KR100823405B1

KR100823405B1 - 노광장치 및 디바이스 제조 방법

Info

Publication number: KR100823405B1
Application number: KR1020070022306A
Authority: KR
Inventors: 히로미 스다
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2006-03-07
Filing date: 2007-03-07
Publication date: 2008-04-18
Anticipated expiration: 2027-03-07
Also published as: KR20070092144A; TW200804959A; JP2007242775A; US20070211231A1

Abstract

레티클의 패턴을 기판에 노광하는 노광장치는 광원으로부터의 광을 이용해서 피조명면 위의 레티클을 조명하도록 구성된 조명광학계를 포함하고, 상기 조명광학계는 각도 분포를 갖지 않는 광이 계산기 홀로그램에 입사했을 경우에 상기 피조명면과 퓨리에 변환 관계를 지니는 면에 복수의 휘점을 이산적으로 형성하도록 구성된 계산기 홀로그램; 및 상기 계산기 홀로그램에 각도 분포를 갖는 광을 도입하도록 구성된 광학 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치를 제공한다.

Description

노광장치 및 디바이스 제조 방법{EXPOSURE APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}

도 1은 본 발명의 일측면에 의한 노광장치의 구성의 개략 단면도;

도 2(a) 및 도 2(b)는 종래의 회절 광학 소자를 설명하기 위한 도면;

도 3(a) 및 도 3(b)는 도 1에 도시한 노광장치의 회절 광학 소자를 설명하기 위한 도면;

도 4(a) 및 도 4(b)는 도 1에 도시한 노광장치의 회절 광학 소자의 변형예를 설명하기 위한 도면;

도 5(a) 및 도 5(b)는 도 1에 도시한 노광장치의 회절 광학 소자의 다른 변형예를 설명하기 위한 도면;

도 6은 도 1에 도시한 노광장치의 회절 광학 소자의 각 점에 입사하는 광의 단면 형상을 변경하는 변경 수단의 일례로서의 터릿을 나타낸 개략 단면도;

도 7은 도 6에 나타낸 터릿에 배치된 파리의 눈렌즈의 구성을 도시한 개략 단면도;

도 8(a) 및 도 8(b)는 도 5(a) 및 도 5(b)에 도시한 회절 광학 소자에 의해 형성된 광강도 패턴의 크기의 변경을 설명하기 위한 도면;

도 9는 도 1에 도시한 노광장치의 회절 광학 소자에 입사하는 광의 발산 각 도를 조정하는 조정 수단의 일례를 나타낸 개략 단면도;

도 10은 디바이스의 제조를 설명하기 위한 순서도;

도 11은 도 10에 표시한 스텝 4의 웨이퍼 프로세스의 순서도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 노광장치 10: 조명장치

12: 광원 20: 레티클

25: 레티클 스테이지 30: 투영광학계

40: 웨이퍼 45: 웨이퍼 스테이지

100: 조명광학계 101: 빔 정형 광학계

102: 광학 소자 103: 회절 광학 소자

104: 집광광학계 105: 줌 광학계

106: 다광속 발생기

본 발명은 노광장치 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.

종래의 투영 노광장치는 포토리소그래피 기술을 이용해서 반도체 메모리나 논리회로 등의 미세한 소자를 제조할 때에, 레티클(마스크)의 회로 패턴을 투영광학계에 의해 웨이퍼에 투영한다.

투영 노광장치에 의해서 전사할 수 있는 최소의 임계치수("CD": Critical Dimension)(또는 해상도)는 노광에 이용하는 광의 파장에 비례하고, 투영광학계의 개구수("NA": Numerical Aperture)에 반비례한다. 따라서, 파장을 짧게 할수록 또는 NA를 올릴수록, 해상도는 작아진다. 이 때문에, 근년의 반도체소자의 미세화에 대한 요구에 수반해서, 노광광의 단파장화 및 투영광학계의 고NA화가 촉진되고 있지만, 단파장화 및 고NA화만으로 미세화의 요구를 만족하기에는 한계에 달하고 있다.

