KR100340258B1

KR100340258B1 - 위치검출장치 및 노광장치

Info

Publication number: KR100340258B1
Application number: KR1019990026792A
Authority: KR
Inventors: 카타야마쇼시
Original assignee: 미다라이 후지오; 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 1998-07-03
Filing date: 1999-07-03
Publication date: 2002-06-12
Also published as: US7170603B2; EP0969328A3; US20030142313A1; JP3548428B2; JP2000021766A; KR20000011471A; EP0969328A2

Abstract

노광장치는, 스테이지가 완전히 정지하기 전에 소정의 관측기간동안에 웨이퍼위에 형성된 마크의 평균위치를 측정하는 촬상부와 촬상제어부와, 관측기간동안에 스테이지의 임의의 편차를 측정하는 간섭계와, 메모리내의 간섭계에 의한 측정결과를 기억하고 측정결과에 의거하여 스테이지의 평균편차를 산출하는 스테이지편차기억부 및 마크의 평균편차와 스테이지의 평균편차에 의거하여, 스테이지가 정지하는 동안에 마크의 실제위치를 산출하는 이동량산출부를 구비하고 있다.

Description

위치검출장치 및 노광장치{POSITION DETECTION APPARATUS AND EXPOSURE APPARATUS}

[발명의 배경]

[발명의 분야]

본 발명은 위치검출장치 및 노광장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스테이지위에 놓인 물체위에 형성된 마크의 위치를 검출하는 검출장치 및 이 장치를 구비하는 노광장치에 관한 것이다.

보다 상세하게는, 본발명은 웨이퍼등의 물체위의 패턴과 물체가 놓인 스테이지 사이의 상대적인 위치관계를 검출하거나, 또는 마스크위에 형성된 패턴이 물체로 전사될 때에, 레티클등의 마스크위의 패턴과 물체위의 패턴사이의 상대적인 위치관계를 검출하는 장치에 바람직하게 적용된다.

본발명은 IC 또는 LSI등의 반도체디바이스, CCD등의 촬상장치, 액정패널등의 표시장치, 또는 자기헤드등의 디바이스를 제조하는 장치, 예를 들면, 근접노광장치, 투영노광장치(소위, 스테퍼) 또는 스캐닝노광장치에 또한 바람직하게 적용된다.

[관련된 기술의 설명]

반도체소자를 제조하기위하여 사용되는 노광장치(즉, 스테퍼)에서는, 레티클등의 마스크위에 형성된 패턴은 투영렌즈를통하여 웨이퍼등의 마스크 위로 투영되고, 이에 의해 마스크패턴을 기판으로 전사한다. 전사될 패턴을 기판위에 이미 형성된 패턴과 일치시키기 위해서는, 기판위에 형성된 정렬마크의 위치는 관측유닛(즉, 오프축스코프)을 사용하여 검출되어야 하고, 또한 마스크패턴과 기판패턴 사이의 위치결정(정렬)은 검출결과에 의거하여 행해져야 한다.

관측유닛(즉, 오프축스코프)의 위치는 고정된다. 이 때문에, 정렬마크의 위치를 검사하기 위하여, 스테이지는 웨이퍼위의 정렬마크가 마크관측위치로 이동하도록 구동되어야 한다(정렬마크의 위치는 관측유닛에 의해 검사할 수 있는 위치임).

X, Y 및 θ방향의 스테이지 위치가 레이저간섭계에 의하여 정확하게 측정된 후에, 스테이지는 측정결과에 의거하여 임의의 목표위치로 이동된다. 일반적으로, 정렬마크의 관측시에, 비노광 광은 웨이퍼의 손상을 최소화하기 위하여 사용된다.

정렬마크를 조사하고 마크에 의하여 반사되는 비노광 광은 CCD카메라등의 촬상유닛에 의하여 감지되고, 또한 화상신호로서 노광장치의 제어유닛에 의하여 수신된다. 마크의 위치는 제어장치에 의해 화상신호를 처리함으로써 검출된다.

마크가 TTL오프축방식등의 오프축방식에 의하여 관측될 때, 웨이퍼정렬은 상기에서 설명된 정렬마크측정처리를 포함하는 전체적인 정렬방식(global alignment scheme)(AGA)에 의하여 행하여 질수 있다.

전체적인 정렬시에, 스테이지는, 소정의 쇼트의 정렬마크를 마크관측위치로 순차적으로 이동시키도록 구동되고, 또한 정렬마크는 관측유닛에 의하여 관측된다. 스테이지의 단차량은 측정결과, 즉 모든 쇼트의 정렬마크의 정렬/비정렬에 의거하여 보정된다.

이 정렬방식의 장점으로서, 명백하게 비정상적인 측정결과가 정렬마크 위치 측정결과로부터 배제될 수 있고, 복수의 측정결과가 사용되므로, 결정된 회전과 배율성분의 신뢰성은 평균적인 효과 때문에 높아진다. 회전과 배율성분이 이 정렬방식에 의하여 정확하게 측정되고, 스테이지의 단차량이 적절하게 보정되면, 노광시 정렬오차는 거의 "0"이 된다.

웨이퍼위의 정렬마크의 관측시에, 스테이지가 구동된다. 특히, 복수의 쇼트의 정렬마크는 전체적인 정렬시에 관측되므로,스테이지는 복수의 회수로 구동되어야 한다. 수율을 개선하기 위해서는, 한 개의 쇼트의 정렬마크가 마크관측위치로 순차적으로 이동될 때 마다, 스테이지는 신속하게 가속되고 또한 정지되어야 한다.

스테이지가 마크관측위치로 구동되고 또한 정지될 때, 스테이지의 요동이 소정의 허용되는 범위(허용오차)로 안정될 때까지 처리는 대기한다. 이후, 화상신호는 정렬마크의 위치를 측정하기 위하여 CCD카메라에 의하여 얻어진다. 그러나, 스테이지가 신속하게 가속되고 또한 정지될 때, 전체적인 노광장치는 요동하고, 또한 스테이지의 요동(변동)이 안정되기 위해서는 긴 시간이 요구될 수 있다.

이 경우에는, CCD카메라에 의해 얻은 화상신호는 화상신호수신기간동안 스테이지의 작은 요동(변동)의 영향을 포함하고있다. 그 결과, 정렬마크측정결과는 스테이지의 요동에 기인한 오차를 포함한다.

투영노광장치는 스테이지의 단차이동에 기인한 장치본체의 요동을 안정화하는 장착계를 가지고 있다. 이 장착계가 조정되면, 전체적인 투영노광장치의 요동은 어느 정도 억제될 수 있다. 그러나, 장착계가 신속한 가속과 스테이지의 정지에 의해 초래되는 요동을 억제하기 위하여 조정되면, 스테이지는 바닥의 요동영향에 기인하여 용이하게 요동될 수 있다. 그러므로, 종래예는 스테이지가 완전히 정지한 후에, 화상신호는 정렬마크의 위치를 측정하기 위해 CCD카메라에 의해 얻어진다. 따라서, 종래예는 수율을 개선할 수 없다.

[발명의 요약]

본발명은 상기 상황을 고려하여 이루어져 있으며, 정렬의 정확성 및/또는 정렬속도를 증가시키는 것을 목적으로 하고 있다.

본발명의 제1측면에 따르면, 스테이지위에 놓인 물체위에 형성된 마크의 위치를 검출하는 위치검출장치로서, 물체위에 형성된 마크의 화상을 감지함으로써 화상데이터를 얻는 촬상계와, 스테이지의 위치편차의 평균데이터를 얻는 측정계 및 촬상계에 의해 얻어진 화상데이터와 측정계에 의해 얻어진 평균데이터에 의거하여 스테이지가 정지한 상태에서 마크의 위치를 산출하는 산술부를 구비한 위치검출장치를 제공한다.

본발명의 제1측면에 의한 위치검출장치에서는, 촬상계는 소정의 관측기간동안 마크의 화상에 관련된 화상신호를 바람직하게 기억하며, 기억된 화상신호에 의거하여 관측기간동안의 마크의 평균위치를 얻는다.

본발명의 제1측면에 의한 위치검출장치에서는, 촬상계와 측정계는 실질적으로 동일한 관측기간동안의 각각 마크의 화상데이터와 스테이지의 평균편차를 바람직하게 얻는다.

본발명의 제1측면에 의한 위치검출장치에서는, 촬상계가 마크의 화상데이터를 얻을 수 있는 위치로 스테이지를 이동시킨 후, 스테이지가 정지하기 전에, 촬상계와 측정계는 각각 마크의 화상데이터와 스테이지의 평균편차를 획득하기 위하여 동작을 개시한다.

