KR100223228B1 - 주사형 투영노광장치 및 이를 사용한 소자제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 주사형 노광장치는, 제 1물체가 놓이는 제 1가동스테이지와; 제 2물체가 놓이는 제 2가동스테이지와; 제 1물체의 패턴을 제 2물체에 투영하는 투영광학계와; 상기 제 1 및 제 2가동스테이지를 상기 투영광학계에 대하여 상대적으로 동기시켜서 주사이동시키면서 제 1물체의 패턴을 상기 투영광학계에 의해 제 2물체 위에 투영하는 주사기구와; 미리 측정된 노광조건의 변화에 대응함과 동시에 상기 제 1 및 제 2가동스테이지중 적어도 어느 한쪽을 이동시킴으로써 발생되는 데이터를 저장하는 저장수단과; 상기 제 1 및 제 2가동스테이지중 적어도 어느 한쪽의 구동에 대하여, 상기 저장된 데이터에 의거하여 결정된 보정값을 반영하면서 실제의 노광처리시에 상기 제 1 및 제 2이동스테이지의 구동을 제어하는 제어수단을 구비하고, 상기 보정값은 상기 제 1 및 제 2가동스테이지중 적어도 어느 한쪽의 복수의 가속도나 속도에 대해서 결정되고, 해당 보정값이 이들의 방향과 가속도나 속도에 따라서 가변적으로 설정되는 것을 특징으로 한다.

Description

주사형 투영노광장치 및 이를 사용한 소자제조방법

본 발명은 반도체소자의 제조에 사용되는 노광장치에 관한 것으로서, 보다상세하게는 포토마스크패턴을 웨이퍼위에 투영해서 전사하는 투영노광장치 및 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 반도체소자의 제조방법에 관한 것이다. 보다상세하게는, 본 발명은, 주사형 노광장치 및 방법에 관한 것이고, 또한 이를 이용한 반도체소자제조방법에 관한 것으로서, 웨이퍼를 포토마스크패턴에 투영노광하기위해, 마스크와 웨이퍼를 투영광학계(투영노광계)에 대해서 동기시켜 주사이동시키는 것을 특징으로 한다. 일례로서, 본 발명은, IC 또는 LSI 등의 반도체소자, CCD 등의 촬상소자, 액정패널 등의 표시소자 또는 자기헤드를 제조하기 위한 소자제조방법중에서, 리소그래피공정에서 이용가능한 주사형 투영노광장치에 있어서, 투영광학계에 의해 레티클(제 1물체)의 패턴을 웨이퍼(제 2물체)의 표면에 투영할때의 웨이퍼정렬(얼라인먼트)을 행하는데 적절하게 적용할 수 있다.

IC 또는 LSI 등의 반도체소자의 집적밀도는 상당히 증가하였다. 반도체웨이퍼를 위한 미세가공기술에서 주요 역할을 충족시키는 투영노광장치에 대해서는, 원호형상의 노광영역을 갖는 등배의 미러광학계에 대해서 마스크와 감광기판을 주사이동하면서 노광처리를 행하는 등배투영노광장치(미러투영얼라이너: mirror projection aligner), 또는 감광기판위에 굴절광학계를 개재하여 마스크패턴의 상을 형성하고 감광기판을 스텝앤리피트방식(step-and-repeat process)으로 노광하는 축소투영노광장치(스테퍼, stepper)등의 각종 노광장치가 개발되어 있다.

최근, 1개의 반도체소자의 칩패턴의 크기가 증가하고 있으므로, 따라서, 투영노광장치에 있어서는, 마스크의 넓은 면적의 패턴을 감광기판위에 프린트할 수있는 노광면적을 확대하는 것이 요구되고 있다.

이들 요구사항을 충족시키기 위해서는, 고해상도와 확대된 화면크기를 제공하는 스텝앤스캔방식의 주사형 투영노광장치(노광장치)가 여러 가지 제안되어 있다. 이와 같은 주사형 노광장치에서는, 레티클의 표면상의 패턴은 슬릿형상의 광빔으로 조명하고, 또한 슬릿형상의 광빔으로 조명된 패턴을 투영계(투영광학계)에 의해 주사할 때에, 주사동작에 의해 웨이퍼상에 전사된다.

이와 같은 주사형 투영노광장치에 대한 많은 제안이 있었고, 일례로서는, 종래의 반사투영광학계를 가진 등배의 주사형 노광장치를 개량하고, 또한 굴절소자를 투영광학계에 내장시켜서, 굴절소자와 반사소자를 조합하여 이용하도록 한 것이 있다. 다른 예로서는, 굴절소자만으로 이루어진 축소투영광학계를 사용하고, 또한 마스크스테이지와 감광기판의 스테이지(웨이퍼스테이지)와의 양쪽을 축소배율에 대응하는 속도비로 서로 동기시켜 주사이동하는 주사형 노광장치가 있다.

제23도는 주사형 노광장치의 주요부분의 개략도이다. 도면에서 원화(original)가 형성되어 있는 마스크(레티클)(1)는 마스크스톄이지(3)에 의해 지지되고, 웨이퍼(감광기판)(13)는 웨이퍼스테이지(5)에 의해 지지되어 있다. 마스크(1)와 웨이퍼(13)는 투영광학계(2)에 대해서 서로 광학적으로 공액(conjugate)인 관계로 배치되어 있어, 조명계(도시되지 않음)로부터의 도면에서 Y방향으로 연장되는 슬릿형상의 노광광(12)이 마스크(1)를 조명하여 투영광학계(2)의 투영배율에 대응하는 크기로 웨이퍼(13)위에 상을 형성하고 있다. 주사노광은, 슬릿형상의 노광광(12), 즉 투영광학계(2)에 대해서, 마스크스테이지(3)와 웨이퍼스테이지(5)의 쌍방을 광학배율에 대응하는 속도비로 이동시켜 마스크(1)와 웨이퍼(13)를 주사함으로써 행하고 있다. 이에 의해, 마스크(1)위의 소자패턴(103)전체를 웨이퍼(13)위의 전사영역(10)으로 전사하고 있다.

이 주사노광은, 실제로 다음과 같이 대별해서 두 종류의 웨이퍼에 대해 행한다.

(a1) 마스크패턴이 전사되어 있지 않은 웨이퍼(이하, ''제 1웨이퍼''라 칭함)

(a2) 마스크패턴이 미리 형성되어 있는 웨이퍼(이하, ''제 2웨이퍼''라 칭함)

제 2웨이퍼위에 마스크패턴이 중첩해서 프린트될 때에, 마스크(1) 및 웨이퍼(13)의 패턴은 정렬광학계(4)를 통하여 또한 마크검출수단(15)을 사용함으로써 검출하고, 그 검출결과를 연산처리회로(16)에 의해 처리한다. 이 처리 결과 및 레이저간섭계(7),(8)에 의해 모니터한 마스크스테이지와 웨이퍼스테이지의 위치에 의거하여 마스크와 웨이퍼를 정렬한다. 다음에, 마스크스테이지(3)와 웨이퍼스테이지(4)는, 구동제어수단(17)에 의한 제어하에서 서로 동기시켜 이동하여 주사노광을 행해도 된다.

축소투영광학계를 이용한 경우, 사용되는 마스크(1)는 웨이퍼(13)위에 형성되는 패턴영역보다도 투영배율에 대응하는 양만큼 크다. 이와 같이 큰 마스크(1)를 지지하기 위해서는, 마스크스테이지(3)가 커야 할 필요가 있다. 이러한 마스크에 대한 구동계를 고려하면, 무게도 증가한다. 이에 대해, 실제의 노광처리시에 마스크스테이지(3)의 미끄럼이동은, 마스크스테이지(3)의 무게중심의 이동에 의한 투영광학계(2)의 자세에 오차가 발생하고, 또는 그에 상당하는 편심이 발생하는 문제점을 초래한다.

또한, 이와 같이 무거운 마스크스테이지(3)를 구동시키기 위해서, 마스크스테이지(3)를 소정속도로 가속화시킬 때의 반동에 기인한 투영광학계(2)의 진동이나 마스크스테이지(3)자체의 피칭의 문제점이 발생한다. 또한 이와 같은 진동도 투영광학계(2)의 자세변화를 초래하고, 이 자세변화로 인해, 소망의 노광영역으로부터 화상이 벗어난 채로 프린트되는 문제점이 발생한다. 또, 마스크스테이지의 피칭에 의해서도 노광평면에 대한 상변위가 발생한다. 이러한 진동에 기인한 편차는, 주사방향으로 발생한 경우, 중첩정밀도의 열화를 초래하고, 또, 주사방향에 수직인 방향으로의 진동은 웨이퍼면위의 초점오차(비초점(defocus)과 경사)를 초래하며, 그 결과, 제 1웨이퍼처리와 제 2웨이퍼처리시에 노광정밀도의 열화로 된다.

마스크스테이지(3)를 구동하는 것에 기인하는 투영광학계(2)의 진동의 영향을 배제하기 위해서는, 마스크스테이지를 가속의 개시로부터 진동의 영향을 무시할 수 있는 위치까지 이동시키고, 그 위치로부터 노광을 개시할 필요가 있다. 마스크스테이지를 구동함으로써 투영광학계의 진동을 크게 일으키는 경우, 실질적인 시간은 주사이동의 개시부터 노광의 개시까지 설정되어야 한다. 따 라서, 처리 능력이 낮아진다.

또한, 마스크스테이지의 상기한 위치까지의 주사거리는 보다 길게 된다. 주사형 노광장치에서는, 처리능력을 향상시키기 위하여 웨이퍼위의 흘수번호의 쇼트(shot)와 짝수번호의 쇼트사이에서 마스크스테이지의 주사방향이 일반적으로 반대방향이므로, 주사거리의 연장은 주사방향의 반대쪽위에 모두 나타난다. 이에의해 노광장치 전체의 부피가 크게 된다.

본 발명의 목적은, 상기 문제중 적어도 하나를 해결하고 또한 처리능력의 감소나 주사거리의 증가없이 스테이지구동에 기인한 진동의 영향을 배제시키는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 높은 정밀도의 반도체 소자의 제조 또는 높은 정밀도의 노광처리를 보증하는 주사형 투영노광장치 또는 이를 이용한 소자제조방법을제공하는 데 있다.

