KR100561759B1

KR100561759B1 - 디스토션계측방법 및 노광장치

Info

Publication number: KR100561759B1
Application number: KR1020030052678A
Authority: KR
Inventors: 후카가와유죠우
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2006-03-16
Also published as: CN1479073A; TWI225212B; US20040119956A1; JP2004063905A; TW200401997A; CN1263997C; US6947119B2; JP3962648B2; KR20040011394A

Abstract

레티클을 개재하여 감광기판상에, 소정의 열간격 및 행간격으로 M개의 행과 N개의 열(예를 들면 3행 3열)로 제 1마크를 배치하는 쇼트(shot)노광을, m ×n회(예를 들면 2×2회) 반복함으로써, 감광기판상에 M × m개의 행 및 N × n개의 열(6행 및 6열)의 제 1마크를 형성한다. M과 m은 각각 서로소인 자연수이고, N과 n은 각각 서로소인 자연수이며, M> m, N>n의 관계를 갖는다. 레티클을 개재하여 감광기판상에, 소정의 열간격 및 행간격으로 m개의 행과 n개의 열로 제 2마크를 배치하는 쇼트노광을, M×N회 반복함으로써 M ×m개의 행 및 N ×n개의 열의 제 2마크를 형성한다. 따라서, M ×m ×N ×n개의 중첩마크는 제 1 및 제 2마크로부터 형성된다. 제 1 및 제 2마크의 정렬 어긋남 량은 M ×m ×N ×n개의 형성된 중첩마크의 각각에 대하여 계측된다. 디스토션량은 정열 어긋남량에 의거하여 산출된다. 디스토션계측을 고정밀도로 행할 수 있다.

Description

디스토션계측방법 및 노광장치{DISTORTION MEASUREMENT METHOD AND EXPOSURE APPARATUS}

도 1a 및 도 1b는 실시예에 의한 디스토션계측공정에 있어서 제 1 및 제 2층의 레티클차광상태를 도시하는 도.

도 2는 실시예에 의한 디스토션계측공정에 있어서 제 1층에 의해 기판상에 전사된 마크를 도시하는 도.

도 3a 및 도 3b는 실시예에 의한 디스토션계측공정에 있어서 제 2층의 도중까지 기판상에 형성된 중첩마크를 도시하는 도.

도 4a 및 도 4b는 쇼트내의 디스토션의 정의예를 도시하는 도.

도 5는 제 1층에 의해 전사된 각각의 쇼트의 배치오차의 정의예를 도시하는 도.

도 6은 제 2층에 의해 전사된 주척마크의 상대위치오차의 정의예를 도시하는 도.

도 7은 제 2층에 의해 전사된 각각의 쇼트의 배치오차의 정의예를 도시하는 도.

도 8a 및 도 8b는 종래기술에서 제 1 및 제 2층에 있어서 레티클차광상태를 도시하는 도.

도 9는 종래의 디스토션계측방법을 설명하는 도.

도 10a 및 도 10b는 종래의 디스토션계측방법을 설명하는 도.

도 11a 및 도 11b는 종래의 디스토션계측방법을 설명하는 도.

도 12는 실시예의 디스토션계측방법을 실현하는 노광시스템을 설명하는 블록도.

도 13은 실시예의 디스토션계측방법을 실행하는 노광제어장치의 동작을 설명하는 순서도.

도 14는 미소디바이스의 제조흐름을 도시하는 순서도.

도 15는 도 14의 웨이퍼프로세스의 상세한 흐름을 도시하는 순서도.

<부호에 대한 상세한 설명>

1, 14b, 15b : 부척마크

2, 10, 14a, 15a : 주척마크

5 : 쇼트 13 : 중첩마크

101 : 노광장치 111 : 노광원

112 : 조명광학계 113 : 차광판

114 : 레티클스테이지 115 : 투영광학계

116 : 웨이퍼스테이지 130 : 제어장치

131 : CUP 132 : 메모리

132a : 디스토션계측프로세스프로그램

132b : 노광제어보정값

132c : 노광잡(exposure job)

201 : 판독장치

<발명의 분야>

본 발명은 반도체소자, 촬상소자(CCD 등), 액정표시소자, 박막자기헤드 등의 소자를 제조하는 디스토션계측방법에 관한 것이다.

<발명의 배경>

일본국 특허 번호3,259,190호에 개시된 바와 같이, 노광장치의 투영광학계에서 디스토션(마스크상을 웨이퍼상에 전사하는 경우 발생하는 디스토션 성분)을 계측하는 방법으로서 적어도 5개의 방법이 잘 알려져 있다.

이들 방법중, 일본국 특허 제3,259,190호 및 일본국 특허공보 제63-38697호에 개시된 두개의 방법은, 주척마크 및 부척마크의 중첩을 사용하는 디스토션계측방법으로서 제안되었다.

(1) 일본국 특허 공보 제63-38697호에 개시된 방법

상기 참조문헌에 개시된 방법에 의하면, 도 8a에 도시된 바와 같은 테스트레티클상에 형성된 주척마크(2)와 부척마크(1)는, 도 8b에 도시된 바와 같이, 감광기판의 레지스트층 위에 전사된다. 현상후 중첩마크의 정렬어긋남량(주척마크중심으로부터 부척마크중심까지의 거리)을 계측한다. 검사시에 있어서, 전체레티클면의 부척마크(1)는 감광기판으로 전사된다. 감광기판을 순차적으로 이동함으로써 노광을 반복하여 주척마크(2)는 복수점에서 미리 전사된 부척마크(1)를 중첩한다.