본발명의 제1측면에 의한 위치검출장치에서는, 촬상계는, 예를 들면, 오프축스코프를 포함하고 있다.

본발명의 제1측면에 의한 위치검출장치에서는, 측정계는, 예를 들면, 간섭계를 포함하고 있다.

본발명의 제1측면에 의한 위치검출장치에서는, 예를 들면, 물체는 복수의 영역을 가지고 있으며, 마크는 각 영역에 대응하여 형성되어 있으며, 스테이지가 정지한 상태에서 복수의 마크의 위치는 촬상계, 측정계, 산술부에 의하여 검출된다.

본발명의 제1측면에 의한 위치검출장치는, 예를 들면 복수의 마크의 위치의 검출결과에 의거하여 전체적인 정렬을 행하는 위치결정제어부를 부가하여 구비하고 있다.

본발명의 제1측면에 의한 위치검출장치에서는, 바람직하게는, 촬상계가 마크의 화상데이터를 얻을 수 있는 영역에서, 소정의 속도에서 스테이지를 이동시키는 동안에, 촬상계와 측정계는 각각 마크의 화상데이터와 스테이지의 평균편차를 얻도록 동작을 행하고, 또한 산술부는 측정결과에 의거하여 스테이지가 정지하는 동안에 마크의 위치를 산출한다. 소정의 속도는 바람직하게는, 예를 들면, 정속도이다.

본발명의 제2측면에 의하면, 스테이지에 놓인 기판을 이동시키는 스테이지와, 기판위에 패턴을 투영하는 투영렌즈와, 기판위에 형성된 마크의 위치를 측정하는 제1측정수단과, 스테이지의 평균편차를 측정하는 제2측정수단과, 제1측정수단에 의한 측정결과와 제2측정수단에 의한 측정결과에 의거하여 스테이지가 정지한 상태에서 마크의 위치를 산출하는 산출수단, 및 기판을 목표위치에 위치결정하기 위하여 산출수단에 의한 산출결과에 의거하여 스테이지를 구동하는 위치결정수단을 구비한 노광장치를 제공한다.

본발명의 제2측면에 의한 노광장치에서는, 제1측정수단은 마크의 화상을 감지하는 촬상수단을 구비하고, 이 촬상수단은 소정의 관측기간동안에 마크의 화상에 관련된 화상신호를 기억하고 또한 기억된 화상신호에 의거하여 관측기간동안의 마크의 평균위치를 얻는다.

본발명의 제2측면에 의한 노광장치에서는, 제1측정수단과 제2측정수단은 각각, 실질적으로 동일한 관측기간동안 마크의 평균위치와 스테이지의 평균편차를 측정한다.

본발명의 제2측면에 의한 노광장치에서는, 제1측정수단이 마크의 위치를 측정할 수 있는 위치로 스테이지가 이동한 후, 스테이지가 정지하기 전에, 제1측정수단과 제2측정수단은 각각 마크의 위치와 스테이지의 평균편차의 측정을 개시한다.

본발명의 제2측면에 의한 노광장치에서는, 제1측정수단은, 예를 들면, 오프축스코프를 포함한다.

본발명의 제2측면에 의한 노광장치에서는, 제2측정수단은, 예를 들면, 간섭계를 포함한다.

본발명의 제2측면에 의한 노광장치에서는, 예를 들면, 기판은 노광되는 복수의 영역을 구비하고, 마크는 노광되는 각 영역에 대응하여 형성되고, 또한 스테이지가 정지하는 동안 복수의 마크의 위치는 제1측정수단, 제2측정수단및 산출수단에 의해 검출된다.

본발명의 제2측면에 의한 노광장치는, 예를 들면, 복수의 마크의 위치의 검출결과에 의거하여 전체적인 정렬을 행하는 위치결정수단을 부가하여 구비한다.

본발명의 제2측면에 의한 노광장치에서는, 바람직하게는 제1측정수단이 마크의 위치를 측정할 수 있는 영역에서, 스테이지를 소정의 속도로 이동시키면서, 제1측정수단과 제2측정수단은 각각 마크의 위치와 스테이지의 평균편차를 측정하고, 또한 산출수단은 측정결과에 의거하여 스테이지가 정지한 상태에서 마크의 위치를 산출한다. 소정의 속도는 바람직하게는, 예를 들면, 정속도이다.

본발명의 제2측면에 의한 노광장치는 스테이지가 정지하는 동안에 산출수단이 마크의 위치를 산출할 때, 적용될 산출모드를 결정하는 결정수단을 부가하여 구비하는 것이 바람직하다.

본발명의 제2측면에 의한 노광장치에서는, 바람직하게는, 결정수단은, 노광장치에 의하여 패턴을 노광함으로서 형성된 마크를 가지는 검출기판을 스테이지위에 놓으면서 제1측정수단과 제2측정수단에 의하여 측정되는 마크의 위치와 스테이지의 편차에 의거하여 보정모드를 결정한다.

본발명의 제3측면에 의하면, 스테이지위에 놓인 물체위에 형성된 마크의 위치를 검출하는 위치검출방법으로서, 물체위에 형성된 마크의 위치를 측정하는 제1측정단계와, 스테이지의 평균편차를 측정하는 제2측정단계, 및 제1측정단계의 측정결과와 제2측정단계의 측정결과에 의거하여 스테이지가 정지한 상태에서 마크의 위치를 산출하는 산출단계를 구비한 위치검출방법을 제공한다.

본발명의 제4측면에 의하면, 스테이지위에 놓인 기판을 이동시키는 스테이지 및 기판위에 패턴을 투영하는 투영렌즈를 가지는 노광장치의 제어방법으로서, 기판위에 형성된 마크의 위치를 측정하는 제1측정단계와, 스테이지의 평균편차를 측정하는 제2측정단계와, 제1측정단계의 측정결과와 제2측정단계의 측정결과에 의거하여 스테이지가 정지한 상태에서 마크의 위치를 산출하는 산출단계, 및 기판을 목표위치에 위치결정하기 위하여 산출단계의 산출결과에 의거하여 스테이지를 구동하는 위치결정단계를 구비한 노광장치의 제어방법을 제공한다.

본발명의 제5측면에 의하면, 디바이스를 제조하는 방법으로서, 본발명의 제2측면에 따른 노광장치의 스테이지위에 레지스트가 도포된 기판을 배치하는 단계와 노광장치에 기판을 정렬하는 단계, 및 노광장치의 기판으로 패턴을 전사하는 단계를 구비한 디바이스의 제조방법을 제공한다.

본발명의 기타 목적, 특징 및 이점은 첨부한 도면을 참조하면서 이하의 본발명의 실시예의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

[바람직한 실시예의 상세한 설명]

도1은 본발명의 제1실시예에 의한 투영노광장치의 주요부를 개략적으로 도시하는 사시도이다. 도2는 본발명의 제1실시예에 의한 투영노광장치의 주요부를 도시하는 블록도이다. 도3 내지 도5는 도1 및 도2에 도시된 투영노광장치의 동작을 개략적으로 도시하는 흐름도이다. 도6은 도1 및 도2에 도시된 투영노광장치에 사용되는 웨이퍼위의 한 개 쇼트의 정렬마크를 개략적으로 도시하는 도이며,도7은 오프축스코프(OE), 축소투영렌즈(LN), 실제스테이지구동위치 및 목표스테이지구동위치 사이의 관계를 개략적으로 도시하는 도이다.

도1은 본발명의 바람직한 실시예에 의한 투영노광장치의 주요부의 구성을 개략적으로 도시하는 사시도.

도2는 도1에 도시된 투영노광장치의 주요부의 구성을 개략적으로 도시하는 블록도.

도3 내지 도5는 도1 및 도2에 도시된 투영노광장치의 동작을 개략적으로 도시하는 흐름도.

도6은 본발명의 바람직한 실시예에서 사용하는 마크의 설명도.

도7은 오프축스코프(OE), 축소투영렌즈(LN), 목표스테이지위치 및 실제스테이지위치 사이의 관계를 개략적으로 도시하는 도.

도8은 본발명의 다른 바람직한 실시예에 의한 검사기능을 가진 노광장치의 주요부의 구성을 개략적으로 도시하는 사시도.

도9 및 도10은 도8에 도시된 장치의 동작을 개략적으로 도시하는 흐름도.

도11은 도1 및 도2에 도시된 투영노광장치에 의한 공정의 흐름을 도시하는 흐름도.

도12는 제1 내지 제7실시예의 노광장치를 적용할 수 있는 마이크로디바이스의 제조흐름을 설명하는 흐름도.

