KR100319211B1

KR100319211B1 - 투사노광장치와 이것을 사용한 디바이스 제조방법

Info

Publication number: KR100319211B1
Application number: KR1019980045660A
Authority: KR
Inventors: 쯔네오 칸다
Original assignee: 미다라이 후지오; 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 1997-10-29
Filing date: 1998-10-29
Publication date: 2002-06-20
Also published as: US6233042B1; JPH11133621A; KR19990037479A

Abstract

투사노광장치는 제 1물체의 패턴을 제 2물체위로 투사하는 투사광학계와, 투사광학계의 광학특성을 변화시키는 보정기구와, 상이한 위치에 배치된 제 1, 제 2마크 사이의 상대적 위치관계를 검출하기 위해 투사광학계로 제 1마크를 검출하고 투사광학계없이 제 2마크를 검출하는 위치정보검출계와, 위치정보검출계에 의해 상대적 위치관계의 검출이 소정시간 간격에서 또는 연속적으로 반복된 후, 위치정보검출계에 의해 행해진 그 이전의 검출의 결과로서 얻어진 제 1위치정보와 이후의 검출의 결과로서 얻어진 제 2위치정보사이의 관계를 식별하기 위해 동작가능한 식별계와, 투사광학계의 광학특성을 변화시키기 위해 식별계에 의해 행해진 식별에 의거하여 보정기구를 작동시키는 작동계를 포함한다.

Description

투사노광장치와 이것을 사용한 디바이스 제조방법

본 발명은 투사노광장치와 이것을 사용한 디바이스 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은, 예를 들면 반도체디바이스(예를 들면, 집적회로(IC) 또는 대규모집적회로(LSI)), CCD, 액정패널 등의 1/2㎛ 또는 1/4㎛차원의 대규모집적 디바이스를 생산하기 위해 스텝 앤드 리피트 또는 스텝 앤드 스캔방법으로 투사노광을 통하여 제 1물체의 패턴을 제 2물체위로 프린트하는 데 특히 적합하다.

반도체기술은 눈에 띄게 발전하고 있고, 마이크로제작기술 또한 현저하게 발전하고 있다. 특히, 반도체투사노광장치를 사용한 광학처리기술에 관한 한 1/2㎛차원은 현재 1M DRAM을 목표로 하고 있다.

반도체 투사노광장치에서 소모전력을 개선하려는 종래의 시도는, 투사광학계의 개구수(NA)가 확장되는 방법 및 g-라인 대신에 i-라인을 사용하거나 엑시머레이저의 방출파장(예를 들면, 248㎚, 193㎚ 또는 157㎚)을 사용함으로써 노광광의 파장이 짧아지는 방법이었다. 최근의 시도는 노광에 의거한 광학처리의 제한을 확장하기 위해 위상시프트마스크 또는 변조조명법을 사용하는 것이다.

한편, 소모전력의 증가로 인해, 반도체처리의 제어는 매우 엄격해왔다. 이는, 예를 들면 처리에서 라인폭의 변동에 대한 내성 또는 전체 도금에 대한 내성 등의 처리마진의 눈에 띄는 감소를 야기한다.

조명되도록 표면위에 형성된 패턴이 광원으로부터의 광으로 조명계에 의해 조명되고, 조명된 패턴은 투사노광장치에 의해 기판위에 투사되어 프린트되는, 스테퍼로 칭하는 투사노광장치에서, 장치는 일반적으로 단위시간당 보다 높은 처리량 즉 보다 높은 수율의 반도체 디바이스를 제공하도록 설정되어 있다. 증가된 수율을 위해, 다양한 시퀀스의 속도 또는 이동하는 성분의 동작시간은 빨라야한다. 이것은 또한 노광쇼트에도 적용된다. 이러한 결과로 노광동작에 필요한 시간은 감소되고, 레지스트재료의 감응도를 빠르게 하기 위해 웨이퍼 표면위로의 노광광의 조도는 증가되어야 한다.

보다 높은 조도가 사용되는 경우, 사용되는 레티클의 투사성에 의존하면서 단위시간당 노광처리에서 투사광학계에 인가되는 에너지는 증가한다. 처리되는 웨이퍼수가 증가되면 투사광학계에 인가되는 에너지의 총량은 극도로 크다. 이러한 에너지의 일부는 노광광이 통과하는 투사광학계에서 사용되는 유리재료에 의해 흡수된다.

노광광의 흡수된 에너지는 누적되어, 예를 들면 투사광학계의 구성요소의 열적저하를 야기하고 투사광학계의 광학특성의 저하를 야기한다. 이것은 열적이상이라 칭한다. 이 문제는 전자회로패턴의 계속되는 최소화로 특히 더 심각해진다.

이와 관련하여 종래에는, 투사광학계의 광학특성이 광학특성에서 임의의 변화를 모니터하기 위해 특정한 시간 간격에서 측정된다. 즉, 이러한 변화는 소프트웨어를 사용함으로써 시간에 따라 예상되고 투사노광장치의 일부분는 보정기능을 하도록 동작한다.

그러나, 투사광학계의 광학특성이 특정한 간격으로 측정되면, 측정에 시간이 걸려 바로 처리량이 감소하는 결과가 된다. 소프트웨어 예상이 사용되면, 모든 기계는 그것자체의 동작특성을 가지므로 특정한 파라미터가 준비되고 입력되어야 한다. 이는 매우 번거로운 일이다. 또한, 소프트웨어에 의한 예상은 예상되는 것으로부터 실제 일어나는 가능한 변동을 만족할 수 없고, 이 변동을 모니터할 수도 없다.

본 발명의 목적은 투사노광장치 및 이것을 사용한 디바이스 제조방법을 제공하는 것으로서, 투사광학계의 광학특성에 있어서 임의의 변화를 실시간에 검출하고 보정함으로써 정확도가 높은 투사노광을 확보하는 데 있다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 투사노광장치의 주요부분의 개략도

도 2는 본 발명의 제 1실시예에서 사용가능한 레티클내의 창의 배치를 설명하는 개략도

도 3은 본 발명의 제 1실시예의 조정 현미경의 배치를 설명하는 개략도

도 4는 본 발명의 제 1실시예에서 사용가능한 렌즈모니터용 기준마크를 설명하는 개략도

도 5는 본 발명의 제 1실시예에서 사용가능한 현미경 기준마크를 설명하는 개략도

도 6은 본 발명의 제 1실시예에서 측정창의 배치를 설명하는 개략도

도 7은 본 발명의 제 2실시예에 따른 투사노광장치의 주요부분의 개략도

도 8은 본 발명의 제 3실시예에 따른 투사노광장치의 주요부분의 개략도

도 9는 본 발명의 제 4실시예에 따른 투사노광장치의 주요부분의 개략도

도 10은 본 발명의 제 4실시예에서 사용가능한 레티클상의 마크의 배치를 설명하는 개략도

도 11은 본 발명의 제 5실시예에 따른 투사노광장치의 주요부분의 개략도

도 12는 본 발명의 제 6실시예에 따른 투사노광장치의 주요부분의 개략도

도 13은 본 발명의 제 7실시예에 따른 투사노광장치의 주요부분의 개략도

도 14는 본 발명의 제 8실시예에 따른 투사노광장치의 주요부분의 개략도

도 15는 본 발명의 제 1실시예에서 노광조명계로부터 모니터광을 공급하는 분기부를 설명하는 개략도

도 16은 본 발명의 제 1실시예의 노광조명계로부터 모니터광을 공급하는 분기부의 다른 예를 설명하는 개략도

도 17은 본 발명의 실시예에 따른 디바이스제조공정의 순서도

도 18은 도 17의 순서의 과정중에서 웨이퍼공정의 순서도

1: 투사렌즈 2: 레티클

3: 웨이퍼 4: X-Y-Z-θ스테이지

5: 노광조명계 6: 보정기구

7: 통신회선 8: 구동회로

9, 24a, 24b, 62a, 62b, 87a, 87b: 회선

10: 처리수단

11a, 11b, 22a, 22b, 63a, 63b, 96: 미러

12a, 12b, 83a, 83b: 대물렌즈 13a, 13b, 82a, 82b: 중계렌즈

14a, 14b, 81a, 81b: 빔스플리터 15a, 15b, 85a, 85b: 정립렌즈

16a, 16b, 61a, 61b, 86a, 86b: CCD카메라

17a, 17b, 51a, 51b: 광가이드 18a, 18b, 80a, 80b: 현미경 조명광학계

19a, 19b: 현미경 기준마크 19a1, 23a1: 기판

19a2, 23a2: 상 20a, 20b: 현미경 기준마크 조명광학계

21a, 21b, 112: 광원 23a, 23b, 91: 렌즈모니터용 기준마크

30a, 30b: 투과창 41, 42, 43: 창

50: 렌즈모니터용 기준마크 조명광학계

60: 렌즈모니터용 기준마크 관찰광학계

70, 100: 기준마크 84a, 84b: 색수차 보정광학계

90, 95: 투명평행평판 113: 절환미러

114: 반미러 EF: 노광전계

P: 전자회로패턴범위

본 발명의 한 측면에 따르면, 제 1물체의 패턴을 제 2물체위로 투사하는 투사광학계와; 상기 투사광학계의 광학특성을 변화시키는 보정기구와; 상이한 위치에 배치된 제 1, 제 2마크사이의 상대적 위치관계를 검출하기 위해 상기 투사광학계로 제 1마크를 검출하고 상기 투사광학계없이 제 2마크를 검출하는 위치정보검출수단과; 상기 위치정보검출수단에 의해 상대적 위치관계의 검출이 소정시간간격에서 또는 연속적으로 반복된 후, 상기 위치정보검출수단에 의해 행해진 그 이전의 검출의 결과로서 얻어진 제 1위치정보와 이후의 검출의 결과로서 얻어진 제 2위치정보사이의 관계를 식별하는 동작가능한 식별수단과; 상기 투사광학계의 광학특성을 변화시키기 위해 상기 식별수단에 의해 행해진 식별에 의거하여 상기 보정기구를 동작시키는 동작수단을 포함하는 투사노광장치가 제공된다.

