KR20010042133A - 노광방법, 노광장치, 포토마스크, 포토마스크의 제조방법,마이크로디바이스, 및 마이크로디바이스의 제조방법 - Google Patents

Abstract

고정밀도, 고품질의 포토마스크나 마이크로디바이스를 제조하는 것을 목적으로 한다. 마스크 (Ri) 의 주변영역 (52) 에 마크 (53) 를 형성하고, 이 마크에 상대하는 위치에 형성된 마크 (63) 및 패턴영역 (61) 에 형성된 마크 (64 ~ 66) 를 갖는 관리용 마스크 (60) 를 준비한다. 관리용 마스크 (60) 의 마크 (64 ~ 66) 의 투영상을 계측하여, 마크 (64 ~ 66) 의 투영상의 이상위치로부터의 어긋남량이 최소로 되도록 투영배율을 조정하는 등에 의해 결상특성을 보정하고, 이 때의 마크 (63) 의 투영상의 위치를 계측하여 둔다. 마스크 (Ri) 의 패턴 (Pi) 의 전사시에, 마스크 (Ri) 의 마크 (53) 의 투영상의 위치를 계측하고, 그 위치가 관리용 마스크의 마크 (63) 의 위치에 실질적으로 일치하도록 결상특성을 보정한 상태로 마스크 (Ri) 의 패턴 (Pi) 을 감광기판 (4) 상에 전사한다.

Description

노광방법, 노광장치, 포토마스크, 포토마스크의 제조방법, 마이크로디바이스, 및 마이크로디바이스의 제조방법 {EXPOSURE METHOD AND SYSTEM, PHOTOMASK, METHOD OF MANUFACTURING PHOTOMASK, MICRO-DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING MICRO-DEVICE}

기술분야

본 발명은, 노광방법, 노광장치, 포토마스크. 포토마스크의 제조방법, 마이크로디바이스, 및 마이크로디바이스의 제조방법에 관한 것이다.

배경기술

반도체집적회로, 액정표시소자, 박막자기헤드, 촬상소자 등의 마이크로디바이스를 제조하기 위한 포토리소그래피공정에서는, 포토레지스트가 도포된 반도체 웨이퍼나 유리플레이트 (이하, 감광기판이라고도 함) 에 포토마스크의 패턴을 전사하는 것이 실시되지만, 이와 같은 투영노광장치로서, 종래부터 스텝·앤드·리피트식 노광장치 (스텝퍼) 가 널리 사용되고 있다. 이 스텝·앤드·리피트식 노광장치는, 포토마스크의 패턴을 웨이퍼의 각 쇼트영역에 일괄하여 축소투영함으로써 노광하는 것으로, 하나의 쇼트영역의 노광을 종료하면, 웨이퍼를 이동하여 다음의 쇼트영역의 노광을 실시하고, 이것을 순차적으로 반복하는 방식이다.

또, 마스크패턴의 노광범위를 확대하기 위해, 조명계로부터의 노광광을 슬릿형상 (예컨대, 직사각형상) 으로 제한하고, 이 슬릿광을 사용하여 마스크패턴의 일부를 웨이퍼 상에 축소투영한 상태로, 마스크와 웨이퍼를 투영광학계에 대하여 동기주사시키는 스텝·앤드·스캔식 노광장치도 개발되고 있다. 이 스텝·앤드·스캔식 노광장치 (스캐닝·스텝퍼) 는, 1 회의 주사노광으로 마스크전면의 패턴을 등배로 웨이퍼의 전면에 전사하는 얼라이너의 전사방식의 장점과, 상술한 스텝퍼의 전사방식의 장점을 겸비한 것이다. 또한, 이와 같은 스텝·앤드·리피트식 또는 스텝·앤드·스캔식의 축소투영영노광장치에서 사용되는 포토마스크는, 레티클로도 불리고 있다.

이와 같은 노광장치에 사용되는 포토마스크는, 종래에는, 포토마스크용 기판 상에 전자빔묘화장치, 또는 레이저빔묘화장치를 사용하여 원판패턴을 묘화함으로써 제조되었다. 즉, 기판 상에 마스크재료를 형성하여 레지스트를 도포한 후, 전자빔묘화장치, 또는 레이저빔 묘화장치를 사용하여 그 원판패턴이 묘화된다. 그 후, 그 레지스트의 현상을 실시하여, 에칭처리 등을 실시함으로써, 그 마스크재료에 의해 그 원판패턴이 형성되었다. 그 경우, 그 포토마스크를 사용하는 축소투영형의 노광장치의 축소배율을 1/β 배로 하면, 그 포토마스크에 묘화되는 원판패턴은, 디바이스의 패턴을 β배로 확대한 패턴으로 좋기 때문에, 묘화장치에 의한 묘화오차는, 디바이스 상에서는 대략 1/β 배로 축소된다. 따라서, 실질적으로 묘화장치에 의한 해상력의 대략 1/β 배의 해상력으로 디바이스의 패턴을 형성할 수 있게 된다.

상술한 바와 같은 포토마스크를 사용하여 마이크로디바이스를 제조하는 투영노광장치 (이하, 디바이스노광장치라고 하는 경우가 있음) 에 있어서는, 투영광학계의 디스토션이나 코마수차 등의 수차, 투영배율오차, 포토마스크의 패턴의 묘화오차, 포토마스크의 투영광학계에 대한 로테이션이나 시프트 등의 위치어긋남, 포토마스크의 스테이지에 대한 지지에 따른 왜곡 등의 변형오차, 그 외의 오차가 존재하여, 디바이스제조용 기판 상에 형성되는 패턴의 위치나 형상에 오차를 발생시켜, 제조되는 마이크로디바이스의 특성을 열화시키는 문제가 있었다.

또, 상기와 같이 종래에는, 포토마스크의 원판패턴은 전자빔묘화장치, 또는 레이저빔묘화장치에 의해 묘화되었다. 이들 묘화장치는, 제어용 컴퓨터로부터의 묘화데이터에 근거하여 직접 그 원판패턴을 묘화하고 있다. 그러나, 최근의 LSI 등의 디바이스는 대면적화함과 동시에, 미세도 및 집적도가 점점 향상되고 있기 때문에, 그 노광에 필요한 포토마스크의 원판패턴도 대면적화되고 미세화되고 있다. 또한, 포토마스크로서는, 이중노광용에서 불필요한 패턴의 전사를 방지하기 위한 보정패턴을 형성한 레티클, 및 인접하는 패턴 간에 위상시프터를 형성한 소위 위상시프트레티클 등도 사용되는 일이 있으나, 이들 특별한 포토마스크에서는 묘화데이터의 양이 다른 포토마스크에 비하여 많아지는 경향이 있다. 이들로부터, 포토마스크를 제조하기 위한 묘화장치에서 필요하게 되는 묘화데이터는 막대한 양으로 되고 있다.

따라서, 그 묘화장치에 의해 1 장의 포토마스크의 원판패턴을 묘화하는데 필요한 묘화시간은, 최근에는 10 시간 내지 24 시간 정도로 되고 있다. 이와 같은 묘화시간의 장시간화는, 포토마스크의 제조비용 상승의 하나의 요인으로 되고 있다.

이에 관하여, 전자빔 묘화장치에서는, 전자빔 특유의 후방산란의 영향에 의한 근접효과의 보정을 실시할 필요가 있고, 또한 기판 표면의 대전에 의한 기판 주변에서의 전계불균일의 보정을 실시할 필요도 있다. 따라서, 설계대로의 원판패턴을 묘화하기 위해서는, 미리 묘화위치의 오차 등의 측정을 여러가지의 조건으로 실시해 놓고, 묘화시에 복잡한 보정을 고정밀도로, 또한 안정적으로 실시할 필요가 있다. 그러나, 상기와 같이 매우 긴 묘화시간 중에 그와 같은 복잡한 보정을 고정밀도로, 또한 안정적으로 계속하여 실시하는 것은 곤란하고, 묘화중에 묘화위치의 드리프트가 발생하는 문제점이 있었다. 또, 묘화를 중단하여 캘리브레이션을 실시하는 것도 가능하지만, 이에 의해 전체의 묘화시간이 더욱 길어지는 문제점도 있다.

또한, 전자빔용 레지스트의 해상력 등의 특성은 그다지 향상되어 있지 않고, 앞으로도 급속하게 특성이 향상되는 일은 없을 것으로 생각된다. 따라서, 앞으로 반도체소자 등의 패턴룰이 더욱 미세화해지면, 1 장의 포토마스크의 원판패턴의 묘화시간이 너무 길어짐과 동시에, 전자선레지스트의 해상력도 한계에 접근하여, 필요한 묘화정밀도를 얻을 수 없게 될 우려가 있다. 또, 제어용 컴퓨터에서의 묘화데이터의 양도, 1 회의 묘화에서 사용하는 것이 곤란할 정도로 막대해지고 있다.

한편, 레이저빔 묘화장치는, 자외역의 레이저빔을 사용하여 원판패턴을 묘화하는 것으로, 전자빔 묘화장치와 비교하여 높은 해상력이 얻어지는 레지스트를 사용할 수 있음과 동시에, 후방산란에 의한 근접효과가 없다는 이점이 있다. 그러나, 레이저빔 묘화장치의 해상력은, 전자빔묘화장치에 비교하면 떨어져 있다. 또, 레이저빔 묘화장치에서도, 원판패턴을 직접 묘화하는 방식이기 때문에, 묘화데이터의 양이 막대해져 데이터처리가 곤란해지고 있음과 동시에, 묘화시간이 매우 장시간으로 되기 때문에, 묘화위치의 드리프트 등에 의해 필요한 묘화정밀도를 얻을 수 없게 될 우려가 있다.

또한, 마스터마스크에 형성된 패턴을 포토마스크용 기판 (블랭크스) 에 투영광학계를 통하여 전사형성하는 투영노광장치 (이하, 레티클노광장치라 하는 경우가 있음) 에 의해 워킹마스크를 제조하는 일도 있으나, 상술의 마이크로디바이스를 제조하기 위한 디바이스노광장치와 동일한 문제, 즉, 투영노광장치의 디스토션이나 코마수차 등의 수차, 투영배율오차, 마스터마스크의 패턴의 묘화오차 (원판묘화오차), 마스터마스크의 투영광학계에 대한 로테이션이나 시프트 등의 위치오차, 마스터마스크의 스테이지로의 지지에 의한 왜곡 등의 변형오차, 그 외의 오차에 의해, 블랭크스 상에 형성되는 패턴의 위치나 형상에 오차를 발생시키고, 특히 묘화연결이 실시되는 부분에서의 패턴의 연속성이나 주기성이 나빠져, 제조되는 포토마스크의 정밀도를 열화시켜, 이와 같은 포토마스크를 사용하여 제조되는 마이크로디바이스의 정밀도를 열화시킨다는 문제가 있었다.

또, 포토마스크를 실제로 투영노광장치에 장착하여, 그 포토마스크의 패턴을 투영광학계를 통하여 웨이퍼 등의 디바이스기판 상에 투영하는 경우, 포토마스크 패턴의 디바이스기판 표면에서의 투영상은, 포토마스크의 지지에 따른 왜곡, 기준배치면 (투영광학계의 물체면) 에 대한 경사, 위상시프트 등에 의해 변형하고, 투영광학계의 디스토션이나 상면만곡 등의 수차에 의해 변형하고, 경우에 따라서는 디바이스기판의 왜곡 등에 의해서도 변형되는 일이 있고, 디바이스기판 상에 이상상(이상(理想)패턴;) 에 대하여 왜곡된 패턴이 전사형성되어 버린다. 그 결과, 패턴의 중합오차 등이 증대하여, 제조되는 마이크로디바이스의 특성을 열화시키는 경우가 있다. 또, 투영광학계의 결상특성은 투영노광장치마다 미묘하게 다르기 때문에, 가능하면 투영노광장치마다의 투영상을 보정할 수 있는 것이 바람직하다.

여기에서, 투영광학계의 수차에 대해서는, 유리플레이트나 수차보정판을 광노 상에 배치하거나, 투영광학계를 구성하는 렌즈를 미동하는 기구를 형성하거나, 또는 투영광학계의 렌즈간의 기체실을 밀봉하여 그 압력이나 기체의 조성을 변화시키는 기술이 사용되고 있는 일이 있으나, 그와 같은 기술에 의해서도 완전히 제거하지 못해 잔존하는 수차를 보정하고, 또는, 보다 간단한 구성으로 노광정밀도를 향상시킬 필요가 있다.

또, 전자빔 묘화장치나 레이저빔 묘화장치를 사용하여 포토마스크를 제조하면, 포토마스크의 얼라인먼트마크와 묘화된 원판패턴과의 사이에, 묘화오차 등에 의해 로테이션 (회전) 이나 오프셋 (위치어긋남) 등의 오차가 발생하는 일이 있다. 따라서, 포토마스크의 얼라인먼트 마크를 사용하여 포토마스크를 디바이스기판 (웨이퍼) 에 대하여 완전하게 정합시켜 패턴의 전사노광을 실시하였다고 하여도, 포토마스크의 얼라인먼트 마크와 그 원판패턴과의 사이에 오차가 잔존하고 있기 때문에, 디바이스기판 상에 전사된 패턴에 로테이션이나 오프셋을 발생시켜, 패턴의 중합정밀도를 열화시키는 등, 제조되는 마이크로디바이스의 특성을 열화시키는 경우가 있다는 문제가 있었다.

또한, 로테이션이나 오프셋 등의 오차를 저감하는 방법으로서는, 묘화장치의 기본정밀도를 향상시키는 것은 물론이고, 그 이외에는, 동일 패턴을 복수회에 걸쳐 겹쳐 묘사함으로써 평균화하는 것을 생각할 수 있으나, 통상적으로, 묘화시간이 수시간 내지 수십시간을 필요로 하고, 더욱 복수회의 묘화에 의해 대폭적으로 묘화시간을 증대시키기 때문에, 현실적이지 않다. 또, 이와 같은 원판패턴과 포토마스크의 얼라인먼트 마크와의 사이에 발생하고 있는 로테이션이나 오프셋 등의 오차를 미리 계측해 놓고, 디바이스기판에 대하여 노광을 실시할 때에, 디바이스기판의 위치 등을 이 계측치를 사용하여 보정하는 것이 실시되는 경우도 있으나, 처리가 복잡함과 동시에, 정밀도적으로도 충분하지 않았다.

발명의 개시

따라서, 본 발명의 목적은, 고정밀도, 고품질인 마이크로디바이스를 제조하는 것이다.

또, 본 발명의 다른 목적은, 고정밀도, 고품질인 포토마스크를 단시간에 고효율적으로 제조하는 것이다.

1. 본 발명의 제 1 관점에 의하면, 마스크 (Ri) 에 형성된 패턴 (Pi) 을 투영광학계 (3) 를 통하여 감광기판 (4) 상에 투영노광하는 방법에 있어서, 상기 투영광학계에 의한 투영상의 위치를 계측하고, 상기 투영상의 위치의 이상위치로부터의 위치어긋남이 작아지도록 결상특성을 보정한 상태로 상기 마스크의 패턴을 투영노광하는 것을 특징으로 하는 노광방법이 제공된다.

본 발명의 노광방법에 의하면, 투영광학계에 의한 투영상의 이상위치로부터의 어긋남량이 작아지도록 결상특성을 보정하도록 했기 때문에, 투영광학계의 디스토션이나 코마수차 등의 수차, 투영배율오차, 마스크에 형성되어 있는 패턴의 오차, 마스크의 투영광학계에 대한 로테이션이나 시프트 등의 위치어긋남, 마스크의 지지에 다른 왜곡 등의 변형오차 등에 근거하는 감광기판 상에 형성되는 패턴의 위치나 형상에 발생하는 오차를 작게 할 수 있어, 고정밀도, 고품질인 마이크로 디바이스나 포토마스크 등의 제조가 가능해진다.

또한, 결상특성의 보정방법으로서는 각종의 것이 있고, 특별히 한정되지 않으나, 예컨대, 투영광학계를 구성하는 렌즈를 미동하는 기구를 형성하거나, 쐐기형상의 유리플레이트 등의 수차보정판을 광로 상에 삽입하거나, 투영광학계의 렌즈간의 기체실을 밀봉하여 그 압력이나 기체의 조성을 변화시키거나, 또는 마스크나 감광기판을 투영광학계의 물체면에 대하여 경사시키거나 하는 것 등에 의해 실시할 수 있다.

2, 본 발명의 제 2 관점에 의하면, 마스크 (Ri) 에 형성된 패턴 (Pi) 을 투영광학계 (3) 를 통하여 감광기판 (4) 상에 투영노광하는 방법에 있어서, 상기 마스크에 제 1 마크 (53) 를 형성하고, 제 2 마크 (64, 65, 66) 및 상기 제 1 마크에 대응하는 제 3 마크 (63) 를 형성하여 이루어지는 관리용 기준마스크 (60) 의 이 제 2 마크의 상기 투영광학계에 의한 투영상의 위치를 계측하여 제 2 상위치로 하고, 상기 제 2 상위치의 이상위치로부터의 어긋남량이 작아지도록 결상특성을 예비적으로 보정한 상태에서의 상기 제 3 마크의 상기 투영광학계에 의한 투영상의 위치를 구하여 제 3 상위치로 하고, 상기 마스크의 상기 제 1 마크의 상기 투영광학계에 의한 투영상의 위치를 계측하여 제 1 상위치로 하고, 상기 제 1 상위치가 상기 제 3 상위치에 대하여 소정의 위치관계로 되도록 결상특성을 보정한 상태로 상기 마스크의 패턴을 투영노광하는 것을 특징으로 하는 노광방법이 제공된다.

먼저, 마이크로디바이스를 제조하기 위한 워킹마스크 또는 이 워킹마스크를 제조하기 위한 마스터마스크로서의 마스크에 제 1 마크를 형성한다. 그리고, 이 제 1 마크에 대응하는 위치 (예컨대, 상당하는 위치) 에 제 3 마크가 형성됨과 동시에, 이 제 1 마크에 대응하지 않은 위치에 제 2 마크가 형성된 관리용 기준마크를 이 마스크와는 별도로 준비한다.

다음에, 관리용 기준마스크의 제 2 마크의 투영광학계에 의한 투영상의 위치 (예컨대, 투영광학계의 광축에 직교하는 면내에서의 위치) 를 계측한다. 이 계측한 제 2 마크의 상위치를 제 2 상위치라 한다. 그 후, 제 2 상위치의 이상위치 (이상격자) 로부터의 어긋남량을 구하고, 이 어긋남량이 작아지도록, 예컨대, 투영배율 등을 조정함으로써 결상특성을 보정하여, 이 때의 제 3 마크의 상위치를 계측함으로써 구한다. 이 계측한 제 3 마크의 상위치를 제 3 상위치라 한다. 이 제 3 상위치는, 결상특성의 보정전의 제 3 마크의 상위치를 계측해 놓고, 이 계측치로부터 계산에 의해 구할 수도 있다. 이로써, 패턴영역 (제 1 영역) 에서의 결상특성이 적합하게 보정된 상태에서의 제 3 마크의 상위치가 구해지게 되고, 여기까지가 전준비로 된다.

다음에, 마스크의 제 1 마크의 투영광학계에 의한 투영상의 위치를 계측한다. 이 계측한 제 1 마크의 상위치를 제 1 상위치라 한다. 그리고, 이 제 1 상위치가 상기 제 3 상위치에 대하여 소정의 위치관계가 되도록 (예컨대, 실질적으로 일치하도록) 결상특성을 보정한다. 이와 같이 결상특성을 보정함으로써, 관리용 기준마스크를 사용하여 제 2 마크 (패턴영역에 상당하는 제 1 영역에 형성된 마크) 의 상위치가 이상위치(理想位置)에 근접하도록 보정했을 때의 결상특성을 재현할 수 있다. 따라서, 이 상태에서, 마스크의 패턴을 감광기판 상에 전사함으로써, 패턴의 위치나 형상에 왜곡 등의 오차가 적어, 이상패턴에 가까운 고정밀도한 패턴을 형성할 수 있게 된다.

3. 본 발명의 제 3 관점에 의하면, 전사용 패턴 (27) 을 확대한 패턴을 복수매의 마스크 (Ri) 의 패턴으로 분할하고, 감광기판 (4) 의 표면에 복수매의 상기 마스크의 패턴 (Pi) 의 투영광학계 (3) 에 의한 축소상을 화면연결을 실시하면서 순차적으로 투영노광하는 방법으로서, 상기 마스크의 패턴이 형성된 패턴영역 (51) 의 주변영역 (52) 에 제 1 마크 (53) 를 각각 형성하고, 상기 마스크의 상기 패턴영역에 상당하는 제 1 영역 (61) 에 복수의 제 2 마크 (64, 65, 66) 를 형성함과 동시에, 상기 마스크의 상기 주변영역에 상당하는 제 2 영역 (62) 에 상기 제 1 마크에 상대하는 제 3 마크 (63) 를 형성하여 이루어지는 관리용기준마스크 (60) 의 이 제 2 마크의 상기 투영광학계에 의한 투영상의 위치를 각각 계측하여 제 2 상위치로 하고, 상기 제 2 상위치의 이상위치로부터의 어긋남량이 작아지도록 결상특성을 예비적으로 보정한 상태에서의 상기 제 3 마크의 상기 투영광학계에 의한 투영상의 위치를 구하여 제 3 상위치로 하고, 상기 마스크의 상기 제 1 마크의 상기 투영광학계에 의한 투영상의 위치를 계측하여 제 1 상위치로 하고, 상기 제 1 상위치가 상기 제 3 상위치에 일치 또는 근접하도록 결상특성을 보정한 상태에서 상기 마스크의 패턴을 순차적으로 투영노광하는 것을 특징으로 하는 노광방법이 제공된다.

또한, 본원 명세서 중에서, "화면연결" 이란, 기판상에서, 하나의 노광처리에 의한 처리영역과 다른 노광처리에 의한 처리영역의 일부를 중첩하여 노광처리하는 것을 말하고, 패턴 (라인) 을 따르는 방향으로 화면연결 (라인을 접속) 하는 경우와, 패턴 (라인) 에 교차하는 방향으로 화면연결 (라인을 배열) 하는 경우의 쌍방이 포함된다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 전사용 패턴을 확대한 패턴을 복수매의 마스크의 패턴으로 분할하고, 감광기판의 표면에 복수매의 상기 마스크 패턴의 투영광학계에 의한 축소상을 화면연결을 실시하면서 순차적으로 투영노광하도록 되어 있다. 마이크로디바이스의 제조에 사용하는 포토마스크 (워킹마스크) 를 제조할 때에는, 일례로서, 포토마스크용 기판으로서의 마스크기판 (블랭크스) 상에 마스크재료의 박막이 형성되고, 이 위에 포토레지스트 등의 감광재료가 도포된다. 그 후, 그 감광성재료 상에 예컨대 광학식으로 축소투영형의 노광장치를 사용하여, 스텝·앤드·리피트방식, 또는 스텝 앤드 스캔 방식으로 복수매의 모마스크 (마스터 마스크) 의 패턴의 축소상이 전사된 후, 그 감광재료의 현상이 실시된다. 그리고, 남겨진 감광재료의 패턴을 마스크로서 에칭 등을 실시함으로써, 원하는 전사용 패턴 (원판패턴) 이 형성된다.

이 때에, 포토마스크 제조용 예컨대 광학식의 노광장치의 축소배율을 1/α 배 (α는 1 보다 큰 정수, 반정수 등) 로 하면, 그 전사용 패턴, 즉 원판패턴은 α 배로 확대되고, 이 확대된 모패턴이 종횡으로 예컨대 α×α장의 모마스크의 패턴으로 분할된다. 축소배율이 1/5 배 (α= 5) 이면, 5 ×5 배로 25 장의 모마스크가 준비된다. 그 결과, 각 모마스크에 형성되는 패턴은, 원판패턴을 α배로 확대한 패턴의 일부로 되기 때문에, 각 모마스크의 패턴의 묘화데이터량은 종래의 1/α²정도로 감소하고, 최소선폭은 종래의 α배로 된다. 따라서, 각 모마스크의 패턴은 각각 예를 들면 종래의 전자빔묘화장치, 또는 레이저빔 묘화장치를 사용하여 단시간에, 적은 드리프트로 고정밀도로 묘화할 수 있다. 또, 묘화장치에 의한 묘화오차는, 그 포토마스크상에서는 1/α로 감소되기 때문에, 원판패턴의 정밀도는 보다 향상된다. 또한, 한번 이들 모마스크를 제조한 후에는, 이들 모마스크의 패턴을 스텝·앤드·리피트 방식 등으로 그 포토마스크의 기판 상에 고속으로 전사할 수 있기 때문에, 특히 그 포토마스크를 복수매 제조하는 경우의 제조시간을, 종래와 같이 개개로 묘화장치로 묘화하는 방식에 비하여 대폭적으로 단축시킬 수 있다.

또, 모마스크의 패턴의 형성에 있어서 그 일부에 실수가 있었던 경우나 원판패턴의 일부에 사후적으로 변경이 생긴 경우에는, 이 실수가 있었던 일부를 포함하는 모마스크 또는 변경부분을 포함하는 모마스크만을 수정 또는 재제조하면 되고, 복수의 모마스크의 전체에 영향을 주지 않기 때문에, 그와 같은 경우에도 고효율적으로 대응할 수 있다.

또한, 상기는 워킹 마스크의 제조의 경우에 대하여 설명하고 있는데, 복수매의 워킹 마스크의 패턴을, 디바이스기판 (웨이퍼나 유리플레이트) 의 표면에 화면연결을 실시하면서 순차적으로 투영노광하여 마이크로디바이스 (예컨대, 액정표시장치) 를 제조하는 경우도 마찬가지이다.

여기에서, 이와 같은 화면연결을 실시하면서 순차적으로 투영노광하는 경우에는, 각 마스크에 의해 전사된 패턴의 특히 접속부분에서의 위치적정밀도 또는 형상적 정밀도가 제조되는 마이크로디바이스 등의 특성에 크게 영향을 주므로, 패턴의 위치적 또는 형상적인 정밀도가 높은 것은 매우 중요하다.

따라서, 본 발명의 노광방법에 있어서는, 상술한 본 발명의 제 2 관점에 의한 노광방법과 마찬가지로, 먼저, 마이크로디바이스를 제조하기 위한 워킹마스크 또는 이 워킹마스크를 제조하기 위한 마스터 마스크로서의 마스크의 주변영역 (전사해야 하는 패턴이 형성된 패턴영역의 외측의 영역) 에 제 1 마크를 형성한다. 그리고, 이 제 1 마크에 대응하는 위치 (예컨대, 상대하는 위치) 에 제 3 마크가 형성됨과 동시에, 패턴영역에 상당하는 영역에 제 2 마크가 형성된 관리용 기준마스크를 이 마스크와는 별도로 준비한다.

다음에, 관리용 기준마스크의 제 2 마크의 투영광학계에 의한 투영상의 위치 (예컨대, 투영광학계의 광축에 직교하는 면내에서의 위치) 를 계측한다. 이 계측한 제 2 마크의 상위치를 제 2 상위치라 한다. 그 후, 제 2 상위치의 이상위치 (이상격자) 로부터의 어긋남량을 구하고, 이 어긋남량이 작아지도록, 예컨대, 투영배율 등을 조정함으로써 결상특성을 보정하고, 이 때의 제 3 마크의 상위치를 계측함으로써 구한다. 이 계측한 제 3 마크의 상위치를 제 3 결상위치라 한다. 이 제 3 상위치는, 결상특성의 보정전의 제 3 마크의 상위치를 계측해놓고, 이 계측치로부터 계산에 의해 구할 수도 있다. 이로써, 패턴영역 (제 1 영역) 에서의 결상특성이 적합하게 보정된 상태에서의 제 3 마크의 상위치가 구해지게 되고, 여기까지가 전준비로 된다.

다음에, 마스크의 제 1 마크의 투영광학계에 의한 투영상의 위치를 계측한다. 이 계측한 제 1 마크의 상위치를 제 1 상위치라 한다. 그리고, 이 제 1 상위치가 상기 제 3 상위치에 대하여 일치 또는 근접하도록 결상특성을 보정한다. 이와 같이 결상특성을 보정함으로써, 관리용 기준마스크를 사용하여 제 2 마크 (패턴영역에 상당하는 제 1 영역에 형성된 마크) 의 상위치가 이상위치에 근접하도록 보정했을 때의 결상특성을 재현할 수 있다. 따라서, 이 상태에서, 마스크의 패턴을 감광기판상에 전사함으로써, 패턴의 위치나 형상에 왜곡 등의 오차가 적어, 이상패턴에 가까운 고정밀도한 패턴을 형성할 수 있게 된다.