도13은 도12에 도시된 반도체제조공정의 상세한 흐름을 설명하는 흐름도

본발명의 제1실시예에 의한 투영노광장치(스테퍼)는, 도1에 도시한 바와 같이, 레티클(RT)을 유지하는 레티클홀더(RH), 웨이퍼(WF)위의 정렬마크(간단히 마크로 칭하기도 함)(WAMX 및 WAMY)의 화상을 감지하는 촬상부로서의 오프축스코우프(OE), 웨이퍼(WF)를 이동시키는 XY스테이지(XYS) 및 θ스테이지(θS), X방향의 XY스테이지의 위치 또는 편차(목표위치와 실제위치와의 차이)를 측정하는 레이저간섭계(IFX) 및 미러(MRX), Y방향의 XY스테이지의 위치 또는 편차를 측정하는 레이저간섭계(IFY) 및 미러(MRY), XY스테이지의 회전량 또는 편차를 측정하는 레이저간섭계(IFθ)(미러(MRX)의 공유), 및 제어유닛(CU)을 구비하고 있다.

웨이퍼(WF)상에는, 선행의 노광과 현상공정에서 동일한 패턴이 형성된 다수개의 쇼트(피노광영역)가 배열된다. X방향의 위치를 측정하는 정렬마크(WAMX)와 Y방향의 위치를 측정하는 정렬마크(WAMY)는 각각의 쇼트에서 형성되거나 쇼트의 회로패턴과 함께 그 외주에 형성된다.

오프축스코프(OE)는, 예를 들면, 정렬마크관측용의 광원, 마이크로스코프 및, CCD카메라를 구비하고 있다. 오프축스코프(OE)는 CCD카메라의 촬상평면위의 웨이퍼(WF)위에 정렬마크(WAMX와 WAMY)의 화상을 형성하고, 마크의 화상에 관련된 화상신호를 생성한다.

투영노광장치(ST)에서는, XY스테이지(XYS)의 위치는 X축방향의 레이저간섭계(IFX)와 미러(MRX), Y축방향의 레이저간섭계(IFY)와 미러(MRY), 및 θ방향의 레이저간섭계(IFθ)와 미러(MRX)에 의해 정확하게 측정된다. 웨이퍼(WF)위의 마크의 위치를 측정하기 위해서는, 마크는 XY스테이지(XYS)에 의해 오프축스코프(OE)의 관측위치로 이동된다.

투영노광장치(ST)에서는, 목표위치로부터 θ스테이지(θS)위의 웨이퍼(WF)의 마크(WAMX 와 WAMY)의 이동량은 오프축스코프와 레이저간섭계를 사용하여 얻어진다. 측정결과에 의거하여, 웨이퍼(WF)위의 쇼트(정렬마크)와 레티클(RT)위에 형성된 패턴(더욱 정확하게는, 웨이퍼위에 투영되는 화상) 사이의 이동량은 보정된다. 이 공정에 의해, 레티클(RT)위에 형성된 패턴은 축소투영렌즈(LN)를 통하여 축소될 수 있고, 웨이퍼(WF)위에 이미 형성된 패턴을 정확하게 중첩하도록 노광에 의해 투영될 수 있다(오버레이노광).

오버레이노광은 제어유닛(CU)에 의해 제어된다. 도2에 도시한 바와 같이, 제어유닛(CU)은 위치결정처리명령부(100), 위치측정명령부(200), 촬상제어부(300), 스테이지편차기억부(400), 이동량산출부(500), 최적모드결정부(600) 및 메모리 (1000) 내지(4000)를 구비하고 있다. 촬상제어부(300)는, 촬상부(오프축스코프)(700)에 의한 화상기억기간을, 스테이지편차기억부(400)에 의한 위치편차데이터기억기간과 동기화시킬 수 있다.

도2의 촬상부(700)는 도1에 도시된 오프축스코프(OE)를 포함하고 있다. 도2의 간섭계(800)는 도1에 도시된 레이저간섭계(IFX), (IFY), (IFθ) 및 미러(MRX), (MRY)를 포함하고 있다. 도2의 스테이지(900)는 도1에 도시된 스테이지(XYS)와 (θS)를 포함하고있다.

도1 및 도2에 도시된 투영노광장치의 동작의 윤곽을 도3의 흐름도를 참조하면서 이하 설명한다. 도3의 흐름도에 도시된 공정은 제어유닛(CU)에 의해 제어된다. 디바이스와 제어유닛(CU)은 케이블에 의해 연결된다.

단계 S001에서, 웨이퍼(WF)는 컨베이어유닛(도시되지 않음; 예를 들면, 컨베이어 로봇)에 의한 XY스테이지(XYS)위의 θ스테이지(θS)위의 소정의 위치에 놓여지며 또한 θ스테이지(θS)에 의하여 진공흡착된다.

단계 S002에서, 웨이퍼척(WS)에 의해 유지된 웨이퍼(WF)상의 두 개의 쇼트에 형성된 마크(WAP)의 위치는 오프축스코프(OE)에 의해 검출된다. 이 검출결과에 의거하여, 스테이지(XYS)와 (θS)는 기준 위치에 웨이퍼(WF)를 대략 설정하도록 구동된다.

오프축스코프(OE)의 위치가 고정되므로, 웨이퍼(WF)위의 마크는 스테이지(XYS) 와 (θS)에 의해 오프축스코프(OE)의 관측위치로 이동된다. 오프축스코프(OE)에 의해 웨이퍼(WF)위의 마크 위치를 검출하기 위해서는, 웨이퍼(WF)의 손상을 억제하기 위하여 비노광광이 사용된다.

단계 S003에서, 목표위치와 마크(WAMX), (WAMY)의 위치사이의 어떠한 이동량도 소정의 모든 쇼트에서 오프축스코프(OE)에 의해 검출된다. 보다 상세하게는, 전체적인 정렬방식(AGA)을 사용하는 이 단계에서는, 모든 소정의 쇼트의 마크(WAMX)와 (WAMY)는 관찰위치로 순차적으로 이동되며, 목표위치와 마크(WAMX), (WAMY)의 위치사이의 어떠한 이동량도 검출된다. 이 단계후에, 스테이지(XYS)와 (θS)의 단차이동의 보정량은 이 검출결과에 의거하여 산출된다. 보정량은 제어유닛(CU)의 위치결정처리명령부(100)에 기억되고 스텝-앤드-리피트 노광동작에서 사용된다.

XY 스테이지(XYS)의 위치편차가 레이저간섭계(IFX)와 (IFY)에 의해 측정될 수 있는 한, 스테이지(XYS)가 완전하게 정지할 때 까지 대기하지 않고, 마크위치의 검출을 행한다.

단계 S004에서, 스텝-앤드-리피트 노광을 실행한다. 스테이지(XYS 및 θS)(900)를 이동시킴으로써, 웨이퍼(WF)위의 해당되는 쇼트는 노광위치로 이동되어 세트된다. 레티클(RT)위에 형성된 패턴은 노광광원의 광에 의해 축소투영렌즈(LN)에 의하여 1/5으로 축소되고, 웨이퍼(WF)에 도포된 레지스트에 투영되어, 오버레이 노광이 행하여진다. 이 동작은 웨이퍼(WF)의 모든 쇼트에 대해 반복된다.

모든 쇼트에 대해 오버레이노광이 종료되면, S005단계에서 웨이퍼(WF)는 컨베이어장치(도시되지 않음)에 의해 반출된다.

도3의 단계 S003(전체적인 정렬방식에 의한 정렬)에서 사용되는 마크위치 이동량의 검출방법을, 도2와 도4, 도5의 흐름도를 참조하면서 이하 설명한다.

먼저, 단계 SA001에서, 위치결정처리명령부(100)는, 촬상부(OE)(700)의 관측위치에 웨이퍼(WF)위의 해당되는 마크를 이동시키도록 스테이지(XYS 와 θS)(900)에 명령한다. 이 공정후에, 스테이지(900)의 요동이 완전히 소멸되기 전에 단계 SA002와 SA003가 실행된다.

단계 SA002에서, 비노광 광은 촬상부(700)의 광원구성부에 의해 방출되며, 광원은 조절된다.

비노광 광에 의해 조명되는 웨이퍼(WF)위의 마크의 화상은, 마이크로스코프를 통하여 확대되고, CCD카메라의 화상면위에 형성된다. 마이크로스코프와 CCD카메라는 부분적으로 촬상부(오프축 스코프)(700)를 구성한다.

단계 SA003에서, 스테이지(XYS와 θS)(900)가 완전히 정지하기 전에, 즉 스테이지(900)가 여전히 요동할 때, 화상제어부(300)는 CCD카메라(촬상부)에 화상신호(전하)를 기억하도록 하며, 소정의 관찰시간이 경과할 때까지 계속해서 기억하도록 한다.