본 발명의 상기 측면에서, 상기 식별수단은 제 2위치정보가 제 1위치정보와 비교했을 때 소정량 이상의 변화를 포함하는지의 여부를 식별할 수 있다.

상기 위치정보검출수단은, 소정 평면위에 형성된 바와 같은, 각각의 제 1, 제 2마크의 상의 광전변환에 의거하여 제 1, 제 2마크사이의 상대적인 위치관계를 검출할 수 있다.

제 1마크는, 소정 평면위의 상의 위치를 상기 투사광학계의 광학특성으로 인해 시프트할 수 있음을 나타내는 렌즈모니터용 기준마크로 이루어지고 제 2마크는, 소정 평면위의 상의 위치가 시프트할 수 없는 기준마크로 이루어진다.

상기 위치정보검출수단은, 상기 투사광학계의 결상평면내의 변화를 검출하기 위해 소정 평면위에 정의된 바와 같이 제 1마크에 대한 상에 준하는 정보를 검출할 수 있다.

장치는 제 2물체를 지지하는 스테이지를 또한 구비하고, 상기 스테이지는, 상기 위치정보검출수단에 의해 검출된 상기 투사광학계의 결상평면내에서의 변화에 따라 이동되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 언급한 바와 같은 투사노광장치의 투사광학계를 통하여 웨이퍼 표면위에 레티클의 패턴을 옮기는 스텝과; 디바이스의 생산을 위해 웨이퍼를 현상하는 스텝으로 이루어진 디바이스 제조방법을 제공한다.

일반적으로, 본 발명에 따르면, 투사광학계의 광학특성에 있어서 임의의 변화는, 투사광학계의 광학특성이 보정될 수 있는 것에 의거하여, 실시간에 검출될 수 있다. 그러므로, 본 발명은 투사노광장치 및 정확도가 높은 투사노광이 확보됨으로써 이 장치를 사용한 디바이스 제조방법을 제공한다. 또한, 본 발명에 따르면, 투사렌즈의 상태는, 투사노광장치가 그 시간에 유지되어 있는 결과에 관계없이 계속해서 모니터할 수 있다. 그러므로, 투사광학계의 광학성능은 모니터링에 의거하여 실시간에 보정될 수 있어, 높은 정확도의 노광성능이 일정하게 제공될 수 있다.

본 발명의 상기한 것과 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예의 이하 설명을 고려할 때 더욱 명백해질 것이다.

바람직한 실시예의 설명

(실시예 1)

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 투사노광장치의 주요부분을 도시한다. 도면에서, 예를 들면 엑시머레이저 등의 광원을 가지는 노광조명계(5)로부터 방사되는 노광광은 레티클(2)의 표면위에 형성된 전자회로패턴을 조명한다.

레티클(2)은 도시되지는 않았지만 레티클스테이지 위에 놓여있다. 레티클스테이지는 투사노광장치의 주조립뭉치에 대하여 레티클(2)을 설정하기 위해 사용되는 레티클기준마크(도시되지 않음)가 제공된다. 레티클(2)위에 형성된 전자회로패턴은 투사렌즈(투사광학계)(1)에 의해 웨이퍼(3)위에 전사되어 프린트된다. 이후, 웨이퍼는 디바이스가 웨이퍼(3)위에 생성될 때까지 현상공정에 의해 처리된다.

웨이퍼는 도시되지는 않았으나 처크위에 놓여있다. 웨이퍼처크는, 투사렌즈(1)의 광축에 수직인 평면(X-Y평면)을 따라서 움직일 수 있는 X-Y-Z-θ스테이지(4)위에, 광축(Z축)방향을 따라서, 광축에 대해 회전(θ)방향으로 장착되어 있다. 웨이퍼처크는 결상방향인 광축(Z축)방향뿐 아니라 X와 Y방향으로 웨이퍼(3)를 움직이는 기능을 한다.

투사렌즈(1)는 내부에 포함된 보정기구(6)를 투사렌즈(1)의 광학특성을 변화시키기 위해 가진다. 보정기구(6)는 통신회선(7)을 통하여 구동회로(8)로부터 공급되는 신호에 응하여 동작할 수 있다. 구동회로(8)는 회선(9)을 통하여 처리수단(10)으로부터, 보정기구(6)에 대한 구동량을 나타내는 신호를 받는다.

관찰광학계의 일부분(11, 12)은, 나중에 설명될 방식으로 투사렌즈(1)를 통하여 마크를 관찰하기 위해 레티클(2)과 노광조명계(5)사이의 네 곳(도 3)에 배치되어 있다. (11(11a-11d))로 표시한 것은 레티클(2)과 투사렌즈(1)를 통하여 마크(23(23a-23d))를 관찰하기 위해, 광을 반사시키는 미러이다. (12(12a-12d))로 표시한 것은 대물렌즈이다.

대물렌즈 후의 광학적 배열은 도 3에서 생략되었다. 도 3에 도시된 바와 같이, 레티클(2)위에 배치된 4개의 관찰광학계가 있고, 이 광학계는 위치정보검출수단의 구성요소이다. 본 실시예는 4개의 관찰광학계를 사용하지만 임의의 복수개가 적용되어도 된다. 도 3에서, EF로 표시한 것은 투사렌즈(1)에 의해 공급되는 노광전계이고 P로 표시한 것은 레티클(2)위에 형성되는 전자회로패턴의 범위이다. 관찰광학계는, 범위 P내의 패턴이 웨이퍼(3)로 전사될 때, 노광조명광과 상호간섭하지 않도록 배치된 광학성분을 가진다.

도 1로 되돌아가서 언급하면, 설명은, 예를 들면, 참조기호에 접미사 "a"로 표시한 오른쪽에 있는 한쪽의 관찰광학계의 성분(11a-24a)에 대해 이루어진다. 노광조명계(5)로부터 노광광의 일부는 광가이드(17a)에 의해 현미경조명광학계(조명광학계(18a)로 가이드된다. 여기서, 도 15에 도시된 바와 같이, 조명광학계(5)내부의 미러(113)는, 화살로 표시한 바와 같이 광원(112)으로부터 광을 광가이드(17) 또는 레티클(2)을 향해 양자택일로 가이드하도록 선택적으로 시프트된다.

절환미러(113)의 상기 설명한 구조가 임의의 구조적 이유 때문에 적용하기 어려울 경우, 광원(112)으로부터 광을 광가이드(파이버)(17) 또는 레티클(2)을 향해 가이드하기 위해 도 16에 도시된 바와 같이 미러는 반미러(114)로 대치되어도 된다.

광가이드(17)로부터 현미경 조명광학계(18a)로 들어가는 광은 조명광학계(18a)를 지난 후, 빔스플리터(14a)에 의해 반사되어 중계렌즈(13a)위로 투사된다. 이어서, 광은 대물렌즈(12a)를 지나 미러(11a)에 의해 레티클(2)로 반사된다. 반사광은 레티클(2)위에 형성된 투과창(30a)을 지난다. 이 투과창(30a)은, 도 2에 도시된 것 등의 관찰광학계의 위치에 따라 레티클(2)위에 형성되어 있는 4개의 투과창(30a-30d)중의 하나이다. 이 창들의 위치는 회로패턴P와 물리적인 상호간섭을 피하기 위해 전자회로패턴범위 P밖에 있으므로, 회로패턴P에 관계된 어떤 제한도 발생하지 않는다.

레티클(2)의 투과창(30a)을 통과하는 광은 투사렌즈(1)를 통과하고 미러(22a)에 의해 반사되어 렌즈모티러용 기준마크(제 1마크)(23a)를 조명한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 렌즈모니터용 기준마크(23a)는, 소정 간격으로 배치된 선형마크소자를 가지는 패턴을 포함한다. 예를 들면, 패턴은 크롬 등의 반사재료를 사용함으로써 기판(23a1)위에 형성된다. 다음에 렌즈모니터용 기준마크(23a)에 의해 반사된 광은 미러(22a)에 의해 반사되고, 이어서, 투사렌즈(1)와 레티클(2)의 창(30a)을 통과한 후 관찰광학계의 미러(11a)위에 부딪힌다.

광은 미러(11a)에 의해 반사되고, 대물렌즈(12a)와 중계렌즈(13a)를 통과한 후, 빔스플리터(14a)를 통과한다. 이어서, 정립렌즈(15a)를 통과한 다음에, 렌즈모니터용 기준마크(23a)의 상(23a2)이 CCD카메라(16a)의 광전변환디바이스위에 형성된다.

