KR20190114787A - 리소그래피 장치, 패턴 형성 방법, 및 물품 제조 방법 - Google Patents

리소그래피 장치, 패턴 형성 방법, 및 물품 제조 방법 Download PDF

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KR20190114787A
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료 나카미치
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Abstract

감광제를 포함하는 기판에 광을 조사하여 기판에 위치 정렬용 마크를 형성하는 형성부와, 위치 정렬용 마크의 위치에 기초하여 기판의 위치 정렬을 행하고, 감광제에 노광광을 조명하여 기판에 패턴을 전사하는 전사부를 갖고, 형성부는, 노광광과는 다른 파장의 조사광을 감광제의 하지 재료에 조사하여, 조사광의 에너지로 재료를 가공하여 재료에 위치 정렬용 마크를 형성하는 리소그래피 장치.

Description

리소그래피 장치, 패턴 형성 방법, 및 물품 제조 방법{LITHOGRAPHY APPARATUS, PATTERN FORMING METHOD, AND ARTICLE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 리소그래피 장치, 패턴 형성 방법 및 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체나 액정 패널 등은, 포토리소그래피 공정에 의해 제조된다. 포토리소그래피 공정에서는, 마스크나 레티클이라고 불리는 원판 상의 패턴을, 투영 광학계를 통하여 레지스트(감광제)가 도포된 기판(유리 기판이나 웨이퍼) 상에 투영하는 노광 장치가 사용되고 있다.
노광 공정에서는, 복수의 노광 장치를 사용하여 1개의 기판 상에 면적이 서로 상이한 복수의 노광 영역을 노광하는 일이 행하여지는 경우가 있다. 처음에 제1 노광 장치를 사용하여 기판의 제1 영역을 노광하고, 기판을 제1 노광 장치로부터 반출한다. 이어서, 제2 노광 장치에 기판을 반입하고, 제2 노광 장치를 사용하여 기판의 미노광 영역에 있어서의 제2 영역을 노광한다. 제2 노광 장치를 사용하여 제2 영역을 노광할 때에, 이미 노광된 제1 영역에 대한 제2 영역의 상대 위치를 보증하는 것이 바람직하다.
일본 특허 공개 제2005-92137호 공보에는, 기판 반출 전후에 노광되는 복수의 노광 영역의 상대 위치를 보증하기 위한 얼라인먼트 마크를 형성하는 것이 기재되어 있다. 구체적으로는, 제1 영역을 노광하기 전에 노광 장치 내에서 기판 상의 레지스트의 일부분에 레이저광을 조사하여 레지스트를 제거함으로써 기판 상에 얼라인먼트 마크를 형성한다. 그리고, 형성된 얼라인먼트 마크의 위치에 기초하여 원판에 대하여 기판을 위치 정렬하고, 기판의 제1 영역과 제2 영역을 노광하고 있다.
그러나, 일본 특허 공개 제2005-92137호 공보에 기재된 발명에서는, 얼라인먼트 마크의 형성을 위해 제거된 레지스트가 주위로 비산하여 이물이 되기 때문에, 기판을 노광하여 형성되는 회로 패턴에 결함이 발생할 우려가 있다.
상기 과제를 해결하는 본 발명의 일측면으로서의 리소그래피 장치는, 기판에 패턴을 형성하는 리소그래피 장치이며, 제1 재료와 상기 제1 재료 상에 도포된 감광제를 포함하는 기판에 광을 조사하여 상기 기판에 위치 정렬용 마크를 형성하는 형성부와, 상기 형성부에 의해 형성된 위치 정렬용 마크의 위치에 기초하여 상기 기판의 위치 정렬을 행하고, 상기 감광제에 노광광을 조명하여 상기 기판에 패턴을 전사하는 전사부를 갖고, 상기 형성부는, 상기 노광광과는 다른 파장의 조사광을 상기 제1 재료에 조사하여, 상기 조사광의 에너지로 상기 제1 재료를 가공하여 상기 제1 재료에 위치 정렬용 마크를 형성하는, 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
본 발명의 추가적인 특징은　이후의 (첨부 도면을 참조한) 예시적인 실시예의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 제1 실시 형태의 노광 장치의 개략을 도시하는 도면이다.
도 2는 제1 실시 형태에 있어서의 마크 형성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 마크의 예를 도시하는 도면이다.
도 4는 기판의 노광 영역의 레이아웃을 도시하는 도면이다.
도 5는 마크의 형성 방법 및 노광 방법의 흐름도이다.
도 6은 제2 실시 형태에 있어서의 마크 형성을 설명하기 위한 도면이다.
이하에, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
<제1 실시 형태>
본 실시 형태에서는, 기판에 패턴을 형성하는 리소그래피 장치의 일례로서, 플랫 패널 디스플레이(FPD) 제조용 노광 장치를 설명한다. 노광 장치는, 마스크(원판, 레티클)를 조명하여, 마스크의 패턴을 기판(웨이퍼, 유리 기판 등)에 노광하는 장치이다. 노광 장치는, 예를 들어, 투영 광학계를 사용하여 마스크의 패턴을 감광제(레지스트)가 도포된 기판에 투영하여, 감광제에 잠상 패턴을 형성한다.
