KR100301139B1 - 투영노광장치및방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 마스크의 패턴을 감광기판상에 투영하는 투영 광학계, 상기 감광 기판을 보호유지하여 상기 투영 광학계의 광축방향 및 그 광축에 수직한 방향으로 이동가능한 스테이지, 상기 감광 기판상에 소정형상의 광빔을 투사함과 동시에, 상기 감광기판에서의 반사광을 광전검출하는 것에 의해서, 상기 투영 광학계의 결상면과 상기 감광기판의 표면의 상기 투영 광학계의 광축방향의 편차에 대응한 검출신호를 출력하는 위치 검출계, 상기 스테이지에 설치되어, 소정형상의 기준패턴을 갖는 기판부재, 상기 기판 패턴과 상기 광빔을 상기 투영 광학계의 광축과 수직한 소정방향으로 상대이동했을 때에 상기 위치검출계에서 출력하는 검출신호의 강도 변화에 의거해서 상기 투영 광학계의 광축과 수직한 면내에서의 상기 광빔의 조사위치를 검출하는 장치를 포함하는 투영노광장치에 관한 것이다.

Description

투영 노광 장치 및 방법

제1도는 본 발명의 실시예에 의한 투영노광장치의 개략적인 구성을 도시하는 도면.

제2도는 레티클(R)상의 마크 배치를 도시하는 도면.

제3도는 기준판(FM)상에 형성된 마크의 배치를 도시하는 도면.

제4(a)도는 레티클(R)의 패턴면위에 결상되는 발광마크(31x)의 이미지(31x')가 얼라인먼트 마크(RMy)를 주사하는 상태를 도시하는 도면.

제4(b)도는 이때에 광전검출기(14)에서 얻어지는 광전신호의 변화를 도시하는 도면.

제5(a)도는 오프 액시스 얼라인먼트계중에 설치되어 있는 지표판을 도시하는 도면.

제5(b)도는 오프 액시스 얼라인먼트계가 웨이퍼(W)상의 마크(WMx)를 검출하는 상태를 도시하는 도면.

제5(c)도는 그때의 화상신호의 파형을 도시하는 도면.

제6(a)도는 기준 마크(30x)와 슬릿 이미지(SP)를 상대주사하고 있는 상태를 나타낸 도면.

제6(b)도는 이때 수광기(21)에서 얻어지는 광전신호의 변화를 도시하는 도면.

제7도는 표시장치(CRT)에 의한 슬릿 이미지(SP)의 형성위치 표시의 일예를 도시하는 도면.

제8(a)도 및 제8(b)도는 슬릿 이미지가 복수일때의 표시장치(CRT)에 의한 각 슬릿 이미지의 형성위치 표시의 일예를 도시하는 도면.

제9도는 웨이퍼(W)상에 있어서 슬릿 이미지(SP), 광축(AX), 및 레티클(R)의 중심위치(RC)의 투영위치(RC')의 위치 관계를 도시한 도면.

제10(a)도는 슬릿 이미지(SP)와 기준 마크(30)를 상대주사하는 상태를 도시하는 도면.

제10(b)도는 그때에 수광기(21)에서 얻어지는 광전신호의 변화를 도시하는 도면.

제11도는 본 발명의 제 1 실시예에 있어서의 플로우차트도.

제12도는 본 발명의 제 2 실시예에 있어서의 플로우차트도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : XY 구동계 2 : Z 구동계

3 : 스테이지 간섭계 4 : 레티클 구동계

5 : 레티클 간섭계 9 : 렌즈

10 : 파이버 16 : 평행평판 유리

15 : 투광기

본 발명은 반도체소자나 액정표시소자 등을 제조하는 포토리소그래피(photolithography) 공정에 사용되는 투영노광장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 감광기판의 초점 맞춤을 할 수 있는 투영노광장치 및 방법에 관한 것이다.

종래의 투영 노광장치에 있어서, 마스크(레티클(reticle))의 패턴을 투영광학계를 통해 감광기판(웨이퍼)상에 결상할 때, 패턴의 결상면에 웨이퍼 표면을 정확하게 합치시키는 것, 즉 초점맞춤이 필수적인 것으로 되어 있다. 근래 투영 광학계의 초점심도는 좁아지는 한편으로 노광용 조명으로서 파장 365nm의 i선을 사용한 것이라도, ± 0.7㎛ 정도의 초점심도 밖에 얻을 수가 없는 것이 현상태이다. 따라서 이 같은 종류의 투영노광장치에 구비되는 초점 검출계는 투영 광학계의 결상면과 웨이퍼표면과의 투영 광학계의 광축방향에 있어서의 편차량을 고정밀도로 검출하는 것이 요구되고 있다.

이와 같이, 투영 광학계의 결상면(結像面)과 웨이퍼표면과의 투영 광학계의 광축방향에 있어서의 편차량을 고정밀도로 검출해서 초점 맞추기를 하는 수법으로서, 예를 들자면, USP.4,558,949등에 개시된 기술이 알려져 있다. 이것은 웨이퍼상에 레이저 빔(웨이퍼 상의 레지스트에 대해서 비감광성의 빔)을 패턴 이미지로 하여 조사하고 그 반사광을 동기검파 방식에 의해 광전검출해서 투영 광학계의 결상면과 웨이퍼 표면과의 투영 광학계의 광축방향에 있어서의 편차량을 고정밀도로 검출하는 것이다.

여기에서, 투영 광학계의 광축방향을 Z 방향으로 하고 Z 방향에 수직인 평면내에 있어서의 스테이지의 이동위치를 규정하는 좌표계를 X Y 좌표계로 하면, 웨이퍼 표면의 높이 위치를 검출할 때 초점 검출계가 웨이퍼위에 투사하는 패턴 이미지(이하, 슬릿 이미지라 함)의 형성위치(XY 좌표위치)는 투영 광학계의 결상면내에 있어서 투영 광학계의 광축위치를 설정위치로서 미리 조정된다. 따라서, 초점 검출계는 웨이퍼상에 이미 노광된 각 쇼트영역의 중심점에 슬릿 이미지를 투사해서 초점검출을 행한다.

그러나 종래의 투영 노광장치에 있어서는, 슬릿 이미지는 투영 광학계의 결상면에 있어서 상술하는 설정위치를 중심으로 하는 소정의 허용범위내에 들어가도록 조정되어 있으므로, 실제로 투영 광학계의 결상면에 있어서 슬릿 이미지가 형성되는 좌표위치는 투영노광장치마다 분산되어 있다.

일반적으로 웨이퍼상에 노광되는 각 쇼트 영역의 표면은 노광공정을 거치므로써 단차(요철)를 일으킨다. 이 요철의 일예로서 스크라이브 라인(scribe line)을 들 수 있다. 이것은 하나의 쇼트 영역내에 2 개의 회로패턴 영역을 형성할때, 그들 2 개의 회로 패턴 영역사이에 존재하는 홈이며, 홈의 폭은 2mm 정도, 홈의 단차는 1∼5㎛ 정도이다.

이와 같은 쇼트 영역에 슬릿 이미지를 조사해서 초점검출을 하는 경우, 상술한 종래의 장치에서는 쇼트 영역의 중심점, 즉 스크라이브 라인 위에 슬릿 이미지를 조사하는 것과, 쇼트 영역의 중심점에서 어긋난 위치, 즉 스크라이브 라인 부분은 아니고 회로패턴 영역상에 슬릿 이미지를 조사하는 것이 있고, 장치에 따라서는 초점검출에 최대 5㎛의 고도차를 일으켜 버린다. 이와 같은 노광장치에서는 ± 0.7㎛의 좁은 초점심도내로 웨이퍼 표면을 배치하는 것이 곤란해진다.

또 스크라이브 라인이 없는 쇼트 영역에 있어서도 미소한 단차가 존재하고 있고 이도 초점검출에 큰 영향을 미친다.

본 발명은 이와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 쇼트 영역내에 요철이 존재해 있어도, 항상 고정밀도의 초점검출을 할 수 있는 투영노광장치 및 방법을 제공하는 것들 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예를 도시하는 제1도에 대응시켜 설명을 한다.

