 상의 위치에 결상한다. 단, 기판(50)에는, 실제로는, 요철이 있고, 기판(50)의 크기가 커질수록, 그 요철이 현저해진다. 기판(50)에 요철이 있는 경우, DMD(30)의 미러 요소(ME4 및 ME7)로부터의 광을 텔레센트릭으로부터 벗어나서 투영 광학계(40)에 입사시키면, 텔레센트릭으로 투영 광학계(40)에 입사시켰을 때와 비교하여, 결상 위치에 시프트가 발생한다. 예를 들어, DMD(30)의 미러 요소(ME4 및 ME7)로부터의 광을 텔레센트릭으로 투영 광학계(40)에 입사시키면, 투영 광학계(40)로부터의 광은, 기판(50)의 위치 P2b 및 P3b에 결상한다. 한편, DMD(30)의 미러 요소(ME4)로부터의 광을 텔레센트릭으로부터 벗어나서 투영 광학계(40)에 입사시키면, 투영 광학계(40)로부터의 광은, 기판(50)의 위치 P2로부터 -2α×d2/M만큼 어긋난 위치 P2a에 결상한다. 또한, DMD(30)의 미러 요소(ME7)로부터의 광을 텔레센트릭으로부터 벗어나서 투영 광학계(40)에 입사시키면, 투영 광학계(40)로부터의 광은, 기판(50)의 위치 P3b로부터 2α×d3/M만큼 시프트한 위치 P3a에 결상한다. 또한, d2는, 기판(50)의 위치 P2와 위치 P2a의 Z축 방향의 차이며, 양의 값을 갖는다. d3는, 기판(50)의 위치 P3와 위치 P3a의 Z축 방향의 차이며, 음의 값이다. 이와 같이, DMD(30)의 미러 요소(ME4 및 ME7)의 각각으로부터의 광의 기판 상에서의 결상 위치는, 양쪽 모두 -Y 방향으로 시프트하고, 그 시프트양은, 각각 -2α×d2/M 및 2α×d3/M이다.
이상, 설명한 바와 같이, 디포커스 정보가 이미 알고 있는 것이라면, DMD(30)의 각 미러 소자(ME)의 기판(50)에 대한 각도를 제어함으로써, 각 미러 소자(ME)에서 반사된 광을 기판(50)의 표면 내의 목표 위치에 조사할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 투영 광학계(40)가 텔레센트릭 광학계, 즉, 텔레센트릭 광을 입사하면 텔레센트릭 광을 사출하는 광학계인 것을 전제로 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 투영 광학계(40)가 텔레센트릭 광학계가 아닌 경우라도, 상술한 효과를 얻을 수 있다. 이 경우, 투영 광학계(40)의 각도 변화 특성을 미리 구하여, DMD(30)의 각 미러 요소(ME)의 제어에 피드백하면 된다.
또한, DMD(30)로부터 기판(50)에 조사되는 광의 결상 위치의 시프트양은, 상술한 바와 같이, 요철이 없는 기판(50)의 표면 위치와 요철이 있는 기판(50)의 표면 위치의 Z축 방향의 차에 비례한다. 이것을 이용하여, 보다 효과를 얻기 위해서, 이하의 방법도 생각할 수 있다. 투영 광학계(40)의 일부 광학 소자를 구동하여 광학적인 상면 만곡을 발생시키거나, 기판(50)을 디포커스시키거나 함으로써, 결상 위치를 이상적인 위치로부터 Z축 방향으로 변동시켰다고 하자. 이 경우, 디포커스양을 크게 할 수록, DMD(30)의 각 미러 소자(ME)의 구동에 의한 기판 상에서의 결상 위치의 시프트양이 커진다. 단, 디포커스양이 지나치게 크면, 결상 시의 흐려짐양이 커지기 때문에, 그 밸런스를 고려하여 행할 필요가 있다.
또한, 노광 장치(1)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 포커스 상태를 계측하기 위해서, 제1 계측부(60) 대신에, 포커스 계측계(90)를 갖고 있어도 된다. 포커스 계측계(90)는, 광원(91)과, 조명계(92)와, 수광계(93)와, 수광 센서(94)와, 포커스 제어부(95)를 포함하고, 기판(50)의 표면 위치(EF)를 계측한다.
