KR100686899B1

KR100686899B1 - 조도계와 이를 사용한 조도계측방법, 및 노광장치

Info

Publication number: KR100686899B1
Application number: KR1020000056750A
Authority: KR
Inventors: 쓰지도시히꼬
Original assignee: 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 1999-09-28
Filing date: 2000-09-27
Publication date: 2007-02-26
Also published as: KR20010030512A; SG82088A1; US6549277B1; TW495833B

Abstract

조도계 (8) 와 이것을 사용한 조도계측방법, 및 노광장치에 있어서, 조도계의 계측판 (9) 이 기판홀더 또는 기판과 동일한 형상으로 되었기 때문에, 기판홀더 또는 기판의 교환기나 교환용 로봇 등을 계측판교환에 사용할 수 있고, 오페레이터가 직접 손으로 계측판을 기판스테이지 상에 탑재할 필요가 없고, 게다가, 용이하고 또한 높은 정밀도로 기판스테이지 상에 프로브로서 계측판을 설치할 수 있다.

조도계

Description

조도계와 이를 사용한 조도계측방법, 및 노광장치{ILLUMINATION METER AND METHOD OF MEASURING A ILLUMINANCE USING THE SAME, AND EXPOSURE APPARATUS}

도 1 은, 본 발명에 관한 조도계와 이것을 사용한 조도계측방법, 및 노광장치의 제 1 실시예에서의 노광장치를 나타내는 전체구성도이다.

도 2 는, 본 발명에 관한 조도계와 이것을 사용한 조도계측방법, 및 노광장치의 제 1 실시예에서의 조도계를 나타내는 사시도이다.

도 3 은, 본 발명에 관한 조도계와 이것을 사용한 조도계측방법, 및 노광장치의 제 1 실시예에서의 홀더교환기를 나타내는 사시도이다.

도 4 는, 본 발명에 관한 조도계와 이것을 사용한 조도계측방법, 및 노광장치의 제 2 실시예에서의 조도계를 나타내는 사시도이다.

도 5 는, 본 발명에 관한 조도계와 이것을 사용한 조도계측방법, 및 노광장치의 제 3 실시예에서의 조도계를 나타내는 사시도이다.

도 6 은, 본 발명에 관한 조도계와 이것을 사용한 조도계측방법, 및 노광장치의 제 4 실시예에서의 노광장치의 웨이퍼스테이지를 나타내는 평면도이다.

도 7 은, 본 발명에 관한 조도계와 이것을 사용한 조도계측방법, 및 노광장치의 제 4 실시예에서의 조도계를 나타내는 사시도이다.

도 8 은, 본 발명에 관한 조도계와 이것을 사용한 조도계측방법, 및 노광장 치의 실시예에서의 반도체디바이스 제조공정의 일례를 나타내는 프로챠트도이다.

본 발명은, 기판스테이지 상에 조사되는 노광광의 에너지를 계측하는 조도계와 이것을 사용한 조도계측방법, 및 노광장치에 관한 것이다.

종래부터, 반도체소자, 액정표시소자, 촬상소자 (CCD 등) 또는 박막자기헤드 등을 포토리소그래피 기술을 사용하여 제조할 때, 노광광을 조명광학계에서 마스크로서의 레티클로 유도하고, 그 레티클에서의 패턴을, 투영광학계를 통하여 포토레지스트 등이 도포된 감광기판인 웨이퍼 (또는 유리플레이트 등) 상에 전사하여 노광하는 노광장치가 사용되고 있다.

이 노광장치에서는, 광원으로서 엑시머레이저나 수은램프가 사용되고 있고, 이들 광원에 의한 감광기판 상의 노광광 조도나 적산노광량을 계측하기 위해, 종래는, 감광기판을 지지하는 스테이지 상에 핀홀개구와 수광센서를 갖는 프로브를, 오페레이터가 계측시에 손으로 설치하고, 프로브와 전기기판을 실장한 본체로 이루어진 조도계 본체를 케이블로 연결하여 사용해 왔다. 이 때, 오페레이터는, 손이 닿는 범위까지 웨이퍼스테이지를 쏠리게 한 후 조도계의 프로브를 웨이퍼스테이지 상에 설치하고, 투영광학계의 밑으로 웨이퍼스테이지를 이동시켜 조도 계측 혹은 적산노광량의 계측을 실시했었다.

