KR100819240B1

KR100819240B1 - 노광장치의 조명광학계의 유효광원분포 측정장치 및 그것을 가지는 노광장치

Info

Publication number: KR100819240B1
Application number: KR1020060035535A
Authority: KR
Inventors: 타카후미 미야하루; 타카히사 시오자와
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2005-04-20
Filing date: 2006-04-20
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2026-04-20
Also published as: JP2006303196A; TWI301635B; EP1715385A3; US20060238736A1; EP1715385A2; TW200705547A; US7671967B2; KR20060110809A

Abstract

본 발명은 광원으로부터의 광을 사용하여 레티클을 조명하는 조명광학계와, 상기 레티클을 지지하고 구동하는 레티클스테이지와, 상기 레티클의 패턴을 피노광체상에 투영하는 투영광학계를 포함하는 노광장치에 이용되는 측정장치가, 레티클의 레티클면에 있어서의 상기 광의 입사각도 분포로서의 유효광원분포를 측정하고, 상기 조명광학계를 통과한 광을 안내하는 릴레이광학계와, 상기 릴레이광학계를 수납하여 상기 레티클스테이지에 상기 레티클 대신에 탑재되는 하우징을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

노광장치의 조명광학계의 유효광원분포 측정장치 및 그것을 가지는 노광장치{MEASURING APPARATUS OF EFFECTIVE LIGHT SOURCE DISTRIBUTION OF ILLUMINATION OPTICAL SYSTEM OF EXPOSURE APPARATUS AND EXPOSURE APPARATUS HAVING THE SAME}

도 1은, 본 발명의 1 측면에 의한 노광장치의 개략 단면도;

도 2는, 본 발명의 실시예 1에 적용 가능한 조도분포를 측정하기 위한 공구의 횡단면도;

도 3은, 도 2에 도시된 핀홀의 직경의 설정조건을 나타내는 모식도;

도 4는, 도 2에 도시된 공구의 평면도;

도 5는, 본 발명의 실시예 2에 적용가능한 조도분포를 측정하기 위한 공구의 횡단면도;

도 6은, 본 발명의 실시예 3에서의 σ조정 및 수차 보정방법의 흐름도;

도 7은, 디바이스(IC나 LSI 등의 반도체 칩, LCD, CCD 등)의 제조를 설명하기 위한 흐름도;

도 8은, 도 7에 도시된 스텝 4의 웨이퍼 프로세스의 상세한 흐름도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 조명광학계 2: 레티클

3: 펠리클 2a: 레티클스테이지

4: 투영광학계 5: 웨이퍼

6: 레티클면 관찰장치 7: 광학계

8, 28: 이미지센서 9: 마스킹 브레이드

10, 17: 핀홀 11: 콜리메이터 렌즈

12: 디플렉터 13: 푸리에 변환광학계

15: 플라이아이 렌즈 16: 콘덴서 렌즈

29: 무선통신장치

본 발명은, 일반적으로는, 측정장치에 관한 것으로, 특히, 피조명면에서의 입사각도분포 또는 배향특성("유효광원" 또는 "σ분포"라고도 부름)의 측정장치에 관한 것이다. 여기서, 조명계의 유효광원분포의 측정은, σ분포 측정과 조명광속의 중심(重心) 측정의 양쪽 모두를 포함한 취지이다.

포토리소그래피 기술을 이용하여 미세한 반도체소자를 제조할 경우에, 레티클(마스크)에 형성된 회로패턴을 투영광학계에 의해 웨이퍼 등에 투영하여 회로패턴을 전사하는 투영노광장치가 종래부터 사용되고 있다.

근년의 전자기기의 소형화 및 박형화의 요청으로부터, 전자기기에 탑재되는 반도체소자의 미세화에의 요구는 더욱 더 높아지고 있다. 또, 고품위인 노광을 실시하기 위해서는, 레티클패턴에 대해 최적인 유효광원을 형성할 필요가 있다. 유효광원분포는, 예를 들면, 플라이아이 렌즈(fly-eye lens)의 사출면 근방의 조도분포를 통상의 조명형상, 환상조명형상(環狀照明形狀;Annular illumination shape) 및 사중극 조명형상 등의 소망한 형상의 조정에 의존한다. 더욱이, 투영광학계의 NA(numerical aperture;개구수), 코히런스팩터 σ(조명광학계의 NA / 투영광학계의 NA) 및 유효광원을 제어하고, 여러가지 특성 각각에 최적인 조건을 설정하는 투영노광장치가 요구되고 있다.

코히런스팩터 σ에 대한 제어는, 유효광원분포의 보다 정밀한 측정이 필요하다. 유효광원분포는, 렌즈의 입사 동공면에서의 조도분포를 측정에 의해 제공된다. 유효광원분포의 측정에 의해, 상 성능의 비대칭성의 원인이 되는, 입사동공 면에서의 조명 광속의 중심, 예를 들면, 이른바 텔레센트리시티(telecentricity)의 측정도 가능하다.

