KR100239623B1 - 투영노광장치, 투영노광방법 및 반도체디바이스 제조방법 - Google Patents

투영노광장치, 투영노광방법 및 반도체디바이스 제조방법 Download PDF

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미다라이 후지오
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Abstract

본 발명의 투영노광장치는 노광광으로 제1물체를 조명하는 조명광학계와; 상기 조명광학계로부터의 노광광에 의해 조명된 제1물체의 패턴을 제2물체위로 투영하는 투영광학계와; 노광광과는 상이한 파장을 가지는 얼라인먼트광으로 제2물체를 조명하고, 상기 투영광학계를 통하여 제2물체로부터의 얼라인먼트광을 검출하는 얼라인먼트광학계와; 상기 얼라인먼트광학계가 얼라인먼트광을 검출하는 경우, 얼라인먼트광의 경로바깥에 제1물체를 위치시키고, 상기 투영광학계가 제1물체의 패턴을 제2물체위로 투영할 때, 상기 얼라인먼트광학계가 얼라인먼트광을 검출하는 경우, 얼라인먼트광의 경로가 적어도 존재하는 위치에 제1물체를 위치시키기 위한 이동수단을 구비한다.

Description

투영노광장치, 투영노광방법 및 반도체디바이스 제조방법
제1도는 본 발명의 제1실시예에 의한 투영노광장치의 주요부분의 개략도.
제2도는 본 발명의 제2실시예에 의한 투영노광장치의 주요부분의 개략도.
제3도는 본 발명의 제3실시예에 의한 투영노광장치의 주요부분의 개략도.
제4도는 본 발명의 제4실시예에 의한 투영노광장치의 주요부분의 개략도.
제5도는 마이크로디바이스제조공정의 흐름도.
제6도는 웨이퍼공정의 흐름도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 마스크 2 : 마스크스테이지
3 : 투영광학계 4 : 웨이퍼
5 : 웨이퍼스테이지 6 : 콘덴서렌즈
7, 13 : 미러 8 : 얼라인먼트광원
9 : 빔스플리터 10 : 얼라인먼트광학계
11 : 촬상소자 12 : 개구부
AL : 얼라인먼트광속 IL : 노광광속
본 발명은 예를 들면 반도체디바이스등의 마이크로디바이스제조용 노광장치에 관한 것으로, 특히, 포토마스크패턴을 투영에 의해 웨이퍼상에 전사하는 투영노광장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 웨이퍼위로의 포토마스크패턴의 투영시, 마스크와 웨이퍼를 투영광학계에 대해서 동기하여 주사이동시키는 투영식주사노광장치에 적합하게 이용가능하다.
반도체디바이스의 제조기술은 현저하게 진보해왔고, 이 추세로 미세가공기술도 두드러지게 개발되어 왔다. 광가공기술에 있어서는, 서브미크론의 해상력을 지닌 축소투영노광장치, 통칭 스테퍼가 주류로 이용되고 있고, 보다 나은 해상력의 향상을 위해 광학계의 개구수(N.A.)의 확대 또는 노광파장의 단파장화 등의 시도가 이루어지고 있다.
한편, 많은 주목을 받아온 투영식 주사노광장치가 있다. 이러한 노광장치의 예로는; 종래의 반사투영광학계를 지닌 등배의 주사노광장치를 개량하여, 투영광학계에 굴절소자를 내장한 것이 있다. 즉, 반사계와 굴절계를 조합하여 사용한 것이다. 다른 예로는; 굴절소자만을 지닌 축소투영광학계를 사용하여, 마스크스테이지와 감광기판의 스테이지 모두를 축소배율에 대응하는 속도비로 서로에 대해서 상대주사이동시키는 것이다.
IC 또는 LSI의 미세화와 반도체디바이스의 집적도가 보다 증가함에 따라 마스크패턴과 감광기판패턴의 정합상태의 허용범위도 좁아지고 있다. 종래, 감광기판(웨이퍼)에 대한 위치정보를 얻기 위해 웨이퍼상의 얼라인먼트마크를 관찰하는 관찰방법으로서는 이하와 같이 3가지의 방식이 있다;
[1] 축외 방식: 노광광(감광성광)과는 다른 비노광광(비감광성광)을 이용하여, 투영렌즈계를 통하지 않고 관찰하는 방법
[2] 노광광 TTL방식 : 노광광(감광성광)과 동일한 광을 이용하여, 투영렌즈계를 통해서 관찰하는 방법
[3] 비노광광 TTL 방식 : 노광광과는 다른 비노광광(비감광성광)을 이용하여, 투영렌즈계를 통해서 관찰하는 방법
[1] 축외 방식에서는, 얼라인먼트광이 투영광학계를 통하지 않으므로, 투영 광학계의 노광파장에 의존하지 않는다. 따라서 관찰광학계의 설계가 비교적 용이하다.