도 1은 제1 실시 형태의 노광 장치의 개략도이다. 기판(16)의 표면에 대하여 수직인 방향(연직 방향)을 Z 방향이라 하고, Z 방향에 대하여 수직인 방향을 각각 X, Y 방향이라 한다. 본 실시 형태의 노광 장치는, 조명계(1), 원판(3)의 패턴을 기판(16)에 투영하는 투영 광학계(4)를 갖는다. 또한, 노광 장치는 원판(3)과 기판(16)의 얼라인먼트 마크를 검출하는 얼라인먼트 스코프를 갖는다. 조명계(1)는 예를 들어, 광원이나 렌즈나 미러를 포함한다. 광원은, 예를 들어, 수은 램프와 타원 미러를 포함할 수 있다. 조명계(1)는 소정의 형상의 조명 영역을 형성하고, 원판(3)의 일부를 조명한다. 투영 광학계(4)는 조명계(1)에 의해 조명되는 원판(3)의 패턴의 상을 기판(16) 상에 투영한다. 원판(3)은 투영 광학계(4)의 물체면 위치에, 기판(16)은 투영 광학계(4)의 상(像)면의 위치에 배치된다. 원판(3)은 도시하지 않은 스테이지에 보유 지지되어 있다. 투영 광학계(4)는 등배, 확대 및 축소 결상 광학계의 어느 것으로서도 구성될 수 있다. 도 1에는, 미러(14), 오목 거울(12) 및 볼록 거울(15)을 갖는 투영 광학계를 나타낸다. 조명계(1)에 의해 조명되는 원판(3)의 패턴의 상은, 투영 광학계(4) 내의 미러(14), 오목 거울(12), 볼록 거울(15), 다시 오목 거울(12), 미러(14)를 거쳐서 기판(16)에 등배로 결상한다. 또한, 투영 광학계는, 주로 렌즈를 사용한 투영 렌즈나, 반사 굴절 광학계로서도 구성되고, 복수의 결상 광학계로서도 구성될 수 있다. 스테이지(17)는 기판(16)을 보유 지지하기 위한 보유 지지 기구를 갖는다. 기판(16)은 스테이지(17)의 보유 지지 기구에 보유 지지된다. 또한, 스테이지(17)는, 스테이지(17) 상에 있어서 기판(16)의 X, Y위치나 Z축 둘레의 각도를 조정하기 위한 조정 기구를 갖는다. 스테이지(17)는 주제어부(18)로부터의 구동 명령에 기초하여 구동되어, 기판(16)의 위치가 제어된다. 주제어부(18)는 간섭계나 인코더 등의 포지션 센서에 의해 계측된 스테이지(17)의 위치나 각도에 기초하여, X, Y 및 Z 방향에 있어서의 스테이지(17)의 위치나 그들의 방향 둘레의 회전 각도 제어를 행한다. 그리고, 노광 장치는 원판(3)에 대하여 기판(16)의 위치 정렬을 행하고, 원판(3)과 기판(16)을 소정의 방향으로 동기하여 이동시키면서 기판(16)에 대하여 원판(3)의 패턴을 노광한다. 이때, 조명계(1)에 의한 조명 영역이 원판(3) 상에서 이동하여 원판(3)의 패턴 전체가 조명되어, 투영 광학계(4)에 의한 투영 영역이 기판(16) 상에서 이동하여 기판(16)이 노광된다. 이렇게 원판(3)과 기판(16)을 동기하여 이동시키면서 기판(16)이 노광되는 영역을 노광 영역으로 한다.
조명계(1), 투영 광학계(4), 스테이지(17), 주제어부(18)는 기판에 마스크의 패턴을 전사하는 전사부로서 기능한다. 또한, 주제어부(18)는 스테이지 제어뿐만 아니라, 시퀀스 제어 등 노광 장치의 각 부의 동작의 제어를 행하고 있다. 또한, 주제어부(18)는 마크 형성 수단(19)을 제어하기 위한 제어부(20)도 제어한다.
본 실시 형태의 노광 장치는 마크 형성 수단(19)(형성부)을 갖는다. 제어부(20)는 주제어부(18)로부터의 명령에 기초하여 마크 형성 수단(19)을 제어한다. 주제어부(18)는 소정의 위치로 스테이지(17)를 이동시킨 후에 조사 명령을 제어부(20)에 송신한다. 그리고, 제어부(20)에 의해 마크 형성 수단(19)이 제어되어, 기판(16)이 조사된다.
마크 형성 수단(19)은 투영 광학계(4)를 지지하는 구조체에 고정하여 배치된다. 마크 형성 수단(19)은 레이저 등의 광원을 사용하여, 스테이지(17) 상에 보유 지지되어 있는 기판(16)을 향하여 레이저광 등의 스폿형 광속을 조사한다. 그리고, 마크 형성 수단(19)은 광의 조사에 의해 위치 정렬용 얼라인먼트 마크를 기판(16)에 형성한다. 조사광의 파장, 강도, 조사 시간이나 광량 등의 조사 조건은 제어부(20)에 의해 결정된다. 제어부(20)는 결정한 조사 조건으로 조사하도록 마크 형성 수단(19)을 제어한다. 마크 형성 수단(19)은 광원이 사출하는 광의 파장, 강도(출력)나 출력 시간을 조정하는 조정부를 사용하여 조사 조건을 변경해도 된다. 또한, 마크 형성 수단(19)이 파장 필터, ND 필터 또는 셔터(차광판)를 사용하여, 조사광의 파장, 강도, 조사 시간이나 광량을 조정할 수도 있다.
마크 형성 수단(19)에 의해 기판(16) 상에 형성된 얼라인먼트 마크는 계측부(21)에 의해 계측된다. 계측부(21)는 투영 광학계(4)를 지지하는 구조체에 고정하여 배치된다. 마크 형성 수단(19)과 계측부(21)의 상대 위치는 기지의 관계로 배치되어 있다. 또한, 마크 형성 수단(19)과 계측부(21)는 이동 가능하게 구성되어 있어도 된다. 계측부(21)는 광원을 사용하여 얼라인먼트 마크를 조명하는 조명계와, 계측부(21)는 얼라인먼트 마크를 촬상하는 센서(촬상부)를 갖는다. 도 1에 있어서 계측부(21)로부터의 계측광을 점선으로 나타낸다. 계측광의 파장은 예를 들어 500 내지 600nm이다. 센서로서, 수광한 광을 전기 신호로 광전 변환하는 에어리어 이미지 센서를 사용할 수 있다. 계측부(21) 또는 제어부(20)는 촬상된 얼라인먼트 마크를 포함하는 화상을 취득하여 기억하는 기억부(메모리 등)와, 취득한 화상의 데이터를 사용하여 얼라인먼트 마크의 위치를 산출하는 연산부(CPU 등)를 갖는다. 주제어부(18)는 그 연산부에 의해 산출된 얼라인먼트 마크의 위치(계측 결과)의 데이터를 취득하고, 그 계측 결과에 기초하여, X, Y 방향에 있어서의 스테이지(17)의 위치나 Z 방향 둘레의 회전 제어를 행하고, 원판(3)에 대하여 기판(16)의 위치 정렬을 행한다. 그리고, 주제어부(18)는 조명계(1), 투영 광학계(4), 스테이지(17) 등을 제어하고, 위치 정렬된 기판(16)에 대하여 원판(3)의 패턴을 노광한다.