감광기판은 레이저간섭계 등의 고정도계측기를 구비한 정밀이동스테이지에 의해 이동한다. 이동량은 레티클상의 중심점과 복수의 점 사이의 설계된 간격에 따라서 일의적으로 결정된다. 주척마크(2)의 노광에 있어서, 이동스테이지는 간격에 따른 거리만큼 이동한다. 이미 부척마크가 노광된 감광기판에 주척마크(2)가 노광된다. 주척마크와 부척마크를 중첩한 결과인 중첩마크(13)는 도 9에 도시된 바와 같이, 현상된 감광기판의 전체노광영역상에 형성된다. 이들 마크는 시각(현미경에 의함)에 의해 판독되며, 타겟점에서 중첩오차량을 얻는다. 이동스테이지가 정확하게 이송되면, 계측치(중첩오차량)는 타겟점에서의 디스토션량에 상당한다.

(2) 일본국 특허 제3,259,190호에 개시된 방법

상기 문헌에 개시된 방법은, 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 서로 수직하는 두개의 방향으로 소정의 작은 간격으로 배치된 주척마크(14a) 및 (15a), 및 부척마크(14b) 및 (15b)를 가진 레티클을 사용한다. 서로 수직인 두개의 방향에서의 디스토션차분량을 각각의 위치의 중첩마크상에 전사한다. 디스토션은 현미경을 사용하여 계측함으로써 얻은 정렬어긋남 량의 누적합계로부터 도출된다.

더욱 상세하게는, 테스트레티클의 전체면의 패턴은 노광에 의해 기판상에 전사된다. 기판유지스테이지는 제 1방향으로 △y만큼 이동하고 제 2방향으로 △x만큼이동하여 주척마크(14a) 및 (15a)는 미리 전사된 부척마크(14b) 및 (15b)에 인접하여 이동한다. 이동 직후, 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같은 중첩마크가 노광에 의해 형성된다. 상기 방법으로 형성된 두개의 중첩마크의 정렬어긋남량은 각각의 방향에서의 디스토션변화를 표시한다. 변화량은 이동량에 의해 분할되어 디스토션 경사를 얻는다. 기울어짐은 각각의 마크간격을 곱해서 누적합계를 얻는다. 따라서, 전체노광영역의 디스토션을 산출할 수 있다.

삭제

그러나, 상기 개시된 종래의 디스토션계측방법은 이하의 문제점을 가지고 있다.
계측방법(1)에서, 이동스테이지의 공급오차는 중첩마크의 정렬어긋남량에 부가되어 계측정밀도가 열악하다. 이동스테이지의 이송오차가 불규칙하게 변하면, 정밀도는 복수의 계측동작에 의해 평균치를 산출함으로써 증가시킬수 있다. 그러나, 복수의 계측동작은 장시간 소요되고, 검사비용을 증가시킨다. 이동스테이지의 규칙적인 이송오차가 있으면, 정밀도는 복수의 계측동작에 의해 증가시킬 수 없다.
계측방법(2)은 서로 직교하는 두개의 방향으로 이동스테이지의 이송과 적어도 두개의 노광동작만을 실행하므로 계측시간이 짧다. 그러나, 디스토션변화를 반영하는 중첩마크의 정렬어긋남량을 해당 주척마크와 부척마크 사이의 거리로 나누어서, 디스토션경사량을 얻는다. 디스토션경사량에 디스토션계측간격을 곱해서, 인접계측점으로부터의 변화량을 얻는다. 일반적으로, 인접계측점으로부터의 거리는 대응하는 주척마크와 부척마크 사이의 거리보다 길다. 현미경에 의해서 정렬어긋남 량을 계측할 때의 작은 계측오차는 거리비만큼 증가한다. 증가된 오차는 누적합계로 되고 디스토션에 포함되어 바람직하지 않게 된다.
상기 상황에 있어서, 고정도디스토션계측에 대한 요구가 증대하였다.

삭제

<발명의 요약>
본 발명의 한 측면에 의하면,
레티클과 투영광학계를 개재하여 감광기판상에, 소정의 열간격 및 소정의 행간격으로 M개의 행과 N개의 열로 제 1마크를 배치하는 쇼트노광을 m ×n회 반복함으로써, 감광기판상에 M ×m개의 행 및 N ×n개의 열(여기서, M과 n은 각각 서로에 대해 소수인 자연수이고, N과 n은 각각 서로에 대해 소수인 자연수이며, M > m, N > n의 관계를 가짐)로 제 1마크를 형성하는 제 1형성공정과;
레티클을 개재하여 감광기판상에, 소정의 열간격 및 소정의 행간격으로 M개의 행과 N개의 열로 제 2마크를 배치하는 쇼트노광을 m ×n회 반복함으로써, 감광기판상에 M ×m개의 행 및 N ×n개의 열의 제 2마크(여기서, 상기 제 1형성공정과 상기 제 2형성공정에서 형성된 제 1 및 제 2 마크에 의해서 M×m×N×n 개의 중첩마크가 형성됨)를 형성하는 제 2형성공정과;
M ×m ×N ×n개의 중첩마크의 각각에 대해 제 1 및 제 2마크의 정렬 어긋남 량을 계측하는 계측공정과;
계측공정에서 계측된 정렬 어긋남 량에 의거하여 디스토션량을 산출하는 산출공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스토션계측방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면,
기판위의 제 1쇼트영역의 각각, 원판과 투영광학계를 개재하여 소정의 간격으로 배치된 복수의 제 1마크로 노광하는 제 1노광공정과;
기판위의 제 2쇼트영역의 각각을, 원판과 투영광학계를 개재하여 소정의 간격으로 배치된 복수의 제 2마크로, 노광하는 제 2노광공정과;
서로 일치하는 전사된 제 1 및 제 2마크에 대해 계측된 위치차분에 의거하여 광학시스템의 디스토션량을 산출하는 산출공정을 포함하는 디스토션계측방법으로서,
복수의 전사된 제 1 및 제 2마크의 위치가 서로 일치하도록 제 1 및 제 2쇼트영역을 배치하고, 복수의 전사된 제 1 및 제 2마크는 상기 제 1 및 제 2노광공정의 각각에 의해 형성되고, 제 1쇼트영역의 전사된 제 1마크의 개수는 제 2쇼트영역의 전사된 제 2마크의 개수보다 많은 것을 특징으로 하는 디스토션계측방법을 제공한다.
본 발명의 기타 특징과 이점은 첨부된 도면을 참조하면서 설명한 이하의 상세설명으로부터 자명하게 되고, 첨부 도면의 전체에 걸쳐서 동일한 번호는 동일하거나 유사한 부분을 나타낸다.
명세서와 일체화하여 명세서의 일부를 구성하는 첨부된 도면은 발명의 실시예를 예시하고, 상세설명과 함께 발명의 원리를 설명하기 위해 제공된다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
실시예는 고정도 디스토션을 실현한다. 계측방법의 개요에 대하여 도 1a 내지 도 3b를 참조하면서 설명한다.