4. 본 발명의 제 4 관점에 의하면, 마스크 (Ri) 에 형성된 패턴 (Pi) 을 투영광학계 (3) 를 통하여 감광기판 (4) 상에 투영노광하는 방법에 있어서, 상기 마스크의 패턴이 형성된 패턴영역 (51) 의 주변영역 (52) 까지 이 패턴의 일부 또는 전부를 이르게 하여, 이 패턴의 이 주변영역에 있는 부분을 공간상계측용 마크부 (73) 로 하고, 상기 마스크의 상기 마크부의 상기 투영광학계에 의한 투영상의 위치를 공간상계측방법에 의해 계측하고, 상기 마크부의 상위치의 이상위치로부터의 어긋남량이 최소가 되도록, 결상특성을 보정함과 동시에, 상기 마크부를 블라인드로 차광한 상태로 상기 마스크의 패턴을 투영노광하는 것을 특징으로 하는 노광방법이 제공된다.

이와 같은 본 발명의 노광방법에 의하면, 패턴의 일부 또는 전부를 주변영역에까지 이르게 하여, 이 부분을 마크부로서, 그 투영상의 위치를 계측하여 결상특성의 보정을 실시하도록 했기 때문에, 특히 패턴영역의 주변영역과의 경계부분의 근방에서의 패턴의 정밀도가 높아, 복수의 마스크의 패턴을 화면연결을 실시하면서 순차적으로 기판상에 투영노광하는 경우 등에 하나의 마스크를 사용하여 형성된 패턴과 이것에 인접하는 다른 마스크를 사용하여 형성된 다른 패턴과의 접속부의 연속성 (예컨대, 라인 앤드 스페이스 (L/S) 패턴인 경우의 이 라인을 따른 방향으로 접속하는 경우의 연속성) 이나 주기성 (예컨대 L/S 패턴인 경우의 이 라인에 직교하는 방향의 배열의 주기성) 을 매우 양호하게 할 수 있다.

또, 마크의 투영상을 계측하는 경우에, 마크의 형상과 패턴의 형상 (예컨대, 굵기) 가 다르면, 계측방법에도 의하지만, 예컨대 공간상 계측방법에 의해 계측한 경우에는, 코마수차나 디스토션에 차이를 발생시키는 일이 있으나, 본 발명에서는 마크부는 패턴영역의 패턴과 동일형상이기 때문에, 이와 같은 문제도 생기지 않는다. 또한, 마크부는 노광처리시에 블라인드로 차광하도록 되어 있기 때문에, 당해 마크부가 감광기판 상에 전사되는 일은 없다.

5. 본 발명의 제 5 관점에 의하면, 전사용 패턴 (27) 을 확대한 패턴을 복수매의 모마스크 (R1 ∼ RN) 의 패턴으로 분할하고, 마스크기판 (4) 의 표면에 복수매의 상기 모마스크의 패턴의 투영광학계에 의한 축소상을 화면연결을 실시하면서 순차적으로 투영노광하는 방법으로, 상기 마스크기판 상의 실투영점 (β1) 의 이상투영점 (α1) 에 대한 변위를 구하고, 구한 변위에 근거하여 상기 모마스크에 형성하는 패턴 (36) 의 적어도 일부를 왜곡시키거나, 또는 상기 투영광학계의 물체면측에서의 상기 모마스크의 패턴의 위치를 시프트시키는 것을 특징으로 하는 노광방법이 제공된다.

여기에서, 구하는 변위는, 상기 모마스크의 패턴의 변형 (이 모마스크의 지지에 따른 왜곡, 기준배치면 (투영광학계의 물체면) 에 대한 경사, 위상시프트 등에 의해 발생하는 변형), 상기 투영광학계의 수차 (디스토션, 상면만곡, 비점수차, 코마수차, 구면수차 등), 및 상기 마스크기판의 변형 (왜곡 등) 중 적어도 하나에 의해 발생하는 변위로 할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 마스크기판 상의 실투영점 (β1) 의 이상투영점 (α1) 에 대한 변위를 구하고, 구한 변위에 근거하여 모마스크에 형성하는 패턴 (36) 을 왜곡시켜 형성하도록 되어 있다. 예컨대, 모마스크 상에 소정의 샘플링점 (α0) 을 구하고, 이 샘플링점에 대응하는 마스크기판 상의 이상투영점 (α1) 에 대한 실투영점 (β1) 의 변위 (위치어긋남) 를 이론적으로 계산하고, 또는 모마스크 상의 복수의 마크의 투영위치를 센서 등으로 계측하거나, 또는 실제로 노광처리를 실시하여 계측기 등으로 그 전사상의 변위를 계측하는 것 등에 의해 구하고, 이것에 근거하여 마스크기판 (4) 상에서의 패턴상의 왜곡을 구하고, 이 왜곡이 실질적으로 없어지도록, 모마스크에 형성해야 할 원패턴 (설계상의 패턴) 을 변형시키는, 즉, 이 설계상의 패턴의 데이터를 보정하여 형성 (묘화) 한다.

당해 샘플링점은, 이 설계상의 패턴을 따라 적당한 피치로, 또는 이상격자에 따라 복수 선점할 수 있고, 설계상의 패턴의 각 점에서의 데이터의 보정치는, 구한 변위에 근거하여 최소자승법이나 그 외의 근사방법, 예컨대, 보정치맵을 작성하고, 그 데이터를 사용하여 보간함으로써 구할 수 있다. 이와 같이, 이상투영상에 실투영상이 실질적으로 일치하도록 원패턴 (설계상의 패턴) 을 왜곡시키고 있기 때문에, 예컨대, 투영광학계의 수차 등이 잔존하고 있었다고 하여도, 마스크기판 상에 이상상에 가까운 패턴을 투영전사할 수 있어, 고정밀도, 고품질의 포토마스크를 제조할 수 있다. 또한, 패턴의 적어도 일부를 왜곡시키는 대신, 투영광학계의 물체면측에서의 패턴위치를 시프트시켜도 되고, 또는 양자를 병용하여도 된다.

상기와 같은 포토마스크를 제조하기 위한 노광방법을 사용하여 제조된 본 발명의 포토마스크는, 이상상에 가까운 패턴이 형성되고 있으므로, 고정밀도, 고품질이고, 이와 같은 포토마스크 (워킹마스크) 를 사용하여 디바이스기판의 노광처리를 실시함으로써, 패턴의 중합정밀도를 향상시킬 수 있어, 우수한 특성을 갖는 마이크로디바이스를 제조할 수 있다.

6. 본 발명의 제 6 관점에 의하면, 마스터 마스크의 패턴상을 제 1 투영광학계 (3) 에 의해 마스크기판 (4) 상에 투영하여 워킹마스크 (34) 를 제조하고, 이 워킹마스크의 패턴상을 제 2 투영광학계 (42) 에 의해 마이크로디바이스가 형성되는 디바이스기판 (W) 상에 투영노광하는 방법에 있어서, 상기 마스크기판 상의 실투영점 (β1) 의 이상투영점 (α1) 에 대한 변위 및 상기 디바이스기판 상의 실투영점 (β1) 의 이상투영점 (α1) 에 대한 변위 중 적어도 일방을 구하고, 구한 변위에 근거하여 상기 마스터 마스크에 형성하는 패턴 (36) 의 적어도 일부를 왜곡시키거나, 또는 상기 제 1 투영광학계의 물체면측에서의 상기 마스터 마스크의 패턴위치를 시프트시키는 것을 특징으로 하는 마이크로디바이스를 제조하기 위한 노광방법이 제공된다.

이 경우에 있어서, 전사용 패턴 (27) 을 확대한 패턴을 복수매의 상기 마스터 마스크 (R1 ∼ RN) 의 패턴으로 분할하고, 상기 마스크기판 (4) 의 표면에 복수매의 상기 마스터 마스크의 패턴의 축소상을 화면연결을 실시하면서 순차적으로 전사하도록 할 수 있다.

여기에서, 구하는 변위로서는, 마스터 마스크의 패턴의 변형 (마스터 마스크의 지지에 따른 왜곡, 기준배치면 (제 1 투영광학계의 물체면) 에 대한 경사, 위상시프트 등에 의해 발생하는 변형), 제 1 투영광학계의 수차 (디스토션, 상면만곡, 비점수차, 코마수차, 구면수차 등), 마스크기판의 왜곡 등의 변형, 워킹마스크의 패턴의 변형 (워킹마스크의 지지에 따른 왜곡, 기준배치면 (제 2 투영광학계의 물체면) 에 대한 경사, 위상시프트 등에 의해 발생하는 변형), 및 제 2 투영광학계의 수차 (디스토션, 상면만곡, 비점수차, 코마수차, 구면수차 등) 중 적어도 하나에 의해 발생하는 변위로 할 수 있다.

본 발명의 마이크로디바이스를 제조하기 위한 노광방법에 의하면, 마스크기판 상의 실투영점 (β1) 의 이상투영점 (α1) 에 대한 변위 (제 1 변위라 함) 및 상기 디바이스기판 상의 실투영점 (β1) 의 이상투영점 (α1) 에 대한 변위 (제 2 변위라 함) 중 적어도 일방을 구하고, 구한 변위에 근거하여 마스터마스크에 형성하는 패턴 (36) 을 왜곡시켜 형성하도록 되어 있다.

상기 제 1 변위를 구하여 패턴을 왜곡시키는 경우에는, 마스터마스크 (모마스크) 상에 소정의 샘플링점 (α0) 을 구하고, 이 샘플링점에 대응하는 마스크기판 상의 이상투영점 (α1) 에 대한 실투영점 (β1) 의 변위 (위치어긋남) 를 이론적으로 계산하거나, 또는 실제로 노광처리를 실시하여 계측기 등으로 계측하는 것 등으로 구하고, 이에 근거하여 마스크기판 (4) 상에서의 패턴상의 왜곡을 구하고, 이 왜곡이 실질적으로 없어지도록, 마스터마스크에 형성해야 할 원패턴 (설계상의 패턴) 을 왜곡시키는, 즉, 이 설계상의 패턴의 데이터를 보정하여 형성(묘화)한다.

또, 상기 제 2 변위를 구하여 패턴을 왜곡시키는 경우, 또는 상기 제 1 및 제 2 변위의 쌍방을 구하여 패턴을 왜곡시키는 경우에는, 마스터마스크 또는 워킹마스크 상에 소정의 샘플링점 (α0) 을 정하여, 이 샘플링점에 대응하는 디바이스기판 (W) 상의 이상투영점 (α1) 에 대한 실투영점 (β1) 의 변위 (위치어긋남) 를 이론적으로 계산하거나, 또는 실제로 노광처리를 실시하여 계측기 등으로 계측하는 것 등으로 구하고, 이에 근거하여 디바이스기판 상에서의 패턴상의 왜곡을 구하고, 이 왜곡이 실질적으로 없어지도록, 마스터마스크에 형성해야 할 원패턴 (설계상의 패턴) 을 왜곡시키는, 즉, 이 설계상의 패턴의 데이터를 보정하여 형성(묘화)한다.

당해 샘플링점은, 이 설계상의 패턴을 따라 적당한 피치로, 또는 이상격자에 따라 복수 선점할 수 있고, 설계상의 패턴의 각 점에서의 데이터의 보정치는, 구한 변위에 근거하여 최소자승법이나 그 외의 근사방법으로 보간함으로써 구할 수 있다. 이와 같이, 이상투영상에 실투영상이 실질적으로 일치하도록 워킹마스크에 형성해야 할 원패턴 (설게상의 패턴) 을 왜곡시키기 때문에, 예컨대, 투영광학계에 수차 등이 잔존하고 있었다고 하여도, 디바이스기판 상에 이상상에 가까운 패턴을 투영전사할 수 있고, 고정밀도, 고품질인 마이크로디바이스를 제조할 수 있다. 또한, 패턴의 적어도 일부를 왜곡시키는 대신, 투영광학계의 물체면에서의 패턴위치를 시프트시켜도 되고, 또는 양자를 병용하여도 된다.

상기와 같은 마이크로디바이스를 제조하기 위한 노광방법을 사용하여 제조된 본 발명의 마이크로디바이스는, 이상상에 가까운 패턴이 형성되어 있으므로, 패턴의 중합정밀도를 향상시킬 수 있어, 우수한 특성을 갖는다.

7. 본 발명의 제 7 관점에 의하면, 전사용 패턴 (27) 이 형성된 포토마스크 (34) 의 제조방법에 있어서, 상기 전사용 패턴을 확대한 패턴을 복수매의 모마스크 (R1 ∼ RN) 의 패턴으로 분할하고, 포토마스크용 기판 (4) 의 표면에 얼라인먼트 (24A, 24B) 를 형성하고, 상기 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 를 사용하여, 상기 포토마스크용 기판 (4) 과 상기 모마스크 (R1 ∼ RN) 를 위치맞춤하면서, 상기 포토마스크용 기판 (4) 의 표면에 복수매의 상기 모마스크 (R1 ∼ RN)의 패턴의 축소상을 화면연결을 실시하면서 순차적으로 전사하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법이 제공된다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 포토마스크용 기판 상에는 얼라인먼트마크가 형성되어 있고, 모마스크의 패턴을 이 포토마스크용 기판상에 투영전사할 때에, 이 얼라인먼트마크를 사용하여 이 모마스크와 이 포토마스크용 기판을 위치맞춤 (얼라인먼트) 하도록 했기 때문에, 포토마스크용 기판상에 전사되는 패턴은 이 얼라인먼트마크와 정확하게 위치맞춤된 상태로 되어, 종래와 같이 얼라인먼트마크와 패턴과의 사이에 로테이션이나 오프셋 등의 오차가 발생하는 일이 적고, 따라서, 품질이 높은 포토마스크를 제조할 수 있다.

상기와 같은 포토마스크의 제조방법을 사용하여 제조된 본 발명의 포토마스크는, 그 표면에 형성되어 있는 얼라인먼트마크와 패턴과의 사이에 로테이션이나 오프셋 등의 오차가 적어, 고정밀도이면서 고품질이다.

그리고, 이와 같은 고정밀도, 고품질인 포토마스크를 사용하여 디바이스용 기판에 패턴의 전사노광을 실시할 때에는, 포토마스크 (34) 의 당해 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 를 사용하여, 이 포토마스크와 상기 디바이스용 기판 (W) 을 위치맞춤한다. 포토마스크 상에 형성되어 있는 얼라인먼트마크는, 이 포토마스크를 제조하기 위해 포토마스크용 기판 상에 모마스크의 패턴을 전사할 때에 위치맞춤에 사용한 것으로, 그 때의 얼라인먼트마크와 동일한 얼라인먼트마크를 사용하여, 디바이스용 기판에 패턴을 전사할 때의 위치맞춤을 실시하도록 되어 있다. 따라서, 각각 독립하여 얼라인먼트마크를 형성하는 것 등과 비교하여 오차가 들어갈 여지가 적어, 디바이스용 기판 상에 형성되는 패턴의 위치적정밀도를 향상시킬 수 있고, 나아가서는, 특성이 양호한 마이크로디바이스를 제조할 수 있다.

또한, 이 경우, 그 기판 (4) 의 표면에 복수매의 모마스크 (R1 ∼ RN) 의 패턴의 축소상을 순차적으로 전사할 때에, 그 포토마스크의 용도 (사용되는 노광장치의 방식 등) 에 따라 일괄노광형의 축소투영형 노광장치, 또는 주사노광형의 축소투영형 노광장치를 분리하여 사용하는 것이 바람직하다. 예컨대, 그 포토마스크가 스텝·앤드·스캔방식과 같은 주사노광형의 축소투영형 노광장치에서 사용되는 경우, 투영상에는 평행사변형상의 왜곡 (소위 스큐오차) 등이 발생하는 일이 있다. 이 경우, 일괄노광형에서는 스큐오차는 보정하기 어렵기 때문에, 그 포토마스크의 기판에 복수매의 모마스크의 패턴을 전사할 때에, 주사노광형의 투영노광장치를 사용하여, 그 스큐오차를 상쇄하는 왜곡을 부여함으로서, 그 포토마스크를 사용했을 때의 왜곡을 저감시킬 수 있기 때문에, 중합오차 등이 작아진다.

또, 그 기판 (4) 의 표면에 복수매의 모마스크 (R1 ∼ RN) 의 패턴의 축소상을 순차적으로 전사할 때에, 그 포토마스크를 사용하는 투영노광장치의 투영광학계 (42) 의 비회전대칭수차와 디스토션특성 중 적어도 일방에 따라 그 모마스크 (R1 ∼ RN) 의 패턴의 축소상의 결상특성 (전사위치, 배율, 디스토션 등) 을 각각 보정하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 그 포토마스크를 사용하는 노광장치의 소정의 결상특성의 변동량을 미리 알고 있는 경우에는, 그 포토마스크의 기판 상에 화면연결을 실시하면서 각 모마스크의 패턴상을 전사할 때에, 그 결상특성의 변동량을 상쇄하도록 각 모마스크의 패턴상의 전사위치, 배율, 또한 디스토션 등을 조정함으로써, 최종적으로 그 포토마스크를 사용하여 노광되는 디바이스패턴의 왜곡 등이 작아져, 중합정밀도 등이 향상된다.

이에 관하여, 그 포토마스크를 다수매 제조하여, 이들 포토마스크를 믹스 앤드 매치방식 등으로 복수대의 투영노광장치에서 사용하는 경우도 있다. 이 경우에, 각각의 투영노광장치에서 양호한 중합정밀도를 얻을 수 있도록, 이들 포토마스크를 사용할 예정의 적어도 2 대의 투영노광장치의 투영상의 디스토션특성 등의 평탄적인 특성에 따라, 각 모마스크의 패턴을 연결하여 전사할 때의 전사위치나 결상특성을 조정하는 것이 바람직하다.

다음에, 그 포토마스크는 또한 축소투영으로 사용되는 것이 바람직하다. 그 포토마스크는, 예컨대 1/β배 (β는 1 보다 큰 정수, 또는 반정수 등) 의 축소투영으로 사용되는 것으로서, 그 포토마스크를 제조하기 위한 노광장치의 축소배율을 1/α배 (α는 β와 마찬가지로 1 보다 큰 정수, 또는 반정수 등) 라고 하면, 각 모마스크의 패턴의 묘화오차는, 최종적으로 노광되는 디바이스패턴상에서 1/(α·β) 배로 축소된다. 따라서, 디바이스패턴의 최소선폭을 만약 현재의 1/2 로 하는 경우에도, 각 모마스크의 패턴을 전자빔묘화장치, 또는 레이저빔묘화장치 등을 사용하여 필요한 정밀도로 용이하게, 또한 단시간에 묘화할 수 있다. 따라서, 패턴룰이 더욱 미세화되어도, 필요한 정밀도로 원하는 디바이스패턴을 노광할 수 있다.

8. 본 발명의 제 8 관점에 의하면, 복수매의 모마스크 (R1 ∼ RN) 를 수납하는 마스크수납장치 (16 ∼ 18) 와, 이 마스크수납장치로부터 선택된 1 장의 모마스크가 탑재되는 마스크스테이지 (2) 와, 이 마스크스테이지 상의 모마스크의 패턴의 축소상을 얼라인먼트마크 (24QA, 24B) 가 형성된 포토마스크용 기판 (4) 상에 투영하는 투영광학계 (3) 와, 상기 포토마스크용 기판을 상기 투영광학계의 광축에 수직인 평면상에서 위치결정하는 기판스테이지 (6) 와, 상기 복수매의 모마스크의 패턴의 축소상의 화면연결을 상기 포토마스크용 기판상에서 실시하기 위해, 상기 기판스테이지 상의 상기 포토마스크용 기판의 상기 얼라인먼트마크를 사용하여, 상기 마스크스테이지 상의 상기 모마스크와 상기 기판스테이지 상의 상기 포토마스크용 기판과의 위치맞춤을 실시하는 얼라인먼트계 (14A, 14B) 를 갖는 포토마스크 제조용 노광장치가 제공된다.

이와 같은 포토마스크 제조용 노광장치를 사용함으로써, 본 발명의 제 7 관점에 의한 포토마스크의 제조방법을 실시할 수 있다. 포토마스크용 기판상에는 얼라인먼트마크가 형성되어 있고, 모마스크의 패턴을 이 포토마스크용 기판 상에 전사할 때에, 얼라인먼트계에 의해 이 얼라인먼트마크를 사용하여 이 모마스크와 이 포토마스크용 기판을 위치맞춤하도록 하였기 때문에, 포토마스크용 기판 상에 전사되는 패턴은 이 얼라인먼트마크와 정확하게 위치맞춤된 상태로 되어, 종래와 같은 얼라인먼트마크와 패턴과의 사이에 로테이션이나 오프셋 등의 오차가 발생하는 일이 적고, 따라서, 품질이 높은 포토마스크를 제조할 수 있다.

이 경우, 그 마스크수납장치에는 일례로서, 제조대상으로 하는 포토마스크의 패턴 (27) 을 확대한 패턴을 분할한 패턴이 각각 형성되어 있는 복수매의 모마스크 (R1 ∼ RN) 가 수납된다. 이로써, 이들 모마스크가 고속으로 교환되어, 단시간에 노광을 실시할 수 있다.

9. 본 발명의 제 9 관점에 의하면, 본 발명에 의한 포토마스크 (34) 상의 패턴상을 디바이스용 기판 (W) 상에 투영하는 노광장치에 있어서, 상기 포토마스크가 탑재되는 마스크스테이지와, 이 마스크스테이지 상의 포토마스크의 패턴의 축소상을 상기 디바이스용 기판 상에 투영하는 투영광학계 (42) 와, 상기 디바이스용 기판을 상기 투영광학계의 광축 (AX1) 에 수직인 평면상에서 위치결정하는 기판스테이지 (44) 와, 상기 포토마스크의 패턴 (27) 을 상기 디바이스용 기판 상에 투영하기 위해, 상기 마스크스테이지 상의 상기 포토마스크의 상기 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 를 사용하여, 상기 마스크스테이지 상의 상기 포토마스크와 상기 기판스테이지 상의 상기 디바이스용 기판과의 위치맞춤을 실시하는 얼라인먼트계 (41A, 41B) 를 갖는 디바이스제조용 노광장치가 제공된다.

이와 같은 디바이스제조용 노광장치를 사용함으로써, 상술한 본 발명의 노광방법을 실시할 수 있다. 포토마스크 상에 형성되어 있는 얼라인먼트마크는, 이 포토마스크를 제조하기 위해 포토마스크용 기판 상에 모마스크의 패턴을 형성할 때에 위치맞춤에 사용한 것으로, 그 때의 얼라인먼트마크와 동일한 얼라인먼트마크를 사용하여 디바이스용 기판에 패턴을 형성할 때의 위치맞춤을 실시하도록 하고 있기 때문에, 각각 독립하여 얼라인먼트마크를 형성하는 것 등과 비교하여 오차가 들어갈 여지가 적어, 디바이스용 기판 상에 형성되는 패턴의 위치적 정밀도를 향상시킬 수 있고, 나아가서는 특성이 양호한 마이크로디바이스를 제조할 수 있다.

또, 이와 같은 본 발명에 의하면, 그 디바이스용 기판 (W) 상에 형성되는 디바이스의 패턴으로부터 그 포토마스크의 패턴 (27) 으로의 배율을 β배 (β는 1 보다 큰 정수, 반정수 등), 그 포토마스크의 패턴으로부터 그 모마스크의 패턴 (36) 으로의 배율을 α배 (α는 β와 마찬가지로 1 보다 큰 정수, 반정수 등) 로 하면, 이들 모마스크의 패턴의 선폭은 그 디바이스의 패턴의 선폭의 α·β배로 된다. 따라서, 이들 모마스크의 패턴을 전자빔 묘화장치 등으로 묘화할 때의 선폭의 묘화오차를 △d 로 하면, 그 디바이스의 패턴의 선폭의 오차는 대략 △d/(α·β) 로 저감되기 때문에, 그 디바이스의 패턴을 매우 고정밀도로 형성할 수 있다.

10. 본 발명의 제 10 관점에 의하면, 포토마스크용 제 1 기판 (4) 상에 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 를 형성하고, 마이크로디바이스가 형성되는 제 2 기판 (W) 상에 전사해야 할 디바이스패턴을 복수의 요소패턴으로 나눔과 동시에, 상기 얼라인먼트마크를 검출하여 얻어지는 위치정보를 사용하여, 상기 복수의 요소패턴의 축소상을 각각 상기 제 1 기판 상에 전사하여 상기 디바이스패턴을 형성하고, 상기 디바이스패턴이 형성된 포토마스크의 상기 얼라인먼트마크를 사용하여 상기 디바이스패턴을 상기 제 2 기판 상에 전사하는 마이크로디바이스의 제조방법이 제공된다.

이 마이크로디바이스의 제조방법에 의하면, 포토마스크 상에 형성되어 있는 얼라인먼트마크는, 이 포토마스크를 제조하기 위해 제 1 기판 상에 요소패턴을 전사할 때에 위치맞춤에 사용한 것으로, 그 때의 얼라인먼트마크와 동일한 얼라인먼트마크를 사용하여 제 2 기판에 패턴을 형성할 때에 위치맞춤을 실시하여, 패턴을 전사하도록 하고 있기 때문에, 각각 독립하여 얼라인먼트마크를 형성하는 것 등과 비교하여 오차가 들어갈 여지가 적어, 제 2 기판 상에 형성되는 패턴의 위치적 정밀도를 향상시킬 수 있고, 나아가서는 특성이 양호한 마이크로디바이스를 제조할 수 있다.

11. 본 발명의 제 11 의 관점에 의하면, 복수의 마스크를 사용하여, 감광기판상에서 부분적으로 중첩하는 복수의 영역에 각각 패턴을 전사하는 노광방법으로, 상기 패턴의 전사시에서의 상기 복수의 영역의 일부에서의 노광량을 다른 영역에서의 노광량과 다르게 하는 것을 특징으로 하는 노광방법이 제공된다. 이 경우에서, 상기 복수의 영역에 각각 전사되는 패턴상의 선폭변화량에 따라 상기 노광량을 결정하도록 할 수 있다. 또, 상기 패턴의 전사로부터 상기 감광성기판의 현상처리까지의 시간에 따라 상기 노광량을 결정하도록 하여도 된다. 이들 경우에 있어서, 상기 복수의 영역에 각각 전사되는 패턴은 서로 다른 마스크에 형성되고, 상기 복수의 영역에서 각각 상기 노광량을 다르게 할 수 있다.

또, 이 노광방법을 사용하여, 스텝 앤드 스티치방식으로 포토마스크용 기판상에 복수의 패턴을 각각 전사하는 공정을 포함하는 포토마스크 제조방법이 제공된다.

또한, 이 노광방법을 사용하여, 스텝 앤드 스티치방식으로 디바이스용 기판상에 복수의 패턴을 각각 전사하는 공정을 포함하는 디바이스 제조방법이 제공된다.

12. 본 발명의 제 12 관점에 의하면, 마스크에 조명빔을 조사함과 동시에, 투영광학계를 통하여 상기 조명빔으로 감광기판을 노광하는 방법에 있어서, 상기 조명빔의 조사영역내의 서로 다른 복수점에서 각각 상기 투영광학계에 의한 투영상을 검출하여 얻어지는 제 1 정보에 근거하여, 상기 투영상의 광학특성을 조정하고, 상기 광학특성이 조정된 상태에서 상기 조명영역의 외측의 적어도 하나의 계측점으로 상기 투영광학계에 의한 투영상을 검출하여 얻어지는 제 2 정보를 기억하고, 상기 마스크를 사용하여 상기 조명빔으로 상기 감광기판을 노광하기 위해, 상기 제 2 정보를 이용하여, 상기 투영광학계에 의한 패턴상의 특성을 조정하는 것을 특징으로 하는 노광방법이 제공된다. 이 경우에 있어서, 상기 마스크상에서 상기 조명영역의 외측에 배치되는 마크를 검출하고, 상기 제 2 정보와 상기 마크의 검출에 의해 얻어지는 제 3 정보에 근거하여, 상기 패턴상의 특성을 조정하도록 할 수 있다. 상기 마크는, 예컨대, 상기 감광기판상에 전사해야 할 패턴이 형성되는 상기 마크 상의 패턴영역 외에서 서로 다른 복수의 위치에 각각 형성된다.

상기 마스크와 다른 특정 마스크를 사용하여 상기 제 1 및 제 2 정보를 얻도록 할 수 있다. 이 경우에서, 상기 특정 마스크로서, 상기 패턴영역에 대응하는 제 1 영역과 그 외측의 제 2 영역으로 각각 복수의 마크가 형성된 것을 사용하여, 상기 제 1 영역의 마크검출에 의해 상기 제 1 정보를 얻을 수 있음과 동시에, 상기 제 2 영역의 마크검출에 의해 상기 제 2 정보를 얻도록 할 수 있다.

또, 이 노광방법을 사용하여, 디바이스패턴을 워크피스 상에 전사하는 공정을 포함하는 디바이스 제조방법이 제공된다.