도 5를 참조하건대, 광원(91)으로부터의 광은, 조명계(92)를 통해, 기판(50)의 포커스 계측점 PTD에 집광된다. 기판(50)의 포커스 계측점 PTD에서 반사된 광은, 수광계(93)를 통해, 수광 센서(94)에 집광한다. 기판(50)이 디포커스되면, 수광 센서(94)에 집광되는 광(집광점)이 옆으로 어긋난다. 수광 센서(94)는, 수광 센서(94)에서의 집광점의 위치, 즉, 기판(50)의 포커스 계측점 PTD에 있어서의 표면 위치(EF)에 대응하는 포커스 신호를 생성한다. 포커스 제어부(95)는, 포커스 계측계(90)의 각 부를 제어하고, 수광 센서(94)에서 생성된 포커스 신호를 제어부(70)에 제공한다. 제어부(70)는, 포커스 계측계(90)로부터 제공되는 포커스 신호에 기초하여 디포커스 정보를 구한다. 이와 같이, 제어부(70)는, 포커스 계측계(90)와 협동하여, 디포커스 정보를 취득하는 취득부로서 기능한다. 그리고, 제어부(70)는, 상술한 바와 같이, 디포커스 정보에 기초하여, 기판(50)에 패턴을 형성할 때 DMD(30)의 복수의 미러 소자(ME)의 각각에서 반사된 광이 기판(50)의 표면 내의 목표 위치에 조사되도록, 복수의 미러 소자(ME)를 개별로 제어한다. 포커스 계측계(90)는, 기판(50)에 패턴을 형성하기 전(주사 노광 전)에, 기판(50)의 표면 위치(EF)를 계측한다(미리 판독한다). 따라서, 기판(50)의 주사 노광의 타이밍에 따라, DMD(30)의 각 미러 소자(ME)의 기판(50)에 대한 각도를 제어함으로써, 각 미러 소자(ME)에서 반사된 광을 기판(50)의 표면 내의 목표 위치에 조사할 수 있다.
도 6을 참조하여, 노광 장치(1)에 있어서의 노광 처리에 대하여 설명한다. 여기에서는, 도 5에 나타내는 노광 장치(1), 즉, 노광 장치(1)가 포커스 계측계(90)를 갖는 경우를 예로 들어 설명한다. 노광 처리는, 제어부(70)가 노광 장치(1)의 각 부를 통괄적으로 제어함으로써 행하여진다.
S602에서는, 기판(50)을 보유 지지하고 있는 기판 스테이지(미도시)를 구동하고, 기판(50)을 주사한다. S604에서는, 포커스 계측계(90)에 의해, 기판(50)의 포커스 계측점 PTD에 있어서의 표면 위치를 계측하고, 포커스 신호를 취득한다. S606에서는, 제어부(70)는, S604에서 취득된 포커스 신호에 기초하여 디포커스 정보를 구한다. S608에서는, 제어부(70)는, S606에서 구한 디포커스 정보에 기초하여, DMD(30)의 복수의 미러 소자(ME)의 각각에서 반사된 광이 기판(50)의 표면 내의 목표 위치에 조사되도록, 각 미러 소자(ME)의 기판(50)에 대한 각도를 결정한다. S610에서는, 제어부(70)는, S608에서 결정한 각도에 기초하여, DMD(30)의 복수의 미러 소자(ME)의 각각의 구동을 제어한다. S612에서는, 광원(10)으로부터의 광을, DMD(30)를 통해 기판(50)에 조사하여 기판(50)을 노광한다.
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(1)를 사용하여, 기판에 패턴을 형성하는 공정과, 패턴이 형성된 기판을 처리하는 공정과, 처리된 기판으로부터 물품을 제조하는 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 대해서 설명했지만, 본 발명은 이들 실시 형태로 한정되지 않음은 물론, 그 요지의 범위 내에서 다양한 변형 및 변경이 가능하다. 예를 들어, 본 발명은, 리소그래피 장치에 한정되는 것이 아니라, 피조명면을 조명하는 조명 장치에도 적용 가능하다. 이러한 조명 장치에서는, 상술한 것과 마찬가지로, 디포커스 정보에 기초하여, 피조명면을 조명할 때 DMD의 복수의 미러 소자의 각각에서 반사된 광이 피조명면 상의 목표 위치에 조사되도록, 복수의 미러 소자를 개별로 제어하면 된다.