도 2의 (a), (b)에, 마크 형성 수단(19)을 사용한 얼라인먼트 마크(M)의 형성의 모습을 도시한다. 마크 형성 수단(19)은 레이저 등의 광원을 사용하여 스폿형 광속을 기판(16)을 향하여 조사한다. 도 2의 (a), (b)에 있어서 조사광을 점선으로 나타낸다. 기판(16)은 유리(16a)와, 유리(16a)의 상부에 증착된 금속막(16b)(제1 재료)과, 제1 재료 상에 도포된 레지스트(감광제)(16c)를 포함한다. 평탄한 판상의 유리(16a)에 금속막(16b)을 증착하고, 금속막(16b) 상에 레지스트를 도포함으로써 기판(16)이 얻어진다. 금속막(16b)은, 레지스트(16c)의 하지의 재료이며, 예를 들어, 에칭 등의 후처리에 의해 가공하고, 트랜지스터 등 반도체 디바이스의 배선 패턴을 형성하기 위한 막이다. 금속막(16b)의 재료는, 예를 들어, 구리, 크롬, 알루미늄 합금 등이다. 레지스트(16c)의 재료는, 예를 들어 수지를 주성분으로 하는 감광성 재료이며, 수지로서 노볼락형이나 레졸형 페놀 수지를 들 수 있다.
도 2의 (a)에 도시하는 예에 있어서, 마크 형성 수단(19)은 마스크의 패턴을 전사해야 할 영역(R1)(노광 영역)의 외측에 있는, 위치 정렬용 마크를 형성해야 할 영역(R2)에 광을 조사한다. 마크 형성 수단(19)은 레지스트(16c)를 투과하는 파장의 광을 사출한다. 마크 형성 수단(19)으로부터의 조사광의 파장에 대한, 금속막(16b)의 흡수율보다도 레지스트(16c)의 흡수율이 낮아지도록 당해 파장이 설정된다. 마크 형성 수단(19)으로부터의 광은, 레지스트(16c)에서의 광흡수율이 낮기 때문에 레지스트(16c)를 투과하여, 레지스트(16c)와의 경계면을 형성하는 금속막(16b)을 조사한다. 마크 형성 수단(19)으로부터의 광은 금속막(16b)에서의 흡수율이 높기 때문에, 금속막(16b)은 조사된 광의 에너지에 의해 열로 가공되어서, 금속막(16b)에 얼라인먼트 마크(M)가 형성된다. 금속막(16b)에는, 예를 들어, 스폿형 조사 광속에 의해, 상면으로부터 보아서 원 형상의 마크가 형성된다. 예를 들어, 얼라인먼트 마크(M)는 흑색으로 변색된 부분이며, 계측부(21)에 의해 레지스트(16c)를 통하여 얼라인먼트 마크를 촬상했을 때에, 촬상 화상에 있어서 주위보다도 광강도가 낮아진다. 제어부(20)는 이 광강도의 차(콘트라스트)를 이용하여 얼라인먼트 마크의 위치를 산출한다. 도 2의 (a)에 도시하는 예에 있어서, 레지스트(16c)를 제거하지 않고, 금속막(16b)에 얼라인먼트 마크(M)를 형성한다.
도 2의 (b)에 도시하는 예에 있어서, 기판(16)에 있어서, 마스크의 패턴을 전사해야 할 영역(R1)에는 레지스트(16c)가 도포되고, 위치 정렬용 마크를 형성해야 할 영역(R2)에는 레지스트(16c)가 도포되어 있지 않다. 영역(R2)에 레지스트(16c)가 도포되지 않도록 마스크로 덮는 것에 의해, 영역(R1)에만 레지스트(16c)를 도포할 수 있다. 마크 형성 수단(19)은 레지스트(16c)가 도포되어 있지 않은 영역(R2)에 있어서 금속막(16b)의 표면을 직접 조사한다. 즉, 마크 형성 수단(19)은 레지스트(16c)를 통하지 않고 금속막(16b)을 조사한다. 금속막(16b)은 조사된 광의 에너지에 의해 열로 가공되어서, 금속막(16b)에 얼라인먼트 마크(M)가 형성된다. 이때, 금속막(16b)을 조사하는 광의 파장은, 레지스트(16c)를 투과하는 파장과는 다른 파장, 레지스트(16c)에 대하여 감도를 갖는 파장이어도 된다. 예를 들어, 마스크의 패턴을 전사해야 할 영역(R1)을 노광하는 노광광과 동일한 파장이어도 된다. 또한, 유리, 금속막이나 레지스트의 재료는, 도 2의 (a)의 예에 도시하는 유리, 금속막이나 레지스트의 재료와는 상이한 재료여도 된다. 도 2의 (b)와 같이 금속막(16b)에 형성된 얼라인먼트 마크(M)는, 계측부(21)에 의해 레지스트(16c)를 통하지 않고 촬상된다.