하지만, 축외 방식은 관찰광학계와 투영광학계와의 물리적인 제약때문에, 일반적으로 얼라인먼트위치와 노광위치가 매우 멀다. 그래서 얼라인먼트공정의 종료후, 노광위치까지 스테이지를 구동시킬 필요가 있다. 이 얼라인먼트위치와 노광위치와의 거리(이하, "베이스라인"이라 칭함)가 항상 안정하게 유지되면 문제가 없지만, 실제로 환경(온도, 기압 또는 장치자체의 진동에 따르는 기구의 안정성 등)의 영향으로 시간에 의한 변화의 가능성이 있다. 또, 축외 방식에서는, 투영광학계를 사용하지 않으므로, 예를 들면, 노광공정의 반복에 의한 배율 또는 초점위치의 변화, 또는 기압에 의한 배율 또는 초점위치의 변화 등의 투영광학계의 변동을 따르지 않는다는 결점이 있다.
이에 비해서, 얼라인먼트광을 투영광학계를 통해서 투영하는 TTL얼라인먼트 방식은, 상술한 바와 같이 투영광학계의 변화를 따른다는 점에서 유리하다. 또, 베이스라인의 문제도 발생하지 않는다. 이러한 문제가 발생하여도, 베이스라인을 한자리수이상 단축하여 환경변동의 영향을 받지 않도록 하는 것이 용이하다.
[2] 노광광 TTL방식에서는, 얼라인먼트광으로서 노광광과 동일한 광을 사용한다. 투영광학계의 수차를 양호하게 보정하므로, 양호한 관찰광학계가 얻어진다. 하지만, 웨이퍼면에 전자회로패턴을 전사시킨 감광재료(레지스트)가 도포되어 있는 경우가 많다. 레지스트는 통상 단파장에서 흡수가 많다. 그러므로, 웨이퍼면상에 형성된 얼라인먼트마크의 관찰시, 레지스트막을 통하여 그것을 관찰하는 것은 곤란하다. 상술한 바와 같이, 노광파장의 단파장화에 의해, 얼라인먼트마크의 검출이 보다 곤란하게 된다.
또, 노광광에 의해 얼라인먼트마크를 관찰하면, 노광광에 의해 레지스트가 감광되므로 얼라인먼트마크의 검출이 불안정해지거나 또는 검출불능이 되는 부가적인 문제점이 있다.
[3] 비노광광 TTL 방식은, 얼라인먼트광으로서 노광파장이외의 파장의 광을 이용하므로, 상술한 바와 같이 레지스트막의 흡수 또는 감광의 문제는 없다. 하지만, 투영광학계는 노광파장에 대해서 투영노광이 최적이 되도록 수차보정되므로, 노광파장이외의 파장의 광을 사용하는 경우, 투영광학계는 수차를 많이 발생시킨다.
이것을 고려하여, 비노광 TTL 방식을 채용하는 경우는, 투영광학계의 수차를 보정하는 보정광학계를 이용하여 얼라인먼트마크를 검출하도록 구성하고 있다(예를 들면, 일본국 특개평 3-61802호 공보). 하지만, 엑시머레이저, 예를 들면, KrF레이저(248nm)를 노광광으로서 이용하면, 투영광학계에 대해서 실용적인 유리재료는 한정된다(예를 들면, 용융실리카). 그 결과, 투영광학계는 비노광광에 대한 수차를 많이 발생시키게 된다. 그러므로, 보정광학계를 이용하여 투영광학계의 수차를 양호하게 보정하는 것이 어렵다. 이것에 의해 개구수를 충분히 이용하지 못하거나 현실적인 보정광학계를 구성하지 못한다.
또, 비노광광 TTL 방식에서는, 얼라인먼트광과 노광광과의 간섭을 피하기 위해, 얼라인먼트광학계를 투영광학계의 노광상높이의 외측의 일부를 관찰하도록 구성한 것이 일반적이다. 이 때문에, 비노광TTL얼라인먼트광을 위해 투영광학계를 크게 할 필요가 생긴다. 투영광학계의 매우 높은 상높이의 축외(오프축)광속을 이용하므로, 축상(온축)광속과 비교해서, 비노광광에 대한 투영광학계의 수차의 악화도 매우 커지게 된다고 하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 투영광학계의 대략 축주위의 위치, 즉, 투영광학계가 노광파장에 대해서 수차를 적게 발생시키는 위치에서 웨이퍼의 관찰이 가능하고, 고정밀 얼라인먼트동작도 가능한 노광장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일형태에 의하면: 노광광에 의해 제1물체를 조명하는 조명광학계와; 상기 조명광학계에 의해 조명된 상기 제1물체의 패턴을 제2물체상에 투영하는 투영광학계와; 상기 노광광과 파장이 다른 얼라인먼트광에 의해 상기 제2물체를 조명하고 상기 제2물체로부터의 얼라인먼트광을 상기 투영광학계를 통해서 검출하는 얼라인먼트광학계와; 상기 얼라인먼트광학계가 상기 제2물체로부터의 얼라인먼트광을 상기 투영광학계를 통해서 검출하도록, 투영노광시의 상기 제1물체의 위치와 다른 위치로 상기 제1물체를 이동시키는 이동수단을 구비한 것을 특징으로 하는 투영노광장치가 제공된다.