따라서, 각종 초해상 기술이 제안되어 있다. 이러한 초해상 기술의 하나는 변형 조명법(경사 입사 조명법)으로 불리고 있고, 이 변형 조명법은 조명광을 레티클에 비스듬하게 도입한다. 변형 조명법에서는 레티클면(투영광학계의 물체면)에 대한 동공면 또는 퓨리에 변환(Fourier transform)면의 광강도 분포가 이른바 고리형상(annular), 2중극 또는 4중극을 형성한다. 파리의 눈렌즈를 이용한 투영 노광장치에서는, 레티클면에 대한 동공면이 파리의 눈렌즈의 사출면에 상당한다. 또한, 레티클면에 대한 동공면의 광강도 분포는 유효 광원으로 불린다.

레티클면에 대한 동공면의 광강도 분포를 고리형상, 2중극 또는 4중극으로 형성하기 위해서는 광강도 분포를 변환하는 광학계가 필요하다. 광강도 분포를 변환하는 가장 간단한 광학계는 동공면에 상당하는 파리의 눈렌즈의 사출면에 고리형상, 2중극 또는 4중극의 형상을 지닌 개구 조리개를 배치한 광학계이다. 그러나, 상기 개구 조리개는 광원으로부터의 광을 일부 차광하므로, 이러한 광학계는 광원으로부터의 광을 효율적으로 이용할 수 없고, 피조명면으로서 작용하는 레티클면의 광강도가 저하하여, 쓰루풋(throughput)을 저하시킨다. 하나의 제안된 해결 책은 회절 광학 소자를 이용해서, 파리의 눈렌즈의 입사면에 소망의 광강도 분포를 형성하는 방법이다. 이에 대해서는 예를 들어 일본국 공개특허 제2001-284240호 공보, 일본국 공개특허 제2001-284212호 공보, 일본국 공개특허 평11-176721호 공보, 일본국 공개특허 제2000-150374호 공보를 참조하면 된다.

회절 광학 소자는 일반적으로 각도 분포를 갖지 않는 광(즉, 평행광)을 입사시킨 경우에, 소망의 광강도 분포가 형성되도록 설계되어 있다. 따라서, 소망의 광강도 분포를 형성하기 위해서는 회절 광학 소자에 각도 분포를 갖지 않는 광을 입사시킬 필요가 있다.

그렇지만, 투영 노광장치에서의 회절 광학 소자에는 여러 가지 각도 분포를 갖는 광이 입사한다. 각도 분포의 확대를 작게 하기 위해서는 헬름 홀츠 라그란쥬의 불변식(Helmholtz-Lagrange's invariant)에 의해, 대형의 회절 광학 소자가 필요해져서, 비용의 증대나, 절환하기 위한 터릿(turret)의 대형화가 문제로 된다. 따라서, 회절 광학 소자를 이용한 노광장치에 있어서, 회절 광학 소자에 각도 분포를 갖는 광이 입사한 경우, 동공면에 소망의 광강도 분포를 형성하지 못하거나, 해상도를 향상시키는 데 어려움을 지닌다.

본 발명은 쓰루풋을 저하시키는 일 없이, 해상도를 향상시킬 수 있는 노광장치 및 그 노광장치를 이용한 디바이스 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일측면에 의한 레티클의 패턴을 기판에 노광하는 노광장치는 광원으로부터의 광을 이용해서 피조명면 위의 레티클을 조명하도록 구성된 조명광학계 를 구비하고, 상기 조명광학계는 각도 분포를 갖지 않는 광이 계산기 홀로그램에 입사했을 경우에 상기 피조명면과 퓨리에 변환 관계를 지니는 면에 복수의 휘점을 이산적으로 형성하도록 구성된 계산기 홀로그램과, 상기 계산기 홀로그램에 각도 분포를 갖는 광을 도입하도록 구성된 광학 소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 의한 디바이스 제조 방법은 상기 노광장치를 이용해서 기판을 노광하는 공정과, 노광된 상기 기판을 현상하는 공정을 포함한다.

본 발명의 또 다른 목적 또는 그 외의 특징은 첨부 도면을 참조해서 이하에 설명되는 바람직한 실시예에 의해 명백해질 것이다.