또한, 이 노광방법을 사용하여, 복수의 모마스크에 형성된 패턴을 스텝 앤드 스티치방식으로 포토마스크용 기판 상에 전사하는 공정을 포함하는 포토마스크의 제조방법이 제공된다. 이 경우에, 상기 투영광학계는 상기 모마스크의 패턴을 축소투영하고, 상기 투영광학계의 투영배율의 역수배만큼 상기 포토마스크에 형성해야 할 디바이스패턴을 확대하고, 이 확대된 패턴을 요소, 또는 기능마다 나누어 상기 복수의 모마스크에 각각 형성하도록 할 수 있다.

13. 본 발명의 제 13 관점에 의하면, 노광장치에서 사용하는 포토마스크를 제조하는 방법에 있어서, 상기 포토마스크에 형성해야 할 디바이스패턴의 확대패턴이 복수로 분할되어 각각 형성되는 복수의 모마스크를 사용하여, 상기 포토마스크용 기판상에서 부분적으로 중첩하는 복수의 영역을 각각 노광함과 동시에, 상기 노광장치에 의한 상기 모마스크의 전사특성에 근거하여, 상기 기판상에서의 상기 분할된 패턴의 축소상의 형상과 위치와의 적어도 하나를 조정하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법이 제공된다. 이 경우에 있어서, 상기 전사특성에 근거하여, 상기 확대패턴으로부터 생성되는 상기 분할된 패턴의 설계데이터를 수정하고, 이 수정된 설계데이터에 따라 상기 분할된 패턴을 상기 모마스크에 형성하도록 할 수 있다. 또, 상기 전사특성에 근거하여, 상기 분할된 패턴의 축소상을 형성하는 투영광학계의 광학특성을 조정하도록 할 수 있다. 또한, 상기 분할된 패턴을 상기 기판 상에 전사하기 위해, 상기 모마스크와 상기 기판을 동기이동하여 상기 복수의 영역을 각각 주사노광하고, 상기 축소상의 형상을 조정하기 위해, 상기 전사특성에 근거하여 상기 주사노광의 조건을 변경하도록 할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태의 워킹레티클 (포토마스크) 의 제조공정의 설명에 사용하는 도면이다.

도 2 는 본 발명의 제 1 실시형태의 워킹레티클을 제조할 때에 사용되는 광학식의 축소투영형 노광장치를 나타내는 일부를 절단한 구성도이다.

도 3 은 도 2 의 투영노광장치에 있어서, 마스터 레티클의 얼라인먼트를 실시하는 경우를 나타내는 일부를 절단한 요부의 사시도이다.

도 4 는 도 2 의 투영노광장치에 있어서, 마스터 레티클의 모패턴의 축소상을 기판 (4) 상에 투영하는 경우를 나타낸 요부의 사시도이다.

도 5 는 본 발명의 제 1 실시형태에서 제조되는 워킹 레티클의 패턴을 웨이퍼상에 투영하는 투영노광장치를 나타낸 요부의 사시도이다.

도 6(a) 는 본 발명의 제 1 실시형태의 마스터 레티클의 구성을 나타낸 평면도이다.

도 6(b) 는, 본 발명의 제 1 실시형태의 마스터 레티클의 마크의 일례를 나타낸 도면이다.

도 6(c) 는 본 발명의 제 1 실시형태의 마스터 레티클의 마크의 다른 예를 나타낸 도면이다.

도 7 은 본 발명의 제 1 실시형태의 공간상계측에 대하여 설명하기 위한 구성도이다.

도 8(a) 는 본 발명의 제 1 실시형태의 공간상계측에 대하여 설명하기 위한 마크의 투영상을 주사하는 상태를 나타낸 도면이다.

도 8(b) 는 본 발명의 제 1 실시형태의 공간상계측에 대하여 설명하기 위한 광전센서의 출력을 나타낸 도면이다.

도 9 는 본 발명의 제 1 실시형태의 관리용 기준마크의 구성을 나타낸 도면이다.

도 10 은 본 발명의 제 1 실시형태에서 사용하는 마스터 레티클 (원판), 블랭크스 (포토마스크용 기판) 및 워킹레티클의 설명도이다.

도 11a 는 본 발명의 제 2 실시형태의 레티클의 구성을 나타낸 평면도이다.

도 11b 는 본 발명의 제 2 실시형태의 레티클의 요부확대도이다.

도 12 는 본 발명의 제 3 실시형태에 있어서, 보정후의 패턴이 형성된 마스터 레티클을 사용하여 워킹레티클을 제조한 경우의 설명도이다.

도 13 은, 도 12 와 비교하기 위한 도면으로, 보정전의 패턴이 형성된 마스터레티클을 사용하여 워킹레티클을 제조한 경우의 설명도이다.

도 14 는 도 12 에 나타낸 마스터 레티클을 제조하기 위한 변위의 계측 및 보정 등의 설명도이다.

도 15a 는 본 발명의 제 4 실시형태에서 제조되는 워킹레티클을 사용하는 투영노광장치의 결상특성의 오차의 일레를 나타내는 도면이다.

도 15b 는 본 발명의 제 4 실시형태에서 제조되는 워킹레티클상에서의 모패턴의 축소상의 결상특성을 보정하는 방법을 나타내는 도면이다.

도 16a 는 본 발명의 제 4 실시형태에서 제조되는 워킹레티클을 사용하는 투영노광장치의 결상특성의 오차의 다른 예를 나타내는 도면이다.

도 16b 는, 본 발명의 제 4 실시형태에서 제조되는 워킹레티클 상에서의 모패턴의 축소상의 결상특성을 보정하는 방법을 나타낸 도면이다.

도 17 은 본 발명의 제 4 실시형태의 워킹레티클의 제조공정의 개요를 나타낸 플로우차트이다.

발명을 실시하기 위한 최상의 형태

본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위해, 첨부의 도면에 따라 설명한다.

제 1 실시형태

이하, 본 발명의 제 1 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 도 1 은, 포토마스크의 제조공정을 나타내는 도면으로, 도 1 에서, 제조대상으로 하는 포토마스크는, 실제로 반도체디바이스를 제조할 때에 사용되는 워킹레티클 (34) 이다. 이 워킹레티클 (34) 은, 석영유리 등으로 이루어지는 광투과성 기판의 일면에, 크롬 (Cr), 규화몰리브덴 (MoSi₂등), 또는 그 외의 마스크재료로 전사용 원판패턴 (27) 을 형성한 것이다. 또, 그 원판패턴 (27) 을 끼우도록 2 개의 얼라인먼트마크 (24a, 24b) 가 형성되어 있다.

또한, 워킹레티클 (34) 은, 광학식의 투영노광장치의 투영광학계를 통하여, 1/β배 (β는 1 보다 큰 정수, 또는 반정수 등으로, 일례로서 4, 5 또는 6 등) 의 축소투영으로 사용되는 것이다. 즉, 도 1 에서, 워킹레티클 (34) 의 원판패턴 (27) 의 1/β배의 축소상 (27W) 을, 포토레지스트가 도포된 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트영역 (48) 에 노광한 후, 현상이나 에칭 등을 실시함으로써, 그 각 쇼트영역 (48) 에 소정의 회로패턴 (35) 이 형성된다. 이하, 포토마스크로서의 워킹레티클 (34) 의 제조방법의 일례에 대하여 설명한다.

도 1 에 있어서, 먼저 최종적으로 제조되는 반도체 디바이스의 어느 레이어의 회로패턴 (35) 이 설계된다. 회로패턴 (35) 은 직교하는 변의 폭이 dX, dY 의 직사각형의 영역내에 여러가지의 라인 앤드 스페이스패턴 (또는 고립패턴) 등을 형성한 것이다. 그 회로패턴 (35) 을 β배로 하여, 직교하는 변의 폭이 β·dX, β·dY 의 직사각형의 영역으로 이루어지는 원판패턴 (27) 을 컴퓨터의 화상데이터상에서 작성한다. β배는, 워킹레티클 (34) 이 사용되는 투영노광장치의 축소배율 (1/β) 의 역수이다. 또한, 원판패턴 (27) 이 반전투영될 때, 회로패턴 (35) 은 반전하여 확대된다.

다음에, 그 원판패턴 (27) 을 α배 (α는 1 보다 큰 정수, 또는 반정수등으로, 일례로서 4, 5, 또는 6 등) 하고, 직교하는 변의 폭이 α·β·dX, α·β·dY 의 직사각형의 영역으로 이루어지는 모패턴 (36) 을 화상데이터 상에서 작성하고, 그 모패턴 (36) 을 종횡으로 각각 α개로 분할하여, α×α개의 모패턴 (P1, P2, P3, …, PN(N=α²)) 을 화상데이터 상에서 작성한다. 도 1 에서는, α= 5 의 경우가 나타나 있다. 또한, 이 모패턴 (36) 의 분할수 (α) 는, 반드시 원판패턴 (27) 으로부터 모패턴 (36) 으로의 배율 (α) 에 합치시킬 필요는 없다. 그 후, 이들 모패턴 (Pi ; i=1 ∼ N) 으로부터 각각 전자빔 묘화장치 (또는 레이저빔묘화장치 등도 사용할 수 있다) 용 묘화데이터를 생성하고, 그 모패턴 (Pi) 을 각각 등배로, 모마스크로서의 마스터레티클 (Ri) 상에 전사한다.

예컨대, 1 장째의 마스터레티클 (R1) 을 제조할 때에는, 석영유리 등의 광투과성 기판 상에 크롬, 또는 규화몰리브덴 등의 마스크재료의 박막을 형성하고, 이 위에 전자선레지스트를 도포한 후, 전자빔묘화장치를 사용하여 그 전자선레지스트 상에 1 번째의 모패턴 (P1) 의 등배상을 묘화한다. 그 후, 전자선레지스트의 현상을 실시한 후, 에칭 및 레지스트 박리 등을 실시함으로써 마스터레티클 (R1) 상의 패턴영역 (20) 에 모패턴 (P1) 이 형성된다. 이 때에, 마스터레티클 (R1) 상에는, 모패턴 (P1) 에 대하여 소정의 위치관계에서 2 개의 2 차원 마크로 이루어지는 얼라인먼트마크 (21A, 21B) 를 형성해 놓는다. 마찬가지로, 다른 마스터 레티클 (Ri) 에도, 전자빔묘화장치 등을 사용하여 각각 모패턴 (Pi) 및 얼라인먼트마크 (21A, 21B) 가 형성된다. 이 얼라인먼트마크 (21A, 21B) 는, 나중에 화면연결을 실시할 때의 위치맞춤용으로 사용된다. 또, 나중에 상술하지만, 각 마스터레티클 (Ri) 의 주변영역 (패턴이 형성되는 패턴영역의 외측의 차광영역) 에는, 복수의 공간상 계측용 마크가 형성되어 있다.

이와 같이 이 제 1 실시형태에서는, 전자빔묘화장치 (또는 레이저빔 묘화장치) 로 묘화하는 각 모패턴 (Pi) 은, 원판패턴 (27) 을 α배로 확대한 패턴이기 때문에, 각 묘화데이터의 양은, 원판패턴 (27) 을 직접 묘화하는 경우에 비하여 1/α²정도로 감소하고 있다. 또한, 모패턴 (Pi) 의 최소선폭은, 원판패턴 (27) 의 최소선폭에 비하여 α배 (예컨대 5 배, 또는 4 배 등) 이기 때문에, 각 모패턴 (Pi) 은, 각각 종래의 전자선레지스트를 사용하여 전자빔묘화장치에 의해 단시간에, 또한 고정밀도로 묘화할 수 있다. 또, 한번 N 장의 마스터레티클 (R1 ∼ RN) 을 제조하면, 나중에 후술하는 바와 같이, 이들을 반복하여 사용함으로써, 필요한 매수의 워킹레티클 (34) 을 제조할 수 있기 때문에, 마스터레티클 (R1 ∼ RN) 을 제조하기 위한 시간은, 큰 부담이 아니다.

즉, 이들 N 장의 마스터레티클 (Ri) 의 모패턴 (Pi) 의 1/α배의 축소상 (PIi) (i= 1 ∼ N) 을, 각각 화면연결을 실시하면서 전사함으로써 워킹레티클 (34) 이 제조된다.

도 2 는, 워킹레티클 (34) 를 제조할 때에 사용되는 광학식의 축소투영형노광장치를 나타내고, 이 도 2 에서 노광시에는, 노광광원, 조도분포균일화용 프라이아이렌즈 또는 로드 인티그레이터 등의 옵티컬 인테그레이터 (호모디나이저), 조명계개구조리개, 레티클블라인드 (가변시야조리개), 및 콘덴서렌즈 등으로 이루어지는 조명광학계 (1) 로부터, 노광광 (IL) 이 레티클 스테이지 (2) 상의 레티클에 조사된다. 레티클 스테이지 (2) 상에는, i 번째 (i = 1 ∼ N) 의 마스터레티클 (Ri) 가 탑재되어 있다. 또한, 노광광으로서는, 수은램프의 i선 (파장 365 ㎚) 등의 휘선, 또는 KrF 엑시머레이저광 (파장 248 ㎚), ArF 엑시머레이저광 (파장 193 ㎚), 또는 F₂레이저광 (파장 157㎚) 등을 사용할 수 있다.

마스터레티클 (Ri) 의 조명영역내의 패턴의 상은, 투영광학계 (3) 를 통하여 축소배율 1/α (α는 예컨대 5, 또는 4 등) 로, 워킹레티클 (34) 용 기판 (불랭스 ; 4) 의 표면에 투영된다. 기판 (4) 은, 석영유리와 같은 광투과성 기판으로, 그 표면의 패턴영역 (25 ; 도 4 참조) 에 크롬, 또는 규화몰리브덴 등의 마스크재료이 박막이 형성되고, 이 패턴영역 (25) 을 끼우도록 위치맞춤용 2 개의 2차원 마크로 이루어지는 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 가 형성되고 있다. 이들 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 는, 전자빔묘화장치, 레이저빔 묘화장치, 투영노광장치 (스텝퍼, 스캐너) 등을 사용하여, 패턴의 전사를 실시하기 전에 미리 형성된다. 또, 기판 (4) 의 표면에 마스크재료를 덮도록 포토레지스트가 도포되어 있다. 이하, 투영광학계 (3) 의 광축 (AX) 에 평행으로 Z 축을 취하고, Z 축에 수직한 평면내에서 도 2 의 지면에 평행으로 X 축을, 도 2 의 지면에 수직으로 Y 축을 취하여 설명한다.

먼저, 레티클 스테이지 (2) 는, 이 위의 마스터레티클 (Ri) 을 XY 평면내에서 위치결정한다. 레티클스테이지 (2) 의 위치는 도시하지 않은 레이저간섭계에 의해 계측되고, 이 계측치, 및 주제어계 (9) 로부터의 제어정보에 의해 레티클스테이지 (2) 의 동작이 제어된다. 또한, 기판 (4) 은, 도시생략한 기판홀더 상에 진공흡착에 의해 지지되고, 이 기판홀더는 시료대 (5) 상에 고정되고, 시료대 (5) 는 XY 스테이지 (6) 상에 고정되어 있다. 시료대 (5) 는, 오토포커스방식으로 기판 (4) 의 포커스위치 (광축 AX 방향의 위치), 및 경사각을 제어함으로써, 기판 (4) 의 표면을 투영광학계 (3) 의 상면에 맞춘다. 또, XY 스테이지 (6) 는, 베이스 (7) 상에서, 예를 들면, 리니어모터방식으로 X 방향, Y 방향으로 시료대 (5 ; 기판 (4)) 를 위치결정한다.

시료대 (5) 의 상부에 고정된 이동경 (8m), 및 대향하여 배치된 레이저간섭계 (8) 에 의해 시료대 (5) 의 X 좌표, Y 좌표, 및 회전각이 계측되고, 이 계측치가 스테이지제어계 (10), 및 주제어계 (9) 에 공급되고 있다. 이동경 (8m) 은, 도 3 에 나타난 바와 같이, X 축의 이동경 (8mX) 및 Y 축의 이동경 (8mY) 을 총칭하는 것이다. 스테이지제어계 (10) 는, 그 계측치, 및 주제어계 (9) 로부터의 제어정보에 근거하여, XY 스테이지 (6) 의 리니어모터 등의 동작을 제어한다

또, 레티클스테이지 (2) 의 측방에 선반형상의 레티클라이브러리 (16) 가 배치되고, 레티클라이브러리 (16) 내에 Z 방향으로 순차적으로 배열된 N 개의 지지판 (17) 상에 마스터레티클 (R1 ∼ RN) 은, 각각 도 1 의 모패턴 (36) 을 분할한 모패턴 (P1 ∼ PN) 이 형성된 레티클 (모마스크) 이다. 레티클라이브러리 (16) 는, 슬라이드장치 (18) 에 의해 Z 방향으로 이동이 자유롭게 지지되어 있고, 레티클 스테이지 (2) 와 레티클라이브러리 (16) 의 사이에, 회전이 자유롭게 Z 방향으로 소정범위에서 이동할 수 있는 암을 구비한 레티클 로더 (19) 가 배치되어 있다. 주제어계 (9) 가 슬라이드장치 (18) 를 통하여 레티클 라이브러리 (16) 의 Z 방향의 위치를 조정한 후, 레티클 로더 (19) 의 동작을 제어하여, 레티클 라이브러리 (16) 중 원하는 지지판 (17) 과 레티클스테이지 (2) 의 사이에서, 원하는 마스터 레티클 (R1 ∼ RN) 을 받을 수 있도록 구성되어 있다. 도 2 에서는, 레티클 라이브러리 (16) 중 i 번째의 마스터레티클 (Ri) 이, 레티클스테이지 (2) 상에 탑재되어 있다.

또, 주제어계 (9) 에는, 자기디스크장치 등의 기억장치 (11) 가 접속되고, 기억장치 (11) 에 노광데이터 파일이 격납되어 있다. 노광데이터파일에는, 마스터레티클 (R1 ∼ RN) 의 상호의 위치관계나 얼라인먼트정보 등이 기록되어 있다.

기판 (4) 에 대한 노광시에는, 기판 (4) 상의 1 번째의 쇼트영역으로의 1번째의 마스터레티클 (R1) 의 축소상의 노광이 종료되면, XY 스테이지 (6) 의 스텝이동에 의해 기판 (4) 상의 다음의 쇼트영역이 투영광학계 (3) 의 노광영역으로 이동한다. 이것과 병행하여, 레티클 스테이지 (2) 상의 마스터레티클 (R1) 이 레티클로더 (19) 를 통하여 레티클라이브러리 (16) 로 복귀되어, 다음의 전사대상의 마스터레티클 (R2) 이 레티클라이브러리 (16) 로부터 레티클로더 (19) 를 통하여 레티클스테이지 (2) 상에 탑재된다. 그리고, 얼라인먼트 및 후술하는 결상특성의 보정처리가 실시된 후, 그 마스터레티클 (R2) 의 축소상이 투영광학계 (3) 를 통하여 기판 (4) 상의 당해 쇼트영역에 투영노광되어, 이하 스텝·앤드·리피트 방식으로 기판 (4) 상의 남은 쇼트영역에, 순차적으로 대응하는 마스터 레티클 (R2 ∼ RN) 의 축소상의 노광이 실시된다.

그리고, 이와 같이 마스터레티클 (R1 ∼ RN) 의 축소상을 기판 (4) 상에 노광할 때에는, 인접하는 축소상 간의 화면연결 (연결맞춤) 을 고정밀도로 실시할 필요가 있다. 이를 위해서는, 각 마스터 레티클 (Ri ; i=1 ∼ N) 과, 기판 (4) 상의 대응하는 쇼트영역 (Si 라 함) 과의 얼라인먼트를 고정밀도로 실시할 필요가 있다. 이 얼라인먼트를 위해, 이 투영노광장치에는 레티클 및 기판용 얼라인먼트기구가 구비되어 있다.

도 3 은, 본 예의 레티클의 얼라인먼트기구를 나타내고, 이 도 3 에 있어서, 시료대 (5) 상에서 기판 (4) 의 근방에 광투과성의 기준마크부재 (12) 가 고정되고, 기준마크부재 (12) 상에 X 방향으로 소정간격으로 예컨대 십자형의 1 쌍의 기준마크 (13A, 13B) 가 형성되어 있다. 또, 기준마크 (13A, 13B) 의 저부에는, 노광광 (IL) 으로부터 분기된 조명광으로 투영광학계 (3) 측으로부터 기준마크 (13A, 13B) 를 조명한 조명광이 설치되어 있다. 마스터 레티클 (Ri) 의 얼라인먼트시에는, 도 2 의 XY 스테이지 (6) 를 구동함으로써, 도 3 에 나타낸 바와 같이 기준마크부재 (12) 상의 기준마크 (13A, 13B) 의 중심이 대략 투영노광광 (13) 의 광축 (AX) 에 합치하도록, 기준마크 (13A, 13B) 가 위치결정된다.

또, 마스터 레티클 (Ri) 의 패턴면 (하면) 의 패턴영역 (20) 을 X 방향으로 끼우도록, 일례로서 십자형의 2 개의 얼라인먼트마크 (21A, 21B) 가 형성되어 있다. 기준마크 (13A, 13B) 의 간격은, 얼라인먼트마크 (21A, 21B) 의 투영광학계 (3) 에 의한 축소상의 간격과 대략 동일하게 설정되어 있고, 상기와 같이 기준마크 (13A, 13B) 의 중심을 대략 광축 (AX) 에 합치시킨 상태로, 기준마크부재 (12) 의 저면측으로부터 노광광 (IL) 과 동일한 파장의 조명광으로 조명함으로써, 기준마크 (13A, 13B) 의 투영광학계 (3) 에 의한 확대상이 각각 마스터 레티클 (Ri) 의 얼라인먼트마크 (21A, 21B) 의 근방에 형성된다.

이들 얼라인먼트마크 (21A, 21B) 의 상방에 투영광학계 (3) 측으로부터의 조명광을 ±X 방향으로 반사하기 위한 미러 (22A, 22B) 가 배치되고, 미러 (22A, 22B) 로 반사된 조명광을 수광함으로써 TTR (스루 더 레티클) 방식으로, 화상처리방식의 얼라인먼트센서 (14A, 14B) 가 구비되어 있다. 얼라인먼트센서 (14A, 14B) 는 각각 결상계와, CCD 카메라 등의 2 차원의 촬상소자를 구비하고, 이 촬상소자가 얼라인먼트마크 (21A, 21B), 및 대응하는 기준마크 (13A, 13B) 의 상을 촬상하고, 그 촬상신호가 도 2 의 얼라인먼트신호처리계 (15) 에 공급되고 있다.

얼라인먼트신호처리계 (15) 는, 그 촬상신호를 화상처리하여, 기준마크 (13A, 13B) 의 상에 대한 얼라인먼트마크 (21A, 21B) 의 X 방향, Y 방향으로의 위치어긋남량을 구하고, 이들 2 세트의 위치어긋남량을 주제어계 (9) 에 공급한다. 주제어계 (9) 는, 그 2 세트의 위치어긋남량이 서로 대칭으로, 또한 각각 소정범위내에 들어오도록 레티클 스테이지 (2) 의 위치결정을 실시한다. 이에 따라, 기준마크 (13A, 13B) 에 대하여, 얼라인먼트마크 (21A, 21B), 나아가서는, 마스터 레티클 (Ri) 의 패턴영역 (20) 내의 모패턴 (Pi ; 도 1 참조) 이 위치결정된다.

바꿔 말하면, 마스터 레티클 (Ri) 의 모패턴 (Pi) 의 투영광학계 (3) 에 의한 축소상의 중심 (노광중심) 은, 실질적으로 기준마크 (13A, 13B) 의 중심 (대략 광축 AX) 에 위치결정되고, 모패턴 (Pi) 의 윤곽 (패턴영역 (20) 의 윤곽) 의 직교하는 변은 각각 X 축 및 Y 축에 평행으로 설정된다. 이 상태에서 도 2 의 주제어계 (9) 는, 레이저간섭 (8) 에 의해 계측되는 시료대 (5) 의 X 방향, Y 방향의 좌표 (XF₀, YF₀) 를 기억함으로서, 마스터 레티클 (Ri) 의 얼라인먼트가 종료된다. 그 후, 모패턴 (Pi) 의 노광중심에, 시료대 (5) 상의 임의의 점을 이동할 수 있다.

또, 도 2 에 있어서, 투영광학계 (PL) 의 측면에, 기판 (4) 상의 마크의 위치검출을 실시하기 위해, 오프 액시스 방식으로, 화상처리방식의 얼라인먼트센서 (23) 도 구비되어 있다. 얼라인먼트센서 (23) 는, 포토레지스트에 대하여 비감광성으로 광대역의 조명광으로 피검마크를 조명하고, 피검마크의 상을 CCD 카메라 등의 2 차원의 활상소자로 촬상하고, 촬상신호를 얼라인먼트신호처리계 (15) 에 공급한다. 또한, 얼라인먼트센서 (23) 의 검출중심과 마스터 레티클 (Ri) 의 패턴의 투영상의 중심 (노광중심) 광의 간격 (베이스라인량) 은, 기준마크부재 (12) 상의 소정의 기준마크를 사용하여 미리 구해지고, 주제어계 (9) 내에 기억되어 있다.

도 3 에 나타낸 바와 같이, 기판 (4) 상의 X 방향의 단부에 예를 들면 십자형의 2 개의 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 가 형성되어 있다. 그리고, 마스터 레티클 (Ri) 의 얼라인먼트가 종료된 후, XY 스테이지 (6) 를 구동함으로써, 도 2 의 얼라인먼트센서 (23) 의 검출영역에 순차적으로, 도 3 의 기준마크 (13A, 13B), 및 기판 (4) 상의 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 를 이동시켜, 각각 기준마크 (13A, 13B), 및 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 의 얼라인먼트센서 (23) 의 검출중심에 대한 위치어긋남량을 계측한다. 이들 계측결과는 주제어계 (9) 에 공급되고, 이들 계측결과를 사용하여 주제어계 (9) 는, 기준마크 (13A, 13B) 의 중심이 얼라인먼트센서 (23) 의 검출중심에 합치할 때의 시료대 (5) 의 좌표 (XP₀, YP₀), 및 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 의 중심이 얼라인먼트센서 (23) 의 검출중심에 합치할 때의 시료대 (5) 의 좌표 (XP₁, YP₁) 를 구한다. 이에 의해, 기판 (4) 의 얼라인먼트를 종료한다.

그 결과, 기준마크 (13A, 13B) 의 중심과 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 의 중심과의 X 방향, Y 방향의 간격은 (XP₀- YP₀, XP₁- YP₁) 으로 된다. 따라서, 마스터 레티클 (Ri) 의 얼라인먼트시의 시료대 (5) 의 좌표 (XF₀, YF₀) 에 대하여, 그 간격 (XP₀- YP₀, XP₁- YP₁) 분만큼 도 2 의 XY 스테이지 (6) 를 구동함으로써, 도 4 에 나타낸 바와 같이, 마스터 레티클 (Ri) 의 얼라인먼트마크 (21A, 21B) 의 투영상의 중심 (노광중심) 에, 기판 (4) 의 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 의 중심 (기판 (4) 의 중심) 을 고정밀도로 합치시킬 수 있다. 이 상태로부터, 도 2 의 XY 스테이지 (6) 를 구동하여 시료대 (5) 를 X 방향, Y 방향으로 이동함으로써, 기판 (4) 상의 중심에 대하여 원하는 위치에 마스터 레티클 (Ri) 의 모패턴 (Pi) 의 축소상 (PIi) 을 노광할 수 있다.

즉, 도 4 는, i 번째의 마스터 레티클 (Ri) 의 모패턴 (Pi) 를 투영광학계 (3) 를 통하여 기판 (4) 상에 축소전사하는 상태를 나타내고, 이 도 4 에 있어서, 기판 (4) 의 표면의 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 의 중심을 중심으로서, X 축 및 Y 축에 평행인 변으로 둘러싸인 직사각형의 패턴영역 (25) 이, 주제어계 (9) 내에서 가상적으로 설정된다. 패턴영역 (25) 의 크기는, 도 1 의 모패턴 (36) 을 1/α배로 축소한 크기로, 패턴영역 (25) 이, X 방향, Y 방향으로 각각 α개로 균등하게 분할되어 쇼트영역 (S1, S2, S3, …, SN (N=α²) 이 가상적으로 설정된다. 쇼트영역 (Si ; i=1 ∼ N) 의 위치는, 도 1 의 모패턴 (36) 을 만약에 도 4 의 투영광학계 (3) 를 통하여 축소투영한 경우의, i 번째의 모패턴 (Pi) 의 축소상 (PIi) 의 위치에 설정되어 있다.

