KR100381559B1 - 노광방법 - Google Patents

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Abstract

감광성 기판을 노광하기 위한 노광방법은 다음과 같은 단계, 즉 동일한 패턴으로 노광될 최소 노광 면적유니트로써 각각 한정되는 상기 기판상의 결합된 N 쇼트영역(여기서, N은 2와 동일하거나 또는 큰 정수이다)의 한 필드와 동일한 크기의 상대적으로 큰 노광필드를 가진 제 1노광장치를 사용함으로써 노광을 수행하는 단계 및 제 1마스크 패턴의 상이 전달되는 상기 감광성 기판상의 각각의 상기 쇼트영역의 한 필드와 동일한 크기의 상대적으로 작은 노광필드를 가진 제 2노광장치를 사용함으로써 노광을 수행하는 단계를 포함하며, 상기 상대적으로 큰 노광필드에 대응하는 상기 감광성 기판상의 상기 N 쇼트영역의 한 그룹은 제 1마스크 패턴의 상으로 노광되기 위해서 상대적으로 큰 단일 노광 면적유니트로써 처리되며, 상기 제 1 마스크 패턴의 상기 상으로 노광할 때 상대적으로 작은 단일 노광 면적유니트로써 처리된 상기 N 쇼트영역의 상기 그룹에 대한 각각의 쇼트영역은 제 2마스크 패턴의 상으로 노광되며, 상기 N 쇼트영역의 상기 그룹으로부터 선택된 하나의 쇼트영역에 연관된 정렬 마스크를 사용함으로서 상기 감광성 기판 및 상기 제 2마스크 패턴사이에 정렬이 확립된다. 예를들어, 연속적인 포토리드그래픽 공정이 기판상에 서로 중첩될 다수의 층을 형성하기 위해 기판상에서 실행될 때, 상기 층은 임계층 및 중간층 모두를 포함하며, 상기 방법은 층사이의 고스루풋 및 고정확도함께 그 층에 의해 요구된 적절한 해상도로 마스크 패턴에 대응하는 각각의 층을 노광할 수 있다.

Description

노광방법
본 발명은 반도체 소자 등의 제조공정에 사용된 것처럼 기판상에 마스크 패턴을 전사하기 위해서 감광 기판의 노광을 실행하기 위한 노광방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 기판상의 소위 중간층 및 임계층을 차례로 노광하기 위해 포토리도그라픽 공정에 적합한 노광방법에 관한 것이며, 상기 중간층은 중간 해상도만을 필요로하여 반도체 메모리칩을 제조하기 위한 이온 주입공정에 사용되나, 상기 임계층은 고 해상도를 필요로 한다.
VLSI(극초대규모 집적회로) 및 액정 디스플레이 등과 같은 반도체 장치를 제조하기 위한 포토리도그라픽 공정을 실행하기 위한 다양한 축소 투영 노광장치(예를 들어,스텝퍼)가 종래에 사용되었다. 일반적으로, VLSI 제조공정은 웨이퍼 위에 서로 중첩될 회로패턴의 다수의 층의 형성을 포함한다. 이들 층 사이에서, 어떤 것은 고해상도를 필요로 하며 이같은 층은 소위 "임계층"이라 불리며, 다른 것은 중간 해상도만을 필요로 하며, 이같은 층은 소위 "중간층"이라 불린다. 예를 들어, 반도체 메모리칩을 제조하기 위한 이온주입공정에 사용된 층은 전형적인 중간층이다. 다시 말해서, 노광공정에 의해 중간층 위에 인쇄된 패턴은 임계층 위에 인쇄된 패턴보다 넓은 라인폭을 가진다.
더욱이, 최근 VLSI 제조공장에서, 다른 형태의 노광장치가 작업 처리량(즉, 시간당 처리될 수 있는 웨이퍼의 수)을 개선하기 위해서 다른 형태의 층을 노광하기 위한 특정형태의 VLSI의 제조공정에 사용되는 것은 보통 실제적이다. 그러나, 비록 다른 형태의 노광장지가 사용될지라도, 그들은 특정 형태의 VLSI의 최소 라인폭에 대응하는 동일한 해상도를 가진다. 따라서, 임계층 및 중간층 모두를 포함하는 VLSI의 제조공정에서, 중간층의 노광은 고해상도 투영 노광장치를 사용함으로서 현재까지 실행됐으며, 이것은 사실상 임계층의 노광을 위해 필요하나 중간층의 노광을 위해 필요하지는 않다.
스텝퍼가 아니라 소위 "정렬기"라 불리는 1:1 거울 투영형태의 노광장치인 투영 노광장치를 포함하는 노광 시스템이 사용된다. 정렬기는 중간층을 노광하기 위해 사용된다. 특히, 정렬기는 고작업 처리량을 제공하기 위해서 일괄(one pass) 동작에 의해 웨이퍼의 전체표면을 노광하나, 축소 투영노광이 아니라 1:1 투영노광을 실행하기 때문에 저해상도만을 제공하며, 이것은 임계층에서 요구된 고해상도에 적절하지 않다.
앞서 기술된 종래기술에 비해, 중간층의 노광이 임계층의 노광을 위해 적합한 투영 노광장치를 사용함으로서 실행되는 경우, 저작업 처리량 문제에 부딪친다, 임계층에 적합한 투영 노광장치가 고해상도를 가져서, 이것은 고 축소비로 축소 투영함으로써 실행된다. 따라서, 고 축소비는 매우 작은 장치의 노광 필드의 크기를 만들어서, 저 작업 처리량을 발생시킨다. 즉, 투영 노광장치의 노광 필드가 좁을수록, 웨이퍼상의 쇼트영역의 큰 수가 분리 노광쇼트를 통해 노광되야하며, 이것은 웨이퍼의 전체표면의 노광을 완성하기 위해 긴 공정시간을 요구한다. 한 번에 노광된 분야의 크기가 상대적으로 적은 경우, 웨이퍼상의 쇼트영역의 수는 매우 커진다. 따라서, 공정 시간은 쇼트영역에 비례하여 길어진다. 또한, 중간층의 노광을 실행하기 위한 고해상도 투영장치의 사용은 고해상도를 가진 투영 광시스템이 저해상도의 시스템보다 비싸기 때문에 VLSI와 같은 특정형태의 반도체장치용 고가의 제조장비를 필요로 한다.
더욱이, 연속적인 포토리도그래픽 공정이 VLSI 등을 제조하기 위해 웨이퍼상에 서로 중첩될 다수의 층을 형성하기 위해 실행될 때, 그것은 웨이퍼상의 쇼트영역 및 웨이퍼상에 전달된 패턴을 가진 레티클(RA) 사이에 정밀한 노광을 실행하기 위해 요구된다. 전형적으로, 이 목적을 위해서 소정 어레이에 배열된 웨이퍼 정렬 마크(웨이퍼 마크)가 웨이퍼상에 형성되며, 웨이퍼 및 레티클(RA)은 웨이퍼 마크(MX)의 위치에 기초하여 서로 정렬된다. 이같이 기술된 환경하에서, 연속적인 포토리도그래픽 공정이 단지 중간층을 형성하기 위해서만 실행되는 것이 아니라 웨이퍼상에 서로 중첩될 임계층을 형성하기 위해서 실행될 때 웨이퍼 및 레티클(RA) 사이에 정밀하게 정렬시키는 노광방법이 바람직하다.
본 발명의 목적은 기판상에 서로 중첩될 다수의 층을 형성하기 위해 연속적인 포토리도그라픽 공정에 사용하기에 적합한 노광방법을 제공하는 것이며, 상기 층은 임계층 및 중간층 모두를 포함하며, 이것은 대응층에서 요구된 적절한 해상도를 가지며 인접한 층 사이의 정합(registration)을 정밀하게 하는 대응 마스크 패턴에 각각의 층을 노광할 수 있다. 또한, 노광방법은 보다 적은 비용의 장치를 사용함으로서 고작업 처리량을 제공할 수 있다.
본 발명의 한 양상에 따르면, 감광기판(W)을 노광하기 위한 노광방법은 다음과 같은 단계, 즉 동일한 패턴으로 노광될 최소 노광 면적 유니트로써 각각 한정되는 상기 기판상의 결합된 N 쇼트영역(SBi)(여기서, N은 2 이상의 징수이다)의 한 필드와 동일한 크기의 상대적으로 큰 노광필드(4B)를 가진 제 1노광장치(1B)를 사용함으로써 노광을 수행하는 단계 및 제 1마스크 패턴의 상이 전달되는 상기 감광성 기판상의 각각의 상기 쇼트영역(SAij)의 한 필드와 동일한 크기의 상대적으로 작은 노광필드(4A)를 가진 제 2노광장치(1A)를 사용함으로써 노광을 수행하는 단계를 포함하며, 상기 상대적으로 큰 노광필드에 대응하는 상기 감광성 기판상의 상기 N쇼트영역(SBi)의 한 그룹은 제 1마스크 패턴의 상으로 노광되기 위해서 상대적으로 큰 단일 노광 면적 유니트(SBi)로써 처리되며, 상기 제 1마스크 패턴의 상기 상으로 노광할 때 상대적으로 작은 단일 노광 면적 유니트(SAij)로써 처리된 상기 N쇼트영역(SBi)의 상기 그룹에 대한 각각의 쇼트영역은 제 2마스크 패턴(RA,2A)의 상으로 노광되며, 상기 N쇼트영역의 상기 그룹(SB1= SA11- SA14)으로부터 선택된 하나의 쇼트영역에 연관된 정렬 마스크(MX11, MY11)를 사용함으로서 상기 감광성 기판 및 상기 제 2 마스크 패턴 사이에 정렬이 확립된다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 감광성 기판을 노광하기 위한 방법은 다음과 같은 단계, 즉 동일한 패턴으로 노광될 최소 노광 면적 유니트로써 각각 한정되는 상기 기판상의 쇼트영역(SAij)의 한 필드와 동일한 크기의 상대적으로 작은 노광필드(4A)를 가진 제 2 노광장치(1A)를 사용함으로써 노광을 수행하는 단계 및 결합된 상기 N 쇼트영역(SBi)(N은 2 이상의 정수이다)의 한 필드와 동일한 크기의 상대적으로 큰 노광필드(4B)를 가진 제 1 노광장치를 사용함으로써 노광을 수행하는 단계를 포함하며, 상기 상대적으로 작은 노광필드에 대응하는 상기 감광성 기판상의 각각의 상기 쇼트영역은 제 2마스크 패턴의 상으로 노광되기 위해서 상대적으로 작은단일 노광 면적 유니트로써 처리되며, 상기 상대적으로 큰 노광필드(4B)에 대응하는 상기 감광성 기판상의 상기 N쇼트영역(SBi)의 그룹은 제 1 마스크 패턴의 상으로 노광되기 위해서 상대적으로 큰 단일 노광 면적 유니트(SBi)로써 처리되며, 상기 감광성 기판(W) 및 상기 N 쇼트영역의 상기 그룹에서 정렬 마크(MX1, MY11, ..., MX14, MY14)의 N 그룹로부터 선택된 정렬 마크의 위치에 기초한 상기 제 1 마스크 패턴 사이에 정렬이 확립된다.