또한, 금속막을 열가공하여 금속막에 얼라인먼트 마크를 형성하는 예를 설명했지만, 도 2의 (a)의 예에 있어서, 금속막에 열부하를 가함으로써 금속 표면 상의 레지스트를 탄화(변질)시켜서, 레지스트에 얼라인먼트 마크를 형성해도 된다. 즉, 레지스트 자체가 얼라인먼트 마크를 갖기도 한다.
이어서, 조사 조건을 결정하는 제어부(20)에 대하여 설명한다. 제어부(20)는 조사 대상물의 물성 정보를 취득하는 취득부를 갖고, 취득한 정보에 기초하여 조사하는 광속의 파장, 강도(출력), 시간을 결정한다. 파장은, 조사 대상물이 되는 레지스트 및 금속막의 적어도 한쪽의, 파장에 대한 흡수율의 정보에 기초하여 미리 결정한다. 예를 들어, 금속막에 대하여 흡수율이 높고(감도를 갖고), 레지스트를 투과하는 파장을 선택한다. 레지스트를 투과하는 파장은, i선(파장 365nm)을 노광광으로서 사용하여 기판 상의 레지스트를 노광하는 노광 장치에서는 i선(노광광) 이외의 파장이다. 또한, 예를 들어, g(436nm), h(405nm), i선을 노광광으로서 사용하여 기판 상의 레지스트를 노광하는 노광 장치에서는 g, h, i선(노광광) 이외의 파장이며, 금속막에 있어서의 흡수율이 20％ 이상 있는 파장을 사용한다. 노광광의 파장에 분포가 존재하는 경우에는, 적어도 노광광의 파장 분포의 피크 위치의 파장과는 다른 파장의 광을 금속막에 조사해도 된다. 또한, 일례로서 금속막의 물질이 구리일 경우에는 532nm의 파장을 사용할 수 있다.
조사광의 강도(출력)나 시간은, 사전에 테스트하여 정할 수 있다. 예를 들어, 마크 형성 수단(19)을 사용하여 조사광의 강도(출력)나 시간의 값을 변경하면서, 실제로 디바이스 등의 회로 패턴을 노광하는 기판과 동일한 재료의 테스트 기판을 조사하고, 형성된 복수의 마크를 계측하고, 계측 결과에 기초하여 결정할 수 있다. 제약 조건으로서 마크를 재현성 좋게 계측할 수 있는 조건, 레지스트를 통하여 금속막을 조사하는 경우에는 레지스트에 대한 영향이 적은 조건, 금속막에 대한 대미지가 적은 조건, 또는, 유리 기판에 대한 영향이 적은 조건 등에 기초하여, 조사 조건을 설정할 수 있다. 또한, 기판에 대한 대미지를 적게 하기 위해서는 조사 출력(강도)은 낮고, 조사 시간은 짧은 쪽이 바람직하다. 그러나, 얼라인먼트 마크의 계측 재현성을 높게 하기 위해서는 적절한 강도와 조사 시간을 설정할 필요가 있다. 이들 조사 조건은 기판의 유리, 금속막이나 레지스트의 재료(물성)에 의해 변경할 수 있다. 도 2에 있어서, 마크 형성 수단(19)의 조사광의 집광점은 금속막(16)의 표면 상에 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 마크 형성 수단(19)의 조사광의 집광점 위치를 포커스 방향으로 변경함으로써 금속막의 표면으로부터 집광점을 디포커스시키는 것과 같은 조사 조건의 변경도 있을 수 있다.
도 3에, 마크 형성 수단을 사용하여 도 2의 (a)에 도시하는 기판을 조사했을 때에 형성되는 얼라인먼트 마크(M)의 화상의 예를 도시한다. 도 3의 (a)는 마크 형성 수단으로부터의 광으로 조사했을 때의 화상이다. 조사된 영역의 금속막이 변질되고, 레지스트가 탄화되어, 조사 영역에 마크가 형성되어 있다. 도 3의 (b)는 도 3의 (a)의 경우보다 약한 광으로 조사했을 때의 화상인데, 조사광이 약하여, 금속막이나 레지스트에는 변화가 나타나지 않았다. 도 3의 (c)는 도 3의 (a)의 경우보다 강한 광으로 조사했을 때의 화상이다. 조사광의 강도가 너무 강하여 금속막에 구멍이 형성되어 있다. 화상 상에서는 마크의 계측은 가능하지만, 금속막에 대한 손상이 있다.
도 4는 기판의 노광 영역과 얼라인먼트 마크의 레이아웃을 도시하는 도면이다. 본 실시 형태에서는, 노광 장치 내에 있어서 마크 형성 수단(19)을 2개 배치하고, 마크 형성 수단(19)이 기판(16)의 모퉁이부 부근에 3개의 얼라인먼트 마크(31, 32, 33)를 형성한다. 2개의 마크 형성 수단(19)은 기판 노광 시에 기판을 이동시키는 Y 방향에 대하여 수직한 X 방향으로 서로 이격되어서 배치되어 있다. 먼저, 주제어부(18)가 스테이지(17)의 위치를 제어하여 스테이지(17)를 소정의 위치로 이동시켜, 얼라인먼트 마크(31, 32)를 형성해야 할 영역을 2개의 마크 형성 수단(19)의 바로 아래에 위치 결정한다. 기판의 위치 결정이 완료된 후, 주제어부(18)는 조사 타이밍을 제어부(20)에 명령한다. 그리고, 제어부(20)는 2개의 마크 형성 수단(19)이 기판을 향하여 광을 조사하도록 제어하고, 2개의 마크 형성 수단(19)으로부터의 조사에 의해 기판에 얼라인먼트 마크(31, 32)를 형성한다. 이어서, 스테이지(17)를 Y 방향으로 이동시키고, 동일하게, 마크 형성 수단(19)이 기판에 얼라인먼트 마크(33)를 형성한다. 또한, 마크 형성 수단(19)은 노광 영역의 레이아웃에 맞춰서 1개여고 되고, 3개 이상이어도 되며, 얼라인먼트 마크는 4개 이상 형성해도 된다. 기판의 X, Y 방향에 있어서의 위치와, Z 방향 둘레의 회전 각도를 계측하기 위해서는, 얼라인먼트 마크는 서로 떨어진 위치에 3개 이상 필요하다.