그리고, 본 예의 워킹레티클 (34) 을 사용하는 투영노광장치의 투영상의 결상특성이 이상적인 경우, 주제어계 (9) 는 도 2 의 XY 스테이지 (6) 를 구동함으로써, 도 4 에 있어서, 기판 (4) 상의 i 번째의 쇼트영역 (Si) 의 중심을, 상기 얼라인먼트에 의해 구해져 있는 마스터 레티클 (Ri) 의 모패턴 (Pi) 의 축소상 (PIi) 의 노광중심에 맞춘다. 이어서, 주제어계 (9) 는 후술하는 결상특성의 보정처리를 실시한 후, 그 모패턴 (Pi) 의 축소상을 기판 (4) 상의 쇼트영역 (Si) 에 투영노광한다. 도 4 에서는, 기판 (4) 의 패턴영역 (25) 내에서 이미 노광된 모패턴의 축소상은 실선으로 나타나고, 미노광의 축소상은 점선으로 나타나 있다.

이와 같이 하여, 도 2 의 N 개의 마스터 레티클 (R1 ∼ RN) 의 모패턴 (P1 ∼ PN) 의 축소상을, 순차적으로 기판 (4) 상의 대응하는 쇼트영역 (S1 ∼ SN) 에 노광함으로써, 각 모패턴 (P1 ∼ PN) 의 축소상은, 각각 인접하는 모패턴의 축소상과 화면연결을 실시하면서 노광된 것으로 된다. 이로써, 기판 (4) 상에 도 1 의 모패턴 (36) 을 1/α 배로 축소산 투영상 (26) 이 노광된다. 그 후, 기판 (4) 상의 포토레지스트를 현상하여, 에칭 및 남아 있는 레지스트패턴의 박리 등을 실시함으로써, 기판 (4) 상의 투영상 (26) 은, 도 5 에 나타낸 바와 같은 원판패턴 (27) 으로 되어, 워킹레티클 (34) 이 완성된다.

그런데, 1 장의 기판 (4) 의 노광시에서는, 마스터 레티클 (Ri) 의 교환에 관계없이, 기판 (4) 은 시료대 (5) 상에 고정접합되어 있고, 그 위치는, 레이저간섭계 (8) 에 의해 정확하게 계측되고 있다. 따라서, 1 장의 기판 (4) 의 노광중에, 기준마크 (13A, 13B) 와 기판 (4) 과의 위치관계가 변화하는 일은 없으므로, 마스터 레티클 (Ri) 의 교환시에는, 마스터 레티클 (Ri) 을 기준마크 (13A, 13B) 에 대하여 위치맞춤하면 되고, 반드시 1 장의 마스터 레티클마다, 기판 (4) 상의 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 의 위치를 검출할 필요는 없다. 이 경우에도, 각 마스터 레티클 (Ri) 상의 모패턴 (Pi) 은, 기준마크 (13A, 13B) 와의 위치맞춤과, 레이저간섭계 (8) 에 의해 모니터된 스테이지제어계 (10) 에 의한 XY 스테이지 (6) 의 위치제어에 의해, 상호 정확한 위치관계를 유지하여 노광된다. 따라서, 그 각 패턴간의 연결정밀도도, 고정밀도로 되는 것을 말할 필요도 없다.

또, 도 1 의 원판패턴 (27) 에 예를 들면 밀집패턴과 고립패턴이 형성되어 있는 경우, 마스터 레티클 (R1 ∼ RN) 중 1 장의 마스터 레티클 (Ra) 은 밀집패턴만이 형성되고, 다른 1 장의 마스터 레티클 (Rb) 에는 고립패턴만이 형성되는 일이 있다. 이 때, 밀집패턴과 고립패턴에서는 최량의 조명조건이나 결상조건 등의 노광조건이 다르기 때문에, 마스터 레티클 (Ri) 의 노광마다, 그 모패턴 (Pi) 에 따라, 노광조건, 즉 조명광학계 (1) 내의 개구조리개의 형상이나 크기, 코히어런스팩터 (δ치), 및 투영광학계 (3) 의 개구수 등을 최적화하도록 하여도 된다. 이 때, 모패턴 (Pi) 이 밀집패턴 (주기패턴) 일 때에는 변형조명법을 채용하고, 2 차광원의 형상을 띠형상, 또는 조명광학계의 광축으로부터 대략 등거리만큼 떨어진 복수의 국소영역에 규정하면 된다. 또, 그 노광조건을 최적화하기 위해, 투영광학계 (3) 의 동면부근에 예컨대 광축을 중심으로 하는 원형영역에서 노광광을 차광하는 광학필터 (소위, 동(瞳)필터) 를 삽탈(揷脫)하거나, 또는 투영광학계 (3) 의 상면과 기판 (4) 의 표면을 소정범위내에서 상대적으로 진동시키는 소위 누진초점법 (플렉스법) 을 병용하거나 하여도 된다.

또, 모마스크를 위상시프트마스크로 하여, 조명광학계의 α값을 예컨대 0.1 ∼ 0.4 정도로 하여, 상술의 누진초점법을 채용하여도 된다.

또, 포토마스크는 크롬 등의 차광층만으로 이루어지는 마스크에 한정되는 것이 아니라, 공간주파수변조형 (시부타니 레벤슨형), 에지강조형, 및 하프톤형 등의 위상시프트마스크이어도 된다. 특히 공간주파수변조형이나 에지강조형에서는, 마스크기판 상의 차광패턴에 중합하여 위상시프터를 패터닝하기 위해, 예컨대 그 위상시프터용 모마스크를 별도로 준비해 놓게 된다.

다음으로, 이 제 1 실시형태에서의 결상특성의 보정처리에 대하여 설명한다. 도 6(a) 에 나타낸 바와 같이, 마스터 레티클 (Ri) 의 패턴 (디바이스패턴) ; Pi) 이 형성된 영역 (패턴영역 ; 51) 의 외측의 차광영역 (주변영역 ; 52) 에는, 2 개의 얼라인먼트마크 (21A, 21B) 가 형성되어 있으나, 이 주변영역 (52) 에는, 추가로 복수의 공간상계측용 마크 (제 1 마크 ; 53) 가 형성되어 있다. 이 공간상계측용마크 (53) 는, 그 수나 위치는 특별히 한정되지 않지만, 이 실시형태에서는, 패턴영역 (51) 의 각 변 (패턴영역 (51) 과 주변영역 (52) 의 경계선부분) 의 각각에 대응하여, 2 개씩 배치되어 있다.

이 공간상 계측용마크 (53) 의 각각은, 도 6b 에 나타낸 바와 같이, 1 쌍의 마크요소 (53X, 53Y) 로 구성되고, 각 마크요소 (53X, 53Y) 는, 복수의 슬릿을 간헐적으로 배열하여 이루어지는 라인 앤드 스페이스패턴으로 이루어지고, 공간상 계측용 마크 (53X) 의 슬릿의 긴변방향과 공간상계측용 마크 (53Y) 의 슬릿의 긴변방향은 서로 직교하도록 형성되어 있다.

또한, 공간상 계측용마크 (53) 는, 여기에서는 1 쌍의 마크요소 (53X, 53Y) 로 구성되어 있으나, 단일 마크요소로 구성하여도 좋고, 또는 도 6c 에 나타낸 바와 같이, 복수의 마크요소 (53X1, 53X2, 53X3, 53Y1, 53Y2, 53Y3, 53A, 53B, 53C) 의 조합으로 구성할 수 있다. 마크요소로서는, 슬릿을 배열한 것 (53X1 ∼ 53X3, 53Y1 ∼ 53Y3) 외에, 복수의 핀홀 (원형, 직사각형, 그 외의 형상을 포함) 을 매트릭스형상으로 배열한 것 (53A ∼ 53C) 이어도 된다. 또, 마크요소는, (53X1 ∼ 53X3 나 53Y1 ∼ 53Y3) 과 같이 슬릿의 굵기 (폭) 나 그 배열간격을 상호 다르게 한 것, 또는 53A ∼ 53C 와 같이 핀홀이 크기 (직경 등) 나 그 배열간격을 상호 다른게 한 것을 조합하여도 된다.

공간상 계측용마크 (53) 의 마크요소의 구성은, 패턴영역 (51) 에 형성되는 패턴 (Pi) 에 대응한 형상의 것을 채용할 수 있고, 패턴 (Pi) 이 라인 앤드 스페이스패턴인 경우에는 슬릿을 배열한 것 (53X' ∼ 53X3, 53Y1 ∼ 53Y3) 을, 패턴 (Pi) 이 고립패턴이나 콘택트홀 (C/H) 패턴인 경우에는 핀홀을 배열한 것 (53A ∼ 53C) 을 채용하면 된다. 각 마스터 레티클 (Ri) 간에서 공간상 계측용마크 (53) 가 다른 형상이면, 표준화 등의 관점에서 바람직하지 않는 경우가 있기 때문에, 도 6c 에 나타낸 바와 같은 복수종류의 마크요소를 조합하여 이루어지는 것을 채용하여, 패턴영역 (51) 에 형성되어 있는 패턴의 형상이나 종류에 따라 대응하는 마크요소를 선택하거나 또는 조합하여 계측하도록 하여도 된다. 이들 공간상 계측용마크 (53) 는, 전자빔묘화장치, 레이저빔묘화장치, 투영노광장치 (스텝퍼, 스캐너) 등을 사용하여, 얼라인먼트마크 (21A, 21B) 의 형성과 동시에 또는 이들과는 별도의 공정으로 형성된다.

이 공간상 계측용마크 (53) 의 계측장치에 대하여 설명한다. 도 7 에 있어서, XY 스테이지 (6) 상에는, 마스터 레티클 (Ri) 의 주변영역 (52) 에 형성된 공간상 계측용마크 (53) 의 투영광학계 (3) 에 의한 투영상을 공간상 계측하기 위한 수광부가 형성되어 있다. 이 수광부는, 동일도면에 나타난 바와 같이 직사각형 (이 실시형태에서는 정방형) 상의 개구 (54) 를 갖는 수광판 (55) 의 하측에 광전센서 (광전변환소자 ; 56) 를 형성하여 구성되고, 광전센서 (56) 에 의한 검출신호는, 주제어계 (9) 에 입력된다. 또한, 개구 (54) 의 하측에 광전센서 (56) 를 형성하지 않고, 라이트가이드 등에 의해 광을 안내하여 다른 부분에서 광전센서 등에 의해 수광량을 검출하도록 하여도 된다.

마스터 레티클 (Ri) 을 조명하면, 공간상 계측용마크 (53) 의 투영광학계 (3) 에 의한 투영상이 수광판 (55) 의 표면에 형성된다. 주제어계 (9) 에 의해, XY 스테이지 (6) 를 이동하여 공간상 계측용마크 (53) 의 투영상의 하나에 대응하는 위치의 근방에 공간상 계측장치의 수광부를 대응시킨 상태로, 도 8a 에 나타낸 바와 같이, 그 투영상 (57) 에 대하여 수광부의 개구 (54) 를 스캔 (주사이동) 함으로써, 광전센서 (56) 에 의해 도 8b 에 나타낸 바와 같은 신호가 검출된다. 즉, 공간상 계측용마크 (53) 의 복수의 슬릿 (투광부) 중의 스캔방향에 대하여 선두의 슬릿상이 개구 (54) 내에 나타나고, 순차적으로 인접하는 슬릿상이 개구 (54) 내에 나타나, 모든 슬릿이 개구 (54) 내에 나타난 후, 순차적으로 개구 (54) 외로 이동해, 최종적으로 모든 슬릿상이 개구 (54) 외로 이동한다.

이 때, 도 8b 에 나타낸 바와 같이, 광전센서 (56) 의 출력 (수광량) 은, 각 슬릿의 투영상 (57) 이 개구 (54) 의 이동에 따라 대략 계단형상으로 증가하고, 피크를 맞이한 후에 계단형상으로 감소한다. 따라서, 이 검출치의 피크위치 또는 그 미분신호 (도 8b 의 신호를 미분한 것) 를 슬라이스하여 구한 신호중심위치에서의 XY 스테이지의 좌표위치를 검출함으로써, 공간상 계측용 마크 (53) 의 투영상의 X 또는 Y 방향의 위치를 계측할 수 있다. 또, 그 XY 계측을 복수의 Z 위치에서 실시하면, 도 8b 의 신호의 강도, 또는 그 미분신호의 강도가 변화한다. 그 신호강도는, 결상면에서 피크를 맞이한다. 또는, 공간상 설계용 마크 (53) 의 투영상의 복수의 슬릿상 중 일부 또는 전부가 개구 (54) 내에 위치한 상태에서, 스테이지 (6) 를 Z 방향 (투영광학계의 광축방향) 으로 이동함으로써, 광전센서 (56) 에 의한 수광량이 서서히 증가하고, 결상면에 일치한 상태로 피크를 맞이한 후, 서서히 감소한다. 따라서, 이 피크위치에서의 Z 방향의 위치를 검출함으로써, 결상면을 검출할 수도 있다. 따라서, 스테이지를 Z 방향 및 X 방향 또는 Y 방향으로 각각 단독으로, 또는 비스듬하게 이동시킴으로써, 최적 결상면에서의 투영상의 검출을 실시할 수 있어, 검출의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

레티클 얼라인먼트마크 (21A, 21B) 에 의한 레티클 (Ri) 의 얼라인먼트 후, 이와 같은 공간상계측을 각 공간상계측용 마크 (53) 의 투영상에 대하여 실시하여, 계측결과를 기억유지한다. 이 계측결과에 근거하여, 각 공간상 계측용마크 (53) 의 투영상의 위치 (상위치) 와 이들에 대응하는 이상격자 (설계상의 위치) 로부터의 어긋남량이 작아지도록, 예컨대, 배율조정장치를 사용하여 투영배율을 조정함으로써 결상특성을 보정하고, 이 상태로, 레티클 (Ri) 의 패턴영역 (51) 의 패턴 (Pi) 을 포토마스크용 기판 (4) 상에 전사함으로써, 정밀도가 높은 패턴의 전사를 실시할 수 있다.

이와 같이 함으로써, 투영광학계 (3) 의 디스토션이나 코마수차 등의 수차, 투영배율오차, 마스터레티클 (Ri) 의 패턴의 묘화오차, 마스터레티클 (Ri) 의 투영광학계 (3) 에 대한 로테이션이나 시프트 등의 위치오차, 마스터레티클 (Ri) 의 스테이지 (2) 로의 지지에 따른 왜곡 등의 변형오차, 그 외의 오차에 의해 발생하는 패턴의 변형을 적게 할 수 있다.

여기에서, 공간상 계측용마크 (53) 는, 마스터레티클 (Ri) 의 주변영역 (52) 에 형성되어 있으므로 (패턴영역 (51) 에는 일반적으로 형성할 수 없으므로), 이 공간상 계측용마크 (53) 에 대하여 결상특성이 최적이 되도록 조정했다고 하여도, 패턴영역 (51) 에서는 반드시 최적으로 되어 있다고는 할 수 없다. 따라서, 이 실시형태에서는, 이하와 같이 대책하여, 더욱 고정밀도인 패턴형상을 실현하도록 하고 있다.

먼저, 도 9 에 나타낸 바와 같은 관리용 기준마스크 (레티클 ; 60) 를 준비한다. 이 관리용 기준마스크 (60) 는 마스터레티클 (Ri) 과 동일한 구성으로, 동일한 제조공정을 거쳐 제조된다. 즉, 관리용기준마스크 (60) 의 주변영역에 상당하는 영역 (제 2 영역 ; 62) 에는, 마스터레티클 (Ri) 과 동일하도록, 얼라인먼트마크 (59A, 59B) 및 공간상 계측용마크 (제 3 마크 ; 63) 가 형성되어 있다. 이들 얼라인먼트마크 (59A, 59B) 및 공간상 계측용마크 (63) 는, 마스터레티클 (Ri) 의 얼라인먼트마크 (21A, 21B) 및 공간상 계측용마크 (제 1 마크 ; 53) 와 동일한 형상으로, 동일한 위치 (상대위치) 에 동일한 방법으로 형성되어 있다.

또, 관리용기준마스크 (60) 의 제 1 영역 (마스터레티클 (Ri) 의 패턴영역 (51) 에 상당하는 영역 ; 61) 에는, 복수의 공간상 계측용마크 (64, 65, 66) 가 형성되어 있다. 관리용기준마스크의 제 1 영역 (61) 은, 그 중앙부로부터 외측을 향하여 복수의 에어리어로 분할되어 있고, 여기에서는, 제 2 영역 (62) 을 에어리어 (1) 로 하고, 제 1 영역 (61) 의 외주근방부분을 에어리어 (2), 그 내측의 영역을 에어리어 (3), 제 1 영역 (61) 의 중앙부분을 에어리어 (4) 로 하여, 에어리어 (2) ∼ 에어리어 (4) 에 각각 8 개의 공간상 계측용마크 (64, 65, 66) 를 각각 형성하고 있다. 이들 에어리어 (2) ∼ 에어리어 (4) 에 형성되는 공간상 계측용마크 (64, 65, 66) 는, 에어리어 (1) 의 공간상 계측용마크 (63) 와 동일한 구성, 즉, 마스터레티클 (Ri) 의 공간상 계측용마크 (53) 와 동일한 구성의 것이 형성되어 있다. 또한, 제 1 영역 (61) 의 분할의 방법은, 이와 같은 분할방법에 한정되지 않고, 다른 분할방법이어도 된다. 또한, 이들 에어리어 (1) ∼ 에어리어 (4) 에 형성된 각 공간상 계측용마크 (63 ∼ 66) 의 위치는, 미리 좌표측정기 등을 사용하여 그 위치를 계측하여, 이상격자 (설계상의 위치) 로부터의 어긋남량을 구하여 이것을 기억유지시켜 놓고, 이 어긋남량을 보정치로서 각종 보정을 실시하도록 할 수 있다.

이와 같은 관리용기준마스크 (60) 를 준비하여, 이것을 워킹레티클 제조용 노광장치 (레티클노광장치) 의 레티클스테이지 (2) 상에 지지시켜 조명광으로 조명하고, 투영광학계 (3) 에 의한 투영상을 스테이지 (6) 상에 결상시킨다. 이 상태로, 각 에러이어 (1) ∼ 에어리어 (4) 의 각각에 형성되어 있는 각 공간상 계측용마크 (64 ∼ 66) 를 마스터레티클 (Ri) 의 공간상 계측용마크 (53) 를 계측한 것과 동일한 방법으로, 그 상위치를 계측해 놓는다.

이들 계측결과에 근거하여, 레티클노광장치의 각종 오차가 상쇄되도록 결상특성의 보정을 실시하는 것인데, 결상특성의 보정방법으로서는, 주로, 이하의 3 개의 것을 생각할 수 있다. 단, 이들은 예시이다. 또, 레티클 노광장치의 결상특성을 보정하기 위한 조정항목으로서는, 예컨대, 투영배율, 로테이션, 시프트, 직교도 등을 들 수 있는데, 여기에서는 설명을 간단하게 하기 위해, 투영광학계의 투영배율을 일례로 들어 설명한다. 또한, 이들의 보정방법은 그 목적에 따라 적당히 선정할 수 있고, 결상특성을 보정하기 위한 조정항목도 그 목적에 따라 단일 또는 복수를 적당히 선택할 수 있다.

(a) 패턴영역의 모든 점에서 이상격자로부터의 어긋남량이 최소가 되도록 보정한다.

이것은 패턴영역 (51) 의 전역 (관리용기준마크 (60) 의 에어리어 (2, 3, 4) 에 상당하는 영역) 에 걸쳐 똑같은 정밀도가 요구되는 경우를 고려한 보정방법이다. 먼저, 관리용기준마스크 (60) 의 각 에어리어 (1, 2, 3, 4) 의 각 공간상 계측용마크 (63, 64, 65, 66) 의 투영상의 위치를 각각 계측하고, 에어리어 (1) 및 에어리어 (2) ∼ 에어리어 (4) 의 각각에서의 평균적인 배율오차를 각각 최소자승법 등을 사용하여 산출한다. 여기에서는, 그 산출한 배율오차를, 에어리어 (1) 에서는 (M1), 에어리어 (2) ∼ 에어리어 (M234) 로 한다. 다음에, 에어리어 (2) ∼ 에어리어 (4) 에서의 이상격자로부터의 오차가 최소로 되도록 배율조정장치 (렌즈컨트롤러 등) 에 의해 투영배율을 보정한다. 이 조정을 실시한 후의 에어리어 (1) 의 배율오차 (M1') 를 계산 또는 계측에 의해 구하고, 이것을 보정치로서 기억유지한다.

실제로 마스터레티클 (Ri) 을 사용하여 블랭크스 (4) 를 노광하는 경우에는, 마스터레티클 (Ri) 의 주변영역 (52) 에 형성되어 있는 공간상 계측용마크 (53) 의 투영상의 위치를 계측하고, 이 계측결과에 근거하여 구해진 배율오차가 MM1 이라고 하면, M1' ― NM1 의 조정을 이 배율조정장치에 의해 실시한다. 이로써, 관리용기준마스크 (60) 의 에어리어 (2) ∼ 에어리어 (4) 에서의 이상격자로부터의 오차가 최소로 되도록 보정된 상태와 동일한 상태가 재현된 것으로 되어, 마스터레티클 (Ri) 의 패턴영역 (51) 의 전역에 대한 결상특성이 최적으로 보정된 상태로 된다.

(b) 패턴영역의 최외주의 점에서 이상격자로부터의 어긋남량이 최소로 되도록 보정한다.

이것은 특히 패턴의 연결부분의 정밀도 (접속정밀도) 를 중시하는 경우를 고려한 보정방법이다. 먼저, 관리용기준마스크 (60) 의 각 에어리어 (1, 2) 의 각 공간상 계측용마크 (63, 64) 의 투영상의 위치를 계측하고, 에어리어 (1) 및 에어리어 (2) 의 각각에서의 평균적인 배율오차를 각각 최소자승법 등을 사용하여 산출한다. 여기에서는, 그 산출한 배율오차를, 에어리어 (1) 에서는 M1, 에어리어 (2) 에서는 M2 로 한다. 다음에, 에어리어 (2) 에서의 이상격자로부터의 오차가 최소로 되도록 배율조정장치 (렌즈컨트롤 등) 에 의해 투영배율을 조정한다. 이 조정을 실시한 후의 에어리어 (1) 의 배율오차 (M1') 를 계산 또는 계측에 의해 구하고, 이것을 보정치로서 기억유지한다.

실제로 마스터레티클 (Ri) 을 사용하여 블랭크스 (4) 를 노광하는 경우에는, 마스터레티클 (Ri) 의 주변영역 (52) 에 형성되어 있는 공간상 계측용마크 (53) 의 투영상의 위치를 계측하고, 이 계측결과에 근거하여 구해진 배율오차가 MM1 이라고 하면, M1' ― MM1 의 조정을 배율조정장치에 의해 실시한다. 이로써, 관리용기준마스크 (60) 의 에어리어 (2) 에서의 이상격자로부터의 오차가 최소가 되도록 보정된 상태와 동일한 상태가 재현된 것으로 되어, 마스터레티클 (Ri) 의 패턴영역 (51) 중 외주부분 (관리용기준마스크 (60) 의 에어리어 (2) 에 상당하는 부분) 에 대한 결상특성이 최적으로 보정된 상태로 된다.

(c) 패턴영역의 최외주의 점에서 이상격자로부터의 어긋남량이 우선적으로 저감되고, 또한 패턴영역의 최외주 이외의 점도 이상격자로부터의 어긋남량이 저감되도록 보정한다.

이것은 패턴의 연결부분의 정밀도를 중시함과 동시에, 그 나머지 부분의 정밀도도 이 연결부분만큼은 아니지만 중시하는 경우를 고려한 보정방법이다. 먼저, 관리용기준마스크 (60) 의 각 에어리어 (1, 2, 3, 4) 의 각 공간상 계측용마크 (63, 64, 65, 66) 의 투영상의 위치를 계측하고, 에어리어 (1), 에어리어 (2) 및 에어리어 (34 ; 에어리어 (3) 와 에어리어 (4) 의 양방 에어리어) 의 각각에서의 평균적인 배율오차를 최소자승법 등을 사용하여 산출한다. 여기에서는, 그 산출한 배율오차를, 에어리어 (1) 에서는 M1, 에어리어 (2) 에서는 M2, 에어리어 (34) 에서는 M34 로 한다. 다음에, 에어리어 (2) 에서의 이상격자로부터의 오차가 우선적으로 작아지고, 또한 에어리어 (3) 와 에어리어 (4) 에서의 이상격자로부터의 오차도 어느 정도 작아지도록 배율조정장치 (렌즈 컨트롤롤러 등) 에 의해 투영배율을 조정한다. 이 조정을 실시한 후의 에어리어 (1) 의 배율오차 (M1') 를 계산 또는 계측에 의해 구하고, 이것을 보정치로서 기억유지한다.

실제로 마스터레티클 (Ri) 을 사용하여 블랭크스 (4) 를 노광하는 경우에는, 마스터레티클 (Ri) 의 주변영역 (52) 에 형성되어 있는 공간상 계측용마크 (53) 의 투영상의 위치를 계측하고, 이 계측결과에 근거하여 구해진 배율오차가 MM1 이라고 하면, M1' ― MM1 의 조정을 배율조정정치에 의해 실시한다. 이로써, 관리용기준마스크 (60) 의 에어리어 (2) 에서의 이상격자로부터의 오차가 우선적으로 작아지고, 또한 에어리어 (34) 에서의 이상격자로부터의 오차도 어느 정도 작아지도록 보정된 상태와 동일한 상태가 재현된 것으로 되어, 마스터레티클 (Ri) 의 패턴영역 (51) 의 특히 외주부분 (관리용기준마스크 (60) 의 에어리어 (2) 에 상당하는 부분) 에 대한 결상특성이 우선적으로 보정됨과 동시에, 다른 영역 (관리용기준마스크 (60) 의 에어리어 (34) 에 상당하는 부분) 에 대한 결상특성도 보정된 상태로 된다.

상기 (a) ∼ (c) 에서 각각 에어리어마다 배율오차 ((a) 에서는 M1 과 M234, (b) 에서는 M1 과 M2, (c) 에서는 M1 과 M2 와 M34) 를 산출할 때, 및 에어리어 (1) 의 배율오차 (M1') 를 구할 때, 상술한 보정치 (에어리어 (1) ∼ 에어리어 (4)) 에 형성된 각 공간상 계측용마크 (63 ∼ 66) 의 계측위치의 이상격자로부터의 어긋남량) 에 근거하여 그 배율오차를 보정한다.

여기에서, 상기 (c) 의 경우, 즉, 패턴영역 (51) 의 최외주의 점에서 이상격자로부터의 어긋남량이 우선적으로 저감되고, 또한 패턴영역의 최외주이외의 점도 이상격자로부터의 어긋남량이 어느 정도 저감되도록 보정하는 경우에 대하여, 더욱 상세하게 설명한다. 또한, 여기에서는, 레티클 노광장치의 결상특성을 보정하기 위한 조정항목으로서, 투영광학계의 투영배율만이 아니라, 로테이션, 시프트, 직교도도 포함하여 생각한다. 또, 배율조정장치에 의한 투영배율의 조정은, X 방향, Y 방향으로 각각 독립적으로 실시할 수 있는 것으로 한다.

먼저, 관리용기준마스크 (60) 의 에어리어 (1) 의 공간상 계측용마크 (63) 의 상위치를 계측했을 때의 계측치를 (u1i, V1i) 로 하고, 관리용기준마스크 (60) 의 에어리어 (2) 의 공간상 계측용마크 (64) 의 상위치를 계측했을 때의 계측치를 (Uu2j, v2j) 로 하고, 관리용기준마스크 (60) 의 에어리어 (34) 의 공간상 계측용마크 (65, 66) 의 상위치를 계측했을 때의 계측치를 (u34k, v34k) 로 한다. 단, i 는 에어리어 (1) 에서의 계측점수, j 는 에어리어 (2) 에서의 계측점수, k 는 에어리어 (34) 에서의 계측점수로, 각각 1 보다 큰 정수이다. 또한, 이 실시형태에서는, i = 8, j = 8, k = 16 이다.

다음으로, 에어리어 (2), 에어리어 (34) 에서의 이상격자로부터의 어긋남량 (오차) 을 이하와 같은 선형모델로 근사한 것을 생각할 수 있다.

식 (L1) 에 있어서, (Xn, Yn) 은 모델좌표이고, (xn, yn) 은 n 번째의 계측치의 설계좌표이다.

식 (L2) ∼ (L4) 로 정의된 E 가 최소가 되는 a, b, c, d, e, f 를 최소자승법으로 구한다.