한편, 광원(21a)은 노광광과는 상이한 파장의 광을 생성하고, 이 광은 현미경 기준마크 조명과학계(20a)를 통과한다. 다음에, 광은 현미경 기준마크(제 2마크)(19a)를 투과적으로 조명한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 현미경 기준마크(19a)는, 예를 들면, 크롬 등의 광차단재료를 사용함으로써 기판(19a1)위에 형성되어 있는 두 개의 슬릿형 투명패턴을 포함한다. 본 실시예에서는 현미경 기준마크(19a)에 대한 조명광이 노광광과는 상이한 파장을 가지지만, 같은 파장이 사용되어도 된다.

현미경 기준마크(19a)를 통과하는 광은 빔스플리터(14a)에 의해 반사되고, 정립렌즈(15a)를 통과한 후, CCD카메라(16a)의 광전변환디바이스위에 현미경 기준마크(19a)의 상(19a2)을 형성한다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 두 개의 상 즉, 렌즈모니터용 기준마크의 상(23a2)과 현미경 기준마크의 상(19a2)이 CCD카메라(16a)의 광전변환표면위에 형성되어 있다. 즉, CCD카메라(16a)의 광전변환표면은 렌즈모니터용 기준마크(23a) 및 현미경기준마크(19a)와 광학적으로 켤레관계에 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, CCD카메라(16a)의 광전변환표면에서 전기신호로 변환된 상은 회선(24a)을 통하여 처리수단(10)으로 전송된다. 처리수단(10)내에서, 마크위치측정은 렌즈모니터용 기준마크(23a)에 대해 창(42)(도 6)을 사용하고 현미경 기준마크(19a)에 대해 창(41)과 (43)을 사용함으로써 행해진다. 다음에, 처리수단(10)은, 광전변환표면위의 마크(23a)와 (19a)의 상의 위치에 의거하여, 마크사이의 변동을 계산한다.

상기 설명한 측정과 계산 동작은 적어도 두 개(본 실시예에서는 4개)의 관찰광학계 중 각각에 대해서 행해진다. 다음에, 검출된 변동으로부터 예를 들면, 투사렌즈(1)의 배율이 계산된다. 계산의 결과값이 처리수단(10)내에 있는 메모리(도시되지 않음)에 계산시간과 함께 저장된다. 또한, 상기 설명한 측정과 계산동작은 특정한 시간간격으로(즉, 주기적으로)반복되거나 또는 연속적으로 반복된다. 처리수단(10)은 그 이전의 계산에 의해 얻어진 결과값과 이후의 계산에 의해 얻어진 결과값 사이의 차, 보다 상세하게는, 특정한 순간에 행해진 측정과 계산 동작에 의거하여 계산된 값과 특정한 순간보다 이후에 행해진 측정과 계산동작에 의거하여 계산된 값 사이의 차를 계산한다. 이와 같이 계산된 차는 처리수단(10)내의 비교/식별수단(도시되지 않음)에 의해 비교되고 식별된다. 이것은 또한 이후에 설명될 본 발명의 다른 실시예의 경우에도 마찬가지이다.

처리수단(10)은, 투사렌즈(1)내의 보정기구(6)가, 상기 설명한 차에 대해서 투사렌즈(1)의 광학특성에서의 변화를 보정하기 위해 어떻게 동작하는지에 관한 구동정보표가 제공된다. 따라서, 검출된 차에 따라, 보정기구(6)에 대한 구동량은 회선(9)을 통하여 구동회로(구동수단)(8)에 출력된다. 응답하여, 구동회로(8)가 회선(7)을 통하여 보정기구(6)를 구동함으로써 투사렌즈(1)의 광학특성이 보정된다. 보정기구(6)는, 예를 들면, 소정의 렌즈 또는 투사렌즈(1)의 구성렌즈중의 렌즈를 광축방향을 따라 이동시키거나 내부에 편심을 생기게 함으로써 광학특성을 변화시키도록 동작한다.

본 실시예에서는, 상기 설명한 광학특성의 보정뿐만 아니라 변동의 측정도 투사노광장치의 동작상태로부터 독립하여 실행될 수 있다. 즉, 실제의 디바이스웨이퍼에 대해 노광동작이 실행되는 동안에도, 투사렌즈(1)의 광학특성에서 임의의 변화는 노광처리에 영향을 주지 않으면서 연속적으로 모니터되고 보정될 수 있다. 따라서, 보다 높은 처리량이 달성된다. 또한, 보정의 이력 즉, 처리, 웨이퍼, 쇼트 등에 대해서 어떤 보정이 어떻게 행해졌는지에 관한 데이터가 기억될 수 있다. 데이터가 처리의 진행에 피드백되어서 또한 노광정확도를 향상시킬 수 있다.

본 실시예에서는, 투사렌즈(1)의 광학특성에서 임의의 변화가 노광광을 사용하여 모니터된다. 그러나, 광학특성에서 변화가 관찰되면, 노광광파장이외의 임의의 파장이 사용될 수 있다. 이 경우에는, 투사렌즈(1)가 축상에 색수차를 발생하고 레티클을 통과하는 광의 빔직경이 노광광의 빔직경과 비교했을 때 더 클 가능성이 있다. 이것이 일어나면, 레티클(2)의 투과부분의 크기가 빔직경을 만족시키도록 변화되어야 한다.

본 실시예에서는, 모니터용광 공급수단은 도 15 또는 16에 도시된 것 등의 구조를 사용한다. 그러나 도 15에서 절환미러(113)는 복잡하게 될 절환기구를 필요로 한다. 노광처리하는 동안, 모니터시스템에 어떤 광도 공급되지 않으므로, 투사렌즈(1)의 광학특성에서 변화의 완전한 실시간 모니터링은 달성하기 어렵다. 한편, 도 16에서는 반미러를 사용하여, 노광처리하는 동안 웨이퍼 표면위에 조도가 저하한다.

상기 점을 고려하여, 분기된 광원이 모니터용 광에 대한 광원으로서 제공될 수 있다. 이것은 노광조명광학계로부터 광을 분기시킬 필요성을 제거한다. 또한, 모니터용광이 비노광광을 포함하면, 분기광원이 사용될 수 있다. 도 16에서는 반미러가 다이크로익미러이어도 되고, 이 경우에, 노광처리를 위해 사용되지 않는 광은 모니터용 광으로서 사용될 수 있다. 이 구조로 인해, 웨이퍼 표면위의 조도가 감소하지 않으면서 투사렌즈(1)의 광학특성에서의 변화가 연속적으로 모니터될 수 있다.

모니터용 광의 파장과 모니터용 광의 공급에 관한 한, 상기 설명한 것은 이후에 설명될 본 발명의 다른 실시예에도 기본적으로 적용될 수 있다. 또한, 본 실시예에서 (11a-23a)로 표시한 구성성분은 관찰광학계를 포함하는 위치정보검출수단의 성분임을 유의해야 한다.

(실시예 2)

도 7은 본 발명의 제 2실시예에 따른 투사노광장치의 주요부분의 개략도이다. 제 1실시예에서 렌즈모니터용 기준마크(23)가 수직적으로 조명되는 반면 본 실시예는 상의 콘트라스트를 증가시키도록 투과조명을 사용하는 점에서, 본 실시예와 제 1실시예는 상이하다. 나머지 부분은 본질적으로 동일한 구조를 가진다. 제 1실시예의 성분에 대응하는 성분은 유사한 참조 기호로 표시되어 있다.

도 7에서는, 레티클(2)위에 형성된 전자회로패턴은 노광조명계(5)로부터 투사렌즈(1)를 통하여 투사된 노광광에 의해 웨이퍼(3)위에 리소그래피적으로 전사된다.

레티클(2)은 도시되지는 않았지만, 레티클스테이지 위에 놓여있다. 레티클 스테이지는 투사노광장치의 주조립뭉치에 대하여 레티클(2)을 설정하기 위해 사용되는 레티클기준마크(도시되지 않음)가 제공된다.

웨이퍼(3)는 웨이퍼처크(도시되지 않음)를 통하여 X-Y-Z-θ스테이지(4)위에 놓여있다. 기준마크(100)는 X-Y-Z-θ스테이지(4)위에 형성되어 있다.

관찰광학계는, 도 3에 도시된 바와 같이 제 1실시예와 마찬가지로, 투사렌즈(1)를 통하여 마크를 관찰하기 위해 레티클(2)과 노광조명계(5)사이에 배치되어 있다. (11(11a-11d))로 표시한 것은 레티클(2)과 투사렌즈(1)를 통하여 마크(23(23a-23d))를 관찰하기 위해 광을 반사시키는 미러이다. (12(12a-12d))로 표시한 것은 대물렌즈이다. 대물렌즈(12)후의 광학적 배열은 도 3에서 생략되었다.

도 3에 도시된 바와 같이, 레티클(2)위에 배치된 4개의 관찰광학계가 있다. 본 실시예는 4개의 관찰광학계를 사용하지만 임의의 복수개가 채택되어도 된다. 도 3에서 EF로 표시한 것은 투사렌즈(1)에 의해 공급되는 노광전계이고 P로 표시한 것은 레티클(2)위에 형성된 전자회로패턴의 범위이다. 관찰광학계는, 범위 P내의 패턴이 웨이퍼(3)로 전사될 때, 노광조명광과 상호간섭하지 않도록 배치된 광학성분을 가진다.