본 발명의 투영 노광 장치는,

(a) 마스크의 패턴을 감광기판 상에 투영하는 투영 광학계(PL),

(b) 상기 감광기판을 유지해서 상기 투영 광학계의 광축방향, 및 이 광축에 수직인 방향으로 이동가능한 스테이지(ST),

(c) 상기 감광기판위에 소정형상의 광빔을 투사함과 함께, 상기 감광기판으로부터의 반사광을 광전검출하므로써, 상기 투영 광학계의 결상면과 상기 감광기판의 표면과의 상기 투영 광학계의 광축방향의 편차에 대응하는 검출신호를 출력하는 위치검출계(15 ∼ 21),

(d) 상기 스테이지에 설치되고, 소정형상의 기준패턴을 갖는 기준부재(FM), 및

(e) 상기 기준패턴과 상기 광빔을 상기 투영 광학계의 광축과 수직인 소정방향으로 상대이동하였을때에 상기 위치 검출계에서 출력되는 검출신호의 강도변화에 의거해서, 상기 투영 광학계의 광축과 수직인 면내에서의 상기 광빔의 조사위치를 검출하는 장치(103, MCS)를 포함한다.

마스크 패턴 이미지를 투영 광학계를 거쳐서 감광기판상에 전사하는데에 앞서, 상기 감광기판상에 소정형상의 광빔을 투사함과 함께, 상기 감광기판으로부터의 반사광을 광전검출하므로써, 상기 투영 광학계의 결상면과 상기 감광기판의 표면과의 상기 투영 광학계의 광축방향의 편차에 대응한 광전신호를 얻고 이 광전신호에 의거해서 상기 감광기판의 표면을 상기 결상면에 배치하는 방법으로서,

(A) 소정형상의 기준패턴에 상기 광빔을 조사할 때에 얻어지는 상기 광전신호에 의거해서, 상기 감광기판의 이동위치를 규정하는 정지좌표계 상에 있어서의 상기 광빔의 조사위치를 검출하는 단계와,

(B) 상기 감광기판 상의 소정의 측정점에 상기 광빔이 투사되도록, 상기 검출된 조사위치에 따라 상기 광빔과 상기 감광기판을 상대 이동하는 단계를 포함한다.

본 발명은 초점검출계에 의해 기판상에 투사되는 패턴 이미지(SP)의 형성 위치를 반사율이 다른 2 개의 영역을 갖는 마크와 상대주사하므로써 구한다. 그래서, 투영 광학계의 광축(AX)의 위치로부터의 위치 어긋남을 구한다. 이 위치 어긋남에 의거해서, 이동수단은 이 슬릿 이미지와 기판의 최소한 한쪽을 이동시켜서 기판상의 측정점과 슬릿 이미지의 형성위치를 일치시킨다. 이와 같은 사실에 의해 초점검출계는 항상 기판(웨이퍼)상의 소정의 측정점(예를 들자면 쇼트 영역의 중심점)에 슬릿 이미지를 조사해서 초점검출을 할 수가 있다. 따라서, 쇼트영역내에 요철이 존재해 있어도, 항상 고정밀도의 초점검출을 할 수가 있다.

제1도는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 투영 노광장치와, 그것에 조립되는 초점검출계와의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다. 다음에 제1도를 사용해서 설명을 한다.

노광용의 조명광(수은램프로부터의 g선, i선, 혹은 엑시머 레이저 광원으로부터의 자외선 펄스광)(IL)은 플라이아이렌즈(FL)를 통과한후, 콘덴서 렌즈(CL), 미러(M)를 거쳐서 레티클(R)의 패턴 영역(PA)을 균일한 조도로 조사한다.

패턴 영역(PA)을 통과한 조명광(IL)은 투영 광학계(제1도에 있어서는 양측 텔레센트릭(telecentric)이지만, 한쪽 텔레센트릭이라도 좋다)(PL)를 거쳐서 웨이퍼 스테이지(ST)상에 얹혀있는 웨이퍼(W)상에 이른다. 웨이퍼 스테이지(ST)는 XY 스테이지(ST1)와 Z 스테이지(ST2)로 구성되어 있다. 그래서, XY 스테이지(ST1)는 XY 구동계(2)에 의해 투영 광학계(PL)의 광축(AX)이 수직인 방향(XY 방향)으로 이동이 가능하고, Z 스테이지(ST2)는 Z 구동계(2)에 의해 투영 광학계(PL)의 광축(AX)방향(Z 방향)으로 이동이 가능하다. XY 스테이지(ST1)의 위치(XY 좌표치)는 스테이지 간섭계(3)에 의해 차례로 계측된다. Z 스테이지(ST2)의 Z 축 방향에 있어서 위치(Z 좌표치)는 Z 스테이지 구동계(2)내에 설치되어 있는 엔코더에 의해 구해진다. 웨이퍼 스테이지 콘트롤러(WSC)는 스테이지 간섭계(3)로부터의 XY 좌표치, Z 구동계(2)로부터의 Z 좌표치, 및 주제어계(MCS)로부터의 지령등에 의거해서, XY 구동계(1)와 Z 구동계(2)를 거쳐서 XY 스테이지(ST1)와 Z 스테이지(ST2)의 이동이나 위치결정을 제어한다.

레티클(R)은 레티클 홀더(RH)에 의해 유지되고 있고, 이 레티클 홀더(RH)는 레티클 스테이지(RST)상에 설치되어 있다. 레티클 스테이지(RST)는 레티클 구동계(4)에 의해 XY 방향으로 이동가능하고, 레티클(R)의 좌표치는 레티클 간섭계(5)에 의해 차례로 계측되고 있다. 레티클 스테이지 콘트롤러(RSC)는 레티클 간섭계(5)로부터의 좌표치나 주제어계(MCS)로부터의 지령등에 의거해서, 레티클 구동계(4)를 거쳐서 레티클 스테이지(RST)의 이동이나 위치결정을 재어한다.

여기에서 레티클(R)을 미러(M)쪽(제1도에 있어서 위쪽)에서 본 도면을 제2도에 도시한다. 레티클(R) 내부의 회로 패턴 영역(PA)에는 반도체 소자 제조용의 회로패턴이 형성되어 있다. 패턴영역(PA)은 거의 정방형이고, 이 정방형의 인접하는 2 변의 외측(패턴 영역의 외측)에는 패턴영역(PA)에 인접해서 각각 얼라인먼트 마크(RMx, RMy)가 설치되어 있다. 얼라인먼트 마크(RMx)는 X 방향으로 연장된 정방형 형상의 마크부를 갖고, 얼라인먼트 마크(RMy)는 Y 방향으로 연장된 정방형 형상의 마크부를 갖는다. 그래서 각각의 마크부의 양쪽(각 마크부의 길이방향으로 수직인 방향)에는 개구부가 설치되어 있다. 그래서 각각의 마크의 길이방향에 있어서의 중심선의 연장선 위에 레티클(R)의 중심점(패턴 영역의 중심점)(RC)이 존재한다. 이 얼라인먼트 마크(RMx, RMy)는 레티클(R)의 위치를 계측할때에 사용되는 것으로 이같은 사실에 대해서는 뒤에 상세히 기술한다.

또 제2도에 도시하는 바와 같이 레티클(R)에는 레티클(R)의 외주(정방형)의 마주하는 2변(제2도에서는 Y 방향으로 평행인 2 변)에 인접해서 레티클 마크(RMa, RMb)가 각각 설치되어 있다. 레티클 마크(RMa, RMb)는 각각 X 방향과 Y 방향으로 연장되는 +자의 형상을 하는 마크부를 갖고, 각각의 마크부의 중심점(MCa, MCb)은 레티클(R)의 중심점(RC)을 통과해 Y 방향으로 연장되는 직선위에 각각 존재한다. 이 레티클 마크(RMa, RMb)는 레티클(R)을 소정의 위치에 위치 결정할 때에 후술하는 레티클 얼라인먼트계에 의해 판독되는 것이다.