여기에서, W2xj, W2yj, W34xk, w34yk 는, 오차를 보정하는 모델식을 구할 때에 에어리어 (2) 와 에어리어 (34) 에서의 모델식으로부터의 잔류오차의 비, X 성분과 Y 성분에서의 모델식으로부터의 잔류오차의 비를 변경하기 위한 파라미터 (가중계수) 이다. 즉, 패턴영역 (51) 내의 패턴의 위치 (예컨대, 외주부분이나 중심부분) 에 따라 그 정밀도에 우열을 정하거나, 패턴의 방향 (X 방향, Y 방향) 에 따라 정밀도에 우열을 정하는 경우의 우선도 (가중) 를 나타내는 계수이고, 이 파라미터를 적당히 설정함으로써, 패턴의 위치정밀도와 접속정밀도를 동시에, 또는 어느 쪽인가에 가중을 둔 모델식이 구해진다.

일례로서, 이하와 같은 조건 (룰) 이 부여된 경우에 대하여 생각한다.

(a) 에어리어 (2 ; 즉, 패턴영역의 외측부분) 는, 다른 마스터레티클에 의한 패턴과의 접속부분 (2 개의 패턴의 접속부분) 이기 때문에, 에어리어 (34) 에서의 요구정밀도의 1/2 로 하지 않으면 안된다.

(b) 라인패턴의 위치정밀도나 접속정밀도는, 라인의 선폭에 역비례하여 까다로워진다.

이 경우, 각 가중계수는 이하와 같이 설정할 수 있다.

단, L2xj 는 에어리어 (2) 에서 수직 (도 9 의 상하방향) 으로 신장되는 j 번째의 라인패턴의 선폭, L2yj는 에어리어 (2) 에서 수평 (도 9 의 좌우방향) 으로 신장되는 j 번째의 라인패턴의 선폭, L34xk 는 에어리어 (34) 에서 수직으로 신장되는 k 번째의 라인패턴의 선폭, L34yk 는 에어리어 (34) 에서 수평으로 신장되는 k 번째의 라인패턴의 선폭이다.

이와 같이 각 가중계수를 설정함으로써, 에어리어 (34) 에 대하여 에어리어 (2) 의 쪽이 고정밀도로 되는 것과 같은, 즉, 다른 패턴과의 접속정밀도를 보다 중시한 모델식이 구해지게 된다.

또한, 여기에서는, 에어리어내에 수직으로 신장되는 라인패턴과 수평으로 신장되는 라인패턴이 양방 모두 존재하는 경우를 생각했으나, 에어리어내에 수평으로 신장되는 라인패턴밖에 없는 경우에는, W2xj, W34xk 를 작은 값 (극단적으로는 0) 으로, 에어리어내에 수직으로 신장되는 라인패턴밖에 없는 경우에는, W2yj 와 W34yk 를 작은 값 (극단적으로는 0) 으로 설정할 수 있다.

또, 직사각형의 패턴영역의 4 변의 전부가 항상 접속부분을 구성한다고는 할 수 없으므로, 예컨대, 도 10 에 나타낸 바와 같이, 4 장의 마스터레티클 (R1 ∼ R4 ; 원판1 ∼ 원판4) 을 사용하여, 이들 패턴을 블랭크스 (4) 상에 전사하여 워킹레티클 (34) 을 제조하는 것을 생각한 경우, 오른쪽 위의 마스터레티클 (원판 (1) ; Ri) 의 경우에는, 좌변 및 우변에는 접속부분이 있으나, 다른 상변 및 우변에는 접속부분이 없으므로, 이와 같은 경우에는, 접속부분에 큰 가중을, 접속부분이 아닌 부분에는 적은 가중 (극단적인 경우에는 0) 을 설정하도록 하여도 된다.

다음으로, 상기와 같이 제조된 도 1 의 워킹레티클 (34) 을 사용하여 노광을 실시하는 경우의 동작의 일례에 대하여 설명한다.

도 5 는, 그 워킹레티클 (34) 을 장착한 축소투영형 노광장치 (디바이스 노광장치) 의 요부를 나타내고, 이 도 5 에 있어서, 도시하지 않은 레티클스테이지 상에 지지된 워킹레티클 (34) 의 하면에, 축소배율 1/β(β는 5 또는 4 등) 의 투영광학계 (42) 를 통하여 웨이퍼 (W) 가 배치되어 있다. 웨이퍼 (W) 의 표면에는 포토레지스트가 도포되고, 그 표면은 투영광학계 (42) 의 상면에 합치하도록 지지되어 있다. 웨이퍼 (W) 는, 도시하지 않은 웨이퍼홀더를 통하여 시료대 (43) 상에 지지되고, 시료대 (43) 는 XY 스테이지 (44) 상에 고정되어 있다. 시료대 (43) 상의 이동경 (45mX, 45mY) 및 대응하는 레이저간섭계에 의해 계측되는 좌표에 근거하여, XY 스테이지 (44) 를 구동함으로써, 웨이퍼 (W) 의 위치결정이 실시된다.

또, 시료대 (43) 상에 기준마크 (47A, 47B) 가 형성된 기준마크부재 (46) 가 고정되어 있다. 워킹레티클 (34) 에는, 그 패턴영역 (25) 을 X 방향으로 끼우도록 얼라인먼트 마크 (24A, 24B) 가 형성되어 있다. 이 얼라인먼트 마크 (24A, 24B) 는 도 3 에 나타낸 바와 같이, 이 워킹레티클 (34)을 제조하기 위해 포토마스크용 기판 (블랭크스 ; 4) 상에 모패턴 (Pi)을 전사할 때에 얼라인먼트에 사용되는 것이다. 이들 얼라인먼트 마크 (24A, 24B) 의 상방에, 레티클의 얼라인먼트용 얼라인먼트 센서 (41A, 41B) 가 배치되어 있다. 이 경우에도, 기준마크 (47A, 47B) , 얼라인먼트 마크 (24A, 24B), 및 얼라인먼트 센서 (41A, 41B) 를 사용하여, 시료대 (43 ; 2 세트의 레이저 간섭계에 의해 측정되는 직교좌표계 (XY)) 에 대하여 워킹레티클 (34) 의 얼라인먼트가 실시된다.

그 후, 중첩노광을 실시하는 경우에는, 도시하지 않은 웨이퍼용 얼라인먼트 센서를 사용하여, 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트영역 (48) 의 얼라인먼트가 실시된다. 그리고, 웨이퍼 (W) 상의 노광대상의 쇼트영역 (48) 을 순차적으로 노광위치에 위치결정한 후, 워킹레티클 (34) 의 패턴영역 (25) 에 대하여, 도시하지 않은 조명광학계로부터 엑시머레이저광 등의 노광광 (IL1) 을 조사함으로써, 패턴영역 (25) 내의 원판패턴 (27) 을 축소배율 (1/β) 로 축소한 상 (27W) 이 쇼트영역 (48) 에 노광된다. 이와 같이 하여, 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트영역에 원판패턴 (27) 의 축소상을 노광한 후, 웨이퍼 (W) 의 현상을 실시하여, 에칭 등의 프로세스를 실행함으로써, 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트영역에 반도체 디바이스가 있는 레이어의 회로패턴이 형성된다.

상술한 제 1 실시형태에 의하면, 각 마스터레티클 (Ri) 의 패턴 (Pi) 이 형성된 패턴영역 (51) 의 주변의 주변영역 (52) 에 공간상 계측용마크 (제 1 마크 ; 53) 를 형성하고, 마스터레티클 (Ri) 의 패턴영역 (51) 에 상당하는 제 1 영역 (61) 에 공간상 계측용마크 (제 2 마크 ; 64, 65, 66) 를 형성함과 동시에, 마스터레티클 (Ri) 의 주변영역 (52) 에 상당하는 제 2 영역 (62) 에 공간상 계측용마크 (53) 에 상당하는 공간상 계측용마크 (제 3 마크 ; 63) 를 형성하여 이루어지는 관리용기준마스크 (60) 의 이 공간상 계측용마크 (64, 65, 66) 의 투영상의 위치 (제 2 상위치) 를 계측하고, 제 2 상위치의 이상위치 (이상격자) 로부터의 어긋남량이 작아지도록 결상특성을 예비적으로 보정한 상태에서의 공간상 계측용마크 (63) 의 투영상의 위치 (제 3 상위치) 를 계측 또는 계산에 의해 미리 구해 놓는다. 그리고, 마스터레티클 (Ri) 의 공간상 계측용마크 (53) 의 투영상의 위치 (제 1 상위치) 를 계측하고, 제 1 상위치가 제 3 상위치에 대하여 일치 (또는 근접) 하도록 결상특성을 보정한 상태로 각 마스터레티클 (Ri) 의 모패턴 (Pi) 을 순차적으로 블랭크스 (4) 상에 전사하도록 하고 있다. 따라서, 모패턴 (Pi) 마다 그 제 1 상위치를 계측하는 것만으로, 관리용기준마스크 (60) 를 사용하여 공간상 계측용마크 (패턴영역 (51) 에 상당하는 제 1 영역 (61) 에 형성된 마크 ; 64, 65, 66) 의 상위치가 이상위치에 근접하도록 보정했을 때의 결상특성을 재현할 수 있고, 패턴의 위치정밀도나 접속정밀도를 향상시킬 수 있고, 고정밀도인 패턴을 갖는 포토마스크 (34) 를 제조할 수 있다.

또한, 이 제 1 실시형태에서는, 각 마스터레티클 (Ri) 과 관리용기준마스크 (60) 에서 공간상 계측용마크 (53 과 63) 는 동일위치에 형성하도록 하고 있고, 묘화오차 등에 의해 각 마스터레티클 (Ri) 과 관리용기준마스크 (60) 와의 사이에서 그 마크위치에 위치어긋남이 발생하는 일이 있지만, 그와 같은 경우에는, 각 마스터레티클 (Ri) 및 관리용기준마스크 (60) 의 상대하는 공간계측용마크 (53 과 63) 의 위치를 좌표측정기 등을 사용하여 계측하고, 그 어긋남량을 보정치로서 기억유지해 놓고, 마스터레티클 (Ri) 에 대한 결상특성의 보정시의 그 어긋남량도 가미하여 보정을 실시하도록 함으로써, 이와 같은 마크 자체의 위치어긋남에 근거하는 오차를 없앨 수 있다. 또, 각 마스터레티클 (Ri) 과 관리용기준마스크 (60) 의 각각의 공간상계측용마크 (53 과 63) 는, 서로 상대하는 위치 (동일위치) 에 형성할 필요는 반드시 없고, 서로의 위치관계가 명확하면, 서로 상대하지 않는 위치 (어긋난 위치) 에 형성할 수도 있다. 이 경우에는, 상기의 마크간에 오차가 있는 경우의 보정만이 아니라, 공간상계측용마크 (53 과 63) 의 위치의 차이에 의해 발생하는 디스토션 (Distortion), 코마수차, 투영배율오차, 마스터레티클의 왜곡 등의 차이를 보정하면 된다.

또한, 이 제 1 실시형태에서는, 마스터레티클 (Ri) 및 관리용기준마스크 (60) 에 형성하는 마크 (53, 63 ∼ 66) 는, 공간상계측방법에 의한 계측에 적합한 공간상계측용마크로 되어 있으나, 이와 같은 공간상계측용마크에 한정되는 일은 없고, 회절격자마크나 그 외의 마크이어도 된다. 또, 관리용기준마스크 (60) 의 제 1 영역 (61) 에 형성하는 공간상계측용마크 (64, 65, 66) 는, 도 9 에 나타낸 것에 한정되지 않고, 예컨대, 등간격으로 매트릭스형상으로 형성할 수 있고, 그 수도 상기에 한정되는 것은 아니다. 가중부여시의 에어리어의 분할방법도 여러가지의 것을 채용할 수 있다. 이들 공간상계측용마크 (53, 63 ∼ 66) 는, 도 2 에 나타낸 투영노광장치를 사용하여 형성하여도 되고, 하전입자선 (전자선, 이온빔 등) 을 사용하는 노광장치, 또는 레이저빔 묘화장치 등을 사용하여 형성해도 된다.

또한, 이 제 1 실시형태에서는, 복수의 마스터레티클 (Ri) 을 사용하여, 블랭크스 (4) 상에 순차적으로 패턴을 화면연결을 실시하면서 전사하도록 한 레티클노광장치에 대하여 설명했는데, 이와 같이 하여 제조되거나 또는 다른 방법으로 제조된 복수의 워킹마스크를 사용하여, 디바이스기판 상에 순차적으로 패턴을 화면연결을 실시하면서 전사하도록 한 디바이스노광장치 (예컨대, 액정표시소자의 제조용 노광장치) 에 대해서도 동일하게 적용할 수 있음과 동시에, 화면연결을 실시하지 않은 경우에도 물론 적용할 수 있다.

또, 결상특성의 보정방법도 상기에 한정되는 것은 아니고, 각종의 것을 채용할 수 있다. 예컨대, 투영광학계 (3) 의 이미지필드, 즉 그 광축과 직교하는 평면내에서 마스터레티클의 위치를 시프트시켜도 되고, 또는 그 광축과 평행한 방향으로 마스터레티클을 이동하고, 또는 투영광학계 (3) 의 물체면 (그 광축과 직교하는 평면) 에 대하여 마스터레티클을 경사지도록 하여도 된다.

또한, 워킹레티클의 제조에 사용하는 복수매의 마스터레티클로 각각 그 결상특성을 보정하여도 되고, 또는 특정의 마스터레티클만으로 결상특성을 보정하여도 된다. 이것은, 예컨대, 각 마스터레티클 (Ri) 에 형성하는 모패턴의 크기, 형상 등을 변경하여 놓음으로써 실현할 수 있다. 또, 모든 마스터레티클 중 1 장 또는 복수매의 마스터레티클에 대하여, 예를 들면, 투영배율을 조정함으로써 결상특성의 보정을 실시함과 동시에, 다른 마스터레티클에 대해서는, 예컨대 레티클을 로테이션함으로써 결상특성을 보정하도록 하여도 된다. 또한, 마스터레티클에 따라서는 결상특성의 보정을 실시하지 않도록 하여도 된다.

또, 마스터레티클과 기판을 대략 정지시켜 그 패턴을 기판에 전사하는 노광장치 (스텝퍼) 를 도 2 의 레티클노광장치로 사용하는 경우, 조명광학계 (1) 내에 배치되는 레티클블라인드 (시야조리개) 에 의해 마스터레티클의 모패턴을 복수의 구획으로 나누어 각각 기판에 전사하도록 하여, 마스터레티클상의 복수의 구획마다, 결상특성을 보정하도록 하여도 된다.

또한, 도 2 의 레티클노광장치로서 주사형노광장치를 사용하여 마스터레티클의 패턴을 기판 (4) 에 전사할 때에는, 마스터레티클 및 기판이 각각 투영광학계 (3) 에 대하여 상대이동된다. 따라서, 주사형노광장치에서는, 예컨대, 조명광학계 (1) 내에 배치되고, 마스터레티클 상에서의 노광광의 조사영역을 규정하는 레티클블라인드 (시야조리개) 를 구동하여, 투영광학계 (3) 의 이미지필드내에서의 그 조사영역의 위치를 시프트시키도록 하여도 된다. 또, 마스터레티클과 기판을 그 주사방향을 약간 어긋나게 하여 동기이동하거나, 또는 마스터레티클을 미소회전시킨채로 기판과의 동기이동을 실시함으로써, 결상특성, 특히 상변형 등을 보정하도록 하여도 된다. 또, 투영광학계 (3) 의 적어도 하나의 광학소자를 이동함으로써 결상특성을 보정하도록 하여도 된다. 또한, 마스터레티클 (Ri) 과 기판으로 그 주사속도를 소정의 속도비로부터 약간 어긋나게 함으로써 결상특성 (특히 주사방향에 관한 배율) 을 보정하도록 하여도 된다.

또한, 복수의 마스터레티클 (Ri) 을 순차적으로 교환하여 모패턴 (Pi) 을 각각 기판 (4) 에 전사하므로, 워킹레티클 (34) 을 사용한 웨이퍼 (W) 의 노광에 비하여 기판 (4) 의 노광에 필요한 시간은 비교적 길어지고, 또한 도 2 의 투영노광장치가 엑시머레이저를 노광광으로서 사용하는 경우, 기판 (4) 에는 화학증폭형 레지스트가 사용된다. 이 때문에, 현상처리후에 기판 (4) 상에 형성되는 복수의 패턴상 (레지스트패턴) 중, 예컨대 1 번째의 마스터레티클 (Ri) 의 패턴상의 선폭이 목표선폭이 되지 않는 일이 있다. 즉, 기판 (4) 상에 전사되는 N 개의 모패턴상에서 각각 그 노광부터 현상처리까지의 시간이 다르므로, 극단적으로 말하면 그 모패턴상마다 그 선폭변화량이 다를 수 있다. 따라서, 마스터레티클마다 그 선폭변화량을 계측한다. 또는 시뮬레이션으로 구해놓고, 모패턴의 전사시에 그 변화량에 따라 기판 (4 ; 레지스트) 의 노광량을 미조정하는 것이 바람직하다. 이로써, 모패턴마다 그 노광량이 조정되므로, 레지스트패턴의 선폭변화를 최소한으로 억제할 수 있다. 또한, 마스터레티클마다 그 노광량을 조정하여도 되지만, 복수매의 마스터레티클마다 그 노광량을 조정하여도 된다.

또, 도 2 ∼ 도 4 에 나타낸 투영노광장치가 정지노광방식, 예컨대, 스텝·앤드·리피트방식인 경우, 노광광이 연속광 (i 선 등) 이면, 기판 (4) 상에서의 노광광의 강도와 조사시간 (노광시간) 과의 적어도 일방을 변화시켜, 노광광이 펄스광 (엑시머레이저 등) 이면, 기판 (4) 상에서의 노광광의 강도와 조사펄스수와의 적어도 일방을 변화시켜, 기판 (4 ; 레지스트) 의 노광량을 조정하게 된다. 또한, 도 2 ∼ 도 4 에 나타낸 투영노광장치가 주사노광방식, 예컨대 스텝·앤드·스캔 방식인 경우, 노광광이 연속광이면, 기판 (4) 상에서의 노광광의 강도와, 기판 (4) 의 주사속도와, 기판 (4) 상에서의 그 주사방향에 관한 노광광의 조사영역의 폭 중 적어도 하나를 변화시키고, 노광광이 펄스광이면, 기판 (4) 상에서의 노광광의 강도와, 기판 (4) 의 주사속도와, 기판 (4) 상에서의 그 주사방향에 관한 노광광의 조사영역의 폭과, 노광광 (펄스광원) 의 발진주파수 중 적어도 하나를 변화시켜, 기판 (4 ; 레지스트) 의 노광량을 조정하게 된다.

워킹 레티클 (34) 에 형성하는 디바이스패턴을 확대한 디바이스패턴을 요소패턴마다 나누는, 예를 들면 밀집패턴과 고립패턴으로 나누어, 또는 기능블록마다 (CPU 와 메모리 등) 나누어 마스터레티클에 형성하고, 기판 (4) 상에서의 모패턴끼리의 연결부를 없애거나, 또는 줄이도록 하여도 된다. 이 경우, 워킹레티클의 디바이스패턴에 따라서는, 1 장의 마스터레티클의 모패턴을 기판 (4) 상의 복수의 영역에 각각 전사할 수도 있으므로, 워킹레티클의 제조에 사용하는 마스터레티클의 매수를 줄일 수 있다. 또한, 모패턴끼리의 연결부가 전혀 없는 경우에서도 본 명세서에서는 연결노광이라 부르고 있다. 즉, 연결노광이라는 말 속에는, 예컨대, 시스템 (LSI) 를 제조하는 경우, 기능블럭에 착안하여 확대패턴의 분할을 실시하면, 기판 (4) 상의 각 쇼트끼리로 그 경계부에서의 연결을 대략 0 으로 할 수 있으나, 이와 같은 경우도 포함된다.

이 제 1 실시형태에서는, 동일한 노광장치내에서 복수의 마스터레티클의 패턴을 각각 기판 (4) 에 전사하는 것으로 했으나, 복수대의 노광장치를 사용하여 복수의 마스터레티클의 패턴을 기판 (4) 에 전사하도록 하여도 된다. 예컨대, 1 장의 워킹레티클의 제조에 필요한 마스터레티클의 매수와 같은 수의 노광장치를 준비하여, 제 1 노광장치에서 제 1 마스터레티클의 패턴을 기판에 전사한 후, 그 기판을 제 2 노광장치에 반입하여 제 2 마스터레티클의 패턴을 그 기판에 전사한다. 이하, 남은 노광장치에서 각각 마스터레티클의 패턴을 기판에 전사하여 가고, 그 기판 상에 디바이스패턴을 형성한다. 이 때, 상기 관리용기준마크를 사용하여, 노광장치마다 그 마크의 투영상의 위치를 계측하고, 투영상의 위치의 이상위치로부터의 어긋남량이 작아지도록 각 노광장치마다 결상특성을 보정한다. 또한, 복수대의 노광장치에서 각각 준비하는 마스터레티클의 매수는 2 장 이상이어도 된다. 또, 1 장의 마스터레티클의 패턴을 기판 상의 복수의 영역에 각각 전사할 때에는 동일한 노광장치를 사용하여도 된다.

또, 제 1 실시형태에서는, 관리용기준마스크 (60) 를 사용하여 결정한 제 3 상위치를 기억해 놓고, 모패턴 (Pi) 의 전사시에는 마스터레티클 (Ri) 의 공간상계측용마크 (53) 의 투영위치 (제 1 상위치) 를 계측하고, 그 제 1 상위치가 제 3 상위치에 대하여 일치 또는 근접하도록 결상특성을 보정하는 것으로 하였다. 여기에서, 모패턴의 전사시에 투영광학계에 축적되는 열에너지, 및 환경조건 (대기압 등) 이 변화 등에 기인하여 투영광학계의 광학특성이 변화한다. 이 때문에, 그 광학특성의 변화에 따라 상술의 제 3 상위치도 변동할 수 있다. 따라서, 관리용기준마스크 (60) 를 사용하여 제 3 상위치를 결정한 후에는, 상술의 열에너지 및 환경조건의 변화 등에 따라 제 3 상위치를 보정해가도록 하고, 앞의 제 1 상위치가 이 보정된 제 3 상위치와 일치 또는 근접하도록 결상특성을 보정하는 것이 바람직하다. 통상, 노광장치에서는 열에너지나 환경조건의 변화 등에 따라 광학특성, 예컨대 투영배율, 초점위치, 상면만곡, 및 디스토션 등을 계산하고 있으므로, 그 계산을 그대로 이용하여 제 3 상위치의 변화를 계산하면 된다. 또, 예컨대 제 3 상위치의 변화량이 소정의 허용치에 도달한 시점에서, 관리용기준마스크 (60) 를 사용한 제 3 상위치의 결정을 다시 실시하도록 하는 것이 바람직하다. 이로써, 제 3 상위치에 관한 상술의 계산치와 실측치와의 차이가 커진다. 즉 모패턴의 전사정밀도가 저하된다는 문제의 발생을 방지할 수 있다.

이 제 1 실시형태에 의하면, 투영상의 이상위치로부터의 어긋남량이 작아지도록 결상특성을 보정하도록 하였으므로, 감광기판 상에 형성되는 패턴의 위치나 형상에 오차를 발생시키는 일이 적어져, 고정밀도, 고품질의 마이크로디바이스나 포토마스크를 제조할 수 있다. 또, 복수매의 마스크의 패턴은 각각 전사용 패턴을 확대한 패턴의 일부이기 때문에, 예컨대 전자빔 묘화장치나 레이저빔 묘화장치 등을 사용하여 각각 적은 묘화데이터로, 또한, 단시간에 작은 드리프트량으로 묘화할 수 있다. 마스크의 묘화오차는, 그 마스크의 패턴의 축소배율비로 작아지기 때문에, 전사용 패턴 (원판패턴) 을 고정밀도로 형성할 수 있다. 또한, 이들 마스크는 한번 제조하면 반복하여 사용할 수 있기 때문에, 예컨대 포토마스크를 다수매 제조하는 경우에도, 개개의 원판패턴을 고정밀도로, 또한 단시간에 형성할 수 있는 이점이 있다.

제 2 실시형태

도 11a 및 도 11b 는 본 발명의 제 2 실시형태를 설명하기 위한 도면으로, 도 11a 는 마스터레티클 (Ri) 의 구성을 나타내고, 도 11b 는 도 11a 의 일부 (마크부) 를 확대한 도면이다. 상술한 제 1 실시형태와 실질적으로 동일한 구성부분에 대해서는, 동일한 부호를 달아 그 설명은 생략하기로 한다.

이 제 2 실시형태에서는, 마스터레티클 (Ri) 의 패턴영역 (51) 의 주변의 차광영역 (주변영역 ; 52) 중 이 패턴영역 (51) 과의 경계부분 (71) 근방의 일부 또는 전부를 차광부로 한 후에, 패턴영역 (51) 에 형성된 패턴 (라인 앤드 스페이스 패턴으로 함 ; Pi) 의 일부 또는 전부를 그 차광부까지 이르게 하여, 그 부분을 공간상계측용 마크부 (73) 로 한 것이다. 그리고, 레티클블라인드 (시야조리개) 를, 동도면 중 점선 (72) 으로 되도록 크게 열어 마크부 (73) 를 조명하고, 마크부 (73) 의 투영상의 위치를 공간상계측장치 (74) 에 의해 계측하여, 마크부 (73) 의 상위치의 이상위치로부터의 어긋남량이 최소로 되도록, 결상특성을 보정한다. 이어서, 레티클블라인드를 통상의 쇼트사이즈 (71) 로 설정하여 마크부 (73) 를 차광한 상태로서, 레티클 (Ri) 의 패턴을 블랭크스 (4) 상에 전사한다. 이와 같이 함으로써, 패턴영역 (51) 의 모패턴 (Pi) 의 패턴영역 주변부의 투영상과 마크부 (73) 의 투영상에서는, 서로 코마수차, 디스토션, 묘화오차, 마스터레티클의 왜곡의 영향이 동일하므로, 전사되는 패턴의 주변부분 (접속부분) 의 정밀도를 높게 할 수 있다. 특히, 화면연결을 실시하는 경우에, 패턴의 위치적 및 형상적인 연속성을 향상시킬 수 있다.

도 11a 및 도 11b 에 나타낸 레티클과 같이, 전사하는 패턴 (Pi) 을 주변영역 (52) 에까지 이르게 할 수 없는 경우에는, 패턴영역 (51) 에 형성되는 라인 앤드 스페이스패턴과 동일한 슬릿폭 및 간격을 갖는 공간상계측용 마크를 패턴영역 (51) 과의 경계부분에 형성하면, 상기와 대략 동일하게, 전사되는 패턴의 접속부분의 정밀도를 높게 할 수 있다. 또, 이와 같은 마크부는 형성하지 않고, 패턴영역 (51) 에 형성된 라인 앤드 스페이스 패턴 자체의 투영상을 공간상계측하여, 그 결과에 근거하여 결상특성을 보정하도록 하여도 된다. 그 외의 구성이나 효과에 대해서는, 상술의 제 1 실시형태와 동일하므로, 그 설명은 생략하기로 한다.

상술의 설명에서는, 공간상계측시의 블라인드 크기는 72 로 했으나, 레티클블라인드의 개구를 더욱 작게 하여 마크부 (73) 만큼의 미소개구로 하여, 공간상계측시에 투영광학계 (3) 에 불필요한 광을 조사하는 것에 의한 이 투영광학계 (3) 의 온도상승에 따른 정밀도 열화를 저감시켜도 된다.

제 3 실시형태

이하, 본 발명의 제 3 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다. 이 제 3 실시형태에서의 워킹레티클을 제조하기 위한 투영노광장치 (레티클노광장치) 는, 상술한 제 1 실시형태의 투영노광장치 (도 2 ∼ 도 4) 와 대략 동일한 구성으로, 마이크로디바이스를 제조하기 위한 투영노광장치 (디바이스노광장치) 는, 상술한 제 1 실시형태 (도 5) 와 대략 동일한 구성이다. 따라서, 이들에 대한 설명은 생략한다. 또, 도 1 을 참조하여 이미 설명한 워킹레티클의 제조공정에 대해서도, 기본적으로 대략 동일하므로, 이 점에 대해서도 설명을 생략한다.

제조되는 워킹레티클 (포토마스크 ; 34) 의 패턴은, 복수의 마스터레티클 (Ri) 의 축소상이 화면연결되면서 순차적으로 투영전사된 것이지만, 그 워킹레티클 (34) 의 제조에 사용한 레티클 노광장치 및 그 워킹레티클 (34) 이 사용되는 디바이스 노광장치에서의 각종 원인에 의해, 디바이스기판 (W) 상에 이상상에 대하여 왜곡된 패턴이 전사형성되어 버려, 제조되는 마이크로디바이스의 정밀도나 품질을 저하시킨다. 따라서, 이 제 3 실시형태에서는, 포토마스크의 제조시 및 마이크로디바이스의 제조시에 발생하는 패턴의 왜곡을 계측하여, 마스터레티클 (Ri) 에 각각 형성되는 모패턴 (Pi) 에 대한 그 묘화데이터를 보정하고, 이 보정한 묘화데이터에 근거하여 이 모패턴 (Pi) 을 형성하도록 하고 있다. 이하, 이에 대하여 상세하게 설명한다.