본 발명의 상기 바람직한 형태에 있어서 상기 제2물체로부터의 얼라인먼트광은 상기 제2물체의 상기 투영광학계의 광축과 교차하는 영역으로부터의 광인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 바람직한 다른 형태에 있어서, 상기 이동수단은 상기 제1물체를 유지 및 이동시키는 유지부재를 지니고, 상기 유지부재는 상기 제1물체를 투영노광시의 위치와 다른 위치로 이동시킬 때 상기 얼라인먼트광을 상기 얼라인먼트광학계로 도광하는 도광수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 바람직한 또 다른 형태에 있어서, 상기 도광수단은 상기 유지부재내에 형성된 개구부인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 바람직한 또 다른 형태에 있어서, 상기 도광수단은 상기 유지부재상에 설치된 반사부재인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 바람직한 또 다른 형태에 있어서, 상기 장치는 상기 제1물체의 패턴이 상기 제2물체상에 투영되도록 상기 제1물체와 상기 제2물체를 상기 투영광학계에 대해서 동기시켜서 각각 소정방향으로 주사이동시키는 주사수단을 부가하여 구비하고, 상기 주사수단은 상기 이동수단의 기능을 겸하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 형태에 의하면, 노광광에 의해 제1물체를 조명하고, 투영광학계를 통해서 조명된 상기 제1물체의 패턴을 제2물체상에 투영하는 투영노광방법에 있어서; 상기 노광광과 파장이 다른 얼라인먼트광에 의해 상기 제2물체를 조명하는 스텝과; 상기 제2물체로부터의 얼라인먼트광이 상기 투영광학계를 통해서 검출되도록 투영노광시 상기 제1물체의 위치와 다른 위치로 상기 제1물체를 이동시키는 스텝과; 상기 이동단계 후에, 상기 제2물체로부터의 얼라인먼트광을 상기 투영광하계를 통해서 검출하는 스텝으로 이루어진 것을 특징으로 하는 투영노광방법이 얻어진다.
본 발명의 상기 바람직한 형태에 있어서, 상기 제2물체로부터의 얼라인먼트광은 상기 제2물체의 상기 투영광학계의 광축과 교차하는 영역으로부터의 광인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 바람직한 다른 형태에 있어서, 상기 방법은 상기 제1물체의 패턴이 상기 제2물체상에 투영되도록 상기 제1물체와 상기 제2물체를 상기 투영광학계에 대해서 동기시켜서 각각 소정방향으로 주사이동시키는 스텝을 부가하여 구비하고, 상기 제1물체의 주사이동방향은 상기 이동스텝에 의한 이동방향과 일치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 형태에 의하면, 노광광에 의해 조명된 마스크의 패턴을 투영광학계를 통해서 웨이퍼위에 투영하고, 상기 투영노광 후에, 상기 웨이퍼에 현상공정을 행하는 반도체디바이스제조방법에 있어서: 상기 노광광과 파장이 다른 얼라인먼트광에 의해 상기 웨이퍼를 조명하는 스텝과; 상기 웨이퍼로부터의 얼라인먼트광이 상기 투영광학계를 통해서 검출되도록 투영노광시의 상기 마스크의 위치와 다른 위치로 상기 마스크를 이동시키는 스텝과; 상기 이동단계 후에, 상기 웨이퍼로부터의 얼라인먼트광을 상기 투영광학계를 통해서 검출하는 스텝으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체디바이스제조방법이 제공된다.
본 발명의 상기 바람직한 형태에 있어서, 상기 웨이퍼로부터의 얼라인먼트광은 상기 웨이퍼의 상기 투영광학계의 광축과 교차하는 영역으로부터의 광인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 바람직한 다른 형태에 있어서, 상기 방법은 상기 마스크의 패턴이 상기 웨이퍼상에 투영되도록 상기 마스크와 상기 웨이퍼를 상기 투영광학계에 대해서 동기시켜서 각각 소정방향으로 주사이동시키는 스텝을 부가하여 구비하고, 상기 마스크의 주사이동방향은 상기 이동스텝에 의한 이동방향과 일치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기와 이외의 목적, 특징 및 이점은 첨부도면과 관련하여 취한 본 발명의 바람직한 실시예의 이하의 설명을 고려하면 보다 명백해질 것이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해서 상세히 설명한다.