그런데, 최근 웨이퍼 상의 디자인 룰이 좁아짐에 따라, 투영렌즈 (투영광학 계) 의 NA (개구수) 가 확대됨과 동시에, 투영렌즈와 웨이퍼홀더 간의 작동거리(Working Distance)가 협소해지는 경향이 있다.

또, 디자인 룰의 미세화와 함께, 얼라이먼트의 고정밀도화나 스캔형 노광장치의 등장에 의해, 그 방진성(防振性) 때문에 스테이지의 위치가 낮아지는 경향이 있다.

한편, 생산성의 향상 때문에 웨이퍼사이즈의 대형화가 고려되고, 그와 함께 웨이퍼를 탑재시켜 스텝핑을 반복하는 XY 스테이지와 회동하는 범위가 확대되어 왔다.

이러한 점에 의해, 오페레이터의 손으로는 용이하게 조도계 프로브를 XY 스테이지에 설치할 수 없게 되고, 또한, 작업을 하기 위해 무리한 자세를 취하도록 되어 왔다. 또, 작동거리의 감소로 프로브의 높이제한이나 XY 스테이지의 이동시에 투영렌즈 등에 부딪히는 문제도 증대되어 왔다.

본 발명은, 전술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 조도계의 프로브를 기판스테이지 상에 용이하게 설치할 수 있는 조도계와 이것을 사용한 조도계측방법, 및 노광장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서는, 상기 과제를 해결하기 위해 이하의 구성을 채용하였다. 즉, 도 1 내지 도 8 에 대응시키면서 설명하면, 본 발명의 조도계는, 기판 스테이지 (WST) 상의 기판홀더 (WH) 에 의해 지지된 기판 (W) 상에 조사되는 방사선 (L) 의 에너지를 계측하는 조도계 (8, 21, 31, 41) 로서, 기판홀더와 교환되어 기판스테이지 상의 기판홀더 장착부에 장착가능한 계측판 (9, 22, 32, 42) 과, 기판홀더의 교환기구의 홀더클램프유닛에 걸어맞추기 위한 클램프부 (9b, 24a) 와, 계측판에 설치되어 상기 방사선을 수광하는 수광센서 (9a, 23) 를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 조도계측방법은, 기판스테이지 (WST) 상의 기판홀더 (WH) 에 의해 지지된 기판 (W) 상에 조사되는 방사선의 에너지를 계측하는 조도계측방법으로서, 에너지를 계측하는 조도계 (8, 21, 31, 41) 를 조도계의 클램프부 (9b, 24a) 를 통하여 반송하고, 기판홀더 (WH) 와 교환하여 기판스테이지 (WST) 상에 설치하고, 방사선을 조도계로 검출함으로써 방사선의 에너지정보를 취득한다.

또, 본 발명의 노광장치는, 마스크 (R) 의 패턴을 방사선을 사용하여 기판 (W) 상에 투영함으로써 기판을 노광하는 노광장치로서, 기판스테이지 (WST) 와, 기판스테이지 상에 장착되어 기판을 지지하는 기판홀더 (WH) 와, 기판홀더를 기판스테이지로부터 착탈함과 함께, 방사선을 검출하는 조도계 (8, 21, 31, 41) 를 조도계에 설치된 클램프부 (9b, 24a) 를 통하여 반송하고, 스테이지 상의 기판홀더 장착부에 장착하는 홀더교환기 (11, 44) 를 갖는다.

