KR100287504B1

KR100287504B1 - 면위치검출장치를 구비한 주사노광장치

Info

Publication number: KR100287504B1
Application number: KR1019970024609A
Authority: KR
Inventors: 하루나 카와시마
Original assignee: 미다라이 후지오; 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 1996-06-13
Filing date: 1997-06-13
Publication date: 2001-04-16
Also published as: US6023320A; KR980005985A; JP3634558B2; JPH1064814A; EP0813115A2; EP0813115A3; TW374940B; DE69708208T2; EP0813115B1; DE69708208D1

Abstract

제1스테이지에 놓인 제1물체면상의 패턴을 조명수단의 슬릿개구로부터의 노광광에 의해 조명하고, 상기 제1물체면상의 패턴을 투영광학계에 의해 제2스테이지에 놓인 제2물체면상에 상기 제1스테이지와 제2스테이지를 슬릿개구의 폭방향으로 상기 투영광학계의 투영배율에 대응시킨 속도비로 동기시켜서 상대적으로 주사시키면서 투영노광하는 주사노광장치.

상기 장치는 상기 제1스테이지 및 제2스테이지중의 한쪽의 스테이지에 소정의 마크를 가진 기준플레이트와, 상기 제1스테이지 및 제2스테이지 중의 상기기준플레이트가 설치되어 있지 않은 다른쪽의 스테이지에 설치된 반사면 플레이트와, 상기 기준플레이트의 마크를 상기 투영광학계를 개재해서 상기 반사면 플레이트에 투영하는 동시에 상기 제1스테이지 및 제2스테이지 중의 한쪽을 광축방향으로 이동시키고, 상기 반사면 플레이트에 의해 반사된 상에 의거해서 상기 제2물체면의 광축방향의 면위치를 검출하는 면위치검출계를 구비하고 있다.

Description

면위치검출장치를 구비한 주사노광장치.

본 발명은 면위치검출장치를 구비한 주사형 노광장치에 관한 것으로, 특히 레티클(마스크)면상에 형성되어 있는 IC, LSI 등의 미세한 전자회로패턴을 투영렌즈(투영광학계)에 의해 웨이퍼면상에 투영해서 노광할 때에 이 웨이퍼면의 이 투영렌즈의 광축방향의 면위치정보를 검출하고, 이 웨이퍼를 투영광학계의 최량결상면에 위치시킴으로써 고집적도의 디바이스를 제조할 때에 적합한 것이다.

반도체소자제조용의 축소투영형의 노광장치에서는, 레티클(제1물체)의 회로 패턴을 투영렌즈계에 의해 웨이퍼(제2물체)상에 투영해서 노광하고 있다. 이 때 투영노광에 앞서서 면위치검출장치를 사용해서 웨이퍼면의 광축방향의 위치를 검출하고, 이 웨이퍼면을 투영렌즈의 최량결상면에 위치하도록 하고 있다.

면위치검출장치로서는, 투영렌즈에 의해 마스크패턴이 전사되는 위치에 배치된 반도체웨이퍼면에 대해서 비스듬한 방향으로부터 입사광을 조사하고, 그 반도체웨이퍼면으로부터 비스듬히 반사하는 반사광을 검출해서, 그 표면위치를 검출하는 경사입사방식의 면위치검출장치가 많이 사용되고 있다.

한편, 최근에는 노광장치로서 화면사이즈를 확대할 수 있는 스텝·엔드·스캔방식의 주사형 투영노광장치(노광장치)가 여러 가지 제안되어 있다. 이 주사형 노광장치에서는 레티클면상의 패턴을 슬릿형상광속에 의해 조명하고, 이 슬릿광광속에 의해 조명된 패턴을 투영제(투영광학계)를 개재해서 스캔동작에 의해 웨이퍼상에 노광전사하고 있다.

일반적으로 투영노광장치에서는 고해상력화에 따라서 투영광학계의 초점심도가 얕게 되기 때문에 웨이퍼면을 투영광학계의 광축방향의 적절한 위치에 배치해서 노광하는 것이 투영해상력을 향상시키기 위한 중요한 요소로 되어 있다.

노광장치에 사용되는 웨이퍼면의 면위치검출장치로서는 전술한 바와 같이 웨이퍼면에 대해서 비스듬히 입사하게 구성되는 오프액시스(off Axis) 검출기구가 일반적이다. 투영형의 노광장치에서는 노광에 따라서 투영광학계가 열을 흡수하거나, 또는 주위의 환경변동, 예를 들면 기압변동 등에 의해서 투영광학계의 초점위치가 변화하게 된다.

그렇게 되면 전술한 경사입사방식의 오프액시스(off Axis) 면위치검출기구의 계측원점과의 사이에 초점면의 오차가 발생하게 된다. 이 때문에 많은 노광장치에는 이 오차를 보정하는 기구를 탑재하고 있다.

본 출원인은, 예를 들면 일본국 특공평 6-52706호 공보에서 이 보정기구로서 「자기공역법」을 사용한 노광장치를 제안하고 있다. 여기서 「자기공역」이란 제1물체상(예를 들면 레티클)의 패턴상을 투영광학계를 개재해서 제2물체상(예를 들면웨이퍼스테이지)의 반사면에 집광시키고, 반사한 광속을 다시 투영광학계를 개재해서 제1물체상의 패턴에 집광시키는 상태를 말한다. 「자기공역법」이란, 이 상태에서 패턴을 통과하는 반사광 속의 광량을 검출할 때 제2물체상의 반사면이 투영광학계의 결상면에 위치한 경우에 검출광량이 최대가 되는 것을 이용해서 오프액시스에 의한 면위치검출기구와의 보정을 행하고 있다.

다른 보정기구로서는, 투영노광장치에 탑재되어 있는 TTL방식의 위치맞춤용의 현미경을 사용해서 레티클(제1물체)의 투과부분으로부터 투영광학계를 통해서(TTL), 웨이퍼스테이지(제2물체)상에 형성되어 있는 마크의 화상선예도를 측정함으로써 투영광학계의 최량결상면을 검출해서 오프액시스에 의한 면위치검출기구와의 보정을 행하는 예가 알려져 있다.

이 기구에서는, 레티클상에 웨이퍼스테이지상의 마크를 관찰하기 위한 투과부가 필요하기 때문에 이 투과부를 레티클상의 노광영역외에 형성하는 것이 일반적으로 행해지고 있다.

「자기공역법」에 의한 보정은 비교적 간이한 구성에 의해 정밀도 좋게 보정을 행할 수 있다.

이외에, 「자기공역법」을 사용해서 레티클면 관찰용의 현미경내에 반사광의 광량을 검출하기 위한 검출수단을 배치하고, 레티클상의 노광패턴(전사패턴) 그 자체를 사용해서 보정을 행하는 방법이 알려져 있다. 그러나 이 방법은 현미경의 관찰가능한 범위내에 반드시 보정에 적합한 노광패턴이 있어야 한다는 것은 아니기 때문에 투영광학계의 노광영역내의 다른 복수점의 최량결상위치를 알고, 이로부터 투영광학계의 결상면전면의 정보를 얻을 수 없다고 하는 문제점이 있었다.

또한 레티클면 관찰용의 현미경을 사용해서 웨이퍼스테이지상에 형성되어 있는 마크의 화상선예도를 측정하는 방법에서는 레티클상의 웨이퍼스테이지상의 마크를 관찰하기 위한 투과부가 필요하게 된다. 그러나 현미경의 관찰가능한 범위내에 반드시 웨이퍼스테이지상의 마크를 관찰하기 위한 투과부가 있어야 하는 것은 아니기 때문에 마찬가지로 결상면전면의 정보를 얻을 수 없다고 하는 문제점이 있었다.

이에 대해서, 레티클상의 노광영역내에 전용의 패턴(또는 투과부)을 형성하면, 투영광학계의 노광영역내의 다른 복수점의 최량결상위치를 알고, 투영광학계의 결상면전면의 정보를 얻는 것이 가능하게 되지만, 이 방법은 노광영역내에 회로패턴 이외의 패턴을 복수구성하기 때문에 회로패턴을 설계하는 데에 있어서의 자유도가 현저하게 제한되게 된다고 하는 문제가 있다.

