반도체 장치의 제조 방법 document_id A220623039819

본 발명은 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이며, 보다 특정적으로는, 노광시의 초점 위치를 높은 정밀도로 검출하는 것에 의해 높은 정밀도의 패턴 형성을 행하는 것이 가능한 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다. 종래의 노광 장치에 있어서 노광시의 초점 위치 검출을 행할 때에는, 피측정 대상인 기판의 표면에 검출광을 넓은 각으로 유도하여, 기판 최표면에서의 반사율을 높이고 있었다. 그리고, 기판으로부터의 반사광을 광 검출기로 검출하고, 그 반사광의 위치를 측정하는 것에 의해 노광시의 초점 위치 검출을 행하고 있었다. 그런데, 최근, 액침 노광(Liquid Immersion Lithography)이라 불리는 새로운 노광 기술이 주목받고 있지만, 이 액침 노광은 스텝퍼의 투영 렌즈와 웨이퍼 사이에 액체를 채운 상태로 노광하는 기술이다. 액침 노광의 경우, 레지스트상에 액체가 존재하고 있기 때문에, 상기의 경우와 마찬가지의 수법에 의해 실시간으로 노광시의 초점 위치 검출을 행하는 것은 곤란해진다. 그래서, 다른 웨이퍼 스테이지에 의해, 공기 중에서 검출광의 초점 위치를 검출하고, 이 데이터를 사용하는 것이 제안되어 있다. 또, 종래의 노광 장치를 이용한 노광 방법에 대해서는, 일본 공개 특허 공보 평09-036017호, 국제 공개 특허 공보 WO00/58761호, 일본 공개 특허 공보 제2004-207709호, 일본 공개 특허 공보 제2005-099648호 등에 기재되어 있다. 노광시에 초점 위치를 검출할 때에 기판 표면에 조사되는 검출광으로는 무편광광을 채용하는 경우가 많다. 그 검출광은 상기한 바와 같이, 기판 최표면에서의 검출광의 반사율이 높아지도록 넓은 각으로 기판 표면에 조사되지만, 그 검출광의 일부는 기판상에 형성된 막 내로 입사되고, 각 박막 내에서 다중 반사되어 간섭한다. 그 결과, 상기 검출광은 기판 최표면보다 아래로부터의 반사도 포함한 브로드한 높이(검출 위치)나 폭을 갖는 반사광이 된다. 이 때문에, 기판 최표면보다 낮은 위치가 검출되는 경우도 있고, 또는 하지의 박막 내에서의 다중 반사의 영향에 의해 검출광이 주기적으로 변동하기 때문에 검출 오차도 생길 수 있게 된다. 이 문제는 액침 노광에서 표면화(顯在化)하는 경향이 있지만, 통상의 공기 중의 노광에서도 동일한 문제가 내재되어 있다. 상기한 바와 같이, 노광시의 초점 위치의 검출 오차의 문제는 액침 노광에서 나타나는 것으로 생각되지만, 이하에서는, 이러한 문제가 액침 노광에서 나타나는 이유에 대하여 설명한다. 액침 노광의 경우, 노광시에 레지스트상에 액체가 존재하고 있기 때문에, 초점 위치 검출용 검출광은 액체를 통과하게 된다. 그런데, 액체에 광이 입사할 때의 굴절률은 공기 중에 광이 입사할 때의 굴절률보다 크기 때문에, 액침 노광시의 레지스트 표면에서의 검출광의 반사율은 통상의 노광의 경우의 반사율보다 저하하게 된다. 여기서, 복수 매체간의 굴절률의 차와, 매체간의 계면에서의 반사율의 관계에 대하여 설명한다. 제 1 매체로부터 제 2 매체로 각도 θ로 입사하는 광의 단일 계면의 진폭 반사율은 프레넬의 공식에 의하면, 예컨대, s 편광, p 편광에 대하여 각각 하기의 수학식 1, 수학식 2와 같이 주어진다. 하기의 수학식 1, 수학식 2에서, n1, n2는 각각 제 1 및 제 2 매체의 굴절률이다. 광강도 반사율은 이 진폭 반사율의 제곱으로 나타내어진다. 상기 수학식 1, 수학식 2로부터, 제 1 매체의 굴절률(n1)과 제 2 매체의 굴절률(n2)의 차가 클수록 단일 계면의 반사율이 높아지는 것을 알 수 있다. 따라서, 액침 노광과 같이, 액체인 노광 매체에 대한 굴절률과, 레지스트에 대한 굴절률의 차가 작아지는 경우, 기판 최표면(예컨대, 노광 매체와 레지스트의 계면)의 반사율을 높이는 것이 곤란해진다. 그 결과, 초점 위치 검출시에 레지스트 내부로 침입하는 검출광이 많아지고, 그 검출광이 내부의 반사면에서 다중 반사하여 간섭하고, 초점 위치의 검출 정밀도가 통상 노광의 경우보다 저하하기 쉬워진다.