본 발명의 제 1측면에 의하면, 제 1물체가 놓이는 제 1가동스테이지와; 제 2물체가 놓이는 제 2가동스테이지와; 제 1물체의 패턴을 제 2물체에 투영하는 투영광학계와; 상기 제 1 및 제 2가동스테이지를 상기 투영광학계에 대하여 상대적으로 동기시켜서 주사이동시키면서 제 1물체의 패턴을 상기 투영광학계에 의해 제 2물체 위에 투영하는 주사기구와; 미리 측정된 노광조건의 변화에 대응함과 동시에 상기 제 1 및 제 2가동스테이지중 적어도 어느 한쪽을 이동시킴으로써 발생되는데이터를 저장하는 저장수단과; 상기 제 1 및 제 2가동스테이지중 적어도 어느 한쪽의 구동에 대하여, 상기 저장된 데이터에 의거하여 결정된 보정값을 반영하면서 실제의 노광처리시에 상기 제 1 및 제 2이동스테이지의 구동을 제어하는 제어수단을 구비하고, 상기 보정값은 상기 제 1 및 제 2가동스테이지중 적어도 어느 한쪽의 복수의 가속도나 속도에 대해서 결정되고, 해당 보정값이 이들의 방향과 가속도나 속도에 따라서 가변적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치가 제공된다.

상기한 바와 동일한 특징을 지니는 주사노광방법이나 반도체디바이스제조방법도 본 발명의 범위내에 포함될 수 있다.

본 발명의 상기 제 1측면의 바람직한 일형태에 의하면, 상기 보정값은 제 2물체위에 있어서의 제 1물체의 패턴의 투영상의 편차에 대해서 결정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 측면의 바람직한 다른 형태에 의하면, 상기 보정값은 제 2물체위에 있어서의 제 1물체의 패턴의 투영상의 초점오차에 대해서 결정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 제 1측면의 바람직한 또 다른 형태에 의하면, 상기 제 1 및 제 2가동스테이지중 적어도 어느 한쪽의 속도에 따라서 노광량을 제어하면서 주사노광을 행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 측면에 의하면, 제 1물체가 놓인 제 1가동스테이지와 제 2물체가 놓인 제 2가동스테이지를 투영광학계에 대하여 상대적으로 동기시켜 주사이동시키면서, 상기 투영광학계를 통하여 상기 제 1물체의 패턴을 제 2물체위에 투영하는 주사노광방법에 있어서, 미리 측정된 노광조건의 변경에 대응하고 또한 제 1 및 제 2가동스테이지중 적어도 어느 한쪽을 이동함으로써 발생되는 데이터를 저장하는 공정과; 제 1 및 제 2이동스테이지중 적어도 어느 한쪽의 구동에 대해서, 저장된 데이터에 의거하여 결정된 보정값을 반영하면서 주사노광을 행하는 공정을 포함하고, 상기 보정값은 제 1 및 제 2가동스테이지의 복수의 가속도나 속도에 대해서 결정되고, 또한 해당 보정값은 이들 방향과 가속도나 속도에 따라서 가변적으로 설정되는것을 특징으로 하는 주사노광방법이 제공된다.

본 발명의 제 3측면에 의하면, 제 1물체가 놓이는 제 1가동스테이지와; 제 2물체가 놓이는 제 2가동스테이지와; 제 1물체의 패턴을 제 2물체에 투영하는 투영광학계와; 상기 제 1 및 제 2가동스테이지를 상기 투영광학계에 대하여 상대적으로 동기시켜 주사이동시키면서 제 1물체의 패턴을 상기 투영광학계에 의해 제 2물체위에 투영하는 주사수단과; 상기 투영광학계에 의해 형성된 제 1물체의 상면의 위치를 측정하는 검출수단과; 상기 제 1가동스테이지를 주사이동하면서 상기 검출수단에 의해서 측정된 상면위치를, 상기 제 1가동스테이지의 상이한 위치에서의 상면위치에 관한 보정값으로서 저장하는 저장수단과; 상기 저장수단에 저장된 상면위치에 의거하여 초점방향으로 제 2물체를 구동시켜 상기 상면위치에 대해서 제 2물체를 설정하는 구동수단을 구비하고, 상기 보정값은 상기 제 1가동스테이지의 복수의 가속도나 속도에 대해서 결정되고, 해당 보정값이 이들의 방향과 가속도나 속도에 따라서 가변적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 주사형 투영노광장치가 제공된다.

본 발명의 상기 제 3측면의 바람직한 일형태에 의하면, 상기 제 1가동스테이지를 주사이동시키면서 상기 상면위치를 측정하기 전에, 상기 검출수단은, 상기 제 1가동스테이지의 상이한 주사위치에 대해서 상면위치에 관한 정보를 산출하는 상면 위치정보에 의거하여, 상기 제 1가동스테이지가 유지고정되는 상기 투영광학계에 의해서 형성된 제 1물체의 상면위치정보를 검출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 제 3측면의 바람직한 다른 형태에 의하면, 상기 검출수단은 제 1물체위에 조명광을 조사하는 조명광원과, 상기 제 1물체의 표면에 형성되어 상기 조명광의 일부를 통과시키는 제 1슬릿과, 상기 조명광중에서, 상기 제 1슬릿 및 상기 투영광학계를 통과한 광을 검출하는 수광수단을 포함하고, 또한 상기 검출수단은 상기 수광수단에 의해서 생성된 신호에 의거하여, 상기 투영광학계에 의해서 형성된 상기 제 1가동스테이지의 상이한 주사위치에 대해서 상기 제 1물체의 상면 위치에 관한 정보를 검출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 제 3측면의 바람직한 또 다른 형태에 의하면, 상기 검출수단은 상기 제 2가동스테이지위에 형성된 제 2슬릿마크를 조명하는 조명광원과, 상기 제 2슬릿마크로부터 상기 투영광학계를 통하여 나오는 광을 검출하는 수광수단을 포함하고, 또한 상기 검출수단은, 상기 수광수단에 의하여 생성된 신호에 의거하여 상기 투영광학계에 의해 형성된 상기 제 1가동스테이지의 상이한 주사위치에 대해서 제 1물체의 상면위치에 관한 정보를 검출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 제 3측면의 또 다른 형태에 의하면, 상기 수광수단은 상기 제 1슬릿 및 상기 투영광학계를 통과한 다음에, 상기 제 2가동스테이지위에 형성되어 표면단차구조를 지니는 반사면에 의해서 반사되고, 또한 이어서 투영광학계 및 상기 제 1슬릿을 다시 통과한 광을 검출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 제 3측면의 또 다른 측면에 의하면,

제 12항에 있어서, 제 1물체위에는 상면의 위치측정을 위한 제 1패턴과 상기 제 2가동스테이지의 표면을 관찰하기 위한 관찰창이 형성되어 있고, 상기 제 2가동스테이지위에는 상면위치측정을 위한 제 2패턴이 형성되여 있으며, 상기 검출수단은, 상기 제 1 및 제 2패턴의 동시관찰을 위한 관찰계를 지니고, 해당 관찰계에 의해서 관찰되는 상기 제 1 및 제 2패턴에 의거하여, 상기 제 1가동스테이지의 상이한 주사위치에 대해서 상기 투영광학계에 의해서 형성된 제 1물체의 상면위치에 관한 정보를 검출하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 4측면에 의하면, 제 12항에 기재된 주사형 투영노광장치를 이용해서 레티클과 웨이퍼를 정렬한 다음에, 해당 레티클의 패턴을 상기 웨이퍼에 투영하여 노광한 다음에, 해당 노광된 웨이퍼를 현상하는 것을 특징으로 하는 소자제조방법이 제공된다.

본 발명의 기타 목적과 특징 및 이점은, 첨부된 도면과 관련하여 취해진 본 발명의 바람직한 실시예의 다음 설명을 고려할 때에 한층 더 명백하게 될 것이다.

제1도는 본 발명의 제 1실시에 의한 주사형 노광장치의 개략도

제2도는 제1도의 장치의 상세를 나타내는 사시도

제3도는 마스크스테이지의 구동에 기인한 투영광학계의 진동을 설명하는 그래프

제4도는 투영광학계의 진동에 기인한 웨이퍼위의 상변위를 설명하는 개략도

제5도는 상변위측정용의 검정마크를 가진 레티클의 개략도

제6도는 검정마크의 상세를 도시하는 개략도

제7도는 제 1실시예의 장치의 동작예를 설명하기 위한 흐름도

제8도는 본 발명의 제 2실시예에 의한 주사형 노광장치의 개략도

제9도는 본 발명의 제 2실시예에 의한 검출처리를 설명하기 위한 개략도

제10도는 본 발명의 제 3실시예에 의한 주사형 노광장치의 개략도

제1la도 및 제11b도는 각각 본 발명의 제 2 및 제 3실시예에서 사용가능한 검출마크의 예를 도시한 개략도

제12도는 본 발명의 제 3실시예에서 얻을 수 있는 검출신호를 표시한 그래프

제13도는 본 발명의 제 3실시예에서 웨이퍼스테이지위의 검출마크의 반사면을 도시한 부분개략도

제14도는 본 발명의 제 3실시예에서 사용가능한 검출마크의 상세를 설명하는 확대도

제15a도 및 제15b도는 각각 본 발명의 제 2 및 제 4실시예에서 얻을 수 있는 검출신호를 설명하는 그래프

제16도는 본 발명의 제 2실시예에서 측정절차의 순서를 설명하는 흐름도

제17a도 내지 17d도는 각각 본 발명의 제 2실시예에서 검출신호와 초점변동을 설명하는 그래프

제18a도 및 제18b도는 각각 본 발명의 제 2실시예에서 검출신호와 초점변동을 설명하는 그래프

제19a도 및 제19b도는 각각 본 발명의 제 2실시예에서 검출신호와 초점변동을 설명하는 그래프

제20a도 및 제20b도는 각각 본 발명의 제 4실시예에 사용가능한 웨이퍼위의 마크와 레티클위의 마크를 설명하는 확대도

제21도는 본 발명의 제 4실시예에 의한 주사형 노광장치의 개략도

제22a도는 본 발명의 제 4실시예에 있어서의 마스크와 웨이퍼의 동시 관찰시의 상을 설명하는 확대도

제22b도 및 제22c도는 각각 본 발명의 제 4실시예에 있어서의 마스크와 웨이퍼의 동시 관찰시의 검출신호와 콘트라스트의 변화를 설명하는 그래프

제23도는 본 발명에 의해 해결하고자 하는 문제점을 설명하기 위한 주사형 노광장치의 주요부의 개략도

제24도는 본 발명의 일실시예에 의한 소자제조공정을 설명하는 흐름도

제25도는 웨이퍼처리공정의 흐름도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 포토마스크(레티클) 2,2a : 투영광학계