그런데, 제1도에 있어서 레티클(R)의 상부에는 마크 검출계(6), 미러(7)로 형성되는 레티클 얼라인먼트계(6, 7)가 설치되어 있다. 이 레티클 얼라인먼트계(6, 7)는 제2도에 도시한 레티클 마크(RMb)를 검출한다. 또, 본 실시예의 투영노광장치에는 레티클 얼라인먼트계(6, 7)와 동일한 구성으로 형성되고, 레티클 마크(RMa)를 검출하는 얼라인먼트계가 설치되어 있다(도시않음). 레티클 얼라인먼트계(6, 7)는 예를 들자면 He-Ne 레이저 등의 레이저 빔을 레티클 마크(RMb)상에 조사하여, 그 반사광을 검출한다. 주제어계(MCS)는 레티클 마크(RMb)의 이미지가 마크 검출계(6)중의 지표에 맞도록 레티클 스테이지 콘트롤러(RSC)를 거쳐서 레티클(R)의 위치를 제어한다. 레티클 마크(RMa)도 도시하지 않은 얼라인먼트계에 의해 마찬가지로 검출되고, 이들의 레티클 얼라인먼트계에 의해 레티클(R)은 중심점(RC)이 광축(AX)과 일치하도록 위치결정된다.

더욱이, 스테이지(ST)(제1도에서는 Z 스테이지(ST2))상에는 기준판(FM)이 설치되어 있다. 이 기준판(FM)의 표면과 웨이퍼(W)의 표면은 거의 동일 평면내에 존재한다. 기준판(FM)을 투영 광학계(PL)쪽(제1도에 있어서 위쪽)에서 본 도면을 제3도에 도시한다. 제3도에 있어서 기준판(FM)상에는 X 방향, 및 Y 방향을 길이방향으로 하는 직사각형 형상의 패턴(기준(fiducial)마크)(30x, 30y), 광투과성의 발광 마크(31x, 31y), 후술하는 베이스라인 계측용의 마크(32x, 32y)가 형성되어 있다. 그래서, 기준 마크(30x)는 고반사영역(30xa)과 저반사영역(30xb)으로 구성되어 있다. 기준 마크(30y)도 마찬가지로 고반사영역(30ya)과 저반사영역(30xb)으로 구성되어 있다. 이들의 마크(30x, 30y, 31x, 31y, 32x, 32y)는 각각 기준판(FM)상의 미리 정해진 위치에 배치되어 있고, 주제어계(MCS)는 각각의 마크간의 거리(각각의 마크의 중심점의 간격)을 미리 기억하고 있다.

다음으로 이 기준판(FM)에 관해서 투영 광학계(PL)와 반대쪽(제1도에 있어서 아래쪽)에서 기준판(FM)에 설치된 발광마크(31x,31y)에 대해서 광을 조사하는 조명계, 및 발광마크(31x, 31y)를 투과한 광을 수광하는 수광계에 대해서 제1도를 사용해서 설명한다. 이 검출계(이하, 「ISS 계」라 함)는 레티클(R)의 위치를 계측하기 위한 것이다.

제1도에 있어서 광원(8)은 노광용의 조명광(IL)의 파장과 동일하거나 또는 그 근처의 파장의 조명광(IE)을 발생한다. 이 조명광(IE)은 렌즈(9), 파이버(10)를 거쳐서 스테이지(ST)의 내부(기준판(FM)의 아래쪽)로 보내진다. 파이버(10)를 사출한 조명광(IE)은 렌즈(11)에 의해 집광되고, 미러(12)를 거쳐서 발광마크(31x, 31y)를 아래쪽에서 조사한다. 발광마크(31x, 31y)의 이미지는 레티클(R)에 설치된 얼라인먼트 마크(RMy)상에서 결상한다. 이때, 주제어계(MCS)는 웨이퍼 스테이지(WS)를 Y 방향으로 주사하므로써, 얼라인먼트 마크(RMy)와 발광마크(31y)를 상대주사시킨다. 얼라인먼트 마크(RMy)를 투과한 광은 미러(M), 콘덴서 렌즈(CL), 빔 스플리터(13)등을 거쳐서 광전검출기(14)에 수광된다. 제4(a)도는 레티클(R)의 패턴면상에 결상되는 발광마크(31y)의 이미지(31y')가 얼라인먼트 마크(RMy)를 주사하는 상태를 나타내고 제4(b)도는 이때에 광전검출기(14)에서 얻어지는 광전신호의 변화를 도시하는 도면이다. 제4(b)도에 있어서 종축은 신호의 레벨, 횡축은 스테이지 간섭계(3)에서 얻어지는 스테이지의 Y 방향의 좌표치이다. 여기에서, 마크의 이미지(31y')가 얼라인먼트 마크(RMy)의 마크부와 겹쳤을 때, 광전검출기(14)는 조명광(IE)을 거의 수광하지 아니하기 때문에 광전신호의 레벨은 바닥으로 된다. 신호처리장치(101)는 스테이지 간섭계(3)로부터의 신호(S₂)에 의거해서 이 바닥의 중심위치(Yrm)를 검출한다.

이와 같이 주제어계(MCS)는 레티클(R)의 패턴면상에 결상되는 발광마크(31x)의 이미지를 얼라인먼트 마크(RMx)위에서 주사시킨다. 그래서, 신호처리장치(101)는 이때 광전검출기(14)에서 얻어지는 검출신호가 바닥으로 되는 위치(Xrm)를 검출한다. 그래서 주제어계(MCS)는 이들의 계측치(Xrm, Yrm)를 신호처리장치(101)로부터 입력한다.

주제어계(MCS)는 미리 얼라인먼트 마크(RMx, RMy)와 레티클(R)의 중심점(RC)과의 위치관계를 기억하고 있기 때문에, 상술한 2개의 계측치(Xrm, Yrm)에 의거해서, 레티클(R)의 중심점(RC)의 위치를 검출할 수가 있다.

다시 제1도로 되돌아가 본장치에 내장되어 있는 초점 검출계의 구성에 대해서 설명한다.

투광기(15)는 웨이퍼(W)에 도포되어 있는 감광제를 감광시키지 아니하는 파장의 광(예를 들자면 적외광 등)을 사출한다. 이 투광기(15)중에는 송광용의 슬릿판이 설치되어 있기 때문에, 이 슬릿판을 투과한 광이 투광기(15)에서 사출한다. 그래서 이 광은 평행 평판유리(플레인 패럴렐 유리)(16), 집광렌즈(17)를 통과해서, 웨이퍼(W)상에 슬릿 이미지(SP)로 되어 조사된다. 이 슬릿 이미지(SP)의 중심점은 제1도에 도시하는 바와 같이 투영 광학계(PL)의 광축(AX)과 웨이퍼(W)의 표면이 교차하는 점에 위치한다. 제1도에 있어서, 웨이퍼 표면은 투영 광학계(PL)의 결상면에 배치되어 있다. 또한, 평행평판 유리(16)는 송광용의 슬릿판의 근방에 배치되어 있다. 다시 평행평판유리(16)는 제1도의 지면과 수직인 방향(Y방향), 및 지면에 평행한 방향으로 회전축을 갖고, 이들의 회전축을 중심으로 미소량 회전할 수가 있다. 구동부(18a)는 평행평판 유리(16)를 각각의 회전축의 주위에 소정의 각도 범위내에서 회전시킨다. 이 회전에 의해 슬릿 이미지(SP)의 결상위치는 웨이퍼(W)의 표면과 거의 평행한 방향(XY 방향)으로 변위한다.

웨이퍼(W)에서 반사한 광속(반사광)은 렌즈(19), 평행평판 유리(20)를 통과해서 수광기(21)에 수광된다. 이 수광기(21)중에는 수광용의 슬릿판이 설치되어 있고, 이 수광용 슬릿판을 통과한 광을 광전검출한다. 또한 평행평판 유리(20)도 Y 방향으로 회전축을 갖고, 구동부(18b)에 의해 소정의 각도범위내에서 회전한다. 평행평판 유리(20)가 회전하면, 수광기(21)에 의한 반사광의 수광위치가 변화한다. 이 반사광의 수광 위치의 변위 방향은 웨이퍼(W)가 Z 축 방향으로 이동하였을 때에 반사광의 수광위치가 변위하는 방향과 같다. 수광기(21)로부터의, 검출신호(Sa)는 신호처리 장치(103)에 출력된다. 신호처리장치(103)는 웨이퍼(W)의 표면과 초점검출계에 의해 규정되어 있는 기준면과의 광축(AX)방향의 편차량을 검출한다. 이 편차량은 주제어계(MCS)에 출력된다. 또, 본 실시예에 있어서 초점 검출계의 기준면은 투영 광학계(PL)의 결상면과 일치하도록 미리 설정되어 있다.

