KR100544032B1

KR100544032B1 - 주사 노광 방법 및 주사 노광 방법을 이용한 회로 소자제조 방법

Info

Publication number: KR100544032B1
Application number: KR1020010049558A
Authority: KR
Inventors: 노부다까 마고메
Original assignee: 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 2001-08-17
Publication date: 2006-01-23
Also published as: KR100544029B1; US5981117A; US6319641B2; JP3513973B2; US20010001056A1; KR960039163A; JPH08306610A

Abstract

마스크 스테이지와 웨이퍼 스테이지를 동기하여 이동하면서, 마스크 패턴을 웨이퍼상에 노광한다. 마스크와 웨이퍼를 글로벌 정렬을 할 때, 전회(제 1 레이어)의 주사 노광시의 주사 방향과 이번(제2 레이어)의 주사 노광시의 주사 방향을 일치시킨다. 미리 쇼트배열 좌표를 계산하여 정렬할 때는 주사 방향별로 쇼트배열 좌표를 계산한다.

Description

주사 노광 방법 및 주사 노광 방법을 이용한 회로 소자 제조 방법{SCANNING EXPOSURE METHOD AND CIRCUIT ELEMENT PRODUCING METHOD EMPLOYING THE SAME}

본 발명은, 주사 노광 방법 및 그 방법을 이용한 회로 소자 제조 방법에 관한 것으로, 특히 IC 등 반도체 소자를 제조할 때의 리소그래피 공정으로 사용되는 주사 노광 방법 및 상기 방법을 이용한 회로 소자 제조 방법에 관한 것이다.

반도체 소자(IC 등) 등을 제조하기 위한 리소그래피 공정에 있어서, 노광 장치는 중요한 역할을 다하고 있다. 이 같은 노광 장치는 레지스트 등의 노광제가 코팅된 웨이퍼상에 마스크 패턴을 투영하는 것과 웨이퍼를 스텝핑 이동하는 것을 반복하고, 웨이퍼상에 복수의 쇼트영역(1회의 노광으로 형성된 패턴 영역)을 형성한다. 소위 스텝퍼가 주류가 되고 있다. 웨이퍼상에 형성된 복수의 쇼트영역의 하나 하나가 한 개의 반도체 소자로서 제조된다. 그 중 하나의 쇼트영역에 따르면, 소정 패턴이 묘사된 마스크를 여러 장(1∼n) 준비하고, 상기 각각을 사용하여 여러 회(n회)의 중첩 노광을 수행함으로써 하나의 반도체 소자가 제조된다. 따라서, 감광 기판상에 여러개(n층)의 배선층(레이어)이 형성되어 있다. 즉, 제 1의 마스크(제 1층용 마스크)에 형성된 패턴을 레지스트가 코팅된 감광 기판상에 투영하고, 현상한다. 그리고 상기한 바와 같이 하여, 감광 기판상에 형성된 제 1층의 패턴을 제 2 마스크(제 2층용 마스크)에 형성된 패턴을 중첩하여 투영한다. 다음으로, 이것을 현상하여 감광 기판상에 형성된 제 2층의 패턴에 3번째의 마스크(제 3층용의 마스크)에 형성된 패턴을 중첩하여 투영한다. 이것을 n회 반복함으로써, n층 반도체 소자가 제조된다.

이번 노광에 사용되는 마스크 패턴과 감광 기판상에 형성된 패턴(전회의 노광에 사용된 마스크 패턴)을 중첩시키는 소위 정렬 기술은, 리소그래피 공정에 있어서 가장 중요시되는 기술의 하나이다.

정렬 방식은 다이 바이 다이 정렬 방식(이하「D / D 정렬 방식」이라 함)과 글로벌 정렬 방식의 두 가지로 대별된다.

「D / D 정렬 방식」이란, 노광 쇼트마다 이전에 쇼트된 영역에 설치된 정렬 마크의 위치를 정렬 센서로 계측하고, 마스크 패턴의 투영 상과 쇼트영역을 정렬(얼라인먼트)하여 노광을 수행하는 방식이다.

한편, 글로벌 정렬 방식이란, 감광 기판상에 형성된 복수의 쇼트영역 중, 소정 수의 정렬용 쇼트영역(시료 쇼트영역)에 형성된 정렬 마크 위치를 정렬 센서로 계측하고, 상기 계측 결과에 근거하여, 감광 기판을 배치하는 기판 스테이지를 이동시키는 것이다. 상기 방식으로는 기판 스테이지를 정밀도가 좋게 위치 결정하는 것이 요구되어지며, 현재 노광 장치에서는 레이저 간섭계에 의해 기판 스테이지의 위치를 계측하고, 레이저 간섭계의 계측 결과에 근거하여 기판 스테이지의 이동을 제어하고 있다. 정렬 센서와 마스크 패턴의 위치 관계는 이미 대응되어 있으며, 상기 글로벌 정렬에 의해 마스크 패턴과 감광 기판상에 형성된 패턴(쇼트된 패턴)이 간접적으로 중첩된다. 글로벌 정렬 방식 중에서도 특히, 엔한스터 글로벌 얼라인먼트(EGA)방식이 제안되고 있다. EGA방식이란 수개 ∼ 수십개의 상기 샘플 쇼트영역의 위치 정보에 근거하여, 쇼트영역의 배열 오차를 구하고, 통계적 연산 수법을 사용하여, 새로운 쇼트 배열 좌표를 계산하고, 상기 새로운 쇼트 배열 좌표에 따라서 기판 스테이지를 위치 결정하는 것이며, 상기 상세한 것은 USP 4,780,617에 개시되어 있다.

또한 최근 반도체 소자 한 개의 칩 패턴이 대형화되는 경향이 있기 때문에, 보다 큰 마스크 패턴을 1회로 노광하는 노광 장치가 요구되어져 왔다. 상기한 바와 같은 요구에 응하기 위해 스캔(주사) 방식의 노광 장치가 제안되고 있다. 스캔 방식의 노광 장치는 마스크를 조명한 상태에서 마스크를 제 1의 방향에 주사하는 것과 동기해서, 감광 기판을 제 1 방향에 대응하는 제 2 방향으로 주사함으로써, 마스크의 패턴을 감광 기판상의 쇼트영역에 노광하는 것이다. 특히, 스캔 노광과 스텝핑의 동작을 반복하여, 마스크 패턴을 감광 기판상의 각 쇼트영역 상에 순서대로 노광하는 방식, 소위 스텝 앤드 스캔 방식의 주사형 노광장치가 주목되고 있다(예를 들어 USP 5,194,893 , USP 4,924,257)

여하튼 반도체 소자의 미세화에 따라 상기한 바와 같은 노광 장치에 있어서의 정렬 정밀도가 점점 요구되고 있다. 정렬 정밀도가 점점 요구되면, 정렬시에 허용되는 오차의 값은 극소한 값이 된다.

특히, 상기한 스텝 앤드 스캔 방식의 노광 장치에서는 마스크를 올려놓는 마스크 스테이지와, 기판을 올려놓는 기판 스테이지를 스캔을 위해서 이동할 때, 장치(마스크 스테이지, 기판 스테이지, 마스크 스테이지와 기판 스테이지를 지지하는 캐리지, 방진대, 계측계 등)의 중심 이동이나, 그로 인한 장치의 뒤틀림, 장치의 주파수, 주사 방향에 의한 저항의 차이나 진동 등의 무시할 수 없는 양으로 되어 왔다.

스텝 앤드 스캔 방식의 노광 장치의 경우, 주사 방향을 Y축 방향으로 하면, 웨이퍼상에서 ＋y방향으로 스캔될 때의 쇼트와, －y방향으로 스캔될 때의 쇼트가 존재한다.

후술할 실시예 중의 제 3 도는 스텝 앤드 스캔 방식으로 웨이퍼(W)상에 노광된 제 1 쇼트영역(1층의 쇼트영역)의 배치를 도시하고 있다. 도면 중 실선의 화살표는 주사 노광시의 웨이퍼(W)의 이동 방향(주사 방향)을 도시하고, 점선의 화살표는 기판 스테이지(웨이퍼(W))의 스텝핑 이동의 방향을 도시하고 있다.

여하튼 ＋y방향으로 기판 스테이지를 이동하는 것과 －y방향으로 기판 스테이지를 이동하는 것에는 노광 장치의 기계적인 조건이 다르기 때문에, ＋y방향의 기판 스테이지와 －y방향의 기판 스테이지의 이동 사이에서, 반드시 완전하게 노광 장치에 호환성이 있다고는 말하기 어렵다. 바꿔 말하자면, ＋y방향 주사와 －y방향 주사에서는 상기 장치 특유의 습성이 존재한다.

따라서, 전회(첫 번째) 노광 시에 있어서의 기판 스테이지의 스캔 노광의 방향과 이번 (두 번째) 노광시에 있어서의 기판 스테이지의 스캔 노광의 방향이 다르면, 정렬 정밀도가 저하된다고 하는 문제점이 본 출원의 발명자에 의해 발견되었다.