종래의 동공면의 조도분포를 측정하는 방법은, 예를 들면, 일본국 특허 제 2,928,277호, 일본국 특개2000-19012호 공보, 일본국 특개평5-74687호 공보 및 일본국 특개2002-110540호 공보에서 볼 수 있다.

이들 종래의 측정방법은, 레티클 및 웨이퍼면과 공역인 평면상이나 평면에, 레티클 등의 이외에 미러, 집광광학계, 릴레이광학계, 이미지 센서 등의 측정장치를 배치할 필요가 있다. 그러나, 노광장치에 이들 구성요소를 수용하는 것은 노광장치의 제한적인 공간으로 인하여 비용을 상승시킨다. 또, 이러한 측정방법은, 액침 노광장치에도 적용 가능해야된다.

<발명의 요약>

본 발명은, 부가적인 공간이 필요없이 광원분포를 측정할 수 있는 측정장치 및 그것을 가지는 노광장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 광원으로부터의 광을 사용하여 레티클를 조명하는 조명광학계와, 상기 레티클를 탑재하여 구동하는 레티클스테이지와, 상기 레티클의 패턴을 피노광체상에 투영하는 투영광학계를 가지는 노광장치에 이용되는 측정장치는, 상기 레티를의 레티클면에 있어서의 상기 광의 입사각도 분포로서의 유효광원분포를 측정하고, 상기 조명광학계를 통과한 광을 안내하는 릴레이광학계와, 상기 릴레이광학계를 수납하여 상기 레티클스테이지에 상기 레티클 대신에 탑재되는 하우징을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면으로서의 측정장치는, 광원으로부터의 광을 사용하여 레티클을 조명하는 조명광학계와, 상기 레티클의 패턴을 피노광체상에 투영하는 투영광학계를 포함하는 노광장치에 있어서, 상기 광의 레티클면에 있어서의 입사각도 분포로서 유효광원분포를 측정하고, 상기 조명광학계를 통과한 상기 광을 기하광학과 파동광학의 흐려짐에 의해 결정되는 소정의 직경의 핀홀에 투과하는 핀홀부재와 상기 핀홀을 통과한 상기 광을 편향하는 편향부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술의 측정장치를 가지는 노광장치도 본 발명의 다른 일 측면을 구성한다.

본 발명의 다른 측면으로서의 노광 방법은, 상술의 측정장치에 의해 획득한 상기 조명광학계의 제 1유효광원분포와, 레티클 없이 상기 투영광학계를 통과한 상기 광에 의한 상기 피노광체면에서의 동공면 조도분포 측정으로부터 얻어진 제 2유효광원분포에 의거하여 투영광학계의 동공 투과율분포를 계산하는 계산스텝과, 기 계산스텝의 결과와 상기 제 1 또는 제 2유효광원분포를 이용하여 상성능을 계산 하는 스텝과, 상기 상성능을 이용하여 상기 유효광원분포 및/또는 상기 투영광학계를 조정하는 스텝과, 조정된 상기 유효광원분포 및/또는 상기 투영광학계에 의거하여 상기 피노광체를 노광하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술의 노광장치를 이용하여 피노광체를 노광하는 스텝과 노광된 상기 피노광체를 현상하는 스텝을 포함하는 디바이스의 제조방법도 본 발명의 다른 측면을 구성한다.

본 발명의 기타목적 또는 그 외의 특징은, 이하, 첨부 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시예에 의해 용이하게 자명해질 것이다.

<바람직한 실시예의 상세한 설명>

이하, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 각종 실시예에 의한 노광장치에 대해서 설명한다. 이들 노광장치는, 스텝 앤드 스캔 방식의 투영노광장치이지만, 스텝 앤드 리피트 방식이나 그 외의 노광 방식도 적용 가능하다.

<실시예 1>

도 1은, 실시예 1에 의한 노광장치의 개략 단면도이다. 도 1에서, (1)은 조명광학계를 나타낸다. 레이저로부터의 광을 조명광학계(1)에 의해 릴레이하여, 바람직한 조도분포로 레티클면에 입사한다. 레티클(2) 아래에는, 펠리클(3)이 설치되어 레티클면에 먼지부착을 방지한다. 레티클(2)은 레티클스테이지(2a)에 의해 탑재되어 구동된다.

레티클(2)을 통과한 광은, 축소 투영광학계(4)를 통과하여, 웨이퍼(5)에 결상된다. 레티클(2)의 위치결정이나 포커스를 조정하기 위해서, 레티클면 관찰장치(얼라인먼트스코프)(6)에 의해 레티클면에 형성된 얼라인먼트마크를 관찰한다. 레티클면 관찰장치(6)는, 광학계(7)와 이미지센서(8)를 포함한다. 광학계(7)는, 대물렌즈, 릴레이렌즈 및 배율가변의 이렉터렌즈(erector lens)를 가지고, 이미지센서(8)는 2차원 CCD(charge-couple device; 전하결합소자)를 사용한다.