그런데, 다시 본장치는 웨이퍼(W)상의 마크를 검출하기 위한 오프 액시스 방식의 얼라인먼트계를 구비하고 있다. 이 얼라인먼트계의 상세한 구성에 대해서는 일본국 특개소 62-171125 호 공보에 개시되어 있으므로 여기에서는 간단히 설명한다.

제1도에 있어서 얼라인먼트 광학계(22)의 광축(1)은 투영 광학계(PL)의 광축(AX)에서 거리 L 만큼 X 축방향으로 떨어져 있다. 그래서 얼라인먼트 광학계(22)는 조명광으로서 어떤 대역폭을 갖는 넓은 파장분포의 광을 웨이퍼(W)상에 조사한다. 그래서 얼라인먼트 광학계(22)의 웨이퍼(W)상에 있어서 검출중심(P₂)은 스테이지 간섭계(3)의 측정축 위에 일치하도록 정해진다.

그런데 웨이퍼(W)상의 마크로부터의 반사광은 다시 얼라인먼트 광학계(22)에 입사하여, 그 마크의 이미지는 얼라인먼트 광학계(22)중에 설치되어 있는 지표판의 아래면에 결상한다. 이 지표판은 제5(a)도에 도시하는 바와 같이 직사각형의 투영창내에 X 방향과 Y 방향의 각각으로 연장된 직선형상의 지표마크(40a, 40b, 40c, 40d)를 갖는다. 그래서 웨이퍼(W)상의 마크의 이미지는 지표판에 형성된 지표마크(40a ∼ 40d)의 이미지와 함께 촬상관(23)의 촬상면에 결상한다. 제5(b)도는 촬상관(23)에 의해 웨이퍼(W)상의 마크(WMx)를 검출하는 상태를 나타낸다.

주제어계(MCS)는 XY 구동계(1)를 제어해서 지표마크(40a와 40b) 사이에 웨이퍼(W)상의 마크(WMx)의 이미지(WMx')가 위치하도록 웨이퍼(W)를 위치결정한다. 이때, 지표마크(40a와 40b)의 X 방향의 중심위치(Xc)에 대해서 마크 이미지(WMx')의 중심위치(X₃)는 △x 만큼 X 방향으로 어긋나 있는 것으로 한다. 이 어긋남량(△x)이 소위 얼라인먼트 오차이다. 이들의 마크(40a, 40b, WMx')를 소정의 주사영역내에 위치시키면, 주사선(SL)에 의한 화상신호는 제5(c)도와 같은 파형으로 된다. 제5(c)도에서 종축은 신호의 크기(레벨)(I)를 나타내고, 횡축은 주사선(SL)방향의 위치(X)를 나타낸다. 지표마크(40a와 40b)는 웨이퍼(W)로 부터의 반사광에 의해 조명되기 때문에 레벨(I)은 위치(X₁, X₂)에서 바닥이 된다. 또, 웨이퍼(W)상의 마크(WMx)는 주사선(SL)과 직교하는 방향으로 평행하게 연장된 2개의 단차 엣지에 의해 산란광이 생기기 때문에 마크 이미지(WMx')의 레벨(I)은 위치(E₁, E₂)에서 바닥이 된다. 신호처리장치(102)는 위치(X₁과 X₂)의 중점으로서 위치(Xc)를 검출하고, 위치(E₁과 E₂)의 중점으로서 위치(X₃)를 검출한다. 따라서, 얼라인먼트 오차 △x는 다음식으로 나타내어진다.

그래서, 스테이지(ST)를 현재의 위치에서 -△x만큼 X방향으로 이동시키면, 얼라인먼트가 달성된 것으로 된다. 웨이퍼(W)상의 마크(WMy)에 대해서도 상술한 것과 같이 검출이 가능하다.

또, 본 실시예에 있어서는 표시장치(CRT)가 설치되어 있고, 예를 들자면 본장치에서의 각종 계측결과를 화면 위에 표시해서, 오퍼레이터에 계측결과를 알린다. 또, 오퍼레이터는 이 표시장치(CRT)에서 주제어계(MCS)에 대해서 노광동작의 조건등을 입력할 수가 있다. 다시 제1도에 있어서, 주제어계(MCS)는 신호처리장치(101∼103)로부터와 신호에 의거해서 웨이퍼스테이지 콘트롤러(WSC)나 레티클 스테이지 콘트롤러(RSC)에 제어신호(S₁)를 출력하는 외에 본장치 전체를 통괄제어한다.

그런데, 다음에 본 실시예에 있어서 동작에 대해서 제11도에 도시하는 플로우차트에 따라서 설명한다. 또 본실시예에 있어서는 레티클(R)은 먼저 설명한 레티클 얼라인먼트계, 또는 ISS 계 등에 의해 중심점(RC)과 광축(AX)이 일치하도록 위치 결정되어 있는 것으로 한다.

먼저, 스텝(110)에 있어서 웨이퍼(W)가 스테이지(ST)상에 반송되면, 주제어계(MCS)는 슬릿 이미지(SP)가 기준판(FM)상의 마크가 형성되어 있지 아니한 부분에 조사되도록 스테이지(ST)를 이동해서 초점 검출을 한다(스텝(120)). 다음에 스텝(130)에 있어서 슬릿 이미지(SP)의 좌표 위치를 구한다. 주제어계(MCS)는 웨이퍼 스테이지 콘트롤러(WSC)를 제어해서 스테이지(ST)를 X 방향으로 이동시켜 제6(a)도에 도시하는 바와 같이 X 방향으로 연장된 직사각형 형상의 기준 마크(30x)를 슬릿 이미지(SP)에 대해서 주사시킨다. 제6(a)도는 편의상 기준 마크(30x)를 고정하여 슬릿 이미지(SP)가 주사되고 있는 상태를 나타낸다 또, 제6(b)도는 이때에 수광기(21)에서 얻어진 광전 신호를 도시하는 도면이다. 제6(b)도에 있어서 종축은 광전 신호의 레벨(전압치), 횡축은 스테이지 간섭계(3)에서 얻어지는 스테이지의 X방향의 좌표치이다. 또, 슬릿 이미지(SP)의 전체가 기준 마크(30x)의 고반사 영역(30xa)에 조사되어 있을 때의 레벨을 Sh, 저반사의 영역(30xb)에 조사되어 있을때의 레벨을 S1로 한다. 그래서 신호의 레벨이 Sh에서 S1으로 향해서 적어지기 시작하는 점을 HP, 레벨이 S1에 달했을때의 점을 LP로 한다. 신호 처리 회로(103)는 스테이지 간섭계(3)로부터의 위치 정보에 의거해서 점 HP에 있어서 X 좌표치 Xh와, 점 LP에 있어서 X 좌표치 X1과의 중심점(Xsp)을 계측한다. 이 점(Xsp)은 슬릿 이미지(SP)의 중심점이 고반사 영역(30xa)과 저반사 영역(30xb)의 경계선을 통과할 때의 X 좌표치이다.

마찬가지로 주제어계(MCS)는 웨이퍼 스테이지 콘트롤러(WSC)를 제어해서 슬릿 이미지(SP)과 기준 마크(30y)를 상대 주사한다. 그래서 신호 처리 장치(103)는 슬릿 이미지(SP)의 중심점이 고반사 영역(30ya)과 저반사 영역(30yb)의 경계선을 통과할때의 Y 좌표치(Ysp)를 계측한다. 주제어계(MCS)는 이들의 계측치(Xsp, Ysp)에 의거해서 광축(AX)를 원점(0, 0)으로하여 슬릿 이미지(SP)의 XY 좌표계상의 위치(σ x, σ y)를 구한다.

다음에, 주제어계(MCS)는 스텝(140)에 있어서, 이 슬릿 이미지(SP)의 광축(AX)으로부터의 위치의 어긋남을 표시 장치(CRT)에 표시한다. 제7도는 그 표시화면의 일예를 도시하는 도면이다. 슬릿 이미지(SP)의 설정 위치는 광축(AX)의 위치(0, 0)이고, 이 설정 위치는 제7도에 도시하는 윤곽내의 중심점이다. 그래서 이 설정 위치에 대한 슬릿 이미지(SP)의 위치를 맵 상에 “A”로 표시한다.