[제1실시예]
제1도는 본 발명의 제1실시예에 의한 투영노광장치의 개략도이다. 레이저간섭계(도시생략)에 의해 위치가 검출되는 마스크(원화)(1)는 X 및 Y방향에 대해서 위치가 제어되는 마스크스테이지(2)상에 탑재되어 있다. 마스크(1)는 마스크스테이지(2)에 의해 노광장치의 프레임에 지지되어 있다. 한편, 레이저간섭계(도시생략)에 의해 위치가 검출되는 웨이퍼(감광기판)(4)는 X 및 Y 방향에 대해서 위치가 제어되는 웨이퍼스테이지(5)상에 탑재되어 있다. 웨이퍼(4)는 웨이퍼스테이지(5)에 의해 노광장치의 프레임에 지지되어 있다. 이 마스크(1)와 웨이퍼(4)는 투영광학계(3)에 대해서 광학적으로 공역인 위치에 배치되어 있다. 투영노광공정에서는, 조명계(도시생략)로부터의 노광광속(IL)이 콘덴서렌즈(6)와 미러(7)를 경유하여 마스크(1)를 조명해서 투영광학계(3)의 광학배율에 대응하는 사이즈로 마스크(1)의 광학상이 웨이퍼(4)위에 투영되도록 한다.
제1도에 있어서는, 굴절소자에 의해서만 투영광학계(3)를 구성하고 있지만, 굴절소자와 반사소자를 조합하여 구성해도 된다. 또, 본 발명은 축소투영광학계 또는 등배투영광학계로도 이용가능하다.
웨이퍼(4)를 관찰하는 광학계는 미러(7)위에 구성되어 있다. 얼라인먼트광속(AL)은 비노광(비감광성)광을 발생시키는 얼라인먼트광원(8)에 의해 공급된다. 광원은 개별의 얼라인먼트광원으로부터의 광을 도광하는 광파이버이어도 된다. 얼라인먼트광속(AL)은 빔스플리터(9)에 의해 반사되고 얼라인먼트광학계(10)로 진행해서 미러(7)에 충돌한다. 미러(7)는 노광광을 반사하고 노광광보다도 파장이 긴 비노광광을 투과시키는 특성이 있으므로, 얼라인먼트광속(AL)은 미러(7)를 투과하여 투영광학계(3)로 도광된다. 얼라인먼트광속(AL)은 투영광학계(3)를 통해서 웨이퍼(4)를 조명한다. 그 다음에, 얼라인먼트광은 웨이퍼(4)상의 얼라인먼트마크에 의해 반사되어 산란된다. 이와 같이 반사되어 산란된 광은 다시 투영광학계(3)를 통해 입사하여, 마스크(1)의 패턴면에서 거리 d만큼 떨어진 중간상점(M)에 웨이퍼(4)의 얼라인먼트마크상을 결상한다. 이 거리 d는 얼라인먼트파장에 대한 투명광학계(3)의 축상 색수차에 상당한다. 이후, 얼라인먼트광속(AL)은 다시 미러(7)를 투과하여 얼라인먼트광학계(10) 및 빔스플리터(9)를 투과하고, 최종적으로, CCD 등의 촬상소자(11)상에 적절한 배율로 웨이퍼(4)의 얼라인먼트마크를 재결상한다. 이 촬상소자(11)에 의해 검출된 웨이퍼(4)의 얼라인먼트마크상의 위치뿐 아니라 웨이퍼스테이지(5)를 위치제어하는 레이저간섭계의 계측치에도 의거해서, 노광장치에 대한 웨이퍼(4)의 위치가 계측된다.
마스크(1)와 웨이퍼(4)와의 상대적 위치관계는 이하의 공정에 의해 검출된다.
먼저, 마스크(1)를 노광장치의 마스크스테이지(2)상에 놓는다. 마스크스테이지(2)는 레이저간섭계를 이용하여 노광장치에 대해서 정확하게 위치제어한다. 마스크얼라인먼트계(도시생략)를 이용하여 마스크(1)를 마스크스테이지(2)상의 소정위치에 놓음으로써 마스크(1)의 위치를 노광장치에 대해서 정확하게 위치결정한다.