전체 노광타겟면 위에, 레티클은 제 1방향(이하, 열방향이라 칭함)과 제 1방향과 직교하는 제 2방향(이하, 행방향이라 칭함)으로 , 소정의 간격으로 m₁행과 n₁열로 묘사된 부척마크를 갖는다. 도 1a에서, 9행과 7열의 부척마크(1)는 행방향으로 간격 p_x와 열방향으로 간격 p_y로 배치된다. 또한, 노광타겟면의 일부에, 레티클은 부척마크의 것과 동일한 간격으로(p_x와 p_y) 적어도 m₂행과 n₂열로 묘사된 주척마크(2)를 갖는다. 상기 경우에, m₁> m₂ 및 n₁> n₂, 및 m₁ 및 m₂은 서로소의 관계에 있는 자연수이고, n₁ 및 n₂은 서로소의 관계에 있는 자연수이다. 상기 예는 두개의 행과 두개의 열(즉 m₂=n₂=2)을 이용한다. 도 1a는 부척마크(1)와 마찬가지로, 9행7열의 주척마크(2)를 도시한다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 레티클은 차광판에 의해 차광되어 2 ×2부척마크를 전사한다(후술함).

제 1공정에서, 도 1a에 도시된 바와 같은 전체레티클면위에 배치된 m₁×n₁ 부척마크(1)는 디스토션검사대상이 되는 노광장치를 사용하는 한번의 노광에 의해 기판으로 전사된다(제 1층노광공정). 노광장치의 이동스테이지는 열방향으로 스텝이동하고, 제 1층노광공정을 행하여 열방향으로 인접한 영역에 부척마크(1)가 연속적으로 배치된다. 상기 동작은 m₂회 반복한다. 또한, 행방향으로, 스텝이동과 전사를, 행방향으로 인접한 영역에 부척마크가 연속적으로 배치되도록 반복한다. 이 동작을 행방향으로 n회 반복한다. 즉, 행방향으로 p_x×n₁ 거리의 스텝이동, 또는 열방향으로 p_y×m₁ 거리의 스텝이동, 및 제 1층노광프로세스는 m₂×n₂회 반복하고, 도 2에 도시한 바와 같이, 기판위에 m₂×n₂개의 쇼트(5)가 전사된다(도 2에서는 2×2=4쇼트).

제 2공정에서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 영역의 일부만이 노광되도록 차광판이 설정되지만, m₂×n₂개 주척마크(도 1b에서 2×2개의 주척마크)는 동시에 전사된다(제 2층노광처리). 기판은 이동스테이지를 사용하여 열방향 및/또는 행방향으로 스텝이동하여, 주척마크를 전사한다. 상기 처리를 반복하여 제 1층노광처리에 의해 전사되는 부척마크상에 부척마크와 주척마크의 마크가 중첩한다. 즉, 행방향의 p_x×n₂의 스텝이동 및/또는 열방향의 p_y×m₂의 스텝이동, 및 제 2층노광처리를 m₁×n₁회 반복하여, 열방향으로 m₁×m₂개의 행과 행방향으로 n₁×n₂개의 열의 중첩마크, 즉 m₁ × n₁ × m₂×n₂개의 중첩마크를 형성한다. 도 1a 내지 도 3b의 예에서, 7×9×2×2=252개의 중첩마크가 형성된다. 제 1 및 제 2층노광처리 사이에 개재되는 현상처리는 없다.

도 3은 제 2공정의 도중에 대하여 도시한다. 도 3b는 1회의 노광에 의해 형성된 4개의 확대된 중첩마크를 도시한다. 제 1 및 제 2노광공정중 어느 노광처리를 행하는가, 즉, 부척마크와 주척마크중 어느 것을 먼저 전사하는 가는 임의이다.

제 3공정에서, 중첩마크가 형성된 N= m₁×m₂×n₁×n₂개의 정렬어긋남량이 현미경에 의하여 계측된다.