제7도의 내측의 정방형의 테두리는 슬릿 이미지(SP)의 설정 위치로부터의 위치의 어긋남의 허용범위를 표시하고, 이 테두리외에 위치하고 있을 때는 슬릿 이미지(SP)의 위치를 조정할 필요가 있다. 이 허용 범위는 오퍼레이터가 자유롭게 설정할 수 있다. 오퍼레이터는 이 표시장치(CRT)에 표시된 슬릿 이미지(SP)의 위치의 어긋남의 상태에 따라서 슬릿 이미지(SP)의 위치를 조정하는가 아니하는가를 판단한다(스텝(150)). 그래서 오퍼레이터가 슬릿 이미지(SP)의 위치를 조정하는 지령을 표시 장치(CRT)를 거쳐서 주제어계(MCS)로 보낸다. 이 지령에 의거해서 주제어계(MCS)는 구동부(18a)를 거쳐서 평행평판 유리(16)의 회전각을 조정하고 슬릿 이미지(SP)의 위치를 조정해서 설정 위치와 일치시킨다(스텝(160)).

여기에서 슬릿 이미지(SP)의 위치를 조정하는가 아니하는가의 판단은 주제어계(MCS)가 자동적으로 행해도 좋다. 또, 슬릿 이미지(SP)의 위치 조정은 오퍼레이터가 매뉴얼로 행해도 좋고, 위치의 어긋남이 허용범위 이상일 때에 주제어계(MCS)가 자동적으로 행하도록 해도 좋다.

슬릿 이미지(SP)의 위치 조정이 종료하면, 레티클의 패턴을 각 쇼트영역에 노광하는 노광 공정으로 들어간다. 먼저, 노광해야 할 최초의 쇼트 영역을 투영 광학계(PL)의 아래쪽에 배치하고 쇼트 영역의 초점 검출을 한다(스텝(170)). 그래서 그 쇼트 영역을 투영 광학계(PL)의 결상면에 배치한 후 레티클(R)의 패턴을 그 쇼트 영역에 겹쳐서 노광한다(스텝(180)). 그래서 웨이퍼(W)상의 모든 쇼트 영역으로의 노광이 종료할 때까지 스텝(170)과 스텝(180)을 반복해서 행한다(스텝(190)).

이상의 동작에 의해 각 쇼트 영역의 초점 검출을 행할 때 슬릿 이미지(SP)는 항상 각 쇼트 영역 중심위치에 형성되기 때문에, 쇼트 영역내의 요철에 관계없이 항상 안정되어 정밀도가 높은 초점 검출이 가능해진다.

본 실시예에서 웨이퍼(W)상에 1 개의 슬릿 이미지(SP)를 조사하여 쇼트 영역내의 한점의 초점 위치를 계측하는 초점 검출계에 대하여 설명하였으나, 예를들면 미국. Ser. No. 11385('93. 8. 31)에 개시된 것과 같은, 웨이퍼상의 쇼트 영역내의 복수점의 초점 검출을 행하는 초점 검출계에 대해서도 동일하게 본 발명을 이용할 수 있다. 주제어계(MCS)는 상기 제 1 실시예와 동일한 동작에 의해 각 슬릿 이미지(예를들면 5 개)의 좌표 위치를 계측하고, 각 슬릿 이미지의 설정 위치에서 어긋남량을 계측한다. 이때 표시 장치(CRT)에 의한 화면 표시의 일례를 제8(a)도, 제8(b)도에 도시한다. 제8(a)도는 상기 제7도에 도시된 표시화면과 동일하게 각 측정점(A, B, C, D, E)의 실제 위치가 예정된 실제 위치로부터 어떤 방향으로 어느 정도 어긋나 있는가를 나타내는 도면이고, 오퍼레이터는 각각 슬릿 이미지의 어긋남량이 소정의 허용범위내인지 아닌지를 간단하게 알 수 있다.

또한 제8(b)도는 쇼트 영역내의 설계상의 각 측정점과 실제 측정점과의 위치 관계를 나타내는 표시화면을 나타내는 도면이다. 상기 표시 방법에 의해 각 측정점이 쇼트 영역내의 어느 위치에 쇼트 영역내의 어느 위치에 존재하는가를 알 수 있다. 또한, 제8(b)도에 있어서, 어긋남량이 소정의 허용범위 내인 경우는 ○가 붙여진 알파벳으로 기재하고 있기 때문에 어느 슬릿 이미지의 위치를 조정해야만 하는가를 알 수 있다.

다음으로 본 발명의 제 2 실시예에 대해 제12도에 도시한 플로우차트에 따라서 설명한다. 본 실시예에서 사용하는 장치는 상기 제 1 실시예와 거의 동일하다. 본 실시예는 레티클(R)의 위치 어긋남을 고려하여 슬릿 이미지의 위치를 조정하는 것이 제 1 실시예와 다른 점이다.

상기 제 1 실시예와 동일한 동작(스텝 110 ∼130)에 의해 주제어계(MCS)는 슬릿 이미지(SP)의 XY 좌표계상의 위치(σ x, σ y)를 검출한다. 다음에, 상기 제 1 실시예에서 설명한 바와 같이 발광 마크(31x, 31y)를 이용하여 얼라인먼트 마크(RMx, RMy)를 검출하고, 레티클(R)의 중심점의 투영 광학계(PL)에 의한 투영 위치(Rx, Ry)를 구한다(스텝 135). 제9도는 웨이퍼(W)상에 있어서 슬릿 이미지(SP), 광축(AX) 및 레티클(R)의 중심점(RC)의 투영 광학계(PL)에 의한 투영점(쇼트 영역의 중심점)(RC')의 위치 관계를 나타낸 도면이다. 중첩된 노광을 행할 경우 각 쇼트 영역은 그 중심점이 레티클(R)의 중심점의 투영 위치와 일치하도록 배치된다. 즉, 레티클의 중심점의 투영 위치가 광축(AX)에서 어긋나 있으면, 당연히 쇼트 영역의 중심점도 광축(AX)에서 어긋나게 배치된다. 따라서, 초점 검출계의 슬릿 이미지가 광축(AX)상에 있어서도, 쇼트 영역의 중심점이 조사된다고는 볼 수 없다. 이 때문에 주제어계(MCS)는 상기에 검출한 슬릿 이미지(SP)의 좌표치σ x, σ y)와 점(RC')의 좌표치(Rx, Ry)에 의거해 슬릿 이미지(SP)의 위치와 쇼트 영역의 중심점(RC')의 위치의 위치 어긋남량(△X, △Y) = (Rx - σ x, Ry - σ y)을 계측한다. 그리고, 표시 장치(CRT)는 레티클(R)의 중심점의 투영 위치를 기준으로 해서, 상기 제 1 실시예와 마찬가지로 제7도에 도시된 바와 같이 슬릿 이미지의 형성 위치를 표시한다(스텝 140). 그리고, 제 1 실시예의 스텝(150) 이후의 동작과 동일한 동작에 의해 슬릿 이미지(SP)의 중심점과 쇼트 영역의 중심점(RC')을 일치시킨다. 이것에 의해 항상 각 쇼트 영역의 중심점에 슬릿 이미지를 형성하는 것이 가능하다.

또한, 슬릿 이미지의 위치를 검출하기 위한 기준 마크(30x, 30y)는 상술의 제 1 및 제 2 실시예에 한하지 않고, 이하에 설명하는 것 같은 마크이어도 된다. 이 기준 마크 이외의 예에 대해서 제10(a)도, 제10(b)도를 이용하여 설명한다.