본 발명의 주사 노광 방법은 마스크의 패턴을 투영광학계 물체측의 투영 시야에 대해 제 1의 속도로 이동시키는 것과 함께, 상기 마스크 패턴이 노광되는 감광 기판상의 복수 쇼트영역의 각각을 상기 투영광학계의 상측 투영 시야에 대해 순차적으로 제 2의 속도로 이동시킴으로써, 상기 감광 기판상의 각 쇼트영역을 주사하면서 노광하여 상기 마스크 패턴을 각 쇼트영역에 겹쳐 전사해 가는 방법에 있어서,

상기 감광 기판상의 임의의 쇼트영역을 제 n회째(n≥2)에 주사 노광함에 있어서, 제 n－1회 이전에 있어서 제 1의 마스크 패턴으로 주사 노광했을 때의 상기 임의의 쇼트영역과 제 1의 마스크 패턴과의 주사 방향을 기억하는 단계와,

상기 감광 기판상의 상기 기억 쇼트영역을 상기 제 n회째의 제 2 마스크 패턴으로 중첩하여 노광할 때, 상기 기억의 쇼트영역과 상기 제 2의 마스크 패턴을 상기 기억된 방향으로 주사하는 단계를 포함한다.

이 경우, 상기 투영광학계는 상기 제 1, 제 2의 마스크 패턴의 각각을 상기 감광 기판상에 1/M배로 투영하는 이동 속도에 대해 상기 감광 기판의 주사 노광시의 이동 속도를 1/M으로 설정하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 주사 노광 방법은, 마스크 회로 패턴의 상을 투영 광학계를 통해 감광 기판을 향해 투영하고, 상기 감광 기판상에 형성되어야만 하는 복수의 쇼트영역의 각각을 스텝 앤드 스캔 방식으로 순차적으로 노광하여 상기 마스크의 회로 패턴을 상기 복수의 쇼트영역에 전사하는 주사 노광 방법에 있어서, 상기 방법은,

제 n회째(n≥2)에 전사하는 주사 노광함에 있어서 제 n－1회째 이전에서 제 1 마스크의 회로 패턴을 상기 감광 기판상의 각 쇼트영역에 주사 노광에 의해 전사할 때의 각 쇼트영역마다의 주사 방향을 기억하는 단계와;

상기 제 n 회째에 제 2 마스크의 회로 패턴을 상기 감광 기판상의 각 쇼트영역에 주사 노광에 의해 중첩시켜 전사할 때, 각 쇼트영역마다의 주사 방향을 상기 기억된 방향과 일치시켜 주사 노광하는 단계를 포함한다.

이 경우 상기 제 1 마스크의 회로 패턴을 상기 감광 기판상의 각 쇼트영역에 주사 노광에 의해 전사할 때의 각 쇼트영역마다의 주사 방향은 서로 다른 제 1과 제 2의 방향으로 분류하여 기억되며;

상기 제 1의 방향으로 주사 노광된 쇼트영역의 제 1 배열 좌표를 산출하는 단계와;

상기 제 2의 방향으로 주사 노광된 쇼트영역의 제 2 배열 좌표를 산출하는 단계와;

상기 제 1의 배열 좌표에 따라서, 상기 제 1의 방향에서 주사 노광된 쇼트영역에 상기 제 2 마스크의 회로 패턴을 주사 노광에 의해 중첩시켜 전사하는 단계를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 주사 노광 방법은 마스크 패턴이 투영광학계 물체측의 투영 시야에 대해 제 1의 속도로 이동할 수 있는 마스크를 준비하는 단계와,

상기 마스크의 패턴이 노광에 의해 전사되는 감광 기판상 중 적어도 하나의 쇼트영역이 상기 투영광학계 상측의 투영 시야에 대해 제 2의 속도로 이동할 수 있는 감광 기판을 준비하는 단계와,

상기 마스크를 상기 제 1의 속도로 이동시키는 것과 동기하여, 상기 감광 기판을 상기 제 2의 속도로 이동시킴으로써, 상기 감광 기판상의 적어도 하나의 쇼트영역에 주사 노광에 의해 제 1의 마스크 패턴을 전사하는 단계와,

상기 주사 노광시의 상기 주사의 방향을 기억하는 단계와,

상기 제 1의 마스크 패턴을 전사된 쇼트영역 중 적어도 하나의 쇼트영역에 대해 수행되는 상기 주사 노광보다 다음의 주사 노광시에 있어서, 상기 기억된 주사 방향과 동일 방향으로 주사 노광되면서, 제 2의 마스크 패턴을 상기 제 1의 마스크 패턴이 전사된 쇼트영역에 겹쳐 전사하는 단계를 갖는다.

또한 본 발명의 회로 소자 제조 방법은 마스크의 회로 패턴의 상을 투영광학계를 통해 감광성 기판을 향해 투영하고, 상기 기판상에 형성되어야만 하는 복수의 쇼트영역 각각을 순차적으로 스텝 앤드 스캔 방식으로 노광하여, 상기 마스크의 회로 패턴을 상기 복수의 쇼트영역에 전사함으로써, 상기 기판상에 회로 소자를 제조하는 방법에 있어서,

(a) 상기 기판상에 회로 소자의 제 n－1층용의 회로 패턴을 노광하여 전사하기 위한 n－1번째의 마스크를 준비하는 단계와;

(b) 상기 기판상에 형성되어야 할 복수의 쇼트영역의 설계 데이터에 근거하여, 상기 기판상 복수의 쇼트영역 각각에 상기 n－1번째 마스크 회로 패턴을 주사 노광하여 전사하기 위한 주사 시퀀스를 결정하는 단계와;

(c) 상기 결정된 주사 시퀀스에 따라서, 상기 기판의 표면에 형성된 감광층상의 상기 복수의 쇼트영역 각각에 대응한 위치에 상기 n－1번째의 마스크 회로 패턴을 스텝 앤드 스캔 방식으로 노광에 의해 전사하는 단계와;

(d) 상기 제 n－1층째의 마스크에 의해 노광된 기판을 화학적 또는 물리적으로 처리하여 상기 회로 소자의 제 n－1층을 형성한 후, 다음의 제 n층의 노광 준비를 위해서 상기 기판의 표면에 노광층을 형성하는 단계와;

(e) 상기 제 n층용의 회로 패턴을 노광에 의해 전사하기 위한 n번째의 마스크를 준비하고, 상기 제 n－1 층이 형성된 기판상의 복수 쇼트영역의 각각을, 상기 n－1번째의 마스크에 의한 주사 노광시의 주사 시퀀스와 동일한 주사 시퀀스에 의해 상기 n번째의 마스크 회로 패턴을 스텝 앤드 스캔 방식으로 노광에 의해 전사하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제 1 실시예를 설명한다. 제 1 도는 제 1 실시예에 가장 적절한 노광 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다. 광원(1)으로부터 사출된 조명광(IL)은 마스크(R)를 균일하게 조명하기 위한 렌즈계(OP)에 입사한다. 렌즈계(OP)는 플라이 아이 렌즈 등의 광적분기, 조명광(IL)의 NA를 조정하는σ조리개, 광적분기의 사출면에 형성된 2차 광원의 형상이 변하는 것을 가능하게 하는 필터 등을 포함하는 광학계이다. 광원(1)은 고압 수은 램프, KrF, ArF 등을 이용한 엑시머 레이저, YAG 레이저 등의 광원이며, 본 실시예에서는 KrF를 이용한 엑시머 레이저로 하며, 조명광(IL)의 중심 파장 248㎚의 레이저광으로 한다. 렌즈계(OP)로부터 사출한 조명광(IL)은 렌즈계(2,3), 미러(M1)를 통해 브라인드(4)에 이른다. 브라인드(4)를 통과한 조명광(IL)은 콘덴서 렌즈를 포함하는 렌즈계(5)에 의해, 소정 회로 패턴(PA)이 형성된 마스크(R)상에 집광된다. 제 1 도에서는 제 2 노광용 회로 패턴(PA2)이 설치된 마스크(R2)가 마스크 스테이지(RST)상에 올려져 있는 모습을 도시하고 있다. 마스크 (R2)를 통과한 조명광(IL)은 투영광학계(PL)를 통해 웨이퍼(W)상에 이른다. 마스크(R)와 웨이퍼(W)는 투영광학계(PL)에 관하여 켤레 관계가 되도록 투영광학계(PL)의 광축 방향에 관한 마스크(R2)와 웨이퍼(W)의 간격이 조정되어 있다. 투영광학계(PL)는 마스크(R2)의 회로 패턴(PA2)을 1/4배로 투영하는 축소 투영광학계이며, 투영광학계(PL)에 의해 회로 패턴(PA2)이 웨이퍼(W)상에 결상(1/4로 축소되어 결상)된다. 브라인드(4)는 L자형 2장의 차광 부재로 형성되어 있으며, 렌즈계(5)에 의해 마스크(R2)와 켤레 관계로 되어 있다. 브라인드(4)를 형성하는 두장의 차광 부재는 그 길이 방향이 주사 방향과 직교하는 방향인 슬릿 형상의 조명 영역을 마스크(R2)상에 형성하도록 상기 위치 관계가 조정되어 있다.