다음에, 제 1실시예의 경우와 마찬가지로, 설명은 도 7의 오른쪽에 있는 한쪽의 관찰광학계에 대해 이루어진다. 노광조명계(5)로부터 노광광의 일부는 광가이드(51a)에 의해 렌즈모니터용 기준마크 조명광학계(50a)로 가이드된다. 이와 같이 투사된 광은 렌즈모니터용 기준마크(23a)를 투과적으로 조명한다. 렌즈모니터용 기준마크(23a)는 제 1실시예에서 도 4의 패턴의 명암 반전에 대응하는 패턴을 포함한다. 즉, 제 1실시예에서 도 4의 패턴은 광차단재료(반사부재)를 포함하는 반면에, 본 실시예에서는 마크부분은 투사영역과, 광차단재료에 의해 형성되는 마크부분이외의 부분으로 정해진다.

렌즈모니터용 기준마크(23a)를 통과한 후, 광은 미러(22a)에 의해 투사렌즈(1)로 반사된다. 이어서, 광은 투사렌즈(1)를 통과한 다음 레티클(2)을 통과한다. 여기서, 광은 레티클(2)위에 형성된 투과창(30a)을 통과한다. 이 투과창(30a)은 도 2에 도시된 바와 같이, 관찰광학계의 위치에 따라 배치되어 있다. 이 창의 위치는 회로패턴P와 물리적인 상호간섭을 피하기 위해 전자회로패턴범위 P밖에 있으므로, 회로패턴P에 관계된 어떤 제한도 발생하지 않는다.

레티클(2)의 투과창(30a)을 통과한 광은 관찰광학계의 미러(11a)위에 부딪힌다. 광은 미러(11a)에 의해 반사되고 대물렌즈(12a)와 중계렌즈(13a)를 통과한 후, 빔스플리터(14a)를 통과한다. 이어서, 정립렌즈(15a)를 통과한 다음, CCD카메라(16a)의 광전변환디바이스위에 렌즈모니터용 기준마크(23a)의 상(23a2)을 형성한다.

한편, 광원(21a)은 노광광과는 상이한 파장의 광을 생성하고, 이 광은 현미경기준마크조명광학계(20a)를 통과한다. 다음에, 광은 현미경기준마크(제 2마크)(19a)를 투과적으로 조명한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 현미경 기준마크(19a)는, 예를 들면, 크롬 등의 광차단재료를 사용함으로써 기판(19a1)위에 형성되어 있는 두 개의 슬릿형 투명패턴을 포함한다. 본 실시예에서는 현미경기준마크(19a)에 대한 조명광이 노광광과는 상이한 파장을 가지지만, 같은 파장이 사용되어도 된다.

현미경기준마크(19a)를 통과하는 광은 빔스플리터(14a)에 의해 반사되고, 정립렌즈(15a)를 통과한 후, CCD카메라(16a)의 광전변환디바이스위에 현미경 기준마크(19a)의 상(19a2)을 형성한다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 두 개의 상 즉, 렌즈모니터용 기준마크의 상(23a2)과 현미경 기준마크의 상(19a2)이 CCD카메라(16a)의 광전변환표면위에 형성되어 있다. 즉, CCD카메라(16a)의 광전변환표면은 렌즈모니터용 기준마크(23a) 및 현미경기준마크(19a)와 광학적으로 켤레관계에 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, CCD카메라(16a)의 광전변환표면에서 전기신호로 변환된 상은 회선(24a)을 통하여 처리수단(10)으로 전송된다. 처리수단(10)내에서, 마크위치측정은 렌즈모니터용 기준마크(23a)에 대해 창(42)(도 6)을 사용하고 현미경기준마크(19a)에 대해 창(41)과 (43)을 사용함으로써 행해진다. 다음에, 처리수단(10)은, 광전변환표면위의 마크(23a)와 (19a)의 상의 위치에 의거하여, 마크사이의 변동을 계산한다.

상기 설명한 측정과 계산 동작은 적어도 두 개(본 실시예에서는 4개)의 관찰광학계중 각각에 대해서 행해진다. 다음에, 검출된 변동으로부터 예를 들면, 투사렌즈(1)의 배율이 계산된다. 계산의 결과값이 처리수단(10)내에 있는 메모리(도시되지 않음)에 계산시간과 함께 저장된다. 또한, 상기 설명한 측정과 계산동작은 특정한 시간간격으로 (즉, 주기적으로) 반복되거나 또는 연속적으로 반복된다. 처리수단(10)은 그 이전의 계산에 의해 얻어진 결과값과 이후의 계산에 의해 얻어진 결과값 사이의 차, 보다 상세하게는, 특정한 순간에 행해진 측정과 계산동작에 의거하여 계산된 값과 특정한 순간보다 이후에 행해진 측정과 계산동작에 의거하여 계산된 값사이의 차를 계산한다. 이와 같이 계산된 차는 처리수단(10)내의 비교/식별수단(도시되지 않음)에 의해 비교되고 식별된다.

처리수단(10)은 투사렌즈(1)내의 보정기구(6)가 상기 설명한 차에 대해서 투사렌즈(1)의 광학특성에서 변화를 보정하기 위해 어떻게 동작하는지에 관한 구동정보표가 제공된다. 따라서, 검출된 차에 따라, 보정기구(6)에 대한 구동량은 회선(9)을 통하여 구동회로(구동수단)(8)에 출력된다. 응답하여, 구동회로(8)가 회선(7)을 통하여 보정기구(6)를 구동함으로써 투사렌즈(1)의 광학특성이 보정된다. 보정기구(6)는, 예를 들면, 소정의 렌즈 또는 투사렌즈(1)의 구성렌즈 중의 렌즈를 광축방향을 따라 이동시키거나 내부에 편심을 생기게 함으로써 광학특성을 변화시키도록 동작한다.

본 실시예에서는, 상기 설명한 광학특성의 보정뿐만 아니라 변동의 측정도 투사노광장치의 동작상태로부터 독립하여 실행될 수 있다. 즉, 실제의 디바이스웨이퍼에 대해 노광동작이 실행되는 동안에도, 투사렌즈(1)의 광학특성에서 임의의 변화는 노광처리에 영향을 주지 않으면서 연속적으로 모니터되고 보정될 수 있다. 따라서, 보다 높은 처리량이 달성된다.

(실시예 3)

도 8은 본 발명의 제 3실시예에 따른 투사노광장치의 주요부분의 개략도이다. 현미경 기준마크(19)와 렌즈모니터용 기준마크(23)가 투사적으로 조명되고 이들 마크의 상이 투사렌즈(1)의 웨이퍼사이드위에 위치해있는 CCD카메라(61)의 광전변환표면위에 맺히는 점에서, 본 실시예는 이전의 실시예와 상이하다. 나머지 부분은 본질적으로 동일한 구조를 가진다. 도 1 또는 도 7에 도시된 성분에 대응하는 본 실시예의 성분은 유사한 참조기호로 표시되어 있다.

도 8에서는, 레티클(2)위에 형성된 전자회로패턴은 노광조명계(5)로부터 투사렌즈(1)를 통하여 투사된 노광광에 의해 웨이퍼(3)위에 리소그래피적으로 전사된다.

레티클(2)은 도시되지는 않았지만, 레티클스테이지위에 놓여있다. 레티클스테이지는 투사노광장치의 주조립뭉치에 대하여 레티클(2)을 설정하기 위해 사용되는 레티클기준마크(도시되지 않음)가 제공된다.

관찰광학계는 도 3에 도시된 바와 같이, 이전의 실시예와 마찬가지로 투사렌즈(1)를 통하여 CCD카메라(61)에 의해 마크(23)를 관찰하기 위해 레티클(2)과 노광조명계(5)사이에 배치되어 있다. (11(11a-11d))로 표시한 것은 레티클(2)을 향해 광을 반사시키는 미러이다. (12(12a-12d))로 표시한 것은 대물렌즈이다. 대물렌즈(12)후의 광학적 배열은 도 3에서 생략되었다.

도 3에 도시된 바와 같이, 레티클(12)위에 배치된 4개의 관찰광학계가 있다. 본 실시예는 4개의 관찰광학계를 사용하지만 임의의 복수개가 채택되어도 된다. 도 3에서 EF로 표시한 것은 투사렌즈(1)에 의해 공급되는 노광전계이고 P로 표시한 것은 레티클(2)위에 형성된 전자회로패턴의 범위이다. 관찰광학계는, 범위 P내의 패턴이 웨이퍼(3)로 전사될 때, 노광조명광과 상호간섭하지 않도록 배치된 광학성분을 가진다.

다음에, 이전의 실시예의 경우와 마찬가지로, 설명은 도 8의 오른쪽에 있는 한쪽의 관찰광학계에 대해 이루어진다. 노광조명계(5)로부터 노광광의 일부는 광가이드(17a)에 의해 현미경 조명광학계(18a)로 가이드된다. 다음에 광은 미러(63a)에 의해 반사되고 현미경 기준마크(19a)를 투과적으로 조명한다. 현미경 기준마크(19a)는 제 1실시예에서 도 5의 패턴의 명암반전에 대응하는 패턴을 포함한다. 즉, 제 1실시예에서 도 5의 패턴은 광투과영역을 포함하는 반면에, 본 실시예에서는 마크부분은 광차단재료에 의해 정해진다.