4,8,11 : 검출계 5,55 : 웨이퍼스테이지

7 : 간섭계 13 : 웨이퍼

14,19 : 정렬마크 16 : 처리회로

17 : 구동제어수단 18,58 : 저장수단

21a : 광축 23b : 동공

25 : 웨이퍼척 30,66 : 빔스플리터

31,31a,31b,40a,40b,44,45 : 반사면 33,41,41a,41b,42,42a,42b : 슬릿

39 : 조명광원 55 : 초점마크

60 : 검출마크 62 : 미러

63,64 : 검출광학계 65 : 광전변환소자

68 : 조명광학계

우선, 본 발명의 특징에 대하여 설명한다. 도 4를 참조하면서, 마스크스테이지(3)의 구동결과로서 투영광학계(2)에서 진동이 발생되는 경우에 대하여 이하 설명한다. 마스크스테이지(3)의 구동에 따라, 투영광학계(2)는 진동하지만, 도면에 있어서는, 실선(2a)은 진동의 중심, 즉, 진동이 없는 이상적인 위치에 있는 투영광학계를 나타낸다. 이하, 이 위치를 이상적인 위치라 칭한다. 파선(2b)은 마스크스테이지(3)의 진동이나 무게중심의 이동에 의해 변위된 위치에 있는 투영광학계를 나타낸다. 이하, 이 위치를 최대진폭위치라 칭한다. (21a)는 이상적인 위치에 있는 투영광학계의 광축이고, (21b)는 최대진폭위치에 있는 투영광학계의 광축이다.

노광영역의 한 점을 통과한 광(22)은 투영광학계(2a)의 동공(pupil)(23a)을 통과해서 위치(22a)에 도달한다. 이에 대해서, 최대진폭위치에 있는 투영광학계 (2b)의 경우, 광(22)은 동공(23b)을 통과하여 위치(22b)에 도달한다. 상기 내용으로부터, 진동에 기인한 투영광학계의 위치변동의 결과로서 결상위치도 변위되는 것을 알 수 있다. 즉, 투영광학계(2)의 결상배율이 β이고 또한 최대진폭의 크기가 a인 경우에는, 결상위치가 βa만큼 변위되게 된다.

도 3은 주사속도의 변화에 대한 진동진폭의 변화를 표시한 그래프이다. 도3(a)는 시간에 대한 마스크스테이지(3)의 속도변화를 나타낸 것으로서, 실선은 투영광학계(2)에서 진동이 발생하지 않는 이상적인 노광시의 속도변화를 나타내고, 1점 쇄선은 주사속도가 2배인 경우의 속도변화를 나타낸다.

도 3의 (b)부분은 이들 주사속도에 대한 투영광학계(2)의 진동진폭의 변화를 표시하고, 또한 이로부터 웨이퍼(13)면위의 상의 변위를 알 수 있다. 실선은 이상적인 노광속도의 경우를 나타내고,1점쇄선은 속도가 2배로 되는 경우를 나타낸다. 속도가 2배로 될 때에 B지점에서의 진동진폭이 한층 더 크게 되는 것을 알 수 있다. 그 결과, 이상적인 노광속도에 의해서는 A지점에서 진동의 영향이 없지만, 2배의 속도에 대해서는, 동일 위치(B지점)에서 노광을 개시하면 상의 변위의 영향이 크다. 이 진동의 영향은, C지점까지 주사거리를 연장하지 않으면 제거될 수 없다. 이것은, 속도가 2배로 되는 경우, 최적의 노광위치(cC지점)까지의 거리가 필요하게 되어, 결과적으로 주사거리가 확장되는 것을 의미한다. 또한, 노광개시까지의 시간이 연장된다. 이것은 처리능력의 저하를 초래한다. 대안적으로는, 마스크스테이지의 이동거리가 이상적인 노광속도(실선)에 의해 결정되는 스트로크(stroke)만을 잦는 경우에는, 속도를 2배로 해서 노광을 행하면 화상변위로 되어, 노광정밀도의 열화를 초래한다.

2배의 주사속도로 노광을 행하기 위해서는, 예를 들면, B지점이후의 진동에 의해 발생된 오프셋을 미리 측정해 놓고, 저장수단(18)에 저장해 둔다(도 2). 또, 노광중에, 웨이퍼스테이지(5)와 마스크스테이지(3)의 속도는, 이 오프셋량을 고려하면서 속도(노광위치)를 제어하여 변경해도 된다. 이 경우에는, 웨이퍼의 레지스트에 대한 노광량제어도 속도에 대해서 변화시킴으로써 최적의 주사노광이 가능해진다.

주사방향의 위치에 대한 제어이외에도, 웨이퍼면위에서의 초점오차(비초점 혹은 경사)의 오프셋량도 미리 측정해 놓고 저장수단(18)에 저장해 둔다. 노광중에, 이들 오프셋량을 서로 독립적으로 웨이퍼스테이지(5)의 초점구동에 반영시켜도 된다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 의한 주사형 노광장치의 개략도이다. 도 2는 도 1의 노광장치의 상세를 나타낸다. 도시된 장치에 있어서, 조명계(19)로부터의 노광광(20)은 마스크스테이지(3)에 지지된 마스크(레티클)(1)의 지면에 수직인 방향(Y방향)으로 뻗는 슬릿형상의 노광영역을 조명한다. 도 2에 도시한 바와 같이, X방향의 마스크스테이지(3)의 위치는 레이저 간섭계(7)에 의해 모니터되고 있다. 마찬가지로, 웨이퍼스테이지(5)는 웨이퍼(13)를 지지하고, 또한 X,Y방향으로 이동 가능하다. X,Y방향에 대한 웨이퍼스테이지의 위치는 각각 이들 방향에 관련된 레이저간섭계(8)에 의해 모니터되고 있다. 웨이퍼스테이지(5)와 마스크스테이지(3)는 각각 구동제어수단(17)에 의해 위치제어되고, 이들 위치는 나중에 설명하는 정보에 따라서 구동된다.

마스크정렬위치검출계(관찰현미경(4),(8))는, 마스크(1) 및 마스크스테이지(3)위에 각각 형성된 정렬마크(14),(19)를 각각 관찰하고, 마스크스테이지(3)에 대해서 마스크를 정렬시키기 위해 동작한다. 웨이퍼(13)위에 배치된 위치검출계(관찰현미경(11))는, 웨이퍼(13)위에 형성된 정렬마크(도시되지않음)를 관찰하고, 칩의 정렬오차의 측정을 행하여 웨이퍼(13)의 위치정렬을 행하기 위하여 동작한다.

웨이퍼스테이지(5)와 마스크스테이지(3)는 위치검출계(4),(8),(11)에 의하여 형성된 정렬측정값에 의거하여 마스크(1)와 웨이퍼(13)의 정렬에 의해 이동한다. 다음에, 구동제어수단(17)은, 웨이퍼스테이지(5)에 대한 주사속도 Vw와 마스크스테이지(3)에 대한 주사속도 Vm(=βVw)로 웨이퍼스테이지(5)와 마스크스테이지(3)를 서로 동기시켜 구동하기 위하여, 처리회로(16)로부터의 출력신호에 응답하여 동작한다. 이와 같이 이동하는 동안 주사노광을 행한다.

여기서, 마스크스테이지의 주사개시시의 가속도운동에 기인하여 투영광학계(2)가 진동하여, 노광영역이 변위된 경우를 고려한다. 도 3(a) 및 (b)에 표시한바와 같이, 가속의 영향으로 투영광학계가 진동한다. 이 진동의 진폭은 가속크기 A에 의존하고, 또한 상변위의 크기는 개개의 장치에 고유한 것으로 재현성있게 발생한다. 즉, 상변위에 의한 오프셋은, 각각의 노광장치에 대해서 주사 위치 P(주사개시로부터의 시간에 대응함)와 가속도 A를 변수로 고려하여 표현될 수 있다. 따라서, 상변위오프셋은 OSF(A,P)이다. 이것을 고려하면, 가속도 A와 주사위치 P에 관련하여 발생되는 상변위의 크기를 미리 측정해 놓고, 또한 상변위보정용의 보정값을 저장수단(18)에 저장해둔다. 저장된 보정값을 사용함으로써, 처리회로(16)로부터 구동제어수단(17)에 인가된 출력신호를 보정하고, 이에 의해 주사노광시의 속도(노광개시위치)를 보정한다. 이 경우에 보정에 기인한 속도변화가 매우 작으므로, 속도변화에 의한 투영광학계(2)의 진동은 실질적으로 발생하지 않는 것으로 간주해도 된다.

이하, 도 5 및 도 6을 참조하면서 주사노광시의 상변위량을 측정하는 방법을 설명한다. 도 5는 상변위측정용의 검정(calibration)마크 CMr, CMo, CMi를 지닌 레티클(1)을 표시한다. 이들 검정마크 CMr, CMo, CMi의 각각은 주사방향(도 2의 X방향)을 따라서 배치된다. 검정마크 CMi와 CMr은 주사방향에 대해 수직인 방향으로 레티클(1)의 주변부분에 위치하고, 검정마크 CMo는 레티클(1)의 중심부분에 위치한다.

도 6은 눈금마크 CMi, CMr, CMo의 상세를 나타낸다. 눈금마크 CMi, CMr,CMo의 각각은 박스인박스형(bos-in-box type)눈금마크 Mo, Mi, 즉, 도 6(a)에 도시된 외부쪽 마크 Mo와 도 6(b)에 도시된 내부쪽 마크 Mi로 구성된다.

상기한 마크구조를 가지는 레티클(1)을 사용함으로써, 이들 마크 CMi, CMr,CMo(Mo 및 Mi)의 레지스트패턴이 제 1웨이퍼위에 프린트된다.

제 1웨이퍼 수순에 대해서, 그리고 오프셋측정이 행해지는 장치에 의해 노광처리를 행하는 경우에, 주사노광에 대해서 통상의 주사속도를 선택하면, 동일한 오프셋이 제 2웨이퍼의 수순(오프셋측정노광)에서 발생되어 오프셋측정의 실패로 된다. 이것을 회피하기 위해서는, 1쇼트(shot)의 노광이 한번에 행해지는 개별의 비주사형의 노광장치(스텝퍼)(stepper)를 사용해서 제 1웨이퍼의 수순을 행해도 된다. 그러나, 실제로는, 상이한 장치사이에 성능차(즉, 배율차, 변형 등)의 가능성, 즉 혼합과 정합(mix-and-match)이라 불리는 문제가 있으므로, 동일한 장치를 사용해서 제 1웨이퍼의 수순을 행하는 것이 더욱 바람직하다.