Claims (11)

  1. 기판에 패턴을 형성하는 리소그래피 장치이며,
    2차원적으로 배열된 복수의 미러 소자를 포함하고, 상기 복수의 미러 소자의 각각에서 반사된 광을 선택적으로 상기 기판에 조사하여 상기 패턴을 형성하는 디지털 미러 디바이스와,
    상기 디지털 미러 디바이스로부터 상기 기판에 조사되는 광이 결상하는 위치와 상기 기판의 표면 위치의 어긋남양에 관한 디포커스 정보를 취득하는 취득부와,
    상기 취득부에서 취득된 디포커스 정보에 기초하여, 상기 기판에 상기 패턴을 형성할 때 상기 복수의 미러 소자의 각각에서 반사된 광이 상기 기판 상의 목표 위치에 조사되도록, 상기 복수의 미러 소자를 개별로 제어하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는, 리소그래피 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 복수의 미러 소자의 각각에 대해서, 상기 미러 소자로부터 상기 기판에 조사되는 광의 상기 기판에 대한 입사 각도를 제어하는 것을 특징으로 하는, 리소그래피 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 복수의 미러 소자의 각각에 대해서, 상기 기판에 대한 미러 소자의 반사면 각도를 제어하는 것을 특징으로 하는, 리소그래피 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 디지털 미러 디바이스와 상기 기판의 사이에 배치되고, 상기 디지털 미러 디바이스로부터의 광을 상기 기판에 투영하는 투영 광학계를 더 갖는 것을 특징으로 하는, 리소그래피 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 디지털 미러 디바이스는, 상기 투영 광학계를 통해 상기 기판과 광학적으로 공액인 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 리소그래피 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 투영 광학계는, 상기 복수의 미러 소자의 수 및 위치에 대응하여 마련된 복수의 개구를 포함하는 개구판을 포함하고,
    상기 취득부는, 상기 투영 광학계로부터 상기 기판에 투영되어서 상기 기판에서 반사된 광 중, 상기 복수의 개구를 통과한 광의 광량을 계측하는 계측기를 포함하고, 상기 계측기에서 계측된 광량에 기초하여 상기 디포커스 정보를 취득하는 것을 특징으로 하는, 리소그래피 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 취득부는, 상기 복수의 개구를 통과하는 광의 광량과 상기 어긋남양의 상관 관계에 기초하여, 상기 계측기에서 계측된 광량에 대응하는 상기 어긋남양을 특정함으로써 상기 디포커스 정보를 취득하는 것을 특징으로 하는, 리소그래피 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 취득부는, 상기 기판의 표면 위치를 계측하는 포커스 계측계를 포함하고, 상기 포커스 계측계에서 계측된 상기 기판의 표면 위치에 기초하여 상기 디포커스 정보를 취득하는 것을 특징으로 하는, 리소그래피 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 포커스 계측계는, 상기 기판에 상기 패턴을 형성하기 전에, 상기 기판의 표면 위치를 계측하는 것을 특징으로 하는, 리소그래피 장치.
  10. 피조명면을 조명하는 조명 장치이며,
    2차원적으로 배열된 복수의 미러 소자를 포함하고, 상기 복수의 미러 소자의 각각에서 반사된 광을 선택적으로 상기 피조명면에 조사하는 디지털 미러 디바이스와,
    상기 디지털 미러 디바이스로부터 상기 피조명면에 조사되는 광이 결상하는 위치와 상기 피조명면의 위치의 어긋남양에 관한 디포커스 정보를 취득하는 취득부와,
    상기 취득부에서 취득된 디포커스 정보에 기초하여, 상기 피조명면을 조명할 때 상기 복수의 미러 소자의 각각에서 반사된 광이 상기 피조명면 상의 목표 위치에 조사되도록, 상기 복수의 미러 소자를 개별로 제어하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는, 조명 장치.
  11. 물품의 제조 방법이며,
    리소그래피 장치를 사용하여 기판에 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 공정에서 상기 패턴이 형성된 상기 기판을 처리하는 공정과,
    처리된 상기 기판으로부터 물품을 제조하는 공정을 갖고,
    상기 리소그래피 장치는,
    2차원적으로 배열된 복수의 미러 소자를 포함하고, 상기 복수의 미러 소자의 각각에서 반사된 광을 선택적으로 상기 기판에 조사하여 상기 패턴을 형성하는 디지털 미러 디바이스와,
    상기 디지털 미러 디바이스로부터 상기 기판에 조사되는 광이 결상하는 위치와 상기 기판의 표면 위치의 어긋남양에 관한 디포커스 정보를 취득하는 취득부와,
    상기 취득부에서 취득된 디포커스 정보에 기초하여, 상기 기판에 상기 패턴을 형성할 때 상기 복수의 미러 소자의 각각에서 반사된 광이 상기 기판 상의 목표 위치에 조사되도록, 상기 복수의 미러 소자를 개별로 제어하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는, 물품의 제조 방법.
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