또한, 전용패턴을 노광영역내에 형성한 경우에는, 회로패턴의 노광시에 노광영역으로부터 현미경을 퇴피시킬 필요가 있어, 드루푸트가 저하한다고 하는 문제가 발생하게 된다.

또한, 전용패턴을 사용하는 경우, 노광에 사용하는 레티클의 전부에 전용패턴을 설치하지 않으면 보정을 할 수 없다고 하는 사용상의 문제가 있다.

본 발명의 목적은 독특하고 개량된 주사형의 노광장치를 제공하는 데에 있다.

도1은 본 발명의 일실시예에 의한 주사노광장치의 주요부 개략 설명도.

도2는 도1의 일부분의 확대도.

도3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 주사노광장치의 일부분의 개략도.

도4는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 주사노광장치의 일부분의 개략도.

도5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 주사노광장치의 주요부 개략 설명도.

도6은 본 발명의 일실시예의 동작을 설명하는 플로우차트

도7은 본 발명의 다른 실시예의 동작을 설명하는 플로우차트

도8은 본 발명의 일실시예에 의한 디바이스제조공정을 설명하는 플로우차트

도9는 본 발명의 일실시예에 의한 디바이스제조공정 중의 하나를 설명하는 플로우차트

도10은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 주사노광장치의 개략 설명도

도11은 본 발명의 일실시예의 기준면플레이트의 개략 설명도

도12는 본 발명의 일실시예의 반사면플레이트의 개략 설명도

도13은 본 발명의 일실시예의 기준면플레이트와 반사면플레이트의 개략 설명도

도14는 본 발명의 일실시예에 의한 주사노광장치의 일부분을 설명하는 개략 설명도.

도15는 본 발명의 일실시예의 기준플레이트를 설명하는 개략도

도16은 본 발명의 일실시예의 수광계를 설명하는 개략도

도17은 본 발명의 일실시예의 동작을 설명하는 플로우차트

도18은 본 발명의 일실시예의 동작을 설명하는 플로우차트

도19는 본 발명의 일실시예의 동작을 설명하는 플로우차트

도20은 본 발명의 다른 실시예의 동작을 설명하는 플로우차트

도21은 본 발명의 일실시예의 동작을 설명하는 플로우차트

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1: 레티클(제1물체) 2: 투영광학계

3: 웨이퍼(제2물체) 4: 제1스테이지(레티클스테이지)

5: 제2스테이지(웨이퍼스테이지) 6, 6a: 슬릿형상의 노광광속

7: 현미경 10, 11: 기준플레이트

12: 반사면플레이트 33: 오프액시스면위치검출계

1000: 구동제어수단 1100: 초점위치검출제어수단

본 발명의 일국면에 의하면, 제1스테이지에 놓인 제1물체면상의 패턴을 조명수단의 슬릿개구로부터의 노광광에 의해 조명하고, 상기 제1물체면상의 패턴을 투영광학계에 의해 제2스테이지에 놓인 제2물체면상에 상기 제1스테이지와 제2스테이지를 슬릿개구의 폭방향으로 상기 투영광학계의 투영배율에 대응시킨 속도비로 동기시켜서 상대적으로 주사시키면서 투영노광하는 주사노광장치에 있어서, 상기 제1스테이지 및 제2스테이지중의 한쪽의 스테이지에 설치된 소정의 마크를 가진 기준플레이트와, 상기 제1스테이지 및 제2스테이지중의 상기 기준플레이트가 설치되어 있지 않은 다른 쪽의 스테이지에 설치된 반사면 플레이트와, 상기 기준플레이트의 마크를 상기 투영광학계를 개재해서 상기 반사면플레이트에 투영하는 동시에 상기 제1스테이지 및 제2스테이지중의 한쪽을 광축방향으로 이동시키고, 상기 반사면플레이트에 의해 반사된 상에 의거해서 상기 제2물체면의 광축방향의 면위치를 검출하는 면위치검출계를 구비한 주사노광장치가 제공된다.

본 발명의 이 국면의 바람직한 일형태에 있어서, 상기 장치는 상기 제1스테이지상에 상기 제1물체의 주사방향으로 배치되어 있는 복수의 상기 기준플레이트를 구비하고, 상기 면위치검출계는, 상기 복수의 기준플레이트중에 상기 투영광학계의 광축에 가까운 쪽의 기준플레이트에 의거해서 상기 제2물체의 광축방향의 면위치를 검출한다.

본 발명의 이 국면의 바람직한 다른 형태에 있어서, 상기 기준플레이트에는 주사방향과 직교방향으로 면위치검출용의 복수의 마크가 형성되어 있다.

본 발명의 이 국면의 바람직한 또 다른 형태에 있어서, 상기 장치는 복수의 상기 반사면플레이트를 구비하고, 상기 면위치검출계는, 상기 복수의 반사면플레이트 중에 상기 투영광학계의 광축에 가까운 쪽의 반사면플레이트에 의거해서 상기 제2물체의 면위치를 검출한다.

본 발명의 이 국면의 바람직한 또 다른 형태에 있어서, 상기 반사면 플레이트는 상기 제2스테이지의 부분에 배치되어 있고, 상기 반사면플레이트는 주사방향에 직교하는 방향의 길이가 상기 제2스테이지상의 제2물체면의 직경보다 크다.

본 발명의 이 국면의 바람직한 또 다른 형태에 있어서, 상기 투영광학계를 개재하지 않고 투광계에 의해 상기 제2물체면상에 비스듬히 패턴을 투영하고, 상기 제2물체면에 형성된 패턴의 상을 수광계에 의해 수광소자면상에 재결상하고, 상기 수광소자면상에 재결상한 패턴의 상의 위치신호에 의거하여 상기 제2물체면의 광축방향의 위치정보를 검출하는 오프액시스면위치검출계를 구비하고, 상기 오프액시스면위치검출계는 상기 첫 번째 언급한 면위치검출계에 의해 얻을 수 있는 데이터에 의거해서 보정을 행하고 있다.

본 발명의 다른 국면에 의하면, 제1스테이지에 놓인 제1물체면상의 패턴을 조명수단의 슬릿개구로부터의 노광광으로 조명하고, 상기 제1물체의 패턴을 투영광학계에 의해 제2스테이지에 놓인 제2물체면상에 상기 제1스테이지와 제2스테이지를 슬릿개구의 폭방향으로 상기 투영광학계의 투영배율에 대응시킨 속도비로 동기시켜서 상대적으로 주사시키면서 투영노광하는 주사노광장치에 있어서, 상기 제1스테이지 및 제2스테이지중의 한쪽의 스테이지에 설치된 소정의 마크를 가진 반사플레이트와; 상기 제1스테이지 및 제2스테이지중의 반사플레이트가 설치되어 있지 않은 다른 쪽의 스테이지에 설치된 기준면플레이트와; 상기 반사플레이트의 마크를 상기 투영광학계를 개재해서 상기 기준플레이트의 투과부를 통해서 관찰하는 동시에 상기 제1스테이지 및 제2스테이지중의 한쪽을 광축방향으로 이동시켜서, 상기 반사플레이트상의 상기 마크의 상에 의거하여 상기 제2물체면의 광축방향의 면위치를 검출하는 면위치검출계를 구비한 주사노광장치가 제공된다.

본 발명의 이 국면의 바람직한 또 다른 형태에 있어서, 상기 장치는 복수의 상기 반사플레이트를 구비하고, 상기 면위치검출계는, 상기 복수의 반사플레이트중에 상기 투영광학계의 광축에 가까운 쪽의 반사플레이트에 의거해서 상기 제2물체의 면위치를 검출한다.

본 발명의 이 국면의 바람직한 또 다른 형태에 있어서, 상기 반사플레이트는 상기 제2스테이지의 부분에 배치되어 있고, 상기 반사플레이트는 주사방향에 직교하는 방향의 길이가 상기 제2스테이지상의 제2물체면의 직경보다 크다.

본 발명의 이 국면의 바람직한 또 다른 형태에 있어서, 상기 투영광학계를 개재하지 않고 투광계에 의해 상기 제2물체면상에 비스듬히 패턴을 투영하고, 상기 제2물체면에 형성된 패턴의 상을 수광계에 의해 수광소자면상에 재결상하고, 상기 수광소자면상에 재결상한 패턴의 상의 위치신호에 의거하여 상기 제2물체면의 광축방향의 위치정보를 검출하는 오프액시스면위치검출계를 구비하고, 상기 오프액시스면위치검출계는 상기 및 첫 번째 언급한 면위치검출계에 의해 얻을 수 있는 데이터에 의거해서 보정을 행하고 있다.