또, 본 발명의 노광방법은, 마스크 (R) 의 패턴을 방사선을 이용하여 기판스테이지 (WST) 상의 기판홀더 (WH) 에 지지된 기판 (W) 상에 투영함으로써 기판을 노광하는 노광장치로서, 방사선의 에너지를 계측하는 조도계 (8, 21, 31, 41) 를 조도계의 클램프부 (9b, 24a) 를 통하여 반송하고, 기판홀더와 교환하여 기판스테 이지 상에 설치하여, 방사선을 조도계로 검출함으로써, 방사선의 에너지정보를 취득하고, 조도계를 상기 클램프부를 통하여 상기 기판스테이지 상으로부터 제거하고, 기판홀더를 기판스테이지 상에 장착하고, 기판을 기판홀더 상에 탑재하여, 에너지정보에 근거하여 방사선을 검출하는 센서를 교정한다.

또한, 본 발명의 기판홀더는, 기판을 지지하는 기판홀더로서, 2 차원 이동가능한 기판스테이지 (WST) 상에 교환가능하게 탑재되어 기판을 지지하는 지지부 (WC) 와, 지지부에 설치되어 기판홀더의 교환기구의 홀더클램프유닛에 끼워맞추기 위한 클램프부 (WB) 를 갖는다.

상기와 같이, 조도계나 기판홀더가 클램프부를 가짐으로써, 간단한 기구로 기판홀더의 교환을 실시할 수 있음과 동시에, 교환기구를 소형화하는 것이 가능해진다.

(바람직한 실시형태)

제 1 실시예

이하, 본 발명에 관한 조도계와 이것을 사용한 조도계측방법, 및 노광장치의 제 1 실시예를 도 1 내지 도 3 을 참조하여 설명한다.

이들 도면에서는, 부호 1 은 노광광원, 2 는 조명광학계, 8 은 조도계, 9 는 프로브, PL 은 투영광학계, WST 는 웨이퍼스테이지, WH 는 웨이퍼홀더를 나타내고 있다.

도 1 은, 본 실시예에서의 조도계의 장착이 가능한 투영노광장치의 전체구성을 개략적으로 나타내는 도이다.

이 투영노광장치는, 레티클 (마스크) (R) 을 레티클스테이지 (RST) 에 지지한 상태에서, ArF 레이저 등의 노광광원 (1) 으로부터의 노광광 (IL) 으로 균일하게 조명하고, 레티클 (R) 에 묘사되어 있는 패턴을, 투영광학계 (PL) 를 통하여 감광제가 도포된 웨이퍼 (기판) (W) 상에 결상 투영하는 것이다.

이 투영노광장치에서는, 노광광원 (1) 으로부터 출사된 노광광 (IL) 이 미러 (M1) 에서 반사되어 조명광학계 (2) 로 입사하도록 되어 있다.

이 조명광학계 (2) 는 릴레이렌즈 (2a), 노광광 (IL) 을 균일화하기 위한 옵티컬인테그레이터 (플라이아이렌즈 등) (2b), 미러 (M2), 노광광 (IL) 을 옵티컬인테그레이터에 입사시키는 인풋렌즈 (도시생략), 옵티컬인테그레이터로부터 사출한 노광광 (IL) 을 레티클 (R) 상에 집광시키기 위한 릴레이렌즈 (도시생략), 콘덴서렌즈 (2c) 등의 복수의 렌즈엘리먼트를 갖고 있다.

조명광학계 (2) 로부터 사출된 노광광 (IL) 은, 2 차원 이동가능한 레티클스테이지 (RST) 상의 레티클 (R) 로 입사한다. 또한, 레티클 (R) 을 투과한 노광광 (IL) 은, 투영광학계 (PL) 로 입사되고, 그 투영광학계 (PL) 를 구성하는 복수의 엘리멘트를 투과하여 웨이퍼 (W) 에 입사하고, 레티클 (R) 상의 패턴상을 웨이퍼 (W) 표면에 형성한다.

상기 레티클스테이지 (RST) 는, 레티클 베이스반(盤) (도시생략) 상에 배치되고, 그 상면에는 레티클 (R) 이, 예를 들면 진공흡착에 의해 고정된다. 레티클스테이지 (RST) 는, 레티클스테이지모터 (3) 에 의해 레티클 (R) 의 위치결정을 위해 조명광학계 (2) 의 광축에 수직인 평면내 (XY 평면내) 에서 2 차원적으로 미 소구동이 가능하다.