바람직하게는, 정상 주사노광을 위한 통상의 주사속도보다도 충분히 낮고 또한 장치의 진동이 전체로서 발생하지 않는 주사속도로 주사노광을 행해도 된다. 또는, 주사노광을 행함이 없이, 노광영역만의 스텝노광을 레티클과 웨이퍼에 대해서 행해도 된다.

레지스트패턴으로서 마크 Mo를 가지는 웨이퍼(13)에 대해서는, 중첩된 프린트노광처리를 행한다. 이때에, 노광처리는 주사방향에 대해 수직인 방향에 대해서 레티클과 웨이퍼사이의 변위(도 5에 표시한 변위의 크기)로 행해지므로, 레티클(1)의 마크 Mi가 제 1웨이퍼의 수순에서 형성될 때에 마크 Mo위에 중첩된다.

주사에 기인하는 상변위가 없을 경우에는, 웨이퍼위에 형성된 마크패턴은 도6(c)에 도시한 바와 같이 되고, 여기서, 한층더 작은 내부쪽 사각형은 외부쪽 사각형내에 형성된다. 도시된 경우에 있어서는, 예를 들면, 검은 부분에는 레지스트가 남아 있지만, 흰 부분에는 레지스트가 남아있지 않다. 변위의 크기는, 이와같이 형성된 이들 마크에 대해서, 외부쪽 사각형의 중심에 대한 내부쪽의 사각형의 중심의 편차를 측정함으로써 구할 수 있다.

제 2웨이퍼의 수순에 있어서, 도 6(d)는 통상의 주사속도로 노광해서 형성된 마크의 예를 표시한다. 주사노광중의 장치의 진동에 기인하여 상변위가 발생하는 경우에는, 도시된 바와 같이, 내부쪽 마크는 외부쪽 사각마크에 대해서 상대적으로 변위, 즉 편심된다. 또한, 이 변위의 크기는 주사방향의 위치에 따라서 변화되므로, 레티클주사위치나 주사방향에 의해서 결정된다. 이 변위의 크기를 측정함으로써, 주사노광중의 상변위의 크기가 결정될 수 있다. 상기한 바와 같이 결정된 레티클위치에 대한 상변위오프셋은, 해당 장치내에서 유지될 수 있고, 또한 실제의 소자노광처리중에, 주사속도나 위치를 제어해서 상변위를 상쇄시켜도 된다.

레티클위에는 이미 마크 CMo가 형성되어 있으므로, 측정값을 오프셋으로서 취해도 된다. 그러나, 이 경우에서와 같이 레티클중심에 마크 CMo를 형성할 수 없는 경우에는, 마크 CMi, CMr을 레티클의 주변부분에 위치시키는 것이 바람직하다. 즉, 오프셋산출은 마크 CMi에 대해 측정된 변위크기와 마크 CMr에 대해 측정된 변위크기의 평균값으로부터 산출해도 된다.

상기한 예에서는, 제 1웨이퍼위에 레지스트패턴을 형성하여 제 2웨이퍼를 생성하고 있으나, 대안으로서, 마크 Mo를 가지는 제 1웨이퍼(Si의 표면단차구조를 가지는 웨이퍼등)를 사용해도 되는 것은 물론이다. 즉, 레지스트를 이러한 웨이퍼에 도포한 다음에 중첩노광을 행하여, 상기한 예에서와 마찬가지로, 레티클의 마크 Mi를 웨이퍼의 마크 Mo위에 중첩시켜도 된다. 마찬가지로, 오프셋의 측정이 가능하다. 또한, 이 경우에, 레지스트재료를 제거함으로써 오프셋의 측정을 원하는 바 대로 반복해도 된다.

상기한 예에서는, 제 1웨이퍼의 마크 Mo위에 레티클의 마크 Mi를 중첩시키고 있으나, 그 수순은 이것으로 한정되는 것이 아니다. 제 1웨이퍼의 마크 Mi위에 레티클의 마크 Mo를 중첩시키는 마크형성에 의해서도 마찬가지의 측정이 가능하다.

또한, 상기한 예는 박스인박스형 검정마크를 사용하고 있으나, 마크의 형상은 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 제 1웨이퍼 마크에 중첩노광하여 변위측정하기 위해 버니어(vernier)라 불리는 것 등의 다른 마크를 사용해도 되며, 이것에 의해서도 마찬가지의 오프셋측정이 가능하다.

상기한 바와 같은 공정을 통하여 측정된 보정값을 저장수단(18)에 저장한다.

보정값은 주사방향에 따라서도 다르다. 도 3(c)는 도 3(b)의 경우와 반대방향으로 주사이동시켜 초래되는 진동을 표시한다. 도 3(b)의 조건 2의 지점에서의 진폭과 비교하면 도 3(c)의 조건 3의 대응지점에서의 진폭이 음의 값으로 되는 것을 알 수 있다. 이것은 진폭이 반전되는 것을 의미한다. 따라서, 주사방향에 대응하는 보정값을 준비할 필요가 있어, 노광처리시에, 대응값을 주사방향에 따라서 반영시키면 된다. 다음에, 도 1에 표시된 방향에 대응시켜, 조건 2를 따른 주사노광은 좌측 주사노광이라 칭하고, 또한 조건 3에 따른 주사노광은 우측 주사노광이라 칭한다.

이제, 보정값이 제 2웨이퍼의 주사노광에 대해서 상기 보정값을 고려한 경우의 주사노광에 대해서 설명한다.

도 7은 이 경우에 있어서의 주사노광동작의 흐름도이다. 우선, 스텝 S100 및 스텝 S1O1에서, 주사노광에 앞서, 가속도 A에 대해서 발생되는 상변위 오프셋을 측정해두고, 측정된 오프셋값에 대응하는 보정값을 저장시켜 놓는다. 여기서, 우측주사노광에서 발생하는 오프셋은 오프셋OFS_-r(A,P)라 칭하고, 또한 좌측주사노광에서 발생하는 오프셋은 오프셋 OFS_-1(A,P)라 칭한다. 이들 오프셋은 실제의 주사노광시에 가속도 A와 주사위치 P에 대해서 측정한 것이고, 또한 이들은 여러 가지의 가속도 A에 대해서 측정해도 된다. 이들을 데이터표로서 저장수단(18)에 저장함으로써, 주사속도가 변경된 때에도 용이하게 대응하는 것이 가능하다. 또, 오프셋을 가속도 A의 함수로서 보유시키는 것도 가능하고, 또한 이 경우에는 주어진 가속도 A에 대한 오프셋의 측정이 불필요해진다.

다음에, 스텝 S102에서, 노광수순이 개시된다. 스텝 S103에서, 마스크(1)위에 형성된 정렬마크(14),(14)는 위치검출계(4),(4)를 이용해서 측정하고, 또한 마스크(1)와 마스크스테이지(3)에 대한 정렬동작을 행한다. 또한 웨이퍼(13)위에 배치된 위치검출계(11)를 사용함으로써, 웨이퍼(13)의 정렬마크(도시되지 않음)를 관찰하고, 또한 최적의 중첩노광이 행해지도록 정렬동작을 행한다. 이때 생성된 위치정보에 의거하여, 후술하는 주사노광이 행해진다. 주사형 노광장치에서는, 처리능력을 향상시키기 위해서, 노광처리시에 마스크스테이지는 통상 웨이퍼위의 쇼트레이아웃(shot layout)에 따라서 왕복운동을 한다. 따라서, 스텝 S104에서 마스크테이지(3)의 주사방향을 판별하여, 우측 주사노광인 경우에는, 스텝 S105a로 이행하고, 좌측주사노광인 경우에는, 스텝 S105b로 이행한다. 스텝 S105a에서는, 정렬측정에 앞서서 측정된 오프셋 OFS_-r(A,P)에 의거하여, 구동제어수단(17)은 마스크스테이지(3)와 웨이퍼스테이지(5)의 이동을 제어하고, 또한 이들 스테이지의 노광속도를 제어하면서 주사노광을 행한다. 여기서, 주사속도의 변동에 대해서 웨이퍼(13)의 노광영역의 조도가 일정하도록 노광량도 제어함으로써, 웨이퍼(13)나 쇼트(10)의 노광량불균일의 영향을 제거할 수 있다. 이를 위해서, 예를 들면, KrF엑시머레이저 등의 펄스발광형 광원을 사용할 경우, 발광된 펄스의 수나 펄스의 주파수를 제어하면 된다. 마찬가지로, 스텝S105b에 있어서도, 오프셋 OFS_-1(A,P)에 의거하여 주사노광을 행한다. 오프셋을 고려해서 제어하면서 투영노광을 행하므로, 투영광학계의 진동의 영향이 무시될 수 있을 때까지의 시간 및 그 스트로크의 생략이 가능해진다. 따라서, 생산능력의 향상 및 장치크기의 축소화가 도모된다.

스텝 S106에서는, 1매의 웨이퍼의 모든 쇼트의 노광이 완료되었는지의 여부를 판단하여, 완료되지 않은 경우에는, 스텝 S104로 되돌아가고, 완료된 경우에는 스텝S107로 이행하여 노광수순을 종료한다. 노광장치의 상태(즉, 마스크스테이지(3)의 가속도 A)가 변경되지 않는 한, 스텝 S102로부터 스텝 S107까지의 과정을 반복하여 복수매의 웨이퍼를 처리한다.

마스크스테이지(3)의 가속도 A가 변경되는 경우, 저장수단(18)에 저장된 데이터표에 의거한 대응오프셋을 사용한 주사속도의 제어 및 노광량제어를 행하여 주사노광을 행한다.

상기한 예에서는, 투영광학계(2)의 진동에 의해 발생된 상변위의 영향에 관해서 설명하였으나, 투영광학계(2)가 진동하는 경우, 웨이퍼표면에 대해서 초점오차나 경사성분오차가 부가적으로 발생한다. 이들 오차성분에 대해서도 마찬가지의 보정을 행해도 된다. 보다 상세하게는, 가속도 A와 주사방향에 관련하여 발생되는 오프셋을 미리 측정하고, 다음에 주사노광을 행하면서 웨이퍼스테이지(5)를 투영광학계의 초점방향으로 보정구동해도 된다. 이것에 의해 높은 정밀도의 주사노광이 가능해지고, 또 장치크기의 확대를 방지하고, 또한 처리능력을 향상시킬 수 있다.