이같은 노광방법에서, 상기 제 1 노광장치(1B)가 상기 제 1 마스크 패턴(RB, 2B)으로 상기 감광성 기판(W)의 노광을 실행하기 위해 사용될 때, 오프셋, 주사인자, 회전 및 직사각형으로 이루어진 파라미터 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 파라미터에 의해 나타나는 상기 감광성 기판(W) 및 상기 제 1 마스크 패턴 사이의 다수의 정렬 에러 형태 중의 하나는 단일 노광 면적 유니트로써 처리된 N 쇼트영역의 상기 그룹에서 정렬 마크(MX11, MYij, ..., MX14, MY14)의 상기 N 그룹로부터 선택되는 정렬 마크의 위치에 기초하여 보정된다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 제 1 및 8 내지 11도에 기술된 것처럼, 노광장치(1B)를 사용함으로서 상기 감광성 기판상에 서로 정합된 다수의 마스크 패턴으로 감광성 기판(W)을 노광하기 위한 방법이 기술되며, 노광 면적 유니트로서 각각의 상기 쇼트영역을 처리하며 상기 각각의 쇼트영역상에 제 1마스크 패턴을 전달함으로서 감광기판(W)상에 층이 형성되어, 다수의 각각의 상기 제 1마스크 패턴은 각각의 쇼트영역에 연관된 정렬 마크(MXi1, MYi1, ... )와 함께 상기 층에 주기적으로 전달되며, 상기 노광장치(1B)는 결합된 N 쇼트영역(여기서 N은 2 이상)의 필드와 동일한 크기의 노광필드(4B)를 가진다. 이같은 노광방법에 있어서, 상기 노광장치(1B)는 상기 층이 형성되는 상기 감광성 기판의 노광을 실행하기 위해 사용되며, N 쇼트영역(SAi1, SAl2, ... )의 그룹은 서로 동일한 N 전달 패턴을 포함하는 상기 제 1 마스크 패턴(RB)으로 노광되도록 단일 노광 면적 유니트로서 처리되는 반면에, 상기 방법은 독립적인 쇼트영역으로서 N 쇼트영역(SAi1, SAi2, ... )의 상기 그룹의 각각의 쇼트영역을 처리하는 단계, 측정하기 위한 샘플 쇼트영역(S1, S2, .. ., S11)으로서 상기 모든 독립적인 쇼트영역으로부터 소정수의 쇼트영역을 선택하는 단계, 측정하기 위해 선택된 샘플 쇼트영역에 연관된 정렬마크의 위치를 측정하는 단계 및 측정결과에 기초하여 미리 선택된 쇼트영역(SA14, SA24, ..., SA212)의 위치 좌표를 결정하는 단계(단계 101, 102 및 104)를 포함한다.
더욱이, 상기 방법은 다수의 노광 면적 유니트(SC1, SC2, ..., SC21)로 상기 감광기판상의 N 상기 쇼트영역에 대한 몇몇의 그룹을 나누는 단계, 다음 노광 면적 유니트(SCi)의 중심(26i)으로부터 상기 다수의 노광 면적 유니트에서 상기 각각의 쇼트영역의 오프셋을 식별하는 단계, 노광 기준 쇼트영역(SAi4, SA24, ..., SA212)으로서 각각의 상기 다수의 노광 면적 유니트로부터 하나의 쇼트영역을 선택하는 단계(단계 103) 및 선택된 노광기준 쇼트영역이 정렬 기준으로서 사용되는 동안 상기 노광장치(1B)를 사용함으로서 상기 제 1 마스크 패턴(RB)으로 각각의 상기 노광 면적 유니트의 노광을 실행하는 단계(단계 105)를 포함한다.
제 2도에 도시된 것처럼 본 발명에 따르면, 임계층의 N 쇼트영역(SA11- SA14)(제 2도의 실시예에서 N=4)이 감광성 기판(W)상에 형성된 중간층의 상대적으로 큰 쇼트영역(SBi)상에 중첩되면서 각각의 패턴으로 노광되는 경우, 상기 제 1 노광장치(1B)는 상기 제 1 마스크 패턴(RB)으로 중간층의 상기 쇼트영역의 노광을 실행하기 위해 사용된다. 그때, 상기 감광성 기판(W)은 포토리도그래픽에 포함된 다른 방법으로 처리되어, 정렬마크는 상기 상대적으로 큰 쇼트영역(SB1)의 N 쇼트영역상에 형성된다. 이들 정렬 마크의 몇몇은 단일 노광쇼트에 의해 형성되기 때문에 동일한 정렬 정확도를 제공한다.
따라서, 상기 제 2 노광장치(1A)는 상기 제 2 마스크 패턴(RA)으로 임계층의 상기 N 쇼트영역(SA11- SA14)의 노광을 실행하기 위해 사용될 때, 정렬 마크의 N 그룹로부터 정렬 마크(MX11, MY11) 중의 선택된 한그룹에 의해 확립된다.
다른 한편으로, 제 6도에 도시된 것처럼, 중간층의 상대적으로 큰 쇼트영역(SBi)이 감광성 기판(W)상에 형성된 임계층의 N 쇼트영역(SA11-SA14)상에 중첩되면서 중간층의 상대적으로 큰 쇼트영역(SBi)이 패턴으로 노광되는 경우, 상기 제 2 노광장치(1A)는 우선 상기 제 2 마스크 패턴(RB)으로 임계층의 각각의 상기 N쇼트영역(SA11-SA14)의 노광을 실행하기 위해 사용된다.
그때, 상기 감광성 기판은 현상 처리되며 다른 공정들은 포토리소그라피에 포함되며, 정렬마크는 상기 N 쇼트영역에서 형성되나, 분리된 독립 노광쇼트에 의해 형성된다. 따라서, 패턴이 상기 N 쇼트영역(SA11- SA14)상에 중첩되는 중간층의 상기 쇼트영역(SB1)상에 전달될 때, 정렬마크의 N 그룹로부터 선택된 한그룹 이상의 정렬마크의 위치는 상기 제 1 노광장치(SB)를 사용함으로서 측정되며, 측정된 위치를 평균하여 구해진 위치에 기초하여 상기 쇼트영역(SB1) 및 상기 제 1 마스크 패턴 사이에 정렬이 확립된다. 이것은 정렬의 정확도를 개선한다.
1차원 정렬마크로서 적합한 6개 이상의 정렬마크의 위치를 측정함으로서, 파라미터의 값은 2차원 Ox 및 Oy에서 중간층에 대한 상기 쇼트영역(SB1)의 오프셋, 2차원 Rx 및 Ry에서 선형 확장 또는 수축, 회전 θ 및 직사각형 w을 포함한다. 따라서, 적어도 하나의 파라미터를 계산하여 보정함으로서 정렬의 정확도는 더 개선된다.
제 9(a)도에 도시된 것처럼, 중간층의 상기 노광장치(1B)는 소정수의 쇼트영역의 위치 좌표가 측정된 다음 그 측정결과가 모든 쇼트영역의 위치 좌표를 얻기 위해 통계적으로 처리되는 EGA 정렬방법(미합중국 특허 제4,780,617호에 개시됨)을 사용함으로서 상기 제 1 마스크 패턴(RB)으로 중간층의 각각의 다수의 상기 상대적으로 큰 쇼트영역(SC1, SC2, ..., SC21)을 노광하기 위해서 사용된다. 중간층이 형성되는 기판상에 형성된 이전의 층은 임계층을 위한 노출 장치(1A)에 의해 노출된 층 또는 중간층을 위한 노출 장치(1B)에 의해 노출된 층 중 하나일 수 있다. 그러나, 상대적으로 큰 쇼트 영역(SC1, SC2, ...SC21)으로 구성된 각각의 N 패턴에 대응하는 최소 노출 면적 유니트의 각각의 쇼트 영역(SAi1, SAi2, ...)은 영역내에 형성된 정렬 마크를 가져야 한다.
이 경우, 만일 몇몇의 상기 상대적으로 큰 쇼트영역(SC1, SC2, ..., SC21)이 측정하기 위한 쇼트영역으로서 선택된다면, 정렬목적을 위해 충분한 양호한 다수의 쇼트영역을 선택할 수 없거나 또한 정렬목적을 위한 종래 분포로 분포된 적절한 쇼트영역을 선택할 수 없다. 따라서, 이같은 경우, 각각의 상기 상대적으로 큰 쇼트영역(SC1, SC2, ..., SC21)은 단일 노광 면적 유니트로서 처리되는 반면에, 각각의 노광 면적 유니트를 구성하며 최소 노광 면직 유니트인 N 쇼트영역(SAi1, SAi2, ...) 그룹은 독립적인 쇼트영역으로서 처리되며, 소정수의 상기 독립적인 쇼트영역은 측정하기 위한 샘플 쇼트영역(S1, S2, ..., S11)으로서 선택된다. 그때, 측정용으로 선택된 샘플 쇼트영역에 연관된 정렬마크의 위치가 측정되며, 측정결과는 상기 감광성 기판(W)상의 모든 쇼트영역(SAi1, SAi2, ... )의 위치 좌표를 유도하기 위해서 통계적으로 처리된다. 그다음, 각각의 노광 면적 유니트(SC1, SC2, ..., SC21)에서, 노광 면적 유니트를 구성하는 쇼트영역중의 하나는 노광 기준쇼트영역으로 선택된다(노광 면적 유니트의 중심으로부터의 오프셋이 지정됨). 따라서, 선택된 노광 기준쇼트영역을 사용함으로서, 각각의 상기 노광 면적 유니트에 대한 고해상도 및 각각의 상기 상대적으로 큰 쇼트영역(SC1, SC2, ..., SC21)을 위해 정렬이 확립된다.
첨부된 도면을 참조로 한 본 발명에 따른 노광방법의 여러 바람직한 실시예가 상세히 설명될 것이다.
노광방법의 제 1 실시예에는 두 개의 노광장치가 사용되며, 각각의 노광장치는 스텝 엔드 리피트 기술을 사용하여 웨이퍼상에 한정된 각각의 쇼트영역 위의 레티클(RA)상에 형성된 패턴의 축소된 상을 투영하기 위해 동작하는 투영 노광장치(즉, 스텝퍼)이다.
제 1도는 제 1 실시예의 노광방법을 위해 사용될 수 있는 예시된 노광시스템을 도시한다. 도시된 것처럼, 시스템은 다음과 같은 두 개의 스텝퍼를 포함한다. 한 스텝퍼(1A)는 상대적으로 작은 노광필드(이후에 "정밀 스텝퍼"로 언급됨)를 가지며, 다른 스텝퍼(1B)는 상대적으로 큰 노광필드를 가진다(이후에 "중간 스텝퍼"로 언급됨). 이같은 실시예에서, 정밀 스텝퍼(1A)는 상대적으로 고해상도를 가지며, 중간 스텝퍼는 상대적으로 저해상도를 가진다. 고해상도 정밀 스텝퍼(1A)는 웨이퍼상에 임계층의 노광을 실행하기 위해 사용되나, 저해상도 중간 스텝퍼(1B)는 웨이퍼상에 중간층의 노광을 실행하기 위해 사용된다. 그러나, 상대적으로 저해상도를 가진 정밀 스텝퍼(1A) 및 상대적으로 고해상도를 가진 중간 스텝퍼는 제조될 반도체 소자의 형태에 따라 사용될 수 있다.