실시예 1은, 상기 구성을 이용하여 유효광원분포를 측정한다. 통상의 레티클 대신에, 레티클(2) 및 펠리클(3)의 크기에 상당하는 공구를 반송한다. 공구는 레티클(2) 및 펠리클(3)이 제거된 공간에 배치되어 있어서 여분의 스페이스를 필요로 하지 않는다. 도 2는, 공구의 부분확대 횡단면도이며, 레티클(2) 및 펠리클(3)의 크기에 상당하는 하우징에 광학계가 수납되고 있는 것으로 이해될 수 있다. 상기 하우징은 레티클스테이지 상에 탑재되어 구동된다.

본 실시예에서는, 후술되는, 광을 평행하게 하는 콜리메이터(collimator) 렌즈(11) 및 광을 휘게하는 편향부재로서의 디플렉터(deflector)(12)를 포함하고 있어서, 레티클(2) 및 펠리클(3)의 크기 내로 하우징의 두께를 억제한다. 공구는, 레티클스테이지(2a) 및 레티클면 관찰장치(6)의 구동기구를 이용하고 있어서, 전용 구동기구를 필요로 하지 않는다.

광원으로부터 조명광학계(1)에 의해 릴레이된 광속을, 레티클면에서의 조명 영역을 제한하는 마스킹 브레이드(9)에 의해 필요영역으로 좁혀서, 핀홀(10)에 입사한다. 핀홀(10)은, 공간의 편의성을 위해서 레티클 면과 공역인 면으로부터 다소 디포커스 되어도 된다. 콜리메이터 렌즈(11)에 의해, 핀홀(10)을 통과한 광속을 실질적으로 평행하게 한다. 미러나 프리즘 등의 디플렉터(12)를 이용함으로써, 평행광 이 된 조명광이 푸리에 변환광학계(13)에 입사한다. 레티클면관찰 장치(6)의 관찰 면에 공역인 위치에, 푸리에 변환광학계(13)에 의해 공중상(空中像;aerial image)을 형성하고, 그것을 대략적으로 공역인 이미지센서(8)에 결상하여, 화상처리에 의해 광량분포를 측정한다. 이 광량분포와 이미지센서(8)의 관찰직경에 의거하여, 조명계의 유효광원분포로 변환하기 위하여 좌표를 계산한다. 실시예 1은 이미지센서(8)를 이용하여 상을 관찰하고, 핀홀(10)의 위치와 이미지센서(8)의 관찰위치는 결상관계가 되어도 된다. 여기서, 상기 핀홀(10), 콜리메이터 렌즈(11), 디플렉터(12), 푸리에 변환광학계(13) 등은 릴레이광학계를 구성한다.

조명광을 마스킹브레이드(9)에 의해 좁힘으로써, 미광(불필요한 광)에 의한 영향을 감소시킨다. 마스킹브레이드(9)의 개구는, 핀홀(10)에의 입사광이 차단될 정도로 작아서는 안 되지만, 가능한 한 작게 설정하는 것이 바람직하다. 핀홀(10)은, Cr면에 에칭에 의해 형성되어 있다. Cr면의 크기와 농도는, 마스킹브레이드(9)에 의해 좁혀진 조명광으로부터 미광이 누출되지 않는 크기가 바람직하다. 다량의 잔류하고 있는 Cr면 투과율을 억제하기 위해서, 핀홀(1O)의 주위에 구멍이 뚫어진 판금고혈부재(板金孤穴部材)의 기계적인 차광을 형성하고 있다.

핀홀(10)의 직경은, 충분한 분해능으로 조도분포를 측정할 수 있는 크기인 것이 바람직하다. 분해능을 결정하는 요소로서 분포의 흐려짐(blur)과 이미지센서의 해상력을 고려할 수 있다. 여기서, 도 3을 이용하여, 분포의 흐려짐에 대해 설명한다. 도 3은, 조명광학계의 플라이아이 렌즈(15)로부터 레티클면과 공역인 평면의 핀홀(17)까지 콘덴서 렌즈(16)에 의해 집광된 조명광의 광학계를 간단히 도시하고 있다. 도 3에는, 플라이아이 렌즈(15)를 사출하는 일정한 각도를 가진 광선이 도시되어있다. 플라이아이 렌즈(15)를 통과하는 조명광은, 레티클면상의 1점에서의 이산적인 각도분포 특성을 가진다. 이 각도분포 특성은, 플라이아이 렌즈(15)의 구성에 따라 정해진다. 플라이아이 렌즈(15)의 외경(18)을 L, 플라이아이 렌즈(15)를 구성하는 개개의 미세 렌즈의 외경(20)을 S, 외경(L)의 반에 상당하는 조명계의 NA를 IllNA, 레티클면에서의 조명광의 NA의 간격(21)을 P로 놓으면, 다음식을 만족한다.

P = 2 ×IllNA×S / L (1)

핀홀(17)을 통과한 이산적인 각도분포 특성을 가지는 조명광은, 회절에 의한 발산각, 즉 에어리 디스크(airy disc)(22)를 가진다. 이 에어리 디스크(22)의 제 1 영점 반경에 상당하는 발산각(23)을 A라고 하고, 파장이 λ, 핀홀의 직경이 φ로 놓으면 다음 식을 만족시킨다.