또, 레티클스테이지 (RST) 의 위치는, 레티클스테이지 (RST) 에 고정된 이동경(移動鏡) (3a) 에 레이저광을 반사시켜 위치계측을 실시하는 레티클스테이지용 레이저간섭계 (3b) 에 의해 수시로 검출된다.

웨이퍼 (W) 는, 3 차원 방향 (XYZ 방향) 으로 이동이 가능한 웨이퍼스테이지 (WST) 상의 웨이퍼홀더 (WH) 에 탑재된다.

또, 웨이퍼스테이지 (WST) 의 XY 평면내에서의 위치는, 웨이퍼스테이지 (WST) 에 고정된 이동경 (4a) 에 레이저광을 반사시켜 위치계측을 실시하는 웨이퍼스테이지용 간섭계 (4b) 로 항상 계측된다.

웨이퍼스테이지 (WST) 는, 웨이퍼스테이지용 레이저간섭계 (4b) 의 계측값에 근거하여, 웨이퍼스테이지모터 (5) 로 스텝핑 이동되고, 소위 스텝ㆍ앤드ㆍ리피트방식으로 스텝핑 이동과 노광이 반복되어 웨이퍼 (W) 상에 패턴이 수시로 노광된다.

또, 웨이퍼스테이지 (WST) 의 상부에는, 웨이퍼 (W) 의 높이위치를 광학적으로 검출하는 초점검출계인 투광계 (6a) 와 수광계 (6b) 가 설치되고, 투광계 (6a) 로부터 웨이퍼 (W) 표면에 비스듬히 계측광을 입사시키고, 웨이퍼 (W) 표면에서 반사된 계측광을 수광계 (6b) 로 수광하고, 이 수광신호에 근거하여 웨이퍼 (W) 의 높이위치를 검출하고, 웨이퍼스테이지 (WST) 를 높이방향으로 이동시켜 투영광학계 (PL) 의 초점을 조정하고 있다.

또한, 웨이퍼스테이지 (WST) 상에는, 레티클 (R) 의 투과율 등을 계측하기 위한 조사량센서 (7) 가 설치되어 있다. 이 조사량센서 (7) 는, 웨이퍼스테이지 (WST) 상에 조사되는 조명광의 조명영역보다도 큰 수광면을 구비하고, 조명광의 조사량으로 검출한다.

웨이퍼홀더 (WH) 는, 웨이퍼스테이지 (WST) 상에 착탈가능하게 탑재되어 있고, 웨이퍼스테이지 (WST) 상에 웨이퍼홀더 (WH) 대신에 조도계 (8) 의 프로브 (계측판) (9) 를 설치할 수 있게 되어 있다. 즉, 조도계 (8) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼스테이지 (WST) 상의 웨이퍼홀더 (WH) 에 지지된 웨이퍼 (W) 에 조사되는 노광광 (IL) 의 에너지를 웨이퍼스테이지 (WST) 상의 수광센서 (9a) 로 계측하는 것으로, 수광센서 (9a) 를 갖는 프로브 (9) 와, 그 프로브 (9) 로부터의 수광신호를 처리하여 조도를 산출하는 조도계본체 (10) 를 구비하며, 프로브 (9) 가 웨이퍼홀더 (WH) 와 동일한 형상으로 되어 있는 것이다.

즉, 프로브 (9) 는, 그 중앙에 수광개구부 (9c) 를 갖고, 투영렌즈 (NA) 와 작동거리를 고려하여 충분히 회절광을 수광할 수 있는 면적의 수광센서 (9a) 를 개구부 (9c) 의 밑에 중심이 오도록 설치하고 있다. 또한, 프로브 (9) 는, 수광센서 (9a) 의 주변부에 설치되어 웨이퍼홀더 (WH) 의 것과 동일한 형상의 클램프용 블록 (클램프부) (9b) 을 구비하고 있다. 그리고 또, 외부의 조도계 본체 (10) 에 접속되어 그 조도계 본체 (10) 에 수광신호를 보내는 케이블 (10a) 이 접속되어 있다.