본 발명의 이들 및 다른 목적들, 특징 및 특장은 첨부도면과 관련한 본 발명의 바람직한 실시예의 다음 설명을 고찰하면 더 명확해질 것이다.

도1은 본 발명의 면위치검출장치를 마이크로디바이스제조용의 스텝·엔드·스캔방식의 투영노광장치에 적용했을 때의 본 발명의 제1실시예의 주요부 개략도이다.

도2는 도1의 일부분의 확대설명도이다. 본 실시예는 펄스레이저의 광원으로부터 사출되는 노광광속을 조명광학계(조명수단)을 개재해서 레티클(제1물체)(11)을 슬릿형상의 광속(6)으로서 조사하고, 레티클(1)상에 형성되어 있는 회로패턴을 투영렌즈(투영광학계)(2)에 의해서 감광체를 도포한 웨이퍼(제2물체)(3)상에 주사하면서 축소투영해서 프린트하는 주사형 노광장치를 표시하고 있다.

또한, 본 실시예에서는 통상의 스텝·엔드·리피트방식의 투영노광장치에도 마찬가지로 적용가능하다.

도1에 있어서 회로패턴이 형성된 레티클(1)은 레이저간섭계(81)와 구동제어수단(1000)에 의해서 X방향으로 구동제어되는 레티클스테이지(제1스테이지)(4)에 탑재되어 있다. 레티클스테이지(4)는 Z방향의 위치를 투영광학계(2)에 대해서 일정하게 유지한 상태에서 X방향으로 구동되고 있다.

감광기판인 웨이퍼(3)는 레이저간섭계(81)와 구동제어수단(1000)에 의해서 XY방향으로 구동제어되는 웨이퍼스테이지(제2스테이지)(5)에 탑재되어 있다. 또한, 웨이퍼스테이지(5)는 Z방향의 위치 및 기울기가 투영광학계(2)에 대해서 구동제어가능하게 되어 있다.

이 레티클(1)과 웨이퍼(3)는 투영광학계(2)를 개재해서 광학적으로 공역(共役)인 위치에 배치되어 있으며, 조명계(도시생략)에 의해 Y방향으로 긴 슬릿형상의 노광광속(6)을 레티클(1)상에 형성하고 있다. 이 레티클(1)상의 노광광속(6)은 투영광학계(2)의 투영배율에 비례하는 크기의 슬릿형상의 노광광속(6a)으로서 웨이퍼(3)상에 형성되어 있다.

주사형의 축소투영노광에서는, 이 슬릿형상의 노광광속(6) 및 노광광속(6a)에 대해서 레티클스테이지(4)와 웨이퍼스테이지(5)의 양쪽을 투영광학계(2)의 광학배율에 따른 속도비로 X방향으로 움직이고, 슬릿형상의 노광광속(6) 및 노광광속(6a)이 레티클(1)상의 패턴전사영역(21)과 웨이퍼(3)상의 패턴전사영역(22)을 주사함으로써 주사노광을 행하고 있다. (7)은 레티클면(1)의 관찰용의 현미경이다.

본 실시예의 면위치검출장치는, 웨이퍼(3)면의 광축방향(Z방향)의 면위치정보를 레티클스테이지(4)에 형성한 플레이트(10),(11)를 이용해서 검출하고, 이 검출결과에 의거해서 구동제어수단(1000)으로 웨이퍼스테이지(5)를 구동시켜서, 이에 의해 웨이퍼(3)를 투영광학계(2)의 최량결상면에 위치맞춤을 하는 TTL면위치검출계를 가지고 있다.

다음에 본 실시예에 있어서의 면위치검출장치의 구성에 대해서 더 상세히 설명한다.

(10),(11)은 도2에 표시한 바와 같은 플레이트(기준플레이트)이며, 그 면상에는 각각 마크(50)(50a, 50b, 50c), (51)(51a, 51b, 51c)가 형성되어 있다. 마크(50),(51)은 레티클(1)의 회로패턴과 광축방향에 대해서 같은 위치에 설정되어 있다. 플레이트(10),(11)는 각 레티클스테이지(4)상에 장착되어 있다.

또한, 본 실시예에 있어서 플레이트(10),(11)는 반드시 2개일 필요는 없으며, 한쪽의 플레이트만 사용해도 된다. 마크(50),(51)는, 예를 들면 유리기판상에 Cr증착에 의해 형성된 일부투과성을 가진 라인엔드스페이스에 의해 구성하고, 도2에 표시한 바와 같이 플레이트(10),(11)상의 Y방향의 다른 복수의 위치(50a)~(50c), (51a~51c)에 각각 배치하고 있다. 플레이트(10),(11)상의 다른 위치에 복수의 마크를 배치해서 투영광학계(2)의 슬릿형상의 길이방향(Y방향)의 상면변화를 검출하고 있다.

또한 도1에 표시한 바와 같이 플레이트(10),(11)의 3개의 마크(50a-50c;51a-51c)의 위쪽에는 각 마크마다 하프미러(101a~101c, 111a~111c), 집광렌즈(102a~102c, 112a~112c), 그리고 수광소자(103a~103c, 113a~113c)를 배치하고 있다. 여기서 1개의 하프미러(예를 들면 101a), 1개의 집광렌즈(예를 들면 102a), 그리고 1개의 수광소자(예를 들면 103a)에 의해 1개의 수광계(100a)를 구성하고 있다.

6개의 수광계(100a~100c, 110a~110c)는 이와 같이 구성되어 레티클스테이지(4)상에 장착되어 있으며, 구동제어수단(1000)에 의해 레티클스테이지(4)가 X방향으로 구동하는 경우에는 레티클스테이지(4)와 일체로 구동하는 것이다. 도1에는 레티클스테이지(4)와 일체로 구동하는 범위를 점선으로 표시했다.

한편, 웨이퍼스테이지(5)상에는 반사면 플레이트(12)를 장착하고 있다. 이 반사면 플레이트(12)의 표면은 웨이퍼(3)의 표면과 거의 같은 높이로 설정되어 있다. 투영광학계(2)의 광축상에 있어서의 웨이퍼(3)의 표면위치는 오프액시스의 경사입사법을 사용한 면위치검출기구(오프액시스면위치검출계)(33)에 의해 검지되고 있다. 면위치검출기구(33)는 Z방향의 위치 및 기울기를 검출하게 되어 있다.

여기서 오프액시스면위치검출계로 이루어진 면위치검출기구(33)에서는, 예를 들면 투광계로부터 패턴 또는 스폿광을 웨이퍼면상에 투영하고, 웨이퍼면에 형성된 패턴 또는 스폿광을 수광계의 센서면상에 형성하고 있다. 그리고 센서면상에 있어서의 그의 위치정보가 웨이퍼면의 광축방향의 위치와 소정의 관계로 되기 때문에 이때의 센서면상에 있어서의 위치정보를 검출해서 웨이퍼면의 광축방향의 면위치를 검출하고 있다.

다음에, 예를 들면 환경변화에 따른 투영광학계의 초점위치의 변화와 면위치검출기구(33)에 의해서 얻어지는 웨이퍼의 면위치데이터의 변화와의 사이의 오차를 TTL면위치 검출계의 데이터를 이용해서 보정(캘리브레이션)하는 방법에 대해서 설명한다.

도6은 본 실시예의 보정의 플로우차트이다. 보정은 플레이트(10)의 마크(50) 또는 플레이트(11)의 마크(51)의 어느 것을 사용해도 된다. 이하는 플레이트(10)의 마크(50)를 사용한 경우에 대해서 설명한다.

우선, 구동제어수단(1000)에 의해 레티클스테이지(4)와 웨이퍼스테이지(5)를 구동시켜서, 레티클스테이지(4)상의 플레이트(10) 및 웨이퍼스테이지(5)상의 반사면플레이트(12)를 투영광학계(2)의 광축상에 위치시킨다. 이 때 플레이트(10)상의 마크(50)(50a~50c)는 슬릿형상의 노광광속(6)에 의해 조명되는 영역내에 위치시키고 있다.