마스크(R2)를 올려놓은 마스크 스테이지(RST)는 마스크 구동 장치(6)에 의해 ±y방향(주사 방향)으로 이동 가능하다. 마스크 스테이지(RST)의 위치는 마스크 간섭계(7)에 의해 계측된다. 마스크 간섭계(7)는 마스크 스테이지(RST)상의 미러(8)에 레이저광을 조사하고, 그 반사광을 받아 마스크 스테이지(RST)의 위치를 계측한다. 마스크 간섭계(7)는 계측 결과를 스테이지 컨트롤(9)로 출력한다. 웨이퍼(W)는 웨이퍼 스테이지(WST)상에 올려지며, 웨이퍼 스테이지(WST)는 웨이퍼 구동 장치(10)에 의해, ±y방향(주사 방향)으로 이동 가능함과 동시에, y방향과 직교하는 x방향으로도 이동 가능하다. 또한, 웨이퍼 스테이지(WST)는 구동 장치(10)에 의해 Z방향(투영광학계의 광축 방향)으로도 이동 가능하며, 투영광학계(PL)의 초점 위치(마스크(R2)의 회로 패턴(PA2)의 결상 관계)에 웨이퍼(W)의 표면을 일치시킬 수 있다. 웨이퍼 스테이지(WST)의 위치는 웨이퍼 간섭계(11)에 의해 계측된다. 웨이퍼 간섭계(11)는 웨이퍼 스테이지(WST)상의 미러(12)에 레이저광을 조사하고, 상기 반사광을 받아 웨이퍼 스테이지(WST)의 위치를 계측한다. 웨이퍼 간섭계(11)는 계측 결과를 스테이지 컨트롤(9)로 출력한다. 스테이지 컨트롤(9)은 마스크 간섭계(7)와 웨이퍼 간섭계(11)로부터의 각각의 위치 정보에 근거하여, 마스크 스테이지(RST)와 웨이퍼 스테이지(WST)를 동기하여 y방향으로 이동시킨다. 또한 투영광학계(PL)는 마스크 패턴(R2)의 도립역상(倒立逆象)을 웨이퍼(W)상으로 형성하는 광학계이므로, 마스크 스테이지(RST)와 웨이퍼 스테이지(WST)의 이동 방향은 반대(역상)가 된다. 즉, 스테이지 컨트롤(9)은 마스크 스테이지(RST)의 이동 속도를 VM으로 하면, 웨이퍼 스테이지(WST)의 이동 속도를 VM/4(속도 VM에 축소 배율 1/4를 곱한 속도)로 설정하여 마스크 스테이지(RST)와 웨이퍼 스테이지(WST)를 이동시킨다. 이 때, 마스크 스테이지(RST)가 －y방향으로 속도 VM으로 이동하면, 웨이퍼 스테이지(WST)는 ＋y방향으로 속도 VM/4로 이동한다. 이하에서 설명할 주사 방향이란, 스캔 노광시의 웨이퍼 스테이지(WST : 웨이퍼(W))의 주사 방향을 설명하고 있다. 또한, 스테이지 컨트롤(9)은 주사 노광 중은 마스크 간섭계(7) 계측치의 웨이퍼 좌표계로 환산한 값과 웨이퍼 간섭계(11)의 계측된 계측치와의 차가 제로가 되도록, 마스크 스테이지(RST)와 웨이퍼 스테이지(WST)를 각각 소정의 서보 라인으로 제어한다. 스테이지 컨트롤(9)은 주제어계(100)에 접속되어 있으며, 주제어계(100)는 스테이지 컨트롤(9)을 통해서 마스크 스테이지(RST), 웨이퍼 스테이지(WST)의 위치를 제어한다.

투영광학계(PL)의 외측에는, 오프 엑시스 방식의 정렬 센서(16)가 설치되어 있다. 정렬 센서(16)는 센스 내로 소정 지표 마크가 설치되어 있다. 주제어계(100)는 웨이퍼(W)상에 형성된 쇼트영역의 정렬 마크가 지표 마크의 중심에 위치하도록 웨이퍼 스테이지(WST)를 이동한다. 정렬 센서(16)는 웨이퍼(W)상의 정렬 마크와 지표 마크를 동시에 촬상하여, 지표 마크에 대한 웨이퍼(W)상 정렬 마크의 변위량을 검출한다. 정렬 센서(16)로부터의 검출 신호는 주제어계(100)로 보내진다. 주제어계(100)는 웨이퍼 스테이지(WST)의 좌표 위치와 정렬 마크의 변위량에 근거하여, 웨이퍼상의 정렬 마크의 웨이퍼 좌표계 내에서의 위치를 구한다.

또한, 광원(1)과 마스크(R) 사이의 광로 중, 조명광(IL)을 분기하는 미러(HM)가 설치되어 있으며, 미러(HM)에서 분기된 조명광(IL)은 적분기 센서(15)에 의해 광전 변환되어 신호(P2)가 된다. 적분기 센서(15)로부터의 광전 신호(P2)는 피크홀드 회로(PH)로부터의 신호(P3)를 비교하여, 그 차를 주제어계(100)로 출력한다. 광원(1)의 출력은 노광량 제어 장치(14)에 의해 제어되며, 주제어계(100)는 이 차가 제로가 되도록, 노광량 제어 장치(14)를 통해 광원(1)의 출력을 제어한다.

상기한 바와 같이, 하나의 반도체 소자는 통상 여러회의 노광을 거듭함으로써 형성된다. 반도체 소자 제조 공정에 있어서 사용되는 복수장(n장)의 마스크는 마스크 스토커(18)에 보관되어 있으며, 주제어계(100)의 제어 하에서, 마스크 스토커(18)로부터 마스크 스테이지(RST) 노광에 필요한 마스크가 반송 시스템(도시가 생략됨)에 의해 반송된다.

또한, 주제어계(100)에는 노광 시퀀스 등을 기록한 프로세스·프로그램·화일(PPF : 이하「파일 PPF」라고 함)이 기록되어 있으며, 제 1 도의 장치에 의한 일련의 정렬, 노광 동작은 상기 파일 PPF내의 데이터에 따라 수행된다.

제 2 도는 파일 PPF의 구조의 개념을 도시한 도면이다. 파일 PPF는 이하 9가지의 파라미터군을 가지고 있다.

(1) 파일명

(2) 레티클· 파라미터군

(3) 웨이퍼· 파라미터군

(4) 노광 조건 파라미터군

(5) 정렬 파라미터군

(6) 반송 조건 파라미터군

(7) 조명 조건 파라미터군

(8) 옵션 조건 파라미터군

(9) 에러 로거 설정 파라미터군

(1) 파일명에는 속성 파라미터군과 레이어의 두 가지 파라미터가 기억되어 있다. 파일의 속성 파라미터군이란, 예를 들어 데이터 파일, 프로그램 파일 등을 도시한 것이다. 여기서 레이어란 상기 파일 PPF가 몇 층의 회로 패턴을 노광하기 위한 파일인가를 도시한 파라미터이다.

(2) 레티클·파라미터군에는 패턴 사이즈, 마크 배치, 묘사 오차의 3가지의 파라미터가 기억되어 있다. 마크 배치는 웨이퍼(W)상에 형성된 정렬 마크의 배치(마크 형상에 관한 파라미터를 포함한다)에 관한 파라미터를 포함하고 있다.

(3) 웨이퍼· 파라미터군에는 쇼트영역의 사이즈, 주사 노광시의 각 쇼트영역의 주사 방향과, 웨이퍼 스테이지(WST)의 스텝핑 이동의 스텝 방향의 파라미터가 기억되고 있다. 상기 쇼트영역의 사이즈, 주사 방향, 스텝퍼 방향으로서 기억된 파라미터에 근거하여 노광이 수행된다(상세한 것은 후술). 쇼트영역의 사이즈의 파라미터는 쇼트영역의 배열 좌표 설계치를 포함하는 파라미터이다.

(4) 노광 조건 파라미터군에는 노광량, 파라미터, 초점, 배율, 레벨링, 오프셋의 6가지의 파라미터가 기억되어 있다.

(5) 정렬 파라미터군에는 센서, 방식, 오프셋의 3가지 파라미터가 기억되어 있다. 센서 파라미터는 노광 장치에 복수의 정렬 센서가 탑재되어 있을 때, 어느 센서를 사용하여 정렬을 수행하는가를 지정한 파라미터이다. 방식 파라미터는 D / D방식, 통상 글로벌 정렬 방식, EGA 방식, 2계통 EGA 방식 등의 정렬 방식 및 계측해야만 하는 정렬용 쇼트를 지정하는 파라미터이며, 오프셋은 예를 들어 정렬 센서의 측정치에 더한 오프셋 값을 도시한 파라미터이다. 2계통 EGA방식이란, －y방향에 스캔 노광된 쇼트영역의 배열 좌표와 ＋y방향으로 스캔 노광된 쇼트영역의 배열 좌표를 각각 구해 정렬을 수행하는 방식이다. (상세한 것은 후술)

(6) 반송 조건 파라미터군에는 ASIC대응, 화면 합성의 두 가지 파라미터가 기억되어 있다.