이하에, 본 발명의 실시형태를 첨부 도면에 따라 상세히 설명할 것이다.

첨부 도면을 참조해서, 본 발명의 일측면에 의한 노광장치에 대해 설명한다. 각 도면에 있어서, 동일한 부재에는 동일한 참조 번호를 붙이고, 그에 대한 중복하는 설명은 생략한다. 여기서, 도 1은 본 발명에 의한 노광장치(1)의 구성을 나타낸 개략 단면도이다.

노광장치(1)는 레티클(20)의 패턴을 기판으로서의 웨이퍼(40)에 노광하는 투영 노광장치이다. 본 실시형태의 노광장치(1)는 스텝-앤드-스캔 방식의 투영 노광장치이지만, 스텝-앤드-리피트 방식의 노광 방식을 이용할 수도 있다.

노광장치(1)는 도 1에 나타낸 바와 같이 조명장치(10), 레티클(20)이 탑재되는 레티클 스테이지(25), 투영광학계(30) 및 웨이퍼(40)가 탑재되는 웨이퍼 스테이지(45)를 포함한다.

조명장치(10)는 전사용의 회로 패턴이 형성된 레티클(20)을 조명하고, 광원(12)과 조명광학계(100)를 포함한다.

광원(12)은 파장 약 193 ㎚의 ArF 엑시머 레이저를 사용한다. 단, 광원(12)으로서는 파장 약 248 ㎚의 KrF 엑시머 레이저 또는 파장 약 157 ㎚의 F₂레이저를 사용할 수 있고, 그 레이저의 개수도 한정되지 않는다.

조명광학계(100)는 레티클(20)을 조명하는 광학계이며, 렌즈, 미러, 광학 적분기 및 조리개를 포함한다. 본 실시형태의 조명광학계(100)는 빔 정형 광학계(101), 광학 소자(102), 회절 광학 소자(103), 집광광학계(104), 줌 광학계(105), 다광속 발생기(106) 및 어퍼처(aperture)(107), 콜리메이터 렌즈(108), 조리개(109) 및 결상 광학계(110a), (110b)를 포함한다.

광원(12)으로부터 사출된 광속은 미러나 릴레이 렌즈를 포함하는 광학계를 개입시켜 원통형 렌즈 및 미러를 포함하는 빔 정형 광학계(101)에 입사된다. 빔 정형 광학계(101)는 광의 빔 형상을 소망의 형상으로 정형한다. 빔 정형 광학계(101)로부터 사출된 광은 사출 각도를 보존하는 광학 소자(102)에 입사된다.

광학 소자(102)로부터 소망의 사출 각도로 사출된 광은 회절 광학 소자(103)에 도입된다. 회절 광학 소자(103)의 사출면과 피조명면(IS)은 집광광학계(104)에 의해 퓨리에 변환 관계를 지닌다. 집광광학계(104)는 회절 광학 소자(103)로부터 사출된 광을 집광한다. 여기서, 피조명면은 유효 광원을 형성하는 위치 근방에 있고, 레티클과도 퓨리에 변환 관계를 지닌다.

본 실시형태에서는, 광원(12)으로부터의 광속이 미소 변동했을 경우에도, 회절 광학 소자(103)에 입사하는 광의 입사 위치 및 발산 각도(또는 수렴 각도)를 항상 소망의 값으로 제어할 수 있다. 이것에 의해, 피조명면(IS)의 위치에 형성되는 광강도 분포를 항상 일정하게 유지할 수 있다.

회절 광학 소자(103)는 집광광학계(104)를 개입시켜, 피조명면(IS)의 위치에 이중극 혹은 사중극 형상과 같은 소망의 광강도 분포를 형성하도록 설계된 계산기 홀로그램("CGH": Computer-Generated Hologram)이다. 본 실시형태의 회절 광학 소자(103)는 진폭 분포형의 홀로그램, 위상 분포형의 홀로그램 또는 키노폼을 사용한다.