제10(a)도에 도시된 바와 같이, 기준 마크(30)는 예를 들면 석영 등으로 이루어진 저반사 영역의 마크부(30a)와 크롬층이 도포된 고반사 영역의 주변부(30b)와의 반사율이 다른 2 개의 영역으로 구성된다. 이 기준 마크(30)는 제3도에 도시한 기준판(FM)상에 형성되어 있다. 주제어계(MCS)는 웨이퍼 스테이지(ST)를 X 방향으로 이동함으로써 슬릿 이미지(SP)와 기준 마크(30)를 상대 주사한다. 제10(a)도는 편의상 기준 마크(30)를 고정해서 슬릿 이미지(SP)가 주사되어 있는 상태를 나타낸다. 제10(b)도는 그때에 수광기(21)에서 얻을 수 있는 광전 신호 레벨이다. 여기에서 슬릿 이미지(SP)가 주변부(30b)를 주사하고 있을때의 광전 신호의 레벨을 Sh, 슬릿 이미지(SP)가 마크부(30a)를 주사하고 있을때의 광전 신호의 레벨을 S1으로 한다. 그리고 제10(b)도에 도시된 바와 같이 Sh로부터 S1로 향하는 신호의 레벨이 작게 되는 점을 A₁, S1에 달했을 때의 점을, A₂, S1으로부터 Sh로 향하는 레벨이 크게 되는 점을 A₃, 그리고 다시 Sh에 달했을 때의 점을 A₄로 한다. 수광기(21)에서의 광전 신호는 신호 처리 장치(103)에 출력되고 신호 처리 장치(103)는 점 A₁과 A₂의 중점의 X 좌표치(Xsa), 및 점 A₃와 A₄의 중점 X 좌표치(Xsb)을 계측하고, 각각의, X 좌표치(Xsa, Xsb)의 중심을 슬릿 이미지(SP)의 좌표 위치(Xsc)로써 계측한다. 마찬가지로 슬릿 이미지(SP)와 기준 마크(30)를 Y 방향으로 상대주사함으로써 처리 장치(103)는 슬릿 이미지(SP)의 Y 좌표치(Ysp)를 계측한다. 이들의 좌표 신호는 주제어계(MCS)로 출력된다. 그리고 주제어계(MCS)는 이들의 좌표 신호에 의거해서 슬릿 이미지(SP)의 XY 좌표계에 있어서 위치(σ x, σ y)를 구한다.

이상과 같이, 슬릿 이미지(SP)의 위치는 반사율이 다른 2 개의 영역을 갖는 기준마크와 슬릿 이미지(SP)를 상대 주사했을때의 수광기(21)에서의 광전 신호의 변화에 의거해서 검출한다. 또한, 슬릿 이미지(SP)의 XY좌표치를 산출하는 알고리즘은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상술한 제 1및 제 2실시예에서는 스테이지(ST)를 X방향, 및 Y방향으로 이동함으로써, 슬릿 이미지(SP)에 대해서 기준마크를 주사하지만, 역으로 평행평판 유리(16)를 구동하여 기준마크에 대하여 슬릿 이미지(SP)를 주사해도 좋다. 이때 주제어계(MCS)는, 기준마크의 중심점을 광축(AX), 혹은 레티클(R)의 중심점의 투영 위치에 일치된다. 그리고 슬릿 이미지의 중심점이 기준마크의 중심점을 통과할때의 평행평판 유리의 회전각을 계측하고, 그후 이 각도에 맞으면 슬릿 이미지는 광축(AX), 혹은 레티클(R)의 중심점의 투영 위치에 형성된다.

또한, 상술한 제 2실시예에 있어서는, 슬릿 이미지(SP)의 위치를 조정하지만, 레티클(R)을 이동시켜서 레티클(R)의 중심점의 투영 위치를 슬릿 이미지(SP)의 위치에 맞추어도 좋다. 그러나, 레티클(R)을 이동시키면 웨이퍼(W)상의 쇼트 영역의 얼라인먼트 위치와 그 쇼트 영역의 노광 위치와의 간격(베이스라인 양)이 변화해버린다. 따라서, 레티클(R)을 이동시킬 경우는 이 베이스라인양을 계측할 필요가 있다. 여기서, 주제어계(MCS)는 스테이지(ST)상의 발광마크(31x)와 레티클(R)상의 얼라인먼트 마크(RMx)가 중첩한 위치(X 좌표치)(Xb₁)를 기억한다. 다음에 주제어계(MCS)는 기준판(FM)에 설치되어 있는 베이스라인 계측용 마크(32x)가 오프 액시스 방식의 얼라인먼트계(22, 23)에 의해 검출된 위치(X 좌표치)(Xb₂)를 기억한다. 발광마크(31x)와 마크(32x)의 X 방향에 있어서 어긋남량을 △Xb로 하면, 주제어계(MCS)는 X 방향의 베이스라인량으로 하여(Xb₁- Xb₂- △Xb)를 산출하고 기억한다. 또한 이것과 마찬가지로 Y 방향의 베이스라인양에 대해서도 구한다. 이와 같이 레티클(R)을 이동시킬 때마다 상술한 바와 같이 베이스라인 체크를 행하면 된다.

다음으로 본 발명의 제 3 실시예를 설명한다. 본 실시예도 상기의 제 1 실시예에서 설명한 장치를 이용한다. 본 실시예는 상기 제 2 실시예에 있어서 계측된 슬릿 이미지(SP)의 위치와 쇼트 영역의 중심점(RC')의 위치의 어긋남량(△X, △Y)과, 대표적인 얼라인먼트 방식을 이용한 것이다. 본 실시예에서는 높은 스루풋(throughput)과 높은 얼라인먼트 정밀도의 양립을 도모한 인핸스드 글로벌 얼라인먼트(entranced global alignment)(EGA) 방식을 이용한다. 이 EGA 방식의 상세한 것은 USP. 4,780,617에 개시되어 있으므로, 여기서는 간단하게 설명한다.

EGA 방식에서는 웨이퍼(W)상의 복수(3∼9)개의 쇼트 영역(Sn)의 마크(MYn, Mxn)의 위치를 계측하고, 그 계측치에 의거하여 웨이퍼(W)의 스테이지(ST)의 러닝(running)좌표계, 즉 스테이지 간섭계에 의해 규정되는 XY 좌표내에서 미소 회전 오차(θ), 웨이퍼상의 쇼트 배열(또는 스테이지(ST)의 러닝)의 직교도(w), 웨이퍼의 선형 미소 신축에 의한 스케일링 오차(Rx, Ry), 그리고, 웨이퍼의 X, Y 방향의 미소위치 어긋남, 즉 오프셋 오차(Ox, Oy)의 각각에 관한 파라미터를 최소 이승근사에 의해 구한다. 그리고 그들 각 파라미터를 개재하여 설계상의 쇼트 배열좌표를 실제의 쇼트 배열좌표로 변환하여, 노광시의 스텝핑 위치를 구한다.

본 실시예에서는 웨이퍼(W)상의 샘플 얼라인먼트용의 쇼트 영역으로서 8 개의 쇼트 영역(S₁∼S₈)을 소유한 것으로 한다. 그리고, 각 샘플 쇼트(S₁∼S₈)에는 제2도에 도시한 얼라인먼트(RMx, RMy)가 웨이퍼(W)상에 투영노광된 마크(MXn, MYn, n은 1∼8)가 형성되어 있다. 또한 각 샘플 쇼트(S₁∼S₈)의 중심점을 RCn(n은 1∼8)으로 한다. 주제어계(MCS)는 제5(b)도에 도시된 바와 같이, 상술한 8 개의 샘플 쇼트(S₁∼S₈)의 각 마크(MXn, MYn)를 오프 액시스 방식의 얼라인먼트계(22, 23)가 검출되는 것과 같이 스테이지 구동계(1)를 제어한다. 주제어계(MCS)는 각 샘플 쇼트의 얼라인먼트 마크를 검출하고, 노광시의 스텝핑 위치(Xn, Yn)를 구한다.

여기에서 주제어계(MCS)는 스텝핑 위치(Xn, Yn)에 스테이지(ST)를 위치 결정하기 전에, 제1도에 도시한 초점 검출계에 의해서 초점검출을 한다. 이때 슬릿 이미지(SP)의 좌표치는 제9도에 도시된 바와 같이 쇼트의 중심점(RC')에서 XY 방향으로(△X, △Y)만큼 어긋나 있다. 이것은 상기의 제 2 실시예에서 설명한 동작에 의해서 구해질 수 있다. 따라서, 주제어계(MCS)는 좌표치(Xn + △X, Yn + △Y)로 되는 위치에 스테이지(ST)를 위치 결정하여 초점 검출을 행하고, 웨이퍼 표면을 투영 광학계(PL)의 결상면에 위치결정한다. 그리고 스테이지(ST)를 스텝핑 위치(Xn, Yn)에 위치 결정하여 노광한다.