현미경 기준마크(19a)를 통과한 후, 광은 중계렌즈(13a)와 대물렌즈(12a)를 통과한다. 이어서, 광은 레티클(2)을 통과한다. 여기서, 광은 레티클(2)위에 형성된 투과창(30a)을 통과한다. 이 투과창(30a)은 도 2에 도시된 바와 같이, 관찰광학계의 위치에 따라 배치되어 있다. 이 창의 위치는 회로패턴P와 물리적인 상호간섭을 피하기 위해 전자회로패턴범위P 밖에 있으므로, 회로패턴P에 관계된 어떠한 제한도 발생하지 않는다.

레티클(2)의 투과창(30a)을 통과한 광은 투사렌즈(1)를 통과하고, 미러(22a)위에 부딪힌다. 광은 미러(22a)에 의해 반사된 다음, 렌즈모니터용 기준마크(23a)위에 현미경 기준마크(19a)의 상이 형성된다. 여기서, 이들 마크는 현미경기준마크패턴(19a)과 렌즈모니터용 기준마크패턴(23a)의 상호중첩을 피하도록 배치되어 있다. 렌즈모니터용 기준마크(23a)는 제 1실시예의 도 4에 도시된 바와 같이 동일한 패턴을 포함한다.

이어서, 광은 렌즈모니터용 기준마크(23a)를 통과하고, 렌즈모니터용 기준마크 관찰광학계(60a)를 통과한 후, 광은 CCD카메라(61a)의 광전변환디바이스위에 렌즈모니터용 기준마크의 상(23a2)과 현미경 기준마크의 상(19a2)을 형성한다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, CCD카메라(61a)의 광전변환표면위에, 두 개의 상 즉, 렌즈모니터용 기준마크(23a)의 상과 현미경 기준마크(19a)의 상이 맺힌다. 즉, CCD카메라(66a)의 광전변환표면은 렌즈모니터용 기준마크(23a) 및 현미경 기준마크(19a)와 광학적으로 켤레관계에 있다.

본 실시예에서는, CCD카메라(16a)의 광전변환표면 위에 맺힌 바와 같이 렌즈모니터용 기준마크의 상(23a2)과 현미경 기준마크의 상(19a2)이 투과조명에 의거하여 형성되었던 상이므로, 이들은 높은 콘트라스트를 가진다.

도 6에 도시된 바와 같이, CCD카메라(61a)의 광전변환표면에서 전기신호로 변환된 상은 회선(62a)을 통하여 처리수단(10)에 전송된다. 처리수단(10)내에서, 마크위치측정은, 렌즈모니터용 기준마크(23a)에 대해 창(42)(도 6)을 사용하고 현미경 기준마크(19a)에 대해 창(41)과 (43)을 사용함으로써 행해진다. 다음에, 처리수단(10)은 광전변환표면위의 마크(23a)와 (19a)의 상의 위치에 의거하여, 마크 사이의 변동을 계산한다.

상기 설명한 측정과 계산동작은 적어도 두 개(본 실시예에서는 4개)의 관찰광학계중 각각에 대해서 행해진다. 다음에, 검출된 변동으로부터 예를 들면, 투사렌즈(1)의 배율이 계산된다. 계산의 결과값이 처리수단(10)내에 있는 메모리(도시되지 않음)에 계산시간과 함께 저장된다. 또한, 상기 설명한 측정과 계산동작은 특정한 시간간격으로(즉, 주기적으로) 반복되거나 또는 연속적으로 반복된다. 처리수단(10)은 그 이전의 계산에 의해 얻어진 결과값과 이후의 계산에 의해 얻어진 결과값 사이의 차, 보다 상세하게는, 특정한 순간에 행해진 측정과 계산동작에 의거하여 계산된 값과 특정한 순간보다 이후에 행해진 측정과 계산동작에 의거하여 계산된 값사이의 차를 계산한다. 이와 같이 계산된 차는 처리수단(10)내의 비교/식별수단(도시되지 않음)에 의해 비교되고 식별된다.

처리수단(10)은 투사렌즈(1)내의 보정기구(6)가 상기 설명한 차에 대해서 투사렌즈(1)의 광학특성에서 변화를 보정하기 위해 어떻게 동작하는지에 관한 구동정보표가 제공된다. 따라서, 검출된 차에 따라, 보정기구(6)에 대한 구동량은 회선(9)을 통하여 구동회로(구동수단)(8)에 출력된다. 응하여, 구동회로(8)가 회선(7)을 통하여 보정기구(6)를 구동함으로써 투사렌즈(1)의 광학특성이 보정된다. 보정기구(6)는, 예를 들면, 소정의 렌즈 또는 투사렌즈(1)의 구성렌즈중의 렌즈를 광축방향을 따라 이동시키거나 내부에 편심을 생기게 함으로써 광학특성을 변화시키도록 동작한다.

(실시예 4)

도 9는 본 발명의 제 4실시예에 따른 투사노광장치의 주요부분의 개략도이다. 현미경 기준마크(19)가 현미경내에 제공되지 않고 대신하여 기준마크(70)가 레티클(2)위에 제공되는 점과, 렌즈의 상태를 모니터하기 위해, 상기 마크와 렌즈모니터용 기준마크(23)사이의 변동에 있어서의 변화가 검출되는 점에서, 본 실시예는 도 8의 제 3실시예와 상이하다. 나머지부분은 본질적으로 동일한 구조를 가진다. 상세하게는, 본 실시에에서 왜곡과 배율에서의 변화는 레티클(2)을 통하여 직접 모니터될 수 있으므로 보정정확도가 제 1내지 제 3실시예의 정확도보다 양호하다. 도 9에서는, 제 1 내지 제 3실시예의 성분에 대응하는 성분은 유사한 참조기호로 표시되어 있다.

도 9에는, 레티클(2)위에 형성된 전자회로패턴은 노광조명계(5)로부터 투사된 노광광에 의해 투사렌즈(1)를 통하여, 웨이퍼(3)위에 리소그래피적으로 전사된다.

레티클(2)은 도시되지는 않았으나, 레티클스테이지위에 놓여있다. 레티클스테이지는 투사노광장치의 주조립뭉치에 대하여 레티클(2)을 설정하기 위해 사용되는 레티클 기준마크(도시되지 않음)가 제공된다.

웨이퍼(3)는 웨이퍼 처크(도시되지 않음)를 통하여 X-Y-Z-θ스테이지(4)위에 놓여있다. 기준마크(100)는 X-Y-Z-θ스테이지(4)위에 형성되어 있다.

관찰광학계는, 도 3에 도시된 바와 같이 이전의 실시예와 마찬가지로, 투사렌즈(1)를 통하여 마크를 관찰하기 위해 레티클(2)과 노광조명계(5)사이에 배치되어 있다. (11(11a-11d))로 표시한 것은 레티클(2)을 향해 광을 반사시키는 미러이다. (12(12a-12d))로 표시한 것은 대물렌즈이다. 대물렌즈(12)후의 광학적 배열은 도 3에서 생략되었다.

도 3에 도시된 바와 같이, 레티클(2)위에 배치된 4개의 관찰광학계가 있다. 본 실시예는 4개의 관찰광학계를 사용하지만, 임의의 복수개가 채택되어도 된다. 도 3에서 EF로 표시한 것은 투사렌즈(1)에 의해 공급되는 노광전계이고 P로 표시한 것은 레티클(2)위에 형성된 전자회로패턴의 범위이다. 관찰광학계는, 범위 P내의 패턴이 웨이퍼(3)로 전사될 때, 노광조명광과 상호간섭하지 않도록 배치된 광학성분을 가진다.

다음에, 설명은 도 9의 오른쪽에 있는 한쪽의 관찰광학계에 대해 이루어진다. 노광조명계(5)로부터 노광광의 일부는 광가이드(17a)에 의해 현미경 조명광학계(18a)로 가이드된다. 다음에, 광은 미러(63a)에 의해 반사되고, 중계렌즈(13a)와 대물렌즈(12a)를 통과한 후, 미러(11a)에 의해 레티클(2)위의 마크부분(70a)을 조명하도록 반사된다.

도 10에 도시된 바와 같이, 마크(70a-70d)는 레티클(2)의 패턴베어링표면위, 조명광의 경로상의 위치에 형성되어 있다. 이들 마크(70)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 레티클의 마크부분이 광차단재료에 의해 구비되도록 형성되어 있다. 이들 마크의 위치는, 회로패턴과의 물리적 상호간섭을 피하기 위해 전자회로패턴범위 밖에 있으므로 회로패턴과 관계된 어떠한 제한도 발생하지 않는다.

레티클(2)의 마크(70a)를 통과한 광은 투사렌즈(1)를 통과하고 미러(22a)위에 부딪힌다. 광은 미러(22a)에 의해 반사된 다음 렌즈모니터용 기준마크(23a)위에 마크(70a)의 상을 형성한다. 여기서, 이들 마크는 현미경 기준마크(70a)와 렌즈모니터용 기준마크(23a)의 상호중첩을 피하도록 배치되어 있다. 렌즈모니터용 기준마크(23a)는 제 1실시예의 도 4에 도시된 바와 같이 동일한 패턴을 포함한다.