계측부(21)는 얼라인먼트 마크가 기판에 형성된 후에, 얼라인먼트 마크(31, 32, 33)의 X, Y 방향의 위치를 계측한다. 노광 장치는, 계측부(21)에 의한 계측 결과에 기초하여, 기판 상의 노광해야 할 복수의 노광 영역의 각각의 위치를 결정한다. 본 실시 형태에서는, 공통의 얼라인먼트 마크의 위치 계측 결과에 기초하여 복수의 노광 영역을 결정하고 있기 때문에, 각 노광 영역의 상대 위치 관계를 보증할 수 있다.
도 4에서는, 기판 상에 2개의 제1 노광 영역과 3개의 제2 노광 영역의 레이아웃을 결정하고, 노광하는 예를 도시한다. 2개의 제1 노광 영역 각각은 서로 면적이 동일하고, 3개의 제2 노광 영역 각각도 서로 면적이 동일하다. 제1 노광 영역과 제2 노광 영역은 서로 면적이 상이하다. 그 때문에, 제1 노광 영역의 폭에 맞춘 조명 영역에서 기판을 노광할 수 있는 제1 노광 장치를 사용하여, 기판을 Y 방향으로 이동시키면서 2개의 제1 노광 영역을 노광한다. 이어서, 제2 노광 영역의 폭에 맞춘 조명 영역에서 기판을 노광할 수 있는 제2 노광 장치를 사용하여, 기판을 X 방향으로 이동시키면서 3개의 제2 노광 영역을 노광한다. 또한, 제1 노광 장치와 제2 노광 장치는 다른 장치, 즉, 각각의 노광 장치가 챔버(하우징)로 덮여 있는 장치로서 설명하였다. 단, 동일한 챔버 내에, 1개의 조명계와 1개의 투영계를 1조(1스테이션)로 하여 복수 조의 광학계를 배치하고, 복수 조의 광학계를 사용하여 제1 노광 영역과 제2 노광 영역을 노광해도 된다. 또는, 동일한 노광 장치에, 반출한 기판을 90도 회전하여 다시 반입하여, 90도 회전한 상태에서 노광해도 된다.
이와 같이, 서로 다른 면적의 제1 노광 영역과 제2 노광 영역을 노광함으로써, 이들 노광 영역으로부터 각각 서로 다른 사이즈의 디바이스나 컬러 필터 등의 물품을 제조할 수 있다. 이와 같이, 복수 종류의 디바이스 등의 물품을 1매의 기판으로부터 제조함으로써, 다양한 생산 요구에 따른 효율적인 생산을 행할 수 있다.
이어서, 도 5에 기초하여, 기판에 패턴을 형성하는 패턴 형성 방법의 일례로서 노광 방법에 대하여 설명한다. 도 5는 노광 방법의 흐름도이다. 먼저, 상술한 노광 장치로서의 제1 노광 장치에 노광해야 할 기판이 반입되어, 스테이지(17) 상에 보유 지지된다. 스테이지(17) 상에는, 기판(16)의 위치나 각도를 조정하기 위한 조정 기구가 있고, 스테이지(17) 상에 보유 지지된 기판은 조정 기구에 의해 위치나 각도가 조정된다. 또한, 제1 노광 장치에 있어서, 노광해야 할 기판에 대한 노광 조건(레시피)이 설정된다.
스텝 S401에서는, 마크 형성 수단(19)의 조사 조건을 결정한다. 결정하는 조사 조건으로서, 조사광의 파장, 강도, 시간 등이 있다. 파장은, 제어부(20)의 취득부가 기판의 금속막 및 레지스트의 적어도 한쪽 물성의 정보를 취득하고, 이들 정보에 기초하여 결정할 수 있다. 물성의 정보는, 노광 장치의 유저에 의해 사용자 인터페이스를 통하여 입력되어도 되고, 제어부가 관리 서버로부터 취득해도 된다. 또는, 노광을 행하는 기판에 형성된 금속막이나 레지스트의 물성 파장에 대한 흡수율의 정보에 기초하여 유저가 조사광의 파장을 결정하고, 결정한 파장을 유저가 노광 장치의 제어부에 입력해도 된다. 조사광의 강도나 시간도 동일하게, 기판의 금속막이나 레지스트의 물성 정보에 기초하여 결정할 수 있다. 단, 본 노광 장치로 노광한 적이 없는 재료를 갖는 기판의 경우에는, 노광 전에, 그 기판과 동일한 재료로 만들어진 테스트 기판을 사용하여 상술한 바와 같이 조사 조건을 바꾸면서 복수의 마크를 형성해 보아서, 마크의 계측 결과에 기초하여 조사 조건을 결정할 수 있다. 조사 조건이 결정되면 제어부(20)나 주제어부(18)의 메모리에, 기판(레지스트나 금속막)의 재료와 조사 조건을 대응시켜서 기억해도 된다. 그 경우, 다음번 이후에 동일한 재료의 기판을 노광하는 경우에, 메모리로부터 당해 재료에 대응한 조사 조건을 호출하여 설정할 수 있다. 또한, 기판의 유리, 금속막이나 레지스트의 재료가 변경된 경우에는, 변경 전후의 기판의 재료 물성값에 기초하여 조사 강도나 조사 시간을 설정해도 된다. 예를 들어, 변경 전의 기판의 재료와, 변경 후의 기판의 재료의 정보를 취득하고, 조사 파장에 대한 각각의 재료의 흡수율의 비율을 구하고, 그 비율에 기초하여, 예를 들어 비율을 곱하거나 하여 조사 강도나 조사 시간을 산출해도 된다.