A = 3.83 ×λ/φ/π (2)

플라이아이 렌즈(15)를 통과한 개개의 광은, 각각 회절에 의한 영향을 받으므로, 다음 식을 만족시키는 핀홀직경의 사용에 의해, 각각의 플라이아이 렌즈로부터의 광을 파동 광학적으로 분리하여 측정할 수 있다.

P > 2 × A (3)

유효광원분포 측정에 렌즈계를 사용하는 경우에는, 수차에 의한 흐려짐이 고려되어야 할 필요가 있다. 조명계의 NA(19)에 상당하는 이미지센서(8)의 관측범위 반경을 H, 수차에 의한 RMS 스폿직경을 D로 상정한다. D는 다음 식을 만족시킬 경 우, 각각의 광을 기하 광학적으로 분리할 수 있다.

D < 2 ×H ×S / L (4)

이들 항목 이외에도, 이미지센서에 입사하는 광량 및 이미지센서의 해상력을 고려하는 것이 바람직하다.

이들 식에 의해, 소망한 분해능의 핀홀직경을 설정한다. 핀홀직경을 설정하는 목적은, 플라이아이 렌즈로부터 광을 분리하여 측정하거나, 또는 흐려짐량을 초기에 규정하여 핀홀직경을 설정하는 데 있다. 이미지센서(8)의 다이나믹 레인지를 고려하면, 플라이아이 렌즈로부터의 광을 분리하지 않는 것이 좋다. 실시예 1은, 핀홀(10)의 직경을 50㎛로 설정하고 있다. 렌즈계의 수차에 의해 발생되는 흐려짐을 억제하기 위해서는, 렌즈계의 왜곡의 허용치를 완화하고, 화상처리의 소프트웨어를 이용하여 상기 왜곡을 보정한다.

상기 핀홀지름의 결정 방법은, 핀홀을 사용하는 노광장치의 동공면 조도분포측정 전반에 적용할 수 있다.

레티클면에서의 조명광은, 조명조건에 의존하지만, 액침노광장치에 대해서는 최대 NA 0.25 내지 0.35까지 고려하고 있다. 레티클 및 펠리클의 크기 내에 공구를 수납하기 위해서는, 핀홀(10)을 통과한 조명광의 유효직경의 퍼짐을 억제할 필요가 있다. 이 때문에, 실시예 1은, 핀홀(10)을 통과한 조명광을 평행하게 하기 위한 콜리메이트 렌즈(11)를 갖추고 있다. 콜리메이트 렌즈를 사용하는 것 외에도, 곡율을 가진 디플렉터를 사용할 수 있다.

도 4는, 유효광원분포를 측정하기 위한 공구를 레이저 입사측에서 본 평면도이다. 본 실시예는, 2개의 레티클면 관찰계를 이용하지만, 1개 만을 이용해도 된다. 영역(24)은 레티클 면과 공역인 면의 크기이다. 광학계(25b)는 도 2에 도시된 공구의 프로파일을 나타낸 형상이며, 조명계의 축상 유효광원분포를 측정한다. 따라서, 도4의 광학계(25b)의 핀홀(26b)은 도2에 있어서의 핀홀(10)에 상당한다. 광학계(25a 및 25c)는, 조명계의 축외 유효광원분포를 측정한다. 광학계(25)는, 조명광을 위한 핀홀(26)과 조명광을 레티클면 관찰장치(6)에 입사하는 사출위치(27)을 포함하고 있다.

본 실시예에서, 레티클스테이지는 레티클을 지지하고, 스캔 방향인 도 4의 Y방향으로 구동한다. 레티클면 관찰장치(6)는, X방향으로 구동한다. 공구 내에 핀홀(10) 및 광학계(25)가 수납되어 있으므로, 이러한 2차원 구동에 의해 공구를 측정위치까지 안내한다.

공구를 측정위치까지 구동하는 방법은, 스캔하여 광원을 탐색해도 되고 얼라인먼트마크를 이용하여도 된다. 스캔에 의한 광원 탐색에는, 측정까지 시간이 필요하다. 한편, 얼라인먼트마크는 재현성이 높아서, 지정된 좌표에 의해 조도분포의 측정이 가능하다.

광학계(25)는 X방향으로 구동가능하여, 필요한 상고(像高)의 조명계 유효광원분포를 측정할 수 있다. 각각의 광학계(25)에 동일한 광학계를 사용하면, 180°회전하는 경우에도 사용 가능하다. 이 구성에 의해, 레티클면 관찰장치(6)의 광학계(7)와 공구의 광학계(25)를 보정할 수 있다.

실시예 1에서는, 푸리에 변환 광학계(13)의 공중상을 거의 텔레센트릭하게 유지하고 있다. 레티클면 관찰장치(6)의 관측위치에서 평행으로된 광은, 포커스 의 흐림에 의해 크기의 측정오차를 억제한다. 공지된 개구조리개 등으로, 이미지센서(8)로 관찰할 수 있는 σ분포의 절대치나 이미지센서(8)의 중심위치를 산출하고, 왜곡 등의 광학계의 수차를 보정한다.