이어서, 광은 렌즈모니터용 기준마크(23a)를 통과하고, 렌즈모니터용 기준마크 관찰광학계(60a)를 통과한 후, CCD카메라(61a)의 광전변환디바이스위에 렌즈모니터용 기준마크(23a)의 상과 마크(70a)의 상을 형성한다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, CCD카메라(61a)의 광전변환표면위에, 두 개의 상, 즉, 렌즈모니터용 기준마크의 상(23a2)과 마크(70a)(현미경 기준마크(19a)를 대신하여)의 상이 맺혀있다. 즉, CCD카메라(61a)의 광전변환표면은, 레티클(2)위에 렌즈모니터용 기준마크(23a) 및 마크(70a)와 광학적으로 켤레관계에 있다.

본 실시예에서는, CCD카메라(61a)의 광전변환표면위에 맺힌 바와 같이 렌즈모니터용 기준마크의 상(23a2)과 마크(70a)의 상이 투과조명에 의거하여 형성되었던 상이므로, 이들은 높은 콘트라스트를 가진다.

도 6에 도시된 바와 같이, CCD카메라(61a)의 광전변환표면에서 전기신호로 변환된 상은 회선(62a)을 통하여 처리수단(10)에 전송된다. 처리수단(10)내에서, 마크위치측정은 렌즈모니터용 기준마크(23a)에 대해 창(42)(도 6)을 사용하고 레티클(2)의 마크(70a)에 대해 창(41)과 (43)을 사용함으로써 행해진다. 다음에, 처리수단(10)은 광전변환표면위의 마크(23a)와 (70a)의 상의 위치에 의거하여, 마크사이의 변동을 계산한다.

상기 설명한 측정과 계산동작은 적어도 두 개(본 실시예에서는 4개)의 관찰광학계 중 각각에 대해서 행해진다. 다음에, 검출된 변동으로부터, 예를 들면, 투사렌즈(1)의 배율이 계산된다. 계산의 결과값이 처리수단(10)내에 있는 메모리(도시되지 않음)에 계산시간과 함께 저장된다. 또한, 상기 설명한 측정과 계산동작은 특정한 시간간격으로(즉, 주기적으로) 반복되거나 또는 연속적으로 반복된다. 처리수단(10)은 그 이전의 계산에 의해 얻어진 결과값과 이후의 계산에 의해 얻어진 결과값 사이의 차, 보다 상세하게는, 특정한 순간에 행해진 측정과 계산동작에 의거하여 계산된 값과 특정한 순간보다 이후에 행해진 측정과 계산동작에 의거하여 계산된 값 사이의 차를 계산한다. 이와 같이 계산된 차는 처리수단(10)내의 비교/식별수단(도시되지 않음)에 의해 비교되고 식별된다.

처리수단(10)은 투사렌즈(1)내의 보정기구(6)가 상기 설명한 차에 대해서 투사렌즈(1)의 광학특성에서 변화를 보정하기 위해 어떻게 동작하는지에 관한 구동정보표가 제공된다. 따라서, 검출된 차에 따라, 보정기구(6)에 대한 구동량은 회선(9)을 통하여 구동회로(구동수단)(8)에 출력된다. 응하여, 구동회로(8)가 회선(7)을 통하여 보정기구(6)를 구동함으로써 투사렌즈(1)의 광학특성이 보정된다. 보정기구(6)는, 예를 들면, 소정의 렌즈 또는 투사렌즈(1)의 구성렌즈 중의 렌즈를 광축방향을 따라 이동시키거나 내부에 편심을 생기게 함으로써 광학특성을 변화시키도록 동작한다.

(실시예 5)

도 11은 본 발명의 제 5실시예에 따른 투사노광장치의 주요부분의 개략도이다. 본 실시예는, 현미경이 레티클(2)과 투사렌즈(1)사이에 배치된 점에서, 도 7의 제 2실시예와 상이하다. 나머지 부분은 본질적으로 동일한 구조를 가진다.

본 발명의 이점은, 레티클(2)을 통과하는 모니터용 광이 없으므로 모니터용 광을 통과시키기 위해 레티클(2)내에 창을 형성할 필요가 없는 점과, 레티클을 통하여 광을 투과시킬 필요성이 없으므로 물체와 상간의 거리에 대한 제한이 없는 점으로 설계시 가로방향이 확장으로 이끈다.

도 11에서는, 제 1 내지 제 4실시예의 성분에 대응하는 성분은 유사한 참조기호로 표시되어 있다.

도 11에서, 레티클(2)위에 형성된 전자회로패턴은, 노광조명계(5)로부터 투사된 노광광에 의해 투사렌즈(1)를 통하여 웨이퍼(3)위에 리소그래피적으로 전사된다.

관찰광학계는, 투사렌즈(1)를 통하여 마크(23)를 관찰하기 위해 레티클(2)과 노광조명계(5)사이에 배치되어 있다. 제 1 내지 제 4실시예와 마찬가지로, 본 실시예는 복수의 현미경(도시되지 않음)을 사용한다.

다음에, 설명은 도 11의 오른쪽에 있는 한쪽의 관찰광학계에 대해 이루어진다. 노광조명계(5)로부터 노광광의 일부는 광가이드(51a)에 의해 렌즈모니터용 기준마크 조명광학계(50a)로 가이드된다. 이와 같이 투사된 광은 렌즈모니터용 기준마크(23a)를 투사적으로 조명한다. 렌즈모니터용 기준마크(23a)는 제 1실시예에서 도 4의 패턴의 명암반전에 대응하는 패턴을 포함한다. 즉, 제 1실시예에서 도 4의 패턴은 광차단재료(반사부재)를 포함하는 반면에, 본 실시예에서 마크부분은 투사영역과, 광차단재료에 의해 형성되는 마크부분이외의 부분으로 정해진다.

렌즈모니터용 기준마크(23a)를 통과한 후, 광은 미러(22a)에 의해 투사렌즈(1)를 향해 반사된다. 이어서, 광은 투사렌즈(1)를 통과한 다음 투사광학계의 미러(11a)위에 부딪힌다. 미러(11a)에 의해 반사된 광은 대물렌즈(12a)와 중계렌즈(13a)를 통과한 후, 빔스플리터(14a)를 통과한다. 이어서, 광은 정립렌즈(15a)를 통과하고, CCD카메라(16a)의 광전변환디바이스위에 렌즈모니터용 기준마크(23a)의 상(23a2)을 형성한다.

한편, 광원(21a)은 노광광과는 상이한 파장의 광을 생성하고, 이 광은 현미경 기준마크 조명광학계(20a)를 통과한다. 다음에, 광은 현미경 기준마크(제 2마크)(19a)를 투과적으로 조명한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 현미경 기준마크(19a)는 예를 들면 크롬 등의 광차단재료를 사용함으로써 기판 위에 형성되어 있다. 본 실시예에서는 현미경 기준마크(19a)에 대한 조명광이 노광광과는 상이한 파장을 가지지만 동일한 파장이 사용되어도 된다.

현미경 기준마크(19a)를 통과한 광은 빔스플리터(14a)에 의해 반사되고, 정립렌즈(15a)를 통과한 후, CCD카메라(16a)의 광전변환디바이스위에 현미경 기준마크(19a)의 상(19a2)을 형성한다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, CCD카메라(16a)의 광전변환표면위에 두 개의 상, 즉, 렌즈모니터용 기준마크(23a)와 현미경기준마크(19a)의 상이 맺힌다. 즉, CCD카메라(16a)의 광전변환표면은 렌즈모니터용 기준마크(23a) 및 현미경 기준마크(19a)와 광학적으로 켤레관계에 있다.

본 실시예에서, CCD카메라(16a)의 광전변환표면위에 맺힌 렌즈모니터용 기준마크의 상(23a2)과 현미경 기준마크의 상(19a2)은 투과조명에 의거하여 형성되었던 상이므로, 이들은 높은 콘트라스트를 가진다.

도 6에 도시된 바와 같이, CCD카메라(16a)의 광전변환표면에서 전기신호로 변환된 상은 회선(24a)을 통하여 처리수단(10)에 전송된다. 처리수단(10)내에서, 마크위치측정은 렌즈모니터용 기준마크(23a)에 대해 창(42)(도 6)을 사용하고 현미경 기준마크(19a)에 대해 창(41)과 (43)을 사용함으로써 행해진다. 다음에, 처리수단(10)은, 광전변환표면위의 마크(23a)와 (19a)의 상의 위치에 의거하여, 마크 사이의 변동을 계산한다.

상기 설명한 측정과 계산동작은 적어도 두 개(본 실시예에서는 4개)의 관찰광학계중 각각에 대해서 행해진다. 다음에, 검출된 변동으로부터, 예를 들면, 투사렌즈(1)의 배율이 계산된다. 계산의 결과값이 처리수단(10)내에 있는 메모리(도시되지 않음)에 계산시간과 함께 저장된다. 또한, 상기 설명한 측정과 계산동작은 특정한 시간간격으로(즉, 주기적으로) 반복되거나 또는 연속적으로 반복된다. 처리수단(10)은 그 이전의 계산에 의해 얻어진 결과값과 이후의 계산에 의해 얻어진 결과값사이의 차, 보다 상세하게는, 특정한 순간에 행해진 측정과 계산동작에 의거하여 계산된 값과 특정한 순간보다 이후에 행해진 측정과 계산동작에 의거하여 계산된 값사이의 차를 계산한다. 이와 같이 계산된 차는 처리수단(10)내의 비교/식별수단(도시되지 않음)에 의해 비교되고 식별된다.