조명계(도시생략)에 의해 하프미러(101)(101a~101c)를 개재해서 플레이트상의 마크(50)를 조명한다. 여기서 조명광은 레티클(1)면상의 패턴을 웨이퍼(3)에 석판인쇄하기 위한 노광광과 동일하여도, 또는 다른 광이어도 된다.

마크(50)를 통과한 광속은 투영광학계(2)를 거친후, 반사면플레이트(12)상에 집광해서 반사된다. 반사면플레이트(12)에 의해서 반사된 광속은 다시 투영광학계(2)를 거쳐 마크(50)에 집광한다. 이 때, 일부의 광속은 마크(50)를 통과해서 하프미러(101)에 의해 반사된 후, 집광렌즈(102)를 통과해서 수광소자(103)(103a~103c)에 입광한다.

이 상태에서 웨이퍼스테이지(5)상의 반사면 플레이트(12)의 기울기를 일정하게 유지하면서 투영광학계(2)의 초점면으로 예상되는 위치를 사이에 두고, 구동제어수단(1000)에 의해 Z방향(광축방향)으로 웨이퍼스테이지(5)를 구동시키고 있다. 웨이퍼스테이지(5)의 Z방향의 구동위치는 면위치검출기구(33)에 의해 모니터해서 초점위치검출제어수단(1100)에 의해 기억하고 있다. 이 때, 동시에 수광소자(103)의 광전변환출력도 모니터해서 초점위치검출제어수단(1100)에 기억하고 있다.

또 수광소자(103)(103a~103c)로부터는 플레이트(10)상의 마크(50)(50a~50c)에 대응한 출력을 얻을 수 있다. 이 수광소자(103)로부터의 광전변환출력이 최대치로 되는 Z방향의 위치가 각각의 마크(50)(50a~50c)의 최량결상위치가 된다.

초점위치검출제어수단(1100)에 의해 이 마크(50a~50c)로부터의 각각의 최량결상위치를 결정하고, 슬릿형상의 노광영역(6a)의 경사를 고려해서 최량결상위치를 산출을 행하고 있다.

여기서 구해진 최량결상위치를 사용해서 면위치검출기구(33)의 면위치의 원점을 보정해서 초점위치검출제어수단(1100)에 기억시킴으로써 투영광학계(2)의 상면위치와 면위치검출기구(33)에 의해 검출된 면위치의 보정을 행하고 있다. 보정 종료후, 조명계의 노광광의 조사를 중지하고 있다.

초점위치검출제어수단(1100)은 이 보정된 면위치검출기구(33)의 면위치정보를, 패턴전사를 행할 때, 웨이퍼(3)의 노광영역(22)의 표면위치와 맞추도록 하고 있다. 그리고 이후에는 면위치검출기구(33)에 의해 웨이퍼(3)의 면위치정보를 검출하고, 이 검출결과를 사용해서 스텝·엔드·스캔방식으로 투영노광을 하고 있다.

최후로, 보정을 행하는 타이밍이지만, 웨이퍼(3)에의 패턴전사의 일련동작중에 행해도 되고, 패턴전사의 동작과 독립해서 행하는 것이어도 된다. 또, 마크(50) 및 마크(51)의 어느 한쪽을 사용해서 보정을 행해도 상관없지만, 보정을 행하려고 했을 때의 레티클스테이지(4)의 위치를 항상 X방향의 구동중심에 있다고는 할 수 없기 때문에 레티클스테이지(4)의 X방향의 이동이 적어도 되는 쪽의, 즉 투영광학계(2)의 광축에 가까운 쪽의 마크를 사용해서 보정을 행하면, 스루푸트를 향상할 수 있기 때문에 한층 바람직하다. 이것은 축소투영이기 때문에 레티클스테이지(4)이 이동량은 웨이퍼스테이지(5)의 이동량보다 배율에 해당하는 양만큼 크게 되고, 이동시간도 그만큼 필요하게 되기 때문이다.

다음에 본 발명의 제2실시예에 대해서 설명한다. 도1의 제1실시예에서는 플레이트(10),(11)상의 마크(50)(50a~50c), (51)(51a~51c)를 개재한 광속을 수광하기 위한 6개의 수광계를 사용하고 있지만, 본 실시예에서는, 도10에 표시한 바와 같이, 플레이트(10),(11)에 대해서 각각 1개의 수광계(100),(110)를 설치하고, 1개의 수광계(100),(110)을 수광계구동제어수단(1300)에 의해 각 마크(50a~50c, 51a~51c)에 대향해서 도면중 화살표 Y방향으로 구동시켜서, 이들에 의해 각 마크(50a~50c, 51a~51c)에서의 최량결상위치를 검출하도록 하고 있다.

도7은 본 실시예의 보정의 플로우차트이다.

다음에 본 발명의 제3실시예에 대해서 설명한다. 도3은 본 발명의 제3실시예의 일부분의 개략도이다. 본 실시예에서는 제1실시예에 비해서 파이버(104)에 의해 안내된 조명광으로 플레이트(10)의 마크를 조명하고 있는 점이 다르며, 그밖의 구성은 동일하다.

도3에 있어서 파이버(104)로부터 조사된 광속은 하프미러(105)에 의해 반사되고, 집광렌즈(102)를 거쳐 미러(106)에 의해 반사되어 방향이 바뀌어진 후, 플레이트(10)에 형성한 마크(50)를 조사하고 있다. 그리고 투영광학계(2)를 개재해서 웨이퍼스테이지(5)상의 반사플레이트(12)에 입사해서, 거기서 반사된 광은 마크(50)를 통과한 후, 미러(106)에 의해서 반사해서 방향이 바뀌어지고, 집광렌즈(102)를 거쳐 하프미러(105)를 통과해서 수광소자(103)에 입광하고 있다. 플레이트(11)상의 마크(51)쪽도 마찬가지의 구성으로 되어 있다. 또한 조명하는 광의 파장은 노광광과 거의 같거나 또는 다른 파장의 광이어도 된다.

다음에 본 발명의 제4실시예에 대해서 설명한다. 도4는 본 발명의 제4실시예의 일부분의 설명도이다.

본 실시예는 도1에 표시한 현미경(7)내의 광로의 일부에 도4에 표시한 바와 같이 하프미러(105),(107), 파이버(104), 집광렌즈(102), 수광소자(103)를 설치함으로써 보정에 사용하고 있다. 이 경우에는 보정을 행할때에 현미경(7)이 마크(50) 또는 마크(51)상까지 구동가능하게 되도록 하고 있다. 본 실시예에서는 도7에 표시한 플로우차트에 따라서 동작시키고 있다.

다음에 본 발명의 제5실시예에 대해서 설명한다. 도1의 제1실시예에서는 플레이트(10),(11)를 레티클스테이지(4)에 장착하고 있지만, 본 실시예에서는 플레이트(100)를 웨이퍼스테이지(5)에 장착하고 있는 점이 다르며, 그외의 기본구성은 동일하다. 본 실시예의 구성은 도1에 비해서 플레이트(10),(11)와 반사플레이트(12)의 위치를 바꿨을 뿐인 것이다.

본 실시예에서는 플레이트(100)의 하부의 웨이퍼스테이지(5)내에 도3에 표시한 보정검출계(102~106)를 구비하고 있으며, 이에 의해 웨이퍼스테이지(5) 쪽으로부터 투영광학계(2)에 광을 조사하고 있다.

이 경우에는 도1의 플레이트(10),(11)에 대응하는 위치에 반사플레이트(120),(121)를 배치하고 있어, 투영광학계(2)로부터의 광을 반사하고 있다. 반사플레이트(120),(121)의 반사면은 레티클(1)의 패턴면과 같은 높이로 설정하고 있다.

다음에 본 발명의 제6실시예에 대하여 설명한다. 도5는 본 발명의 제6실시예의 주요부개략도이다.

본 실시예에서는 웨이퍼스테이지(5)상에 슬릿형상의 노광영역(6a)의 길이방향과 같은 방향으로 긴 2개의 반사플레이트(122),(123)을, 웨이퍼(3)가 스캔이동하는 X방향으로 병렬 배치하고 있다.