다음에, 노광장치에 대한 웨이퍼(4)의 위치검출공정을 시작한다. 먼저, 웨이퍼(4)를 노광장치의 웨이퍼스테이지(5)상에 놓고, 레이저간섭계(도시생략)를 이용하여 웨이퍼스테이지(5)를 정확하게 위치제어한다. 그 다음에 웨이퍼스테이지(5)를 구동하여 웨이퍼(4)를 투영광학계(3)아래의 얼라인먼트위치로 옮겨놓는다. 이 때, 마스크(1)와 마스크스테이지(2)가 제1도에 도시된 통상의 투영노광장치(마스크위치 A)에 있으면, 얼라인먼트관찰계를 통한 웨이퍼(4)의 관찰시, 마스크(1)의 패턴이 얼라인먼트광속(AL)을 차폐해 버린다.
그러므로, 본 발명에서는, 마스크스테이지(2)를 구동하여 제1도에 도시된 위치(마스크위치B)까지 마스크(1)를 리트랙트시켜 얼라인먼트광속(AL)을 차폐하지 않도록 한다. 이 리트랙팅구동 후, 상기와 같이 얼라인먼트광속(AL)에 의해 조명된 웨이퍼(4)로부터의 광을 검출할 수 있고, 또, 웨이퍼의 투영광학계의 광축이 교차하는 영역(축상영역)의 얼라인먼트마크로부터의 광도 검출할 수 있다. 촬상소자(11)에 의해 검출된 웨이퍼(4)의 얼라인먼트마크상의 위치뿐만 아니라, 웨이퍼스테이지(5)의 구동을 제어하는 레이저간섭계의 계측치에도 의거해서 노광장치에 대한 웨이퍼(4)의 위치가 검출된다.
이 리트랙팅구동은 얼라인먼트관찰계에서 문제가 되는 투영광학계(3)의 수차가 최소로 되는 축상영역에, 얼라인먼트관찰위치를 설정할 수 있다는 점에서 효과가 크다. 리트랙팅구동없이 얼라인먼트관찰위치를 축상영역에 설정하면, 마스크(1)에 얼라인먼트광속(AL)을 투과시키는 개구부를 형성해야만 한다. 상기 개구부의 사이즈에 대해서는, 축상색수차(d)가 600mm이면, 웨이퍼(4)측에서의 얼라인먼트광속(AL)의 개구수(N.A.)를 0.4로 하고, 투영광학계의 축소배율을 1:5로 한 다음, 마스크(1)의 패턴표면상의 개구부의 직경을 약 96mm로 크게한다. 이것은 마스크(1)의 패턴표면상에서 실제로 실현될 수 없는 사이즈이다. 또, 가능하면, 광축에 인접한 얼라인먼트광속(AL)을 취하도록 반사미러를 리트랙트가능하게 삽입해도 되지만, 그런 미러는 마스크(1) 아래 또는 투영광학계(3)위에 삽입해도 된다. 하지만, 그에 대한 구동수단의 배치는 조명계 등과의 간섭의 관점에서 어렵다. 또, 미러가 마스크(1) 아래에 위치하면 얼라인먼트광속(AL)은 더욱더 확대되므로 그렇게 큰 미러를 배치하는 것은 실제로 어렵다. 이에 비해, 본 실시예의 리트랙팅운동은 수평방향으로의 구동이다. 이것에 의해 투영광학계(3) 또는 미러(7)와의 간섭도 작고, 구성도 매우 간단해진다. 따라서 기구를 용이하게 배치할 수 있다.
얼라인먼트위치 계측공정으로서는, 명시야 화상관찰방법, 암시야 화상관찰방법, 헤테로다인 등의 격자마크를 사용한 간섭계측법 및 검출된 신호에 FFT등의 푸리에변환을 실시하여 그 위상을 검출하는 관찰방법중에서 어느 하나를 이용해도 된다. 상기 방법중 어느 것에 의해서도 본 발명의 유리한 효과가 유지된다.
상기 공정에 의해, 노광장치에 대한 마스크(1)와 웨이퍼(4)의 위치가 정확하게 계측되고 그 결과, 마스크(1)와 웨이퍼(4)와의 상대적위치관계가 결정된다.
투영노광공정에서는, 마스크스테이지(2)를 노광위치(마스크위치 A)로 백이동시킨다. 그 다음에, 검출된 마스크(1)와 웨이퍼(4)와의 상대적 위치관계에 의거해서, 마스크(1)와 웨이퍼(4)가 최상으로 얼라인된 상태로 배치되도록 마스크스테이지(2)와 웨이퍼스테이지(5)중 하나 또는 모두를 구동제어한다. 이어서, 조명계(도시생략)로부터의 노광광속(IL)에 의해 마스크를 조명함으로써, 마스크(1)의 광학상을 웨이퍼(4)상에 투영한다.