도 8은 초점방향의 보정이 가능한 본 발명의 다른 실시예에 의한 주사형 노광장치의 주요부분의 개략도이다. 도 9는 투영광학계의 결상면(초점면)을 검출하는 방법을 설명하기 위한 개략도이다.

이들 도면에서, (1)은 예를 들면 크롬의 퇴적에 의해 바닥면위에 형성된 회로패턴을 가지는 레티클이나 포토마스크(제 1물체)이다. (3)은 X방향 및 Y방향으로 이동가능한 마스크나 레티클스테이지(제 1가동스테이지)이다. (2)는 노광조명계(도시되지 않음)에 의해 조명된 레티클(1)의 회로패턴을 웨이퍼 척(wafer chuck)(25)에 의해 지지되는 웨이퍼(제 2물체)(2)위에 투영하는 투영렌즈(투영광학계)이다. 웨이퍼척(25)은 웨이퍼스테이지(제 2가동스테이지)(5)위에 장착된다.

본 실시예에서는, 마스크스테이지(3)와 웨이퍼스테이지(5)를 투영렌즈(2)의 결상배율에 대응하는 속도비로 주사방향(X방향)을 따라서 정확히 일정속도로 서로 동기시켜서 모터 등의 주사수단(도시되지 않음)에 의해 반대방향으로 이동시켜서 주사노광하고 있다.

(4)는 초점검출계이다. 도 8에서, 초점검출계(4)로 조명광학계(도시되지 않음)로부터의 조명광(노광광)이 입사되어, 마스크스테이지(3)위에 유지된 레티클(1)을 조명한다. 조명광은 레티클(1)위에 형성된 슬릿패턴(제 1슬릿)(33)(도 1lA)을 통과한 후, 투영광학계(2)를 통해서, 웨이퍼스테이지(5)위에 형성된 반사면(31)에 도달한다.

웨이퍼스테이지(5)위에는, 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼척(25)과 투영광학계(2)의 초점면의 검출을 위한 반사면(31)이 형성되어 있다. 레티클(1)의 슬릿(33)을 통과한 조명광은, 이 반사면(31)에 의해 반사되고, 또한, 그 반사된 광은 투영광학계(2)를 통해 레티클(1)의 슬릿(33)으로 되돌아간다. 슬릿(33)을 다시 통과한 광은 초점검출계(4)를 통해서 광량검출수단(수광수단)(도시되지 않음)에 의해 수광되어 복귀광의 양을 검출하고 있다.

레티클(1)의 슬릿(33)을 통과하고, 투영광학계(2) 및 반사면(31)을 통해서 상기와 동일한 슬릿을 다시 통과하여 되돌아온 광량은, 웨이퍼스테이지(5)위의 반사면(31)의 초점위치에 의존해서 변화한다. 이와 같이 복귀된 광량은, 투영광학계(2)에 의해 레티클패턴의 투영상의 최상의 초점면(best focus plane)에 대해서 가장 높게 되고, 또한 비초점량에 대해서는 감소된다. 따라서, 슬릿(33)을 통과한 광의 검출량을 모니터함으로써, 투영광학계(2)의 초점면에서의 어떤 변화도 모니터할 수 있다.

도 9를 참조하면서, 레티클(제 1물체)(1)위에 형성된 슬릿패턴(33)을 사용함으로써, 투영광학계(2)에 의해 형성된 레티클(1)의 결상위치(초점위치)를 검출하거나 측정하는 본 실시예의 검출수단에 대해서 설명한다.

도 9에서, 노광(감광)파장을 가지는 조명광원(39)으로부터의 광은 빔스플리터(30)를 통과한 후, 조명·검출광학계(4)(이후는 ''검출광학계'')를 통해서 레티클(1)을 조명한다. 레티클(1)의 패턴면위에는 소정의 간격을 가진 슬릿수단(33)이 있다. 이 슬릿(33)을 통과한 광은 투영광학계(2)를 통해서, 도시되지 않은 웨이퍼스테이지위에 형성된 반사면(31a)위에 도달한다.

여기서, 만약 반사면(31a)이 레티클(1)의 패턴면에 대해서 이상적인 상면(최상의 초점면)위에 있는 경우, 반사면(31a)에 의해서 반사된 광은 다시 투영광학계(2)를 통해서 레티클(1)이 패턴면으로 되돌아간다. 반사면(31a)은 최상의 초점면 위에 있으므로, 슬릿(33)을 통과한 광은 다시 동일슬릿(33)을 통과해서 검출광학계(4)로 들어간다. 다음에, 빔스플리터(30)에 의해 광전변환소자(수광수단)(37)위에 입사된다.

반사면(31)이 이상적인 상면으로부터 벗어나서 (31b)의 위치에 위치하는 경우, 파선으로 표시한 바와 같이 슬릿(33)을 통과하고 반사면(31b)에 의해 반사된 광은 레티클(1)쪽의 비초점위치에 집광된다. 그 결과, 레티클(1)의 패턴표면위에 슬릿(33)에 대해서 광의 초점이 형성되지 않으므로, 광의 일부는 슬릿(33)에 의해 차광된다. 따라서, 슬릿을 통과하는 광량이 감소된다. 이것은, 초점방향으로 반사면(31)을 진동함으로써, 슬릿(33)을 통과하는 광량이 변화하는 것을 의미한다.

이것을 표시한 것이 도 15A의 그래프이다. 가로축은 초점방향의 반사면(31)의 위치를 나타내고, 세로축은 슬릿을 통하여 되돌아오는 광량(이하 검출광량이라 칭함)을 나타낸다. 검출광량은 최상의 초점위치에 대해서 피크를 가지고, 비초점에 대해서 감소되는 것을 알 수 있다. 본 실시예에서는, 피크광량을 검출함으로써, 레티클(1)의 패턴표면에 대해서 투영광학계(2)의 최상의 초점면이 결정된다.

상기한 바와 같은 초점검출을 위한 검출수단을 주사형 투영노광장치에 탑재하고 마스크스테이지와 웨이퍼스테이지를 주사이동하면서 검출광량을 모니터함으로써, 웨이퍼면에 대한 레티클(1)의 패턴표면의 초점변위를 검출하고 있다. 노광처리전에 이와 같은 측정을 행하여, 그 결과를 오프셋으로서 저장수단(18)에 저장해놓고, 이 오프셋에 의거하여, 실제의 노광동작중에, 웨이퍼스테이지(5)위의 웨이퍼를 초점방향으로 이동하면서 노광처리를 행한다. 이것에 의해, 주사노광시의 초점변동의 보정이 가능하여, 소망의 주사노광을 도모하고 있다.

도 15A는 투영광학계(2)의 비초점량 DE에 대해서, 검출수단에 의해 검출된 광량에 의거한 검출신호 IS를 세로축으로, 비초점량을 가로축으로 한 때의 검출신호 IS의 변동을 표시하고 있다. 이하, 이것을 ''프로파일데이터''라 칭한다.

투영광학계(2)에 의한 레티클상의 초점위치에 대해서, 검출신호 IS는 최상의 초점위치에서 가장 최대치(MAX)로 되고 또한 비초점량에 대해서는 검출신호 IS가 감소됨을 알 수 있다. 여기서비초점량에 대한 검출신호 IS는 장치에 고유한 것이고, 또한 비초점량의 절대값에 대한 검출신호의 세기는 1대 1의 관계에 있는 것으로 여겨진다. 따라서, 검출신호 IS의 세기를 모니터함으로써, 비초점량의 절대값이 결정될 수 있다.

도 15B에 표시한 바와 같은 방식으로 투영광학계(2)는 시간에 따라 변화하고 또한 검출신호 IS의 세기는 비초점량에 따라 변화한다. 이 경우에, 마스크스테이지(3)의 위치를 고정시킨 채로 웨이퍼스테이지(5)의 반사면(31)을 초점방향으로 이동시키고, 또한 동시에 프로파일을 측정하여, 비초점량 DE에 대한 검출신호 IS의 세기에 대한 표를 저장하고 있다.

상기한 바와 같은 본 실시예에서는, 측정된 비초점량 DE에 대한 검출신호 IS의 세기를 표의 형태로 저장수단에 저장시켜 놓고, 마스크스테이지(30)를 주사이동시키면서 검출광량을 모니터함으로써, 마스크스테이지(3)의 주사에 의한 어떠한 상면변화(초점변동)도 모니터하고 있다. 상면변동을 초래하는 한 요소로서, 마스크스테이지(3)가 주사시에 주사위치에 대해 수직방향(광학축방향)을 따라서 이동하는 피칭(pitching)이 있다. 또한 실제 노광의 작업능률을 고려하면, 마스크스테이지(3)를 고속으로 주사할 필요가 있다.

또한, 마스크스테이지(3)위에는 많은 구성부품이 탑재되어 있으므로, 그 구성부품의 무게가 무겁게 된다. 따라서, 마스크스테이지(3)의 주사개시시의 가속도에 기인한 반동에 의해 투영광학계(2)의 진동이나 변형을 초래할 가능성이 있다. 이와 같은 진동이나 변형에 의해 상면의 변화를 초래할 수도 있다. 이들 요소에 기인하는 상면의 변동량은 장치에 고유한 것으로, 단시간내에 재현성을 가지고 생성된다.

레티클(1)위의 슬릿패턴(33)에 대해서는, 도 1lA에 도시한 바와 같이 주사방향(X방향)에 평행한 슬릿(이하, ''H마크''라 칭함)과 주사방향에 대해 직교하는 방향인 슬릿(이하 V마크라 칭함)의 두 가지 형태의 마크가 있다. 또한, 이들 슬릿은 주사방향에 직교하는 방향으로 분리된 2개의 군(33a), (33b)으로 되어 있다. 이것에 의해, 레티클위의 두 위치에서 그 초점변동의 관찰이 가능하고, 따라서 주사방향에 직교하는 방향으로의 초점변동의 관찰이 가능하다.