이때, 반사플레이트(122),(123)의 Y방향의 길이는 웨이퍼(3)의 직경보다도 길게 되도록 구성하고 있다. 웨이퍼에의 패턴전사의 일련동작중에 보정을 행하는 경우에 레티클스테이지(4) 뿐만 아니라 웨이퍼스테이지(5)도 스캔구동하는 X방향만큼 구동하기만 하면 되어, 웨이퍼스테이지(5)가 Y방향으로 이동하지 않는 양만큼 드루푸트가 향상한다.

또한, 마크(50) 및 마크(51)중 어느 것을 사용해서 보정을 행해도 상관없지만, 보정을 행하려고 할 때의 레티클스테이지(4)의 위치는 항상 X방향의 구동중심에 있다고는 할 수 없기 때문에 레티클스테이지(4)의 X방향의 이동이 적어도 되는 쪽의 마크를 사용해서 보정을 행하는 것으로 하고, 웨이퍼스테이지(5)상의 반사플레이트(122),(123)도 X방향의 이동이 적어도 되는 쪽의 반사플레이트, 즉 투영광학계의 광축에 가까운 쪽의 반사플레이트를 사용해서 보정을 행하고 있다.

다음에 본 발명의 제7실시예에 대해서 설명한다. 앞의 제1, 2, 6실시예에 있어서는, 최량결상면의 검출방법으로서 「자기공역법」을 사용하고 있었다. 이에 대해서 본 실시예에서는 웨이퍼스테이지상의 마크의 화상선예도를 측정함으로써 구하는, 소위 「화상선예도법」을 사용하고 있는 점이 제1, 2, 6실시예와 다를 뿐이며, 그외의 기본구성은 동일하다.

본 실시예의 기본구성은 도1, 5와 동일하지만, 도1, 5중의 3개의 구성요소, 즉 수광계(100)(100a~100c), (110)(110a~110c), 기준플레이트(10),(11), 반사면플레이트(12)(또는 120, 121)를 마크의 화상선예도를 측정할 수 있는 구성으로 변경하고 있다. 다음에 변경점에 대해서 설명한다.

우선, 수광계(100)(100a~100c), (110)(110a~110c)의 변경점을 설명한다. 수광계의 구성에 있어서, 집광렌즈(102)(102a~102c), (112)(112a~112c)를 개재해서, 기준플레이트(10),(11)의 마크(50)(50a~50c), (51)(51a~51c)가 존재하는 면과 수광소자(103)(103a~103c), (113)(113a~113c)의 수광면과의 관계를 광학적으로 공역인 배치로 하고, 또한 수광소자(103),(113)를 CCD카메라 등의 화상검출가능한 수광소자로 하고 있다.

다음에, 기준플레이트(10),(11)의 변경점을 설명한다. 레티클스테이지(4)상의 기준플레이트(10),(11)는 웨이퍼스테이지(5)상의 마크의 화상선예도를 측정하기 위해서 투과부를 가지는 것이 필요하게 된다. 도11에 표시한 바와 같이 기준플레이트(10),(11)의 Y방향의 다른 위치에 단순한 투과부인 마크(50)(50a~50c), (51)(51a~51c)를 구성하고 있다. 기준플레이트전면이 투과성을 가지는 것도 상관없지만, 보정을 행할 때에 투영광학계에 주는 검출광의 에너지흡수에 의한 변화를 억제하기 위해서 도11에 표시한 바와 같이 필요최저한의 투과부를 형성하는 것이 바람직하다.

도11에 표시한 기준플레이트(10),(11)상의 마크(50)(50a~50c), (51)(51a~51c)는 기준플레이트(10),(11)의 두께를 적절하게 설정해서 투영광학계의 광축방향에 있어서, 레티클(1)의 회로패턴이 존재하는 면과 거의 같은 높이로 설정하고 있다.

다음에, 반사면플레이트(12)(또는 120, 121)의 변경점을 설명한다. 웨이퍼스테이지(5)상에 구성되는 반사면플레이트(12)(또는 120, 121)상에는 화상검출을 위한 새로운 마크를 형성하고 있다.

도12는 본 실시예에 있어서의 웨이퍼스테이지(5)상의 반사면플레이트(12)에 형성한 마크의 설명도이다. 도12에 표시한 바와 같이 반사면플레이트(12)(또는 120, 121)상의 Y방향의 다른 위치에 마크(1200)(1200a~1200c), 또는 마크(1210)(1210a~1210c)를 형성하고 있다.

이 마크(1200), 또는 마크(1210)는, 예를 들면 유리기판상에 Cr증착에 의해 형성된 패턴으로 구성되어 있다. 이 패턴은 정패턴 또는 부패턴의 어느 것으로 형성되어 있어도 상관없다.

도12에 표시한 반사면플레이트(12)(또는 120 또는 121)상의 마크(1200)가 존재하는 면은 웨이퍼(3)의 표면과 거의 같은 높이로 설정되어 있다.

도13은 이상의 3점의 변경에 의해, 기준플레이트(10)(또는 11) 및 반사면플레이트(12)(또는 120 또는 121)를 투영광학계(2)의 노광영역에 이동시키고, 투영광학계(2)에 대해 광학적으로 거의 공역인 위치에 배치시켰을 때의 기준플레이트(10)(또는 11)을 위쪽으로부터 본 상태의 설명도이다.

도13에 표시한 바와 같이 기준플레이트(10)(또는 11)상의 투과부인 마크(50)(50a~50c) 또는 (51)(51a~51c)를 통해서 반사면플레이트(12)(또는 120 또는 121)상의 마크(1200)(1200a~1200c) 또는 (1210)(1210a~1210c)가 겹친 상태로 되어 있다.

수광계(100a~100c)(또는 110a~110c)가 각 마크마다 구성되어 있는 경우에는 도13중의 실선의 영역(101a~101c)(또는 110a~110c)가 각수광계(100a~100c)(또는 110a~110c)에 의해 화상관찰되는 영역이 된다.

도13에 있어서, 반사면플레이트(12)(또는 120 또는 121)상의 마크(1200)(1200a~1200c) 또는 (1210)(1210a~1210c)가 도12의 상태에 대해서 상하 반전하고 있는 것은 투영광학계(2)를 통해서 관찰을 행하고 있기 때문이다.

또한, 기준플레이트(10)(또는 11)에 대해서 수광계(100)(또는 110)가 각각 1개씩 구성되어 있는 경우에는 1개의 수광계를 각 영역(1010a~1010c)(또는 1100a~1100c)에 대향해서 구동시키고, 이것에 의해서 각 영역(1010a~1010c)(또는 1100a~1100c)의 화상관찰을 행하고 있다.

본 실시예의 보정의 플로우차트는 도6, 7과 같다. 수광소자의 출력으로서 화상을 기억하고, 마크마다 최량결상위치를 화상선예도법에 의해 결정하고 있다.

이하에 화상검출에 의해 최량결상위치를 결정하는 방법에 대해서 설명한다. 도1에 표시한 수광계(100a)를 사용해서 설명한다.

우선, 조명계(도시생략)에 의해 기준플레이트상의 마크(50a)(투과부)를 조명한다. 투과부인 마크(50a)를 통과한 광속은 투영광학계(2)를 거친후, 반사면플레이트(12)상의 마크(1200a)(도 12)에 집광해서 조명한다. 반사면플레이트(12)상의 마크(1200a)에 의해서 반사된 광속은 다시 투영광학계(2)를 거쳐 투과부인 마크(50a)에 집광해서, 반사면플레이트(12)상의 마크(1200a)의 상을 형성한다. 이 상태에서는 도13에 표시한 영역(121a)이 관찰되어 있다.

또한 투과부인 마크(50a)를 통과한 광속은 하프미러(101a)에 의해 반사된 후, 집광렌즈(102a)를 통과해서 화상검출가능한 수광소자(103a)에 입광해서, 반사면플레이트(12)상의 마크(1200a)의 상을 다시 형성한다.

이 상태에서 투영광학계(2)의 Z방향(광축방향)으로 웨이퍼스테이지(5)를 구동시켜서 수광소자(103a)로부터 얻어지는 반사면플레이트(12)상의 마크(1200a)의 상의 선예도가 가장 높게 되는 Z방향의 위치가 각각의 마크(50a)의 최량결상위치가 된다.