제 4공정에서, 중첩마크를 계측함으로써 얻은 값을, 후술하는 방정식 1 내지 14의 좌측의 열벡터에 대입하여 방정식을 푼다. 이때, 디스토션(후술함)에 상당하는 제 1층에 의해 전사되는 쇼트 내의 부척마크위치오차를 얻을 수 있다. 또한, 제 1층에 의해 전사되는 각각의 쇼트의 위치오차, 제 2층에 의해 전사되는 각각의 쇼트의 위치오차 및 제 2층에 의해 전사되는 m₂×n₂개의 주척마크의 상대위치오차를 얻을 수 있다.

상기 설명한 종래의 디스토션계측방법(1)(일본국 특허 공보 제63-38697호에 개시된 방법)에서, 다양한 오차량이 디스토션계측값에 부가된다. 상기 실시예에서, 디스토션 및 다양한 오차량이 분리되어 디스토션계측오차를 크게 감소시킬 수 있다.

실시예에 의한 디스토션계측방법에 대하여, 보다 단순한 예로서, m₁= 3, n₁ = 3, m₂=2 및 n₂=2의 경우를 예로서 열거하여 상세히 설명한다. 도 4a는 3 ×3개의 부척마크와 3 ×3개의 주척마크가 형성된 경우에 있어서 마크패턴예를 도시한다. 주척마크의 노광에 있어서, 2 ×2개의 주척마크는 도 1b에 도시된 바와 같은 방법에 의하여 전사된다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 기판위에 전사된 쇼트(7)의 각각의 부척마크(8)의 위치의 디스토션량을 변수 dx₁ 및 dy₁로서 정의한다. 도 5는 두개의 쇼트가 수직 및 수평방향으로 서로 인접하도록 배열된 제 1층의 쇼트를 도시한다. 각각의 쇼트는, 전체 쇼트영역이 한번에 노광되는 주사노광(스텝 및 주사형노광) 또는 블록노광(스텝 및 반복형노광)에 의해 형성된다. 각각의 쇼트(9)는, 스테이지의 배열오차를 원인으로 하는 위치와 회전각의 오차 ex₁, ey₁ 및 eθ₁을 갖는다. 각각의 쇼트 내의 부척마크 사이의 상대적인 위치는 동일하다.

도 6은 제 2층에 의해 동시에 전사되는 주척마크(10)의 위치오차 dx₂, dy₂ 의 정의를 표시한다. 이들 오차는 레티클제조오차를 원인으로 하고 있으므로, 제 2층의 각각의 쇼트(11)(도 7)에서 공통으로 출현한다. 도 7은 제 2층의 모든 쇼트가 노광된 후의 상태, 즉 제 2층에 의해 전사되는 주척마크가 제 1층에 의해 전사되는 부척마크와 중첩하는 상태를 도시한다.

상기 방식으로 형성된 N개의 중첩마크는 자동판독장치에 의해 계측된다(주척마크와 부척마크의 중심 사이의 거리가 계측됨). 상기 예에서, 도 7에 도시된 N=36개의 마크를 순차적으로 판독한다. 각각의 마크의 판독값(중심거리)을 δ_x(n) 및 δ_y(n), n = 1, ....., N으로 하면, δ_x(n) 및 δ_y(n)는 다음과 같이 표시되며,

δ_x(n) = dx₁(i) - dx₂(j) + ex₁(k) - ex₂(l) -

Y₁(i)θ₁(k) + Y₂(j)θ₂(l) + ε_x(n) ····(1)

δ_y(n) = dy₁(i) - dy₂(j) + ey₁(k) - ey₂(l) +

X₁(i)θ₁(k) - X₂(j)θ₂(l) + ε_y(n) ····(2)

여기서,

δ_x(n), δ_y(n) : n번째 중첩마크의 계측치

dx₁(i), dy₁(i) : i번째 디스토션평가용부척마크의 정렬어긋남 량

dx₂(j), dy₂(j) : j번째의 4계측포인트(m₂ × n₂ 개의 포인트)의 주계측마크의 정렬어긋남 량

ex₁(k), ey₁(k), θ₁(k) : 제 1층의 k번째쇼트의 정렬오차

ex₂(l), ey₂(l), θ₂(l) : 제 2층의 l번째쇼트의 정렬오차

X₁(i), Y₁(i) : 제 1층의 쇼트내의 i번째마크의 좌표

X₂(j), Y₂(j) : 제 2층의 쇼트내의 j번째 마크의 좌표

ε_x(n), ε_y(n) : 반올림에 의한 양자화오차

ε_x(n), ε_y(n)가 무시할 정도로 작은 경우, 미지의 변수는 m₁ x n₁ dx₁(i), dy₁(i), ex₂(l), ey₂(l) 및 θ₂(l), 그리고 m₂ x n₂ dx₂(j), dy₂(j), ex₁(k) 및 θ₁(k), e₁(k)이다. 미지의 변수의 개수는 5×(m₁×n₁+m₂×n₂) 이다.

N개의 중첩마크는 m₁ x n₁개의 부척마크 i, m₁ x n₁개의 주척마크 j, m₂ x n₂ 개의 제 1층노광쇼트 k, 및 m₁ x n₁개의 제 2층노광쇼트l로부터 형성된다. 각각의 중첩마크에 대한 i, j, k 및 l의 조합은 모든 마크사이에서 변화한다. 즉, 식(1)과 (2)는 합해서 2 × ( m₁ × n_1`× m₂ × n₂)개 (2N개)의 연립방정식으로 된다.

이때, 이하에 표시되는 식(3) 내지 식(14)의 조건을 부가하면, 연립방정식은 ε_x(n) 및 ε_y(n)의 제곱의 합을 최소화하는 해를 얻을 수 있다.