여기서, 도 2(a) 내지 도 3(b)를 참조해서, 본 실시형태의 회절 광학 소자(103)에 대해 상세하게 설명한다. 도 2(a) 및 도 2(b)는 종래의 회절 광학 소자를 설명하기 위한 도면이다. 또, 도 2(a)는 평행광이 입사된 경우의 회절 광학 소자 및 이러한 회절 광학 소자가 피조명면에 형성하는 광강도 패턴을 나타내는 개략 단면도이다. 또한, 도 2(b)는 각도 분포를 갖는 광이 입사된 경우의 회절 광학 소자 및 이러한 회절 광학 소자가 피조명면에 형성하는 광강도 패턴을 나타내는 개략 단면도이다. 각도 분포는 회절 광학 소자의 각 점에 입사하는 광의 각도의 분포이다. 도 3(a) 및 도 3(b)는 본 실시형태에 있어서의 회절 광학 소자(103)를 설명하기 위한 도면이다. 도 3(a)는 평행광이 입사된 회절 광학 소자(103) 및 이 회절 광학 소자(103)가 피조명면(IS)에 형성하는 광강도 패턴을 나타내는 개략 단면도이다. 한편, 도 3(b)는 각도 분포를 갖는 광이 입사된 회절 광학 소자(103) 및 이 회절 광학 소자(103)가 피조명면(IS)에 형성하는 광강도 패턴을 나타내는 개략 단면도이다.

종래의 회절 광학 소자는, 일반적으로 도 2(a)에 나타낸 바와 같이 평행광을 입사시켰을 경우에, 목표로 하는 직사각형 형상의 광강도 패턴을 피조명면에 형성한다. 이러한 종래의 회절 광학 소자에 대해서, 각도 분포(본 실시형태에서는 균일한 직사각형 형상)를 갖는 광을 입사시켰을 경우, 입사하는 광의 각도에 따라서 회절광의 방향이 다르기 때문에, 입사 광의 각도마다 직사각형 형상의 광강도 패턴이 형성된다. 따라서, 피조명면에는 도 2(b)에 나타낸 바와 같이 각 각도에 대해서 생성되는 직사각형 형상의 광강도 패턴을 중첩시킨 광강도 패턴이 형성되어, 평행광이 입사된 경우와는 달리, 유효 광원이 흐릿한 상을 지니게 된다.

한편, 본 실시형태의 회절 광학 소자(103)는 도 3(a)에 나타낸 바와 같이 평행광을 입사시켰을 경우에, 1개 이상의 무한소의 휘점을 피조명면(IS)에 소정 간격으로 혹은 이산적으로 형성하도록 설계되어 있다. 회절 광학 소자(103)에 대해서 균일한 직사각 형상의 각도 분포를 갖는 광을 입사시켰을 경우, 회절 광학 소자(103)는 각 휘점 마다 피조명면(IS) 위에 목표로 하는 직사각형 형상의 광강도 패턴을 형성한다. 회절 광학 소자(103)에 입사하는 광의 발산(또는 수렴) 각도를 γ(도 3(b)에 도시된 바와 같음), 집광광학계(104)의 초점거리를 f라 하면, 1개의 휘점이 피조명면(IS)에 형성하는 직사각형 형상의 광강도 패턴의 크기는 2×f×tanγ가 된다. 따라서, 복수의 휘점의 최소 간격(d)을 2 × f × tanγ로 설정하면, 인접하는 광강도 패턴이 서로 겹치지 않는다. 그리고, 휘점을 2 × f × tanγ의 직사각형 간격으로 배치하면, 도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 피조명면(IS)에 목표로 하는 광강도 패턴이 얻어진다. 여기서, 목표로 하는 광강도 패턴에서는 도 3(b)에 나타낸 바와 같이 각 분포에서의 광강도가 균일하다.

이와 같이, 평행광이 입사된 경우에 피조명면(IS)에 복수의 휘점을 형성하는 회절 광학 소자(103)는, 해당 회절 광학 소자(103)에 대해서 각도 분포를 갖는 광이 입사된 경우에도, 광강도 패턴을 흐릿하게 하는 일 없이, 목표로 하는 광강도 패턴을 형성할 수 있다.