정밀 스텝퍼(1A)에서, 조명 광시스템(도시안됨)으로부터 방사된 노광 광빔은레티클(RA)상의 패턴영역(2A)을 조명하여, 패턴영역(2A)에 형성된 패턴의 상은 투영 광시스템(3A)을 통해 웨이퍼(W)에 한정된 노광필드(4A)상에 투영된다. 투영된 상은 5:1의 축소비를 가진 투영광 시스템(3A)에 의해 축소된다. 정밀 스텝퍼(1A)에 고정된 직교 좌표계가 제공되며, 이것은 투영 광시스템(3A)의 광축에 평행한 Z1축 및 Z1축에 수직인 평면으로 뻗으며 서로 수직인 X1 및 Y1축을 가진다. X1방향 정렬에 대한 정렬마크(17X)와 Y1방향 정렬에 대한 정렬마크(17A)가 레티클(RA) 상에 제공된다. 정렬마크(17X,17Y)는 Y방향 및 X방향쪽에서 맞선 레티클(RA)의 측면 모서리(광-블로킹 대역)을 따라 형성된다. 웨이퍼(W)는 웨이퍼 스테이지(5A)상에 고정적으로 위치한다. 웨이퍼 스테이지(5A)는 최상의 초점위치로 웨이퍼 스테이지(5A)를 이동시키기 위해서 Z1방향으로 웨이퍼(W)의 노광표면의 위치를 설정하는 Z스테이지 뿐만 아니라 X 및 Y방향으로 웨이퍼(W)의 위치를 설정하기 위한 XY스테이지를 포함한다. 웨이퍼 스테이지(5A)는 그 위에 고정적으로 장착된 두 개의 이동 거울(6A,8A)을 가지며, 이 두 개의 이동거울은 형태가 길며 서로 직각으로 연장된다. 하나의 이동 거울(6A)은 웨이퍼 스테이지(5A)의 위치에 대한 X1좌표를 측정하기 위해 웨이퍼 스테이지(5A)에 외부적으로 배치된 간섭계(7A)와 연동하며, 다른 이동 거울(8A)은 웨이퍼 스테이지(5A)의 위치에 대한 Y1좌표를 측정하기 위해 웨이퍼 스테이지(5A)에 외부적으로 배치된 다른 간섭계(9A)와 연동한다. 간섭계(7A, 9A)에 의해 측정된 좌표는 전체 노광장치의 동작을 중앙 제어하기에 적합한 제어 유니트(10A)에 공급된다. 제어 유니트(10A)는 구동 유니트(도시안됨)를 통해 X1 및 Y1방향으로 스테핑방식으로 웨이퍼 스테이지(5A)를 구동함으로서 웨이퍼(W)의 위치를 조정하기 위해 동작한다. 스테핑방식을 이용한 웨이퍼 스테이지(5A)의 구동은 임계층에 대한 웨이퍼(W)의 노광표면상에 한정된 쇼트영역(이 쇼트영역은 레티클(RA)의 패턴영역(2A)에서의 패턴 상이 투영되는 노광 면적 유니트이다)의 배열에 따라 실행된다. 즉, 상기 구동은 임계층에 대한 소위 쇼트 맵에 따라 실행된다. 쇼트 맵은 제어 유니트(10A)의 컴퓨터에서 실행된 맵 발생기에 의해 발생된다.
이같이 예시된 노광시스템에 있어서, 정밀 스텝퍼(1A)는 스루-더-렌즈형(TTL) 구조를 가지며 레이저-스텝-정렬(LSA)형 정렬동작을 실행하는 한쌍의 정렬 시스템(11A, 14A)을 포함한다. LSA 정렬 시스템의 예는 미합중국 특허 제 4,677,301호에 상세히 기술되어, 이하에서 개략적으로 기술한다. X1방향 정렬에 대한 정렬 시스템(11A)은 투영 광시스템(3A) 및 레티클(RA)사이에 배치된 거울(12A)에 의해 투영 광시스템(3A)으로 반사되는 레이터 빔을 방사한다. 투영 광시스템(3A)을 통과할 때, 광빔은 선택되며 노광필드(4A)의 한측면에 인접하여 이 측면을 따라 이어지는 웨이퍼(W)의 영역에서 웨어퍼(W)상에 입사되어, 영역을 조명하며 Y1방향으로 확장하는 슬릿형 광 스포트(13A)를 형성한다.
제 4(a)도는 웨어퍼상에 형성되는 정렬마크(MX) 및 X1방향 정렬(이후에 X1축 웨이퍼 마크(MX)로 언급되거나 또는 단순히 "웨이퍼 마크"로 언급됨)을 위해 측정되는 위치를 도시한다. 제 4(a)도에 도시된 것처럼, 웨이퍼 마크(MX)는 동일한 간격으로 선에 배열된 점의 패턴(상승된 점 또는 오목한 점, 즉 피트)을 포함한다. 점의 라인은 슬릿형 광 스포트(13A)의 세로방향에 평행하며, 점의 간격은 소정 피트를 한정한다. 웨이퍼(W) 스테이지(5A)가 슬릿형 광 스포트(13A)에 비례하여 X1방향으로 웨이퍼(W) 마크를 이동시키기 위해 구동될 때, 웨이퍼(W) 마크는 X1방향으로 광 스포트(13A)에 의해 주사된다. 주사중, 웨이퍼(W) 마크 및 슬릿형 광 스포트(13A)가 서로 일치할 때, 다른 광빔은 소정방향으로 웨이퍼(W) 마크로부터 방사된다.
제 1도를 참조하면, 회절 광빔은 투영 광시스템(3A)을 통해 거울(12A)에 반사되어 정렬 시스템(11A)으로 궤환된다. 회절 광빔은 정렬 시스템(11A)에서 광검출기에 의해 수신되며, 광검출기는 전기 정렬신호로 회절광빔은 변환하며 제어 유니트(10A)에 전기 정렬신호를 공급한다. 제어 유니트(10A)는 정렬신호가 최대일 때 웨이퍼(W) 스테이지(5A)의 위치에 대한 X1 좌표를 샘플링함으로서 X축 웨이퍼(W) 마크(MX)의 위치를 결정하기 위해 동작한다.
유사하게, Y방향 정렬에 대한 다른 LSA 정렬 시스템(14A)은 레이저빔을 거울(15A)에 반사하여 투영 광시스템(3A)으로 방사된다. 투영 광시스템(3A)을 통과할 때, 광빔은 X1방향으로 확장하는 슬릿형 광 스포트(16A)를 형성하기 위해 웨이퍼(W)의 표면에 수집되어 입사된다. 광 스포트(16A)는 웨이퍼(W)상에 형성되는 정렬마크(MX) 및 Y1방향 정렬("Y1축 웨이퍼 마크(MX)" 또는 단순히 "웨이퍼 마크"로 언급됨)을 위해 측정되는 위치를 조명하여, 투영 광시스템(3A)을 통해 거울(15A)로 들어가서 정렬 시스템(14A)으로 궤환되는 회절 광빔을 발생시킨다. 정렬 시스템(14A)은 제어 유니트(10A)에 정렬신호를 공급하며, 이 시스템은 Y축 웨이퍼 마크(MX)의 위치를 결정하기 위해서 공급된 정렬신호를 이용한다.
다양한 형태의 정렬 시스템은 스루-더-렌즈(TTL)형 및 오프축형 정렬 시스템을 포함하며, 정렬시스템의 오프축형태는 투영 광시스템(3A)을 사용하지 않고 웨이퍼 마크(MX)의 위치를 결정한다. 더욱이, 상처리 방법 및 소위 이중빔 간섭방법을 포함하는 다양한 형태의 결정기술이 사용되며, 이중빔 간섭방법에서, 두 개의 광빔은 서로 평행한 웨이퍼 마크(MX)로부터 방사되는 한쌍의 회절 광빔을 발생시키기 위해 회절격자로서 형성된 웨이퍼 마크(MX)를 조명하며, 회절 광빔 사이의 간섭신호는 웨이퍼 마크(MX)의 위치를 결정하기 위해 사용된다. 상 처리방법 또는 이중빔 간섭방법중의 하나가 사용될때, 바람직하게 웨이퍼 마크(MX)는 라인의 패턴(22X) 및 정렬방향으로 소정 피치로 확장하는 공간을 포함한다. 라인은 상승된 라인 또는 오목 라인, 즉 트렌치일 것이다.
제 1도의 예시된 노광시스템에 있어서, 중앙 스텝퍼(1B)는 앞서 기술된 정밀 스텝퍼(1A)의 구조 및 배열과 유사하나, 정밀 스텝퍼(1A)와 다른 축 소비를 가진다. 특히, 중앙 스텝퍼(1B)는 투영 광시스템(3B)을 통해 레티클(RB)의 패턴영역(2B)의 패턴상을 웨이퍼 스테이지(5B)상에 배치된 웨이퍼위의 조광필드(4B)로 투영하며, 이 상은 축소비 투영 광시스템(3B)에 의해 2.5:1로 축소된다. 투영 광시스템(3B)의 광축에 평행한 Z2 및 Z2에 수직인 평면으로 확장하며 서로 수직인 X2 및 Y2축을 가진 중앙 스텝퍼(1B)에 직각 좌표계가 고정된다. 레티클(RB)의 패턴영역(2B)은 두 개의 행 어레이당 두 개의 열로 배열된 4개의 부분적인 패턴영역으로 나누어진다(각각의 열은 X2방향으로 확장하며 각각의 행은 Y2방향으로 확장한다). 부분적인 패턴영역(18A-18D)는 그안에 형성된 회로패턴을 가지며, 이 회로패턴은 동일하다. 더욱이, X2방향 정렬("X2축 정렬마크(MX)")에 대한 정렬마크(MX)(19X)와 동일하며 Y2방향 정렬("Y2축 정렬마크(MX)")에 대한 정렬마크19Y)와 동일한 각각의 부분적인 패턴영역(18A-18D)이 형성된다. 웨이퍼 스테이지(5B)의 위치에 대한 X2좌표는 이동거울(6B) 및 레이저 간섭계(7B)에 의해 측정되며, 그것의 Y2좌표는 다른 이동 거울(8B) 및 다른 레이저 간섭계(9B)에 의해 측정된다. 측정된 좌표는 제어 유니트(10B)에 공급되며, 이는 스테핑 방식으로 제어 유니트를 구동함으로서 웨이퍼 스테이지(5B)의 이동을 제어하기 위해 동작한다.
스텝핑 방식으로 웨이퍼 스테이지(5B)의 구동은 중간 층(레티클(RB)의 패턴 영역(2B)에서 패턴의 영상이 이 쇼트 영역에 투영된다)을 위한 웨이퍼(W)의 노광 표면상에 한정된 쇼트 영역의 배열에 따라 수행되고, 즉, 중간층을 위한 소위 쇼트 맵에 따라 수행된다. 쇼트 맵은 제어 장치(10B)의 컴퓨터에서 실행된 맵 발생기에 의해 생성된다. 제어 장치(10A 및 10B)의 맵 발생기는 생성된 쇼트 및 정보를 서로에 공급할 수 있다. 이미 형성된 임계층상에 겹쳐진 중간 층의 노광이 수행될 때, 미세한 스텝퍼(1A)의 제어 장치(10A)에서 맵 발생기에 의해 생성된 임계층을 위한 쇼트 맵 정보는 제어 장치(10A)의 통신 장치로부터 제어 장치(10B)의 통신 장치로 전달된다. 그 후에, 제어 장치(10B)의 맵 발생기는 수신된 쇼트 맵 정보를 기초로 중간 층을 위한 쇼트 맵을 생성한다. 이 기능은 호혜적이고, 즉, 이미 형성된 중간 층상에 겹쳐진 임계층의 노광이 실행될 때, 제어 장치(10B)에서 맵 발생기에 의해 형성된 중간 층을 위한 쇼트 맵 정보는 제어 장치(10A)에서 맵 발생기에 공급된다.
중간 스텝퍼(1B)에서, X2-방향 정렬용 정렬 시스템은 미러(12B)에 의해 투영 광학 시스템(3B)으로 편향되고, 모양이 길고 Y2 방향으로 연장하는 슬릿 모양 광스폿(13B)을 형성하기 위하여 웨이퍼(W)의 표면에 집중된 레이저 빔을 방사한다. 또한, Y2-방향을 위한 다른 정렬 시스템은 미러(15B)에 의해 투영 광학 시스템(3B)으로 편향되고, 모양이 길고 X2-방향으로 연장하는 슬릿 모양 광 스폿(16B)을 형성하기 위하여 웨이퍼(W)의 표면에 집중되는 레이저 빔을 방사한다. 이들 광 스폿(13B 및 18B)는 회절된 광 빔을 형성하기 위하여 웨이퍼(W)상에 각각 형성된 X2-축 웨이퍼 마크 및 Y2-축 웨이퍼 마크를 조명하고, 회절된 광 빔은 정렬 시스템(11B 및 14B)에 의해 각각 수신되어, X2-축 및 Y2-축 웨이퍼 마크의 위치는 결정된다.