도 12 및 도 13 은 마스터레티클을 제조하기 위한 모패턴의 보정에 대한 설명도이고, 도 12 는 보정후의 모패턴이 형성된 마스터레티클을 사용하여 워킹레티클을 제조한 경우를, 도 13 은 이것과 대비하기 위해, 보정전의 모패턴이 형성된 마스터레티클을 사용하여 워킹레티클을 제조한 경우를 나타내고 있다. 도 14 는 도 12 에 나타낸 마스터레티클을 제조하기 위한 변위(왜곡)의 계측 및 묘화데이터이 보정에 대한 설명도이다.

예컨대, 도 2 에 나타낸 바와 같은 레티클노광장치의 투영광학계 (3) 에 실패형상의 디스토션이 잔존하고 있는 경우를 예를 들어 설명한다. 도 13 에서, Ri (i=1 ∼ 4) 는 마스터레티클이고, 여기에서는 설명을 간단하게 하기 위해, 모패턴으로서 정방형상의 패턴 (Pa) 이 각각 형성된 4 장의 마스터레티클 (R1 ∼ R4 ; 원판 1 ∼ 원판 4) 의 패턴 (Pa) 을 마스크기판 (블랭크스 ;4) 상에 전사하는 것으로 한다. 각 마스터레티클 (Ri) 의 패턴 (Pa) 을 화면연결을 실시하면서, 마스크기판 (4) 에 전사하면, 디스토션에 의해, 정방형상의 패턴 (Pa) 은 그 투영상이 각각 실패 형상으로 왜곡되고, 왜곡된 패턴상 (Pb) 이 형성된 워킹레티클 (34) 이 제조된다.

따라서, 이 제 3 실시형태에서는, 이하와 같이 패턴의 상왜곡을 계측하여, 이 계측결과에 근거하여 원래의 모패턴 (설계상의 패턴) 을 왜곡시켜 형성한다. 이것을 도 14 를 참조하여 개념적으로 설명한다. 도 14 에서, Pc 는 마스터레티클 (왜곡계측용의 것 ; Ri) 상에 형성된 정방형상의 패턴 (설계상의 패턴 ; Pd) 에 대응하는 마스크기판 (4) 상의 이상패턴 (당해 디스토션이 없다고 한 경우의 투영패턴) 이고, Pe 는 마스터레티클 (Ri) 상에 형성된 이 정방형상의 패턴 (Pd) 이 당해 디스토션에 의해 왜곡되어 투영된 실(實)패턴이다. 설계상의 패턴 (Pd) 상의 점 (α0) 에 대응하는 이상패턴 (Pc) 상의 점 (α1 ; 투영광학계 (3) 의 중심 (AX) 을 통과하는 선 (Ln) 과 이상패턴 (Pc) 과의 교점) 에 대응하는 실패턴 (Pe) 상의 점을 β1 (선 (Ln) 과 실패턴 (Pe) 과의 교점) 으로 하여, β1 의 위치 (좌표치) 를 좌표계측기 등으로 계측하고, 이 좌표값에 근거하여 점 (α) 와 점 (β)간의 거리 (변위 ; △dn) 를 구하고, 이 변위 (△dn) 와 동일한 거리를 선 (Ln) 을 따라 점 β1 에 대하여 반대측에 취한 점 (γ1) 을 구한다. 이어서, 이 점 (γ1) 을 이상투영점으로 하는 마스터레티클 (Ri) 상의 점 (γ0) 을 구한다. 이와 같은 계측 등을, 패턴 (Pd) 의 전둘레에 걸쳐 연속적으로 또는 간헐적으로 실시하여, 구한 점 (γ0) 의 집합을 보정후의 묘화데이터 (왜곡시킨 패턴 (Pf)) 로 한다. 또한, 고효율화 등을 위해 계측을 간헐적으로 실시한 경우에는, 계측하지 않은 점에서의 변위를 계측한 점에 근거하여 보간하여 구할 수 있다.

도 12 에 나타낸 바와 같이, 이와 같은 방법으로 설계상의 패턴 (Pd) 의 묘화데이터를 보정한 묘화데이터에 근거하여, 왜곡시킨 패턴 (Pf) 이 형성된 복수의 마스터레티클 (원판 1 ∼ 원판 4 ; R1 ∼ R4) 을 제조하고, 이들을 마스크기판 (4) 상에 화면연결을 실시하면서 순차적으로 투영노광하면, 이상패턴 (Pc) 에 매우 가까운 형상을 갖는 패턴 (Pg) 이 마스크기판 (4) 상에 형성되고, 당해 디스토션에 의한 왜곡이 없는 고정밀도, 고품질인 워킹레티클 (34) 이 제조된다.

상기는 디스토션의 보정에 대한 설명이지만, 도 2 에 나타낸 바와 같은 레티클노광장치에 있어서, 마스터레티클 (Ri) 의 모패턴 (Pi) 의 마스크기판 (4) 의 표면에서의 투영상을 왜곡시키는 원인으로서는, 예컨대, 이하와 같은 것이 있다. 즉,

(1) 마스터레티클 (Ri) 에 관한 것으로서, 마스터레티클의 지지에 따른 왜곡, 기준배치면 (투영광학계 (3) 의 물체면) 에 대한 경사, 시프트 등,

(2) 투영광학계 (3) 에 관한 것으로서, 투영광학계 (3) 의 수차 (디스토션, 상면곡면, 비점수차, 코마수차, 구면수차 등) 등,

(3) 마스크기판 (4) 에 관한 것으로서, 마스크기판 (4) 의 지지에 따른 왜곡 등이 있다.

또, 그와 같은 레티클노광장치를 사용하여 제조된 워킹레티클 (34) 을 사용하여, 디바이스 노광장치에 의해 마이크로디바이스를 제조하는 경우에, 워킹레티클 (34) 의 패턴의 디바이스기판 (W) 의 표면에서의 투영상을 왜곡시키는 원인으로서는, 예컨대, 이하와 같은 것이 있다. 즉,

(4) 워킹레티클 (34) 에 관한 것으로서, 워킹레티클의 지지에 의한 왜곡, 기준배치면 (투영광학계 (도 5 의 번호 (42) 참조) 의 물체면) 에 대한 경사, 시프트 등,

(5) 투영광학계 (42) 에 관한 것으로서, 투영광학계의 수차 (디스토션, 상면만곡, 비점수차, 코마수차, 구면수차 등) 등이 있다.

마스터레티클 (Ri) 에 형성하는 모패턴 (Pi) 에 대한 묘화데이터의 보정은, 레티클 노광장치나 디바이스 노광장치의 상기 모든 원인 (1) ∼ (5) 에 의한 패턴의 변형에 대하여 실시할 수 있으나, 정밀도적으로 부여하는 영향이 큰 하나 또는 복수에 대하여 실시하도록 하여도 된다.

다음으로, 상기의 원인 (1) ∼ (5) 에 대하여, 마스크기판 (4) 또는 디바이스기판 (W) 상의 실투영점의 위치 (좌표치) 를 계측하여, 설계상의 패턴을 보정하기 위한 관계식에 대하여 설명한다.

여기에서, 이하의 파라미터를 정의한다.

n : 변형을 계측할 때의 계측점수 (n 은 정수)

i : 변형을 계측할 때의 계측번호 (i 은 1 ∼ n),

j : 상기 원인 (1) ∼ (5) 에 대응하는 번호 (j 는 1 ∼ 5)

(x0i, y0i) : 변형계측시의 i 번째의 계측위치인 점 (P0i) 의 좌표

(xji, yji) : 원인 (j) 에 의한 변형에 의해 점 (POi (x0i, y0i) 이 변위하여, 점 (Qji (xji, yji) 으로 된 경우의 점 (Qji) 의 위치계측결과

먼저, i 번째의 계측위치의 점 POi (x0i, y0i) 가 원인 (j) 에 의한 변형에 의해 하기 식 (M1) 에 따라, 점 Rji (Xji, Yji) 로 변위하는 선형근사모델을 구하는 것을 생각한다.

상기 식에 있어서, aji, bji, cji, dji, eji, fji 는, 계측치로서의 Qji (xji, yji) 와 모델상의 점 Rji (Xji, Yji) 이 차이 만큼이 가장 작아지도록 최소자승법을 사용하여 구하면 된다. 단, 상기의 원인 (1) ∼ (5) 에 의한 변형에 의한 오차는 선형이 아닌 것이 예상되므로, 모델을 구하고 싶은 위치 (지금은 i 번째의 계측위치) 에 가까운 데이터일수록 가중을 크게 하는 가중부여 선형근사를 사용한다.

구체적으로는, 변형을 계측했을 때의 i 번째의 계측치로서의 점 Qji (xji, yji) 과 모델상의 점 Rji (Xji, Yji) 으로부터, 이하의 Eji²와 Wik 를 정의한다. 단, s 는 정수로서, k 는 1 ∼ n 까지의 정수이다. 이 Eji²가 최소로 되는, aji, bji, cji, dji, eji, fji 를 최소자승법으로 구하면 된다. 즉,

여기에서, Wik 는, i 번째의 계측점과 k번째의 계측점과의 거리가 가까울수록, 큰 값을 취하는 가우스함수이다. 식 (M3) 중 s 는, 가우스함수 (Wik) 의 하단의 넓이를 나타내고, s 가 크면 i 번째의 계측점으로부터 멀리 떨어진 데이터까지도 고려한 선형근사식으로 된다. 한편, s 가 작으면 i 번째의 계측점에 가까운 데이터밖에 고려하지 않은 선형근사식으로 되어, i 번째의 계측위치에서의 원인 (j) 에 대한 변형모델은, i 번째의 계측위치 근변에서 국소적으로 선형근사를 실시한 것으로 된다.

이로써, 원인 (j) 에 대한 변형모델, 즉, i 번째의 계측점 P0i (x0i, y0i) 이 점 Rji (Xji, Yji) 으로 변위하는 모델이 구해진다. 여기에서, 간단하게 하기 위해, 식 (M1) 을 이하와 같은 표기로 고친다.

Zj = Aj ·Z0 + Bj

단,

로 한다.

각 원인 (1) ∼ (5) 에 의한 변형은, 순차적으로 누적되는 것으로서, 각 원인 (1) ∼ (5) 에 대한 변형모델을 고려하면,

(1) Z1 = A1 ·Z0 + B1

(2) Z2 = A2 ·Z1 + B2

(3) Z3 = A3 ·Z2 + B3

(4) Z4 = A4 ·Z3 + B4

(5) Z5 = A5 ·Z4 + B5

로 된다.

다음으로, 그 역변환을 하는 관계식을 구한다. 원인 (j) 의 변형에 대한 역변형 모델은,

Z0 = Aj^-1(Zj - Bj) 로 된다. 단, Aj^-1은 Aj 의 역행렬이다.

따라서, 각 원인 (1) ∼ (5) 에 의한 변형에 대한 역변형모델을 고려하면,

(1) Z0 = A1^-1(Z1 - B1)

(2) Z1 = A2^-1(Z2 - B2)

(3) Z2 = A3^-1(Z3 - B3)

(4) Z3 = A4^-1(Z4 - B4)

(5) Z4 = A5^-1(Z5 - B5) 로 된다.

최종적으로는, 디바이스기판 상에서 패턴이 이상격자에 따라 나열되기 위해서는, 마스터레티클 (Ri) 상에서 어떻게 패턴을 왜곡시켜 묘화하면 되는지를 알고 싶으므로, Z5 에서 이상의 위치좌표를 결정한 때에 마스터레티클 (Ri) 에 묘화하는 위치 (Z0) 가 구해지면 된다.

그 계산식은,

Z0 = A1^-1(Z1-B1)

= A1^-1(A2^-1(Z2-B2)-B1)

= A1^-1(A2^-1(A3^-1(Z3-B3)-B2)-B1) … (가)

= A1^-1(A2^-1(A3^-1(A4^-1(Z4-B4)-B3)-B2)-B1)

= A1^-1(A2^-1(A3^-1(A4^-1(A5^-1(Z5-B5)-B4)-B3)-B2)-B1) … (나)

로 된다.

또한, 레티클노광장치로 제조하는 워킹레티클 (34) 상의 패턴이 이상격자에 따라 나열되기 위해, 마스터레티클 (Ri) 상에서 어떻게 패턴을 왜곡하여 묘사하면 되는지를 구하는 경우에는, 식 (가) 를 사용하면 되고, 이 경우에 있어서, 예컨대, 원인 (3) 에 의한 변형을 고려하고 싶지 않은 경우에는, A3^-1을 단위행열로, B3 을 영행열로 하여 계산하면 된다. 또, 디바이스 노광장치에서 노광하는 디바이스기판 (W) 상의 패턴이 이상격자에 따라 나열되기 위해서는, 마스터레티클 (Ri) 상에서 어떻게 패턴을 왜곡시켜 묘화하면 되는지를 구하는 경우에는, 식 (나) 를 사용하면 되고, 이와 같은 방법으로, 원인 (1) ∼ (5) 의 전부를 포함한 변형에 대하여, 또는 원인 (1) ∼ (5) 중에서 하나 이상의 조합으로 발생하는 변형에 대하여, 식 (나) 를 사용하여, 보정점을 구할 수 있다.

상기에 따라 구한 묘화데이터에 근거하여, 전자빔 묘화장치나 레이저빔 묘화장치 등에 의해, 설계상의 패턴에 대하여 왜곡시킨 패턴을 묘화하여 복수의 마스터레티클 (Ri) 을 제조하고, 이들 마스터레티클 (Ri) 을 사용하여 레티클노광장치에 의해 마스크기판 (4) 상에 순차적으로 화면연결을 실시하면서 패턴을 전사하여 워킹레티클 (34) 을 제조한다.

이와 같이 하여 제조된 워킹레티클 (34) 을 사용하여, 도 5 에 나타낸 바와 같은 디바이스 노광장치에 의해 디바이스기판 (W) 상에 노광처리를 실시한다.

또한, 이 제 3 실시형태에서는, 레티클노광장치 또는 디바이스노광장치에 있어서, 투영된 패턴을 왜곡시키는 원인으로서, 원인 (1) ∼ (5) 을 나타내고 있으나, 이들은 예시이고, 그 외의 원인을 고려하여, 설계상의 패턴을 왜곡시켜 형성하도록 할 수 있다.

모패턴 (Pi) 을 기판 (4) 에 전사하기 전에, 얼라인먼트센서 (14A, 14B) 를 사용하여 마스터레티클 (Ri) 마다 그 얼라인먼트마크 (21A, 21B) 와 기준마크 (13A, 13B) 를 검출하여 마스터레티클 (Ri) 의 얼라인먼트를 실시할 수 있다. 또, 차광재 등으로 이루어지는 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 대신, 기판 (4) 상의 레지스트에 형성되는 얼라인먼트마크의 잠상을 사용하도록 하여도 된다. 이 경우, 기판 (4) 을 투영노광장치 (도 2) 에 반입하여 모패턴 (Pi) 을 전사하기 전에, 그 투영노광장치를 사용하여 기판 (4) 상의 레지스트에 얼라인먼트마크의 잠상을 형성하면 되므로, 상술한 얼라인먼트마크의 형성공정을 생략할 수 있어, 워킹레티클 (34) 의 제조시간의 단축이나 제조비용 저감을 도모할 수 있다.

또, 도 2 중의 시료대 (5) 상에 개구패턴을 갖는 광전검출기를 배치하고, 마스터레티클, 또는 테스트레티클에 형성된 복수의 마크를 각각 투영광학계 (3) 로 투영함과 동시에, 시료대 (5) 를 이동하여 그 투영상을 순차적으로 개구패턴을 통하여 광전검출기로 검출한다. 이 광전검출기의 출력신호와 간섭계 (8) 의 출력신호에 근거하여 각 투영상의 좌표치를 구하고, 이 복수의 좌표치로부터 상술한 (1), (2) 에 기인하여 발생하는 상왜곡을 검출하여도 된다. 이 때, 마스터레티클의 패턴을 기판 (4; 워킹 레티클 (34)) 에 전사할 때와 노광조건을 동일하게 하는, 즉, 조명광학계 (1) 내의 개구조리개의 형상이나 크기, 코히어런스 팩터 (σ값), 투영광학계 (3) 의 개구수 (NA), 및 동(瞳)필터의 유무 등을 동일하게 하여, 노광광을 마크에 조사함과 동시에, 그 마크를 투영하는 것이 바람직하다. 또, 마크의 선폭이나 피치 등의 형성조건을, 마스터레티클의 패턴과 동일하게 하여 두는 것이 바람직하다. 또한, 워킹레티클 (34) 의 패턴을 웨이퍼 (W) 상에 전사하는 노광장치 (도 5) 에서도 동일하게, 시료대 (43) 상에 개구패턴을 갖는 광전검출기를 배치하고, 상술의 (4), (5) 에 기인하여 발생하는 상왜곡을 검출하여도 된다. 또, 상술의 제 1 실시형태에 있어서 설명한 검출기 (도 7 의 부호 (54 ∼ 56) 등) 를 사용하여, 당해 상왜곡을 검출하도록 하여도 된다.

또한, 마스터레티클의 패턴, 또는 마크를 기판 (4) 에 전사하고, 레지스트에 형성되는 패턴, 또는 마크의 잠상, 또는 현상처리후에 형성되는 레지스트상의 위치를 얼라인먼트센서 (23) 등으로 검출하고, 상술의 상왜곡을 구하도록 하여도 된다. 또한, 패턴, 또는 마크가 전사된 기판 (4) 을 현상, 및 에칭하고, 기판 (4) 상에 형성된 상의 위치를 검출하여 상왜곡을 구하여도 된다. 이 경우, 현상이나 에칭 등의 프로세스에 기인하여 발생하는 왜곡까지도 포함하여 상왜곡을 구할 수 있다.

또, 상술의 실시형태에서는, 상술의 (1) ∼ (5) 등에 기인하여 상왜곡을 상쇄하도록, 마스터레티클에 형성하는 패턴을 왜곡시키는 것으로 하였으나, 마스터레티클에 형성하기 위한 패턴 전체를 왜곡시키지 않아도 되고, 예컨대 그 패턴의 일부만을 왜곡시키거나, 또는 그 패턴의 일부를 다른 부분에 대하여 상대적으로 시프트시키도록 하여도 된다. 또한, 마스터레티클의 패턴을 왜곡시키는 대신, 도 2 중의 투영광학계 (3) 의 물체면측에서 마스터레티클을 이동하여 그 패턴위치를 시프트시키도록 하여도 된다. 이 때, 투영광학계 (3) 의 이미지필드, 즉 그 광축과 직교하는 평면내에서의 패턴위치를 시프트시켜도 되고, 또는 그 광축과 평행한 방향으로 마스터레티클을 이동하여 그 패턴위치를 시프트시키거나, 또는 투영광학계 (3) 의 물체면 (그 광축과 직교하는 평면) 에 대하여 마스터레티클을 경사지도록 하여도 된다. 또한, 워킹레티클의 제조에 사용하는 복수매의 마스터레티클에서 각각 그 패턴위치를 시프트시켜도 되고, 또는 특정의 마스터레티클만으로 그 패턴위치를 시프트시켜도 된다. 또, 1 장의 마스터레티클에 대해, 그 패턴을 왜곡시킴과 동시에, 투영광학계 (3) 의 물체면측에서 패턴위치를 시프트시키도록 하여도 되고, 또는 워킹레티클의 제조에 사용하는 복수매의 마스터레티클의 적어도 1장에 대해서는 그 패턴을 왜곡시키고, 남은 마스터레티클에 대해서는 그 패턴위티를 시프트시키도록 하여도 된다. 또한, 마스터레티클에 따라서는, 그 패턴을 왜곡시키지 않고, 또한 그 패턴위치를 시프트시키지 않아도 된다. 또, 마스터레티클과 기판을 대략 정지시켜 그 패턴을 기판에 전사하는 노광장치(스텝퍼) 를 사용하는 경우, 조명광학계 (1) 내에 배치되는 레티클 블라인드 (시야조리개) 에 의해 마스터레티클의 패턴을 복수의 구획으로 나누어 각각 기판에 전사하도록 하고, 마스터레티클 상의 복수의 구획마다, 투영광학계 (3) 의 이미지필드 내에서의 위치를 시프트시켜도 된다.

또한, 주사형노광장치를 사용하여 마스터레티클의 패턴을 기판 (4) 에 전사할 때에는, 마스터레티클 및 기판이 각각 투영광학계 (3) 에 대하여 상대이동된다. 따라서, 주사형노광장치에서는, 예컨대, 조명광학계 (1) 내에 배치되고, 마스터레티클 상에서의 노광광의 조사영역을 규정하는 레티클블라인드 (시야조리개) 를 구동하여, 투영광학계 (3) 의 이미지필드 내에서의 그 조사영역의 위치를 시프트시키도록 하여도 된다. 또, 마스터레티클과 기판을 그 주사방향을 약간 어긋나게 하여 동기이동하거나, 또는 마스터레티클을 미소회전시킨 상태로 기판 (4) 과의 동기이동을 실시하여, 기판 (4) 상에서의 그 패턴의 전사상을 왜곡시키도록 하여도 된다.

또, 상술의 (1) ∼ (5) 등에 기인하여 발생하는 상왜곡 중, 비회전대칭성분에 대해서는 마스터레티클에 형성하는 모패턴을 왜곡시켜 상쇄하고, 남은 회전대칭성분에 대해서는, 상술과 같이 패턴위치를 시프트시키거나, 또는 투영광학계 (3 또는 42) 의 적어도 하나의 광학소자를 이동하여 상쇄하도록 하여도 된다. 또한, 주사형노광장치에서는 마스터레티클과 기판으로 그 주사방향을 약간 어긋나게하여 그 회전대칭성분을 상쇄하도록 하여도 된다.

또한, 복수의 마스터레티클 (Ri) 을 순차적으로 교환하여 모패턴 (Pi) 을 각각 기판 (4) 에 전사하므로, 워킹레티클 (34) 을 사용한 웨이퍼 (W) 의 노광에 비하여 기판 (4) 의 노광에 필요한 시간은 비교적 길어지고, 또한 도 2 의 투영노광장치가 엑시머레이저를 노광광으로서 사용하는 경우, 기판 (4) 에는 화학증폭형 레지스트가 사용된다. 이 때문에, 현상처리후에 기판 (4) 상에 형성되는 복수의 패턴상 (레지스트패턴) 중, 예를 들면 1 번째의 마스터레티클 (Ri) 의 패턴상의 선폭이 목표선폭으로 되지 않는 일이 있다. 즉, 기판 (4) 상에 전사되는 N 개의 모패턴상으로 각각 그 노광으로부터 현상처리까지의 시간이 다르므로, 극단적으로 말하면 그 모패턴상마다 그 선폭변화량이 다를 수 있다. 따라서, 마스터레티클마다 그 선폭변화량을 계측하거나, 또는 시뮬레이션으로 구해 놓고, 모패턴의 전사시에 그 변화량에 따라 기판 (4 ; 레지스트) 의 노광량을 미조정하는 것이 바람직하다. 이로써, 모패턴마다 그 노광량이 조정되므로, 레지스트패턴의 선폭변화를 최소한으로 억제할 수 있다. 또한, 마스터레티클마다 그 노광량을 조정해도 좋지만, 복수매의 마스터레티클마다 그 노광량을 조정하여도 된다.

또, 도 2 ∼ 도 4 에 나타낸 투영노광장치가 정지노광방식, 예컨대 스텝·앤드·리피트방식인 경우, 노광광이 연속광 (i 선 등) 이면, 기판 (4) 상에서의 노광광의 강도와 조사시간 (노광시간) 중 적어도 일방을 변화시키고, 노광광이 펄스광 (엑시머레이저 등) 이면, 기판 (4) 상에서의 노광광의 강도와 조사펄스수 중 적어도 일방을 변화시켜, 기판 (4 ; 레지스트) 의 노광량을 조정하게 된다. 또한, 도 2 ∼ 도 4 에 나타낸 투영노광장치가 주사노광방식, 예컨대, 스텝·앤드·스캔방식인 경우, 노광광이 연속광이면, 기판 (4) 상에서의 노광광의 강도와, 기판 (4) 의 주사속도와, 기판 (4) 상에서의 그 주사방향에 관한 노광광의 조사영역의 폭 중 적어도 하나를 변화시켜, 노광광이 펄스광이면, 기판 (4) 상에서의 노광광의 강도와, 기판 (4) 의 주사속도와, 기판 (4) 상에서의 그 주사방향에 관한 노광광의 조사영역의 폭과, 노광광 (펄스영역) 의 발진주파수 중 적어도 하나를 변화시켜, 기판 (4 ; 레지스트) 의 노광량을 조정하게 된다.

워킹레티클 (34) 에 형성하는 디바이스패턴을 확대한 디바이스패턴을 요소패턴마다 분리하는, 예컨대 밀집패턴과 고립패턴으로 분리하거나, 또는 기능블록마다 (CPU 와 메모리 등) 로 분리하여 마스터레티클로 형성하고, 기판 (4) 상에서의 모패턴끼리의 연결부를 없애는 또는 줄이도록 하여도 된다. 이 경우, 워킹레티클의 디바이스패턴에 따라서는, 1 장의 마스터레티클의 모패턴을 기판 (4) 상의 복수의 영역에 각각 전사할 수도 있으므로, 워킹레티클의 제조에 사용하는 마스터레티클의 매수를 줄일 수 있다.

상술의 제 3 실시형태에서는, 동일한 노광장치내에서 복수의 마스터레티클의 패턴을 각각 기판 (4) 에 전사하는 것으로 했으나, 복수대의 노광장치를 사용하여 복수의 마스터레티클의 패턴을 기판 (4) 에 전사하도록 하여도 된다. 예컨대, 1 장의 워킹레티클의 제조에 필요한 마스터레티클의 매수와 같은 수의 노광장치를 준비하여, 제 1 노광장치로 제 1 마스터레티클의 패턴을 기판에 전사한 후, 그 기판을 제 2 노광장치에 반입하여 제 2 마스터레티클의 패턴을 그 기판에 전사한다. 이하, 남은 노광장치에서 각각 마스터레티클의 패턴을 기판에 전사하여, 그 기판상에 디바이스패턴을 형성한다. 이 때, 상기 (1) ∼ (5) 의 적어도 하나에 발생하는 상왜곡을 상쇄하도록, 노광장치마다 그 장치에서 사용하는 마스터레티클의 패턴을 왜곡시키거나, 또는 그 패턴위치를 시프트시킨다. 또한, 복수대의 노광장치에서 각각 준비하는 마스터레티클의 매수는 2 장 이상이어도 된다. 또, 1 장의 마스터레티클의 패턴을 기판상의 복수의 영역에 각각 전사할 때는 동일한 노광장치를 사용하여도 된다.

상술한 제 3 실시형태에 의하면, 이상투영상에 실투영상이 실질적으로 일치하도록, 모마스크 (마스테레티클 (Ri)), 즉 워킹마스크 (워킹레티클 (34)) 에 형성하기 위한 설계상의 패턴을 왜곡시켜 형성하도록 했기 때문에, 예컨대, 기판지지에 따른 왜곡이나 투영광학계의 수차 등이 잔존하고 있었다고 하여도, 마스크기판 (4), 또는 디바이스기판 (W) 상에 이상상에 가까운 패턴을 투영전사할 수 있어, 고정밀도, 고품질인 포토마스크 또는 마이크로디바이스를 제조할 수 있다.

제 4 실시형태

이하, 본 발명의 제 4 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다. 상술한 제 1 실시형태에서 이미 설명한 사항에 대하여 그 설명의 일부를 생략하기로 한다.

이 제 4 실시형태에서는, 투영노광장치의 투영상의 비회전대칭수차, 및 디스토션특성 등의 결상특성은 미리 계측되고 있고, 이 계측결과가 후술하는 바와 같이 워킹레티클 (34) 의 제조시에 이용된다.

상술한 제 1 실시형태에서 이미 설명했으나, 워킹레티클 (34) 용 기판 (블랭크스 ;4) 은, 석영유리와 같은 광투과성의 기판으로, 그 표면의 패턴영역 (25) 에 크롬, 또는 규화몰리브덴 등의 마스크재료의 박막이 형성되고, 이 패턴영역 (25) 을 끼우도록 위치맞춤용 2 개의 2 차원 마크로 이루어지는 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 가 형성되어 있다. 이들 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 는, 전자빔묘화장치, 레이저빔묘화장치, 투영노광장치 (스텝퍼, 스캐너) 등을 사용하여, 패턴의 전사를 실시하기 전에 미리 형성되고 있다. 기판 (4) 은 얼라인먼트센서 (23 ; 도 2) 를 사용하여, 이들 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 와 기준마크 (13A, 13B) 와의 상대위치가 계측되는 것에 의해 얼라인먼트된다.