또, 회절 광학 소자(103)의 각 점에 입사하는 광의 각도 분포의 형상(회절 광학 소자(103)의 각 점에 입사하는 광의, 조명광학계(100)의 광축에 수직인 면 상에서의 단면 형상)은 예를 들면, 균일한 원형상, 직사각형 또는 육각형으로 변경할 수 있다. 따라서, 평행광이 입사된 경우에, 도 4(a)에 나타낸 바와 같은 휘점을 피조명면(IS)에 형성하도록 회절 광학 소자(103A)를 설계하여, 이 회절 광학 소자(103A)에 대해서 원형상의 각도 분포를 갖는 광을 입사시킬 수도 있다. 이 경우, 도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 피조명면(IS)에 사중극 조명을 형성할 수 있다. 또, 피조명면(IS)에 형성된 광강도 패턴은 피조명면(IS) 근방에 배치된 광분할 수단(도시생략)에 의해 또 다른 패턴(또는 분포)을 형성할 수도 있다. 여기서, 도 4(a) 및 도 4(b)는 회절 광학 소자(103)의 변형예로서의 회절 광학 소자(103A)를 설명하기 위한 도면이다.

또, 평행광이 입사된 경우에, 도 5(a)에 나타낸 바와 같은 휘점을 피조명면(IS)에 형성하도록 회절 광학 소자(103B)를 설계하여, 이 회절 광학 소자(103B) 에 대해서 직사각형의 단면 형상을 가지는 광을 입사시킬 수도 있다. 이 경우, 도 5(b)에 나타낸 바와 같이, 복수의 휘점을 조합시켜서 연속적인 광강도 패턴을 밀접하게 형성할 수 있다. 또한, 직사각형의 단면 형상을 갖는 광이란, 회절 광학 소자(103B)의 각 점에 입사하는 광이 조명광학계(100)의 광축에 수직인 면에 직사각형 단면 형상을 지니는 것을 의미한다. 여기서, 도 5(a) 및 도 5(b)는 회절 광학 소자(103)의 변형예로서의 회절 광학 소자(103B)를 설명하기 위한 도면이다.

회절 광학 소자(103)의 각 점에 입사하는 광의 각도 분포를 예를 들어 직사각형의 단면 형상으로부터 육각형의 단면 형상으로 변경하는 경우에는 도 6에 나타낸 터릿(130)을 이용할 수 있다. 여기서, 도 6은 회절 광학 소자(103)의 각 점에 입사하는 광의 각도 분포를 변경하는 변경 수단의 일례로서의 터릿(130)의 개략 단면도이다.

터릿(130)에는 도 7에 나타낸 바와 같이 각각 직사각형의 단면 형상을 갖는 복수의 미소 렌즈를 포함하는 파리의 눈렌즈(102a)와, 각각 육각형의 단면 형상을 갖는 복수의 미소 렌즈를 포함하는 파리의 눈렌즈(102b)가 배치되어 있다. 따라서, 터릿(130)을 회전시킴으로써, 파리의 눈렌즈(102a) 및 (102b) 중의 한쪽을 조명광학계(100)의 광로 상에 배치할 수 있다. 또한, 입사하는 광의 각도 분포에 따라서 회절 광학 소자(103)를 절환시켜도 된다. 이 경우도 마찬가지로, 회전 가능한 터릿에 예를 들어 회절 광학 소자(103), (103A) 및 (103B)를 배치하면 된다. 여기서, 도 7은 도 6에 표시한 터릿(130)에 배치된 파리의 눈렌즈(102a) 및 (102b)의 구성을 나타낸 개략 단면도이다. 덧붙여, 도 7은 파리의 눈렌즈(102a) 및 (102b)의 광축에 수직인 면내에서의 단면을 나타내고 있다.

또, 본 실시형태에서는 2개의 렌즈 어레이를 포함하는 파리의 눈렌즈(102a) 및 (102b)를 광학 소자(102)로서 사용하고 있지만, 파리의 눈렌즈(102a) 및 (102b)를 구성하는 미소 렌즈를 회절 광학 소자로 구성해도 된다. 또는, 파리의 눈렌즈(102a) 및 (102b)로서 마이크로 렌즈 어레이를 이용해도 된다.