스텝 S402에서는, 마크 형성 수단(19)을 사용하여 기판에 얼라인먼트 마크를 형성한다. 먼저, 기판에 얼라인먼트 마크를 형성해야 할 위치가 마크 형성 수단의 바로 아래에 오도록, 기판을 보유 지지하고 있는 스테이지의 위치를 제어한다. 그리고, S401에서 결정한 조사 조건이 되도록 제어부(20)로부터 마크 형성 수단(19)을 제어하고, 마크 형성 수단(19)이 금속막을 조사하여 금속막에 얼라인먼트 마크를 형성한다. 조사광의 위치, 조사 타이밍은 주제어부(18)로부터의 명령에 기초하여 제어한다.
스텝 S403에서는, S402에서 형성한 얼라인먼트 마크의 위치를 계측부(21)를 사용하여 계측한다. 먼저, 계측부(21)의 계측 시야 내에 얼라인먼트 마크가 들어가도록, 얼라인먼트 마크가 형성된 기판을 보유 지지하고 있는 스테이지를 이동시킨다. 또한, 상술한 바와 같이 계측부(21)와 마크 형성 수단(19)의 상대 위치가 미리 고정되어 있으므로, 계측부(21)와 마크 형성 수단(19)의 상대 위치만큼 기판을 이동시키면, 계측부(21)의 계측 시야 내에 얼라인먼트 마크를 배치할 수 있다. 그리고, 계측부(21)가 계측 시야 내의 얼라인먼트 마크를 계측한다. 또한, 동일한 노광 장치 내에 계측부(21)와 마크 형성 수단(19)이 배치되어 있는 것에 의해, 마크 형성 수단(19)에 의해 형성된 얼라인먼트 마크의 이상 유무를 계측부(21)로 신속히 검출할 수 있다.
스텝 S404에서는, 제어부가 얼라인먼트 마크의 위치 계측 결과에 기초하여, 기판에 있어서 노광해야 할 제1 노광 영역의 위치를 결정한다. 스텝 S405에서는, S404에서 결정한 제1 노광 영역의 위치 정보를 바탕으로 스테이지(17)를 주제어부(18)에서 제어하고, 기판의 위치 결정을 행하고, 마스크, 조명계와 투영계를 사용하여 제1 노광 영역을 노광한다.
스텝 S406에서는, 기판의 여백 부분에 다른 노광 영역을 형성하기 위해서, 제1 노광 영역이 노광된 기판을 제1 노광 장치로부터 반출한다. 반출된 기판은 제2 노광 영역을 노광하기 위한 제2 노광 장치에 반입한다. 이와 같이, 본 노광 방법에서는 2개의 노광 장치를 사용하여 기판을 노광하는 예를 설명한다.
스텝 S407에서는, 제2 노광 장치에 반입된 기판에 형성된 얼라인먼트 마크를, 제2 노광 장치에 설치된 얼라인먼트 마크의 계측부에서 계측한다. 제2 노광 장치의 얼라인먼트 마크 계측부는, 제1 노광 장치의 계측부(21)와 동일한 구성을 갖는다. 또한, 기판에는 이미 얼라인먼트 마크가 형성되어 있기 때문에, 다시, 기판에 얼라인먼트 마크를 형성하는 공정을 실시하지 않는다. 그 때문에, 제2 노광 장치에는, 제1 노광 장치의 마크 형성 방법이 없어도 된다.
스텝 S408에서는, 제2 노광 장치의 제어부가, 제2 노광 장치의 얼라인먼트 마크 계측부에서 계측한 얼라인먼트 마크의 위치 계측 결과에 기초하여, 기판 상에 있어서 노광해야 할 제2 노광 영역의 위치를 결정한다. 스텝 S409에서는, S408에서 결정한 제2 노광 영역의 위치 정보를 바탕으로 제2 노광 장치의 기판 스테이지를 제어부에서 제어하여 기판의 위치 결정을 행하고, 제2 노광 장치의 마스크, 조명계와 투영계를 사용하여 제2 노광 영역을 노광한다.
제1 노광 영역과 제2 노광 영역은, 기판에 형성된 동일한 얼라인먼트 마크를 기준으로 하여 서로의 상대 위치가 결정되어 있으므로, 이들 노광 영역의 상대적인 위치 어긋남을 저감할 수 있다. 또한, 본 노광 방법에서는 2개의 노광 영역의 상대 위치를 보증하는 방법에 대하여 설명했지만, 3개 이상의 노광 영역의 경우에도 S406 내지 S409를 반복함으로써 복수의 노광 영역의 상대 위치를 보증할 수 있다. 예를 들어, 3종류의 사이즈의 노광 영역을 노광하는 경우, 제3 노광 장치를 사용하여 제3 노광 영역을 노광한다.
이상과 같이, 기판의 감광제를 제거하지 않고, 마크 형성 수단(19)을 사용하여 감광제와는 상이한 재료에 위치 정렬용 마크를 형성함으로써, 불필요한 레지스트 등의 이물의 발생을 저감할 수 있다. 또한, 이물의 발생을 저감한 상태로 기판 상에 패턴을 형성함으로써, 기판에 형성하는 디바이스 등의 패턴의 결함을 저감할 수 있다.
<제2 실시 형태>
이어서, 도 6에 기초하여 제2 실시 형태의 얼라인먼트 마크(M)의 형성에 대하여 설명한다. 도 6은 제2 실시 형태의 마크 형성 수단(190)과 기판(22)을 나타낸다. 제1 실시 형태와 동일한 구성, 방법에 대해서는 설명을 생략한다. 본 실시 형태의 마크 형성 수단(190)은 제1 실시 형태와 동일한 장소에 배치된다.