제 2 및 3도를 참조하여, 본 실시예에 따른 노광 처리에서 예시된 동작은 기술될 것이다. 이 실시예에서, 중간 층은 중간 스텝퍼(1B)에 의해 노광되고, 그 후에 이 중간 층상의 임계층은 미세한 스텝퍼(1A)에 의해 노광된다.
제 2도는 웨이퍼(W)상에 한정된 중간 층을 위한 쇼트 맵을 도시한다. 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)의 포토레지스트 코팅된 노광 표면은 X- 및 Y- 방향으로 소정 피치의 어레이에서 배열된 다수의 직사각형 쇼트 영역(SB1, SB2, ... SB9)으로 나뉘어진다. 각각의 쇼트 영역(SB1-SB9)은 제 1도에서 도시된 중간 스텝퍼(1B)의 노광 필드(4B)와 실질적으로 동일한 크기를 가지며 임계층을 위한 4개의 쇼트 영역을 포함한다. 예를 들어, 쇼트 영역(SB1)은 임계층을 위한 4개의 쇼트 영역(SA11-SA14)을 포함하고, 유사하게, 각각의 쇼트 영역(SB2, SB3, ..., SB9)은 4개의 쇼트영역(SA21-SA24, SA31-SA34, ..., SA91-SA94)을 포함한다.
노광 동작의 상기 실시예에서, 중간 스텝퍼(1B)(제 1도)는 제 1도에서 도시된 중간 스텝퍼(1B)의 X2- 및 Y2- 방향과 일치하는 제 2도에서 도시된 웨이퍼(W)의 X- 및 Y- 방향을 이루기 위하여 동작하고, 레티클(RB)의 패턴 영역(2B)(제 1도를 보면)에서 4개의 동일 회로 패턴(18A-18D)의 영상을 중간층을 위한 각각의 쇼트 영역(SBi)(i=1 내지 9)에 투영한다. 모든 쇼트 영역(SBi)의 노광 후에, 웨이퍼(W)는 현상 및 사진 석판술에 포함되는 다른 공정으로 처리되며, 4개의 회로 패턴은 각가의 쇼트 영역(SBi)에 형성된다. 제 2 및 3도에서 도시된 바와 같이, 쇼트 영역(SB1), 예를 들어, 각각, 레티클(RB)의 정렬 마크(19X 및 19Y)의 영상에 일치하는 내부에 형성된 4개의 X축 웨이퍼 마크(MX11-MX14) 및 4개의 Y축 웨이퍼 마크(MY11-MY14) 뿐 아니라, 레티클(RB)(제 1도를 보면)의 4개의 부분 패턴 영역(18A-18D)에서 4개의 회로 패턴의 영상에 일치하는 내부에 형성된 4개의 회로 패턴을 가진다.
각각의 웨이퍼 마크(MX11-MX14)는 임계층을 위한 쇼트 영역(SA11-SA14)의 하나에 일치하는 X축 마크 웨이퍼이고, 각각의 웨이퍼 마크(MY11-MY14)는 임계층을 위한 쇼트 영역(SA11-SA14)의 하나에 일치하는 Y축 마크이다. X축 웨이퍼 마크(MX11-MX14)는 제 4(a)도에서 도시된 웨이퍼 마크(MX)와 유사한 라인에 정렬된 도트의 패턴을 각각 포함하는 반면, Y축 웨이퍼 마크(MY11-MY14)는 90° 로 회전된 웨이퍼 마크(MX)와 유사한 라인에 정렬된 도트의 패턴을 각각 포함한다. 유사하게, 제 2도에서 도시된 중간층을 위한 각각의 잔류 쇼트 영역(SB2-SB4)은 웨이퍼 마크의 4개의 쌍을 가지며, 각각의 쌍은 임계층을 위한 쇼트 영역의 하나와 연관된다.
그 후에, 포토레지스트는 웨이퍼(W)의 표면상에 다시 코팅되고, 미세 스텝퍼(1A)(제 1도)는 레티클(RA)상에 형성된 회로 패턴의 영상을 웨이퍼(W)상에 한정된 임계층을 위한 각각의 쇼트 영역(SA11-SA14, SA21-SA24, ..., SA91-SA94)에 투영하기 위하여 사용된다. 각 쇼트 영역의 노광을 투영하기 전에, 정렬 동작은 쇼트 영역 및 레티클(RA) 사이의 정렬을 이루기 위하여 수행된다. 이런 목적을 위한 가장 간단한 정렬 방법은 중간 층(쇼트 영역(SB1)같은)을 위한 4개의 쇼트 영역과 연관된 웨이퍼 마크의 4개의 쌍중 하나를 선택하고, 임계층(쇼트 영역(SA11-SA14)같은)을 위한 4개의 쇼트 영역중 모두를 위한 정렬 동작을 수행하기 위하여 웨이퍼 마크(쇼트 영역(SB1)같은)의 선택된 쌍을 사용하는 것이다. 웨이퍼 마크(예를 들면 MX11, MX11; ... ; MX14, MY14)의 이 4개의 쌍은 일치하여 동일 상태하에서 동시에 형성되어, 웨이퍼 마크의 쌍중 어느 하나는, 만약 중간 스텝퍼(1B)의 투영 축소 에러나 웨이퍼(W)의 축소의 어떤 선형 확대가 존재하지 않으면, 4개의 쇼트 영역(SA11-SA14) 중 어느 하나 및 동일 정렬 정확성을 가지는 레티클(RA) 사이의 정렬을 이루기 위하여 사용될 수 있다.
이 정렬 방법은 대응하는 4개의 쇼트 영역(쇼트 영역(SA11-SA14)같은)의 정렬을 위해 측정되는 웨이퍼 마크(쇼트 영역(SA11)과 연관된 웨이퍼 마크(MX11및 MY11)같은)의 한쌍만 요구하기 때문에 노광 처리에서 높은 작업 처리량 및 높은 정밀도 양쪽을 제공한다.
그러나, 중간 스텝퍼(1B)와 연관된 무시할수 없는 투영 축소 에러가 있을수 있다. 또한, 웨이퍼(W)(또는 웨이퍼(W) 등에 코팅)는 다양한 처리를 한후 어떤 선형 확대 또는 수축에 직면할 수 있다. 다음에서, 당업자는 투영 축소 에러 및 웨이퍼(W)의 수축의 선형 팽창의 영향에 직면하는 정렬 방법을 기술하고, 보다 높은 정렬 정확성을 제공한다.
제 3도는 제 2도에서 도시된 모두의 임계층을 위한 4개의 쇼트 영역(SA11-SA14)을 포함하는 중간 층을 위한 쇼트 영역(SB1)을 도시하고, 제 3도에서, 쇼트 영역(SB1) 및 웨이퍼(W)에 고정된 2차원 좌표계가 정의되고, 상기 좌표계는 포인트(21)를 통하여 통과하고, 웨이퍼의 표면의 평면을 연장하고, 직각에서 서로 교차하는 X 및 Y축뿐 아니라, 4개의 쇼트 영역(SA11-SA14)의 모서리가 서로 만나는 포인트(21)에 방향을 가진다. 이런 좌표계(x, y)의 측면에서, 웨이퍼 마크(MX1n)(n=1 내지 4)의 설계(보통) 위치의 x 좌표는 Dxn(n=1 내지 4)에 의해 표현되고 웨이퍼 마크(MY1n)의 설계 위치의 y좌표는 Dyn에 의해 표현된다. 설계 위치는 설계 명세서에 의해 미리 선택되어, 그것들은 정상 위치이다.
간섭계(7A 및 9A)에 의해 측정되고 스테이지 좌표계(X1, Y1)라 불리는 미세스텝퍼(1A)(제 1도)에 고정된 직교 좌표계는 X1 및 Y1을 가지는 화살표에 의해 제 3도에서 역시 도시될 수 있다. 당업자가 Fxn에 의해 웨이퍼 마크(MX1n)의 위치 X1 좌표, 및 Fyn에 의해 웨이퍼 마크(MY1n)의 위치 Y1 좌표를 표현할 때, 좌표(Fxn, Fyn) 및 좌표(Dxn, Dyn)는 아래 식(1)에 의해 표현된 관계를 근사적으로 만족한다.
여기서:
Rx 및 Ry는 각각, 웨이퍼(W)(이들은 비례 요소이다)의 X 및 Y방향으로 선형 확대 또는 축소 상태이다 ;
θ는 웨이퍼(W)의 회전 상태이다 ;
W는 X 및 Y축(직각으로부터 이들 축 사이에 형성된 각의 에러) 사이의 직교 상태이다 ; 그리고
Ox 및 Oy는 X1 및 Y방향으로 오프셋 또는 변위이다.
그래서, 변형식(1)은 6개의 변형 매개 변수(Rx, Ry, θ, w, Ox 및 Oy)를 포함한다. 식(1)에서 6개의 변형 매개 변수의 목표된 값을 결정하기 위하여, 정렬 시스템(11A 및 14A)(제 1도)는 스테이지 좌표계(X1,Y1)의 측면에서, 제 3도의 웨이퍼 마크(MX 및 MY)의 4개의 쌍중 적어도 3개의 좌표를 측정하기 위하여 사용된다. 그러나 웨이퍼 마크가 필수적으로 웨이퍼 마크의 3개의 쌍인 것을 측정하지만, 8개(즉, 4개의 쌍중)의 웨이퍼 마크중 어떤 6개일 수 있다. 여기서, 정렬 시스템에 의해 측정된 웨이퍼 마크(MX1n, MY1n)(n=1, 2, ... )의 n번째 쌍 위치의 좌표는 지정(Mxn, Myn)에 의해 표현되고, 좌표(Dxn, Dyn)에 의해 그 웨이퍼 마크의 설계 위치의 좌표는 표현된다. 좌표(Dxn, Dyn)를 상기 식(1)의 우측으로 뺌으로써, 당업자는 웨이퍼 마크의 위치의 계산된 좌표를 얻을 수 있고, 웨이퍼 마크의 위치는 지정(Fxn, Fyn)에 의해 표현된다. 그 후에, 정렬 에러(Exn, Eyn)는 계산된 좌표(Fxn, Fyn) 및 실제 좌표(Mxn, Myn), 즉, (Exn, Eyn)=(Mxn-Fxn, Myn-Fyn) 사이의 거리와 같이 얻어진다. 그 후에, 나머지 에러(모두 측정된 웨이퍼 마크와 연관된 정렬 에러의 제곱합)가 최소로 결정될 6개의 변형 매개 변수의 값은 변형 매개 변수에 목표된 값으로서 결정된다.
웨이퍼 마크의 M쌍의 위치가 측정될 때, 대응 나머지 에러는 아래식(2)에 의해 표현된다. 6개의 변환 값의 결정은, 예를 들어 6개의 부분 유도 방정식을 얻기 위하여 6개의 변환 매개 변수의 각각에 대해 아래식(2)의 우측을 부분적으로 미분하고, 6개의 동시에 발생하는 방정식을 얻기 위하여, 각각의 부분 유도 방정식을 0으로 둠으로써 얻어질수 있다. 동시에 발생하는 방정식을 풀음으로써, 당업자는 6개의 변환 매개 변수의 목표된 값을 결정할 수 있다.