또, 본 실시예에서의 조도계 (8) 는, 조사량센서 (7) 의 검출정밀도를 일정하게 유지하기 위한 소위 「기준조도계」 이고, 조사량센서 (7) 의 검출결과는, 조 도계 (8) 의 검출결과에 대해 교정(較正)된다. 이와 같은 교정을 정기적으로 (예를 들면 주 1 회) 실시함으로써, 조사량센서 (8) 의 검출정도를 항상 안정된 상태로 유지할 수 있다. 또, 이 조도계 (8) 를 복수의 노광장치 사이에서 사용함으로써, 그들 복수의 노광시간 사이에서의 노광량의 호환성을 얻을 수 있다.

또한, 본 실시예의 노광장치에는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼스테이지 (WST) 상의 웨이퍼홀더 (WH) 및 프로브 (9) 를 착탈하여 교환하는 홀더교환기 (착탈기구, 홀더반송기구) (11) 가 노광장치의 컬럼 (12) 에 착탈가능하게 부착되어 있다.

이 홀더교환기 (11) 는, 웨이퍼홀더 (WH) 를 다른 웨이퍼홀더 (WH) 로 교환하여 반송하는 것으로, 웨이퍼홀더 (WH) 대신에 웨이퍼홀더 (WH) 와 동형상의 프로브 (9) 도 반송ㆍ설치하는 것이다.

홀더교환기 (11) 에서는, X 레버 (13) 를 도 3 에 나타내는 - X 방향으로 밀어냄으로써, 홀더클램프유닛 (14) 이 X 가이드부 (15) 를 따라 이동하고, 프랜져 (도시생략) 에 의해 X 방향에서의 웨이퍼홀더 (WH) 또는 프로브 (9) 의 클램프위치가 결정되고, X 레버 (13) 를 앞으로 잡아당김으로써, 대피위치로 결정되도록 되어 있다.

또, Z 레버 (16) 를 - Z 방향으로 내리면, 홀더클램프유닛 (14) 이 Z 가이드부 (17) 를 따라 이동하고, Z 레버 (16) 를 레버고정 (도시생략) 에 걸면 웨이퍼홀더 (WH) 또는 프로브 (9) 의 클램프위치까지 내려가게 되어 있고, 또한, AF 커버 (도시생략) 와 조사량센서 (7) 에 접촉하지 않도록 Z 미조정용 홀더 (도시생략) 를 사용하여 Z 방향의 미세조정(微調)을 실시하도록 되어 있다. 그리고, XY 평면내의 회전, 즉 θ방향의 미세조정은, X 레버 (13) 를 θ방향으로 회전시킴으로써 실시된다.

웨이퍼홀더 (WH) 또는 프로브 (9) 의 클램프는, X 레버 (13) 를 축둘레로 회전시킴으로써, 연동하고 있는 홀더클램프유닛 (14) 의 갈고리부 (14a) 로 웨이퍼홀더 (WH) 또는 프로브 (9) 의 클램프 (9) 의 클램프용 블록에 걸고, 클램프고정용 손잡이 (도시생략) 를 고정시킴으로써, 인발시에 웨이퍼홀더 (WH) 또는 프로브 (9) 가 떨어지지 않도록 구성되어 있다.

이 홀더교환기 (11) 로 웨이퍼홀더 (WH) 와 프로브 (9) 의 교환을 실시하려면, 홀더교환기 (11) 를 노광장치의 컬럼 (12) 에 설치한 후, 웨이퍼홀더 (WH) 를 웨이퍼스테이지 (WST) 상에 고정시켰던 버큠을 잘라, 제거를 가능하게 한 후 X 레버 (13) 로 웨이퍼홀더 (WH) 의 클램프위치까지 가지고 가서, Z 레버 (16) 로 클램프위치까지 내린다.