본 발명을 축소투영광학계를 구비한 노광장치(즉, 스테퍼)에 적용하면, 마스크(1)의 광학상은 웨이퍼(4)상의 각각 다른 영역으로 전사된다. 이러한 경우에, 각 영역마다에 대한 얼라인먼트동작 바로 다음에 노광공정을 행하는 다이바이다이(die-by-die)법에 의해 투영노광공정을 행해도, 웨이퍼(4)의 복수영역으로 얼라인먼트동작을 행한 다음에 이들 영역에 대해서 노광공정을 행하는 글로벌방법에 의해 투영노광공정을 행해도 본 발명의 본질은 유지된다.
[제2실시예]
본 발명의 제2실시예는 상기 마스크스테이지(2)에 얼라인먼트광속(AL)의 통과용 개구부(12)를 형성하여 마스크스테이지(2)의 리트랙팅구동량을 경감시킨 것을 특징으로 한다.
제1실시예의 리트랙팅구동에 있어서, 마스크스테이지(2) 전체는 얼라인먼트광속(AL)과 간섭하지 않는 위치로 백이동된다. 이 경우에는 리트랙팅구동량이 크므로 장치도 대형화된다. 이것은 진동 등이 장치구조에 영향을 미칠 가능성이 있다.
본 실시예에서는, 제2도에 도시한 바와 같이 마스크(1)에 인접한 마스크스테이지(2)의 일부에 얼라인먼트광속(AL)의 통과용 개구부(12)를 형성하고 있다. 이 개구부는 단일구멍이어도 되고, 또는 유리(투영광학계에 의해 발생된 수차를 보정하는 기능을 가진 유리)등의 투과성재료로 충전되어도 된다. 또는 마스크스테이지의 일부를 유리 등의 투과성재료에 의해 형성해도 된다. 이 구성에 의해, 마스크스테이지(2)의 리트랙팅구동량이 감소된다. 이것은 장치의 대형화를 효과적으로 방지하고, 장치의 구조에 대한 진동 등의 영향의 가능성을 배제한다.
[제3실시예]
제3실시예는, 마스크(1)에 인접한 마스크스테이지(2)의 일부에 얼라인먼트광속(AL)의 통과용의 개구부(12)를 형성하고, 얼라인먼트광속(AL)을 반사시켜 조명광학계와 간섭하지 않는 방향으로 얼라인먼트광학계를 구비하도록 한 광반사부재(13)를 이 개구부(12)위에 설치한 것을 특징으로 한다.
제1 및 제2실시예에서는 노광조명계와 얼라인먼트광학계를 분할하는 미러(7)를 사용하였다. 하지만, 노광파장과 얼라인먼트파장이 서로 근접하는 경우에는, 미러(7)에 의해 노광광과 얼라인먼트광을 분리하는 것이 쉽지 않다. 노광파장이 엑시머레이저로 구성되어 있으면, 노광광과 얼라인먼트광을 분리하는 색선별막등의 막이 손상되어 막특성의 악화를 초래할 가능성이 있다. 미러(7)는 노광공정과 얼라인먼트공정시에 삽입하여 리트랙트해도 된다. 하지만, 삽입과 리트랙션의 재현성에 의해 부가의 오차요인이 생긴다.
또, 미러(7)를 사용한 노광조명계와 얼라인먼트광학계의 분할은 노광조명계와 얼라인먼트광학계가 서로 근접하게 배치되어 있어야 한다. 이것은 결국 배치상의 곤란함의 문제도 있다.
본 실시예에서는, 제3도에 도시한 바와 같이, 마스크(1)에 인접한 마스크스테이지(2)의 일부에 개구부를 형성한 얼라인먼트광속(AL)용 개구부(12)상에 얼라인먼트광속(AL)을 반사시키는 미러(13)를 배치하고 있다. 미러(13)에 의해 반사된 얼라인먼트광속(AL)은 노광조명계로부터 먼 위치에 배치된 얼라인먼트광학계로 도광된다. 이 미러(13)는 얼라인먼트 동작중에는 투영광학계(3)위에 위치하지만, 마스크스테이지(2)상에 구성되어 있으므로, 노광공정중에는 투영광학계(3)위에 위치하지 않으므로, 노광광속(IL)과 간섭하지 않는다. 따라서, 미러(7)는 노광광속(IL)을 반사시키는 특성만을 갖는 반면에 미러(13)는 얼라인먼트광속(AL)을 반사시키는 특성만을 가지면 된다. 특별한 기능을 지닌 미러를 사용할 필요는 없다.
또, 마스크(1)에 근접한 단계에서 얼라인먼트광속(AL)을 노광조명계의 광축으로부터 분리시킬 수 있으므로, 노광조명계와 얼라인먼트광학계의 구성에 대한 설계자유도도 크다.