본 실시예는 상기 설명한 바와 같이 최량결상위치의 검출방법이 다른 이외에는 제1, 2, 6실시예와 기본적으로 마찬가지이기 때문에 이 이상의 설명은 생략한다.

다음에 본 발명의 제8실시예에 대하여 설명한다. 앞의 제3실시예에 있어서는 최량결상면의 검출방법으로서 「자기공역법」을 사용하고 있다. 이에 대해서 본 실시예에서는 「화상선예도법」을 사용하고 있는 것이 제3실시예와 다를 뿐이고 그외의 구성은 동일하다.

본 실시예의 기본구성은 제3실시예와 같지만, 제3실시예중의 3개의 구성요소, 즉 수광계(100),(110), 기준플레이트(10),(11), 반사면플레이트(12)(또는 120, 121)를 변경하고 있다.

우선, 수광계(100),(110)의 변경점에 대해서 설명한다. 도3에 있어서, 집광렌즈(102)를 개재해서, 기준플레이트(10)의 마크(50)가 존재하는 면과 수광소자(103)의 수광면과의 관계를 광학적으로 공역인 배치로 하고, 또한 수광소자(103)를 CCD카메라 등의 화상검출가능한 수광소자로 하고 있다. 제2, 3의 변경점은 전술한 제7실시예와 마찬가지이므로 설명을 생략한다. 그 외의 점은 제3실시예와 같다.

다음에 본 발명의 제9실시예에 대하여 설명한다. 앞의 제4실시예에 있어서는 최량결상면의 검출방법으로서 「자기공역법」을 사용하고 있다. 이에 대해서 본 실시예에서는 「화상선예도법」을 사용하고 있는 점이 다를 뿐이며, 그외의 구성은 동일하다.

본 실시예의 기본구성은 제4실시예와 같지만, 제4실시예 중의 3개의 구성요소, 즉 수광계(100),(110), 기준플레이트(10),(11), 반사면플레이트(12)(또는 120, 121)을 변경하고 있다.

우선, 수광계(100),(110)의 변경점에 대해서 설명한다. 도4에 있어서, 집광렌즈(102)를 개재해서 기준플레이트(10)의 마크(50)가 존재하는 면과 수광요소(103)의 수광면과의 관계를 광학적으로 공역인 배치로 하고, 또한 수광소자(103)를 CCD카메라 등의 화상검출가능한 수광소자로 하고 있다.

또한, 현미경내에 이미 레티클상의 패턴검출용의 화상검출가능소자가 존재하는 경우에는 그것을 사용해서 보정검출을 행해도 된다.

제2, 3의 변경점인 기준플레이트(10),(11), 반사면플레이트(12)(또는 120 또는 121)의 변경은 전술한 제7실시예와 마찬가지이므로 설명을 생략한다. 그외의 점은 제4실시예와 같다.

다음에 본 발명의 제10실시예에 대해서 설명한다. 앞의 제5실시예에 있어서는 최량결상면의 검출방법으로서 「자기공역법」을 사용하고 있다. 이에 대해서 본 실시예에서는 「화상선예도법」을 사용하고 있는 점이 다를 뿐이며, 그외의 구성은 같다. 본 실시예의 기본구성은 제5실시예와 같지만, 제5실시예 중의 3개의 구성요소, 즉 수광계(100),(110), 기준플레이트(10),(11), 반사면플레이트(12)(또는 120 또는 121)를 변경하고 있다. 변경내용은 전술한 제7, 8실시예와 마찬가지이므로 생략한다. 그 외의 점은 제5실시예와 동일하다.

다음에 본 발명의 제11실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예는 보정검출에 사용되는 수광계의 최량결상위치가 투영광학계의 회로패턴의 최량결상위치에 대해서 위치편차를 발생하고 있는 경우의 보정방법이 앞서 실시예와 다르다.

제7~10실시예에 있어서, 수광소자(103)(또는 113)의 수광면에 대한 광학적으로 공역위치는 집광렌즈(102)(또는 112)와 투영광학계(2)의 중간의 위치와, 반사면플레이트(12)(또는 120 또는 121)상의 마크(1200)(또는 1210)가 존재하는 면의 2개소에 존재한다.

제7~10실시예에 있어서는 이 수광소자(103)(또는 113)의 수광면의 집광렌즈(102)(또는 112)와 투영광학계(2)의 중간에 존재하는 공역위치를 기준플레이트(10)(또는 11)의 마크(50)(또는 51)가 존재하는 면에 일치시키고 있다.

여기서, 기준플레이트(10)(또는 11)의 마크(50)(또는 51)가 존재하는 면은 레티클(1)의 회로패턴이 존재하는 면과 대략 동일한 위치가 되도록 배치되어 있기 때문에 수광소자(103)에 의해 검출되는 마크(1200)(또는 1210)화상의 최량결상위치는 투영광학계(2)에 의한 레티클(1)의 회로패턴을 최량결상하는 위치와 일치하는 것이었다.

이에 대해서 본 실시예에서는,

1) 기준플레이트(10)(또는 11)의 마크(50)(또는 51)가 존재하는 면이 레티클(1)의 회로패턴이 존재하는 면으로부터 벗어나 있는 경우와

2) 수광소자(103)(또는 113)의 수광면에 대한 공역위치가 기준플레이트(10)(또는 11)의 마크(50)(또는 51)가 존재하는 면으로부터 벗어나 있는 경우를 대상으로 하고 있다.

상기 1), 또는 2)의 경우, 또는 1, 2)가 동시에 발생하고 있는 경우에는, 수광소자(103)에 의해 검출되는 마크(1200)(또는 1210)화상의 최량결상위치는 투영광학계(2)에 의한 레티클(1)의 회로패턴을 최량결상하는 위치에 대해서 편차량이 존재하게 된다.

이 편차량은 기준플레이트(10)(또는 11), 수광계(100)(또는 110)의 상대위치관계가, 이들의 부재가 구성되어 있는 레티클스테이지(4)에 대해서 일정하게 유지되어 있는 한, 일정한 량을 표시하기 때문에 오프셋으로서 보정하여 주는 것이 가능하다.

이 경우의 오프셋보정을 행하는 플로우차트를 도17, 18에 표시한다. 우선, 기준플레이트(10)(또는 11)상의 각 마크(50a~50c)(또는 51a~51c)화상의 최량결상위치의 계측결과와, 이들의 각 마크위치에 대응한 상높이에서 레티클(1)의 회로패턴의 프린트를 행한 결과와의 비교로부터 각 마크위치에서의 상기 편차량을 미리 측정하여 둔다.

이 측정된 각 마크위치에서의 상기 편차량을 도시하지 않은 투영노광장치의 콘솔에 의해 입력을 행하고, 초점위치검출제어수단(1100)내의 기억수단에 오프셋으로서 기억시켜 둔다. 이 오프셋의 설정은 장치가 출하되는 경우에 한 번 행하여 두면 되는 것이다. 이 오프셋에 경시적인 변화가 발생하는 경우에는 정지적으로 오프셋의 재설정을 행해주면 된다.

이 상태에서 보정을 실행시키고 있다. 이하에 도6, 7에 표시한 플로우차트로부터의 변경점만 설명한다. 초점위치검출제어수단(1100)내의 기억수단에 기억된 각 마크위치에서의 상기 편차량은 각 마크마다 결정된 최량결상위치에 오프셋으로서 가산한다. 다음에 오프셋보정된 각 마크마다의 최량결상위치로부터 노광영역의 최량결상위치를 산출하고 있다.

다음에 본 발명의 제12실시예에 대해서 설명한다. 본 실시예에서는 화상검출을 행하는 수광계가 경시변화를 일으킨 경우에 이 수광계의 변화를 보정하고 있고, 이 때의 보정방법에 대해서 설명한다.

제7~11실시예에 있어서는 수광계(100)(100a~100c), (110)(110a~110c)의 결상상태는 변화하지 않는 것으로서 보정검출을 행하고 있다.

그러나, 수광계(100),(110)는 복수의 요소로 구성되기 때문에 장기적으로는 그 결상상태가 경시변화를 발생할 가능성이 있다. 그러면, 투영광학계(2)의 최량결상위치를 보정하는 위치에도 경시변화가 발생하게 된다.