또한, 도 8에 나타낸 바와 같이, 회절 광학 소자(103B)에 입사하는 광의 각도 분포를 가변으로 함(또는 회절 광학 소자(103B)의 각 점에 입사하는 광의 발산 각도를 조정함)으로써, 피조명면(IS)에 형성되는 광강도 패턴의 크기를 변경할 수 있다. 이것은 도 5(a) 및 도 5(b)에 나타낸 바와 같이 복수의 휘점을 형성하는 회절 광학 소자(103B)를 이용해서, 인접한 광강도 패턴을 연결함으로써 연속적인 광강도 패턴을 형성할 때의 미세 조정에 유효하다. 여기서, 도 8은 회절 광학 소자(103B)가 형성하는 광강도 패턴의 크기를 설명하기 위한 도면이다.

회절 광학 소자(103)가 형성하는 광강도 패턴의 크기를 변경하려면 , 도 9에 나타낸 바와 같이, 파리의 눈렌즈로서의 광학 소자(102)는 적어도 2개의 렌즈 어레이(102c) 및 (102d)를 포함할 수 있다. 렌즈 어레이(102c)와 렌즈 어레이(102d)와의 간격은 조명광학계의 광축 방향으로 조정 가능하다. 그 간격을 변경함으로써, 회절 광학 소자(103)에 입사하는 광의 각도 분포를 변경해서, 회절 광학 소자(103)가 형성하는 광강도 패턴의 크기를 도 9에 나타낸 바와 같이 변경한다. 또는, 초점거리를 변경할 수 있는 줌 광학계로 집광광학계(104)를 구성하고, 이러한 줌 광학계에 의해 회절 광학 소자(103)가 형성하는 광강도 패턴을 변경해도 된 다. 여기서, 도 9는 회절 광학 소자(103)의 각 점에 입사하는 광의 발산 각도를 조정하는 조정 수단의 구성의 일례를 나타내는 개략 단면도이다.

이와 같이, 조명광학계(100)는 회절 광학 소자(103)의 변경, 광학 소자(102)의 변경이나 위치 조정, 및 집광광학계(104)의 초점거리 조정에 의해서, 2중극 조명이나 4중극 조명 등과 같은 여러 가지 조명 모드를 실현할 수 있다.

도 1로 돌아와서, 줌 광학계(105)는 피조명면(IS) 위의 광강도 패턴을 다광속 발생기(106)의 광입사면(106a)에 여러 가지 배율로 투영 혹은 결상한다. 다광속 발생기(106)는 균일한 조도 분포의 광강도 패턴상에 대응하는 광원상을 광사출면(106b)에 형성한다.

본 실시형태의 다광속 발생기(106)는 복수의 미소 렌즈를 포함하는 파리의 눈렌즈나 섬유 다발이다. 복수의 점광원을 포함하는 면광원이 광사출면(106b)에 형성된다. 또, 파리의 눈렌즈를 구성하는 미소 렌즈는 회절 광학 소자 또는 마이크로 렌즈 어레이로 교체해도 된다.

어퍼처(107)는 다광속 발생기(106)의 광사출면(106b)에 형성되는 광원상을 차폐하여, 소망의 광원상을 형성한다. 콜리메이터 렌즈(108)는 다광속 발생기(106)에 의해 형성된 다수의 집광점을 지닌 2차 광원을 형성하여, 레티클(20)을 균일하게 조명한다.

조리개(109)는 피조명면(IS) 위의 조명 영역을 제어한다. 콜리메이터 렌즈(108)는 다광속 발생기(106)의 집광점으로서 2차 광원을 이용해서 조리개(109)를 균일한 광강도 분포로 조명하고 있다.

결상 광학계(110a) 및 (110b)는 조리개(109)의 위치를 물체면으로 하고, 레티클(20)의 위치를 상면으로 한다. 조리개(109)의 위치에서 실현된 균일한 광강도 분포는 레티클(20) 위에 투영되어, 레티클(20)을 균일한 광강도로 조명한다.