제3도에서는, 얼라인먼트광학계로 얼라인먼트광속을 도광하는 미러(13)를 마스크스테이지의 미러(7)측상에 설치하고 있다. 하지만, 마스크스테이지의 투영광학계(3)상에 설치해도 된다. 이 구성은 마스크스테이지에 개구부(12)를 형성해야 할 필요가 없다.
[제4실시예]
본 실시예에서는, 제1실시예의 얼라인먼트광학계, 마스크스테이지 및 조명계를 주사형노광장치에 적용하고 있다. 제4도에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 주사투영형노광장치는, 마스크(1)의 패턴표면을 따라서 제1방향으로 이동가능한 적어도 하나의 마스크스테이지(2)와, 패턴면 또는 그 일부를 소정배율에서 투영시키는 투영광학계(3)와, 투영광학계(3)의 결상평면상에 웨이퍼(4)가 배치되도록 웨이퍼(4)를 유지하는 웨이퍼스테이지(5)를 구비한다. 상기 웨이퍼스테이지(5)는 적어도 상기 제1방향으로 이동가능하다. 마스크스테이지(2)와 웨이퍼스테이지(5)는 투영광학계(3)의 배율에 대응하는 속도비에서 동기하여 이동할 수 있고, 그것에 의해서, 패턴의 투영상을 웨이퍼(4)에 전사한다. 제1실시예와 마찬가지로, 얼라인먼트광학계를 이용하여 웨이퍼(4)의 노광장치에 대한 위치방향에 대해서 마스크(1)가 얼라인먼트광속(AL)과 간섭하지 않는 위치까지 리트랙트한다. 본 실시예는 리트랙션방향을 노광동작에서의 주사(주사노광)방향과 일치시키는 것을 특징으로 한다.
종래의 투영노광장치, 소위 스테퍼에서는, 마스크가 노광장치에 의해 유지되는 경우 마스크(1)에 대한 구동량은 매우 적다. 그러므로, 본 발명의 리트랙팅구동을 행하기 위해서는 부가적인 구동기구를 사용할 필요가 있다.
하지만, 주사형투영노광장치에서는, 마스크스테이지(2)가 본래 마스크(1)를 그 일단부에서부터 다른 단부까지 이동시키는 기능을 지니고 있다. 또, 노광영역내에서는, 등속 주사를 행하는 것이 원칙이므로, 가속화 및 감속화를 위해서, 마스크스테이지(2)는 실제로 마스크(1)의 영역보다는 큰 범위로 구동한다.
이것을 고려하여, 마스크스테이지(2)의 주사노광동작방향과 본 실시예의 리트랙팅구동방향이 서로 일치하게 된다. 이것에 의해 어떠한 구동기구도 추가하지 않고 본 발명을 적용할 수 있다. 본 실시예를 제2실시예 또는 제3실시예의 얼라인먼트광학계, 마스크스테이지 및 조명계의 구성에 효과적으로 이용해도 됨은 물론이다.
다음에, 상술한 실시예중 어느 것에 의한 노광장치를 사용한 디바이스제조방법의 일실시예에 대해서 설명한다.
제5도는 예를 들면, 반도체칩(예를 들면 IC 또는 LSI), 액정패널, CCD, 박막자기헤드 또는 마이크로머신 등의 마이크로디바이스의 제조순서의 흐름도이다. 스텝 1은 반도체디바이스의 회로를 설계하는 설계공정이고, 스텝 2는 상기 설계한 회로패턴에 의거해서 마스크를 제작하는 공정이며, 스텝 3은 실리콘 등의 재료를 이용해서 웨이퍼를 제조하는 공정이다.
스텝 4는 상기 준비한 마스크와 웨이퍼를 사용해서, 리소그래피기술에 의해 웨이퍼상에 실제의 회로를 형성하는 소위 전(前)공정이라 불리는 웨이퍼공정이고, 다음의 스텝 5는 스텝 4에서 처리된 웨이퍼를 반도체칩으로 형성하는 소위 후공정이라 불리는 조립공정이다. 이 공정은 어셈블리공정(다이싱 및 본딩공정)과 패키징공정(칩밀봉)을 포함한다. 스텝 6은 스텝 5에서 제조된 반도체장치의 동작체크, 내구성체크 등을 수행하는 검사공정이다. 이들 공정에 의해, 반도체장치가 완성되어 출하된다(스텝 7).
제6도는 웨이퍼공정의 상세를 표시한 흐름도이다.