레티클면 관찰장치(6)는, 관측위치의 디포커스가 가능하다. 관측위치를 디포커스하여, 동공면 조명분포를 2점 이상 측정하고, 그 중심 어긋남을 구하는 것에 의해, 조명광의 기울기를 측정할 수 있다. 이 결과는 레티클면에서의 조명광의 기울기를 나타내고, 기울기에서 투영광학계의 텔레센트릭시티 (telecentricity)를 감산함으로써, 소위 텔레센트릭시티를 얻는다. 물론, 미리 각 상고마다 이미지센서의 기준위치를 측정하면, 최선의 초점의 측정만으로 조명 광의 기울기가 제공된다.

공구나 레티클면 관찰장치(6)내에 빔스플리터 및 검광자를 수납하고, 그것들을 절환해서, 편광 조명시의 편광 마다의 유효광원분포를 측정할 수가 있다.

본 실시예의 구성에 의해, 스캔시의 σ에 상당하는 조명계 유효광원분포의 측정이 가능하다. 스텝-앤드-스캔 방식 투영노광장치에서, 웨이퍼에 결상되는 각 위치의 조도분포는, 조명슬릿 전체를 통해 스캔 축적된 것으로 된다. 스캔 유효광원분포는, 정지 유효광원분포와는 다르다. 스캔시의 σ에 상당하는 실제의 유효광원분포를 측정하는 것은 중요하다.

스캔 유효광원분포는, 핀홀 대신에 스캔 방향으로 긴 슬릿에 의해 측정할 수가 있다. 획득된 조도분포를 스캔 방향으로 적산하는 것에 의해, 실제의 스캔 유효광원분포를 형성한다. 조명영역보다 스캔 방향으로 긴 슬릿을 이용함으로써, 단 1회 측정에 의해 스캔 유효광원분포를 형성한다.

본 실시예에서 측정되는 조명광학계의 유효광원분포는, 조명광학계의 조정이나 보정에 이용할 수 있다. 측정 결과는, 레티클면 관찰장치(6)로 출력되기 때문에, 노광장치와의 교정이 용이하다. 웨이퍼면의 유효광원분포와 본 실시예의 레티클면에서의 유효광원분포를 비교하면, 투영광학계의 투과율을 얻을 수 있다.

<실시예 2>

다음에, 본 발명에 의한 이미지센서를 포함한 유효광원분포 측정공구를 사용하여, 조명계의 유효광원분포를 측정하는 실시예 2를 나타낸다. 실시예 2는, 공구가 이미지센서도 포함하고 있다는 점에서 실시예 1과 다르며, 레티클면 관찰장치(6)를 사용하지 않고 유효광원분포 측정을 실시한다.

본 실시예에서는, 통상의 레티클 대신에, 레티클(2) 및 펠리클(3)의 크기 정도이고, 핀홀, 광학계 및 이미지센서를 가진 공구를 반송한다. 도 5에, 상기 공구의 횡단면도를 나타낸다. 광원으로부터 조명광학계(1)에 의해 릴레이된 광을, 레티클면의 조명영역을 제한하는 마스킹브레이드(9)에 의해 필요한 영역을 좁혀서, 핀홀(10)에 입사한다. 핀홀(10)을 통과한 광은, 콜리메이트 렌즈(11)에 의해, 거의 평행한 광으로 된다. 미러 및 프리즘 등의 디플렉터(12)에 의해, 평행하게 된 조명광을 푸리에변환 광학계(13)에 입사한다. 푸리에변환 광학계(13)에 의해 상기 광학계의 사출동공면의 조도분포와 등가인 광원상을 형성하고, 이미지센서(28)에 의해 유효광원분포를 측정한다.

본 실시예에서는, 데이터의 통신수단으로서 무선통신을 사용한다. 이미지센서(28)에 의해 획득한 데이터를, 무선통신장치(29)를 이용하여 노광장치 상에 직접 보내는 것이 가능하다.

<실시예 3>

본 발명의 실시예 3은, 실시예 1 및 2에서 얻은 유효광원분포를 이용하여, 조명계를 조정하고 및 상성능을 평가한다. 이 방법의 흐름도를 도 6에 나타낸다. 처음에, 최적화를 위한 조명조건을 결정한다. σ=1의 크기를 규정하기 위해서, σ=1의 조명계 조건을 설정한다(스텝 1002). 다음에, 상술의 공구를 반송하여(스텝 1004) 조명계의 유효광원분포를 측정한다(스텝 1006). 그 후 공구를 반출한다(스텝 1008).

다음에, 레티클(2) 및 펠리클(3)이 제거된 상태에서 동공면의 조도분포가 측정된다(스텝 1010). 스텝 1010은, 액침노광장치에서는, 노광용과 측정용의 2개의 웨이퍼 스테이지를 제공하고 있다. 따라서, 노광중에 측정하기 위한 측정용 스테이지를 구동가능하여 처리능력을 향상시킨다. 또한, 본 실시예에서, 노광용 웨이퍼 스테이지는 액침용이지만, 측정용 스테이지는 액침용으로는 준비되어 있지 않다. 이 때문에, 유리를 Cr에 의해 에칭한 핀홀을 사용하는 경우에도, 액침액에 대한 Cr의 농도나 내구성의 문제가 발생 되지 않는다.