이상의 시퀀스에 의해서, 항상 쇼트 영역내의 중심점(RC')에 슬릿 이미지(SP)를 조사하여 초점 검출하는 것이 가능하다. 또한, 제1도에 도시한 평행평판 유리(16)가 없는 경우, 즉 슬릿 이미지의 위치조정이 불가능한 경우에도 본 실시예에 의해서 상기한 제 1 및 제 2 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

상술한 3 개의 각 실시예에서는 초점 검출시 각 쇼트 영역의 중심점(RC')에 슬릿 이미지(SP)가 형성되도록 슬릿 이미지(SP), 레티클(R), 또는 웨이퍼(W)를 이동하지만, 반드시 각 쇼트 영역의 중심점(RC')에 슬릿 이미지(SP)를 형성할 필요는 없다. 예를 들면 주제어계(MCS)가 각 쇼트 영역내의 임의의 위치에 있어서의 높이 위치(요철)에 관한 정보를 이미 기억하고 있으면, 중심점(RC')에 있어서 높이 위치와, 슬릿 이미지가 형성된 점에 있어서의 높이 위치의 어긋남량에 대응하여 초점 검출계에 의한 검출결과를 보정하면 된다. 이것에 의해서, 쇼트 영역내의 임의의 위치에서 초점 검출을 행하는 것이 가능하다.

또한, 쇼트 영역의 중심점(RC')이 아닌 중심점(RC')과 동일한 높이 위치의 부분에 슬릿 이미지(SP)를 투사하여도 된다. 이때에도 상술한 것과 마찬가지로, 주제어계(MCS)는 각 쇼트 영역내의 임의의 위치에 있어서 높이 위치(요철)에 관한 정보를 미리 기억해 둘 필요가 있다.

또한, 상술한 각 실시예의 초점 검출계는 미리 쇼트 영역의 중심점(RC')을 초점 검출 위치로 하여 설정되어 있지만, 당연 초점검출 위치의 설정은 쇼트 영역의 중심점에 한정되지 않고 쇼트 영역내의 어느 위치에 설정되어도 된다.

Claims (43)