스테이지(XYS와 θS)(900)가 완전히 정지하기 전에 개시하는 관측기간동안, 촬상부(700)에 의해 찰상(기억)되는 마크화상은 요동정보를 포함한다. 즉, 이 기억동작에 의하여 요동마크의 평균화상으로서의 화상은 관측기간동안 얻어진다. 관측기간 후에, 촬상제어부(300)는 촬상부(700)에 화상기억을 종료하도록 하며, 또한 촬상부(700)로부터 화상신호를 판독한다. 촬상제어부(300)는 이 화상신호에 의거하여 목표위치로부터 마크의 이동량을 얻으며 또한 메모리(1000)에 이동량을 기억한다.

단계 SA003에서, 화상신호가 촬상제어부(300)의 제어하에서 CCD카메라에 의해 기억(평균화)될 때, 스테이지편차기억부(400)는 관측기간동안 간섭계(IFX 및 IFY)(800)에 의해 측정되는 스테이지(900)의 위치편차데이타를 받아서, 메모리(2000)에 이 위치편차데이터를 기억한다. 스테이지편차기억부(400)는 메모리(2000)에 기억되어 있는 관측기간동안의 위치편차데이터에 의거하여 위치편차의 3σ(σ는 변동(표준편차)을 의미함)와 이 기간내의 스테이지의 위치편차의 평균값을 산출하고, 메모리(2000)에 평균값을 기억한다. 즉, 이 공정에 의해, 화상신호 수신기간동안 스테이지의 규정된표준위치로부터의 오차의 평균데이터가 얻어진다. 휴지기간 동안에, 스테이지는 상기 규정된 위치에서 완전하게 정지하는것이 예상된다. 그러므로, 얻은 데이터는 이 장치의 요동정보를 나타낸다.

단계 SA004에서, 이동량산출부(500)는 메모리(2000)에 기억되어 있는 스테이지의 평균편차에 의거하여 목표마크위치로부터 미리 계산된 평균이동량을 보정해서, 목표위치로부터의 마크의 실제이동량을 산출한다.

마크의 실제이동량은 메모리(4000)에 기억된 정보에 의해 특정된 보정모드에 따라서 산출된다. 이 보정모드는 미리 최적모드결정부(600)에 의해 결정된다. 결정된 보정모드를 특정하는 정보는 메모리(4000)에 기억된다. 보정모드결정과 관련이 있는 예는 제2실시예에서 설명된다.

단계 SA005에서, 상기 측정공정(SA001 내지 SA004)이 AGA의 모든 소정의 쇼트에대해 종료되었는지의 여부를 판정한다. SA005단계에서 "예"이면, 다음 단계인 SA006으로 진행한다. SA005단계에서 "아니오"이면, 단계 SA001로 복귀한다.

단계 SA006에서 위치결정처리명령부(100)는 메모리(3000)에 기억되어 있는 스테이지위의 각 마크의 실제이동량을 나타내는 정보에 의거하여 AGA에 의한 스테이지의 단차동작을 위해 사용되는 보정량을 산출한다.

도4의 단계 SA003에서의 처리에 대하여 도5의 흐름도를 참조하면서 한층 더 상세하게 이하 설명한다.

단계 SAC001에서, 촬상제어부(300)는 스테이지편차기억부(400)에 동기신호를 송신한 다음에, 촬상부(OE)(700)가 단계 SAC002에서 화상신호기억동작을 행하도록 한다.

단계 SAS001와 단계 SAS002에서, 동기신호의 수신을 감시하는 스테이지편차기억부(400)는 촬상제어부(300)로부터 동기신호를 수신하고 또한 촬상부(700)가 화상신호기억을 개시하는 것을 인식하고, 단계 SAS003로 진행한다. SAS003단계에서, 스테이지편차기억부(400)는 간섭계(800)를 사용해서 스테이지(XYS)(900)의 위치편차의 측정을 개시한다. SAS004단계에서, 스테이지편차기억부(400)는 간섭계(800)로부터 이미 공급된 위치편차데이터를 메모리(2000)에 기억한다. 즉, 촬상부(700)에 의한 화상신호의 기억 및 스테이지편차기억부(400)에 의한 위치편차데이터의 수신과 기억은 서로 동기하여 개시된다.

관측기간이 경과해서, 화상신호기억이 종료되면, 촬상제어부(300)는 완성된 화상신호기억이 종료된 것을 스테이지편차기억부(400)에 통보하기 위해 단계 SAC003에서 스테이지편차기억부(400)로 동기신호를 송신한다.

단계 SAC004에서, 촬상제어부(300)는 촬상부(700)로부터의 기억된 (평균)화상신호를 판독하며, 이 판독신호에 의거하여 관측기간내에 해당되는 마크의 이동량을 산출하고, 메모리(1000)에 이동량을 기억한다.

한편, 단계 SAS003 내지 단계 SAS006로 이루어진 루프 중 단계 SAS005에서, 촬상제어부(300)로부터의 동기신호의 수신을 감시하는 스테이지편차기억부(400)는 촬영제어부(300)로부터의 동기신호를 수신하고, SAS007단계로 진행한다. 즉, 촬상부(700)에 의한 화상신호기억과 스테이지편차기억부(400)에 의한 위치편차데이터의 수신과 기억은 서로 동기하여 종료된다.

단계 SAS007에서, 스테이지편차기억부(400)는 관측기간동안 메모리(2000)에 기억된 위치편차데이터로부터 스테이지(XYS)(900)의 위치편차 3σ와 평균값을 산출하고, 이것을 메모리(2000)에 기억한다.

단계 SAS008에서, 값 3σ가 소정의 허용치를 초과할 때 조작단자(CS)를 사용하여 작업자에게 경고한다(도1).

관측기간동안의 스테이지(XYS)(900)의 평균위치편차에 의거하여 CCD카메라로부터 공급된 화상신호를 사용하여 얻어진, 관측기간 동안의 마크의 이동량을 보정하고, 목표위치로부터 마크의 실제이동량을 얻는 방법(단계 SA003 및 SA004)에 대하여 상세하게 이하 설명한다.

도6은 웨이퍼위의 정렬마크의 예를 도시하는 도이다. 이 예에서, 각각의 쇼트는 X방향의 정렬마크(WAMX)와 Y방향의 정렬마크(WAMY)를 가진다. 이 실시예에서는, 촬상부(OE)(700)로부터 판독된 평균화상신호에 의거하여, 마크(WAMX)의 중앙위치(MCX)와 마크(WAMY)의 중앙위치(MCY), 즉 쇼트의 중앙좌표(MCX, MCY)는 두 개의 마크의 이동량으로서 검출된다. 이동량은 촬상부(700)의 좌표계에 표시된다. 예를 들면, 마크가 목표위치와 일치할 때(이동량이 0일때), 촬상부(700)의 CCD카메라에 의해 감지된 화상의 중앙위치는 마크의 중앙부분과 일치한다. 마크가 목표위치와 일치하지 않으면, 이동량은 촬상부(700)의 좌표계(예를 들면, 중심에서 원점(0,0)인 좌표계)에 특정된다.

예를 들면, 도4의 단계 SA003 후에, X방향의 레이저간섭계(IFX)와 Y방향의 레이저간섭계(IFY)에 의하여 측정된, 관측기간 동안의 스테이지(XYS)(900)의 평균위치편차(dx)와 Y방향의 평균위치편차(dy)와 위치편차의 변동(표준편차)σx와 σy의 3배의 값 3σx와 3σy가 메모리(2000)에 기억된다.

스테이지(XYS)(900)가 위치결정되는 동시에 완전히 정지할 때, 스테이지(900)의 실제의 위치와 목표위치는 서로 일치될 수 있다. 그러나, SA003단계에서 스테이지(900)가 완전히 정지하기 전에 스테이지(900)의 어떠한 위치편차도 측정된다. 이것은 스테이지의 위치편차가 스테이지(900)의 목표구동위치와 실제구동위치를 일치시키지 않고 측정되는 것을 의미한다. 그러므로, 촬상장치(700)로부터 판독된 화상신호에 의거하여 산출되는 마크의 이동량은, 실제이동량과 일치하지 않는다.

보다 상세하게는, 마크(WAMX 및 WAMY)의 평균중앙위치(MCX 와 MCY)는, 각각 dx 및 dy만큼 실제 이동량(위치)으로부터 이동한다. 그러므로, 마크(WAMX 및 WAMY)의 실제이동량은, 각각 MCX-dx와 MCY-dy로 주어진다. 보다 상세하게는, X방향의 마크(WAMX)의 실제이동량은 (MCX-dx)와 일치하게 산출되고, Y방향의 마크(WAMY)의 실제이동량은 (MCY-dy)와 일치하게 산출된다.