스텝 1006 및 1010의 결과로 부터, 투영광학계(4)의 동공 투과율분포를 산출 한다(스텝 1012). 또, 노광장치에서의 투영광학계의 수차도 동시에 측정한다(스텝 1014).

레티클면 또는 웨이퍼면에서의 유효광원분포와 투영광학계의 동공 투과율분포, 투영광학계의 수차, 투영광학계의 NA, 사용될 레티클패턴, 사용될 파장에 의거하여 상성능을 산출한다(스텝 1016). 목표로 하는 상성능과 비교하여(스텝 1018), 허용범위 밖이면 유효광원분포, 투영광학계의 수차, 및 투영광학계의 NA 중의 적어도 하나를 조정한다(스텝 1020). 목표로 하는 상성능과 비교는, CD(임계치수)의 균일성이나 HV(Horizontal-Vertical;縱橫) 차이, OPE(optical proximity effect;光近接效果) 계산 등을 포함하고 있다. 2번째 이후의 조정은, 민감도를 계산함으로써 목표치에 향할 수 있다. 목표로 하는 상성능과의 비교로부터, 현재 상성능이 허용범위내이면 조정이 종료된다(스텝 1022). 일련의 조정작업이 자동으로 행해지는 것이 바람직하다. 투영광학계의 동공 투과율이나 수차는, 노광장치 상에서 측정하지 않아도 된다. 그러나, 그것들은, 노광장치를 조립할 때에 측정하여, 그 데이터를 계산에 이용해도 된다.

본 실시예에 의해, 신속하게 조명계의 유효광원분포나 투영광학계의 수차를조정할 수 있다. 이 최적화는, 조명계나 투영계 등의 유니트 각각에 대한 것이 아니고, 조명계와 투영계를 함게 설치한 노광장치 전체의 최적화이기 때문에, 실제 웨이퍼의 노광에 매우 적합하게 된다.

<실시예 4>

다음에, 도 7및 도 8을 참조하면서, 상술의 노광장치를 이용한 디바이스의 제조 방법의 실시예를 설명한다. 도 7은, 디바이스(IC 및 LSI 등의 반도체 칩, LCD, CCD 등)의 제조를 설명하기 위한 흐름도이다. 여기에서는, 반도체 칩의 제조를 예로서 설명한다. 스텝 1(회로설계)에서는, 디바이스의 회로설계를 실시한다. 스텝 2(마스크 제작)에서는, 설계한 회로패턴을 형성한 마스크를 제작한다. 스텝 3(웨이퍼 제조)에서는, 실리콘 등의 재료를 이용해 웨이퍼를 제조한다. 스텝 4(웨이퍼 프로세스)는, 전공정으로 부르며, 레티클과 웨이퍼를 이용하여 본 발명의 리소그래피 기술에 의해 웨이퍼상에 실제의 회로를 형성한다. 스텝 5(조립)는, 후공정으로 부르고, 스텝 4에서 제작된 웨이퍼를 이용하여 반도체 칩화하는 공정이며, 조립공정(다이싱, 본딩), 패키징공정(칩 밀봉) 등의 공정을 포함한다. 스텝 6(검사)에서는, 스텝 5에서 제작된 반도체 디바이스의 동작확인 테스트, 내구성 테스트 등의 검사를 실시한다. 이들 공정을 거쳐 반도체 디바이스가 완성되고, 그것이 출하된다(스텝 7).

도 8은, 스텝 4의 웨이퍼 프로세스의 상세한 흐름도이다. 스텝 11(산화)에서는, 웨이퍼의 표면을 산화시킨다. 스텝 12(CVD)에서는, 웨이퍼의 표면에 절연막을 형성한다. 스텝 13(전극 형성)에서는, 웨이퍼 상에 전극을 증착 등에 의해 형성한다. 스텝 14(이온 주입)에서는, 웨이퍼에 이온을 주입한다. 스텝 15(레지스트 처리)에서는, 웨이퍼에 감광제를 도포한다. 스텝 16(노광)에서는, 노광장치에 의해 레티클의 회로패턴을 웨이퍼에 노광한다. 스텝 17(현상)에서는, 노광한 웨이퍼(피노광체)를 현상한다. 스텝 18(에칭)에서는, 현상된 레지스트상 이외의 부분을 제거한다. 스텝 19(레지스트 박리)에서는, 에칭 후에 불필요한 레지스트를 제거한다. 이들 스텝을 반복하여 실시함으로써 웨이퍼 상에 다중으로 회로패턴이 형성된다. 이러한 디바이스의 제조방법에 의하면, 종래보다 고품위의 디바이스를 제조할 수 있다. 이와 같이, 노광장치를 사용하는 디바이스의 제조방법, 및 결과물로서의 디바이스도 본 발명의 일 측면을 구성한다.