기판(22)은 유리(22a)(제1 재료)와, 유리(22a)의 상부에 도포된 레지스트(감광제)(22c)를 포함한다. 레지스트(22c)는, 노광 장치에 의해 노광되고, 현상 장치로 현상됨으로써, 유리(22a) 상에 레지스트의 패턴을 형성하기 위한 재료이다. 본 실시 형태에서는, 레지스트(22c)와의 경계면에 닿는 유리(22a)에 대하여 마크 형성 수단(190)으로부터 광을 조사하여, 유리(22a)에 얼라인먼트 마크(M)를 형성한다. 도 6의 (a)에서는, 레지스트(22c)를 통하여, 레지스트(22c)를 투과한 광속이 유리(22a)의 표면을 조사하여 유리(22a)를 열가공하고 있다.
도 6의 (b)에서는, 기판에 있어서, 마스크의 패턴을 전사해야 할 영역에는 레지스트(22c)가 도포되고, 위치 정렬용 마크를 형성해야 할 영역에는 레지스트(22c)가 도포되어 있지 않다. 마크 형성 수단(190)은 레지스트(22c)가 도포되어 있지 않은 영역에 있어서의 유리(22a)의 표면에 직접 광을 조사해도 된다. 즉, 마크 형성 수단(190)이 레지스트(22c)를 통하지 않고 유리(22a)의 표면을 조사하여, 유리(22a)에 얼라인먼트 마크(M)를 형성한다.
도 6의 (b)의 예에서는, 기판을 노광 장치에 반입하기 전에, 기판에 있어서 위치 정렬용 마크를 형성해야 할 영역에 레지스트(22c)를 도포하지 않고, 기판에 있어서 패턴을 전사해야 할 영역에 레지스트(22c)를 도포하는 공정을 행한다. 그리고, 제1 노광 장치에 기판이 반입되어, 스테이지 상에 보유 지지되고, 제1 노광 장치에 있어서, 노광해야 할 기판에 대한 노광 조건(레시피)이 설정된다. 이것 이후에는, 제1 실시 형태의 노광 방법과 동일하게, 마크 형성 수단(19)의 조사 조건을 결정하고, 기판에 얼라인먼트 마크(M)가 형성된다.
마크 형성 수단(190)이 조사하는 광의 파장은, 당해 파장에 대한 유리(22a)의 흡수율이 높고, 레지스트(22c)를 투과하는 파장으로 결정한다. 예를 들어, 마크 형성 수단(190)으로부터의 광의 파장에 대한, 유리(22a)의 흡수율보다도 레지스트(22c)의 흡수율이 낮아지도록, 파장이 설정된다. 예를 들어, CO2 레이저의 10600nm의 파장이 바람직하다. 마크 형성 수단(190)의 조사광 강도나 조사 시간은, 제1 실시 형태와 동일하게, 테스트 기판을 사용하여 마크를 형성하여 계측한 결과에 기초하여 결정해도 된다. 또는, 노광 장치가, 기판의 레지스트나 기판의 물성 정보를 취득하고, 이들 정보에 기초하여 결정할 수 있다.
본 실시 형태에 따르면, 기판에 금속막이 없는 상태에서도, 기판에 도포된 레지스트를 제거하는 일 없이, 마크 형성 수단(19)을 사용하여 기판에 위치 정렬용 마크를 형성할 수 있다. 이에 의해, 노광 장치 내에 있어서 불필요한 레지스트 등의 이물의 발생을 저감할 수 있어, 기판에 형성하는 디바이스 등의 패턴의 결함을 저감할 수 있다.
<물품의 제조 방법>
물품의 제조 방법에 대하여 설명한다. 물품은 반도체 디바이스, 표시 디바이스, 컬러 필터, 광학 부품, MEMS 등이다. 예를 들어, 반도체 디바이스는, 기판에 회로 패턴을 만드는 전 공정과, 전 공정에서 만들어진 회로 칩을 제품으로서 완성시키는 후 공정을 거침으로써 제조된다. 전 공정은, 전술한 노광 장치를 사용하여 감광제가 도포된 기판을 노광하는 공정과, 감광제를 현상하는 공정을 포함한다. 현상된 감광제의 패턴을 마스크로 하여 에칭 공정이나 이온 주입 공정 등이 행하여져, 웨이퍼 상에 회로 패턴이 형성된다. 이들 노광, 현상, 에칭 등의 공정을 반복하여, 기판 상에 복수의 층을 포함하는 회로 패턴이 형성된다. 후 공정에서, 회로 패턴이 형성된 기판에 대하여 다이싱을 행하고, 칩의 마운팅, 본딩, 검사 공정을 행한다. 표시 디바이스는, 투명 전극을 형성하는 공정을 거침으로써 제조된다. 투명 전극을 형성하는 공정은, 투명 도전막이 증착된 유리 기판에 감광제를 도포하는 공정과, 전술한 노광 장치를 사용하여 감광제가 도포된 유리 기판을 노광하는 공정과, 노광된 감광제를 현상하는 공정을 포함한다. 본 실시 형태의 제조 방법에 의하면, 종래보다도 고품위의 물품을 제조할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이들 실시 형태에 한정되지 않고, 그 요지의 범위 내에서 다양한 변형 및 변경이 가능하다.
상기 실시 형태에서는 리소그래피 장치로서 노광 장치를 설명했지만, 이에 한정하지 않고, 형을 사용하여 기판에 패턴을 형성하는 임프린트 장치나, 전자선으로 기판에 패턴을 묘화하는 전자선 노광 장치에도 적용할 수 있다. 또한, 투영 광학계를 통하지 않고 마스크와 기판을 근접시켜서 노광하는 근접장 노광 장치에도 적용할 수 있다.
임프린트 장치를 사용하여 물품을 제조하는 방법에서는, 기판 상의 미경화 수지 등의 성형 재료에 형의 패턴을 압인함으로써 성형 재료에 패턴을 형성한다. 그리고, 형성된 패턴을 마스크로 하여 에칭 공정 등을 거침으로써, 기판에 회로 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 상술한 마크 형성 수단(19)을 리소그래피 장치의 챔버(하우징) 외에 배치하고, 리소그래피 장치 외의 스테이지 상에 있어서 상술한 얼라인먼트 마크 형성 방법과 같이 기판에 얼라인먼트 마크를 형성하는 것도 가능하다. 그리고, 얼라인먼트 마크가 형성된 기판을 리소그래피 장치 내에 반입하고, 리소그래피 장치에 의해 기판에 패턴을 형성할 수 있다.