도7은 오프축스코프(OE), 축소투영렌즈(LN), 목표스테이지구동위치, 및 실제스테이지구동위치(평균위치) 사이의 관계를 개략적으로 도시하는 도이다. 기본라인은 축소투영렌즈의 광축과 오프축스코프의 광축사이의 오프세트값을 나타낸다. 실제노광의 단차이동시에, 스테이지는 오프세트값을 고려하여 구동된다. 평균편차 dx와 dy는 실제로 작은 값이지만, 설명의 편의를 위하여 도7에서는 매우 큰 값을 가진다.

상기 예에서, 스테이지가 완전히 정지하기 전에 오프축스코프에 의해 측정되는 마크의 이동량(위치)은 X 및 Y방향의 레이저간섭계에 의해 측정되는 스테이지의 평균편차의 측정결과에 의거하여 보정된다. 그러나, 반드시 이 방법에 의해 평가를행할 필요는 없다. 측정된 마크위치는 이러한 X축 및 Y축을 따르는 것을 제외하고는 스테이지편차를 사용하여 보정될 수있다. 스테이지위치는 다른 타입의 측정기구에 의하여 측정될 수 있다. 모드결정부(600)는 사용되는 레이저간섭계, 장치의 설치상태, 바닥상태 등의 디바이스의 세팅에 따른 보정모드(예를 들면, 보정에 사용되는 산술표현)를 결정한다.

도6은 대표적인 정렬마크를 표시한다. 그러나, 정렬마크는 이것에 제한되지 않으며, 임의의 다른 정렬마크도, 쇼트의 위치의 측정을 허용하는 한, 사용될 수 있다.

본 실시예에서는, 촬상부(700)와 촬상제어부(300)는, 스테이지(XYS)(900)가 편차를 갖지 않는다는 가정하에서 마크의 이동량(또는 위치)을 산출하는 수단을 구성한다. 간섭계(800)는 스테이지(XYS)(900)가 정지하고 있는 동안에 스테이지의 편차를 추정하는 수단을 구성한다. 이동량산출부(500)는 스테이지가 정지하는 동안에 스테이지의 추정편차에 의거하여, 스테이지(XYS)(900)가 편차를 갖지 않는다는 가정하에서 산출되는 마크의 이동량(즉, 편차를 포함하는 이동량)을 보정하는 수단을 구성하며, 이에 의해 마크의 실제이동량(위치)이 산출된다.

본 실시예에서는, 상기 구성이 반도체소자제조라인(장치)에 결합될 때, 실제위치측정이 행하여질 수 있으며, 전체적인 정렬방식의 정확성이 개선될 수 있다. 본 실시예에 의하면, 정렬을 위한 단순한 측정에 의해 얻어진 측정치의 신뢰성이 개선될 수 있다. 또한, 본 실시예에 의하면, 스테이지위치가 변하여도, 위치는, 변동을 측정하고, 마크측정결과에 그 결과를 반영함으로써 정확하게 측정될 수 있다.

본 실시예에 의하면, 스테이지가 완전히 정지하기 전이어도, 즉 스테이지위치가 변동하고 있을 때에도, 스테이지위의 웨이퍼상에 형성된 마크의 이동량 또는 위치는 정확하게 측정될 수 있다. 그러므로, 스테이지가 완전히 정지할 때까지 처리를 대기할 필요가 없고, 전체적인 정렬 등의 정렬에 필요한 시간을 상당히 단축하여 전체적인 공정을 개선할 수 있다.

도8은 본발명의 제2실시예에 의한 검사기능을 가진 노광장치의 주요부분의 구성을 개략적으로 도시하는 사시도이다. 이 장치는 코터(CO), 투영노광장치(ST) 및 현상기(DE)를 구비하고 있다. 코터(CO)는 웨이퍼(WF)에 레지스트를 도포하는 기능을 가지고 있다. 현상기(DE)는 투영노광장치(ST)에 의해 노광된 검사웨이퍼를 현상하는 기능을 가지고 있다. 도2는 투영노광장치(ST)의 주요부분을 표시하는 블록도이다.

검사기능을 가지는 이 노광장치에서는, 제어유닛(CU)의 명령에 따라서 장치(CO), (ST) 및 (DE) 사이의 코터(CO)의 입구에 놓인 검사웨이퍼를 이동시키면서, 투영노광장치(ST)를 자동적으로 검사한다. 보다 상세하게는, 정렬마크패턴은 투영노광장치(ST)를 사용하여 노광에 의해 검사웨이퍼위의 레지스트에 전사되고, 웨이퍼는 정렬마크를 형성하기 위해 현상된다. 이후, 마크의 위치는 투영노광장치(ST)에서 측정된다. 검사기능을 가진 이 노광장치에서는, 보정모드는 마크위치측정결과에 의해 결정된다(도10의 SA110).

또한, 검사기능을 가진 이 노광장치에서는, 예를 들면 정렬정확도 또는 처리오프세트값은 마크위치측정결과에 의거하여 산출된다. 이들의 결과는 투영노광장치(ST)내의 웨이퍼정렬용 보정값으로서 사용된다.

예를 들면, 한 개의 웨이퍼가, 한 생산로트를 제조하기 위한 웨이퍼로부터 검사웨이퍼로서 선택되어 검사에 사용된다.

제2실시예에 의한 검사기능을 가지는 노광장치의 동작에 대하여 도8 및 도9를 참조하면서 이하 설명한다. 도9에 도시된 공정은 제어유닛(CU)에 의해 제어된다. 이 장치와 제어유닛(CU)은 통신케이블을 통하여 연결되어 있다.

제1단계(S101 내지 S103)에서, 검사웨이퍼(WF)는 웨이퍼세트테이블(WST)상에 놓여진다(S101). 웨이퍼는 운반통로(R1)를 통과하여 코터(레지스트도포장치)(CO)로 운반되고, 레지스트가 웨이퍼의 표면에 도포된다. 웨이퍼(WF)는 운반통로(R2)를 통하여 투영노광장치(ST)로 보내지고, 자동 취급기(HAS)에 의해 θ스테이지(θS)위의 웨이퍼척(WS)위에 놓여지고, 진공흡착된다(S103).

제2단계(S104와 S105)에서, 노광셔터가 개방되고, 레티클(RT)위에 그려진 패턴이 투영렌즈(LN)를 통하여 웨이퍼(WF)에 도포된 레지스트 위에 투영되어 노광된다(S104). 보다 상세하게는, 광원(IL)으로부터의 광은 마스킹블레이드(MB)와 레티클(RT)을 통하여 투영렌즈(LN)에 입사된다. 레티클(RT)위에 형성된 패턴의 화상은 투영렌즈(LN)에 의해 1/5로 축소되어 웨이퍼(WF)에 도포된 레지스트위에 투영된다. 이때에, 제4단계에서 사용되는 정렬마크의 패턴은 노광에 의해 레지스트위에 형성된다. 이 노광은 XY스테이지(XYS)를 이동시키면서 모든 쇼트에 대하여 실행된다.

모든 쇼트의 노광이 종료되면, 웨이퍼(WF)는 웨이퍼척(WS)으로부터 회수용 취급기(HAR)(S105)에 의해 현상기(현상장치)의 반입통로(R3)로 반송된다.제3단계(S106)에서, 운반통로(R3)로 보내진 웨이퍼(WF)는 현상기(DE)에 도달하여 현상된다. 현상이 종료되면, 웨이퍼(WF)는 웨이퍼반입통로(R4)를 통하여 반입통로(R5)로 보내진다.

제4단계(S107 내지 S111)에서, 웨이퍼(WF)는 코터(CO)를 통하여 반입통로(R2)로 보내지며, 자동취급기(HAS)에 의하여 θ스테이지위의 웨이퍼척(WS)위에 놓여 진공흡착된다(S107). 이 단계에서, 웨이퍼(WF)는 코터(CO)에서 레지스트가 도포되지 않고 코터(CO)를 통과한다.

웨이퍼척(WS)위에 놓여진 웨이퍼위의 두 개의 정렬마크(WAML과 WAMR)의 위치는 오프축광학계(오프축스코프)(OE)에 의하여 측정된다. 웨이퍼(WF)는 측정결과에 의거하여 스테이지(XYS)와 (θS)를 구동함으로써 대체적으로 위치결정된다.