(7) 조명 조건 파라미터군에는 변형 광원, σ 등의 2차 광원의 형상에 관한 파라미터와 투영광학계(PL)의 NA에 관한 파라미터와의 합 3가지의 파라미터가 기억되어 있다.

(8) 옵션 조건 파라미터군에는, 웨이퍼의 주변부만을 미리 노광해 둔 주변 노광, 웨이퍼(W)를 Z방향으로 이동시키면서 노광을 수행하는 DP 등에 관한 파라미터가 기억되어 있다.

(9) 에러 로거 설정 파라미터군에는, 마스크 스테이지(RST)와 웨이퍼 스테이지(WST) 동기 오차 등의 파라미터가 기억되고 있다.

파일 PPF는 플로피 디스크 등에 이미 기록되어 있는 것을 주제어계(100)내의 플로피 디스크 드라이브가 읽어 내어 기억한다. 또한, 상기한 파라미터에 대해서는 오퍼레이터가 키보드 등의 입력 장치(IF)에 의해, 수정 가능하다.

주제어계(100)는 노광량 제어 장치(14), 스테이지 컨트롤(9) 등을 제어함과 동시에, 상기 파라미터 정보나 노광의 상태 등을 디스플레이(DP)로 출력한다.

제 3 도는 제 1 도의 장치를 사용하여, 스텝 앤드 스캔 방식으로 웨이퍼(W)상에 노광된 제 1 쇼트영역(1층의 쇼트영역)의 배치를 도시하고 있다. 도면 중 실선의 화살표는 스캔 노광시 웨이퍼 스테이지(WST :웨이퍼 W)의 이동 방향(주사 방향)을 도시하고, 점선의 화살표는 웨이퍼 스테이지(WST :웨이퍼W)의 스텝핑 이동 방향(스텝 방향)을 도시하고 있다.

예를 들어, 주사 방향을 y축으로 하면, N1, N3, N5 로 도시한 쇼트열은 －y방향으로 스캔 노광된 쇼트영역의 열이다. 즉, x방향에 웨이퍼 스테이지(WST)를 스텝핑 이동하여, 노광 개시 위치(정렬 목표 위치)에 웨이퍼(W)를 이동하고, －y방향으로 웨이퍼(W)를 이동하면서 주사 노광을 수행함으로써 형성된 쇼트영역의 집합이 쇼트열 N1, N3, N5이다.

N2, N4, N6 으로 도시한 쇼트열은 ＋y방향으로 스캔 노광된 쇼트영역의 열이다. 즉, x방향에 웨이퍼 스테이지(WST)를 스텝핑 이동하여, 노광 개시 위치(정렬 목표 위치)에 웨이퍼(W)를 이동하고, ＋y방향으로 웨이퍼(W)를 이동하면서 주사 노광을 수행함으로써 형성된 쇼트영역의 집합이 쇼트열 N2, N4, N6이다.

제 3 도에서는 종렬(y방향의 열)의 주사 방향이 모두 동일해지도록 첫 번째 노광했을 때의 모습을 도시하고 있지만, 물론 상기 도면과는 다른 스캔 방향의 배치도 있을 수 있다. 수율의 향상을 생각하면, 스텝핑의 순서에 관하여 이웃한 쇼트의 주사 방향이 교대가 되도록 스텝 앤드 스캔 방식으로 첫 번째 노광을 수행하도록 해도 좋다. 또한 x방향으로 스텝핑 이동시킬 때는 이웃한 쇼트의 주사 방향이 교대가 되도록 스텝 앤드 스캔 방식으로 노광하고, y방향으로 스텝핑 이동시킬 때는 이웃한 쇼트의 주사 방향이 같아지도록 첫 번째 노광을 수행하도록 해도 좋다. 이 때, 스테이지 컨트롤(9)은 웨이퍼 스테이지(WST)를 제어할 때의 서보 게인을 주사 노광시의 서보 게인(동기 서보 게인)과, y방향 스텝핑 이동시의(위치 서보 게인) 것으로 다르게 하여 위치 결정 정밀도의 안정화를 꾀하도록 해도 좋다.

각 쇼트에는 격자 형상의 정렬 마크(Mx와 My)가 설치되어 있으며, 제 3 도에서는 특정 정렬 쇼트(S5, S7, S20, S22)의 정렬 마크(Mx와 My)만을 도시하고 있지만, 모든 쇼트에 동일한 정렬 마크가 형성되어 있다.

다음으로 노광 동작에 대해 설명한다.

제 4 도는 노광 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.

<단계 101>

단계 101에서, 주제어계(100)는 제조하는 반도체 소자에 필요한 레이어분의 파일 PPF를 기억한다. 본 실시예에서는 n개의 파일 PPF가 메모리에 기억되는 것으로 한다.

<단계 102>

주제어계(100)는 내부의 카운터(m)의 초기치를 1로 설정한다.

<단계 103>

카운터(m)에 설정된 값과 일치하는 레이어 파라미터를 갖는 파일 PPF를 메모리로부터 읽어 낸다. m＝1이 설정되어 있다고 하면, 레이어 파라미터가 1, 즉 1층의 회로 패턴을 노광할 때 사용되는 파일 PPF(m＝1)가 메모리로부터 읽어 내게 된다.

<단계 104>

단계 103에서 읽어낸 파일 PPF의 레티클 파라미터에 근거하여, 주제어계(100)는 마스크(R(m))를 마스크 스테이지(RST)로 반송한다. 레이어 파라미터가 1이라고 하면, 레티클 파라미터로 지정된 마스크는 1층에 회로 패턴이 형성된 마스크(R(1))이며, 주제어계(100)는 마스크(R(1))를 마스크 스테이지(RST)로 반송한다.

<단계 105>

주제어계(100)는 읽어낸 파일 PPF의 레이어 파라미터가 1인지 여부를 판단하여, 1인 경우는 단계 106으로 진행하며, 1 이외의 경우는 단계 109로 진행한다.

<단계 106>

파일 PPF(m＝1)의 정렬 파라미터군에는 쇼트영역의 사이즈 파라미터로서 쇼트영역의 배열 좌표의 설계치가 기록되어 있다. 상기 쇼트영역 배열 좌표와 웨이퍼 파라미터군으로서 기록되어 있는 주사(예를 들어 ＋y방향) 와 스텝 방향(xy방향) 및 노광 조건 파라미터, 조명 조건 파라미터에 근거하여, 주제어계(100)는 웨이퍼 스테이지(WST)와 레티클 스테이지(RST)를 동기하여 주사시키면서, 마스크(R1)의 패턴을 웨이퍼(W)상에 투영한다. 그리고 주사 노광과 웨이퍼 스테이지(WST)의 스텝핑 이동을 반복하여, 소위 스텝 앤드 스캔 방식으로 노광을 수행한다.

<단계 107>

주제어계(100)는 카운터(m)의 값이 n인지 여부를 판단한다. n이 아닌 경우는 단계 108로 진행한다. n인 경우는 n회의 노광이 완료되었다고 판단되어, 노광 시퀀스는 종료된다.

<단계 108>

카운터(m)의 값에 1을 더하면, 카운터를 갱신하여(m＝m＋1), 단계 103으로 되돌아간다.

그리고 이상의 단계 103부터 단계 105의 동작을 실행한다.

상기한 바와 같이 단계 105에서, 레이어 파라미터가 1이외의 파일 PPF(m≠1)가 읽어낸 경우는 단계 109로 진행한다.

<단계 109>

주제어계(100)는 파일 PPF(m)의 웨이퍼 파라미터군의 주사 방향이나 스텝 방향에 관한 파라미터를 전회의 노광에서 사용했던 파일 PPF(m－1)의 주사 방향과 단계 방향에 관한 파라미터로 전환된다. 레이어 파라미터가 2라고 하면, 2층의 노광에 사용되는 파일 PPF(2)의 주사와 스텝 방향에 관한 파라미터를 1층의 노광에서 사용된 파일 PPF(1)의 주사 방향과 스텝 방향에 관한 파라미터로 전환된다.

<단계 110>

주제어계(100)는 파일 PPF(m)의 레티클 파라미터군에서 지정된 정렬 마크의 배치(마크 형상), 정렬 파라미터군(지정된 정렬 센서, 정렬 방식 및 정렬 쇼트영역, 오프셋 등) 및 웨이퍼 파라미터군(쇼트영역의 배열 좌표의 설계치 등)으로 지정된 파라미터에 근거하여, 웨이퍼(W)상에 형성된 쇼트영역중, 특정 정렬 쇼트의 정렬 마크의 위치를 정렬 센서(16)와 웨이퍼 간섭계(11)를 사용하여 계측한다.

본 실시예에서는 정렬 마크로서 제 3도에 도시한 바와 같이 격자 형상의 마크(Mx, My)에 관한 마크 배치, 정렬 센서(16)가 지정되어 정렬 방식으로서 EGA방식이 지정되어 있는 것으로 한다. 또한 이 때 정렬 쇼트영역은 제 3 도의 S5, S7, S20, S22로 도시된 영역이 지정되어 있는 것으로 한다. 정렬 센서(16)는 각각의 정렬 쇼트영역에 형성되어 있는 정렬 마크(마크 Mx5, My5, 마크Mx7, My7, 마크 Mx20, My20, 마크 Mx22, My22)의 위치를 검출한다. 정렬 마크의 위치 계측 순서는 통상 가장 계측 시간이 짧아지도록 한다.