한편, 마스터레티클 (Ri) 에도 얼라인먼트마크 (21A, 21B) 가 형성되고 있고, 모패턴 (Pi) 을 기판 (4) 에 전사하기 전에, 얼라인먼트센서 (14A, 14B) 를 사용하여 마스터레티클 (Ri) 마다 그 얼라인먼트마크 (21A, 21B) 와 기준마크 (13A, 13B) 를 검출하여 마스터레티클 (Ri) 의 얼라인먼트마크가 실시된다.

상술한 제 1 실시형태에 있어서는, 2 번째의 마스터레티클 (R2) 의 모패턴 (P2) 을 기판 (4) 에 전사하기 전에, 얼라인먼트센서 (23) 에 의해 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 를 검출하여 그 위치정보 (X 좌표, Y 좌표 및 회전량) 를 얻는 것으로 하였다. 그러나, 1 번째의 마스터레티클 (Ri) 의 모패턴 (P1) 을 기판 (4) 에 전사하기 전에 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 를 검출하고, 그 위치정보를 사용하여 마스터레티클 (R1 ∼ RN) 의 모패턴 (P1 ∼ PN) 을 각각 기판 (4) 에 전사하여도 된다.

또한, n 번째의 마스터레티클 (Rn) 의 모패턴 (Pn ; 1≤n≤N-1) 을 기판 (4) 에 전사할 수 있고, 예컨대 얼라인먼트마크 (21A, 21B) 중 적어도 하나를 기판 (4) 에 전사하고, 기판 (4 ; 레지스트) 에 형성된 그 적어도 하나의 얼라인먼트마크의 잠상을 얼라인먼트센서 (23) 로 검출하여 얻어지는 위치정보를 사용하여, (n＋1)번째의 마스터레티클 (Rn＋1) 의 모패턴 (Pn＋1) 을 기판 (4) 에 전사하도록 하여도 된다. 이 때, 앞에 검출한 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 의 위치정보를 병용하여도 된다. 또, 3 번째 이후의 마스터레티클 (Rn) 을 기판 (4) 에 전사하는 경우, 1 ∼ (n－1) 번째의 마스터레티클의 전사시에 각각 형성된 얼라인먼트마크의 잠상에 관한 모든 위치정보를 사용하도록 하여도 되고, 또는 적어도 하나의 잠상을 선택하여 그 위치정보만을 사용하도록 하여도 된다. 이 때, 기판 (4) 상에 전사된 1 ∼ (n－1)번째의 모패턴 (P1 ∼ Pn－1) 의 전사상 중, 마스터레티클 (Rn) 의 모패턴 (Pn) 의 축소상이 연결되는 전사상에 대응하는 얼라인먼트마크의 잠상의 위치정보를 선택적으로 사용하도록 하여도 된다.

여기에서, 상기의 설명과 일부 중복되지만, 워킹레티클 (34) 의 제조의 흐름의 개요를, 도 17 및 도 10 을 참조하여 설명한다. 도 10 에서, Ri (i = 1 ∼ 4) 는 마스터레티클이고, 여기에서는 설명을 간단하게 하기 위해, 패턴「A」로부터「D」가 각각 형성된 4 장의 마스터레티클 (R1 ∼ R4 ; 원판 1 ∼ 원판 4) 의 패턴을 포토마스크용 기판 (블랭크스 ; 4) 상에 전사하는 것이다.

도 17 에서, 먼저, 포토레지스트가 도포된 기판 (4) 을 도 2 의 XY 스테이지 (6) 상의 시료대 (5) 상에 반입(로드)함과 동시에 (ST1), 복수의 마스터레티클 (Ri) 중 최초의 1 장 (원판 1) 을 도 2 의 레티클 스테이지 (2) 상에 반입(로드)한다 (ST2). 이어서, 마스터레티클 (R1) 의 얼라인먼트마크 (21A, 21B) 를 기준마크 (13A, 13B) 에 대하여 얼라인먼트하고(ST3), 기판 (4) 의 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 를 얼라인먼트센서 (23) 로 검출하여 얻어지는 위치정보에 근거하여 마스터레티클 (R1) 과 기판 (4) 을 상대이동하여, 그 모패턴 (P1) 의 축소상과 기판 (4) 을 얼라인먼트하고(ST4), 노광처리를 실시하여 마스터레티클 (R1) 상의 패턴 「A」를 기판 (4) 상에 전사한다(ST5). 그 후, 마스터레티클 (R1) 을 멀티스테이지 (2) 로부터 반출(언로드)하고(ST6), 모든 마스터레티클에 대하여 기판 (4) 으로의 패턴의 전사가 종료되었는지의 여부를 판단한다(ST7). ST7 에 있어서, 모든 마스터레티클에 대하여 패턴의 전사가 종료되어 있지 않은 것으로 판단한 경우에는, 다음의 마스터레티클 (R2 ∼ R4 ; 원판 (2) ∼ 원판 (4)) 을 순차적으로 반입한 후 (ST8), ST3 으로 되돌려, 마스터레티클 (R2 ∼ R4) 상의 패턴 「B」∼ 「D」의 기판 (4) 으로의 전사를 화면연결을 실시하면서 순차적으로 반복한다. ST7 에 있어서, 모든 마스터레티클에 대하여 기판 (4) 으로의 전사가 종료된 것으로 판단한 경우에는, 기판 (4) 을 반출(언로드)하고(ST9), 이들 일련의 노광처리를 종료한다.

그 후, 기판 (4) 상의 포토레지스트를 현상하여, 에칭 및 남아 있는 레지스트패턴의 박리 등을 실시함으로써, 도 10 에 나타낸 바와 같은 각 원판패턴 「A」 ∼ 「D」 가 전사된 워킹레티클 (34) 이 완성된다. 이 때, 마스터레티클 (Ri) 과 얼라인먼트에 사용된 기판 (4) 상의 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 는, 도 5 에 나타낸 디바이스노광장치에 있어서, 이 워킹레티클 (34) 을 사용하여 디바이스용 기판상에 패턴의 전사를 실시할 때의 얼라인먼트에 사용하기 위해, 그대로 남겨진다.

다음으로, 워킹레티클 (34) 을 사용하는 투영노광장치의 투영상의 결상특성이 이상상태에서 벗어나 있는 경우에 대하여 설명한다. 워킹레티클 (34) 을 사용하는 도 5 에 나타낸 투영노광장치가, 일광노광형이라고 하면, 그 투영광학계 (42) 의 결상특성에는, 어느 정도의 비회전대칭수차, 또는 디스토션 등이 남겨져 있는 경우도 있을 수 있다. 여기에서는, 투영광학계 (42) 의 결상특성에, 도 15a 에 나타낸 바와 같이, 점선으로 나타낸 격자형상의 이상상 (28) 이, 실선으로 나타낸 실패형 (또는 통형 등) 의 투영상 (29) 으로 되는 디스토션이 잔존하고 있는 것으로 한다.

도 15a 에 있어서, 투영광학계 (42) 의 광축 (AX1) 으로부터 투영상 (29) 상의 점 (29a) 까지의 거리를 r, 대응하는 이상상 (28) 상의 점 (28a) 까지의 광축 (AX1) 으로부터의 거리를 r₀로 하면, 거리 (r) 까지의 디스토션 D(r) 은 다음 식으로 나타난다.

따라서, 거리 (r) 에서의 투영상 (29) 의 이상상 (28) 에 대한 위치어긋남량은, 대략 r·D(r) 이 된다.

이 경우, 이 제 4 실시형태에서는, 도 4 에 나타낸 바와 같이, 기판 (4) 상에 i 번째의 마스터레티클 (R1) 의 모패턴 (Pi) 의 축소상을 투영할 때에, 그 디스토션을 상쇄하도록, 노광위치를 본래의 쇼트영역 (Si) 으로부터 X 방향, Y 방향으로 어긋나게 해둔다.

도 15b 는, 기판 (4) 상의 쇼트영역 (S1, S2, …, SN) 의 배열을 다시 나타내고, 이 도 15b 에 있어서, 본래의 쇼트영역 (S5) 상에 대응하는 모패턴 (P5) 의 축소상 (PI5) 을 투영하는 것으로 한다. 이 경우, 쇼트영역 (S5) 중심으로부터, 그 기판 (4 ; 워킹레티클 (34)) 이 사용될 예정의 노광장치, 본 실시형태에서는 도 5 의 노광장치의 투영광학계 (42) 의 광축 (AX1) 까지의 거리를 r 로 하면, 이 쇼트영역 (S5) 을 그 투영광학계 (42) 로 1/β배로 축소투영한 경우의, 투영위치의 반경방향의 위치어긋남량은, (N1) 식으로부터 (r/β)D(r/β) 로 된다. 또, 도 2 의 노광장치에 있어서, 미리 쇼트영역 (S5) 에 대하여 축소상 (PI5) 의 노광위치를 δ(r) 만큼 위치 어긋나게 해놓은 경우의, 도 5 의 노광장치에서의 그 투영광학계 (42) 에 의한 위치어긋남량은, δ(r)/β로 된다. 따라서, 이 위치어긋남량으로 그 디스토션을 상쇄하기 위한 조건은 다음과 같이 된다.

이 (N2) 식으로부터, 위치어긋남량 δ(r) 은 다음과 같이 된다.

이 식에 있어서, D(r/β) 가 양의 값인 경우의 마이너스부호는, 도 2 의 노광장치에서 축소상 (PI5) 을, 광축 (AX) 과 직교하는 면내에서 그 광축 (AX) 을 향하여 위치어긋나게 하는 것을 의미한다. 마찬가지로, 예를 들어, 쇼트영역 (S7) 에 있어서도, 대응하는 축소상 (PI7) 의 노광위치를 (N3) 식을 만족하도록 위치어긋나게 해놓고, 다른 쇼트영역에서도 마찬가지로 축소상을 위치어긋나게 해놓는다. 또한, 도 5 의 노광장치에 있어서 광축 (AX1) 상의 쇼트영역 (S13) 에서는, 도 2 의 노광장치에 있어서 축소상 (PI13) 의 위치를 변화시킬 필요는 없다. 이로써, 도 5 의 노광장치에서는 도 15a 의 디스토션이 상쇄되고, 투영광학계 (42) 에 의해 이상상 (28) 이 디바이스기판 (W) 상에 노광된다.

또한, 도 15a 로부터 알 수 있는 바와 같이, 투영상 (29) 중에서 광축 (AX1) 으로부터의 거리가 r 의 위치에 있는 부분영역은, 배율도 △β(r) 만큼 변화하고 있음과 동시에, 미묘하게 비회전대칭인 왜곡도 발생하고 있다. 따라서, 도 2 ∼ 도 4 의 투영노광장치의 투영광학계 (3) 에는, 예컨대 투영광학계 (3) 내의 소정의 렌즈엘리먼트를 구동하는 등의 보정기구를 형성하여, 투영배율이나 디스토션을 소정범위에서 제어할 수 있도록 해놓는 것이 바람직하다. 그리고, 예컨대, 도 15b 의 쇼트영역 (S5) 에 축소상 (PI5) 을 노광할 때에는, 도 2 ∼ 도 4 의 투영노광장치를 사용하여 노광위치를 δ(r) 만큼 어긋나게 할 뿐만 아니라, 대응하는 배율오차 △β(r/β) 를 상쇄하도록 투영광학계 (3) 의 배율을 보정해 놓음과 동시에, 대응하는 부분적인 왜곡을 가능한 한 상쇄하도록 투영광학계 (3) 의 디스토션 특성도 보정해 놓는다. 이로써, 도 15a 의 디스토션을 전체적으로 보다 고정밀도로 상쇄할 수 있게 된다.

다음으로, 도 5 의 투영노광장치가 예컨대 스텝·앤드·스캔방식과 같은 주사노광형으로서, 그 투영상의 결상특성에는, 도 16a 에 나타낸 바와 같이, 점선으로 나타낸 직사각형의 이상상 (30) 이, 실선으로 나타낸 평행사변형상의 투영상 (31) 이 되는 소위 스큐오차가 잔존하고 있는 경우에 대하여 설명한다.

도 16a 에 있어서, 투영상 (31) 의 중심은, 이상상 (30) 의 중심 (35) 과 동일하지만, 투영상 (31) 은, 이상상 (30) 에 대하여 주사방향의 축인 Y 축에 대하여 시계방향으로 각도 (Φ) 만큼 왜곡되어 있다. 이것은, 레티클과 피노광기판과의 주사방향이 어긋나 있는 경우에 발생하는, 주사노광방식에 특유의 오차 (비회전대칭수차의 일례라고도 함) 로, 예컨대 투영상 (31) 의 주변부의 부분상 (31a) 은, 이상적인 부분상 (30a) 에 대하여, -X 방향으로 δX1 만큼 어긋나게 함과 동시에, 각도 (Φ) 만큼 평행사변형상으로 왜곡되어 있다.

이 경우, 이 실시형태에서는, 도 2 ∼ 도 4 에 나타낸, 기판 (4) 상에 마스터레티클 (R1 ∼ RN) 의 모패턴의 축소상을 순차적으로 투영하는 투영노광장치로서, Y 방향을 주사방향으로 하는 스텝·앤드·스캔 방식의 투영노광장치를 사용한다. 그리고, 예컨대, 도 16a 의 부분상 (31a) 에 대응하는 마스터레티클 (R21) 의 모패턴의 축소상 (PI21) 을 노광할 때, 그 어긋남량 (δX1), 및 각도 (Φ) 의 오차를 상쇄하도록 결상특성을 보정한다.

도 16b 의 점선의 배열 (32) 은, 기판 (4) 상의 설계상의 쇼트영역의 배열을 나타내고, 이 도 16b 에 있어서, 도 16a 의 부분상 (30a) 에 대응하는 설계상의 쇼트영역 (S21) 상에 모패턴의 축소상 (PI21) 을 투영하는 것으로 한다. 이 경우, 이 쇼트영역 (S21) 을 그 투영광학계 (3) 로 1/β배로 축소투영한 경우의 어긋남량은 δX1 이기 때문에, 도 2 ∼ 도 4 의 주사형노광장치에 있어서 미리 쇼트영역 (S21) 에 대하여 축소상 (PI21) 의 노광위치를 δX2 만큼 어긋나게 해놓은 경우의, 도 5 의 주사형노광장치에서의, 그 투영광학계 (42) 에 의한 위치어긋남량은, -δX2/β로 된다 (마이너스부호는 반전투영에 의함). 따라서, 그 위치어긋남량으로 그 옆쪽으로의 어긋남량 (δX1) 을 상쇄하기 위한 조건은 다음과 같이 된다.

이 (N4) 식으로부터, 위치어긋남량 (δX2) 은 β·δX1 이 된다.

또한, 본 예에서는, 도 2 ∼ 도 4 의 노광장치로 축소상 (PI21) 을 노광할 때에, 주사방향을 Y 방향으로 하여, 마스터레티클과 기판 (4) 과의 주사방향을 어긋나게 함으로써, 축소상 (PI21) 을 Y 축에 대하여 반시계방향으로 각도 (Φ) 만큼 왜곡되게 한다. 마찬가지로, 다른 쇼트영역에 있어서도, 대응하는 축소상의 노광위치를 어긋나게 함과 동시에, Y 축에 대하여 반시계방향으로 각도 (Φ) 만큼 왜곡시킨다. 이로써, 도 5 의 주사형노광장치에서는 도 16(a) 의 스큐오차가 실질적으로 상쇄되어, 이상상 (30) 이 노광된다.

상술의 설명에서는, 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 를 얼라인먼트센서 (41A, 41B) 로 검출하여, 투영광학계 (42) 의 광축 (AX1) 에 대하여 그 중심이 거의 일치하도록 워킹레티클 (34) 의 얼라인먼트를 실시하는 것으로 하였으나, 디바이스기판 (웨이퍼 ; W) 상의 쇼트영역마다, 얼라인먼트센서 (41A, 41B) 에 의해 워킹레티클 (34) 의 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 와 쇼트영역의 얼라인먼트마크를 검출하고, 이 검출결과에 따라 워킹레티클 (34) 과 웨이퍼 (W) 를 상대이동시키는, 소위 다이 바이 다이 얼라인먼트를 실시하도록 하여도 된다. 또는, 웨이퍼 (W) 상의 복수 (예컨대 5 ∼ 10 개정도) 의 쇼트영역을 얼라인먼트 쇼트영역으로 선택하고, 얼라인먼트센서 (41A, 41B) 에 의해 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 와 얼라인먼트 쇼트영역의 얼라인먼트마크를 검출하고, 워킹레티클 (34) 의 패턴상과 얼라인먼트 쇼트영역과의 위치어긋남량이 0 으로 될 때의 XY 스테이지 (44) 의 X, Y 좌표를 구한다. 그리고, 이 구한 복수의 좌표를 사용한 통계연산처리에 의해 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트영역의 좌표위치를 산출하고, 이 산출한 좌표위치에 따라 XY 스테이지 (44) 를 순차적으로 이동하는, 소위 인핸스드 글로벌 얼라인먼트를 실시하도록 하여도 된다. 또한, 얼라인먼트센서 (41A, 41B) 대신에 얼라인먼트센서 (23) 를 사용하여 인핸스드 글로벌 얼라인먼트를 실시하여도 된다. 이 경우, 상술과 동일하게 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 는 워킹레티클 (34) 의 얼라인먼트에 사용된다. 또, 워킹레티클 (34) 의 얼라인먼트에 사용하는 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 와는 별도로, 다이 바이 다이 얼라인먼트, 또는 인핸스드 글로벌 얼라인먼트에 사용하는 얼라인먼트마크를 워킹레티클 (34 ; 기판 (4)) 에 형성하여도 된다.

또한, 워킹레티클 (34) 의 노광용 투영노광장치로서는, 스텝·앤드·스캔 방식과 같은 주사노광형의 축소투영노광장치를 사용하여도 된다.

그런데, 기판 (4 ; 워킹레티클 (34)) 에 형성하는 얼라인먼트마크는 2 개로 한정되지 않고, 하나, 또는 3 개 이상이어도 된다. 또, 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 는 십자형상으로 한정되지 않고, 그 형상은 임의이어도 좋고, 라인 앤드 스페이스패턴, 회절격자 등이어도 된다. 또한 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 는, 도 2 에 나타낸 투영노광장치를 사용하여 형성하여도 되고, 하전입자선 (전자선, 이온빔 등) 을 사용하는 노광장치, 또는 레이저빔 묘화장치 등을 사용하여 형성해도 된다.

또, 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 는 크롬 등의 차광재로 구성되고, 도 2 의 투영노광장치에서는 모패턴 (Pi) 이 전사되는 레지스트를 통하여 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 가 얼라인먼트센서 (23 또는 14A, 14B) 에 의해 검출된다. 이 때, 모패턴 (Pi) 이 형성되는 기판 (4) 상의 차광층에 의해 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 가 덮어져 있으면, 얼라인먼트센서 (23) 등으로 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 를 검출하는 것이 곤란해질 수 있다. 따라서, 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 가 차단층으로 덮이지 않도록, 모패턴 (Pi) 의 전사영역 (패턴영역 (25) 에 상당) 을 포함하는 소정영역에만 차광층을 증착하는, 소위 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 를 단차마크로 하는 것이 바람직하다. 또한, 워킹레티클 (34) 이 위상시프트레티클일 때, 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 를 위상시프터 등으로 형성하여도 되지만, 얼라인먼트센서 (23) 의 검출정밀도 (검출신호의 S/N 비 등) 를 고려하면, 위상 시프트레티클이어도 차광재로 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 차광재 등으로 이루어지는 얼라인먼트마크 (24A, 24B) 대신에, 기판 (4) 상에 레지스트에 형성되는 얼라인먼트마크의 잠상을 사용하도록 하여도 된다. 이 경우, 기판 (4) 을 투영노광장치 (도 2) 에 반입하여 모패턴 (Pi) 을 전사하기 전에, 그 투영노광장치를 사용하여 기판 (4) 상의 레지스트에 얼라인먼트마크의 잠상을 형성하면 되므로, 상술한 얼라인먼트마크의 형성공정을 생략할 수 있어, 워킹레티클 (34) 의 제조시간의 단축이나 제조비용 저감을 도모할 수 있다.

또, 워킹레티클 (34) 에 형성하는 디바이스패턴을 확대하여 α×α개의 모패턴으로 분할하고, 모패턴을 연결하여 기판 (4) 에 전사하는 것으로 하였으나, 그 확대한 디바이스패턴을 요소패턴마다 분리하는, 예컨대 밀집패턴과 고립패턴으로 나누거나, 또는, 기능블럭마다 (CPU 와 메모리 등) 분리하여 마스터레티클에 형성하고, 기판 (4) 상에서의 모패턴끼리의 연결부를 없애거나, 또는 줄이도록 하여도 된다. 이 경우, 워킹레티클의 디바이스패턴에 따라서는, 1 장의 마스터레티클의 모패턴을 기판 (4) 상의 복수의 영역에 각각 전사하는 것도 있으므로, 워킹레티클의 제조에 사용하는 마스터레티클의 매수를 줄일 수 있다.

또한, 복수의 마스터레티클 (Ri) 을 순차적으로 교환하여 모패턴 (Pi) 을 각각 기판 (4) 에 전사하므로, 워킹레티클 (34) 을 사용한 웨이퍼 (W) 의 노광에 비하여 기판 (4) 의 노광에 필요한 시간은 비교적 길어지고, 또한 도 2 의 투영노광장치가 엑시머레이저를 노광광으로서 사용하는 경우, 기판 (4) 에는 화학증폭형 레지스트가 사용된다. 이 때문에, 현상처리후에 기판 (4) 상에 형성되는 복수의 패턴상 (레지스트패턴) 중, 예컨대 1 번째의 마스터레티클 (R1) 의 패턴상의 선폭이 목표선폭으로 되지 않는 일이 있다. 즉, 기판 (4) 상에 전사되는 N 개의 모패턴상으로 각각의 노광으로부터 현상처리까지의 시간이 다르므로, 극단적으로 말하면 그 모패턴상마다 그 선폭변화량이 다를 수 있다. 따라서, 마스터레티클마다 그 선폭변화량을 계측하는, 또는 시뮬레이션으로 구해 놓고, 모패턴의 전사시에 그 변화량에 따라 기판 (4 ; 레지스트) 의 노광량을 미조정하는 것이 바람직하다. 이로써, 모패턴마다 그 노광량이 조정되므로, 레지스트패턴의 선폭변화를 최소한으로 억제할 수 있다. 또한, 마스터레티클마다 그 노광량을 조정하여도 되지만, 복수매의 마스터레티클마다 그 노광량을 조정하여도 된다.

또, 도 2 ∼ 도 4 에 나타낸 투영노광장치가 정지노광방식, 예컨대 스텝·앤드·리피트방식인 경우, 노광광이 연속광 (i 선 등) 이면, 기판 (4) 상에서의 노광광의 강도와 조사시간 (노광시간) 중 적어도 일방을 변화시키고, 노광광이 펄스광 (엑시머레이저광 등) 이면, 기판 (4) 상에서의 노광광의 강도와 조사펄스수 중 적어도 일방을 변화시켜, 기판 (4 ; 레지스트) 의 노광량을 조정하게 된다. 한편, 도 2 ∼ 도 4 에 나타낸 투영노광장치가 주사노광방식, 예컨대, 스텝·앤드·스캔 방식인 경우, 노광광이 연속광이면, 기판 (4) 상에서의 노광광의 강도와, 기판 (4) 의 주사속도와, 기판 (4) 상에서의 그 주사방향에 관한 노광광의 조사영역의 폭 중 적어도 하나를 변화시키고, 노광광이 펄스광이면, 기판 (4) 상에서의 노광광의 강도와, 기판 (4) 의 주사속도와, 기판 (4) 상에서의 그 주사방향에 관한 노광광의 조사영역의 폭과, 노광광 (펄스광원) 의 발진주파수 중 적어도 하나를 변화시켜, 기판 (4 ; 레지스트) 의 노광량을 조정하게 된다.

이 제 4 실시형태에 의하면, 얼라인먼트마크와 패턴과의 사이에 로테이션이나 오프셋 등의 오차가 적고, 고정밀도이면서 고품질인 포토마스크를 제조할 수 있다. 또한, 포토마스크의 제조시 및 디바이스의 제조시에 동일한 얼라인먼트마크를 사용하여 위치맞춤하도록 하였으므로, 오차가 들어갈 여지가 적어, 디바이스용 기판상에 형성되는 패턴의 위치적 정밀도를 향상시킬 수 있고, 나아가서는 특성이 양호한 마이크로디바이스를 제조할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상술한 각 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 범위내에서 개변(改變)할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

또, 상술의 각 실시형태에서는 도 5 에 나타낸 노광장치나 반도체소자의 제조에 사용되는 것으로 하였으나, 예컨대 액정표시소자나 플라즈마디스플레이 등을 포함하는 디스플레이장치, 박막자기헤드, 및 촬상소자 (CCD), 또한 휴대전화나 가정용게임기 등에서 사용되는 바이브레이터 (진동자) 등의 제조에 사용되는 노광장치에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있다.

또한, 도 5 의 노광장치에서는 투영광학계 (42) 가 축소계이었으나, 투영광학계 (42) 는 등배계, 또는 확대계이어도 된다. 또, 투영광학계 (42) 는 복수의 굴절소자만으로 이루어지는 굴절계, 복수의 반사소자만으로 이루어지는 반사계, 및 굴절소자와 반사소자로 이루어지는 반사굴절계의 어느 것이어도 된다. 또한, 도 5 의 노광장치는 투영광학계를 사용하지 않는 프록시미티방식, 또는 콘택트방식이어도 되고, 정지노광방식, 및 주사노광방식의 어느 것이어도 된다.

또, 도 5 의 노광장치는 스텝 앤드 리피트방식, 또는 스텝 앤드 스캔방식에 한정되는 것이 아니라, 기판 (W) 상에서 복수의 쇼트영역을 부분적으로 중첩시킴으로써 그 복수의 쇼트영역에 하나의 패턴을 전사하는 스텝 앤드 스티치방식이어도 된다. 또한, 도 5 의 노광장치는 1 회의 주사노광에 의해 감광기판의 전면에 다수의 패턴을 형성하는 미러 프로젝션 방식이어도 된다. 또한, 스텝 앤드 스티치방식에서는 각 쇼트영역으로의 패턴의 전사시에, 정지노광방식, 및 주사노광방식 중 어느 것을 사용하여도 된다. 주사노광방식은, 예컨대 일본공개특허공보 평4-196513 호 및 대응하는 미국특허 제 5,473,410 호에 개시되어 있고, 본 국제출원에서 지정한 지정국, 또는 선택한 선택국의 국내법령이 허용하는 한에서 이 공보 및 미국특허의 개시를 원용하여 본문이 기재의 일부로 한다.

또한, 도 5 의 노광장치에서는 노광용 조명광으로서 수은램프로부터 발생하는 g선 (파장 436 ㎚) 이나 i 선 (파장 365 ㎚), KrF 엑시머레이저 (파장 248 ㎚), ArF 엑시머레이저 (파장 193 ㎚), F₂레이저 (파장 157 ㎚), Ar²레이저 및 금속증기레이저 또는 YAG 레이저 등의 고주파 등을 사용할 수 있다. 또, DFB 반도체레이저 또는 파이버레이저로부터 발진되는 적외역, 또는 가시역의 단일파장레이저를, 예컨대 에르븀 (또는 에르븀과 이트륨의 양방) 이 도프된 파이버 앰프로 증폭하고, 또한, 비선형광학결정을 사용하여 자외광으로 파장변환된 고주파를 사용하여도 된다 (상세한 것은 후술함). 또한, 노광용 조명광은 상술의 원자외역, 또는 진공자외역 (파장 120 ∼ 200 ㎚) 에 한정되는 것이 아니라, 레이저플라즈마 광원, 또는 SOR 로부터 발생하는 연X선영역 (파장 5 ∼ 15 ㎚ 정도), 예컨대 13.4 ㎚, 또는 11.5 ㎚ 의 EUV (Extreme Ultra Violet) 광이어도 되고, 또는 경X선영역 (파장 1 ㎚ 정도 이하) 이어도 된다. 또한, EUV 노광장치에서는 반사형 레티클 (마스크) 이 사용됨과 동시에, 투영광학계는 상면측만이 텔레센트릭한 축소계로, 또한 복수매 (3 ∼ 6 매 정도) 의 반사광학소자만으로 이루어지는 반사계이다.