일단 변환 매개 변수의 목표된 값이 결정되면, 필요한 수정은 이루어질수 있다. 첫째로, 미세 스텝퍼(1A)(제 1도)의 투영 광학 시스템(3A)의 투영 축소 비율은 비례 요소(Rx 및 Ry), 제 1 및 제 2 매개 변수로 수정된다. 이것은 예를 들어 투영광학 시스템(3A)의 렌즈 그룹 사이의 거리를 조절함으로써, 또는 선택적으로, 투영 광학 장치(3A)의 렌즈 그룹 사이의 밀봉공간에 채워진 가스의 압력을 조절함으로써 이루어질 수 있다. 게다가, 축소 비율의 수정은 광학 축의 방향으로 레티클(RA)을 대치하거나, 광학 축에 수직의 평면에 대해 레티클(RA)을 기울임으로써 역시 이루어질 수 있다. 그후에, 제 3 매개 변수, 회전(θ)을 레티클(RA) 또는 웨이퍼(W)의 각 위치를 조절함으로써 수정된다. 제 4 매개 변수, 직사각형(W)는 직접적으로 수정되지는 않지만, 회전(θ)의 수정으로 수정될 수 있다.
나머지 제 5 및 제 6 매개 변수, 오프셋(Ox 및 Oy)는 웨이퍼(MX11, MY11; .. . ; MX14, MY14)의 4개의 쌍중 대응하는 하나의 설계 위치의 좌표(Dxn, Dyn)상에 식(1)을 적용함으로써 계산된 좌표(Fxn, Fyn)를 바탕으로, 각각의 쇼트 영역(SA11-SA14)의 적당한 위치 결정을 이루기 위하여 웨이퍼 스테이지(5A)를 구동함으로써 보상될 수 있다. 위치 결정이 이루어진 후에 노광을 수행함으로써, 중간 층 및 임계층 사이의 높은 정합 정밀도는 얻어진다.
식(1)에서 6개의 변환 매개 변수 모두를 위한 수정은 필수적으로 요구되지는 않는다는 것이 인정된다. 예를 들어, 오프셋(Ox 및 Oy) 및 비례 요소(Rx, 및 Ry), 또는 오프셋(Ox 및 Oy) 및 회전(θ)만을 위한 수정은 특정 요구에만 충족된다. 수정이 이루어지는 변환 매개 변수의 수를 감소시킴으로써, 좌표가 측정될 필요가 있는 웨이퍼 마크의 수는 동일수로 감소되어, 작업 처리량을 증가시킨다.
제 5 및 6도를 참조하여, 본 실시예에 따른 노광 과정에서 다른 예시된 동작은 기술될 것이다. 이런 실시예에서, 첫째, 미세 스텝퍼(1A)는 웨이퍼상의 임계층의 노광을 수행하기 위하여 사용되고, 중간 스텝퍼(1B)는 임계층상에 겹쳐지는 중간 층의 노광을 수행하기 위하여 사용된다.
제 5도는 웨이퍼(W)상에 한정된 임계층을 위한 쇼트 맵을 도시한다. 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)의 포토레지스트 코팅된 노광 표면은 X 및 Y방향으로 소정 피치의 어레이에서 배열된 다수의 직교 쇼트 영역(SA11, SA12, ..., SA94)으로 나뉘어진다. 각각의 쇼트 영역(SA11, ..., SB94)은 미세 스텝퍼(1A)(제 1도)의 노광 필드(4A)와 같은 동일 크기이다.
이 실시예에서, 미세 스텝퍼(1A)(제 1도)는 제 1도에서 도시된 X1 및 Y1방향과 일치하는 제 5도에서 도시된 웨이퍼(W)의 X 및 Y방향을 이루는 웨이퍼 스테이지(5B)를 회전시키기 위하여 동작하고, 노광용 임계층을 위한 각각의 쇼트영역(SAij)(i=1 내지 9 ; j=1 내지 4)에 레티클(RA)의 패턴 영역(2A)에서 회로 패턴의 영상을 투영한다. 모든 쇼트영역(SAij)이 노광된후, 웨이퍼(W)는 현상 및 포토리소그라피에 포함된 다른 공정으로 처리되어, 각각의 쇼트영역(SAij)에서 회로 패턴, 및 X축 및 Y축 웨이퍼 마크(MX 및 MY)가 각각 형성되고, 웨이퍼 마크는 레티클(RA)(제 1도)의 정렬마크(17X 및 17Y)의 영상과 일치한다.
그 후에, 포토레지스트는 웨이퍼(W)의 표면상에 다시 코팅되고, 중간층 스텝퍼(1B)(제 1도)는 웨이퍼(W)상에 제한된 중간 층을 위한 각각의 쇼트영역에레티클(RB)의 회로 패턴의 영상을 투영하기 위하여 사용된다. 특히, 제 5도에서 도시된 바와 같이, 각각의 중간층을 위한 쇼트영역은 임계층을 위한 쇼트영역(즉, 4개의 쇼트영역) 중 두 개의 행 어레이에 의해 두 개의 칼럼에 일치한다. 예를 들어, 제 5도에서 도시된 4개의 쇼트영역(SA11, SA12, SA13및 SA14)은 중간층을 위한 하나의 쇼트영역을 구성하고, 중간층을 위한 쇼트영역의 노광 과정은 아래에서 상세히 기술된다.
제 6도는 임계층을 위한 4개의 쇼트영역(SA11-SA14)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 4개의 쇼트영역(SA11-SA14)은 레티클(RB)(제 1도)의 회로 패턴의 영상이 노광을 위하여 투영되는, 중간층을 위한 하나의 쇼트영역(SB1)를 구성한다. 노광하기 전에, 정렬 동작은 쇼트영역(SB1) 및 레티클(RB) 사이의 정렬을 이루기 위하여 수행된다. 아마도 상기 정렬을 이루는 가장 간단한 방법은 중간층(1B)(제 1도)을 위하여 한정되고 고정된 스테이지 좌표계(X2, Y2)의 측면에서, 4개의 쇼트영역(SA11-SA14)과 연관된 모든 웨이퍼 마크(MX11-MX14및 MY11-MY14)의 위치를 측정하고, 측정된 위치의 평균 값(MX10, MY10)을 유도하는 것이다. 평균 값(MX10, MY10)을 기초로 정렬 동작을 수행함으로써, 당업자는 높은 정합 정확성으로 쇼트영역(SB1) 및 레티클(RB)의 회로 패턴의 영상 사이, 및 임계층 및 중간층 사이의 정합을 이룰 수 있다.
그러나, 웨이퍼의 어떤 선형 확대 또는 축소가 실질적으로 발생하고, 그것은상기 간단한 방법에 의하여 얻어진 정합 정밀도를 떨어뜨린다. 그러므로, 웨이퍼 및 다른 요소의 상기 확대 또는 수축의 영향 때문에 보다 정교한 정렬 방법은 아래에서 기술된다. 제 6도에서 도시된 바와 같이, 제 3도의 좌표계와 마찬가지로, 웨이퍼 표면의 평면에서 연장하고 서로 직각으로 교차하는 포인트(23)를 통과하는 x 및 y축 뿐 아니라, 4개의 쇼트영역(SA11-SA14)의 모서리가 서로 만나는 포인트(23)에서 그 원점을 가지는 웨이퍼(W)에 고정된 2차원 좌표계가 정의된다. 다시, 당업자는 i) 웨이퍼 마크(MX1n)(n=1 내지 4)의 설계 위치의 X 좌표, ii) 웨이퍼 마크(MY1n)의 설계위치의 y 좌표 및 iii) 6개의 변환 매개 변수(즉, 상기 식(1)에서 변환 매개 변수)의 목표된 값을 결정하기 위하여, 웨이퍼 마크의 적어도 6개의 좌표의 계산된 값(Mxn, Myn)을 사용한다. 이들 변환 매개 변수는 비례 요소(Rx 및 Ry), 회전(θ), 직사각형(W) 및 오프셋(Ox 및 Oy)을 포함한다.
변환 매개 변수의 목표된 값이 일단 결정되면, 필요한 수정은 이루어진다. 첫째로, 중간 스텝퍼(1B)(제 1도)의 투영 광학 시스템(3B)의 투영 축소 비율은 비례 요소(Rx 및 Ry)로 수정된다. 이것은 예를 들어, 투영 광학 시스템(3B)에서 선택된 그룹 사이의 밀봉 공간에 채워진 가스의 압력을 조절하거나, 광학 축의 방향으로 레티클(RB)을 대치하거나, 또는 다른 방법으로써 이루어진다. 그 후에, 레티클(RB) 또는 웨이퍼의 각 위치(또는 회전 각)는 회전(θ) 및 직사각형(w)으로 수정된다.
최종적으로, 수정은 쇼트 영역(SB1)의 적당한 위치 결정을 이루기 위하여 오프셋(Ox 및 Oy)의 값을 바탕으로 웨이퍼 스테이지(5B)를 구동함으로써 오프셋(Ox 및 Oy)이 이루어진다. 위치 결정이 이루어진후 노광을 수행함으로써, 임계층 및 중간층 사이의 정합 정확성이 높아진다.
식(1)에서 6개의 변환 매배 변수 모두를 위한 수정은 반드시 요구되지는 않는다는 것이 다시 인정된다. 예를 들어, 오프셋(Ox 및 Oy) 및 비례 요소(Rx 및 Ry), 또는 오프셋(Ox 및 Oy) 및 회전(θ)만을 위한 수정은 특정 요구에서만 충족된다.
제 7도를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예가 기술될 것이다. 이 실시예에서, 높은 정확도의 미세 스텝퍼(1A)(제 1도)는 상대적으로 작은 노광 필드를 가지는 노광 장치로서 사용되고, 스텝-앤드-스캔(step-and-scan) 투영 노광 장치는 상대적으로 큰 노광 필드(미세 스텝퍼(1A)의 4배와 같은 크기)를 가지는 노광 장치로서 사용된다. 스텝 앤드 스캔 투영 노광 기술에 따라, 웨이퍼상의 각 쇼트 영역은 조사를 위하여 스텝핑 방식으로 시작 위치로 이동되고, 레티클 및 웨이퍼는 레티클상의 패턴의 축소 영상이 조사 투영 노광에 의해 쇼트 영역상에 전달되도록 동시에 이동된다.
이 실시예에서, 첫째로, 미세 스텝퍼는 웨이퍼(W)상의 임계층의 노광을 수행하기 위하여 사용되고, 스텝 앤드 스캔 투영 노광 장치는 임계층상에 놓인 중간층의 노광을 수행하기 위하여 사용된다. 그러므로, 상기 투영 노광 장치는 높은 해상도를 요구하지 않는다; 그러나, 스텝 앤드 스캔 투영 노광 기술은 특성을 형성하는 높은 정밀 영상을 본래 유지하기 때문에, 이 실시예는 상대적으로 높은 해상도를요구하는 응용에서 역시 사용된다.
이 실시예에서, 제 5도를 참조하여 기술된 예시된 동작과 같이, 첫째, 미세 스텝퍼(1A)는 레티클(RA) 패턴의 축소된 영상을 웨이퍼(W)상의 임계층을 위한 각각의 쇼트영역(SA11, ..., SA94)에 투영하기 위하여 사용되고, 포토리소그라피에 포함된 현상 및 다른 처리는 웨이퍼상에 웨이퍼 마크를 형성하기 위하여 수행된다. 그 후에, 스텝 앤드 스캔 투영 노광 장치는 사용되고, 그것은 슬릿 모양 노광 필드(24B)가 제 7도에서 도시된 1oci(화살표)(25A-25l)에 의해 선택적으로 보여준 -Y방향 및 +Y방향으로 웨이퍼(W)에 대해 움직이도록 동작한다. 이런 방식으로, 웨이퍼(W)상의 중간층을 위한 쇼트 영역(SB1-SB9)의 노광은 조사 노광 기술에 의해 수행된다. 다시, 조사방향은 -Y방향이나 +Y방향이다.