<단계 111>

주제어계(100)는 지정된 정렬 쇼트영역의 모든 수에 대해, 정렬 마크의 위치 계측이 완료되었는지 여부를 판단한다. 모든 수가 완료되었다고 판단된 경우는 단계 112로 진행되고, 종료되지 않은 경우는 스텝 110으로 되돌아가 정렬 마크의 위치 계측을 계속 수행한다.

<단계 112>

주제어계(100)는 계측된 정렬 마크 위치 정보에 근거하여, 노광해야만 하는 쇼트영역의 배열 좌표를 계산한다. 본 실시예에서는 EGA방식이 선택되어 있으므로, 주제어계(100)는 계측된 정렬 마크 위치와 쇼트영역의 배열 좌표 설계치와 소정 모델식에 근거하여, 통계적 연산 수법을 이용하여 노광해야만 하는 쇼트영역의 배열 좌표를 계산한다.

<단계 113>

단계 112에서 계산된 쇼트영역의 배열 좌표와 웨이퍼 파라미터군으로서 기록되어 있는 주사 방향(예를 들어 ＋y방향), 및 노광 조건 파라미터, 조명 조건 파라미터에 근거하여, 주제어계(100)는 웨이퍼 스테이지(WST)와 레티클 스테이지(RST)를 동기하여 주사시키면서 마스크(R1)의 패턴을 웨이퍼( W)상의 쇼트영역에 투영한다. 그리고 주사 노광과 웨이퍼 스테이지(WST)의 스텝핑 이동을 반복하여, 소위 스텝 앤드 스캔 방식으로 마스크(R(m))의 회로 패턴의 상이 각 쇼트영역에 중첩되어 노광된다. 단계 109에서 전회의 주사 노광의 방향을 이번 주사 노광의 방향으로 하고 있기 때문에, 전회(m－1층째)의 노광시의 주사 방향과 이번(m층째) 노광시의 주사 방향을 일치시켜 주사 노광이 수행된다.

<단계 114>

주제어계(100)는 웨이퍼(W)상의 모든 수의 쇼트영역에 대해 노광이 완료되었는지 여부를 판단한다. 모든 수의 노광이 완료되었다고 판단된 경우는 단계 107로 진행되고, 종료되지 않았다고 판단되면 단계 113으로 되돌아가서, 노광 처리를 계속 수행한다.

이상의 시퀀스에서는 정렬 쇼트영역을 제 3 도의 쇼트영역 S5, S7, S20, S22로 했으나, 정렬 쇼트영역은 이것에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 정렬 쇼트영역을 쇼트영역 S5, S7, S10, S12, S15, S17, S20, S22로 하여, 쇼트영역 S5 와 S12의 정렬 마크 위치의 평균치(Mx의 평균치, My의 평균치), 쇼트영역 S7과 S10의 정렬 마크 위치의 평균치, 쇼트영역 S15, S22의 정렬 마크 위치의 평균치, 쇼트영역 S17 과 S20의 정렬 마크 위치의 평균치의 합계 4개(x, y방향 각 4개)의 정렬 마크 위치 정보에 근거하여, 쇼트영역의 배열 좌표를 계산하도록 해도 좋다.

다음으로 본 발명의 제 2의 실시예에 대해 설명한다.

본 실시예는 EGA방식으로 정렬을 수행할 때, 노광된 때의 주사 방향(＋y방향과 －y방향)별로, 쇼트영역의 배열 좌표를 관리하는 것이다. 즉, ＋y방향으로 주사 노광된 쇼트영역의 배열 좌표와, －y방향으로 주사 노광된 쇼트영역의 배열 좌표를 별도로 계산하여, 각각의 쇼트영역의 배열 좌표에 근거하여 노광을 수행하는 것이다. 장치 구성은 제 1 도의 장치와 동일하므로 설명을 생략한다. 본 실시예에 있어서의 EGA방식의 글로벌 정렬의 정렬 쇼트영역의 선택 방법에 대해 제 3 도, 제 5 도를 참조하여 설명한다.

제 5 도는 제 3 도에 도시한 바와 같이 스텝 앤드 스캔 방식으로 웨이퍼(W)상으로 노광된 제 1 쇼트영역의 배치를 도시하고 있다. 본 실시예에서도 스캔 방향은 y축이며, 제 5 도에 있어서도 쇼트열 N1, N3, N5는 －y방향으로 주사 노광된 쇼트영역의 열을 도시하고, 쇼트열 N2, N4, N6는 ＋y방향으로 주사 노광된 쇼트영역의 열을 도시하고 있다.

제 5 도에 있어서, 정렬 쇼트영역 A는 ＋y방향으로 주사 노광된 쇼트열로부터 선택된 2가지의 쇼트영역(쇼트영역 S5, S7)을 도시하며, 정렬 쇼트영역 B는 －y방향으로 주사 노광된 쇼트열로부터 선택된 두 가지의 쇼트영역(쇼트영역 S20, S22)을 도시하고 있다.

제 5 도에서는 정렬 쇼트영역(A)에 설치된 정렬 마크(Mx5, My5, Mx7, My7)의 위치를 정렬 센서(16)로 계측한 결과, 쇼트영역의 배열이 ＋y방향으로 어긋나 있는 것이 인식되며, 정렬 쇼트영역(B)에 설치된 정렬 마크(Mx20, My20, Mx22, My22)의 위치를 정렬 센서(16)로 계측한 결과, 쇼트영역의 배열이 －y방향으로 어긋나 있다고 인식되어 있는 모습을 도시하고 있다. 즉, 상기 EGA계산에 의해 구해진 쇼트영역의 배열 좌표는 x축이 회전한 좌표계이다(로테이션 에러가 존재하는 좌표계로 된다). 즉, ＋y방향으로 주사 노광된 쇼트영역과 －y방향으로 주사노광된 쇼트영역의 양방향이 혼재된 쇼트영역을 정렬 쇼트영역으로서 선택하고, 정렬 쇼트영역의 위치 계측을 수행한다. 그 후 EGA방식에 의해, 정렬해야 하는 쇼트영역의 배열 좌표를 산출하면, 정렬 쇼트영역내에 있어서의 ＋y방향으로 주사 노광된 쇼트영역과 －y방향으로 주사 노광된 쇼트영역과의 혼합비에 따라 산출된 쇼트영역의 배열좌표의 계산에 편차가 발생하고, 예를 들어 스케일링, 로테이션, 직교 각도의 좌표 계산에 오차가 발생해버린다. 그 결과 정렬 정밀도가 저하된다.

상기한 바와 같이, 로테이션 에러 등이 존재했던 쇼트영역의 배열 좌표에 따라서, 노광된 제 2 쇼트영역(2층째의 쇼트영역)을 점선으로 도시한다. 점선으로 도시된 제 2 쇼트영역은 로테이션 에러가 존재했던 쇼트영역의 배열 좌표에 따라 노광되기 때문에, 마침 정렬 쇼트 A와 B의 합계인 4개의 쇼트영역에서는 제 2 쇼트영역용의 마스크 패턴은 제 1 쇼트영역에 대해 정렬 오차없이 마스크 패턴이 투영되지만, 다른 쇼트영역에 대해서는 제 5도에 도시한 바와 같이 정렬 오차가 발생하고 있다.

제 6 도는 상기 오차를 고려한 노광방법(본 실시예에 의한 노광방법)을 도시하고 있다.

상기 오차를 고려한 노광 방법이란, 이하의 노광 방법이다. ＋y방향으로 주사 노광하여 형성된 제 1 쇼트영역(N2, N4, N6)에 대해서는, 정렬 쇼트영역군(A : ＋y방향으로 주사 노광된 쇼트영역으로부터 선택된 정렬 쇼트영역의 집합)의 정렬 마크의 위치 정보에 근거하여, 쇼트영역의 배열 좌표XY(A)를 계산하고, －y방향으로 주사 노광하여 형성된 제 1 쇼트영역(N1, N3, N5)에 대해서는 정렬 쇼트영역(B : －y방향으로 주사 노광된 쇼트영역으로부터 선택된 정렬 쇼트영역의 집합)의 정렬 마크의 위치 정보에 근거하여, 쇼트영역의 배열 좌표 XY(B)를 계산한다. 그리고, 쇼트영역(N2, N4, N6)은 쇼트영역의 배열좌표 XY(A)에 근거하여, 소정의 노광 개시 위치로 이동되고, 각 쇼트영역에 제 2 쇼트영역용의 회로 패턴의 상을 스텝 앤드 스캔 방식으로 정렬 노광한다. 또한 쇼트영역(N1, N3, N5)은 쇼트영역의 배열 좌표 XY(B)에 근거하여, 소정의 노광 개시 위치로 이동되며, 각 쇼트영역에 제 2 쇼트영역용의 회로 패턴의 상을 스텝 앤드 스캔 방식으로 정렬 노광한다(2계통의 EGA방식).