즉, 이 정보로부터 초점의 경사성분을 측정하고 있다. 단, 이 경사성분이 무시될 수 있는 양인 것이 보증되어 있는 경우에는, 이 슬릿은 한쪽에서만 측정해도 된다. 또한 두 형태의 슬릿(H마크와 V마크)이 사용되는 경우, 이들중 하나(즉, H마크)에 대해서만 측정해도 된다.

본 실시예에서는, 상기한 바와 같은 슬릿패턴(33)을 지니는 레티클(1)을 사용함으로써, 마스크스테이지(3)의 주사시의 어떤 초점변동도 측정하고 있다. 다음에, 도 16의 흐름도를 참조하면서 실제의 측정절차의 수순에 대하여 설명한다.

측정명령이 소정의 시간에 실행되면, 그 측정절차를 개시한다(스텝 200). 즉, 이 측정절차는 주사노광의 주요수순중에 실행하거나 또는 작업자에 의한 입력에 응답하여 실행해도 된다.

다음에, 스텝 201에서는, 마스크스테이지(3)를 기준위치로 이동하고, 거기에서 최상의 초점위치 Z(B.F)와 프로파일데이터(도 15)를 산출하고, 비초점에 대한 검출신호의 세기를 표의 형태로 지정해 둔다. 이들 데이터는 이전에 설명한 방식으로 측정한 것이다.

다음에, 스텝 202에서, 웨이퍼스테이지(6)위의 반사면(31)을 상기에서 구한 최상의 초점위치(B.F)로 이동한다. 다음에, 반사면(31)의 초점위치를 이동시키는 일 없이, 마스크스테이지(3)를 주사하면서 검출광량(검출신호)을 측정한다. 여기서, 마스크스테이지(3)의 위치에 대한 측정샘플링시간은, 조명영역중의 슬릿의 수(특히, V마크의 수)가 일치하도록, 동기시기고 있다. 이미 설명한 바와 같이, 검출신호로부터는 비초점량을 산출할 수 있으나, 그 방향은 검출할 수 없다. 따라서, 방향과 비초점량을 결정하기 위해서는 이하의 수순을 채용한다.

스텝 203에서는 마스크스테이지(3)의 위치에 대한 검출신호의 변화를 측정한다. 도 17A 내지 도 17D, 도 18A, 도 18B, 도 19A 및 도 19B는 이것을 나타낸다. 여기서, 도 18A 내지 도 19B를 참조하면서 초점변동에 대하여 설명한다.

이들 도면에서, 상부의 곡선은 마스크스테이지(3)의 위치에 대한 실제의 초점변위를 나타내고, 하부의 곡선은 검출신호를 나타낸다.

스텝 204에서는, 마스크스테이지(3)의 위치에 대응하는 검출신호중에 최상의초점표면에서 얻을 수 있는 검출신호의 피크 Mmax가 포함되어 있는지의 여부에 대해서 판정한다. 검출신호중에 피크 Mmax가 포함되어 있는 경우, 스텝 205로 이행한다. 이에 대해서는 도 17A 내지 도 17D를 참조해서 설명한다. 피크 Mmax가 포함되어 있는 경우에는(도 17A), 검출신호의 최소값 Min으로부터, 위치 X1에서의 비초점량 Zd를 구한다. 또한, 검출신호로부터 그리고 프로파일데이터에 의거하여, 비초점변화의 절대값 Zab(x)를 마스크스테이지(3)의 위치 X에 대해서 구한다.

다음에, 상기한 바와 같이 구한 비초점량 Zd로부터, 반사면(31)을 전체로서 -Zd만큼 더 이동시킨다(스텝 206). 이 초점위치로부터 마스크스테이지(3)를 다시 주사이동시켜, 상기와 마찬가지로 검출신호를 얻는다(스텝 207). 이 단계에서 얻어진 검출신호는, 위치 X1에서 최대값 Max를 나타내고, 또한 이 위치를 최상의 초점위치로 취하여, 비초점방향(부호 a(X))을 나타낸다(도 17B). 즉, 스텝 205에서 구한 절대값 Zag(x)에 스텝 207에서 구한 a(x)를 곱함으로써, 마스크스테이지(3)의 주사노광중의 초점변위 Z(x)가 결정될 수 있다(스텝 208:Z(x)=Zab(x) x a(x))

.

여기서, 도 17C에 표시한 바와 같이 음의 방향으로 비초점량 Zd가 있는 경우, 마찬가지로 스텝 207까지 진행한다. 여기서, 검출신호의 피크치 Max가 나타나는 위치 X2를 기준으로서 취하여, 이 위치에 대한 비초점의 방향 a(x)를 구하고, 후속처리는 마찬가지로 행한다.

이와 같이 산출된 초점변위량을 오프셋으로서 저장하고(스텝 209), 스텝 210에서는, 이 오프셋에 따라서 반사면(31)을 이동하면서 검출신호를 모니터하여, 초점변위가 없는 것으로 판정된 경우(스텝 210), 수순을 종료한다.

상기한 예는 검출신호에 피크치 Mmax가 포함되어 있는 경우이다. 다음에, 스텝 204로 되돌아가서, 검출신호에 피크치 Mmax가 포함되어 있지 않은 경우에 대해서 도 18A내지 도 19B를 참조하면서 설명한다.

스텝 211에서, 검출신호의 피크치 Mmax로부터 비초점량 Zd(max)를 산출한다. 또한, 초점변위의 절대값 Z'ab(x)를 구한다. 다음에, 스텝 212에서, 비초점량 +Zd(max)에 대응하는 값만큼 반사면(31)을 이동시키고, 다시 마스크스테이지(3)를 주사하면서, 초점변위측정을 행한다(스텝 213). 여기서, 초점변동이 도 18A로 대표되는 경우와 도 19A로 대표되는 경우가 있다.

도 18A에 표시한 바와 같은 경우에 있어서는, 반사면(31)을 비초점량 +Zd(max)만큼 이동시키면, 검출된 신호는 피크치 Mmax를 가지고, 또한 검출신호전체의 세기는 최초의 측정시의 것보다도 높다. 즉, 스텝 214에서 검출신호의 세기가 증가하는 경우, 스텝 215a로 이행한다. 여기서, 스텝 207과 같이, a(x)를 구하고, 비초점량 Zd(max)를 최상의 초점위치로 취하여, 초점변동 Z(x)=Z'ab(x)×a(x)를 산출한다.

이에 대해서, 도 19A에 표시한 바와 같은 경우는, 반사면(31)을 비초점량 +Zd(max)만큼 이동하면, 검출신호는 최초의 측정시에 얻어진 것보다도 낮게 되어, 최대치 Mmax로부터 떨어진 값이 검출된다. 따라서, 이 경우에는 스텝 215b로 이행해서 변위방향 a(x)를 구하는 동시에, 최상의 초점위치를 -Zd(max)로 취하여, 초점변동 Z(x)=-Z'ab(x) ×a(x)를 산출한다.

상기한 바와 같이 구한 초점변위 Z(x)를 초점오프셋으로서 마찬가지로 저장수단(58)에 저장하고, 스텝 210으로 이행한 후, 상기와 마찬가지로 수순을 진행한다.

이상에서는, 특정한 반사면(31)에 대한 양 Zd나 비초점량 Zd(max)만큼 구동해서 측정한 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 반사면(31)을 초점방향으로 이동함으로써 또한 측정을 두 번이상 행함으로써, 주사노광중의 초점 변동(방향포함)을 검출할 수 있다.

마스크스테이지(3)의 위치에 대한 초점변위량 Z(x)은 설명한 바와 같이 결정된다. 이와 같은 초점변위 Z(x)는 장치에 고유한 것으로, 장기간에 대해서는 시간에 따라 변화하지만, 단기간(즉,1로트의 웨이퍼의 노광기간)에 대해서는 변화가 없고, 따라서 재현성을 가지고 생성된다.

실제의 주사노광처리시에, 상기한 바와 같이 구해진 초점변위 Z(x)를 오프셋으로서 보상하도록 웨이퍼스테이지(5)위의 웨이퍼를 초점방향으로 이동하면서 주사노광함으로써, 마스크스테이지(3)의 이동에 기인한 투영광학계의 초점변위를 보정할 수 있고 또한 고정밀도의 주사노광을 가능하게 한다.

상기한 설명에서는 주사를 1방향으로 행하였지만, 실제의 노광동작의 작업능률을 고려해서 주사노광을 반대방향으로 왕복이동하는 것이 가능하다. 이 경우에는 2방향의 각각에서 초점변위 Z(x)를 구하고, 또한 이들을 오프셋으로서 제어하면서 실제의 노광처리를 행해도 된다. 이 경우의 측정에 대해서는, 최초의 측정을 2방향으로 행한 다음에 2회째의 측정을 2방향으로 행함으로써, 측정시간의 단축화가 도모된다.

또한, 상기 예에서는 마스크스테이지(3)만을 주사하면서 측정을 행하였지만, 마스크스테이지의 반사면(31)을 주사방향으로 길게 설정해서 웨이퍼스테이지(5)도 주사하면서 측정해도 된다.

다음에, 본 발명의 제 3실시에 대하여 도 10 및 도 11B를 참조하면서 설명한다.

선행의 실시예에서는, 마스크스테이지(3)를 복수회 주사하여 초점변위량을 측정하였으나, 본 실시예에서는, 작업능률을 고려해서, 1회의 주사에 대해서만 초점변위산출을 행하고 있다.

도 10에 있어서, 조명계(도시되지 않음)로부터 나오는 광은 초점검출계(4)를 통과하여, 마스크스테이지(3)에 의해 지지된 레티클(1)의 패턴면을 조명한다. 레티클(1)의 패턴표면위에는, 도 1lB 혹은 도 14에 표시된 바와 같은 슬릿(41),(42)이 있다. 슬릿(41a, 41b, 42a 또는 42b)을 통과한 광은 투영광학계(2)를 통과한후, 웨이퍼스테이지(5)위에 형성된 반사면(40a),(40b)에 도달한다.

반사면(40a)은, 도 13에 표시한 바와 같이 초점방향으로 단차를 지니는 2개의 반사면(44),(45)으로 구성되어 있다. 슬릿(42a)를 통과한 광은 반사면(45)에 도달하고, 슬릿(41b)을 통과한 광은 반사면(44)에 도달한다. 이들 반사면에 의해 반사된 광은, 다시 투영광학계(2)를 통해서 초점검출계(4)로 되돌아간다. 초점검출계(4)의 뒤쪽 및 레티클패턴면이 결상되는 위치(즉, 레티클패턴과 광학적으로 공액인 위치)에, 광선(46a),(46b)의 반사광(검출광)을 분할하기 위한 분할거울(43a)이 배치되어 있다.