이 수광계(100),(110)의 결상상태의 경시변화에 의한 오차를 없애기 위해서는 제7~11실시예에 있어서, 수광계(100),(110)의 결상위치를 특정위치에 위치맞춤한 후에 보정을 실행하도록 하고 있다.

본 실시예는 제7~11실시예에 있어서, 2개의 구성요소, 즉 수광계(100)(100a~110c) 또는 (110)(110a~110c), 기준플레이트(10),(11)에 하기의 변경을 행하는 것이다.

우선, 수광계(100),(110)의 변경점에 대해서 설명한다. 도14에 표시한 바와 같이, 수광계(100)는 광축방향의 결상위치를 수광계구동제어수단(1300)에 의해 조절가능한 구성으로 되어 있다. 간단히 하기 위해 수광계(100)만 도시했지만, 다른 수광계(100a~100c)(110a~110c)도 마찬가지의 구성이다.

결상위치의 조절방법은, 광축방향으로 화상검출소자로 이루어진 수광소자(103)를 움직이고, 후술하는 기준플레이트상의 초점맞춤마크의 화상을 관찰하고, 이 화상의 선예도로부터 수광계(100)의 초점맞춤위치를 검출하고 있다. 여기서 결상위치를 조절하는 방법으로서는 집광렌즈(102)를 광축방향으로 이동시키거나, 수광계(100) 전체를 움직임으로써 조정하는 등 방법은 묻지 않는다.

다음에, 기준플레이트(10),(11)의 변경점에 대해서 설명한다. 도15에 기준플레이트(10),(11)상의 마크(50),(51) 및 (1500),(1510)을 표시했다. (10),(11)은 레티클스테이지(4)상에 구성되는 기준플레이트이며, 마크(50)(50a~50c), (51)(51a~51c)은 투영광학계(2)의 보정을 행하는 경우에 사용하는 투과부개구이다. 이 마크(50),(51)의 근방에 수광계(100)(100a~100c), (110)(110a~110c)의 초점맞춤검출용마크(1500)(1500a~1500c), (1510)(1510a~1510c)를 각각 형성한 것이다.

도16에 수광계(100a)를 예로, 화상관찰영역(3000a)과 화상검출영역(2000a),(2100a)에 대해서 설명한다. 화상관찰영역(3000a)은 보정용의 투과부마크(50a)와 수광계초점맞춤검출용 마크(1500a)를 동시에 관찰하는 데에 충분한 크기를 가지고 있다. 이 화상관찰영역(3000a)은 또 2개의 화상검출영역(2000a),(2100a)로 나뉘어져 있다.

화상관찰영역이란, 수광계(100a)의 시야를 의미하고 있으며, 화상검출영역이란 이 시야내의 특정영역에서 화상처리를 실행하는 범위를 의미한다.

수광계(100a)는, 화상검출영역(2000a)에 있어서, 투영광학계(2)의 보정을 행하는 경우에 투과부개구인 마크(50a)를 통해서 관찰되는 반사면플레이트상의 마크(1200a)(도 12)의 화상처리를 행하는 것이다.

또한, 수광계(100a)는, 화상검출영역(2100a)에 있어서, 수광계(100a)의 결상위치를 조절하는 경우에 기준플레이트(10),(11)상의 마크(1500a)의 화상처리를 행하는 것이다.

도19, 20, 21에 본 실시예의 플로우차트를 표시한다. 도19는 제7실시예에서 기준면 플레이트(10),(11)의 각 마크에 대응해서 6개의 수광계(100a~100c), (110a~110c)가 개별적으로 설치되어 있는 경우이다.

도20은 제7실시예에서 기준플레이트(10),(11)에 대해서 2개의 수광계(100),(110)가 설치되어 있는 경우이다.

어느 경우에도 웨이퍼스테이지를 광축방향으로 이동시키면서 수광소자의 출력을 모니터하기 직전에 수광계의 초점맞춤동작을 행하는 것으로 한다. 그 외의 점은 제7실시예와 같으므로 설명을 생략한다.

도21은 도19, 20에 표시한 수광계의 초점맞춤동작의 상세한 플로우차트이다. 도19, 20의 플로우차트에 의해 수광계의 초점맞춤동작을 행하는 단계에서는 도16에 표시한 바와 같이 수광계의 화상관찰영역에는 기준플레이트 및 반사면플레이트상의 마크가 관찰된다.

이하, 도16의 수광계(100a)를 예로 설명한다. 우선, 수광계(100a)의 검출영역을 화상검출영역(2100)에 설정한다. 다음에, 수광계(100)는 광축방향의 위치를 수광계 구동제어수단(1300)에 의해 이동시키면서 수광계(100)는 광축방향의 위치와, 이 위치에 대응하는 화상검출영역(2100)에서 관찰되는 기준플레이트상의 마크(1500a)의 화상을 메모리에 기억한다.

상기의 각 위치마다 얻어진 화상에 처리를 행하고, 화상의 선예도가 가장 높은 수광계(100)의 결상위치를 산출한다. 수광계(100)는 광축방향의 결상위치를 전술한 가장 화상선예도가 높은 위치에 구동시켜 고정한다.

최후로, 수광계(100a)의 검출영역을 화상검출영역(2000)에 설정한다. 이 상태에서 투과부개구인 마크(50a)를 통해서 관찰되는 반사면플레이트상의 마크(1200a)(도 12)의 화상이 관찰가능하게 된다.

또한, 본 발명에 있어서의 보정에 사용하는 최량결상위치의 검출방법은, 투영광학계(2)를 통해서 행하는 소위 TTL검출가능한 방법이면, 자기공역법, 화상선예도법에 한하는 것은 아니고 어떤 방법도 적용가능하다.

다음에 상기 설명한 투영노광장치를 이용한 디바이스의 제조방법의 실시예를 설명한다.

도8은 반도체디바이스(IC나 LSI 등의 반도체칩, 혹은 액정패널이나 CCD등)의 제조의 플로우차트이다.

본 실시예에 있어서 스텝 1(회로설계)에서는 반도체디바이스의 회로설계를 행한다. 스텝 2(마스크 제작)에서는 설계한 회로패턴을 형성한 마스크를 제작한다. 한편, 스텝 3(웨이퍼제조)에서는 실리콘 등의 재료를 사용해서 웨이퍼를 제조한다. 스텝 4(웨이퍼프로세스)는 전공정이라 불리워지며, 상기 준비한 마스크와 웨이퍼를 사용해서 리소그래피기술에 의해서 웨이퍼상에 실제의 회로를 형성한다. 다음의 스텝 5(조립)는 후공정이라 불리워지며, 스텝 4에 의해서 제작된 웨이퍼를 사용해서 반도체칩화하는 공정이며, 조립고정(다이싱, 본딩), 포장공장(칩봉입) 등의 고정을 포함한다. 스텝 6(검사)에서는 스텝 5에 의해 만들어진 반도체디바이스의 작동테스트, 내구성테스트 등의 검사를 행한다. 이러한 공정을 거쳐 반도체디바이스가 완성되고, 이것이 출하(스텝 7)된다.

도9는 상기 스텝 4의 웨이퍼프로세스의 상세한 플로우차트이다. 우선 스텝 11(산화)에서는 웨이퍼의 표면을 산화시킨다. 스텝 12(CVD)에서는 웨이퍼표면에 절연막을 형성한다. 스텝 13(전극형성)에서는 웨이퍼상에 전극을 증착에 의해서 형성한다. 스텝 14(이온주입)에서는 웨이퍼에 이온을 주입한다. 스텝 15(레지스트처리)에서는 웨이퍼에 감광제를 도포한다. 스텝 16(노광)에서는 상기 설명한 노광장치에 의해서 마스크의 회로패턴을 웨이퍼에 프린트노광한다. 스텝 17(현상)에서는 노광한 웨이퍼를 현상한다. 스텝 18(에칭)에서는 현상한 레지스트이외의 부분을 제거한다. 스텝 19(레지스트박리)에서는 에칭이 끝나서 불필요하게 된 레지스트를 제거한다. 이들의 스텝을 반복 행함으로써 웨이퍼상에 다중으로 회로패턴이 형성된다.

또한 본 실시예의 제조방법을 사용하면, 고집적도의 디바이스를 용이하게 제조할 수 있다.