또, 본 발명은 전자선 및 이온빔 등의 하전입자선을 사용하는 노광장치에 대해서도 적용할 수 있다. 또한, 전자선 노광장치는 직접묘화방식 (예컨대 셀프로젝션방식, 가변성형빔방식, 및 블랭킹 어퍼쳐 어레이방식 등을 포함) 이어도 되고, 또는 투영방식 (예컨대, 투과형 마스크를 사용하여 감광기판상에서 250 ㎚ 각 정도의 영역을 한번에 노광하는 방식) 이어도 된다. 직접묘화방식에서는 마스크를 사용하지 않지만, 전자선의 성형 등에 사용되는 셀 또는 어퍼쳐 등의 제조에 본 발명에 의한 노광장치를 적용할 수 있다.

이상과 같이, 도 5 의 노광장치는 마스크 또는 레티클 (셀 또는 어퍼쳐 등을 포함) 을 사용하는 것이면, 어떠한 구성, 방식의 노광장치이어도 좋다. 또한, 마스크 또는 레티클 제조의 노광장치 (도 2 ∼ 도 4) 도 상술한 디바이스제조용 노광장치 (도 5) 와 마찬가지로 어떠한 구성, 방식의 것이어도 되지만, 모마스크 (마스터레티클) 의 제조 등을 고려하면, 투영형, 특히 축소투영형인 것이 바람직하다. 또한, 도 2 ∼ 도 4 에 나타낸 노광장치에서는, 기판 (4) 을 시료대 (5) 상에 고정하는 것으로 하였으나, 진공흡착 또는 정전흡착에 의한 기판 (4) 의 변형 등을 피하기 위해, 시료대 (5) 상에서 흡착을 실시하지 않고 복수점 (예컨대 3 점) 으로 기판 (4) 을 지지하는 것만으로도 된다.

그러나, 상술의 각 실시형태에서는 기판 (블랭크스 ; 4) 으로서 투명기판 (석영유리 등) 을 사용하는 것으로 하였다. 이것은, 기판 (4) 은, 즉 워킹레티클 (34) 이 적용되는 노광장치 (도 5) 에서 사용하는 노광용조명광 (IL1) 이 진공자외역 (파장 100 ∼ 200 ㎚ 정도), 또는 그것보다도 긴 파장역인 것을 전제로 하였기 때문이다. 여기에서, 노광용 조명광 (IL1) 의 파장이 190 ㎚ 정도이상인 때에는, 기판 (4) 으로서 석영유리를 사용하는 것이 가능하지만, 그것보다 짧은 파장, 특히 파장이 100 ∼ 180 ㎚ 에서는 투과율의 점에서 기판 (4) 으로서 석영유리를 사용하는 것이 어려워진다. 따라서, 노광용 조명광 (IL1) 의 파장이 100 ∼ 180 ㎚ 인 때에는 기판 (4) 으로서, 예컨대, 석영, 불소가 도핑된 석영유리, 수정, LiF, LaF₃, 및 리튬 칼슘 알루미늄플로라이드 (라이카프결정) 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 기판 (4) 에 형성하는 마스크재료는 워킹레티클 (34) 의 종류 등에 따라 적당히 선택하면 되고, 상술한 크롬 등에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상술한 EUV 노광장치에서는 반사형 레티클이 사용되고, 노광파장이 13.4 ㎚ 인 때에는 실리콘과 몰리브덴이 번갈아 수십층 코팅된 다층막, 또는 노광파장이 11.5 ㎚ 인 때에는 몰리브덴과 베륨이 번갈아 수십층 코팅된 다층막이 마스크재료로서 기판 (4) 의 표면에 형성되고, 기판 (4) 으로서 유리기판만이 아니라 실리콘웨이퍼 등을 사용하는 것이 가능하다. 또, 플록시미티방식의 X 선노광장치, 및 전자선이나 이온빔 등의 하전입자선을 사용하는 노광장치 등에서는 투과형마스크 (스텐실마스크, 멤브레인마스크) 가 사용되고, 기판 (4) 으로서 실리콘웨이퍼 등을 사용하는 것이 가능하다.

그리고, 복수의 광학소자가 경통내에 형성된 투영광학계와, 다수의 광학소자 (옵티컬 인티그레이터 등을 포함) 로 구성되는 조명광학계의 적어도 일부를, 복수의 방진패드에 의해 지지되는 가대에 고정하고, 조명광학계 및 투영광학계의 광학조정을 각각 실시함과 동시에, 다수의 기계부품으로 이루어지는 레티클스테이지 (2) 나 웨이퍼스테이지 (시료대 (5) 와 XY 스테이지 (6) 등) 및 그 구동계 (리니어모터 등) 에 배선이나 배관을 접속하고, 또한 웨이퍼스테이지에 기준마크부재 (12 또는 46) 나 광전검출기 (56) 등을 배치하고, 다시 총합조정 (전기조정, 동작확인 등) 을 실시함으로써, 도 2 및 도 5 에 각각 나타낸 투영노광장치를 제조할 수 있다. 또한, 노광장치의 제조는 온도 및 청결도 등이 관리된 클린룸내에서 실시하는 것이 바람직하다.

또, 반도체디바이스는, 디바이스의 기능·성능설계를 실시하는 스텝, 이 설계스텝에 근거하여, 상술의 마스터레티클을 사용하여 도 2 의 노광장치에 의해 워킹레티클을 제작하는 스텝, 실리콘재료로 웨이퍼를 제작하는 스텝, 도 5 의 노광장치를 사용하여 워킹레티클의 패턴을 웨이퍼에 전사하는 스텝, 디바이스조립 스텝 (다이싱공정, 본딩공정, 패키지공정을 포함) 및 검사스텝 등을 거쳐 제조된다.

광원으로서는, 상기에 예시한 것 이외에도 각종의 것을 채용할 수 있고, 예컨대 DFB 반도체 레이저 또는 파이버레이저로부터 발진되는 적외역, 또는 가시역의 단일파장레이저를, 에르븀 (또는 에르븀과 이트륨의 양방) 이 도프된 파이버앰프로 증폭하고, 또한 비선형광학결정을 사용하여 자외광으로 파장변환한 고주파를 사용하여도 된다.

예컨대, 단일파장레이저의 발진파장을 1.51 ∼ 1.59 ㎛ 의 범위내로 하면, 발생파장이 189 ∼ 199 ㎚ 의 범위내인 8 배 고주파, 또는 발생파장이 151 ∼ 159 ㎚ 의 범위내인 10 배 고주파가 출력된다. 특히 발진파장을 1.544 ∼ 1.553 ㎛ 의 범위내로 하면, 193 ∼ 194 ㎚ 의 범위내의 8 배 고주파, 즉 ArF 엑시머레이저와 대략 동일파장이 되는 자외광이 얻어지고, 발진파장을 1.57 ∼ 1.58 ㎛ 의 범위내로 하면, 157 ∼ 158 ㎚ 의 범위내의 10 배 고주파, 즉 F₂레이저와 대략 동일파장이 되는 자외광이 얻어진다.

또, 발진파장을 1.03 ∼ 1.12 ㎛ 의 범위내로 하면, 발생파장이 147 ∼ 160 ㎚ 의 범위내인 7 배 고주파가 출력되고, 특히 발진파장을 1.099 ∼ 1.106 ㎛ 의 범위내로 하면, 발생파장이 157 ∼ 158 ㎛ 의 범위내의 7 배 고주파, 즉 F₂레이저와 대략 동일파장이 되는 자외광이 얻어진다. 또한, 단일파장 발진레이저로서는 이트륨 도프 파이버레이저를 사용한다.

명세서, 특허청구범위, 도면 및 요약을 포함하는, 1998년 3월 26일자 제출의 일본국 특허출원 제 10-98373호, 1998년 3월 31일자 제출의 일본국 특허출원 제10-103767 호 및 1998년 5월 12일자 제출의 일본국 특허출원 제10-146586 호의 모든 개시내용은, 똑같이 그대로 인용하여 여기에 포함되어 있다.

Claims (54)

1. 마스크에 형성된 패턴을 투영광학계를 통하여 감광기판상에 투영노광하는 방법에 있어서,

   상기 투영광학계에 의한 투영상의 위치를 계측하고,

   상기 투영상의 위치의 이상위치로부터의 어긋남량이 작아지도록 결상특성을 보정한 상태로 상기 마스크의 패턴을 투영노광하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 마스크에 마크를 형성하고, 이 마스크의 마크의 투영상을 계측하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 마스크에 형성된 패턴의 투영상을 계측하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
4. 마스크에 형성된 패턴을 투영광학계를 통하여 감광기판상에 투영노광하는 방법에 있어서,

   상기 마스크에 제 1 마크를 형성하고,

   제 2 마크 및 상기 제 1 마크에 대응하는 제 3 마크를 형성하여 이루어지는 관리용 기준마스크의 이 제 2 마크의 상기 투영광학계에 의한 투영상의 위치를 계측하여 제 2 상위치로 하고,

   상기 제 2 상위치의 이상위치로부터의 어긋남량이 작아지도록 결상특성을 예비적으로 보정한 상태에서의 상기 제 3 마크의 상기 투영광학계에 의한 투영상의 위치를 구하여 제 3 상위치로 하고,

   상기 마스크의 상기 제 1 마크의 상기 투영광학계에 의한 투영상의 위치를 계측하여 제 1 상위치로 하고,

   상기 제 1 상위치가 상기 제 3 상위치에 대하여 소정의 위치관계로 되도록 결상특성을 보정한 상태로 상기 마스크의 패턴을 투영노광하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 마크는 상기 마스크의 패턴이 형성된 패턴영역의 주변영역에 형성하고,

   상기 제 2 마크는 상기 관리용 기준마스크의 상기 패턴영역에 상당하는 제 1 영역에 형성하고,

   상기 제 3 마크는 상기 관리용 기준마스크의 상기 주변영역에 상당하는 제 2 영역에 형성한 것을 특징으로 하는 노광방법.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 소정의 위치관계는, 상기 제 1 상위치가 상기 제 3 상위치에 일치 또는 근접하는 관계인 것을 특징으로 하는 노광방법.
7. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 마스크의 상기 제 1 마크의 위치와 상기 관리용 기준마스크의 상기 제 3 마크의 위치의 어긋남량을 미리 계측하여 보정값으로 하고,

   상기 소정의 위치관계는, 상기 제 1 상위치가 상기 제 3 상위치를 상기 보정값으로 보정한 위치에 실질적으로 일치하는 관계인 것을 특징으로 하는 노광방법.
8. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 내지 제 3 마크는 공간상계측용 마크이고, 이 제 1 내지 제 3 마크의 상기 투영광학계에 의한 투영상의 위치는 공간상계측방법에 의해 계측되는 것을 특징으로 하는 노광방법.
9. 제 4 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 내지 제 3 마크의 상기 투영광학계에 의한 투영상의 위치의 계측은, 이 투영광학계의 광축과 평행한 제 1 방향, 이 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향, 및 이 제 1 및 이 제 2 방향에 직교하는 제 3 방향 중 적어도 하나의 성분에 대하여 실시하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
10. 제 4 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 결상특성은, 상기 투영광학계의 투영배율, 상기 투영광학계의 수차, 상기 마스크의 상기 투영광학계에 대한 위치, 및 상기 감광기판의 상기 투영광학계에 대한 위치 중 적어도 하나를 조정함으로써, 보정되는 것을 특징으로 하는 노광방법.
11. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 내지 제 3 마크는 복수의 배열된 슬릿 또는 핀홀로 이루어지는 마크요소로 구성되는 것을 특징으로 하는 노광방법.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 내지 제 3 마크는, 상기 슬릿의 굵기 또는 상기 핀홀의 크기 및 간격이 서로 다른 복수 종류의 마크요소로 구성되고, 이 복수 종류의 마크요소 중 적어도 하나를 선택하여, 투영상의 위치를 계측하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
13. 제 4 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 관리용 기준마스크의 상기 제 2 마크는, 상기 제 1 영역에 복수 분산적으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 노광방법.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 제 2 마크의 상기 투영광학계에 의한 투영상의 각각의 위치의 이상위치로부터의 어긋남량의 자승에 가중계수를 곱한 것의 총합이 최소로 되도록 상기 결상특성의 예비적인 보정을 실시하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 가중계수는 상기 제 2 마크의 각각에 대하여 동일한 것을 특징으로 하는 노광방법.
16. 제 14 항에 있어서, 상기 가중계수는 상기 제 2 마크의 상기 제 1 영역내에서의 위치에 따라 다른 것을 특징으로 하는 노광방법.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 가중계수는 상기 제 2 마크의 상기 제 1 영역내에서의 위치가 외측으로 감에 따라 순차적으로 크게 또는 순차적으로 작게 되도록 선정된 것을 특징으로 하는 노광방법.
18. 전사용 패턴을 확대한 패턴을 복수매의 마스크의 패턴으로 분할하고, 감광기판의 표면에 복수매의 상기 마스크의 패턴의 투영광학계에 의한 축소상을 화면연결을 실시하면서 순차적으로 투영노광하는 방법으로서,

    상기 마스크의 패턴이 형성된 패턴영역의 주변영역에 제 1 마크를 각각 형성하고,

    상기 마스크의 상기 패턴영역에 상당하는 제 1 영역에 복수의 제 2 마크를 형성함과 동시에, 상기 마스크의 상기 주변영역에 상당하는 제 2 영역에 상기 제 1 마크에 상대하는 제 3 마크를 형성하여 이루어지는 관리용 기준마스크의 이 제 2 마크의 상기 투영광학계에 의한 투영상의 위치를 각각 계측하여 제 2 상위치로 하고,

    상기 제 2 상위치의 이상위치로부터의 어긋남량이 작아지도록 결상특성을 예비적으로 보정한 상태에서의 상기 제 3 마크의 상기 투영광학계에 의한 투영상의 위치를 구하여 제 3 상위치로 하고,

    상기 마스크의 상기 제 1 마크의 상기 투영광학계에 의한 투영상의 위치를 계측하여 제 1 상위치로 하고,

    상기 제 1 상위치가 상기 제 3 상위치에 일치 또는 근접하도록 결상특성을 보정한 상태에서 상기 마스크의 패턴을 순차적으로 투영노광하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 마스크는 마스터 마스크이고, 상기 감광기판은 마스크제조용 기판인 것을 특징으로 하는 노광방법.
20. 제 18 항에 있어서, 상기 마스크는 워킹 마스크이고, 상기 감광기판은 디바이스 제조용 기판인 것을 특징으로 하는 노광방법.
21. 제 18 항에 있어서, 상기 제 2 마크의 상기 투영광학계에 의한 투영상의 각각의 위치의 이상위치로부터의 어긋남량의 자승에 가중계수를 곱한 것의 총합이 최소로 되도록 상기 결상특성의 예비적인 보정을 실시하고,

    상기 가중계수는 상기 제 2 마크의 상기 제 1 영역내에서 다른 마스크와의 화면연결이 실시되는 변의 근방의 부분에 위치하는 것이 크고, 그 나머지의 부분이 작아지도록 선정된 것을 특징으로 하는 노광방법.
22. 마스크에 형성된 패턴을 투영광학계를 통하여 감광기판상에 투영노광하는 방법에 있어서,

    상기 마스크의 패턴이 형성된 패턴영역의 주변영역까지 이 패턴의 일부 또는 전부를 이르게 하여, 이 패턴의 이 주변영역에 있는 부분을 공간상계측용 마크부로 하고,

    상기 마스크의 상기 마크부의 상기 투영광학계에 의한 투영상의 위치를 공간상계측방법에 의해 계측하고,

    상기 마크부의 상위치의 이상위치로부터의 어긋남량이 최소로 되도록, 결상특성을 보정함과 동시에, 상기 마크부를 블라인드로 차광한 상태로 하여 상기 마스크의 패턴을 투영노광하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
23. 마스크에 형성된 패턴을 투영광학계를 통하여 감광기판상에 투영노광하는 장치에 있어서,

    그 패턴영역에 전사해야 할 패턴이, 이 패턴영역의 주변영역에 공간상계측용 제 1 마크가 형성된 마스크, 및 상기 마스크의 상기 패턴영역에 상당하는 제 1 영역에 공간상계측용 제 2 마크를 형성함과 동시에, 상기 주변영역에 상당하는 제 2 영역에 상기 제 1 마크에 상대하는 공간상계측용 제 3 마크를 형성하여 이루어지는 관리용 기준마스크를 선택적으로 또는 동시에 지지하는 마스크스테이지;

    노광대상으로서의 감광기판을 지지하는 기판스테이지;

    상기 마스크스테이지 및 상기 기판스테이지를 이동하는 구동장치;

    상기 기판스테이지에 형성된 수광부를 갖는 공간상계측장치;

    결상특성을 조정하는 조정장치; 및

    상기 관리용 기준마스크의 상기 제 2 마크의 상기 투영광학계에 의한 투영상의 위치를 상기 공간상계측장치로 계측하여 제 2 상위치로 하고, 이 제 2 상위치의 이상위치로부터의 어긋남량이 최소로 되도록, 상기 조정장치에 의해 결상특성을 예비적으로 보정한 상태에서의 상기 제 3 마크의 상기 투영광학계에 의한 투영상의 위치를 계측하여 제 3 상위치로 하여, 상기 제 1 상위치가 상기 제 3 상위치에 일치 또는 근접하도록, 상기 조정장치에 의해 결상특성을 보정한 상태로 상기 마스크의 패턴을 상기 감광기판에 전사하도록 제어하는 제어장치를 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
24. 전사용 패턴을 확대한 패턴을 복수매의 모마스크의 패턴으로 분할하고, 마스크기판의 표면에 복수매의 상기 모마스크의 패턴의 투영광학계에 의한 축소상을 화면연결을 실시하면서 순차적으로 투영노광하는 방법으로서,

    상기 마스크기판 상의 실투영점의 이상투영점에 대한 변위를 구하고,

    구한 변위에 근거하여 상기 모마스크에 형성하는 패턴의 적어도 일부를 왜곡시키거나, 또는 상기 투영광학계의 물체면측에서의 상기 모마스크의 패턴의 위치를 시프트시키는 것을 특징으로 하는 노광방법.
25. 제 24 항에 있어서, 상기 변위는, 상기 모마스크의 패턴의 변형, 상기 투영광학계의 수차 및 상기 마스크기판의 변형 중 적어도 하나에 의해 발생하는 변위인 것을 특징으로 하는 노광방법.
26. 마스터 마스크의 패턴의 상을 제 1 투영광학계에 의해 마스크기판 상에 투영하여 워킹마스크를 제조하고, 이 워킹마스크의 패턴의 상을 제 2 투영광학계에 의해 마이크로디바이스가 형성되는 디바이스기판상에 투영노광하는 방법에 있어서,

    상기 마스크기판 상의 실투영점의 이상투영점에 대한 변위 및 상기 디바이스기판 상의 실투영점의 이상투영점에 대한 변위 중 적어도 일방을 구하고,

    구한 변위에 근거하여 상기 마스터 마스크에 형성하는 패턴의 적어도 일부를 왜곡시키거나, 또는 상기 제 1 투영광학계의 물체면측에서의 상기 마스터 마스크의 패턴위치를 시프트시키는 것을 특징으로 하는 노광방법.
27. 제 26 항에 있어서, 전사용 패턴을 확대한 패턴을 복수매의 상기 마스터 마스크의 패턴으로 분할하고, 상기 마스크기판의 표면에 복수매의 상기 마스터 마스크의 패턴의 축소상을 화면연결을 실시하면서 순차적으로 전사하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
28. 제 26 항 또는 제 27 항에 있어서, 상기 변위는, 상기 마스터 마스크의 패턴의 변형, 상기 제 1 투영광학계의 수차, 상기 마스크기판의 변형, 상기 워킹마스크의 패턴의 변형 및 제 2 투영광학계의 수차 중 적어도 하나에 의해 발생하는 변위인 것을 특징으로 하는 노광방법.
29. 제 1 항 ∼ 제 19 항, 제 21 항, 제 22 항 및 제 24 항 중 어느 한 항 기재의 노광방법을 사용하여 제조된 것을 특징으로 하는 포토마스크.
30. 제 1 항 ∼ 제 18 항, 제 20 항 ∼ 제 22 항, 제 26 항 및 제 27 항 중 어느 한 항 기재의 노광방법을 사용하여 제조된 것을 특징으로 하는 마이크로디바이스.
31. 전사용 패턴이 형성된 포토마스크의 제조방법에 있어서,

    상기 전사용 패턴을 확대한 패턴을 복수매의 모마스크의 패턴으로 분할하고,

    상기 포토마스크용 기판의 표면에 얼라인먼트마크를 형성하고,

    상기 얼라인먼트마크를 사용하여, 상기 포토마스크용 기판과 상기 모마스크를 위치 맞추면서, 상기 포토마스크용 기판의 표면에 복수매의 상기 모마스크 의 패턴의 축소상을 화면연결을 실시하면서 순차적으로 전사하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
32. 제 31 항 기재의 포토마스크의 제조방법을 사용하여 제조된 것을 특징으로 하는 위치맞춤용 얼라인먼트마크를 갖는 포토마스크.
33. 제 32 항 기재의 포토마스크 상의 패턴을 디바이스용 기판상에 투영하는 노광방법에 있어서,

    상기 포토마스크의 상기 얼라인먼트마크를 사용하여, 이 포토마스크와 상기 디바이스용 기판을 위치맞춤하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
34. 복수매의 모마스크를 수납하는 마스크수납장치;

    이 마스크수납장치로부터 선택된 1 장의 모마스크가 탑재되는 마스크스테이지;

    이 마스크스테이지 상의 모마스크의 패턴의 축소상을 얼라인먼트마크가 형성된 포토마스크용 기판상에 투영하는 투영광학계;

    상기 포토마스크용 기판을 상기 투영광학계의 광축에 수직한 평면상에서 위치결정하는 기판스테이지; 및

    상기 복수매의 모마스크의 패턴의 축소상의 화면연결을 상기 포토마스크용 기판상에서 실시하기 위해, 상기 기판스테이지 상의 상기 포토마스크용 기판의 상기 얼라인먼트마크를 사용하여, 상기 마스크스테이지 상의 상기 모마스크와 상기 기판스테이지 상의 상기 포토마스크용 기판과의 위치맞춤을 실시하는 얼라인먼트계를 갖는 것을 특징으로 하는 노광장치.
35. 제 32 항 기재의 포토마스크 상의 패턴상을 디바이스용 기판 상에 투영하는 노광장치에 있어서,

    상기 포토마스크가 탑재되는 마스크 스테이지;

    이 마스크 스테이지 상의 포토마스크의 패턴의 축소상을 상기 디바이스용 기판상에 투영하는 투영광학계;

    상기 디바이스용 기판을 상기 투영광학계의 광축에 수직한 평면상에서 위치결정하는 기판스테이지; 및

    상기 포토마스크의 패턴을 상기 디바이스용 기판상에 투영하기 위해, 상기 마스크스테이지 상의 상기 포토마스크의 상기 얼라인먼트마크를 사용하여, 상기 마스크스테이지 상의 상기 포토마스크와 상기 기판스테이지 상의 상기 다비이스용 기판과의 위치맞춤을 실시하는 얼라인먼트계를 갖는 것을 특징으로 하는 노광장치.
36. 포토마스크용 제 1 기판 상에 얼라인먼트마크를 형성하고, 마이크로디바이스가 형성되는 제 2 기판 상에 전사해야 할 디바이스패턴을 복수의 요소패턴으로 나눔과 동시에, 상기 얼라인먼트마크를 검출하여 얻어지는 위치정보를 사용하여, 상기 복수의 요소패턴의 축소상을 각각 상기 제 1 기판 상에 전사하여 상기 디바이스패턴을 형성하고, 상기 디바이스패턴이 형성된 포토마스크의 상기 얼라인먼트마크를 사용하여 상기 디바이스패턴을 상기 제 2 기판상에 전사하는 것을 특징으로 하는 마이크로디바이스의 제조방법.
37. 복수의 마스크를 사용하여, 감광기판 상에서 부분적으로 중첩하는 복수의 영역에 각각 패턴을 전사하는 노광방법으로서,

    상기 패턴의 전사시의 상기 복수의 영역의 일부에서의 노광량을 다른 영역에서의 노광량과 다르게 하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
38. 제 37 항에 있어서, 상기 복수의 영역에 각각 전사되는 패턴상의 선폭변화량에 따라 상기 노광량을 결정하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
39. 제 37 항에 있어서, 상기 패턴의 전사로부터 상기 감광기판의 현상처리까지의 시간에 따라 상기 노광량을 결정하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
40. 제 37 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 영역에 각각 전사되는 패턴은 서로 다른 마스크에 형성되고, 상기 복수의 영역에서 각각 상기 노광량을 다르게 하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
41. 제 37 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항 기재의 노광방법을 사용하여, 스텝 앤드 스티치방식으로 포토마스크용 기판상에 복수의 패턴을 각각 전사하는 공정을 포함하는 포토마스크 제조방법.
42. 제 37 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항 기재의 노광방법을 사용하여, 스텝 앤드 스티치방식으로 포토마스크용 기판상에 복수의 패턴을 각각 전사하는 공정을 포함하는 디바이스 제조방법.
43. 마스크에 조명빔을 조사함과 동시에, 투영광학계를 통하여 상기 조명빔으로 감광기판을 노광하는 방법에 있어서,

    상기 조명빔의 조사영역내의 서로 다른 복수점에서 각각 상기 투영광학계에 의한 투영상을 검출하여 얻어지는 제 1 정보에 근거하여, 상기 투영상의 광학특성을 조정하고, 상기 광학특성이 조정된 상태에서 상기 조명영역의 외측의 적어도 하나의 계측점에서 상기 투영광학계에 의한 투영상을 검출하여 얻어지는 제 2 정보를 기억하고,

    상기 마스크를 사용하여 상기 조명빔으로 상기 감광기판을 노광하기 위해, 상기 제 2 정보를 이용하여, 상기 투영광학계에 의한 패턴상의 특성을 조정하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
44. 제 43 항에 있어서, 상기 마스크 상에서 상기 조명영역의 외측에 배치되는 마크를 검출하고, 상기 제 2 정보와 상기 마크의 검출에 의해 얻어지는 제 3 정보에 근거하여, 상기 패턴상의 특성을 조정하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
45. 제 44 항에 있어서, 상기 마크는, 상기 감광기판상에 전사해야 할 패턴이 형성되는 상기 마크상의 패턴영역 외에서 서로 다른 복수의 위치에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 노광방법.
46. 제 45 항에 있어서, 상기 마스크와 다른 특정 마스크를 사용하여 상기 제 1 및 제 2 정보를 얻는 것을 특징으로 하는 노광방법.
47. 제 46 항에 있어서, 상기 특정 마스크는, 상기 패턴영역에 대응하는 제 1 영역과 그 외측의 제 2 영역에 각각 복수의 마크가 형성되고, 상기 제 1 영역의 마크검출에 의해 상기 제 1 정보를 얻음과 동시에, 상기 제 2 영역의 마크검출에 의해 상기 제 2 정보를 얻는 것을 특징으로 하는 노광방법.
48. 제 43 항 내지 제 47 항 중 어느 한 항 기재의 노광방법을 사용하여, 디바이스패턴을 워크피스 상에 전사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
49. 제 43 항 내지 제 47 항 중 어느 한 항 기재의 노광방법을 사용하여, 복수의 모마스크에 형성된 패턴을 스텝 앤드 스티치방식으로 포토마스크용 기판상에 전사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
50. 제 49 항에 있어서, 상기 투영광학계는 상기 모마스크의 패턴을 축소투영하고, 상기 투영광학계의 투영배율의 역수배만큼 상기 포토마스크에 형성해야 할 디바이스패턴을 확대하고, 이 확대된 패턴을 요소, 또는 기능마다 나누어 상기 복수의 모마스크에 각각 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
51. 노광장치에서 사용하는 포토마스크를 제조하는 방법에 있어서,

    상기 포토마스크에 형성해야 할 디바이스패턴의 확대패턴이 복수로 분할되어 각각 형성되는 복수의 모마스크를 사용하여, 상기 포토마스크용 기판 상에서 부분적으로 중첩하는 복수의 영역을 각각 노광함과 동시에, 상기 노광장치에 의한 상기 모마스크의 전사특성에 근거하여, 상기 기판 상에서의 상기 분할된 패턴의 축소상의 형상과 위치 중 적어도 하나를 조정하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
52. 제 51 항에 있어서, 상기 전사특성에 근거하여, 상기 확대패턴으로부터 생성되는 상기 분할된 패턴의 설계데이터를 수정하고, 이 수정된 설계데이터에 따라 상기 분할된 패턴을 상기 모마스크에 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
53. 제 51 항에 있어서, 상기 전사특성에 근거하여, 상기 분할된 패턴의 축소상을 형성하는 투영광학계의 광학특성을 조정하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
54. 제 51 항에 있어서, 상기 분할된 패턴을 상기 기판상에 전사하기 위해, 상기 모마스크와 상기 기판을 동기이동하여 상기 복수의 영역을 각각 주사노광하고, 상기 축소상의 형상을 조정하기 위해, 상기 전사특성에 근거하여 상기 주사노광의 조건을 변경하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.