이 분할거울(43a)에 의해서, 광선(46a)의 검출광은 방향(44a)으로 반사되고, 다음에 광전변환소자(도시되지 않음)에 의해서 그 반사광량이 검출된다. 마찬가지로, 광선(46b)의 검출광은 방향(44b)으로 반사되고, 다음에 광전변환소자(도시되지 않음)에 의해 이 반사광량이 검출된다. 방향(45a),(45b)에서 검출된 광량은 웨이퍼스테이지(5)의 초점변위에 따라 변화되고, 또한 도 12에 표시한 바와 같이 반사면(44),(45)사이의 단차에 대응하는 차이분 만큼 초점의 피크가 다른 검출신호(43a),(43b)가 얻어진다.

주사동작시의 초점변위의 측정은, 반사면(44)이 최상의 초점면에 있을 때에, 개시한다. 이때, 검출신호(43a)로부터 신호세기 Ma-max를 얻을 수 있는 한편 검출신호(43b)로부터는 신호세기 Mbo을 얻을 수 있다. 다음에, 마스크스테이지를 주사하여 초점변위측정을 개시하면, 초점이 D.F-1로 변경될 경우, 검출신호로부터 세기 Ma1을 얻을 수 있다. 이 출력값 Ma1로부터 비초점량의 절대값을 구할 수 있다. 또한, 검출신호(43b)로부터는 세기 Mb1을 얻어질 수 있다. 검출신호(43a)로부터 상기한 바와 마찬가지의 출력값 Ma1이 얻어질 수 있지만, 비초점방향이 다른 D.F-2로 초점을 변경한 경우, 검출신호(43b)로부터는 세기 Mb2의 신호를 얻을 수 있다. 따라서, 검출신호(43b)의 출력값을 모니터함으로써, 비초점방향을 검출할 수 있다.

상기의 방법으로 비초점의 변동을 검출할 경우, 미리 초점변동에 대한 검출신호의 프로파일을 구해놓고, 그후, 마스크스테이지(3)의 주사시의 초점변동측정을 행함으로써 고정밀도의 측정을 가능하게 하고 있다.

또, 상기 일부예에서는 레티클패턴위의 슬릿(41)(도 1lB)을 참조하면서 설명하였지만, 레티클(41)의 반대쪽에 배치된 슬릿(42)을 사용하여 마찬가지의 측정을 행해도 된다. 이와 같이 레티클의 양쪽에서의 초점변동을 모니터함으로써, 주사방향에 수직방향의 초점변동(경사성분)을 검출할 수 있다. 따라서, 이들 측정값을 오프셋으로서 관리하고, 실제의 노광처리시에는 웨이퍼스테이지(5)를 초점방향으로 이동하면서 노광을 행함으로써, 고정밀도의 주사노광을 달성할 수 있다.

다음에, 본 발명의 제 4실시예에 대하여 설명한다.

제 2 및 제 3실시예에서는, 레티클위에 배치된 슬릿수단을 이용하고, 그 슬릿수단위를 조명하여, 웨이퍼스테이지의 반사면으로부터 되돌아 오는 광량에 의거하여 초점변위를 검출하고 있었다. 이에 대해서, 본 실시예에서는, 상기 실시예에 비해서 웨이퍼스테이지위에 형성된 검출마크(제 2슬릿마크)를 관찰해서 마찬가지의 유리한 효과를 얻고 있다.

도 20B는 본 실시예에 의한 웨이퍼스테이지(5)위에 형성된 검출마크(60)를 예시하고 있다.

도 21을 참조하면서, 본 실시예의 검출마크(60)의 검출방법을 설명한다.

도 21에서, 조명광원(67)으로부터의 광은 조명광학계(68)를 통해서 빔스플리터(66)로 도입된다. 빔스플리터(66)에 의해 반사된 광은, 검출광학계(4)로 도입되고, 미러(62)에 의해서 반사된 다음에, 레티클(1)의 패턴표면을 수직방향으로 조명한다(쾰러조명:Koehler illumination). 여기서, 레티클(1)상에 패턴이 존재하지 않는 영역에서는, 조명광이 투영광학계(2)를 통과하여 웨이퍼스테이지(5)위에 형성된 검출마크(60)에 도달한다. 검출마크(60)로부터 반사되거나 산란된 광은 다시 투영광학계(2)를 통과하고 또한 레티클(1)을 통과한 다음에 미러(62)에 의해 반사된다. 이 반사광은 검출광학계(63)에 도입되어 빔스플리터(66)를 투과한다. 이 투과된 광은 검출광학계(64)를 통과하여 광학변환소자(65)상에 검출마크(66)의 상을 결상한다. 검출광학계(64)를 초점방향으로 이동함으로써, 레티클위의 마크의 상이나 검출마크(66)의 상을 광전변환소자(65)위에 초점맞춤시킬 수 있다.

레티클위에는 도 20A에 도시한 바와 같이, 레티클패턴에 대해서 초점을 맞추기 위한 마크(이제부터는 레티클초점마크)와 웨이퍼스테이지(55)의 검출마크의 관찰을 위한 창(관찰창)(56)이 있다. 또, 웨이퍼스테이지(5)위의 검출마크(60)는 도 20B에 도시한 바와 같은 2개의 슬릿마크가 형성되어 있다. 이와 같은 구조의 레티클(1)에 대해서 검출계를 통하여 관찰하면, 레티클패턴에 대해서 웨이퍼스테이지(5)의 초점방향이 보정되고 또한 검출광학계에 의해서 광전변환소자(65)상에 초점을 맞추어 놓을 경우, 관측될 양쪽의 상(60),(65)모두 초점이 맞은 상태에서 관측될 수 있다. 즉 레티클(1)의 패턴과 웨이퍼스테이지(5)의 검출마크(60)가 모두 한 번에 관찰될 수 있다. 항상 레티클패턴에 대해서 초점을 맞추어 놓음으로써, 웨이퍼스테이지(레티클상)(5)의 비초점상태를 검출할 수 있다.

이제, 레티클패턴에 대해서 검출광학계를 통하여 광전변환소자(65)에 초점조정하는 공정에 대하여 설명한다. 도 22A는 광전변환소자(65)에 결상되는 레티클패턴(90)과 검출마크(60)를 표시하고 있다. 마스크스테이지(3)의 주사중에 이들마크를 관찰할 때에, 검출광학계(64)는, 광전변환소자(65)위에 레티클패턴(55)이 초점맞춤되도록 실시간구동을 행한다.

여기서, 검출마크(60)를 관찰하고 또한 마크파형으로부터 비초점량을 산출한다. 실제적으로, 마스크스테이지(3)의 피칭에 기인하여 레티클패턴검출장치에 대해서 초점변동이 있는 경우, 예를 들면 검출계를 레티클패턴에 대해서 주사중에 계속해서 초점맞춤을 행하지 않으면 안된다. 이를 위하여, 레티클(1)의 초점마크(55)의 파형을 관찰하고, 그 최상의 초점상태로 되도록 제어계(70)를 통해서 검출광학계(64)를 구동하는 구동계(69)로 부귀환을 가하고 있다.

도 22B는 검출마크(60)의 파형의 예를 표시한 개략도이다. 초점량의 평가에 대해서는, 검출된 파형의 최대레벨 MAX와 최소레벨 MIN에 의거하여 콘트라스트를 산출한다. 도 22C는 비초점량에 대한 콘트라스트의 변동을 도시한다. 이와같이 콘트라스트는 최상의 초점면에 대해서는 피크를 나타내고, 또한 비초점에 대해서는 감소하는 것을 알 수 있다. 따라서, 제 2실시예를 참조하면서 설명한 도15A의 것과 같이 취급할 수 있다. 초점이동이 제 2실시예에서와 같은 방식으로 검출될 수 있으므로, 이에 대한 설명은 생략한다. 본 실시예에서는 파형신호의 최대레벨과 최소레벨에 의거하여 콘트라스트가 산출되고 평가되지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 검출파형의 에지부분(즉, 도 22B의 영역(57))의 경사 즉, 미분값의 절대치를 평가해도 된다.

또, 상기에서는 검출마크는 H마크와 V마크의 양자로 구성되어 있는 것에 대해서 설명하였지만, 반드시 이들 양쪽을 사용할 필요는 없다. 이들 양쪽의 마크를 사용하는 경우, H마크의 최상의 초점면과 V마크의 최상의 초점면사이의 중간값을 레티클상의 최상의 초점면으로 취해도 된다. 이에 대해서, 검출계나 투영광학계가 비점수차의 발생량이 무시되는 광학계인 경우, H마크와 V마크중 어느 하나만을 사용함으로써 측정하고, 또한 이와 같이 해서 얻은 측정값을 초점보정값으로 취해도 된다.

검출신호의 피크를 노광상면의 최상의 초점면으로 하였으나, 실제적으로는, 실제의 노광상면에 대해서 오프셋을 지니고 있는 경우가 있다. 이 경우에, 오프셋량을 미리 실제의 노광처리를 통하여 측정한 후에, 이 오프셋을 고려하면서 초점변동치를 산출해도 되며, 이것에 의하면 실제의 노광처리에 따라서 고정밀도의 측정이 가능하다.

다음에, 상기한 바와 같은 주사형 투영노광장치를 이용한 반도체소자의 제조방법의 실시예에 대하여 설명한다.

도 24는 반도체칩(즉, IC 또는 LSI), 액정패널, 또는 CCD 등의 마이크로소자의 제조에 대한 순서의 흐름도이다. 스텝 1은 반도체소자의 회로를 설계하는 설계공정이다. 스텝 2는 설계한 회로패턴에 의거하여 마스크를 제조하는 공정이다. 스텝 3은 실리콘 등의 재료를 사용하여 웨이퍼를 준비하는 공정이다. 스텝 4는 이와 같이 준비된 마스크와 웨이퍼를 사용함으로써 회로를 실제로 리소그래피에 의해서 웨이퍼위에 형성하는 전(前)공정으로 칭하는 웨이퍼처리공정이다. 이 공정다음의 스텝 5는 스텝 4에 의해서 처리된 웨이퍼를 반도체칩으로 형성하는 후공정으로 칭하는 조립공정이다. 이 공정은 조립(다이싱과 본딩)공정과 패키징(칩밀봉)공정을 포함한다. 스텝 6은 스텝 5에서 제조된 반도체소자에 대한 동작검사, 내구성검사 등을 실행하는 검사공정이다. 이들의 공정에 의해서 반도체소자가 완성되고 출하된다(스텝 7).