각 쇼트의 정렬마크(WML, WMR)의 위치는 TTL오프축방식에 의해 측정되고, 전체적인 정렬은 측정결과에 의해 행하여진다(S109). 보다 상세하게는, 비노광 광원(LSY)에 의하여 방출되는 비노광광, 즉, 네온헬륨레이저는 하프미러(HM)를 통과해서, 미러(MRA)에 의해 반사되고, 웨이퍼(WF)위의 정렬마크(WML)를 조사하기 위해 투영렌즈(LN)를 통과한다. 웨이퍼(WF)에 의해 반사된 비노광광은 투영렌즈(LN)를 통과하고, 미러(MRA)에 의해 반사되고, 하프미러(HM)를 통과해서 CCD카메라(CMY)에 입사한다. 이 동작에 의해, 정렬마크(WML)의 화상은 CCD카메라(CMY)의 화상평면위에 형성된다. 다음에, XY스테이지(XYS)는 CCD카메라(CMY)의 화상평면위에 정렬마크(WML)의 반대쪽에 형성된 정렬마크(WMR)을 형성하기 위하여 이동된다.

CCD카메라(CMY)로부터의 화상신호는 Y방향의 정렬마크(WML)과 (WMR)의 위치를 측정하기 위하여 제어유닛(CU)에 의해 처리된다. 제1실시예에서와 같이, 이 측정은 XY스테이지(XYS)가 완전히 정지하기 전에 실행된다. 측정결과로서, 관측기간동안의 마크의 평균이동량이 얻어진다. 이들의 측정결과는, 레이저간섭계에 의해 측정된 관측기간동안의 스테이지(XYS)의 평균편차에 의거하여 보정되어, 마크의 실제이동량이 산출된다. 이 때, 제1실시예에서와 같이, 스테이지(XYS)의 편차의 변동과 관련된 3σ가 또한 산출된다.

XY스테이지(XYS)를 이동시키면서 전체적인 정렬을 위한 모든 소정의 쇼트에 대해 이 처리를 실행한 후, 스테이지(XYS)의 단차이동의 보정량은 얻어진 마크의 실제이동량에 의거하여 산출된다. 보정량의 예는 X축회전과 관련된 보정량(Rotx), Y축회전과 관련된 보정량(Roty), X축 배율과 관련된 보정량(Magx) 및 Y축 배율과 관련된 보정량(Magy)이다. 이들의 보정량은 제어유닛(CU)에 기억된다.

값 3σ가 허용치를 초과할 때, 조작단자(CS)를 사용하여 작업자에게 경고한다.

전체적인 정렬이 종료된 후에, 웨이퍼(WF)의 실질적인 노광은 스텝-앤드-리피트방식에 의해 XY스테이지(XYS)를 구동하면서 제1쇼트로부터 마지막 쇼트까지 순차적으로 실행된다(S110). 이 때, 노광광원의 광(IL)은 마스킹블레이드(MB)와 레티클(RT)을 통과해서 투영렌즈(LN)에 진입한다. 레티클(RT)위에 형성된 패턴의 화상은 투영렌즈(LN)에 의해 1/5로 축소되고 웨이퍼(WF)에 도포된 레지스트위에 투영된다. 한 개의 쇼트가 노광되면, XY스테이지(XYS)는 다음 쇼트의 노광을 실행하기 위하여 이동한다.

모든 쇼트가 노광된 웨이퍼(WF)는 웨이퍼척(WS)으로부터 회수취급기(HAR)에 의해 현상장치의 반입통로(R3)로 보내진다. 웨이퍼(WF)는 현상되지 않고 반입통로(R4)로 보내지고, 웨이퍼수납테이블(WEN)로 보내져서 반출된다(S111).

도9의 단계 S109에서의 처리를 도10을 참조하면서 한층 더 상세하게 이하 설명한다.

단계 SA101에서, 위치결정명령부(100)는 스테이지(XYS 와 θS)(900)에 촬상부(CMY)(700)의 관측위치로 웨이퍼(WF)위의 해당되는 마크를 이동시키도록 명령한다. 다음에, 단계 SA102와 SA013이 스테이지(XYS와 θS)(900)의 요동이 완전히 없어지기 전에 행하여진다.

단계 SA102에서, 비노광광이 촬상부(CMY)(700)의 광원 구성부에 의해 방사되어, 광원이 조정된다.

비노광광으로 조명된 웨이퍼(WF)위의 마크의 화상은 CCD카메라(CMY)의 화상면위에 형성된다. CCD카메라(CMY)는 부분적으로 촬상부(TTL 오프축 스코프)(700)를 구성한다.

단계 SA103에서 촬상제어부(300)에 의해, 스테이지(XYS와 θS)가 완전히 정지하기 전에, 즉 스테이지(900)가 여전히 요동하고 있을 때, CCD카메라(CMY)가 마크화상의 기억을 개시하고, 이 기억은 소정의 관측기간이 경과할 때 까지 계속된다.

단계 SA103에서, 화상신호가 CCD카메라(CMY)에 의해 수신되는 관측기간동안, 스테이지편차기억부(400)는 간섭계(IFX, MRX,IFY, MRY 및 IFθ)로부터 스테이지의 위치편차데이터를 수신하고, 이 데이터를 메모리(2000)에 기억한다.

단계 SA104에서, 촬상제어부(300)는 촬상부(700)로부터 관측기간 동안의 평균마크화상과 관련된 화상신호를 판독하고,예를 들면, 화상신호에 의거하여 관측기간동안의 목표위치로부터의 마크의 이동량을 산출한다.

단계 SA105에서, 스테이지편차기억부(400)는 메모리(2000)에 기억된, 관측기간동안의 위치편차데이터에 의거하여 관측기간 동안의 스테이지(900)의 3σ(σ는 변동을 의미함)와 평균편차값을 계산한다. 위치편차데이터는 스테이지(XYS)의 x, y성분과 스테이지(θS)의 θ성분을 포함하고 있다.

단계 SA106에서는, 단계 SA104에서 산출된 마크의 이동량을 나타내는 데이터가 메모리(1000)에 기억된다. 또한, 단계 SA105에서 산출된 스테이지의 3σ와 평균편차가 메모리(2000)에 기억된다.

단계 SA107에서는, 단계 SA105에서 산출된 값3σ가 소정의 허용된 범위 이내에 있는지의 여부를 판정한다. 단계 SA107에서 "예"라면, 단계 SA109로 진행한다. 값 3σ가 허용치를 초과하면, 단계 SA108에서 단자(CS)를 사용하여 작업자에게 경고하고, 다시 쇼트내의 마크의 위치를 측정하기 위하여 단계 SA103으로 복귀한다.

단계 SA109에서, AGA의 모든 소정의 쇼트에 대한 상기 측정처리(SA101 내지 SA108)가 종료되었는지의 여부를 판정한다. 단계 109에서 "예"라면, 단계 SA110으로 진행하고, 단계 SA109에서 "아니오"라면, 단계 SA101으로 복귀한다.

단계 SA110에서, 단계 SA104에서 얻은 마크의 이동량과 위치편차데이터에 의거하여 최적의 보정모드(예를 들면, 보정에 사용되는 산술적 표현)를 결정하고, 메모리(4000)에 모드를 특정하기 위한 정보를 기억한다.

단계 SA111에서, 메모리(4000)에 기억된 정보에 의해 특정된 보정모드에 따라서, 마크의 실제 이동량은 메모리(1000)에 기억된 마크의 이동량과 메모리(2000)에 기억된 스테이지(900)의 평균위치편차에 의거해서 산출되고, 산출된 결과는 메모리(3000)에 기억된다. 또, 정렬의 정확도 또는 처리오프세트의 값은 효율적으로 산출될 수 있고, 후속하는 공정(실제 노광공정)의 웨이퍼정렬용의 보정값으로서 사용된다.

단계 SA111에서, 스테이지(900)의 단차이동보정량은 각각의 마크의 실제이동량(또는 위치)을 나타내는 정보에 의거하여 산출된다.

TTL오프축방식에 의하여 검출되는 각각의 마크의 이동량을 보정하는 방법을 다음에 설명한다. 촬상제어부(300)는 CCD카메라(CMY)로부터 공급된 화상신호에 의거하여 목표위치로부터의 이동량으로서 X와 Y방향의 마크의 중심위치(MCX와 MCY)를 검출한다고 가정한다. 단계 SA106가 실행되면, X방향의 레이저간섭계(IFX)와 Y방향의 레이저간섭계(IFY)에 의해 측정되는, 관측기간동안의 스테이지(XYS)(900)의 X방향의 평균편차와 Y방향의 평균편차 및 편차의 변동(표준편차) σx와 σy의 3배 수치인 3σx와 3σy가 메모리(2000)에 기억된다. 마크의 실제이동량(위치)은 dx와 dy을 사용하여 마크의 측정된 중앙위치(MCX와 MCY)를 보정함으로써 얻어진다. 보다 상세하게는, X, Y방향의 마크의 실제이동량은 각각 MCX-dx와 MCY-dy로 주어진다.