스텝 11은 웨이퍼의 표면을 산화시키는 산화공정이고, 스텝 12는 웨이퍼표면에 절연막을 형성하는 CVD 공정이며, 스텝 13은 증착법에 의해 웨이퍼상에 전극을 형성하는 전극형성공정이다. 스텝 14는 웨이퍼에 이온을 주입시키는 이온주입공정이고, 스텝 15는 웨이퍼에 레지스트(감광재)를 도포하는 레지스트공정이며, 스텝 16은 전술한 노광장치에 의해서 웨이퍼상에 마스크의 회로패턴을 노광에 의해 프린트하는 노광공정이다. 스텝 17은 노광한 웨이퍼를 현상하는 현상공정이고, 스텝 18은 현상한 레지스트상이외의 부분을 제거하는 에칭공정이고, 스텝 19는 에칭공정 후 웨이퍼상에 남아있는 레지스트를 박리하는 박리공정이다. 이들 공정을 반복함으로써, 웨이퍼상에 회로패턴이 중첩하여 형성된다.
이상 본 발명은 여기에 개시된 구조를 참조해서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 개량의 목적이나 이하의 특허청구범위의 범위내에 들어가는 그러한 모든 변형이나 수정도 포함하는 것임은 물론이다.

Claims (8)

  1. 노광광으로 제1물체를 조명하는 조명광학계와; 상기 조명광학계로부터의 노광광에 의해 조명된 제1물체의 패턴을 제2물체위로 투영하는 투영광학계와; 노광광과는 상이한 파장을 가지는 얼라인먼트광으로 제2물체를 조명하고, 상기 투영광학계를 통하여 제2물체로부터의 얼라인먼트광을 검출하는 얼라이먼트광학계와; 상기 얼라인먼트광학계가 얼라인먼트광을 검출하는 경우, 얼라인먼트광의 경로바깥에 제1물체를 위치시키고, 상기 투영광학계가 제1물체의 패턴을 제2물체위로 투영할 때, 상기 얼라인먼트광학계가 얼라인먼트광을 검출하는 경우, 얼라인먼트광의 경로가 적어도 존재하는 위치에 제1물체를 위치시키기 위한 이동수단을 구비한 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  2. 제1항에 있어서, 제2물체로부터의 얼라인먼트광은, 상기 투영광학계의 광축과 교차하는, 제2물체의 부분으로부터의 광으로 이루어진 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 이동수단은 제1물체를 유지 및 이동시키는 유지부재를 구비하고, 상기 유지부재는, 제1물체가 얼라인먼트광의 경로 밖으로 이동될 때, 얼라인먼트광을 상기 얼라인먼트광학계로 도광하는 도광수단을 구비한 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 도광수단은 상기 유지부재내에 형성된 개구부로 이루어진 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 도광수단은 상기 유지부재위에 형성된 반사부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 이동수단은 제1물체 및 제2물체를 시간 및 상기 투영광학계에 관하여 각각 소정의 방향으로 주사이동시키는 주사수단을 구비하여 제1물체의 패턴이 제2물체위로 투영되도록 하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  7. 노광광으로 제1물체를 조명하고, 노광광으로 조명된 제1물체의 패턴을 투영광학계를 통하여 제2물체위로 투영하는 투영노광방법으로서, 얼라인먼트광학계를 사용하여, 노광광과는 상이한 파장을 가지는 얼라인먼트광으로 제2물체를 조명하고, 제2물체로부터의 얼라인먼트광을 투영광학계를 통하여 검출하는 스텝과; 얼라인먼트광학계가 얼라인먼트광을 검출하는 경우, 얼라인먼트광의 경로바깥에 제1물체를 위치시키고, 투영광학계가 노광광에 의해 제1물체의 패턴을 제2물체위로 투영할 때, 얼라인먼트광학계가 얼라인먼트광을 검출하는 경우, 얼라인먼트광의 경로가 적어도 존재하는 위치에 제1물체를 위치시키는 스텝으로 이루어진 것을 특징으로 하는 투영노광방법.
  8. 노광광으로 조명된 마스크의 패턴이 투영광학계를 통하여 웨이퍼위로 투영되고, 투영노광후 웨이퍼에 현상공정이 행해지고, 얼라인먼트광학계를 사용하여, 노광광과는 상이한 파장을 가지는 얼라인먼트광으로 웨이퍼를 조명하고, 웨이퍼로부터의 얼라인먼트광을 투영광학계를 통하여 검출하는 스텝과; 얼라인먼트광학계가 얼라인먼트광을 검출하는 경우, 얼라인먼트광의 경로 바깥에 마스크를 위치시키고, 투영광학계가 노광광에 의해 마스크의 패턴을 웨이퍼위로 투영할 때, 얼라인먼트광학계가 얼라인먼트광을 검출하는 경우, 얼라인먼트광의 경로가 적어도 존재하는 위치에 마스크를 위치시키는 스텝으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체디바이스 제조방법.
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