상기 노광 처리를 위하여 요구된 정렬 방법은 기술된다. 예를 들어, 쇼트 영역(SB1)을 위한 정렬은 아래처럼 수행된다. 제 6도에서 도시된 상기 실시예와 같이, 중간 층을 위한 쇼트영역(SB1)은 내부에 형성된 한쌍의 웨이퍼 마크를 각각 가지는 임계층을 위한 4개의 쇼트영역(SA11-SA14)으로 구성된다. 웨이퍼 마크의 설계 위치 좌표 및 측정 위치의 좌표로부터, 상기 식(1)에서 6개의 변환 매개 변수의 목표된 값은 얻어진다. X 및 Y방향으로 두개의 비교 요소(Rx 및 Ry)에 관해, 각각, 조사 방향(즉, Y방향)으로 하나의 비례 요소(Ry)를 위한 수정은 레티클의 속도 및 조사하기 위한 Y방향의 웨이퍼 사이의 비율을 조절함으로써 이루어진다. 다른 한편, 조사 방향을 가로지르는, X방향으로 다른 비례 요소(Rx)를 위한 수정은 투영 광학 시스템의 기하학 구조를 조절하고 또는 상기된 스텝퍼로서, 축소 비율을 변화시키기 위하여 레티클을 대치함으로써 이루어진다. 게다가, 수정은 레티클 또는 웨이퍼를 회전시킴으로써 회전(θ) 및 직사각형(W)으로 이루어진다. 높은 정합 정확성은 이들 수정에 의해 이루어진다.
상기된 실시예 중 한쪽은 두 개의 스텝퍼의 결합을 사용하고 다른쪽은 스텝퍼 및 스텝 앤드 스캔 투영 노광 장치의 결합을 사용한다 ; 그러나, 다른 결합도 역시 사용된다. 예를 들어, 상대적으로 작은 노광 필드 및 상대적으로 작은 노광 필드를 가지는, 두 개의 다른 스텝 앤드 스캔 투영 노광 장치는 사용된다.
제 8 내지 11도를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예는 기술된다. 이 실시예는 첫째, 미세 스텝퍼가 임계층의 노광을 수행하기 위하여 사용되거나 중간 스텝퍼가 중간층의 노광을 수행하기 위하여 사용되고, 증간 스텝퍼(1B)가 이미 형성된 임계 또는 중간층상에 겹친 중간층의 노광을 수행하기 위하여 사용되는 노광 처리에 대한 본 발명의 응용을 도시한다.
제 9(a)도는 추후에 노광 중간층을 위하여 사용된 웨이퍼상의 쇼트 맵을 도시한다. 웨이퍼(W)는 웨이퍼 스테이지(5B)(제 1도)상에 고정되어 배치된다. 설명하기 위하여, 중간 스텝퍼(1B)(제 1도)의 웨이퍼 스테이지(5B)의 위치 좌표를 한정하는 스테이지 좌표계(X2, Y2)는 스테이지 좌표계(X, Y)에 의해 제 9(a)도에서 표현된다. 즉, 제 1도에서 중간 스텝퍼(1B)에 대해 한정된 X2 및 Y2방향은 제 9(a)도에서 각각 도시된 X 및 Y방향과 같다.
제 9(a)도에서 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)의 노광 표면은 X 및 Y방향으로 실질적으로 소정 피치로 어레이에 배열된 중간층을 위한 다수의 직교 쇼트 영역(SC1, SC2, ..., SA21)으로 나뉘어진다. 각각의 쇼트 영역(SC1, ..., SC21)은 중간 스텝퍼(1B)(제 1도)의 노광 필드(4B)와 같은 실질적으로 동일한 크기이다. 게다가, 각각의 쇼트 영역(Si)(i=1 내지 21)은 2×2 어레이(X방향에서 두 개의 열 및 Y방향에서 두 개의 행)로 배열된 4개의 쇼트 영역(SAi1, SAi2, SAi3및 SAi4)으로 분리된다. 쇼트영역(SAi1-SAi4)은 회로 패턴, X축 웨이퍼 마크(MXi1-MXi4) 및 Y축 웨이퍼 마크(MYi1-MYi4)를 가지며, 그것 모두는 상기 포토리소그라피 기술을 통하여 형성된다. 쇼트영역(SAi1-SAi4)은 임계층을 위한 각 쇼트 영역과 같은 크기이다. 이 실시예에서, 이미 형성된 층의 노광은 미세 스텝퍼 또는 중간 스텝퍼를 사용하여 이루어진다.
이 실시예에서, 중간 스텝퍼(1B)(제 1도)는 레티클(RB)의 패턴 영역(2B)에서 4개의 회로 패턴의 영상에 웨이퍼(W)(제 9(a)도)상의 각각의 쇼트 영역(SC1-SC4)의 노광을 수행하기 위하여 사용된다. 노광을 위하여 요구된 정렬 동작은 미합중국 특허 제 4,780,617호에서 공지된 향상된 글로벌 정렬(EGA) 방법을 사용하여 수행될 수 있다.
EGA 정렬 방법은 웨이퍼(W)에 고정되고 재료 좌표계으로 불리는 2차원 좌표계(x,y)을 사용한다. 제어 유니트(10B)(제 10도)는 Y축 웨이퍼 마크(MYij) 중앙 설계 위치의 x좌표 및 y좌표(Yij) 뿐 아니라, X축 웨이퍼 마크(MXij)(i=1 내지 21 ; j=1 내지 4) 중앙 설계 위치의 x좌표(X) 및 y좌표를 저장하기 위한 저장 유니트를 가진다.
그 후에, 6개의 변환 매개 변수(즉, X방향(Rs)에서 비례 요소(또는 선형 확대/축소), Y방향(Ry)에서 비례 요소, 회전(θ), 직사각형(W), X방향(Ox)에서 오프셋 및 Y방향(Oy)에서 오프셋)를 사용하여, 그리고 마지막 두 개의 매개 변수(회전(θ) 및 직사각형(W))가 작은 값이라고 가정하여, 재료 좌표계(x, y)로부터 스테이지 좌표계(X, Y)의 좌표 변환은 아래 식(3)의 근사 표현에 의해 정의된다.
6개의 변환 매개 변수(Rx, Ry, θ, w, Ox 및 Oy)는 전체 웨이퍼에 대해 정의되고, 동일 지정을 가지는 상기 식(1)에서 변환 매개 변수와 같지 않은 어떤 하나의 특정 쇼트 영역에 대해서는 정의되지 않는다. 게다가, 당업자는 1(하나)로부터 오프된에 의해 비례 요소(Rx 및 Ry)를 표현한다. 즉,및. 파리미터는 작은 값을 가진다고 가정하면, 상기 식(3)은 다음 식(4)에 의해 더 근사화된다.
비록 식(4) 또는 식(3)이 사용될 수 있지만, 당업자는 예로써 식(4)을 사용한다. 6개의 변환 매개 변수(매개 변수, 회전(θ), 직사각형(w) 및 오프셋(Ox 및 Oy)의 목표된 값을 결정하기 위하여, 측정은 웨이퍼(W)상의 쇼트 영역으로부터 선택된 쇼트 영역(여기서, "샘플 쇼트 영역"으로 참조된)의 소정수의 위치 좌표중, 스테이지 좌표계(X, Y)의 측면에서, 측정된다.
웨이퍼상의 중간층을 위한 쇼트 영역의 총수는 임계층을 위한 쇼트 영역의 수보다 훨씬 작다는 것이 인정되고, 그것은 만약 당업자가 중간층을 위한 쇼트 영역으로부터 그것들을 선택하여야 하면, 적당한 분배로 웨이퍼상에 분배된 샘플 쇼트 영역의 수를 선택할수 없다. 상기 문제를 피하기 위하여, 다음 과정은 수행되고, 그것은 제 8도의 흐름도에서 도시된다. 단계(101)로 시작하여, 쇼트 맵은 생성되고, 제 9(a) 도에서 도시된 웨이퍼(W)상의 중간층을 위한 각각의 J(예에서 J=21) 쇼트 영역(SCi)(i=1 내지 J)은 노광 영역 유니트로서 다루어지고, 각각의 노광 영역 유니트(SCi)에서 포함된 임계층을 위한 4개의 쇼트 영역(SAi1-SAi4)의 각각은 독립적인 쇼트 영역으로서 다루어진다.
제 10도는 이런 방식으로 생성된 쇼트 맵을 도시한다. 제 10도에서 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)상에 한정된 4×J(제 10도의 예에서 J=21) 쇼트 영역(SA11-SA14, ..., SAj1-SAj4)이 있다. 그래서, 당업자가 정렬 목적을 위하여 사용할수 있는 쇼트 영역의 수는 중간 층을 위한 쇼트 영역의 수의 4배이다.
그 후에, 다음 단계(102)에서, M 쇼트 영역은 도면에서 설계된 쇼트 영역에 의해 도시된 바와 같이, M 샘플 쇼트 영역(S1, S2, ..., SM)(제 10도의 예에서M=11)으로서 제 10도에서 도시된 4×J 쇼트 영역으로부터 선택된다. 도시된 예에서, 제 1 샘플 쇼트 영역(S1)은 쇼트 영역(SA62)과 일치하고, 모든 샘플 쇼트 영역(SM)은 웨이퍼(W)의 중앙으로부터 거의 동일 거리로 웨이퍼(W)상에 분산된다.
다음, 단계(103)에서, J 쇼트 영역은 제 10도에서 도시된 4×J 쇼트 영역, 제 9(a)도에서 도시된 각 노광 영역 유니트(SCi)로부터 하나를 형성되도록 선택되고, 대응하는 노광 영역 유니트를 위한 노광 기준 쇼트 영역으로서 사용된다. 나머지, 비선택된 쇼트 영역은 노광을 위한 기준으로서 사용되지 않는다.
제 11도는 노광 기준 쇼트 영역의 예시된 분산을 도시하고, 그것은 모두(제 11도의 실시예에서 J=21)에서 J이고, 제 11도에서 각 노광 영역 유니트로부터 하나가 선택되고, 내부에 채워진 마크("*")를 가지는 쇼트 영역(SA14, SA24, SA34, ..., SA202)은 노광 기준 쇼트 영역이다. 각각의 기준 쇼트 영역은 쇼트 맵에 의해 기술된 노광 영역 오프된 값을 가지며 그것이 속하는 노광 영역의 중앙으로부터 그 노광 기준 쇼트 영역의 오프셋을 표현한다.
예를 들어, 제 9(a)도의 쇼트영역(SCi)은 노광 면적 유니트(SCi)로서 처리되며, 쇼트영역(SAi2)은 노광 면적 유니트(SCi)에 대응하는 노광 기준 쇼트영역으로서 선택된다. 재료 좌표계(x,y)으로 표시된 노광 면적 유니트(SCi)의 중심으로부터 노광 기준 쇼트영역(SA)의 중심에 대한 2차 변위는 기준쇼트영역(SAi2)을 노광하는 노광 오프셋값이다.
단계(101)에서 발생될 쇼트맵은 제 10도에 도시된 웨이퍼(W)상에서 모든 쇼트영역의 노광 면적 오프셋 값을 명기한 값일 것이다. 더욱이, 단계(102)에서 만들어질 샘플 쇼트영역의 선택은 단일 노광 면적 유니트(SCi)으로부터 3개의 샘플 쇼트영역(SM)(또는 SAM)까지 선택하는 영역이며, 단계(103)에서 만들어질 노광 기준 쇼트영역의 선택은 단계(102)에서 샘플 쇼트 영역에서 선택된 것들을 제외하고 모든 쇼트영역으로부터 노광 기준 쇼트영역(SA)에 대한 쇼트영역을 선택하는 영역일 것이다.
그다음, EGA 정렬동작이 실행되는 단계(104)의 과정이 진행된다. 특히, 측정은 M샘플 쇼트영역(SA1-SAM)에 연관된 X축 웨이퍼 마크의 X좌표(XMi)(i=1내지 M) 및 M샘플 쇼트영역(SA1-SAM)(제 10도의 실시예에서 M=11)에 연관된 Y축 웨이퍼 마크의 Y좌표(i=1 내지 M)을 결정하기 위해 중앙 스텝퍼(1B)의 스테이지 좌표계(X,Y)에 의해 실행된다. 따라서, 측정된 좌표는 제어 유니트(10B)에 공급된다.