상기 방법은 제 1의 실시예의 EGA방식의 정렬과 비교하여, 쇼트영역의 배열 좌표를 구하는 계산을 2회 수행하지만, 주제어계(100)의 계산 속도는 수율에 영역을 미치지 않는 정도로 빠르기 때문에, 실질적으로 문제는 없다.

다음으로 본 실시예의 노광 시퀀스에 대해 제 4 도, 제 7 도를 참조하여 설명한다. 제 7 도는 본 실시예의 노광 시퀀스의 특징 부분을 도시한 흐름도이다.

본 실시예의 노광 시퀀스는 제 4 도에 도시한 노광 시퀀스 중, 단계 110으로부터 단계 114까지를 제 7 도에 도시한 노광 시퀀스로 전환하는 것이다.

그래서 제 4 도의 노광 시퀀스와 동일한 점의 설명은 간략하고, 제 7 도의 시퀀스를 중심으로 설명한다.

제 1의 실시예에서 설명했던 것처럼, 제 4 도의 단계 101 ∼ 105를 실행한다. 단계 105에서 주제어계(100)가 m＝1이라 판단한 경우는 단계 106 ∼ 108을 제 1의 실시예와 동일하게 실행한다.

단계 105에서 m ≠1로 판단된 경우는, 단계 109를 실행하고, 그 후, 제 7 도의 단계 210으로 진행한다.

<단계 210>

주제어계(100)는 파일 PPF(m)의 레티클 파라미터군에서 지정된 정렬 마크 배치(마크 형상), 정렬 파라미터군(지정된 정렬 센서, 정렬 방식 및 정렬 쇼트영역, 오프셋 등) 및 웨이퍼 파라미터군(쇼트영역의 배열 좌표의 설계치 등)으로 지정된 파라미터에 기초하여, 웨이퍼(W)상에 형성된 쇼트영역 중, 특정 정렬 쇼트영역의 정렬 마크의 위치를 정렬 센서(16)와 웨이퍼 간섭계(11)를 사용하여 계측한다.

본 실시예에서는 제 3도에 도시한 바와 같은 정렬 마크(Mx, My)에 관한 마크 배치, 정렬 센서(16)가 지정되어 정렬 방식으로서 상기한 2계통의 EGA방식이 지정되어 있는 것으로 하고, 또한 이 때 정렬 쇼트영역은 제 6 도의 정렬 쇼트영역군 A(S5, S7, S14, S18, S24, S26)와 정렬 쇼트영역군 B(S1, S2, S9, S13, S20, S22)가 지정되어 있는 것으로 한다. 정렬 센서(16)는 각각의 정렬 쇼트영역에 형성되어 있는 정렬 마크의 위치를 검출한다. 이 때, 정렬 센서(16)로 계측된 마크 위치가 정렬 쇼트영역(A)에 대응하는 것인지, 정렬 쇼트영역군 B에 대응하는 것인가도 메모리에 기록해둔다. 혹은 정렬 쇼트영역군 A에 대응하는 마크 위치를 기억하는 영역을 별도로 해둔다. 정렬 쇼트영역군 A의 마크 위치 계측과 정렬 쇼트영역군 B의 마크 위치 계측 순서는, 통상 가장 계측 시간이 짧아지도록 한다.

<단계 211>

주제어계(100)는 지정된 정렬 쇼트영역의 모든 수에 대해, 정렬 마크의 위치 계측이 완료되었는지 여부를 판단한다. 모든 수가 완료되었다고 판단된 경우는, 단계 212로 진행하고, 완료되지 않은 경우는 단계 210으로 되돌아가서 정렬 마크의 위치 계측을 수행한다.

<단계 212>

주제어계(100)는 계측된 정렬 마크 위치 정보에 대하여, 노광해야 되는 쇼트영역의 배열 좌표를 계산한다. 본 실시예에서는 2계통의 EGA방식이 선택되고 있기 때문에, 주제어계(100)는 계측된 정렬 쇼트영역군 A의 정렬 마크 위치, 쇼트영역의 배열 좌표의 설계치, 소정 모델식에 기초하여 통계적 연산 수법을 이용하여, 노광해야 되는 쇼트영역의 배열 좌표 XY(A)를 계산한다. 또한 주제어계(100)는 계측된 정렬 쇼트영역군 B의 정렬 마크 위치, 쇼트영역의 배열 좌표의 설계치, 소정 모델식에 근거하여, 통계적 연산 수법을 이용하여, 노광해야 되는 쇼트영역의 배열 좌표 XY(B)를 계산한다.

<단계 213>

주제어계(100)는 웨이퍼 파라미터군으로서 기록되어 있는 주사 방향(예를 들어, ＋y방향) 그리고 스텝 방향(xy방향)에 근거하여, 노광해야 되는 쇼트영역이 ＋y방향으로 주사 노광된 쇼트영역인지, －y방향으로 주사 노광된 쇼트영역인지를 판단한다. ＋y방향으로 주사 노광된 쇼트영역으로 판단된 경우는, 단계 214로 진행하고, －y방향으로 주사 노광된 쇼트영역으로 판단된 경우는 단계 215로 진행한다.

<단계 214>

단계 212에서 계산된 쇼트영역의 배열 좌표 XY (A)와 웨이퍼 파라미터군으로서 기록되어 있는 주사 방향(＋y방향)과 스텝 방향(xy방향), 및 노광 조건 파라미터, 조명 조건 파라미터에 근거하여, 주제어계(100)는 웨이퍼 스테이지(WST)와 레티클 스테이지( RST)를 동기하여 주사시키면서, 마스크(R1)의 패턴을 웨이퍼(W)상으로 투영한다. 주사 노광과 웨이퍼 스테이지(WST)의 스텝핑 이동을 반복하여, 소위 스텝 앤드 스캔 방식으로 마스크 R(m)의 회로 패턴의 상이 각 쇼트영역에 중첩되어 노광된다. 단계 109에서 전회의 주사 노광의 방향을 금회의 주사 노광의 방향으로서 있기 때문에, 전회(m－1층째) 노광시의 주사 방향과 금회(m층째) 노광시의 주사 방향을 일치시켜 주사 노광이 수행된다. 그 다음에 단계 216으로 진행된다.

<단계 215>

단계 212에서 계산된 쇼트영역의 배열 좌표 XY (B)와 웨이퍼 파라미터군으로서 기록되어 있는 주사 방향(-y방향)과 스텝 방향(xy방향), 및 노광 조건 파라미터, 조명 조건 파라미터에 근거하여, 주제어계(100)는 웨이퍼 스테이지(WST)와 레티클 스테이지( RST)를 동기하여 주사시키면서, 마스크(R1)의 패턴을 웨이퍼(W)상으로 투영한다. 주사 노광과 웨이퍼 스테이지(WST)의 스텝핑 이동을 반복하여, 소위 스텝 앤드 스캔 방식으로 마스크 R(m)의 회로 패턴의 상이 각 쇼트영역에 중첩되어 노광된다. 단계 109에서 전회의 주사 노광의 방향을 금회의 주사 노광의 방향으로서 있기 때문에, 전회(m－1층째) 노광시의 주사 방향과 금회(m층째) 노광시의 주사 방향을 일치시켜 주사 노광이 수행된다. 그 다음에 단계 216으로 진행된다.

<단계 216>

주제어계(100)는 웨이퍼(W)상의 모든 수의 쇼트영역에 대해서 노광이 완료되었는지 여부를 판단한다. 모든 수의 노광이 완료되었다고 판단된 경우는, 단계 107로 진행하고, 완료되지 않았다고 판단된 경우는 단계 113으로 되돌아가, 노광 처리를 계속 수행한다.

상기한 바와 같이 본 실시예에서는 노광시에 예를 들어 ＋y방향의 장치 특유의 습성이 각층의 대응하는 쇼트영역에 대해서 동일하게 영향을 미치기 때문에 쇼트영역간·쇼트영역내의 중첩 정밀도가 향상된다. 또한, 정렬시 그 대표점(정렬 쇼트영역)을 ＋y방향의 쇼트영역(정렬 쇼트영역군 A)과 －y방향의 쇼트영역(정렬 쇼트영역군 B)에서 별도로 취하기 때문에, ＋y방향으로 주사 노광된 쇼트영역과 －y방향으로 주사 노광된 쇼트영역으로 정렬 오차가 생기지 않는다.

물론, 고도의 정렬로서 쇼트 내부의 회전, 배율, 직교 각도의 계측이나 보정을 수행하는 것도 생각되어지지만, 이것들도 모두 동일하게 ＋y방향으로 주사 노광된 쇼트영역과, －y방향으로 주사 노광된 쇼트영역을 구별하여 계측, 보정을 수행하도록 하면 좋다. 이 때도 각각의 쇼트영역에 대해 m층의 회로 패턴의 주사 노광시의 주사 방향을 m－1층의 회로 패턴을 주사 노광의 주사 방향으로 일치시키는 것은 말할 것도 없다.