본 발명을 여기에 기재된 구성을 참조해서 설명했지만, 본 발명은 여기에 기재된 상세사항에 한정되지 않으며, 본 출원은 개량의 목적 또는다음 특허청구의 범위내에 포함되는 변형 또는 변경을 커버하려고 하였다.

Claims

제1스테이지에 놓인 제1물체면상의 패턴을 조명수단의 슬릿개구로부터의 노광광에 의해 조명하고, 상기 제1물체면상의 패턴을 투영광학계에 의해 제2스테이지에 놓인 제2물체면상에 상기 제1스테이지와 제2스테이지를 슬릿개구의 폭방향으로 상기 투영광학계의 투영배율에 대응시킨 속도비로 동기시켜서 상대적으로 주사하며 이동시키면서 투영노광하는 주사노광장치에 있어서,

상기 제1스테이지 및 제2스테이지중의 한쪽의 스테이지에 설치된 소정의 마크를 가진 기준플레이트와;

상기 제1스테이지 및 제2스테이지중의 다른쪽의 스테이지에 설치된 반사면플레이트와;

상기 기준플레이트의 마크를 상기 투영광학계를 개재해서 상기 반사면플레이트에 투영하는 동시에 상기 제1스테이지 및 제2스테이지중의 한쪽을 광축방향으로 이동시키고, 상기 반사면플레이트에 의해 반사된 상에 의거해서 상기 제2물체면의 광축방향의 면위치를 검출하는 면위치검출계를 구비한 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
제1항에 있어서, 상기 장치는 상기 제1스테이지상에 상기 제1물체의 주사방향으로 배치되어 있는 복수의 기준플레이트를 구비하고, 상기 면위치검출계는, 상기 복수의 기준플레이트중에 상기 투영광학계의 광축에 가까운쪽의 기준플레이트에 의거해서 상기 제2물체의 광축방향의 면위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
제1항에 있어서, 상기 기준플레이트에는 주사방향과 직교방향으로 면위치검출용의 복수의 마크가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
제1항에 있어서, 상기 장치는 복수의 상기 반사면플레이트를 구비하고, 상기 면위치검출계는, 상기 복수의 반사면플레이트중에 상기 투영광학계의 광축에 가까운 쪽의 반사면플레이트에 의거해서 상기 제2물체의 면위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
제1항에 있어서, 상기 반사면플레이트는 상기 제2스테이지의 부분에 배치되어 있고, 상기 반사면플레이트는 주사방향에 직교하는 방향의 길이가 상기 제2스테이지상의 제2물체면의 직경보다도 큰 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
제1항에 있어서, 상기 투영광학계를 개재하지 않고 투광계에 의해 상기 제2물체면상에 비스듬히 패턴을 투영하고, 상기 제2물체면에 형성된 패턴의 상을 수광계에 의해 수광소자면상에 재결상하고, 상기 수광소자면상에 재결상한 패턴의 상의 위치신호에 의거하여 상기 제2물체면의 광축방향의 위치정보를 검출하는 오프액시스면위치검출계를 구비하고, 상기 오프액시스면위치검출계는 상기 첫 번째 언급한 면위치검출계에 의해 얻을 수 있는 데이터에 의거해서 보정을 행하고 있는 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
제1스테이지에 놓인 제1물체면상의 패턴을 조명수단의 슬릿개구로부터의 노광광으로 조명하고, 상기 제1물체의 패턴을 투영광학계에 의해 제2스테이지에 놓인 제2물체면상에 상기 제1스테이지와 제2스테이지를 슬릿개구의 폭방향으로 상기 투영광학계의 투영배율에 대응시킨 속도비로 동기시켜서 상대적으로 주사하며 이동시키면서 투영노광하는 주사노광장치에 있어서,

상기 제1스테이지 및 제2스테이지중의 한쪽의 스테이지에 설치된 소정의 마크를 가진 반사플레이트와;

상기 제1스테이지 및 제2스테이지중의 다른쪽의 스테이지에 설치된 기준면플레이트와;

상기 반사플레이트의 마크를 상기 투영광학계를 개재해서 상기 기준플레이트의 투과부를 통해서 관찰하는 동시에 상기 제1스테이지 및 제2스테이지중의 한쪽을 광축방향으로 이동시켜서, 상기 반사플레이트상의 상기 마크의 상에 의거하여 상기 제2물체면의 광축방향의 면위치를 검출하는 면위치검출계를 구비한 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
제7항에 있어서, 상기 장치는 상기 제1스테이지상에 상기 제1물체의 주사방향으로 배치되어 있는 복수의 상기 기준플레이트를 구비하고, 상기 면위치검출계는, 상기 복수의 기준플레이트중에 상기 투영광학계의 광축에 가까운 쪽의 기준면플레이트에 의거해서 상기 제2물체의 광축방향의 면위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
제7항에 있어서, 상기 기준플레이트에는 주사방향과 직교방향으로 면위치검출용의 복수의 마크가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
제7항에 있어서, 상기 장치는 복수의 상기 반사플레이트를 구비하고, 상기 면위치검출계는, 상기 복수의 반사플레이트중에 상기 투영광학계의 광축에 가까운 쪽의 반사플레이트에 의거해서 상기 제2물체의 면위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
제7항에 있어서, 상기 반사플레이트는 상기 제2스테이지의 부분에 배치되어 있고, 상기 반사플레이트는 주사방향에 직교하는 방향의 길이가 상기 제2스테이지상의 제2물체면의 직경보다도 큰 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
제7항에 있어서, 상기 투영광학계를 개재하지 않고 투광계에 의해 상기 제2물체면상에 비스듬히 패턴을 투영하고, 상기 제2물체면에 형성된 패턴의 상을 수광계에 의해 수광소자면상에 재결상하고, 상기 수광소자면상에 재결상한 패턴의 상의 위치신호에 의거하여 상기 제2물체면의 광축방향의 위치정보를 검출하는 오프액시스면위치검출계를 구비하고, 상기 오프액시스면위치검출계는 상기 첫 번째 언급한 면위치검출계에 의해 얻을 수 있는 데이터에 의거해서 보정을 행하고 있는 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
제1스테이지상에 놓인 제1물체의 패턴을 조명수단으로부터의 슬릿개구의 노광광에 의해 조명하고, 상기 제1물체의 패턴을 투영광학계에 의해 제2스테이지상에 놓인 제2물체면상에 상기 제1스테이지와 제2스테이지를 슬릿개구의 폭방향으로 상기 투영광학계의 투영배율에 대응시킨 속도비로 동기시켜서 상대적으로 주사하며 이동시키면서 투영노광하는 주사노광장치에 있어서,

상기 제1 및 제2스테이지중 하나의 스테이지상에 장착되며 제1마크를 가지는 반사플레이트와,

상기 제1 및 제2스테이지중 다른 하나의 스테이지상에 장착되며 투과부와 제2마크를 가지는 기준면플레이트와,

상기 투영광학계를 개재해서 상기 기준플레이트의 투과부를 통해서 상기 반사플레이트의 제1마크를 관찰하고, 상기 반사플레이트의 제1마크의 상에 의거해서 제2물체의 면위치를 판별하기 위해 상기 제1 및 제2스테이지중 하나의 스테이지를 광축방향으로 이동시키며, 상기 제2마크를 이용해서 초점조정을 행하는 면위치검출계를 구비한 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
제13항에 있어서, 상기 반사플레이트는 주사방향과 직교하는 방향을 따라 배열된 복수의 제1마크를 가진 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
제13항에 있어서, 상기 투영광학계를 개재하지 않고 투광계에 의해 상기 제2물체면상에 비스듬히 패턴을 투영하고, 상기 제2물체면에 형성된 패턴의 상을 수광계에 의해 수광소자면상에 재결상하고, 상기 수광소자면상에 재결상한 패턴의 상의 위치신호에 의거하여 상기 제2물체면의 광축방향의 위치정보를 검출하는 오프액시스면위치검출계를 구비하고, 상기 오프액시스면위치검출계는 상기 첫 번째 언급한 면위치검출계에 의해 얻을 수 있는 데이터에 의거해서 보정을 행하고 있는 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
제15항에 있어서, 상기 반사플레이트는 주사방향과 직교하는 방향을 따라 배열된 복수의 제1마크를 가진 것을 특징으로 하는 주사노광장치.