레티클(20)은 석영으로 이루어지고, 전사되어야 할 회로 패턴을 지니며, 레티클 스테이지(25)에 의해 지지 및 구동된다. 레티클 스테이지(25)는 레티클(20)을 지지하고, 이동 기구(도시생략)에 접속되어 있다.

투영광학계(30)는 레티클(20)의 패턴의 상을 웨이퍼(40) 위에 투영한다. 상기 투영광학계(30)는 굴절계, 반사 굴절계 또는 반사계를 사용할 수 있다.

본 실시형태에서는 기판으로서 웨이퍼를 이용했지만, 기판으로서는 액정 기판이나 유리 기판이어도 된다. 또, 웨이퍼(40) 표면에는 포토레지스트가 도포되어 있다.

웨이퍼 스테이지(45)는 웨이퍼(40)를 지지한다.

노광에 있어서, 광원(12)으로부터 발사된 광속은 조명광학계(100)에 의해 레티클(20)을 조명한다. 레티클(20)을 통과해서 레티클패턴을 반영하는 광속은 투영광학계(30)를 개입시켜, 웨이퍼(40)에 결상된다. 노광장치(1)에 있어서의 조명광학계(100)는 회절 광학 소자(103)를 이용하면서, 각도 분포를 갖는 광이 입사했을 경우에도 소망의 광강도 분포를 형성한다. 이것에 의해, 노광장치(1)는 쓰루풋을 저하시키는 일 없이, 해상도를 향상시킬 수가 있다. 따라서, 노광장치(1)는 높은 쓰루풋으로 경제성 좋고, 종래보다 고품위인 반도체 디바이스나 액정 디바이스 등의 디바이스를 제공할 수 있다.

다음에, 도 10 및 도 11을 참조해서, 상기 노광장치(1)를 이용한 디바이스 제조 방법의 실시예를 설명한다. 도 10은 반도체 디바이스나 액정 표시 디바이스 등의 디바이스의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 여기서는 반도체 디바이스의 제조를 일례로서 설명한다. 스텝 1(회로설계)에서는 반도체 디바이스 회로를 설계한다. 스텝 2(레티클 제작)에서는 설계한 회로패턴을 지닌 레티클을 형성한다. 스텝 3(웨이퍼 제조)에서는 실리콘 등의 재료를 이용해서 웨이퍼를 제조한다. 스텝 4(웨이퍼 프로세스)는 전(前)공정으로도 불리며, 레티클과 웨이퍼를 이용해서 리소그라피에 의해 웨이퍼 위에 실제의 회로를 형성한다. 스텝 5(조립)는 후공정으로도 불리며, 스텝 4에서 형성된 웨이퍼를 이용해서 반도체칩으로 형성하는 공정이고, 어셈블리 공정(예를 들면, 다이싱, 본딩), 패키징 공정(칩봉인) 등을 포함한다. 스텝 6(검사)에서는 스텝 5에서 작성된 반도체 디바이스의 확인시험, 내구성 시험 등의 각종 검사를 행한다. 이러한 공정을 통해서, 반도체 디바이스가 완성되어 출하(스텝 7)된다.

도 11은 스텝 4의 웨이퍼 프로세스의 상세한 순서도이다. 스텝 11(산화)에서는 웨이퍼 표면을 산화시킨다. 스텝 12(CVD)에서는 웨이퍼 표면에 절연막을 형성한다. 스텝 13(전극형성)에서는 웨이퍼 위에 전극을 증착법 등에 의해 형성한다. 스텝 14(이온주입)에서는 웨이퍼에 이온을 주입한다. 스텝 15(레지스트 처리)에서는 웨이퍼에 감광재를 도포한다. 스텝 16(노광)에서는 노광장치(1)에 의해서 레티클의 회로 패턴을 웨이퍼에 노광한다. 스텝 17(현상)에서는 노광된 웨 이퍼를 현상한다. 스텝 18(에칭)에서는 현상된 레지스트상 이외의 부분을 에칭한다. 스텝 19(레지스트 박리)에서는 에칭이 끝나 불필요하게 된 레지스트를 제거한다. 이들 스텝을 반복해서 행함으로써, 웨이퍼 위에 다층의 회로패턴을 형성한다. 본 실시형태의 디바이스 제조 방법에 의하면, 종래보다 고품위의 디바이스를 제조할 수 있다. 이와 같이, 노광장치(1)를 사용하는 디바이스 제조 방법 및 결과물로서의 디바이스도 본 발명의 일측면을 구성한다.