상술의 실시예에 의하면, 새로운 공간없이 유효광원분포를 측정할 수 있다. 이들 실시예에서는 정확한 유효광원분포 측정수단을 가지지 않는 기존의 노광장치에 적용 가능하다. 이들 실시예에 의하면, 핀홀을 통과하는 광의 흐려짐을 기하 광학이나 파동 광학에 따라 보정 함으로써, 본래의 광원분포의 측정을 할 수 있다. 이미지센서의 관측위치에서 조명광은 거의 테레센트릭하게 유지되고 있기 때문에, 이미지센서에의 입사 감도특성이 작고, 종래보다 정확하게 측정할 수 있다.

이러한 실시예에 의해 획득된 조명계 유효광원분포를 이용하는 것에 의해, 유효광원분포로부터 얻은 코히런스 팩터(σ) 및 텔레센트리시티를 조정할 때의 지표로 이용할 수 있다. 조도분포를 결상 시뮬레이션에 이용하는 것에 의해, 상성능의 평가를 할 수 있다. 회절광학소자를 설계할 때의 조명계 조도분포로서 실측 데이터를 직접 사용할 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이러한 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 범위를 일탈함이 없이 각종 변형 및 변경이 가능하다.

본 출원은 2005년 4월 20일에 출원된 일본국 특허출원 번호 2005-123006호에 의거한 외국 우선권의 권리를 청구하며, 본 명세서에 자세히 설명된 바와 같이 본 발명의 우선권을 전체적으로 참조함으로써 구체화된다.

본 발명에 의하면, 부가적인 공간이 필요없이 광원분포를 측정할 수 있는 측정장치 및 그것을 가지는 노광장치를 제공할 수 있다.

Claims

광원으로부터의 광을 사용해서 레티클을 조명하는 조명광학계와, 상기 레티클을 탑재해서 구동하는 레티클스테이지와, 상기 레티클의 패턴을 피노광체 상에 투영 하는 투영광학계를 가지는 노광장치에 사용되는 측정장치로서,

상기 측정장치는,

상기 노광장치의 상기 조명광학계를 통과한 광을 안내하는 릴레이광학계와;

상기 릴레이광학계를 수납하고, 상기 레티클스테이지에 상기 레티클 대신에 탑재되는 하우징

을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치의 조명광학계의 유효광원분포 측정장치.
제 1항에 있어서,

상기 노광장치는, 상기 레티클과 상기 피노광체와의 위치맞춤에 사용되는 얼라인먼트 마크를 관찰가능한 얼라인먼트스코프를 부가하여 포함하고,

상기 측정장치의 상기 릴레이광학계는, 상기 조명광학계를 통과한 상기 광을 상기 얼라인먼트스코프에 안내하는 것을 특징으로 하는 노광장치의 조명광학계의 유효광원분포 측정장치.
제 1항에 있어서,

상기 측정장치의 상기 릴레이광학계는,

상기 광을 핀홀에 투과하는 핀홀부재와,

상기 핀홀을 통과한 상기 광으로부터 공중상(aerial image)을 생성하는 푸리에 변환광학계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치의 조명광학계의 유효광원분포 측정장치.
제 3항에 있어서,

상기 측정장치에 있어서의 상기 푸리에 변환광학계의 사출단은 상기 노광장치에 있어서의 상기 얼라인먼트스코프의 이미지센서와 공역인 것을 특징으로 하는 노광장치의 조명광학계의 유효광원분포 측정장치.
제 3항에 있어서,

상기 측정장치에 있어서의 상기 핀홀은 상기 노광장치에 있어서의 상기 얼라인먼트스코프의 이미지센서와 공역인 것을 특징으로 하는 노광장치의 조명광학계의 유효광원분포 측정장치.
제 2항에 있어서,

상기 측정장치의 상기 하우징은, 상기 노광장치의 상기 레티클스테이지의 스캔방향의 구동과, 상기 레티클스테이지면에서 상기 스캔방향과 수직인 방향으로 구동가능한 상기 노광장치의 상기 얼라인먼트스코프를 사용해서 측정위치로 구동하는 것을 특징으로 하는 노광장치의 조명광학계의 유효광원분포 측정장치.
제 3항에 있어서,

상기 측정장치의 상기 핀홀을 통과한 광을 평행광으로 하는 렌즈를 부가하여 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치의 조명광학계의 유효광원분포 측정장치.
제 1항에 있어서,

상기 측정장치의 상기 하우징은, 상기 노광장치의 상기 레티클과 상기 피노광체와의 위치맞춤에 사용되는 얼라인먼트마크를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치의 조명광학계의 유효광원분포 측정장치.
제 1항에 있어서,

상기 측정장치의 상기 하우징은, 상기 노광장치의 상기 레티클을 반송하는 반송계에 의해 반송가능한 것을 특징으로 하는 노광장치의 조명광학계의 유효광원 분포 측정장치.
제 1항에 있어서,

상기 노광장치의 상기 레티클스테이지는 측정 상(像)의 높이를 가변으로 하도록 상기 측정장치의 상기 릴레이광학계를 구동하는 것을 특징으로 하는 노광장치의 조명광학계의 유효광원분포 측정장치.
제 1항에 있어서,