예를 들면, X방향의 스테이지(900)의 편차dx가 작고, X방향의 측정된 마크위치를 보정할 필요가 없으면, X방향의 마크위치를 보정하지 않고 Y방향의 마크위치만을 보정하기 위한 보정모드가 모드결정부(600)에 의해 결정될 수 있다.

도11은 본발명의 제3실시예에 의한 공정의 흐름을 도시하는 흐름도이다. 본 실시예에서는, 제1실시예의 측정순서(도4,도5의 단계 SA003)는 변경된다. 제1실시예와 다른 부분만을 설명한다.

본 실시예에서는, 목표위치의 마크의 이동량을 스테이지(XYS와 θS)를 이동시키면서 검출한다. 보다 상세하게는, 본 실시예에서는, 웨이퍼위의 해당되는 마크가 촬상부(오프축스코프(OE))(700)의 관측영역을 통과할 때, 웨이퍼가 놓여지는 스테이지(900)는 정속도로 이동한다. 마크가 관측영역을 통과할 때, 촬상부(오프축스코프(OE))(700)는 마크의 이동량을 검출하는 동시에 스테이지(900)의 위치편차를 검출한다. 두 개의 검출결과에 의거하여, 마크의 실제이동량이 검출된다.

먼저, 단계 SAS011에서, 스테이지편차기억부(400)는, 촬상부(OE)(700)가 해당되는 마크를 관찰할 수 있는 위치(관측영역)에 스테이지(900)가 도달했는지의 여부를 스테이지(900)의 목표위치데이터에 의거하여 판정한다. 단계 SAS001에서 "예"이면,단계 SAS012에서 스테이지편차기억부(400)는 관측을 개시하기 위한 동기신호를 촬상제어부(300)로 보낸다.

단계 SAS013에서, 스테이지편차기억부(400)는 스테이지(XYS와 θS)(900)의 위치편차의 측정을 개시한다. 측정결과는 단계SAS014에서 스테이지편차기억부(400)에 의해 메모리(2000)에 기억된다.

다음에, 단계 SAS015에서, 스테이지편차기억부(400)는 해당되는 마크가 관측영역을 통과했는지의 여부를 판정한다. 단계 SAS015에서 "아니오"이면, 단계 SAS013으로 복귀하여 측정처리를 계속한다. 단계 SAS015에서 "예"이면, 단계 SAS015(위치편차데이터의 기억의 종료)로 진행한다.

단계 SAS016에서, 스테이지편차기억부(400)가 관측의 종료를 나타내는 동기신호를 촬상제어부(300)로 보낸다. 단계 SAS017에서, 스테이지편차기억부(400)는 X, Y방향의 스테이지(XYS와 θS)의 평균편차 dx , dy 및 편차의 3σ를 메모리(2000)에 기억된 위치편차데이터에 의거하여 산출하여, 그 값을 메모리(2000)에 기억한다.

단계 SAS018에서, 값 3σ가 소정의 허용된 값을 초과할 때, 조작 단자(CS)를 사용하여 작업자에게 경고한다(도1).

한편, 동기신호의 수신을 감시하는 촬상제어부(300)는, 스테이지편차기억부(400)로부터 동기신호를 수신하며, 또한 스테이지편차기억부(400)가 스테이지(900)의 위치기억을 개시한 것을 인식하고, 단계 SAC012로 진행한다.

단계 SAC012에서, 촬상제어부(300)는 촬상부(OE)(700)로 하여금 화상신호의 기억(합성)을 행하게 한다. 단계 SAC013에서,촬상제어부(300)는 스테이지편차기억부(400)로부터 동기신호를 수신하고, 스테이지편차기억부(400)가 스테이지(900)의 위치편차데이터의 기억을 종료한 것을 인식하고, 화상신호의 기억을 종료한다.

단계 SAC014에서, 촬상제어부(300)는 기억된 화상신호에 의거하여 관측기간동안의 마크의 평균이동량(MCX와 MCY)를 산출하고, 이것을 측정결과로서 메모리(1000)에 기억한다.

이동량(위치)은 관측기간동안 정속도로 이동하는 마크의 목표위치로부터의 이동량의 평균값이다. 단계 SAS007에서 산출되는 평균편차는 관측기간동안 정속도로 이동하는 스테이지(900)의 목표위치로부터의 평균편차이다. 그러므로, 단계 SAC014에서 산출된 마크 이동량이 단계 SAS017에서 산출되는 스테이지(900)의 평균편차에 의거하여 보정되면 목표위치로부터의 스테이지(900)위의 마크의 실제이동량이 산출될 수 있다.

제3실시예에 의하면, 웨이퍼위의 마크의 이동량을 스테이지를 이동시키면서 검출할 수 있으므로, 전체적인 정렬 등의 정렬은 고속으로 행해 질 수 있다.

상기 실시예는 스테이지가 정지한 후에(예를 들면, 요동이 일반적으로 없어지는데 예상되는 시간이 경과한 후에) 소정의 시간이 경과하였을 때 웨이퍼위의 마크의 위치를 측정하기에 또한 적합하다. 이 경우에, 바닥의 요동에 기인하는 마크위치측정오차가 방지될 수 있다.

상기 실시예에 의하면, 촬상부에 의해 마크의 화상을 감지함으로써 측정되는 목표위치로부터의 마크의 이동량은 스테이지의 편차에 의거하여 보정된다. 이 공정에 의해, 마크의 실제이동량이 얻어질 수 있다.

상기 실시예에 의하면, 정렬은 마크의 실제 이동량에 의거하여 행하여지므로, 정렬의 정확성이 높게된다.

제1, 제2실시예에 의하면, 스테이지의 요동상태가 스테이지의 편차의 측정을 허용하면, 스테이지위에 놓여진 물체위의 마크의 이동량은 스테이지가 완전히 정지하기 전에도 정확하게 측정될 수 있다.

상기 실시예에 의하면, 보정모드를 결정하는 기능이 준비되기 때문에, 적절한 보정모드는 장치 또는 바닥의 상태에 따라서 선택될 수 있다. 그러므로, 안정적인 정렬이 실현될 수 있다.

상기 실시예에 의하면, 스테이지가 요동 또는 이동하고 있을 때에도, 스테이지위의 물체의 실제이동량을 얻을 수 있다. 이 때문에, 특히 전체적인 정렬은 고속으로 행하여 질 수 있다. 특히, 상기 실시예에 의하면, 스테이지가 정지할 때까지 처리를 대기할 필요가 없으므로, 전체적인 정렬은 고속으로 행하여 질 수 있다.

상기에서 설명한 노광장치를 사용하여 디바이스를 제조하는 방법의 실시예에 대하여 이하 설명한다.

도12는 반도체디바이스(예를 들면, IC 또는 LSI, 액정패널, 또는 CCD등의 반도체칩)를 제조하는 흐름을 도시한다.

단계1(회로설계)에서, 반도체디바이스의 회로가 설계된다. 단계2(마스크제조)에서, 설계된 회로패턴을 구비한 마스크가 제조된다.

단계3(웨이퍼 제조)에서, 실리콘등의 재료를 사용하여 웨이퍼가 제조된다. 전공정으로 칭하는 단계4(웨이퍼 처리)에서는,제조된 마스크와 웨이퍼를 사용하여 리소그래피기술에 의해 웨이퍼위에 실제 회로가 형성된다.

후공정으로 칭하는 단계5(조립)에서는, 반도체칩이 단계4에서 제조된 웨이퍼로부터 형성된다. 이 단계는 조립(다이싱과 본딩) 및 패키징(칩 봉입)등의 공정을 포함한다.

단계6(검사)에서는, 단계5에서 제조된 반도체디바이스의 내구성테스트와 동작체크테스트를 포함하는 검사가 행하여 진다. 반도체디바이스는 이들의 공정을 거쳐서 완성되어 출하된다(단계7).

도13은 웨이퍼처리의 상세한 흐름을 도시하고 있다. 단계11(산화)에서, 웨이퍼의 표면이 산화된다. 단계12(CVD)에서, 절연막이 웨이퍼의 표면에 형성된다.

단계13(전극형성)에서, 전극이 증착에 의해 웨이퍼위에 형성된다. 단계14(이온주입)에서, 웨이퍼에 이온이 주입된다. 단계15(레지스트 처리)에서, 웨이퍼에 감광제가 도포된다. 단계16(노광)에서, 마스크의 회로패턴이 상기에서 설명한 노광장치를 사용하여 노광을 행함으로써 웨이퍼위에 프린트된다.

단계17(현상)에서, 노광된 웨이퍼는 현상된다. 단계18(에칭)에서, 현상된 레지스트 화상과는 다른 부분이 에칭된다. 단계19(레지스트트박리)에서, 에칭후에 잔류하는 불필요한 레지스트가 제거된다. 이들의 단계를 반복함으로써, 회로패턴의 다층구조는 웨이퍼위에 형성된다.