본 발명의 정신과 범위를 일탈함이 없이 본 발명의 다수의 명백하게 광범위한 다른 실시형태를 실행할 수 있으므로, 본 발명은 첨부된 특허청구범위에 규정된 것을 제외하고 그의 구체적인 실시형태로 한정되지 않는다.

이상, 본 발명의 노광장치에 의하면, 쓰루풋을 저하시키는 일 없이, 해상도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 노광장치는 높은 쓰루풋으로 경제성 좋고, 종래보다 고품위인 반도체 디바이스나 액정 디바이스 등의 디바이스를 제공할 수 있다.

Claims

광원으로부터의 광을 이용해서 피조명면 위의 레티클을 조명하도록 구성된 조명광학계를 구비하고, 상기 레티클의 패턴을 기판에 노광하는 노광장치에 있어서,

상기 조명광학계는 각도 분포를 갖지 않는 광이 입사했을 경우에 상기 피조명면과 퓨리에 변환 관계를 지니는 면에 복수의 휘점을 이산적으로 형성하도록 구성된 계산기 홀로그램(Computer-Generated Hologram); 및

상기 계산기 홀로그램에 각도 분포를 갖는 광을 도입하도록 구성된 광학 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1항에 있어서, 상기 광학 소자가 상기 계산기 홀로그램에 상기 각도 분포를 갖는 광을 도입할 경우, 상기 피조명면과 퓨리에 변환 관계를 지니는 면에서의 광강도 분포가 균일하게 되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1항에 있어서, 상기 조명광학계는 상기 계산기 홀로그램으로부터의 광을 집광하도록 구성된 집광광학계를 더 포함하고,

상기 집광광학계는 가변 초점거리를 지니는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1항에 있어서, 상기 조명광학계는 상기 계산기 홀로그램으로부터의 광을 집광하도록 구성된 집광광학계를 더 포함하고,

상기 복수의 휘점의 최소 간격을 d, 상기 계산기 홀로그램에 입사하는 광의 발산 각도를 γ, 상기 집광광학계의 초점거리를 f라 할 때, d = 2 × f × tanγ를 만족하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1항에 있어서, 상기 조명광학계는 상기 계산기 홀로그램에 입사하는 광의, 상기 조명광학계의 광축에 수직인 면에 대한 단면 형상을 변경하도록 구성되는 변경 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 5항에 있어서, 상기 단면 형상은 원형상, 직사각형 형상 및 육각형 형상 중 하나인 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1항에 있어서, 상기 조명광학계는 상기 계산기 홀로그램에 입사하는 광의 발산 각도를 조정하도록 구성된 조정 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 2항에 있어서, 상기 광강도 분포는 다중극 분포를 지니는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 2항에 있어서, 상기 광강도 분포는 2개의 인접한 휘점에 대응하는 2개의 인접한 광강도 분포를 연결하는 연속 분포인 것을 특징으로 하는 노광장치.
노광장치를 이용해서 기판을 노광하는 공정; 및

노광된 상기 기판을 현상하는 공정을 포함하고,

상기 노광장치는 광원으로부터의 광을 이용해서 피조명면 위의 레티클을 조명하도록 구성된 조명광학계를 포함하고,

상기 조명광학계는 각도 분포를 갖지 않는 광이 계산기 홀로그램에 입사했을 경우에 상기 피조명면과 퓨리에 변환 관계를 지니는 면에 복수의 휘점을 이산적으로 형성하도록 구성된 계산기 홀로그램; 및

상기 계산기 홀로그램에 각도 분포를 갖는 광을 도입하도록 구성된 광학 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.