····(3)

····(4)

····(5)

····(6)

····(7)

····(8)

····(9)

····(10)

····(11)

····(12)

····(13)

····(14)

연립방정식을 풀면, 스테이지 배치오차 ex₁, ey₁, ex₂과 ey₂및, 레티클제조오차 dx₂ 및 dy₂를 디스토션평가량 dx₁ 및 dy₁와 동시에 또한 얻을 수 있다. 스테이지배치오차는 디스토션평가량에 포함되지 않는다.

상기 설명한 바와 같이, 실시예에 의하면, 상기 설명한 종래의 디스토션계측방법(1)과는 상이하게, 스테이지배치오차가 디스토션평가량에 포함되지 않는다. 따라서, 고정밀디스토션계측를 실현할 수 있다.

실제의 디스토션계측에 있어서, 약 100개의 부척마크는 쇼트 마다 동시에 전사된다. 제 2층에 사용하는 노광동작의 회수는 쇼트내의 부척마크의 수와 동일하다. 제 1층의 쇼트의 수는 단 3개 만큼 크다(제 1층의 쇼트의 수가 2 ×2개(4)인 경우). 노광시간은 상기 설명한 종래의 디스토션계측방법(1)에 의해 하나의 쇼트의 노광시간과 거의 동일하다.

디스토션계측방법을 행하는 노광제어장치에 대하여 설명한다. 도 12는 본 실시예에 의한 노광장치, 노광제어장치 및 마크판독장치의 구성에 대하여 도시하는 블록도이다. (101)은, 노광원(111), 조명광학계(112), 차광판(113), 레티클스테이지(114), 투영광학계(115) 및 웨이퍼스테이지(116)로 구성되는 노광장치이다. 레티클스테이지(114)에는 상기 설명한 부척마크와 주척마크가 도시된 레티클(121)을 탑재하고, 웨이퍼스테이지(116)에는 감광기판(122)을 탑재한다.

(130)은 CPU(131)에 의해 노광장치(101)를 제어하는 제어장치를 표시한다. CPU(131)는 메모리(132)에 저장된 제어프로그램에 따라서 다양한 제어동작을 행한다. (132a)는 CPU에 의하여 상기 설명한 디스토션계측처리를 행하는 디스토션계측처리프로그램이며; (132b)는 디스토션계측프로세스에 의하여 얻은 디스토션계측값으로부터 산출된 노광제어보정값이며; (132c)는 노광처리에서 다양한 변수를 저장하는 노광잡(exposure job)이다. 보정값(132b)으로 보정을 행하면서, CPU(131)는 노광잡(132c)에 따라서 노광처리를 행하여 고정도의 노광을 실현한다.

도 13은 디스토션계측처리프로그램(132a)에 의한 처리를 설명하는 흐름도이다.

스텝 (S101)에서, 차광판(113)이 제어되고, m₁ ×n₁개의 부척마크를 가진 레티클(121)의 전체면 위를 1쇼트로 하는 노광처리를 m₂×n₂회 반복한다. 스텝 (S102)에서, 차광판(113)이 제어되어 1쇼트로서 m₂×n₂개의 주척마크를 설정한다. 상기 쇼트를 사용하는 노광처리는 m₁ ×n₁회 반복되어, m₁ ×n₁×m₂ ×n₂개(=N)의 중첩마크를 형성한다.

스텝 (S103)에서, 중첩마크가 형성된 감광기판은 반송/현상처리계(117)를 사용하여 현상된다. 감광기판은 마크판독장치(201)에 공급되어 중첩마크를 계측하여, 계측결과(δ_x(1) 내지 δ_x(n) 및 δ_y(1) 내지 δ_y(n))를 얻는다. 감광기판현상처리 또는 마크판독장치에의 공급에 있어서, 다른 제어장치에 의해서 제어되는 다른장치는 수동으로 사용될 수 있다. 상기 경우에 있어서, 계측결과는 스텝 (S103)에서 마크판독장치(201)로부터 단순히 취득할 수 있다.

스텝 (S104)에서, 디스토션(스테이지배치오차 및 레티클제조오차)은 상기 설명한 연립방정식을 풀이함으로써 산출된다. 스텝 (S105)에서, 노광잡의 실행에서, 산출된 디스토션을 보정하는 보정값이 산출되어 메모리(132)에 저장된다.

차광판(113)은 상기 예에서 레티클스테이지에 설치되지만, 조명광학계내에 설치될 수 있다. 한마디로 말하면, 도 1b에 도시된 바와 같이, 차광판(113)은, 1쇼트로서 소정의 수를 주척마크의 설정하도록 조명광을 제한하는 기능을 실현하면 충분하다. 상기 기능은 차광판 이외의 다른 방법에 의하여 실현할 수도 있다.

상기 설명한 노광장치를 사용하는 디바이스제조방법에 대하여 설명한다.

도 14는 미소디바이스(IC 또는 LSI 등의 반도체칩, 액정패널, CCD, 박막자기헤드, 마이크로머신 등)의 제조 흐름도에 대하여 도시한다. 스텝 1(회로설계)에서, 반도체소자회로가 설계된다. 스텝 2(노광제어데이터생성)에서, 노광장치의 노광제어데이터(노광잡)가 설계된 회로패턴에 의거하여 작성된다. 스텝 3(웨이퍼형성)에서, 웨이퍼는 실리콘 등의 재료를 사용하여 형성된다. 스텝 4(웨이퍼프로세스)를 전공정이라 칭하며, 실제의 회로는 작성된 노광제어데이터를 입력한 노광장치와 웨이퍼를 사용한 리소그래피에 의하여 웨이퍼위에 형성한다. 이 때, 노광제어데이터를 보정값(132b)을 사용하여 적절하게 보정해서, 고정도노광처리를 행한다. 스텝 5(조립)을 후공정이라 칭하고, 스텝 4에서 형성된 웨이퍼를 사용함으로써 반도체칩을 형성하는 공정이며, 조립프로세스(다이싱 및 접합) 및 패키징프로세스(칩봉입)를 포함한다. 스텝 6(검사)에서, 스텝5에서 제조된 반도체디바이스의 동작확인데스트 및 내구성테스트 등의 검사를 행한다. 이들 공정후, 반도체디바이스가 완성되어 출하(스텝7)된다.