그때, 제어 유니트(10B)에서, 재료 좌표계(x,y)로 표시된 각각의 샘플 쇼트영역(SAi)(i=1 내지 M)에 연관된 X축 및 Y축 웨이퍼 마크의 설계위치에 대한 좌표(xi,yi)는 좌표(X,Y)의 값으로서 앞의 공식(4)으로 치환된다. 이것은 스테이지 좌표계(X,Y)에 의해 6개의 변환 파라미터의 함수로서 표현된 하나의 샘플 쇼트영역의 X축 및 Y축 웨이퍼 마크에 대한 계산된 좌표(Xi, Yi)를 제공한다. 웨이퍼 마크의 계산된 좌표(Xi, Yl)는 모든 M 샘플 쇼트 영역(SA1-SAM)에서 구해지며, 잔류 에러는 계산된 좌표(Xi,Yi) 및 각각의 M샘플 쇼트영역(SA1-SAM)의 위치에 대한 측정된 좌표(XMi, YMi) 사이의 차의 제공의 합 다음과 같이 계산된다.
그때, 제어 유니트(10B)는 앞의 공식(4)에서 6개의 변환 파라미터의 원하는 값을 결정하기 위해 동작하며, 이것에 의해 잔류 에러가 최소로 될 것이다. 특히, 이 결정은 6개의 도함수를 구하기 위해서 6개의 각각의 변환 파라미터에 관해서 앞의 공식(5)의 오른쪽을 부분적으로 미분하며 각각의 부분 도함수를 제로로 함으로서 수행될 수 있으며 6개의 연립 방정식을 구할 수 있다. 상기 연립 방정식을 해결함으로서, 6개의 변환 파라미터의 원하는 값은 결정될 수 있다. 이것은 EGA 계산연산이다.
그다음, 제어 유니트(10B)는 앞의 6개의 변환 파라미터 뿐만 아니라 웨이퍼상의 J 노광 기준 쇼트영역(SA14, SA24, ..., SA212)에 연관된 웨이퍼 마크의 설계위치에 대한 좌표를 앞의 공식(4)으로 치환하기 위해서 동작하여(제 11도), 스테이지 좌표계(X, Y)으로 표시된 노광 기준쇼트영역의 중심의 실제위치에 대한 좌표를 유도할 수 있다.
다음 단계(105)에서, 제어 유니트(10B)는 중간층에 대한 각각의 쇼트영역의순차 노광을 수행하기 위해서 동작하나, 레티클(RB)의 패턴의 상에 대한 정합 및 그 쇼트영역은 그 쇼트영역에서 구해진 노광 기준 쇼트영역에 의해 확립된다. 동록에서, 제어 유니트(10B)는 쇼트 맵에 지정된 대응 노광 영역 오프셋값을 위해 보정된 모든 노광 기준 쇼트영역의 중심에 대한 좌표에 기초한 웨이퍼 스테이지(5B)를 구동한다. 이같은 정렬에 의하여, 노광의 실제중심은 제 9(a)도에 도시된 중간층에 대한 각각의 쇼트영역(SC1-SCJ)의 중심과 일치하여, 각각의 쇼트영역(SC1-SCJ)은 고정합 정확도를 가진 레티클(RB)에서 4개의 회로패턴의 상에 노광될 것이다.
앞서 기술된 것처럼, 본 실시예에 따라 중간층에 대한 쇼트영역으로부터 발생된 쇼트 맵은 중간층에 대한 원리 쇼트영역보다 작거나 큰 구성 쇼트영역을 가질 수 있으며, 샘플 쇼트영역은 가장 작은 쇼트영역으로부터 선택되어, 바람직한 분포를 가진 다수의 샘플쇼트영역은 유리하게 구해질 수 있다.
제 9-11도의 실시예에서, 중간층에 대한 각각의 쇼트영역은 4개의 가장 작은 쇼트영역으로 나누어지나, 하나의 원쇼트영역으로부터 발생된 가장 작은 쇼트영역의 수는 임의의 원하는 수로 선택될 수 있으며, 마크의 적어도 하나의 그룹이 각각의 가장 작은 쇼트영역에 존재하는 것은 바람직하다.
비록 본 발명의 임의의 바람직한 실시예가 상세히 도시 및 기술될지라도, 다양한 변형 및 수정이 만들어질 수 있으며, 본 발명은 본 발명의 사상으로부터 벗어남이 없이 다양한 다른 형태 및 구조로 실행될 수 있다.
제 1도는 본 발명에 따른 노광방법의 실시예를 실행하기 위해 사용될 수 있는 노광 시스템의 개략적인 사시도.
제 2도는 임계층이 중간층에 형성될 때 노광하기 위해 사용될 수 있는 두 개의 쇼트 맵 사이의 관계를 기술하는 웨이퍼의 평면도.
제 3도는 임계층이 중간층에 형성될 때 노광하기 위해 사용될 수 있는 임계층에 대한 쇼트 맵의 일부분을 도시한 확대 평면도.
제 4(a)도는 레이저-스텝-정렬형의 정렬 시스템에 의해 실행되는 측정의 원리를 기술한 다이어그램.
제 4(b)도는 정렬 시스템의 다른 형태로 사용될 수 있는 예시된 웨이퍼 마크를 기술한 다이어그램.
제 5도는 중간층이 임계층에 형성될 때 노광하기 위해 사용될 수 있는 임계층에 대한 쇼트 맵을 도시한 웨이퍼의 평면도.
제 6도는 중간층이 제 5도의 임계층에 형성되는 노광을 하기 위해 형성될 수 있는 중간층에 대한 쇼트 맵의 일부분을 도시한 확대 평면도.
제 7도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼의 스텝-엔드-스캔 노광을 하기 위해 사용될 수 있는 예시된 쇼트를 도시한 웨이퍼의 평면도.
제 8도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 노광 처리 흐름도.
제 9(a)도는 쇼트영역이 제 8도의 노광처리에서 노광될 수 있는, 웨이퍼상에 한정된 중간층에 대한 쇼트영역을 도시한 웨이퍼의 평면도.
제 9(b)도는 제 9(a)도에 도시된 쇼트영역중의 하나를 도시한 확대 평면도.
제 10도는 쇼트 맵의 쇼트 영역으로부터 선택된 샘플 쇼트 영역을 도시하고 도 9(a)에서 도시된 중간층의 쇼트 영역을 분할함으로써 발생된 쇼트 맵을 도시한 웨이퍼의 평면도.
제 11도는 도 10의 쇼트 맵의 쇼트 영역으로부터 선택된 노광 기준 소트영역을 도시한 웨이퍼의 평면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1A : 스텝퍼 2A,2B,18A-18D : 패턴영역
3A,3B : 투영 광시스템 4A,4B : 노광필드
5A,5B : 웨이퍼 스테이지 6A,6B,8A,8B : 이동거울
7A,7B,9A,9B : 이동거울 10A,10B : 제어 유니트
13A,13B : 광스포트 17X,19X : 정렬마크
RA : 레티클 W : 웨이퍼
22X : 라인패턴

Claims (42)

  1. 감광성 기판을 노광하기 위한 노광방법에 있어서, 상기 노광방법은,
    동일한 패턴으로 노광될 최소 노광 면적 유니트로써 각각 한정되는 상기 기판상의 결합된 N 쇼트영역(여기서, N은 2 이상의 정수이다)의 한 필드와 동일한 크기의 상대적으로 큰 노광필드를 가진 제 1 노광장치를 사용함으로써 노광을 수행하는 단계; 및
    제 1 마스크 패턴의 상이 전달되는 상기 감광성 기판상의 각각의 상기 쇼트영역의 한 필드와 동일한 크기의 상대적으로 작은 노광필드를 가진 제 2 노광장치를 사용합으로써 노광을 수행하는 단계를 포함하며,
    상기 상대적으로 큰 노광필드에 대응하는 상기 감광성 기판상의 상기 N 쇼트영역의 한 그룹은 제 1 마스크 패턴의 상으로 노광되기 위해서 상대적으로 큰 단일 노광 면적 유니트로써 처리되며,
    상기 제 1 마스크 패턴의 상기 상으로 노광할 때 상대적으로 작은 단일 노광 면적 유니트로써 처리된 상기 N 쇼트영역의 상기 그룹에 대한 각각의 쇼트영역은 제 2 마스크 패턴의 상으로 노광되며, 상기 N 쇼트영역의 상기 그룹으로부터 선택된 하나의 쇼트영역에 연관된 정렬 마스크를 사용함으로서 상기 감광성 기판 및 상기 제 2 마스크 패턴 사이에 정렬이 확립되는 것을 특징으로 하는 감광성 기판을 노광하기 위한 방법.
  2. 감광성 기판을 노광하기 위한 노광방법에 있어서, 상기 노광방법은,
    동일한 패턴으로 노광될 최소 노광 면적 유니트로써 각각 한정되는 상기 기판상의 쇼트영역의 한 필드와 동일한 크기의 상대적으로 작은 노광 필드를 가진 제 2노광장치를 사용함으로써 노광을 수행하는 단계; 및
    결합된 상기 N 쇼트영역(N은 2 이상의 정수이다)의 한 필드와 동일한 크기의 상대적으로 큰 노광필드를 가진 제 1 노광장치를 사용함으로써 노광을 수행하는 단계를 포함하며,
    상기 상대적으로 작은 노광필드에 대응하는 상기 감광성 기판상의 각각의 상기 쇼트영역은 제 2 마스크 패턴의 상으로 노광되기 위해서 상대적으로 작은 단일 노광 면적 유니트로써 처리되며,
    상기 상대적으로 큰 노광필드에 대응하는 상기 감광성 기판상의 상기 N 쇼트영역의 그룹은 제 1 마스크 패턴의 상으로 노광되기 위해서 상대적으로 큰 단일 노광 면적 유니트로써 처리되며, 상기 감광성 기판 및 상기 N 쇼트영역의 상기 그룹에서 정렬 마크의 N 그룹로부터 선택된 정렬 마크의 위치에 기초한 상기 제 1 마스크 패턴 사이에 정렬이 확립되는 것을 특징으로 하는 감광성 기판을 노광하기 위한 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제 1 마스크 패턴의 상기 상으로 상기 감광성 기판을 노광하기 위해서 상기 제 1 노광장치를 사용함으로써 노광을 수행하는 상기 단계는,
    단일 노광 면적 유니트로써 처리된 N 쇼트영역의 상기 그룹에서 정렬 마크의 상기 N 그룹로부터 선택되는 정렬 마크의 위치에 기초하여 오프셋, 주사인자, 회전 및 직사각형으로 이루어진 파라미터 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 파라미터에 의해 나타나는 상기 감광성 기판 및 상기 제 1 마스크 패턴 사이의 정렬 에러의 다수의 형태 중의 하나를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 기판을 노광하기 위한 방법.
  4. 상기 N 쇼트영역(N은 2 이상의 정수)의 그룹이 동시에 노광되기 위해서 단일 노광 면적 유니트로써 처리되도록 감광성 기판상의 다수의 쇼트영역을 노광하기 위한 노광방법에 있어서, 상기 노광방법은,
    상기 감광성 기판상의 상기 다수의 쇼트영역에서 위치정보를 구하는 단계;
    상기 위치정보에 기초하여 상기 감광성 기판상의 제 1 노광 면적 유니트에서 상기 N 쇼트영역으로부터 선택된 하나의 쇼트영역 및 마스크 패턴사이에 정렬을 확립하는 단계; 및
    상기 정렬이 확립된 다음, 상기 마스크 패턴이 상기 제 1 노광 면적 유니트에서 상기 모든 N 쇼트영역에 동시에 전달되도록, 상기 제 1 노광 면적 유니트에서 모든 상기 N 쇼트영역의 노광을 동시에 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 기판을 노광하기 위한 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 하나의 쇼트영역 및 상기 마스크 패턴 사이에 정렬을확립하는 상기 단계는 오프셋, 주사인자, 회전 및 직사각형으로 이루어진 파라미터 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 파라미터에 의해 나타난 정렬 에러를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 기판을 노광하기 위한 방법.