처리수단(10)은 투사렌즈(1)내의 보정기구(6)가 상기 설명한 차에 대해서 투사렌즈(1)의 광학특성에서의 변화를 보정하기 위해 어떻게 동작하는지에 관한 구동정보표가 제공된다. 따라서, 검출된 차에 따라, 보정기구(6)에 대한 구동량은 회선(9)을 통하여 구동회로(구동수단)(8)에 출력된다. 응하여, 구동회로(8)가 회선(7)을 통하여 보정기구(6)를 구동함으로써 투사렌즈(1)의 광학특성이 보정된다. 보정기구(6)는, 예를 들면, 소정의 렌즈 또는 투사렌즈(1)의 구성렌즈 중의 렌즈를 광축방향을 따라 이동시키거나 내부에 편심을 생기게 함으로써 광학특성을 변화시키도록 동작한다.

본 실시예에서는, 상기 설명한 광학특성의 보정뿐만 아니라 변동의 측정도 투사노광장치의 동작상태로부터 독립하여 실행될 수 있다. 즉, 실제의 디아비스웨이퍼에 대해 노광동작이 실행되는 동안에도, 투사렌즈(1)의 광학특성에서 임의의 변화는 노광처리에 영향을 주지 않으면서 연속적으로 모니터되고 보정될 수 있다. 따라서, 보다 높은 처리량이 달성된다.

(실시예 6)

도 12는 본 발명의 제 6실시예에 따른 투사노광장치의 주요부분의 개략도이다. 제 1실시예에서, 조명광은 투사렌즈(1)의 레티클(2)사이드로부터 투사되고 렌즈모니터용 기준마크(23)에 의해 반사된 광은 레티클(2)사이드 위에서 검출되는 반면에, 본 실시예에서, 조명광은 렌즈모니터용 기준마크(23)로부터 투사되고 현미경 기준마크에 대응하는 기준마크(19)에 의해 반사된 광은 투사렌즈(1) 아래에 형성되어 있는 현미경을 사용하여 검출되는 점에서, 본 실시예는 도 1의 제 1실시예와 상이하다. 또한, 본 실시예에서는, 투사렌즈(1)위에, 레티클(2)과 투사렌즈(1)사이에 배치되어 있는 색수차보정광학계(84)가 있다. 나머지부분은 본질적으로 동일한 구조를 가진다. 도 12에서는, 제 1 내지 제 5실시예의 성분에 대응하는 성분은 유사한 참조기호로 표시된다.

도 12에서, 레티클(2)위에 형성된 전자회로패턴은, 노광조명계(5)로부터 투사된 노광광에 의해 투사렌즈(1)를 통하여 웨이퍼(3)위에 리소그래피적으로 전사된다.

레티클(2)은 도시되지는 않았지만, 레티클스테이지 위에 놓여있다. 레티클스테이지는 투사노광장치의 주조립뭉치에 대하여 레티클(2)을 설정하기 위해 사용되는 레티클 기준마크(도시되지 않음)가 제공된다.

투사렌즈(1)는 내부에 포함된 보정기구(6)를 투사렌즈(1)의 광학특성을 변화시키기 위해 가진다. 보정기구(6)는 통신회선(7)을 통하여 구동회로(8)로부터 공급되는 신호에 응하여 동작할 수 있다. 구동회로(8)는 회선(9)을 통하여 처리수단(10)으로부터 보정기구(6)에 대한 구동량을 나타내는 신호를 받는다.

마크(19)가 웨이퍼사이드로부터 투사렌즈(1)를 통하여 관찰될 때, 광이 통과하는 복수의 색수차보정광학계(84)(이들중 둘만이 도시됨)가 레티클(2)과 투사렌즈(1)사이에 배치되어 있다.

다음에, 설명은 도 12의 오른쪽에 있는 한쪽의 관찰광학계에 대해 이루어진다. 노광조명계(5)로부터 노광광의 일부는 광가이드(51a)에 의해 현미경 조명광학계(80a)로 가이드된다. 이와 같이 투사된 광은 빔스플리터(81a)를 통과하고, 이어서 중계렌즈(82a)와 대물렌즈(83a)를 통과한 후, 렌즈모니터용 기준마크(23a)를 투사적으로 조명한다. 렌즈모니터용 기준마크(23a)는 제 1실시예의 도 4에 도시된 바와 같은 패턴을 포함한다. 즉, 도 4의 패턴은 광차단재료(반사부재)를 포함하고, 마크부분이외의 부분은 투명하다.

렌즈모니터용 기준마크(23a)를 통과한 후, 광은 미러(22a)에 의해 투사렌즈(1)를 향해 반사된다. 이어서, 광은 투사렌즈(1)를 통과한 다음 미러(11a)위에 부딪힌다. 광은 미러(11a)에 의해 반사된 다음, 색수차보정광학계(84a)를 통과한다. 이후, 광은 기준마크(19a)위에 렌즈모니터용 기준마크의 상을 형성한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 기준마크(19a)는, 예를 들면, 크롬 등의 광차단재료의 사용에 의해 마크부분이외의 부분을 형성함으로써, 기판위에 형성된다.

기준마크(19a)에 의해 반사된 광은 색수차보정광학계(84a)를 통과한 다음, 미러(11a)에 의해 반사된다. 이어서, 광은 투사렌즈(1)를 통과한 다음 미러(22a)에 의해 반사된다. 다음에, 광은 대물렌즈(83a)와 중계렌즈(82a)를 통과하고 빔스플리터(81a)에 의해 반사된다. 이어서, 광은 정립렌즈(85a)를 통과한 다음, CCD카메라(86a)의 광전변환디바이스위에, 렌즈모니터용 기준마크(23a)의 상(23a2)과 기준마크(19a)의 상(19a2)을 형성한다.

따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, CCD카메라(86a)의 광전변환표면위에, 두 개의 상 즉, 렌즈모니터용 기준마크(23a)와 현미경 기준마크(19a)의 상이 맺힌다. 즉, CCD카메라(86a)의 광전변환표면은 렌즈모니터용 기준마크(23a) 및 기준마크(19a)와 광학적으로 켤레관계에 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, CCD카메라(16a)의 광전변환표면에서 전기신호로 변환된 상은 회선(87a)을 통하여 처리수단(10)에 전송된다. 처리수단(10)내에서, 마크위치측정은 렌즈모니터용 기준마크(23a)에 대해 창(42)(도 6)을 사용하고 현미경 기준마크(19a)에 대해 창(41)과 (43)을 사용함으로써 행해진다. 다음에, 처리수단(10)은 광전변환표면위의 마크(23a)와 (19a)의 상의 위치에 의거하여, 마크사이의 변동을 계산한다.

상기 설명한 측정과 계산동작은 적어도 두 개(본 실시예에서는 4개)의 관찰광학계중 각각에 대해서 행해진다. 다음에, 검출된 변동으로부터, 예를 들면, 투사렌즈(1)의 배율이 계산된다. 계산의 결과값이 처리수단(10)내에 있는 메모리(도시되지 않음)에 계산시간과 함께 저장된다. 또한, 상기 설명한 측정과 계산동작은 특정한 시간간격으로(즉, 주기적으로) 반복되거나 또는 연속적으로 반복된다. 처리수단(10)은 그 이전의 계산에 의해 얻어진 결과값과 이후의 계산에 의해 얻어진 결과값 사이의 차, 보다 상세하게는, 특정한 순간에 행해진 측정과 계산동작에 의거하여 계산된 값과 특정한 순간보다 이후에 행해진 측정과 계산동작에 의거하여 계산된 값 사이의 차를 계산한다. 이와 같이 계산된 차는 처리수단(10)내의 비교/식별수단(도시되지 않음)에 의해 비교되고 식별된다.

(실시예 7)

도 13은 본 발명의 제 7실시예에 따른 투사노광장치의 주요부분의 개략도이다. 본 발명은, 투사렌즈(1) 아래에 배치되어 있는 투명평행평판(90)과 이것의 웨이퍼사이드표면 위에 형성되어 있는 렌즈모니터용 기준마크(91)의 점에서, 제 1실시예와 상이하다. 나머지 부분은 본질적으로 제 1실시예와 동일한 구조를 가진다.

본 실시예에서는, 설명한 바와 같이, 투사렌즈(1)아래에 복잡한 광학적 배열이 배치되어 있지 않음으로써 전체구조가 상당히 간단해진다. 투사렌즈(1)아래에 배치된 투명평행평판(90)은 판(90)자체를 기울임으로서 투사렌즈(1)의 편심을 미세하게 조정하는 기능을 한다.

(실시예 8)

도 14는 본 발명의 제 8실시예에 따른 투사노광장치의 주요부분의 개략도이다. 본 실시예는, 도시된 바와 같이, 투사렌즈(1) 아래에 배치된 투명평행평판(95)이 미러(96)내에 형성된 판의 단면을 가지는 점에서, 제 7실시예와 상이하다. 나머지부분은 본질적으로 제 7실시예와 동일한 구조를 가진다. 미러(96)에 의해 반사된 광은 렌즈모니터용 기준마크(23)를 향해 편향한다.