도 15는 웨이퍼프로세스의 상세한 흐름도를 도시한다. 스텝 11(산화)에서, 웨이퍼면이 산화된다. 스텝 12(CVD)에서, 절연막이 웨이퍼면위에 형성된다. 스텝 13(전극형성)에서, 전극이 진공증착에 의해 웨이퍼위에 형성된다. 스텝 14(이온주입)에서, 이온이 웨이퍼에 주입된다. 스텝 15(레지스트처리)에서, 감광제가 웨이퍼에 도포된다. 스텝 16(노광)에서, 상기 설명한 노광장치에 의하여 회로패턴을 웨이퍼에 노광한다. 스텝 17(현상)에서, 노광된 웨이퍼가 현상된다. 스텝 18(에칭)에서, 레지스트는 현상된 레지스트 상을 제외하고 에칭된다. 스텝 19(레지스트 제거)에서, 에칭후의 불필요한 레지스트가 제거된다. 이들 공정은 반복되어 웨이퍼위에 다수의 회로패턴을 형성한다.

실시예의 제조방법은, 종래의 기술에 의하여 제조하기 어려운 고집적도 반도체디바이스를 저렴한 가격으로 제조할 수 있다.

상기 설명한 바와 같이, 본발명은 고정도로 디스토션계측을 달성할 수 있다.

본 발명의 매우 자명하게 폭넓은 다른 실시예는 본 발명의 정신 및 영역을 이탈하지 않고 이루어지며, 청구항에서 규정된 것 이외의 특정한 실시예로 제한되지 않는 것으로 이해된다.

Claims

레티클과 투영광학계를 개재하여 감광기판상에, 소정의 열간격 및 소정의 행간격으로 M개의 행과 N개의 열로 제 1마크를 배치하는 쇼트노광을 m ×n회 반복함으로써, 감광기판상에 M ×m개의 행 및 N ×n개의 열(여기서, M과 n은 각각 서로소인 자연수이고, N과 n은 각각 서로소인 자연수이며, M > m, N > n의 관계를 가짐)로 제 1마크를 형성하는 제 1형성공정과;

레티클과 투영광학계를 개재하여 감광기판상에, 소정의 열간격 및 소정의 행간격으로 m개의 행과 n개의 열로 제 2마크를 배치하는 쇼트노광을 M ×N회 반복함으로써, 감광기판상에 M ×m개의 행 및 N ×n개의 열로 제 2마크(여기서, 상기 제 1 형성공정과 상기 제 2형성공정에서 형성된 제 1 및 제 2마크에 의해서 M×m×N×n 개의 중첩마크가 형성됨)를 형성하는 제 2형성공정과;

M ×m ×N ×n개의 중첩마크의 각각에 대해 제 1 및 제 2마크의 정렬 어긋남 량을 계측하는 계측공정과;

계측공정에서 계측된 정렬어긋남 량과 최소자승법을 사용해서, 변수로서 디스토션량과 정렬어긋남 량을 포함하는 연립방정식을 풀이함으로써 투영광학계에 의해 형성된 화상의 디스토션량을 산출하는 산출공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스토션계측방법
제 1항에 있어서,

소정의 열간격을 p_x, 소정의 행간격을 p_y로 두면,

제 1공정에서는, 쇼트노광은 행방향으로의 p_x×N의 쇼트간격과 열방향으로의 p_y×M의 쇼트간격으로 반복되고,

제 2공정에서는, 쇼트노광은 행방향으로의 p_x×n의 쇼트간격과 열방향으로의 p_y×m의 쇼트간격으로 반복되는 것을 특징으로 하는 디스토션계측방법.
제 1항에 있어서,

상기 산출공정에서는, 계측공정에서 계측된 X 및 Y방향의 정렬어긋남 량 계측값 δ_x(ξ) 및 δ_y(ξ)을,

δ_x(ξ) = dx₁(i) - dx₂(j) + ex₁(k) - ex₂(l) -

Y₁(i)θ₁(k) + Y₂(j)θ₂(l)

δ_y(ξ) = dy₁(i) - dy₂(j) + ey₁(k) - ey₂(l) +

X₁(i)θ₁(k) - X₂(j)θ₂(l)

(여기서, dx₁(i), dy₁(i) : i번째 제 1마크의 정렬어긋남 량

dx₂(j), dy₂(j) : j번째 제 2마크의 정렬어긋남 량

ex₁(k), ey₁(k), θ₁(k) : 제 1형성공정에서의 k번째 쇼트의 정렬오차

ex₂(l), ey₂(l), θ₂(l) : 제 2형성공정에서의 l번째 쇼트의 정렬오차

X₁(i), Y₁(i) : 쇼트내의 i번째 제 1마크의 좌표

X₂(j), Y₂(j) : 쇼트내의 j번째 제 2마크의 좌표)