1. (a) 마스크의 패턴을 감광기판상에 투영하는 투영 광학계, (b) 상기 감광기판을 유지하여 상기 투영 광학계의 광축방향, 및 그 광축에 수직한 방향으로 이동가능한 스테이지, (c) 상기 감광기판상에 소정형상의 광빔을 투사함과 동시에, 상기 감광기판에서의 반사광을 광전검출함으로써, 상기 투영 광학계의 결상면과 상기 감광기판의 표면의 상기 투영 광학계의 광축방향의 편차에 대응한 검출신호를 출력하는 위치 검출계, (d) 상기 스테이지에 설치되어, 소정 형상의 기준 패턴을 갖는 기준 부재, 및 (e) 상기 기준 패턴과 상기 광빔을 상기 투영 광학계의 광축과 수직한 소정방향으로 상대이동했을 때에 상기 위치 검출계에서 출력되는 검출 신호의 강도 변화에 의거해서, 상기 투영 광학계의 광축 수직한 면내에서의 상기 광빔의 조사 위치를 검출하는 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 위치 검출계는 상기 투영 광학계의 광축과 수직한 면내에서 상기 광빔의 조사 위치를 시프트(shift)하는 광학부재를 가지며, 상기 투영 광학계의 광축과 수직한 면내의 소정위치에 상기 광빔이 투사되도록, 상기 검출된 조사 위치에 대응하여 상기 광학부재를 구동하는 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 기준 패턴은 거의 상기 소정방향을 따라 배치되고, 서로 반사율이 다른 적어도 2개의 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 광빔을 투사할 소정위치와 상기 검출된 조사위치와의 상대위치 관계와, 상기 소정위치와 상기 조사위치의 상대적인 위치 어긋남량이 소정의 허용범위 내인지 아닌지의 적어도 한쪽을 표시하는 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 광빔을 투사할 소정위치는 상기 마스크상의 패턴 영역내의 소정 기준점의 상기 투영 광학계에 의한 투영위치이며, 상기 마스크상의 상기 기준점 또는 상기 기준점과 일정한 위치 관계에 있는 소정점에 형성된 제 1 마크와, 상기 스테이지에 설치된 제 2 마크를 상기 투영 광학계를 통해 광전적으로 검출하는 마크 검출계와, 상기 마크 검출계에서 출력되는 광전신호에 의거해서, 상기 투영 광학계의 광축과 수직한 면내에서의 상기 기준점의 투영위치를 구하는 계측장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 제 2 마크는 상기 기준부재상의 기준패턴인 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 제 2 마크는 상기 기준 패턴과는 별도로 그것과 소정의 위치관계에서 배치되는 마크인 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
8. 투영노광장치에 있어서, (a) 마스크의 패턴을 감광기관상에 투영하는 투영 광학계, (b) 상기 감광기판을 유지하여 상기 투영 광학계의 광축방향, 및 그 광축에 수직한 방향으로 이동가능한 스테이지, (c) 상기 감광기판상에 소정 형상의 광빔을 투사함과 동시에, 상기 감광기판에서의 반사광을 광전 검출함으로써, 상기 투영 광학계의 결상면과 상기 감광기판의 표면과의 상기 투영 광학계의 광축 방향의 편차에 대응한 검출신호를 출력하는 위치 검출계, (d) 상기 위치 검출계에서의 검출신호에 의거하여 상기 스테이지를 상기 투영 광학계의 광축 방향으로 구동하는 장치, (e) 상기 스테이지에 설치되어, 소정 형상의 기준패턴을 갖는 기존부재, 및 (f) 상기 기준 패턴과 상기 광빔을 상기 투영 광학계의 광축과 수직한 소정방향으로 상대 이동했을때의 상기 위치 검출계에서의 검출신호에 따라서, 상기 구동장치에 의한 상기 스테이지의 이동을 제어하는 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 노광장치.
9. 투영노광장치에 있어서, (a) 마스크의 패턴을 감광기판상에 투영하는 투영 광학계, (b) 상기 감광기판을 유지하여 상기 투영 광학계의 광축방향 및 그 광축에 수직한 방향으로 이동가능한 스테이지, (c) 상기 감광기판상에 소정 형상의 광빔을 투사함과 동시에, 상기 감광기판에서의 반사광을 광전 검출하는 것에 의해서, 상기 투영 광학계의 결상면과 상기 감광기판의 표면과의 상기 투영광학계의 광축방향의 편차에 대응한 검출신호를 출력하는 위치 검출계, (d) 상기 스테이지에 설치되어, 소정형상의 기준 패턴을 갖는 기준부재, (e) 상기 광빔과 상기 기준패턴을 상기 투영 광학계의 광축과 수직한 소정방향으로 상대 이동했을 때의 상기 위치 검출계에서의 검출신호의 강도변화에 의거해서, 상기 투영 광학계의 광축과 수직한 면내에서의 상기 빔 조사위치를 검출하는 장치, 및 (f) 상기 검출된 조사위치와 상기 위치검출계에서의 검출신호에 의거해서 상기 스테이지를 상기 투영 광학계의 광축방향으로 구동시키는 구동장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 기준 패턴은 거의 상기 소정방향을 따라 배치되고, 서로 반사율이 다른 적어도 2 개의 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
11. 제9항에 있어서, 상기 광빔을 투사할 소정위치와 상기 검출된 조사위치와의 상대위치관계와, 상기 소정 위치와 상기 조사위치의 상대적인 위치 어긋남량이 소정의 허용범위내인지 아닌지의 적어도 한쪽을 표시하는 장치를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 노광장치.
12. 제9항에 있어서, 상기 광빔을 투사할 소정위치는 상기 마스크상의 패턴 영역내의 소정의 기준점의 상기 투영 광학계에 의한 투영위치이며, 상기 마스크상의 상기 기준점 또는 상기 기준점과 일정의 위치관계에 있는 소정점에 형성된 제 1 마크와, 상기 스테이지에 설치된 제 2 마크를 상기 투영 광학계를 통해 광전적으로 검출하는 마크 검출계와, 상기 마크 검출계에서 출력되는 광전신호에 의거해서, 상기 투영 광학계의 광축과 수직한 면내에서의 상기 기준점의 투영위치를 구하는 계측장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
13. (a) 기판을 장착하여 그 기판의 표면과 거의 수직한 제 1 방향 및 그 기판표면과 거의 평행한 제 2 방향으로 이동가능한 스테이지, (b) 상기 기판상에 소정 형상의 광빔을 투사함과 동시에, 상기 기준에서의 반사광을 광전 검출함으로써, 소정의 기준면과 상기 기판의 표면과의 상기 제 1 방향의 편차에 대응한 검출신호를 출력하는 위치 검출계, (c) 상기 스테이지에 설치되어, 소정 형상의 기준 패턴을 갖는 기준부재, 및 (d) 상기 광빔과 상기 기준 패턴을 상기 제 2 방향으로 상대 이동했을때의 상기 위치 검출계에서의 검출 신호의 강도 변화에 의거해서, 상기 스테이지의 이동위치를 규정하는 정지좌표계상에 있어서의 상기 광빔의 조사 위치를 검출하는 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 검출장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 검출된 조사 위치에 대응하여, 상기 정지좌표계내에서 상기 광빔을 시프트하는 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 검출장치.
15. 마스크의 패턴 이미지를 투영 광학계를 통해 감광 기판상에 전사하는 것에 앞서, 상기 감광 기판상에 소정 형상의 광빔을 투사함과 동시에, 상기 감광기판으로부터의 반사광을 광전 검출함으로써, 상기 투영 광학계의 결상면과 상기 감광기판의 표면과의 상기 투영 광학계의 광축 방향의 편차에 대응한 광전 신호를 얻고, 그 광전 신호에 의거해서 상기 감광기판의 표면을 상기 결상면에 배치하는 투영 노광방법으로서, (a) 소정 형상의 기준 패턴에 상기 광빔을 조사했을때에 얻어지는 상기 광전신호에 의거해서, 상기 감광기판의 이동 위치를 규정하는 정지 좌표계상에 있어서의 상기 광빔의 조사 위치를 검출하는 단계, 및 (b) 상기 감광기판상의 소정의 측정점에 상기 광빔이 투사되어지도록, 상기 검출된 조사 위치에 대응하여 상기 광빔과 상기 감광기판을 상대이동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광방법.
16. 기판을 노광하는 노광장치에 있어서, 상기 기판상에 광빔을 조사하고, 상기 광빔의 조사부분에 있어서의 소정의 제 1 방향의 위치정보를 검출하는 제 1 검출계, 및 상기 제 1 방향에 거의 수직인 평면내에 있어서의 상기 광빔의 조사위치정보를 검출하는 제 2 검출계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
17. 제16항에 있어서, 노광빔의 조사에 의해 형성되는 패턴의 이미지를 상기 기판상에 투영하는 투영계를 더 갖고, 상기 제 1 방향은 상기 투영계의 광축방향과 거의 평행한 것을 특징으로 하는 노광장치.
18. 제17항에 있어서, 상기 제 1 검출계는 상기 투영계의 광축에 대하여 경사진 광축을 가짐과 동시에 상기 광빔을 상기 기판상에 조사하는 투광기와, 상기 광빔의 상기 기판으로부터의 반사광을 검출하는 수광기를 갖고, 상기 노광장치는 상기 제 1 검출계의 검출결과에 의거하여 상기 투영계의 결상면과 상기 기판을 상대적으로 이동하여 초점을 맞추는 제어계를 더 갖는 것을 특징으로 하는 노광장치.
19. 제16항에 있어서, 상기 제 2 검출계의 검출결과에 따라 상기 제 1 검출계에 의한 상기 위치정보의 검출조건을 보정하는 보정부를 더 갖는 것을 특징으로 하는 노광장치.
20. 제19항에 있어서, 상기 검출조건의 보정은 상기 광빔의 조사위치를 조정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
21. 제20항에 있어서, 상기 조정은 상기 광빔의 조사위치를 상기 제 1 방향에 거의 수직인 평면내의 소정 기준위치에 배치하도록 조정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
22. 제19항에 있어서, 상기 보정부는 상기 기판상에 형성된 쇼트영역내의 소정 위치에 상기 광빔이 조사되도록 상기 제 1방향의 위치정보검출시에 상기 기판의 상기 평면내에 있어서의 위치를 보정하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
23. 제19항에 있어서, 상기 보정부는 상기 기판상의 요철에 관한 정보를 기억하는 기억부를 갖고, 상기 제 2 검출계의 검출결과와 상기 요철정보에 따라 상기 제 1 검출계에 의한 검출조건을 보정하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
24. 제23항에 있어서, 상기 검출조건의 보정은 상기 제 1 검출계의 검출결과를 보정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
25. 제19항에 있어서, 상기 패턴이 형성된 마스크의 상기 투영계의 광축에 수직인 평면내에 있어서의 위치정보를 검출하는 마스크위치검출계를 더 갖고, 상기 보정부는 상기 제 2 검출계의 검출결과와 상기 마스크위치검출계의 검출결과에 따라 상기 제 1 검출계의 검출조건을 보정하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
26. 제25항에 있어서, 상기 검출조건의 보정은 상기 마스크의 위치를 조정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
27. 제16항에 있어서, 상기 제 1 검출계는 상기 기판상의 복수점의 위치정보를 검출하기 위하여 복수의 광빔을 상기 기판상에 조사하고, 상기 제 2 검출계는 상기 복수의 광빔 각각의 상기 조사위치정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
28. 제16항에 있어서, 상기 제 2 검출계의 검출결과를 표시하는 표시부를 더 갖는 것을 특징으로 하는 노광장치.
29. 제16항에 있어서, 상기 제 2 검출계는 상기 기판을 올려놓는 스테이지상에 설치되며, 소정 형상의 기준패턴을 구비한 기준부재를 갖고, 상기 기준패턴과 상기 광빔을 상대적으로 주사함으로써 상기 광빔의 조사위치정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
30. 기판을 노광하는 노광방법에 있어서, 기판상에 광빔을 조사하고, 상기 기판상의 상기 광빔의 조사부분에 있어서의 소정 제 1 방향의 위치정보를 검출하는 공정, 상기 제 1 방향에 거의 수직인 평면내에 있어서의 상기 광빔의 조사위치정보를 검출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
31. 제30항에 있어서, 상기 제 1 방향은 노광빔의 조사에 의해 형성되는 패턴의 이미지를 상기 기판상에 투영하는 투영계의 광축방향과 거의 평행한 것을 특징으로 하는 노광방법.
32. 제31항에 있어서, 상기 제 1 방향의 위치정보에 의거하여 상기 투영계의 결상면과 상기 기판을 상대적으로 이동하여 맞추는 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 노광방법.
33. 제30항에 있어서, 상기 조사위치정보에 따라 상기 제 1 방향의 위치정보의 검출조건을 보정하는 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 노광방법.
34. 제33항에 있어서, 상기 검출조건의 보정은 상기 광빔의 조사위치를 조정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
35. 제34항에 있어서, 상기 조정은 상기 광빔의 조사위치를 상기 제 1 방향에 거의 수직인 평면내의 소정 기준위치에 배치하도록 조정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
36. 제33항에 있어서, 상기 보정하는 공정은 상기 기판상에 형성된 쇼트영역내의 소정 위치에 상기 광빔이 조사되도록 상기 제 1 방향의 위치정보검출시에 상기 기판의 상기 평면내에 있어서의 위치를 보정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
37. 제33항에 있어서, 상기 보정하는 공정은 상기 조사위치정보와 상기 기판상의 요철정보에 따라 상기 검출조건을 보정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
38. 제37항에 있어서, 상기 검출조건의 보정은 상기 제 1 방향의 위치정보를 보정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
39. 제33항에 있어서, 상기 패턴이 형성된 마스크의 상기 투영계의 광축에 수직인 평면내에 있어서의 위치정보를 검출하는 공정을 더 갖고, 상기 보정하는 공정은 상기 광빔의 조사위치정보와 상기 마스크의 위치정보에 따라 상기 검출조건을 보정하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
40. 제39항에 있어서, 상기 검출조건의 보정은 상기 마스크의 위치를 조정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
41. 제30항에 있어서, 상기 제 1 방향의 위치정보를 검출하는 공정은 상기 기판상의 복수점의 위치 정보를 검출하기 위하여 복수의 광빔을 상기 기판상에 조사하고, 상기 조사위치정보를 검출하는 공정은 상기 복수의 광빔 각각의 상기 조사위치정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
42. 제30항에 있어서, 상기 조사위치정보를 표시하는 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 노광방법.
43. 제30항에 있어서, 상기 조사위치정보를 검출하는 공정은 상기 기판을 올려놓는 스테이지상에 설치된 소정 형상의 기준패턴과 상기 광빔을 상대적으로 주사함으로써 상기 광빔의 조사위치정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 노광방법.