이 실시예의 제조방법이 사용될 때, 종래에 제조하기 어려웠던 집적도가 매우 높은 반도체디바이스가 제조될 수 있다.

본발명은 상기 실시예에 제한되지 않으며 본발명의 범위과 사상의 범위내에서 수정이 이루어질 수 있다. 그러므로, 본발명의 범위를 공중에게 알리기 위하여 이하의 청구항이 작성되었다.

Claims

스테이지위에 놓인 물체(WF)위에 형성된 마크(WAMX, WAMY)의 위치를 검출하는 검출장치로서,

물체(WF)위에 형성된 마크(WAMX, WAMY)의 화상을 감지함으로써 화상데이터를 얻는 촬상계(OE)와,

스테이지의 위치편차의 평균데이터(dx, dy)를 얻는 측정계와;

상기 촬상계에 의해 얻어진 화상데이터와 상기 측정계에 의해 얻어진 평균데이터(dx, dy)에 의거하여 스테이지가 정지한 상태에서 마크의 위치(MCX-dx, MCY-dy)를 산출하는 산술부

를 구비하는 것을 특징으로 하는 검출장치.
제1항에 있어서, 상기 촬상계는 소정의 관측기간동안 마크의 화상에 관련된 화상신호를 기억하고, 기억된 화상신호에 의거하여 관측기간동안의 마크의 평균위치(MCX, MCY)를 얻는 것을 특징으로 하는 검출장치.
제1항에 있어서, 상기 촬상계와 상기 측정계는 실질적으로 동일한 관측기간동안, 각각 마크의 화상데이터와 스테이지의 평균편차(dx, dy)를 얻는 것을 특징으로 하는 검출장치.
제1항에 있어서, 상기 촬상계가 마크의 화상데이터를 얻을 수 있는 위치로 스테이지가 이동한 후, 스테이지가 정지하기 전에, 상기 촬상계와 상기 측정계는 각각, 마크의 화상데이터와 스테이지의 평균편차를 얻기위하여 동작을 개시하는 것을 특징으로 하는 검출장치.
제1항에 있어서, 상기 촬상계는 오프축스코프(OE)를 포함하는 것을 특징으로 하는 검출장치.
제1항에 있어서, 상기 측정계는 간섭계(IFX, IFY, IFθ, MRX, MRY)를 포함하는 것을 특징으로 하는 검출장치.
제1항에 있어서, 상기 물체는 복수의 영역을 가지고, 또한 마크는 각영역에 대응하여 형성되고,

스테이지가 정지한 상태에서 복수의 마크의 위치는 상기 촬상계, 상기 측정계 및 상기 산술부에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는 검출장치.
제7항에 있어서, 복수의 마크의 위치의 검출결과에 의거하여 전체적인 정렬(global alignment)을 행하는 위치결정제어부를 부가하여 구비한 것을 특징으로 하는 검출장치.
제1항에 있어서, 상기 촬상계가 마크의 화상데이터를 얻을 수 있는 영역에서, 스테이지를 소정의 속도로 이동시키면서, 상기 촬상계와 상기 측정계는 각각, 마크의 화상데이터와 스테이지의 평균편차를 얻도록 동작을 행하고, 또한 측정결과에 의거하여, 스테이지가 정지하고 있는 동안에 상기 산술부는 마크의 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 검출장치.
제9항에 있어서, 상기 소정의 속도는 정속도인 것을 특징으로 하는 검출장치.
스테이지위에 놓인 기판(WF)을 이동시키는 스테이지와;

기판(WF)위에 패턴을 투영하는 투영렌즈(LN)와;

기판(WF)위에 형성된 마크(WAMX, WAMY)의 위치(MCX, MCY)를 측정하는 제1측정수단과;

상기 스테이지의 평균편차(dx, dy)를 측정하는 제2측정수단과;

상기 제1측정수단에 의한 측정결과(MCX, MCY)와 상기 제2측정수단에 의한 측정결과(dx, dy)에 의거하여 상기 스테이지가 정지한 상태에서 마크의 위치(MCX-dx, MCY-dy)를 산출하는 산출수단과;

기판(WF)을 목표위치에 위치결정하기 위하여 상기 산출수단에 의한 산출결과에 의거하여 상기 스테이지를 구동하는 위치결정수단

을 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제11항에 있어서, 상기 제1측정수단은 마크의 화상을 감지하는 촬상수단을 구비하고, 이 촬상수단은 소정의 관측기간동안 마크의 화상에 관련된 화상 신호를 기억하고 또한 기억된 화상신호에 의거하여 관측기간동안의 마크의 평균위치를 얻는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제11항에 있어서, 상기 제1측정수단과 제2측정수단은 각각 실질적으로 동일한 관측기간동안 마크의 평균위치와 상기 스테이지의 평균편차를 측정하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제11항에 있어서, 상기 제1측정수단이 마크의 위치를 측정할 수 있는 위치로 상기 스테이지가 이동한 후, 상기 스테이지가 정지하기 전에, 상기 제1측정수단과 상기 제2측정수단은 각각 마크의 위치와 상기 스테이지의 평균편차의 측정을 개시하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제11항에 있어서, 상기 제1측정수단은 오프축스코프(OE)를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제13항에 있어서, 상기 제2측정수단은 간섭계(IFX, IFY, IFθ, MRX, MRY)를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제11항에 있어서, 기판은 노광되어야 할 복수의 영역을 구비하고 있고, 마크는 노광되어야 할 각각의 영역과 대응하여 형성되어 있고,

상기 스테이지가 정지하고 있는 동안 복수의 마크의 위치는 상기 제1측정수단, 상기 제2측정수단 및 상기 산출수단에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제17항에 있어서, 복수의 마크의 위치의 검출결과에 의거하여 전체적인 정렬을 행하는 위치결정수단을 부가하여 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제11항에 있어서, 상기 제1측정수단이 마크의 위치를 측정할 수 있는 영역에서, 소정의 속도로 상기 스테이지를 이동시키면서, 상기 제1측정수단과 상기 제2측정수단은, 각각 마크의 위치와 상기 스테이지의 평균편차를 측정하고, 또한 상기 산출수단은 측정결과에 의거하여 상기 스테이지가 정지한 상태에서 마크의 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제19항에 있어서, 상기 소정의 속도는 정속도인 것을 특징으로 하는 노광장치.
제11항에 있어서, 상기 스테이지가 정지하고 있는 동안 상기 산출수단이 마크의 위치를 산출할 때, 적용되어야 할 산출모드를 결정하는 결정수단을 부가하여 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제21항에 있어서, 상기 결정수단은, 상기 노광장치에 의해 패턴을 노광함으로써 형성된 마크를 가진 검사기판을 상기 스테이지위에 놓으면서 상기 제1측정수단과 상기 제2측정수단에 의해 측정된 마크의 위치와 상기 스테이지의 편차에 의거하여 보정모드를 결정하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
스테이지위에 놓인 물체(WF)위에 형성된 마크(WAMX, WAMY)의 위치를 검출하는 검출방법으로서,

물체(WF)위에 형성된 마크(WAMX, WAMY)의 위치(MCX, MCY)를 측정하는 제1측정단계와;

스테이지의 평균편차(dx, dy)를 측정하는 제2측정단계와;

제1측정단계의 측정결과(MCX, MCY)와 제2측정단계의 측정결과(dx, dy)에 의거하여 스테이지가 정지한 상태에서 마크의 위치(MCX-dx, MCY-dy)를 산출하는 산출단계

를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 마크위치의 검출방법.
스테이지위에 놓인 기판(WF)을 이동시키는 스테이지와, 기판(WF)위에 패턴을 투영하는 투영렌즈(LN)를 가지는 노광장치를 제어하는 방법으로서,

기판(WF)위에 형성된 마크(WAMX, WAMY)의 위치(MCX, MCY)를 측정하는 제1측정단계와;

스테이지의 평균편차(dx, dy)를 측정하는 제2측정단계와;

제1측정단계의 측정결과(MCX, MCY)와 제2측정단계의 측정결과(dx, dy)에 의거하여 스테이지가 정지한 상태에서 마크의 위치(MCX-dx, MCY-dy)를 산출하는 산출단계와;

기판(WF)을 목표위치에 위치결정하기 위하여 산출단계의 산출결과에 의거하여 상기 스테이지를 구동하는 위치결정단계

를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치의 제어방법.
제11항에 기재된 상기 노광장치의 스테이지위에 레지스트로 도포된 기판을 배치하는 단계와;

상기 노광장치에 기판을 정렬하는 단계와;

상기 노광장치의 기판으로 패턴을 전사하는 단계

를 구비하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.