의 식에 대입하여 얻은 2 ×M ×m ×N ×n개의 연립방정식을 풀이함으로써 제 1형성공정의 k번째 쇼트의 i번째 제 1마크와, 제 2형성공정의 l번째 쇼트의 j번째 제 2마크로 형성된 ξ번째 중첩마크에 대하여 디스토션량이 산출되는 것을 특징으로 하는 디스토션계측방법.
제 3항에 있어서,

연립방정식이 산출공정에서 풀이되는 경우, 모든 중첩마크에 대하여, dx₂(j), dy₂(j), ex₁(k), ey₁(k), θ₁(k), ex₂(l), ey₂(l) 및 θ₂(l)의 각각의 합은 0으로 추정되고, X₂(l) × ex₂(l), Y₂(l) × ey₂(l), Y₂(l) × ex₂(l), 및 X₂(l) × ey₂(l)의 각각의 합은 0으로 추정되는 것을 특징으로 하는 디스토션계측방법.
제 1항에 있어서,

상기 정렬어긋남 량은 중첩마크를 구성하는 제 1 및 제 2마크의 각각의 중심(重心) 위치사이의 정렬어긋남 량을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스토션계측방법.
감광기판상에 M ×m개의 행 및 N ×n개의 열로 제 1마크를 형성하도록 레티클과 투영광학계를 개재하여 감광기판상에, 소정의 열간격 및 소정의 행간격으로 M개의 행과 N개의 열로 제 1마크를 배치하는 쇼트노광을 m ×n회 반복함으로써, 또한, 감광기판상에 M ×m개의 행 및 N ×n개의 열로 제 2마크를 형성하도록 레티클과 투영광학계를 개재하여 감광기판상에, 소정의 열간격 및 소정의 행간격으로 m개의 행과 n개의 열로 제 2마크를 배치하는 쇼트노광을 M ×N회 반복함으로써, 감광기판상에 M ×m ×N ×n개의 중첩마크를 형성하도록(여기서, M과 m은 각각 서로소인 자연수이고, N과 n은 각각 서로소인 자연수이며, M > m, N > n의 관계를 가짐) 노광장치를 제어하는 제어수단과;

상기 M ×m ×N ×n개의 중첩마크의 각각에 대해 제 1 및 제 2마크의 정렬 어긋남 량을 계측하는 계측수단과;

계측수단에 의해 계측된 정렬어긋남 량과 최소자승법을 사용해서, 변수로서 디스토션량과 정렬어긋남 량을 포함하는 연립방정식을 풀이함으로써 투영광학계에 의해 형성된 화상의 디스토션량을 산출하는 산출수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스토션계측장치.
제 6항에 있어서,

소정의 열간격을 p_x, 소정의 행간격을 p_y로 두면,

상기 제어수단은, 행방향으로의 p_x ×N의 쇼트간격과 열방향으로의 p_y ×M의 쇼트간격으로 쇼트노광을 반복하여, M ×m개의 행과 N ×n개의 열의 제 1마크를 형성하고, 행방향으로의 p_x×n의 쇼트간격과 열방향으로의 p_y×m의 쇼트간격으로 쇼트노광을 반복하여, M ×m개의 행과 N ×n개의 열의 제 2마크를 형성하는 것을 특징으로 하는 디스토션계측장치.
제 6항에 있어서,

상기 산출수단은, 상기 계측수단에 의해 계측된 X 및 Y방향으로의 정렬어긋남 량 계측값 δ_x(ξ) 및 δ_y(ξ)을,

δ_x(ξ) = dx₁(i) - dx₂(j) + ex₁(k) - ex₂(l) -

Y₁(i)θ₁(k) + Y₂(j)θ₂(l)

δ_y(ξ) = dy₁(i) - dy₂(j) + ey₁(k) - ey₂(l) +

X₁(i)θ₁(k) - X₂(j)θ₂(l)

(여기서, dx₁(i), dy₁(i) : i번째 제 1마크의 정렬어긋남 량

dx₂(j), dy₂(j) : j번째 제 2마크의 정렬어긋남 량

ex₁(k), ey₁(k), θ₁(k) : 상기 제어수단에 의한 k번째 쇼트의 정렬오차

ex₂(l), ey₂(l), θ₂(l) : 상기 제어수단에 의한 l번째 쇼트의 정렬오차

X₁(i), Y₁(i) : 쇼트내의 i번째 제 1마크의 좌표

X₂(j), Y₂(j) : 쇼트내의 j번째 제 2마크의 좌표)

의 식에 대입하여 얻은 2 ×M ×m ×N ×n개의 연립방정식을 풀이함으로써 상기 제어수단에 의한 k번째 쇼트의 i번째 제 1마크와, 상기 제어수단에 의한 l번째 쇼트의 j번째 제 2마크로 형성된 ξ번째 중첩마크에 대하여 디스토션량을 산출하는 것을 특징으로 하는 디스토션계측장치.
제 8항에 있어서,

상기 산출수단이 연립방정식을 풀이하는 경우, 모든 중첩마크에 대하여, dx₂(j), dy₂(j), ex₁(k), ey₁(k), θ₁(k), ex₂(l), ey₂(l), θ₂(l)의 각각의 합은 0으로 추정되고, X₂(l) × ex₂(l), Y₂(l) × ey₂(l), Y₂(l) × ex₂(l), 및 X₂(l) × ey₂(l)의 각각의 합은 0으로 추정되는 것을 특징으로 하는 디스토션계측장치.
제 6항에 있어서,

상기 정렬어긋남 량은 중첩마크를 구성하는 제 1 및 제 2마크의 각각의 중심위치사이의 정렬어긋남 량을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스토션계측장치.
레티클의 패턴을 웨이퍼 상에 전사하는, 투영광학계를 포함하는 노광수단; 및