상기 측정장치는,

상기 광을 분할하는 빔스플리터와;

평면 편광을 생성하는 검광자

를 부가하여 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치의 조명광학계의 유효광원분포 측정장치.
제 2항에 있어서,

상기 노광장치의 상기 얼라인먼트스코프는,

상기 광을 분할하는 빔스플리터와;

평면 편광을 생성하는 검광자

를 부가하여 가지는 것을 특징으로 하는 노광장치의 조명광학계의 유효광원분포 측정장치.
제 3항에 있어서,

상기 측정장치의 상기 핀홀은 스캔방향으로 긴 슬릿형상인 것을 특징으로 하는 노광장치의 조명광학계의 유효광원분포 측정장치.
제 1항에 있어서,

상기 측정장치는, 상기 유효광원분포를 촬상하는 이미지센서를 부가하여 포함하고,

상기 측정장치의 상기 릴레이광학계는 상기 노광장치의 상기 조명광학계를 통과한 상기 광을 상기 이미지센서에 안내하는 것을 특징으로 하는 노광장치의 조명광학계의 유효광원분포 측정장치.
광원으로부터의 광을 사용하여 레티클을 조명하는 조명광학계와, 상기 레티클의 패턴을 피노광체 상에 투영하는 투영광학계를 포함하는 노광장치에 사용되는 측정장치로서, 상기 측정장치는,

상기 노광장치의 상기 조명광학계를 통과한 상기 광을 기하광학과 파동광학의 흐려짐에 의해 결정되는 소정의 직경의 핀홀에 투과하는 핀홀부재와;

상기 핀홀을 통과한 상기 광을 편향하는 편향부재

를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치의 조명광학계의 유효광원분포 측정장치.
제 1항에 기재된 측정장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 15항에 기재된 측정장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1항에 기재된 측정장치에 의해 획득한 노광장치의 조명광학계의 제 1 유효광원분포와, 상기 측정장치 및 레티클이 없는 상태에서 상기 노광장치의 투영광학계를 통과한 광에 의한 상기 피노광체 쪽에서의 동공면 조도분포 측정으로부터 얻어진 제 2 유효광원분포에 의거하여 상기 투영광학계의 동공 투과율분포를 계산하는 분포계산스텝과;

상기 분포계산스텝의 결과와 상기 제 1 또는 제 2 유효광원분포를 이용하여 상성능을 계산하는 상성능계산스텝과;

상기 상성능을 이용하여 상기 유효광원분포와 상기 투영광학계의 양쪽을 조정하거나, 또는, 상기 유효광원분포와 상기 투영광학계의 한쪽을 조정하는 조정스텝과;

상기 양쪽이 조정된 상기 유효광원분포 및 상기 투영광학계를 사용하여 상기 피노광체를 노광하거나, 또는, 상기 한쪽이 조정된 상기 유효광원분포 및 상기 투영광학계를 사용해서 상기 피노광체를 노광하는 노광스텝

을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
제 18항에 있어서,

상기 노광장치의 상기 조명광학계가 상기 레티클을 조명하는 조명조건이 설정 또는 변경되었는 지의 여부를 판단하는 판단스텝 및;

상기 판단스텝이 상기 조명조건이 설정 또는 변경되었다고 판단했을 경우에 상기 동공 투과율분포 계산스텝과, 상기 상성능 계산스텝과, 상기 조정스텝을 실행하는 실행스텝을 행하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
제 15항에 기재된 측정장치에 의해 획득한 노광장치의 조명광학계의 제 1 유효광원분포와, 상기 측정장치 및 레티클이 없는 상태에서 상기 노광장치의 상기 투영광학계를 통과한 광에 의한 상기 피노광체 쪽에서의 동공면 조도분포 측정으로부터 얻어진 제 2 유효광원분포에 의거하여 상기 투영광학계의 동공 투과율분포를 계산하는 분포계산스텝과;

상기 분포계산스텝의 결과와 상기 제 1 또는 제 2 유효광원분포를 이용하여 상성능을 계산하는 상성능계산스텝과;

상기 상성능을 이용하여 상기 유효광원분포와 상기 투영광학계의 양쪽을 조정하거나, 또는, 상기 유효광원분포와 상기 투영광학계의 한쪽을 조정하는 조정스텝과;

상기 양쪽이 조정된 상기 유효광원분포 및 상기 투영광학계를 사용하여 상기 피노광체를 노광하거나, 또는, 상기 한쪽이 조정된 상기 유효광원분포 및 상기 투영광학계를 사용해서 상기 피노광체를 노광하는 노광스텝

을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
제 20항에 있어서,

상기 노광장치의 상기 조명광학계가 상기 레티클을 조명하는 조명조건이 설정 또는 변경되었는 지의 여부를 판단하는 판단스텝 및;

상기 판단스텝이 상기 조명조건이 설정 또는 변경되었다고 판단했을 경우에 상기 동공 투과율분포 계산스텝과, 상기 상성능 계산스텝과, 상기 조정스텝을 실행하는 실행스텝을 행하는 것을 특징으로 하는 노광방법.