(실시예 9)

다음에, 본 발명의 제 9실시예가 설명된다. 본 실시예는, 이전의 실시예에서 위치변동을 검출하는 데 사용된 관찰광학계(즉, 관찰조명광학계)가, 위치변동을 보정하기 위해, 투사렌즈(1)의 최상의 초점면에서의 변화를 모니터하는 데 사용되는 점에서, 제 1내지 제 8실시예와 상이하다. 나머지부분은 본질적으로 동일한 구조를 가진다. 본 실시예는 제 1내지 제 8실시예에 중 임의의 하나와 통합될 수 있지만, 설명은, 제 1실시예에 적용되는 것을 특징으로 하는 예에 대해 도 1을 참조하면서 여기서 행한다.

투사렌즈(1)의 최상의 초점면에서의 변화는, 예를 들면, 위치변동측정의 간격동안, 주기적으로 이하 설명하는 방법으로 체크될 수 있다. CCD카메라(16)의 광전변환표면위에 상이 맺히는 렌즈모니터용 기준마크(23)와 현미경기준마크(19)중에서, 투사렌즈(1)를 통하여 맺히는 상기 상의 콘트라스트(이미지정보), 즉, 렌즈모니터용 기준마크(23)의 상은 위치변동측정에 대해 취해진 상과 동시에 계산된다.

콘트라스트값이 소정량만큼 변화하는 경우, 중계렌즈(13)는 초점방향으로 스텝형상으로 이동하여, 순차적으로 몇 개의 스텝을 형성한다. 중계렌즈의 각 스텝위치에서 상이 얻어진다. 이와 같이 얻어진 상의 콘트라스트값은 계산된다. 다음에, 초점위치와 콘트라스트사이의 관계로부터, 최상의 초점위치가 계산된다.

여기서, 관찰광학계와 투사렌즈(1)사이의 개구수(NA)에서의 차에 기인한 오프셋이 발생하면, 보정을 위한 보정정보표가 미리 준비되고, 최상의 초점면이 표에 의거하여 계산될 수 있다. 이와 같이 계산된 최상의 초점위치의 변화량이 미리 설정된 소정값을 초과하면, X-Y-Z-θ스테이지(4)의 초기위치가 시프트한다. 이것은 투사렌즈(1)의 최상의 초점위치를 자동적으로 보정할 수 있게 한다.

상기 설명한 측정과 계산동작은 단일 관찰광학계에 대해서 행해진다. 그러나, 둘 또는 이 이상의 관찰광학계에 대해서 행해지면, 보정정확도는 중간효과에 기인하여 향상될 것이다. 본 실시예에서는, 설명한 바와 같이, 투사렌즈(1)의 수차에서 변화뿐만 아니라 투사렌즈의 초점변화도 검출되어 보정될 수 있다. 따라서, 정확도가 높은 노광성능이 달성된다.

(디바이스 제조방법의 실시예)

다음에, 상기 설명한 바와 같은 투사노광장치를 사용한 디바이스제조방법의 실시예에 대해 설명한다.

도 17은, 예를 들면, 반도체칩(예를 들면, 집적회로(IC) 또는 대규모집적회로(LSI)), 액정패널 또는 CCD 등의 마이크로디바이스를 제조하기 위한 과정의 순서도이다.

스텝(1)은 반도체디바이스의 회로를 설계하는 설계공정이다. 스텝(2)은 회로패턴설계에 의거하여 마스크를 제조하는 공정이다. 스텝(3)은 실리콘등의 재료를 사용함으로써 웨이퍼를 제조하는 공정이다. 스텝(4)은, 이와 같이 제조된 마스크와 웨이퍼를 사용함으로써, 회로가 리소그래피를 통하여 웨이퍼위에 실제로 형성되는 것을 특징으로 하는 전처리로 칭하는 웨이퍼공정이다. 이것에 이어지는 스텝(5)은 스텝(4)에 의해 처리된 웨이퍼가 반도체칩으로 형성되는 것을 특징으로 하는 후처리로 칭하는 조립스텝이다. 이 스텝은 조립(자르기와 결합)공정과 패키징(칩의 밀봉)공정을 포함한다. 스텝(6)은, 스텝(5)에 의해 형성된 반도체디바이스에 대해 동작체크, 내성체크 등이 행해지는 것을 특징으로 하는 검사스텝이다. 이들 공정으로, 반도체디바이스는 완성되어 출하된다(스텝(7)).

도 18은 웨이퍼공정의 상세를 도시하는 순서도이다. 스텝(11)은 웨이퍼표면을 산화하는 산화공정이다. 스텝(12)은 웨이퍼표면위에 절연막을 형성하는 CVD공정이다. 스텝(13)은 증착에 의해 웨이퍼위에 전극을 형성하는 전극형성공정이다. 스텝(14)은 웨이퍼로 이온을 주입하는 이온주입공정이다. 스텝(15)은 웨이퍼에 레지스트(감광재료)를 도포하는 레지스트공정이다. 스텝(16)은 상기 설명한 노광장치를 통하여 노광에 의해 웨이퍼위의 마스크의 회로패턴을 프린트하는 노광공정이다. 스텝(17)은 노광된 웨이퍼를 현상하는 현상공정이다. 스텝(18)은 현상된 레지스트상 이외의 부분을 제거하는 에칭공정이다. 스텝(19)은 에칭공정을 거친 후 웨이퍼위에 남아있는 레지스트재료를 박리하는 레지스트박리공정이다. 이들 공정을 반복함으로써, 회로패턴이 웨이퍼위에 중첩하여 형성된다.

본 발명은 명세서에 기재된 구조에 대해서 설명했으나, 설명한 상세에 제한되지 않고 또한 본 출원은 이하 청구항의 개선이나 범위의 목적내에 들어가는 어떠한 변경이나 변화도 포함하도록 의도된다.

이상 실시예에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 투사광학계의 광학특성에 있어서 임의의 변화는 투사광학계의 광학특성에 있어서 임의의 변화는 투사광학계의 광학특성이 보정될 수 있는 것에 의거하여 실시간에 검출될 수 있다. 그러므로, 본 발명은 투사노광장치 및 정확도가 높은 투사노광이 확보됨으로써 이 장치를 사용한 디바이스제조방법을 제공한다. 또한 본 발명에 따르면, 투사렌즈의 상태는 투사노광장치가 그 시간에 유지되어 있는 결과에 관계없이 계속해서 모니터할 수 있다.

그러므로, 투사광학계의 광학성능은 모니터링에 의거하여 실시간에 보정될 수 있어 높은 정확도의 노광성능이 일정하게 제공될 수 있다.

Claims

제 1물체의 패턴을 제 2물체위로 투사하는 투사광학계와;

상기 투사광학계의 광학특성을 변화시키는 보정기구와;

상이한 위치에 배치되어 있는 제 1 및 제 2마크 사이의 상대적 위치관계를 검출하기 위해 상기 투사광학계로 제 1마크를 검출하고 상기 투사광학계없이 제 2마크를 검출하는 위치정보검출수단과;

상기 위치정보검출수단에 의한 상대적 위치관계의 검출이 소정시간 간격에서 또는 연속적으로 반복된 후, 상기 위치정보검출수단에 의해 행해진 그 이전의 검출의 결과로서 얻어진 제 1위치정보와 이후의 검출의 결과로서 얻어진 제 2위치정보 사이의 관계를 식별하기 위해 동작가능한 식별수단과;

상기 투사광학계의 광학특성을 변화시키기 위해, 상기 식별수단에 의해 행해진 식별에 의거하여 상기 보정기구를 동작시키는 동작수단을 포함한 투사노광장치.
제 1항에 있어서, 상기 식별수단은, 제 2위치정보가 제 1위치정보와 비교했을 때, 소정량이상의 변화를 포함하는지의 여부를 식별하는 것을 특징으로 하는 투사노광장치.
제 1항에 있어서, 상기 위치정보검출수단은, 소정의 평면위에 형성된, 각각의 제 1 및 제 2마크의 상의 광전변환에 의거하여 제 1 및 제 2마크사이의 상대적 위치관계를 검출하는 것을 특징으로 하는 투사노광장치.
제 1항에 있어서, 제 1마크는, 소정의 평면위의 결상위치가 상기 투사광학계의 광학특성으로 인해 시프트할 수 있음을 나타내는 렌즈모니터용 기준마크로 이루어지고, 제 2마크는, 소정의 평면위의 결상위치가 시프트할 수 없는 기준마크로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투사노광장치.
제 1항에 있어서, 상기 위치정보검출수단은, 소정의 평면위에 규정된 제 1마크에 대하여 화상정보를 검출해서 상기 투사광학계의 결상평면내에서의 변화를 검출하는 것을 특징으로 하는 투사노광장치.
제 5항에 있어서, 또, 제 2물체를 지지하는 스테이지를 구비하고,

상기 스테이지는, 상기 위치정보검출수단에 의해 검출된 상기 투사광학계의 결상평면내에서의 변화에 따라 이동되는 것을 특징으로 하는 투사노광장치.
청구항 제 1항 내지 제 6항중 어느 한 항에 기재된, 투사노광장치의 투사광학계에 의해 레티클의 패턴을 웨이퍼의 표면상에 전사하는 스텝과;

디바이스를 생산하기 위해 웨이퍼를 현상하는 스텝으로 이루어진 디바이스제조방법.