상기 투영광학계에 의해 형성된 화상의 디스토션량을 계측하는 제6항에 기재된 디스토션계측장치;

를 구비한 노광장치로서,

상기 디스토션계측장치에 의해 계측된 디스토션량이 상기 노광수단에 의한 전사에서 반영되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 11항에 기재된 노광장치를 사용해서 레티클의 패턴을 웨이퍼 상에 전사하는 공정;

패턴이 전사된 웨이퍼를 현상하는 공정; 및

디바이스를 제조하기 위하여 상기 현상된 웨이퍼를 처리하는 공정;

을 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
원판과 투영광학계를 개재하여 기판 상의 제 1쇼트 영역의 각각을 소정의 간격으로 배치된 복수의 제1마크로 노광하는 제 1노광공정;

상기 원판과 상기 투영광학계를 개재하여 기판 상의 제 2쇼트영역의 각각을 소정의 간격으로 배치된 복수의 제2마크로 노광하고, 상기 제 1 및 제 2쇼트영역은 기판 위의 복수의 전사된 제 1 및 제 2마크의 위치가 서로 일치하도록 배치되고, 상기 복수의 전사된 제 1 및 제 2마크는 각각 상기 제 1 및 제 2노광공정에 의해 형성되고, 상기 제 1쇼트영역의 크기는 상기 제 2쇼트영역의 크기보다 큰 제 2공정; 및

계측된 위치차분과 최소자승법을 사용해서, 변수로서 서로 일치하는 상기 전사된 제 1 및 제 2마크의 각각의 쌍 사이의 계측된 위치차분과 디스토션량을 포함하는 연립방정식을 풀이함으로써 상기 투영광학계에 의해 형성된 화상의 디스토션량을 산출하는 산출공정;

을 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
컴퓨터가 하기의 방법을 실행하도록 하는 프로그램을 저장하는 저장매체로서,

상기 방법은:

원판과 투영광학계를 개재하여 기판 상의 제 2쇼트영역의 각각을 소정의 간격으로 배치된 복수의 제2마크로 노광하고, 상기 제 1 및 제 2쇼트영역은 기판 위의 복수의 전사된 제 1 및 제 2마크의 위치가 서로 일치하도록 배치되고, 상기 복수의 전사된 제 1 및 제 2마크는 각각 상기 제 1 및 제 2노광공정에 의해 형성되고, 상기 제 1쇼트영역의 크기는 상기 제 2쇼트영역의 크기보다 큰 제 2공정; 및

계측된 위치차분과 최소자승법을 사용해서, 변수로서 서로 일치하는 상기 전사된 제 1 및 제 2마크의 각각의 쌍 사이의 계측된 위치차분과 디스토션량을 포함하는 연립방정식을 풀이함으로써 상기 투영광학계에 의해 형성된 화상의 디스토션량을 산출하는 산출공정;

을 구비하는 것을 특징으로 하는 저장매체.
원판과 투영광학계를 개재하여 기판 상의 제 1쇼트 영역의 각각을 소정의 간격으로 배치된 복수의 제1마크로 노광하는 제 1노광공정; 및 상기 원판과 상기 투영광학계를 개재하여 기판 상의 제 2쇼트영역의 각각을 소정의 간격으로 배치된 복수의 제2마크로 노광하고, 상기 제 1 및 제 2쇼트영역은 기판 위의 복수의 전사된 제 1 및 제 2마크의 위치가 서로 일치하도록 배치되고, 상기 복수의 전사된 제 1 및 제 2마크는 각각 상기 제 1 및 제 2노광공정에 의해 형성되고, 상기 제 1쇼트영역의 크기는 상기 제 2쇼트영역의 크기보다 큰 제 2공정을 행하도록 노광장치를 제어하는 제어수단; 및

계측된 위치차분과 최소자승법을 사용해서, 변수로서 서로 일치하는 상기 전사된 제 1 및 제 2마크의 각각의 쌍 사이의 계측된 위치차분과 디스토션량을 포함하는 연립방정식을 풀이함으로써 상기 투영광학계에 의해 형성된 화상의 디스토션량을 산출하는 산출수단;

을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
원판의 패턴을 기판 위에 전사하는, 투영광학계를 포함하는 노광수단; 및

상기 투영광학계에 의해 형성된 화상의 디스토션량을 계측하는 제15항에 기재된 장치;

를 구비하는 노광장치로서,

제 15항에 기재된 상기 장치에 의해 계측된 디스토션량은 상기 노광수단에 의한 전사에서 반영되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 16항에 기재된 노광장치를 사용해서 원판의 패턴을 기판 위에 전사하는 공정;

상기 패턴이 전사된 기판을 현상하는 공정; 및

디바이스를 제조하기 위하여 상기 현상된 기판을 처리하는 공정;

을 구비하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.
제 13항에 기재된 방법을 사용해서 노광장치의 투영광학계에 의해 형성된 화상의 디스토션량을 산출하는공정;

상기 산출된 디스토션량에 의거해서, 상기 노광장치에 의해 행해지는, 원판의 패턴을 상기 투영광학계를 개재해서 기판에 노광하는 처리를 제어하기 위한 값을 결정하기 위한 공정;

상기 결정된 값에 의거해서 상기 노광장치에 의해 행해지는, 기판에 패턴을 노광하는 처리를 제어하는 공정;

상기 노광이 행해진 기판을 현상하는 공정; 및

디바이스를 제조하기 위하여 상기 현상된 기판을 처리하는 공정;

을 구비하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.