또한 특히 서로 다른 층의 회로 패턴을 동일한 노광 장치(스캔 방식의 노광 장치)를 사용하여 노광할 때의 정렬에서는, 주사 노광시의 주사 방향의 차이에 의해 노광 위치의 차이가 눈에 띄게 일어날 수 있지만, m층의 노광과 m－1층의 노광을 별도의 노광 장치에서 수행할 경우에 있어서도, 메커니컬한 습성(예를 들어 스테이지 위치에 의한 중심 이동 등)은 공통적인 습성으로서 존재한다. 따라서, 그것이 보존되도록 m층과 m－1층으로 주사 노광의 주사 방향을 동일하도록 하는 것은 정렬 정밀도의 향상으로 연결된다. 또한, 정렬 쇼트영역군 A와 정렬 쇼트영역군 B 사이에서 정렬 정밀도에 오차가 발생하지 않도록, 정렬 쇼트영역군 A와 B의 수는 동수로 하는 것이 바람직하다. 또한, 쇼트영역에 의해서는 정렬 에러가 생기는 경우가 있다. 이 때는 대체 쇼트영역으로서, 가까운 다른 쇼트영역의 마크 위치를 계측하면 좋지만, 대체 쇼트영역은 주사 노광의 방향이 동일한 쇼트영역(예를 들어, 정렬 쇼트 영역(S5)에 대해서, 제 3 도의 N2열 내의 다른 쇼트영역)을 선택한다.

더욱이 쇼트영역내의 오차를 생각해도, 쇼트영역의 회전 습성이나 쇼트의 배율, 직교 각도 등도 상기 노광 방법에 의해 최적화되기 때문에, 전체 정렬 정밀도가 향상된다. 물론 쇼트영역내에 다수의 정렬 마크가 있으며, 그것들의 정보를 이용하여 쇼트영역간의 정렬에 관한 파라미터를 계산하는 경우에도, 상기 발명은 유효하다.

또한 장치의 습성이 변하지 않을 때(m층의 노광과 m－1층의 노광을 동일 기호로 수행될 때)는, 정렬 쇼트영역군 A만을 계산하고, 쇼트영역의 배열좌표 XY(A)만을 계산시, 전회의 주사 노광의 방향에 맞춰, 쇼트영역의 배열 좌표 XY(A)에 기초하여 ＋y방향의 쇼트영역도 －y방향의 쇼트영역도 노광하도록 해도 좋다.

이상의 제 1, 제 2의 실시예에서는 m층을 노광하기 위한 파일PPF(m)의 주사 방향과 스텝 방향에 관한 파라미터는, m－1 층을 노광한 파일PPF(m－1)의 주사 방향과 스텝 방향에 관한 파라미터를 유용(복사)하여 수행하는 것으로 했지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, m－1층의 노광을 수행한 때의 ＋y방향으로 주사 노광된 쇼트영역 및 주사 방향과 －y방향으로 주사 노광된 쇼트영역 및 주사 방향을 상기 2종류를 식별 가능한 상태에서, 주제어계(100)보다도 상위인 포스트 컴퓨터에 웨이퍼(W)의 식별 번호(ID번호)와 함께 기억시켜두도록 하면 좋다. m층 노광을 수행할 때는 포스트 컴퓨터로부터, 읽어낸 각각의 쇼트영역에 대해서의 주사 노광의 방향에 관한 정보에 근거하여, 제 1의 실시예 혹은 제 2의 실시예에서 설명한 정렬, 노광 시퀀스를 실행하는 것으로서, m층의 회로 패턴을 주사 노광할 때의 주사 방향을 m－1층의 회로 패턴을 주사 노광한 때의 주사 방향으로 일치시켜도 좋다. 이처럼 포스트 컴퓨터로부터 각 쇼트영역의 주사 노광의 방향에 관한 정보를 얻도록 하면, m층의 노광을 수행하는 노광 장치와 m－1층의 노광을 수행하는 노광 장치와 다른 경우에서도, m층의 노광시에 m－1층의 노광시의 주사 노광 방향의 정보를 쉽게 얻을 수 있다. 한편, m 층의 노광을 수행하는 노광 장치와 m－1층의 노광을 수행하는 노광 장치가 다른 경우, m－1층의 노광을 수행하는 노광 장치로부터 직접 m－1층의 노광시 주사 노광의 방향 정보를 얻도록 해도 좋다.

m층의 노광시에, m－1층에서 노광된 쇼트영역의 주사 노광의 방향 등 노광 이력을 조사하고, 어느 쇼트영역이 어느 방향으로 노광되었는가를 노광 장치 혹은 포스트 컴퓨터 등이 정보로서 갖는 데는, 여러 가지 방법을 생각해볼 수 있다. 예를 들어, 노광 시퀀스를 기록한 파일을 하드 디스크에 기록하고, 전층의 쇼트영역(제 2 쇼트영역에 대해 제 1 쇼트영역)의 노광시 주사 방향을 하드 디스크로부터 읽어내도록 하면 좋다.

또한, 오퍼레이터가 원하는 주사 방향에 관한 데이터가 기록되어 있는 전 쇼트영역의 파일 명칭을 입력하여, 상기 파일로부터 주사 방향에 관한 데이터를 복사하도록 해도 좋다.

또한, 상기한 제 1, 제 2의 실시예에서는 정렬 방식에 EGA방식이 선택되어 있는 것으로서 설명했지만, 예를 들어 제 3 도의 쇼트영역 S3과 쇼트영역 S22의 정렬 마크를 검출하고, 회전 보정만을 수행한 후, 쇼트영역의 배열 좌표의 설계치에 근거하여 각 쇼트영역의 위치 결정을 수행하는 정렬 방식이어도 좋다. 상기한 바와 같은 정렬 방식이 선택되고 있는 경우에서도 각각의 쇼트영역에 대해 m층 회로 패턴을 주사 노광할 때의 주사 방향을 m－1층의 회로 패턴을 주사 노광했을 때의 주사 방향에 일치시키는 것은 말할 필요도 없다.

또한, 주사 방향과 스텝핑 방향이 일치하지 않는 경우는, 각각의 쇼트영역에 대해 m층의 회로 패턴을 주사 노광할 때의 주사 방향을 m－1층의 회로 패턴을 주사 노광했을 때의 주사 방향에 일치하게 함과 동시에, 스텝핑 방향에 대해서도 m층의 회로 패턴을 노광할 때의 웨이퍼 스테이지(WST)의 스텝핑 방향을 m－1층의 회로 패턴을 노광했을 때의 웨이퍼 스테이지(WST)의 스텝핑 방향과 일치시키도록 하면 좋다.

더욱이 노광과 웨이퍼 스테이지(WST)의 스텝핑 이동을 반복하여 웨이퍼(W)상에 다수의 쇼트영역을 노광하며, 소위 스텝 앤드 스캔 방식에 있어서도, m층의 회로 패턴을 노광했을 때의 웨이퍼 스테이지(WST)의 스텝핑 방향을 m－1층의 회로 패턴을 노광했을 때의 웨이퍼 스테이지(WST)의 스텝핑 방향과 일치시키도록 하면, 정렬 정밀도가 향상된다.

이상에서는 연속하는 2층, 즉 m－1층에 대한 m층의 정렬을 설명해 왔지만, m층의 주사 노광시에 주사 방향을 일치시키는 것은 m－1층의 주사 방향에 한정되지는 않는다. 그 때에는 합치고자 하는 α층(m－α≥1)의 주사 방향의 데이터를 이용하면 좋다. 예를 들어, 제 4 도의 단계 109에서 각 파일 PPF에 맞추고자 하는 α층의 정보를 기록해두고, 상기 맞추고자 하는 α층의 주사 방향의 데이터를 복사하도록 하면 좋다. 또한 오퍼레이터가 주제어계(100)에 입력하도록 해도 좋으며, 주제어계(100)가 포스트 컴퓨터로부터 자동으로 맞추고자 하는 α층에 관한 주사 방향의 정보를 얻도록 해도 좋다.

본 발명의 주사 노광 방법에 의하면, 선행하는 제 1의 마스크 패턴으로 주사 노광할 때의 주사 방향과, 후속의 제 2 마스크 패턴으로 주사 노광할 때의 주사 방향을 일치시켰기 때문에 정렬 정밀도가 향상된다.

제1도는 본 발명의 실시예에 적합한 노광 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면.

제 2도는 노광에 사용되는 파라미터를 기억하는 파일을 설명하는 도면.

제 3도는 1층의 회로 패턴으로 노광된 제 1의 쇼트 영역을 도시한 도면.

제 4도는 제 1 실시예의 노광 시퀀스를 설명하는 도면.

제 5도는 제 1의 쇼트 영역과 제 2 쇼트 영역과의 중첩 상태를 도시한 도면.

제 6도는 제 1의 쇼트 노광시의 주사 방향별 쇼트 배열 좌표를 계산한 것을 설명하는 도면.