이제까지 본 발명은 예시적 실시예를 참조로 하여 설명하였으나, 본 발명은 개시된 예시적 실시예에 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 이하의 특허 청구 범위의 범주는 그러한 모든 변형과 균등의 구조 및 기능을 포괄할 수 있도록 가장 넓게 해석되어야한다.
본 출원은 2018년 3월 30일자로 출원된 일본 특허 출원 제2018-069288호의 우선권의 이익을 주장하며, 그 출원의 전체적 내용은, 본원에서 참고로 원용되어 있다.

Claims (15)

  1. 기판에 패턴을 형성하는 리소그래피 장치이며,
    제1 재료와 상기 제1 재료 상에 도포된 감광제를 포함하는 기판에 광을 조사하여 상기 기판에 위치 정렬용 마크를 형성하는 형성부와,
    상기 형성부에 의해 형성된 위치 정렬용 마크의 위치에 기초하여 상기 기판의 위치 정렬을 행하고, 상기 감광제에 노광광을 조명하여 상기 기판에 패턴을 전사하는 전사부를 갖고,
    상기 형성부는, 상기 노광광과는 다른 파장의 조사광을 상기 제1 재료에 조사하여, 상기 조사광의 에너지로 상기 제1 재료를 가공하여 상기 제1 재료에 위치 정렬용 마크를 형성하는, 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 형성부는, 상기 감광제를 통하여 상기 제1 재료에 광을 조사함으로써 상기 제1 재료에 위치 정렬용 마크를 형성하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 재료를 조사하는 광은, 상기 감광제를 투과하는 파장의 광인 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 파장에 대한 상기 감광제의 흡수율은, 상기 파장에 대한 상기 감광제의 하지 재료 흡수율보다도 작은 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 재료는 금속막을 포함하고,
    상기 형성부는, 상기 금속막에 위치 정렬용 마크를 형성하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 재료는 유리를 포함하고,
    상기 형성부는, 상기 유리에 위치 정렬용 마크를 형성하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 형성부는, 상기 감광제를 통하지 않고 상기 제1 재료에 광을 조사함으로써 상기 제1 재료에 위치 정렬용 마크를 형성하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 위치 정렬용 마크는, 상기 형성부가 상기 제1 재료를 조사했을 때의 열에 의해 변질된 상기 감광제의 마크를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 감광제의 정보 및 상기 마크가 형성되는 상기 제1 재료의 정보의 적어도 한쪽 정보를 취득하고, 취득한 정보에 기초하여, 상기 형성부가 조사하는 광의 강도와 조사 시간 중 적어도 한쪽을 설정하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 형성부는, 조사하는 광의 강도와 조사 시간 중 적어도 한쪽을 바꾸면서 기판의 제1 재료를 조사하여 상기 제1 재료에 복수의 마크를 형성하고,
    상기 리소그래피 장치는, 형성된 상기 복수의 마크를 계측한 결과에 기초하여, 상기 형성부가 조사하는 광의 강도와 조사 시간 중 적어도 한쪽을 결정하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  11. 기판에 패턴을 형성하는 패턴 형성 방법이며,
    제1 재료와 상기 제1 재료 상에 도포된 감광제를 포함하는 기판에 광을 조사하여 상기 기판에 위치 정렬용 마크를 형성하는 형성 공정과,
    형성된 위치 정렬용 마크의 위치에 기초하여 상기 기판의 위치 정렬을 행하고, 상기 감광제에 노광광을 조명하여 상기 기판에 패턴을 전사하는 공정을 갖고,
    상기 형성 공정에 있어서, 상기 노광광과는 다른 파장의 조사광을 상기 감광제를 통하여 상기 제1 재료에 조사하여, 상기 조사광의 에너지로 상기 제1 재료를 가공하여 상기 제1 재료에 위치 정렬용 마크를 형성하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  12. 기판에 패턴을 형성하는 패턴 형성 방법이며,
    기판의 제1 재료 상에 있어서, 위치 정렬용 마크를 형성해야 할 영역에 감광제를 도포하지 않고, 패턴을 전사해야 할 영역에 감광제를 도포하는 공정과,
    상기 감광제가 도포된 기판 중 상기 위치 정렬용 마크를 형성해야 할 영역에 있어서, 상기 감광제를 통하지 않고 조사광을 상기 제1 재료에 조사하여, 상기 조사광의 에너지로 상기 제1 재료를 가공하여 상기 제1 재료에 위치 정렬용 마크를 형성하는 형성 공정과,
    형성된 위치 정렬용 마크의 위치에 기초하여 상기 기판의 위치 정렬을 행하고, 상기 감광제를 조명하여 상기 기판에 패턴을 전사하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  13. 제11항에 기재된 패턴 형성 방법을 사용하여 기판에 패턴을 형성하는 공정과,
    패턴이 형성된 기판을 가공함으로써 물품을 제조하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 물품 제조 방법.
  14. 제12항에 기재된 패턴 형성 방법을 사용하여 기판에 패턴을 형성하는 공정과,
    패턴이 형성된 기판을 가공함으로써 물품을 제조하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 물품 제조 방법.
  15. 제1항에 기재된 리소그래피 장치의 형성부를 사용하여 기판의 제1 재료에 위치 정렬용 마크를 형성하고, 상기 위치 정렬용 마크의 위치에 기초하여 상기 기판의 위치 정렬을 행한 후, 상기 기판에 패턴을 형성하는 공정과,
    패턴이 형성된 기판을 가공함으로써 물품을 제조하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 물품 제조 방법.
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