  6. 제 1 노광장치를 사용함으로서 감광성 기판상에 제 1 패턴을 전달하는 단계; 및
    상기 제 1 노광장치보다 고해상도를 가진 제 2노광장치를 사용함으로써 상기 제 1 패턴상에 중첩되기 위해서 상기 감광성 기판상에 상기 제 1 패턴보다 고해상도를 필요로하는 제 2 패턴을 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 기판을 노광하기 위한 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 제 1 패턴은 상기 감광성 기판상에 전달될 때 상기 제 2 패턴보다 큰 라인폭을 가지는 것을 특징으로 하는 감광성 기판을 노광하기 위한 방법.
  8. 제 6항에 있어서, 적어도 하나의 상기 제 1 및 제 2 노광장치는 마스크 및 감광성 기판이 상기 마스크에서 상기 감광성 기판으로 패턴을 전달하기 위해서 서로 동기적으로 이동되는 주사형 노광장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 기판을 노광하기 위한 방법.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 감광성 기판은 동일한 패턴으로 노광될 m 쇼트영역을 포함하며,
    상기 제 1 노광장치가 n 제 1 패턴을 가진 제 1 마스크를 사용함으로써 상기 감광성 기판상의 m 쇼트영역을 노광하여, n 쇼트영역의 한 그룹은 각각의 m 쇼트영역(여기서 m은 n 보다 크다)상에 상기 제 1 패턴을 전달하기 위해서 상기 n 제 1 패턴의 상으로 동시에 노광되며,
    상기 제 2 노광장치는 상기 제 2 패턴을 가진 제 2 마스크를 사용함으로써 상기 감광성 기판상의 m 쇼트영역을 노광하여, 상기 쇼트영역중의 하나만이 상기 제 2 패턴을 각각의 m 쇼트영역상에 전달하기 위해 상기 제 2 패턴의 상으로 동시에 노광되는 것을 특징으로 하는 감광성 기판을 노광하기 위한 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1 노광장치는 상기 제 1 패턴을 전달하기 위한 상기 감광성 기판상의 상기 m 쇼트영역에서 위치정보를 발생시키기 위해 제 1 발생기 시스템을 가지며,
    상기 제 2 노광장치는 상기 제 2 패턴을 전달하기 위한 상기 감광성 기판상의 상기 m 쇼트영역에서 위치정보를 발생시키기 위해 제 2 발생기 시스템을 가지며,
    상기 제 1 및 제 2 발생기 시스템은 발생된 위치정보를 서로에 공급하기 위해 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 감광성 기판을 노광하기 위한 방법.
  11. 기판 상에 N 쇼트 영역을 한 번에 노광하는 제 1 노광 장치의 제 1 마스크를 사용함으로써 형성되는 제 1 패턴이 상기 기판 상의 복수의 쇼트 영역 마다 제공되는 기판을 노광하는 노광 방법에 있어서,
    상기 기판 상의 M(M≠N) 쇼트 영역 그룹이 한 번에 노광되며, 상기 제 1 노광 장치를 사용함으로써 형성되는 제 1 패턴 및 상기 제 2 노광 장치를 사용함으로써 형성되는 제 2 패턴 사이에 형성된 중첩 에러를 감소시키기 위해 상기 제 2 마스크와 상기 기판 사이의 상대적 회전 위치가 조절되는 제 2 노광 장치의 제 2 마스크를 사용함으로써 상기 기판을 노광하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    M은 1인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 제 2 노광 장치의 투영 광학 시스템은 상기 중첩 에러를 감소시키기 위해 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 중첩 에러를 감소시키기 위해 상기 제 2 마스크를 이동시키는 단계를더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 반도체 소자 제조 방법에 있어서,
    제 11항에 따른 상기 노광 방법을 사용하여 상기 제 1 또는 제 2 마스크 상의 패턴을 상기 기판으로 전사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 기판 상의 M 쇼트 영역 그룹을 한 번에 노광하는 제 2 노광 장치의 제 2 마스크를 사용함으로써 형성되는 제 2 패턴이 상기 기판 상의 복수의 쇼트 영역 마다 제공되는 기판을 노광하는 노광 방법에 있어서,
    상기 기판과 상기 제 1 마스크가 서로 동기 이동될 때, 상기 기판 상의 N(N≠M) 쇼트 영역 그룹을 한 번에 노광하며, 상기 제 2 노광 장치를 사용함으로써 형성되는 제 2 패턴 및 상기 제 1 노광 장치를 사용함으로써 형성되는 제 1 패턴 사이에 형성된 중첩 에러를 감소시키기 위해 상기 제 1 마스크와 상기 기판 사이의 상대 속도가 조절되는 제 1 노광 장치의 제 1 마스크를 사용함으로써 노광하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    M은 N보다 작은(M<N) 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    M은 1인 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 16항에 있어서,
    상기 제 1 노광 장치의 투영 광학 시스템은 상기 중첩 에러를 감소시키기 위해 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 16항에 있어서,
    상기 제 1 마스크와 상기 기판 사이의 상대적 회전 위치는 상기 중첩 에러를 감소시키기 위해 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 16항에 있어서,
    상기 중첩 에러를 감소시키기 위해 상기 제 1 마스크를 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 16항에 있어서,
    상기 제 2 노광 장치는 조사 방식으로 상기 기판 상의 M 쇼트 영역을 노광하지만, 상기 제 2 마스크 및 상기 기판은 서로 동시에 이동되는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 반도체 소자 제조 방법에 있어서,
    제 16항에 따른 상기 노광 방법을 사용하여 상기 제 1 또는 제 2 마스크 상의 패턴을 상기 기판상에 전사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 기판 상에 N 쇼트 영역 그룹을 한 번에 노광하는 제 1 노광 장치의 제 1 마스크를 사용함으로써 형성되는 제 1 패턴 및 정렬 마크가 상기 기판 상의 복수의 쇼트 영역 마다 제공되는 기판을 노광하는 노광 방법에 있어서,
    상기 기판 상의 M(M<N) 쇼트 영역 그룹이 한 번에 노광되며, 상기 N 쇼트 영역의 상기 M 쇼트 영역 그룹이 한 번에 노광되는 반면에, 상기 제 2 마스크와 상기 기판 사이의 상대적 위치 관계가 상기 N 쇼트 영역 마다 형성된 상기 정렬 마크의 일부를 사용함으로써 조절되는 제 2 노광 장치의 제 2 마스크를 사용함으로써 상기 기판을 노광하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 정렬 마크의 일부 상의 위치 정보를 검출함으로써 상기 N 쇼트 영역 상의 배치 정보를 얻는 단계; 및
    상기 제 1 마스크와 상기 기판 사이의 상대적 위치 관계가 상기 배치 정보에 기초하여 조절되지만, 상기 N 쇼트 영역의 상기 M 쇼트 영역 그룹을 한 번에 노광하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 N 쇼트 영역 상의 상기 배치 정보는 스캐일링 계수, 회전, 직사각형 및 오프셋 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제 25항에 있어서,
    상기 N 쇼트 영역 상의 상기 배치 정보에 기초하여 상기 제 1 노광 장치의 투영 광학 시스템을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제 24항에 있어서,
    상기 제 1 마스크와 상기 기판 사이의 상대적 위치 관계의 조절은 상기 제 1 마스크와 상기 기판 사이의 상대적 회전 위치를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 반도체 소자 제조 방법에 있어서,
    제 24항에 따른 상기 노광 방법을 사용하여 상기 제 1 또는 제 2 마스크 상의 패턴을 상기 기판상에 전사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 기판 상에 M 쇼트 영역 그룹을 한 번에 노광하는 제 2 노광 장치를 사용함으로써 형성되는 제 2 패턴 및 정렬 마크가 상기 기판 상의 복수의 쇼트 영역 마다 제공되는 기판을 노광하는 노광 방법에 있어서,
    상기 기판 상의 N(N>M) 쇼트 영역이 한 번에 노광되며, 상기 제 2 노광 장치를 사용함으로써 상기 쇼트 영역 마다 형성되는 제 2 패턴 및 상기 제 1 노광 장치를 사용함으로써 상기 쇼트 영역 마다 형성되는 제 1 패턴 사이에 형성된 중첩 에러를 감소시키기 위해 상기 상기 정렬 마크 상의 평균 위치 정보에 기초하여 상기 기판의 위치가 조절되는 제 1 노광 장치를 사용함으로써 상기 기판을 노광하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 반도체 소자 제조 방법에 있어서,
    제 30항에 따른 상기 노광 방법을 사용하여 상기 제 1 또는 제 2 마스크 상의 패턴을 상기 기판상에 전사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 기판을 노광하는 노광 방법에 있어서,
    상기 기판 상의 상기 복수의 쇼트 영역의 N 쇼트 영역 그룹이 한 번에 노광될 때 사용되는 제 1 쇼트 맵 정보에 기초하여 제 2 쇼트 맵 정보를 준비하는 단계; 및
    상기 제 2 쇼트 맵 정보에 기초하여 상기 복수의 쇼트 영역의 M(M≠N) 쇼트 영역 그룹을 한 번에 노광하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제 32항에 있어서,
    상기 제 1 노광 장치를 사용함으로써 상기 제 1 쇼트 맵 정보를 준비하는 단계;
    상기 제 2 노광 장치에 상기 제 1 쇼트 및 정보를 제공하는 단계; 및
    상기 제 1 쇼트 및 정보에 기초하여 상기 제 2 노광 장치를 사용함으로써 상기 제 2 쇼트 맵 정보를 준비하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 반도체 소자 제조 방법에 있어서,
    제 32항에 따른 상기 노광 방법을 사용하여 상기 제 1 또는 제 2 마스크 상의 패턴을 상기 기판상에 전사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 기판을 노광하는 노광 방법에 있어서,
    상기 기판 상의 복수의 쇼트 영역의 M 쇼트 영역 그룹이 하나의 면적 유니트로서 정의되는 조건하에서,
    상기 복수의 면적 유니트 상의 배치 정보를 얻는 단계; 및
    상기 얻어진 배치 정보에 기초하여 상기 복수의 쇼트 영역의 N(N≠M) 쇼트 영역 그룹을 한 번에 노광하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제 35항에 있어서,
    M은 1인 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 제 35항에 있어서,
    N은 M보다 큰(N>M) 것을 특징으로 하는 방법.
  38. 반도체 소자 제조 방법에 있어서,
    제 35항에 따른 상기 노광 방법을 사용하여 상기 제 1 또는 제 2 마스크 상의 패턴을 상기 기판 상에 전사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 기판을 노광하는 노광 방법에 있어서,
    고해상도의 제 2 노광 장치의 제 2 마스크를 사용함으로써 상기 기판 상의 임계층을 노광하는 단계; 및
    상기 제 2 노광 장치보다 낮은 해상도를 가지는 제 1 조사형 노광 장치의 제 1 마스크를 사용함으로써 상기 기판 상의 중간층을 노광하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 제 39항에 있어서,
    상기 제 1 노광 장치는 한 번에 N 쇼트 영역 그룹을 노광하며, 상기 제 2 노광 장치는 한 번에 M(M<N) 쇼트 영역 그룹을 노광하는 것을 특징으로 하는 방법.
  41. 제 39항에 있어서,
    상기 중간층은 이온-주입층을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 반도체 소자 제조 방법에 있어서,
    제 39항에 따른 상기 노광 방법을 사용하여 상기 제 1 또는 제 2 마스크 상의 패턴을 상기 기판 상에 전사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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