제 7도는 제 2 실시예의 노광 시퀀스를 설명하는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *

R : 마스크 RST : 마스크 스테이지

WST : 웨이퍼 스테이지 100 : 주제어계

Claims

스텝 앤드 스캔 방식에 의해 형성된, 기판상의 복수의 마크 중 적어도 2개의 마크를 선택하는 단계; 및

선택된 상기 적어도 2개의 마크의 위치 정보에 기초하여, 상기 기판상의 소정 영역에 대한 노광 위치를 산출하는 단계를 포함하며,

상기 적어도 2개의 마크는 상기 기판상에 상기 마크를 형성할 때의 주사 방향을 고려하여 선택되는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
제 1항에 있어서, 상기 적어도 2개의 마크는 상기 마크를 형성할 때의 주사 방향이 동일한 방향으로 주사 노광되어 형성되는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
제 2항에 있어서, 상기 스텝 앤드 스캔 방식은 제 1 방향으로의 주사 노광 및 상기 제 1 방향과는 다른 제 2 방향으로의 주사 노광을 포함하며,

상기 복수의 마크는 상기 제 1 방향의 주사 노광에 의해 형성된 적어도 2개의 제 1 마크와 상기 제 2 방향의 주사 노광에 의해 형성된 적어도 2개의 제 2 마크를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
제 3항에 있어서, 상기 소정 영역은 상기 제 1 방향의 주사 노광에 의해 형성되는 복수의 제 1 소정 영역과, 상기 제 2 방향의 주사 노광에 의해 형성되는 복수의 제 2 소정 영역을 포함하며,

상기 제 1 소정 영역에 대해 설정되는 노광 위치는 상기 적어도 2개의 제 1 마크의 위치 정보에 기초하여 산출되며,

상기 제 2 소정 영역에 대해 설정되는 노광 위치는 상기 적어도 2개의 제 2 마크의 위치 정보에 기초하여 산출되는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
제 4항에 있어서, 상기 제 1 소정 영역과 상기 제 2 소정 영역은 서로 인접하여 형성되는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
제 5항에 있어서, 상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향은 서로 평행하며 또한 반대 방향인 것을 특징으로 하는 노광 방법.
제 4항에 있어서, 상기 제 1 소정 영역에 대한 노광 위치의 산출에 이용되는 상기 제 1 마크의 수와, 상기 제 2 소정 영역에 대한 노광 위치의 산출에 이용되는 상기 제 2 마크의 수는 동일한 것을 특징으로 하는 노광 방법.
제 3항에 있어서, 상기 기판상에 상기 마크를 형성할 때의 주사 방향을 고려하여, 상기 적어도 2개의 제 1 마크와, 상기 적어도 2개의 제 2 마크중 어느 하나의 마크를 선택하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
제 1항에 있어서, 상기 복수의 마크는 상기 스텝 앤드 스캔 방식에 의해 형성된 복수의 쇼트영역에 부수하는 정렬 마크인 것을 특징으로 하는 노광 방법.
제 1항에 있어서, 상기 적어도 2개의 마크의 위치 정보와, 상기 마크를 상기 기판상에 형성할 때의 주사 방향이 대응되게 기억되는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
제 1항에 있어서, 선택되는 상기 적어도 2개의 마크는 입력장치에 의해 지정되는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
제 1 방향으로 주사 노광되어 기판상에 형성된 제 1 마크의 위치 정보를 계측하는 단계;

상기 제 1 방향과는 다른 제 2 방향으로 주사 노광되어 상기 기판상에 형성된 제 2 마크의 위치 정보를 계측하는 단계;

상기 제 1 마크의 위치 정보와 상기 제 2 마크의 위치 정보의 평균치를 각각 산출하는 단계;

산출된 평균치에 기초하여, 상기 기판상의 소정 영역의 노광 위치를 산출하는 단계; 및

산출된 상기 노광 위치에 기초하여, 회로 패턴을 상기 기판상에 전사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
제 12항에 있어서, 상기 평균치는 서로 인접하는 상기 제 1 마크의 위치 정보와 상기 제 2 마크의 위치 정보에 기초하여 산출되는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
스텝 앤드 스캔 방식에 의해 형성된, 기판상의 복수의 마크의 위치 정보를 계측하는 단계; 및

상기 복수의 마크의 위치 정보와, 상기 마크를 상기 기판상에 형성할 때의 주사 방향을 대응시켜 기억하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
제 14항에 있어서, 기억된 상기 복수의 마크의 위치 정보 중, 동일한 주사 방향으로 형성된 상기 마크의 위치 정보에 기초하여, 상기 기판상의 소정 영역에 대한 노광 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
제 1 방향으로의 주사 노광에 의해 형성된 복수의 제 1 패턴에 부수하는 복수의 제 1 마크 중, 적어도 2개의 제 1 마크를 선택하는 단계;

선택된 상기 적어도 2개의 제 1 마크에 기초하여, 상기 제 1 패턴에 대해, 상기 제 1 방향으로의 주사 노광에 의해 중첩하여 전사되는 제 2 패턴의 위치를 산출하는 단계;

상기 제 1 방향과는 다른 제 2 방향으로의 주사 노광에 의해 형성된 복수의 제 3 패턴에 부수하는 복수의 제 2 마크중, 적어도 2개의 제 2 마크를 선택하는 단계; 및

선택된 상기 적어도 2개의 제 2 마크에 기초하여, 상기 제 3 패턴에 대해, 상기 제 2 방향으로의 주사 노광에 의해 중첩하여 전사되는 제 4 패턴의 위치를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
제 16항에 있어서, 상기 복수의 제 1 마크와 상기 복수의 제 2 마크는 상기 기판상의 다른 영역에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
제 17항에 있어서, 상기 제 1 패턴과 상기 제 3 패턴은 제 1 마스크에 형성된 패턴이며,

상기 제 2 패턴과 상기 제 4 패턴은 상기 제 1 마스크와는 다른 제 2 마스크에 형성된 패턴인 것을 특징으로 하는 노광 방법.
제 16항에 있어서, 상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향은 서로 평행하며 또한 반대 방향인 것을 특징으로 하는 노광 방법.
스텝 앤드 스캔 방식에 의해 형성된 기판상의 복수의 마크 중, 적어도 2개의 마크를 선택하는 단계;

선택된 상기 적어도 2개의 마크의 위치 정보에 기초하여, 상기 기판상의 소정 영역에 대한 노광 위치를 산출하는 단계; 및

산출된 상기 노광 위치에 기초하여, 상기 회로 소자의 패턴을 상기 기판상에 전사하는 단계를 포함하며,

상기 선택 단계에서 선택되는 상기 적어도 2개의 마크는 상기 기판상에 상기 마크를 형성할 때의 주사 방향을 고려하는 것을 특징으로 하는 회로소자 제조 방법.
제 1 방향으로의 주사 노광에 의해 형성된 복수의 제 1 패턴에 부수하는 복수의 제 1 마크 중, 적어도 2개의 제 1 마크를 선택하는 단계;

선택된 상기 적어도 2개의 제 1 마크에 기초하여, 상기 제 1 패턴에 대해, 상기 제 1 방향으로의 주사 노광에 의해 중첩하여 전사되는 제 2 패턴의 위치를 산출하는 단계;

상기 제 1 방향과는 다른 제 2 방향으로의 주사 노광에 의해 형성된 복수의 제 3 패턴에 부수하는 복수의 제 2 마크 중, 적어도 2개의 제 2 마크를 선택하는 단계;

선택된 상기 적어도 2개의 제 2 마크에 기초하여, 상기 제 3 패턴에 대해, 상기 제 2 방향으로의 주사 노광에 의해 중첩하여 전사되는 제 4 패턴의 위치를 산출하는 단계; 및

상기 산출된 위치에 기초하여, 상기 제 1 패턴에 대해 상기 제 2 패턴을 전사함과 동시에, 상기 제 3 패턴에 대해 상기 제 4 패턴을 전사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로소자 제조 방법.
제 21항에 있어서, 상기 제 1 패턴과 상기 제 3 패턴은 제 1 마스크에 형성된 동일한 패턴이며,

상기 제 2 패턴과 상기 제 4 패턴은 상기 제 1 마스크와는 다른 제 2 마스크에 형성된 동일한 패턴인 것을 특징으로 하는 회로소자 제조 방법.
제 1 방향으로의 주사 노광 및 상기 제 1 방향과는 다른 방향으로의 주사 노광을 포함한 노광 동작에 의해 기판상에 복수의 마크를 형성하는 단계;

상기 복수의 마크 중, 상기 마크를 형성할 때의 주사 방향이 동일한 방향으로 형성된 적어도 2개의 마크를 선택하는 단계; 및

선택된 상기 적어도 2개의 마크의 위치 정보에 기초하여, 상기 기판을 유지하여 이동하는 스테이지의 위치 제어를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
제 23항에 있어서, 상기 복수의 마크는 상기 노광 동작에 의해 형성된 복수의 쇼트영역에 부수하는 정렬 마크인 것을 특징으로 하는 노광 방법.
제 23항에 있어서, 상기 적어도 2개의 마크의 위치정보에 기초하여, 상기 복수의 쇼트영역에 관한 노광위치를 산출하고, 상기 스테이지는 산출된 상기 노광위치에 따라서 위치제어되는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
제 23항에 있어서, 상기 적어도 2개의 마크는 입력장치에 의한 지정에 기초하여 선택되는 것을 특징으로 하는 노광 방법.