도 25는 웨이퍼처리공정의 상세를 도시한 흐름도이다. 스텝 11은 웨이퍼의 표면을 산화하는 산화공정이다. 스텝 12는 웨이퍼표면위에 절연막을 형성하는 CVD공정이다. 스텝 13은 증착에 의해 웨이퍼위에 전극을 형성하는 전극형성공정이다. 스텝 14는 웨이퍼에 이온을 주입하는 이온주입공정이다. 스텝 14는 웨이퍼에 이온을 주입하는 이온주입공정이다. 스텝 15는 웨이퍼에 레지스트(감광재료)를 도포하는 레지스트공정이다. 스텝 16은 상기한 노광장치에 의해 웨이퍼위에 마스크의 회로패턴을 노광에 의해 프린트하는 노광공정이다. 스텝 17은 노광된 웨이퍼를 현상하는 현상공정이다. 스텝 18은 현상된 레지스트화상이외의 부분을 제거하는 에칭공정이다. 스텝 19는 에칭공정을 행한 후에 웨이퍼위에 남아있는 레지스트재료를 분리하는 레지스트분리공정이다. 이들 공정을 반복함으로써 회로패턴이 웨이퍼위에 중첩형성된다.

이들 공정에 의해 고밀도의 마이크로소자가 제조될 수 있다.

본 발명의 이들 실시예에 의하면, 주사형 반도체 노광장치에 있어서는 제 1또는 제 2가동스테이지의 구동에 기인하여 발생하는 장치의 일부의 변형으로부터 초래되는 노광조건의 변화를 미리 측정하고, 실제의 노광처리시에, 측정된 노광조건의 변화에 대한 보정값을 반영하면서 주사노광을 행하도록 하였으므로, 처리능력의 감소함이 없이, 즉 주사거리의 증가함이 없이, 스테이지구동으로부터 초래되는 진동의 영향을 배제할 수 있다.

주사거리가 증가되지 않으므로, 스테이지의 크기를 확대할 필요가 없어, 장치의 공간의 증대를 회피할 수 있다.

본 발명은, 명세서에 개시된 구조를 참조하면서 설명하였지만, 본 발명은 설명된 상세에 한정되지 않고, 또한 이 출원은 이하의 특허청구범위의 범주나 개선의 목적의 범위내에서의 각종 수정이나 변형도 포함하는 것은 물론이다.

Claims (16)

1. 제 1물체가 놓이는 제 1가동스테이지와;

   제 2물체가 놓이는 제 2가동스테이지와;

   제 1물체의 패턴을 제 2물체에 투영하는 투영광학계와;

   상기 제 1 및 제 2가동스테이지를 상기 투영광학계에 대하여 상대적으로 동기시켜서 주사이동시키면서 제 1물체의 패턴을 상기 투영광학계에 의해 제 2물체위에 투영하는 주사기구와;

   미리 측정된 노광조건의 변화에 대응함과 동시에 상기 제 1 및 제 2가동스테이지중 적어도 어느 한쪽을 이동시킴으로써 발생되는 데이터를 저장하는 저장수단과;

   상기 제 1 및 제 2가동스테이지중 적어도 어느 한쪽의 구동에 대하여, 상기저장된 데이터에 의거하여 결정된 보정값을 반영하면서 실제의 노광처리시에 상기 제 1 및 제 2이동스테이지의 구동을 제어하는 제어수단을 구비하고,

   상기 보정값은 상기 제 1 및 제 2가동스테이지중 적어도 어느 한쪽의 복수의 가속도나 속도에 대해서 결정되고, 해당 보정값이 이들의 방향과 가속도나 속도에 따라서 가변적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 보정값은 제 2물체위에 있어서의 제 1물체의 패턴의 투영상의 편차에 대해서 결정되는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 보정값은 제 2물체위에 있어서의 제 1물체의 패턴의 투영상의 초점오차에 대해서 결정되는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
4. 제 2항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2가동스테이지중 적어도 어느 한쪽의 속도에 따라서 노광량을 제어하면서 주사노광을 행하는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
5. 제 1물체가 놓인 제 1가동스테이지와 제 2물체가 놓인 제 2가동스테이지를 투영광학계에 대하여 상대적으로 동기시켜 주사이동시키면서, 상기 투영광학계를 통하여 상기 제 1물체의 패턴을 제 2물체위에 투영하는 주사노광방법에 있어서,

   미리 측정된 노광조건의 변경에 대응하고 또한 제 1 및 제 2가동스테이지중 적어도 어느 한쪽을 이동함으로써 발생되는 데이터를 저장하는 공정과;

   제 1 및 제 2이동스테이지중 적어도 어느 한쪽의 구동에 대해서, 저장된 데이터에 의거하여 결정된 보정값을 반영하면서 주사노광을 행하는 공정을 포함하고,

   상기 보정값은 제 1 및 제 2가동스테이지의 복수의 가속도나 속도에 대해서 결정되고, 또한 해당 보정값은 이들 방향과 가속도나 속도에 따라서 가변적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 주사노광방법.
6. 제 5항 기재의 주사노광방법에 의해서 소자를 제조하는 것을 특징으로 하는 소자제조방법.
7. 제 6항에 있어서, 보정값은 제 2물체위에 있어서의 제 1물체의 패턴의 투영상의 편차에 대해서 결정되는 것을 특징으로 하는 소자제조방법.
8. 제 6항에 있어서, 보정값은 제 2물체위에 있어서의 제 1물체의 패턴의 투영상의 초점오차에 대해서 결정되는 것을 특징으로 하는 소자제조방법.
9. 제 7항에 있어서, 제 1 및 제 2가동스테이지중 적어도 어느 한쪽의 속도에 따라서 노광량을 제어하면서 주사노광을 행하는 것을 특징으로 하는 소자제조방법.
10. 제 1물체가 놓이는 제 1가동스테이지와;

    제 2물체가 놓이는 제 2가동스테이지와;

    제 1물체의 패턴을 제 2물체에 투영하는 투영광학계와;

    상기 제 1 및 제 2가동스테이지를 상기 투영광학계에 대하여 상대적으로 동기시켜 주사이동시키면서 제 1물체의 패턴을 상기 투영광학계에 의해 제 2물체위에 투영하는 주사수단과;

    상기 투영광학게에 의해 형성된 제 1물체의 상면의 위치를 측정하는 검출수단과;

    상기 제 1가동스테이지를 주사이동하면서 상기 검출수단에 의해서 측정된 상면위치를, 상기 제 1가동스테이지의 상이한 위치에서의 상면위치에 관한 보정값으로서 저장하는 저장수단과;

    상기 저장수단에 저장된 상면위치에 의거하여 초점방향으로 제 2물체를 구동시켜 상기 상면위치에 대해서 제 2물체를 설정하는 구동수단을 구비하고,

    상기 보정값은 상기 제 1가동스테이지의 복수의 가속도나 속도에 대해서 결정되고, 해당 보정값이 이들의 방향과 가속도나 속도에 따라서 가변적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 주사형 투영노광장치.
11. 제 10항에 있어서, 상기 제 1가동스테이지를 주사이동시키면서 상기 상면위치를 측정하기 전에, 상기 검출수단은, 상기 제 1가동스테이지의 상이한 주사위치에 대해서 상면위치에 관한 정보를 산출하는 상면위치정보에 의거하여, 상기 제 1가동스테이지가 유지고정되는 상기 투영광학계에 의해서 형성된 제 1물체의 상면위치정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 주사형 투영노광장치.
12. 제 10항에 있어서, 상기 검출수단은 제 1물체위에 조명광을 조사하는 조명광원과, 상기 제 1물체의 표면에 형성되어 상기 조명광의 일부를 통과시키는 제 1슬릿과, 상기 조명광중에서, 상기 제 1슬릿 및 상기 투영광학계를 통과한 광을 검출하는 수광수단을 포함하고, 또한 상기 검출수단은 상기 수광수단에 의해서 생성된 신호에 의거하여, 상기 투영광학계에 의해서 형성된 상기 제 1가동스테이지의 상이한 주사위치에 대해서 상기 제 1물체의 상면위치에 관한 정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 주사형 투영노광장치.
13. 제 10항에 있어서, 상기 검출수단은 상기 제 2가동스테이지위에 형성된 제 2슬릿마크를 조명하는 조명광원과, 상기 제 2슬릿마크로부터 상기 투영광학계를 통하여 나오는 광을 검출하는 수광수단을 포함하고, 또한 상기 검출수단은, 상기 수광수단에 의하여 생성된 신호에 의거하여 상기 투영광학계에 의해 형성된 상기 제 1가동스테이지의 상이한 주사위치에 대해서 제 1물체의 상면위치에 관한 정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 주사형 투영노광장치
14. 제 12항에 있어서, 상기 수광수단은 상기 제 1슬릿 및 상기 투영광학계를 통과한 다음에, 상기 제 2가동스테이지위에 형성되어 표면단차구조를 지니는 반사면에 의해서 반사되고, 또한 이어서 투영광학계 및 상기 제 1슬릿을 다시 통과한 광을 검출하는 것을 특징으로 하는 주사형 투영노광장치.
15. 제 10항에 있어서, 제 1물체위에는 상면의 위치측정을 위한 제 1패턴과 상기 제 2가동스테이지의 표면을 관찰하기 위한 관찰창이 형성되어 있고, 상기 제 2가동스테이지위에는 상면위치측정을 위한 제 2패턴이 형성되어 있으며, 상기 검출수단은, 상기 제 1 및 제 2패턴의 동시관찰을 위한 관찰계를 지니고, 해당 관찰계에 의해서 관찰되는 상기 제 1 및 제 2패턴에 의거하여, 상기 제 1가동스테이지의 상이한 주사위치에 대해서 상기 투영광학계에 의해서 형성된 제 1물체의 상면위치에 관한 정보를 검출하고 있는 것을 특징으로 하는 주사형 투영노광장치.
16. 제 10항에 기재된 주사형 투영노광장치를 이용해서 레티클과 웨이퍼를 정렬한 다음에, 해당 레티클의 패턴을 상기 웨이퍼에 투영하여 노광한 다음에, 해당 노광된 웨이퍼를 현상하는 것을 특징으로 하는 소자제조방법.

Images