다음으로, X 레버 (13) 를 선회시켜 웨이퍼홀더 (WH) 의 기판흡착부 (WC) 의 외주에 설치된 클램프용 블록 (클램프부) (WB) 을 클램프하고, 그후, 고정용 손잡이로 웨이퍼홀더 (WH) 를 고정하고, Z 레버 (16) 로 웨이퍼홀더 (WH) 를 뜨게 한 상태에서 X 레버 (13) 를 당기고, 웨이퍼홀더 (13) 를 대피위치까지 끌어낸다. 그리고, 클램프용 고정손잡이를 해제하고, X 레버 (13) 를 반대로 돌리면서 웨이퍼홀더 (WH) 를 제거한다.

그리고, 프로브 (9) 를 웨이퍼스테이지 (WST) 상에 설치하는 경우는, 상기 순서의 반대 순서로 실시한다. 그리고, 프로브 (9) 는, 웨이퍼홀더 (WH) 와 동일하게 웨이퍼스테이지 (WST) 상의 소정의 위치로 기계적으로 위치결정된다.

상기 조도계 (8) 로 웨이퍼 (W) 면상의 조도나 적산노광량을 측정하는 경우는, 홀더교환기 (11) 로 웨이퍼홀더 (WH) 를 프로브 (9) 에 교환한 후, 웨이퍼스테이지 (WST) 를 홀더교환위치로부터 투영광학계 (PL) 의 하부로 이동하여 수광개구부 (9c) 를 노광광 (IL) 의 조명영역 내의 소정위치로 배치하고, 노광광 (IL) 을 조명광학계 (2) 및 투영광학계 (PL) 를 통하여 웨이퍼스테이지 (WST) 상에 조사한다. 이때, 수광개구부 (9c) 로부터 들어온 노광광 (IL) 을 수광센서 (9a) 로 수광하고, 입사한 노광광 (IL) 의 에너지에 대응하여 발생한 수광신호를 케이블 (10a) 을 통하여 조도계본체 (10) 로 보내어 조도 등을 산출하여 검출한다. 여기서, 수광개구부 (9c) 는 수십 ㎛ 정도의 크기를 갖기 때문에, 상술한 기계적인 위치결정에 의해 웨이퍼스테이지 상에 탑재함으로써, 충분한 정도로 조명영역 내의 소정영역으로 배치할 수 있다.

이와 같이 본 실시예에서는, 조도계 (8) 의 프로브 (9) 가 웨이퍼홀더 (WH) 와 동일한 형상이고, 웨이퍼홀더 (WH) 를 웨이퍼스테이지 (WST) 상에 착탈하는 홀더교환기 (11) 를 사용하고, 프로브 (9) 를 웨이퍼홀더 (WH) 와 교환하여 웨이퍼스테이지 (WST) 상에 설치하여 조도의 계측을 실시하기 때문에, 오페레이터가 직접 손으로 프로브 (9) 를 웨이퍼스테이지 (WST) 상에 탑재할 필요가 없고, 용이하게 그리고 높은 정밀도로 웨이퍼스테이지 (WST) 상에 프로브 (9) 를 설치할 수 있다.

제 2 실시예

다음으로, 본 발명에 관한 조도계와 이것을 사용한 조도계측방법, 및 노광장치의 제 2 실시예를, 도 4 를 참조하면서 설명한다.

제 2 실시예와 제 1 실시예의 다른 점은, 제 1 실시예의 프로브 (9) 는, 수광센서 (9a) 자체가 웨이퍼홀더 (WH) 와 동형상으로 되어 있는데 반해, 제 2 실시예의 조도계 (21) 는, 도 4 에 나타낸 바와 같이, 프로브 (22) 가 수광센서 (23) 와는 별체이며, 또한 웨이퍼홀더 (WH) 와 동형상인 어뎁터 (24) 를 수광센서 (23) 에 부착하여 구성되어 있는 점이다.

즉, 프로브 (22) 는, 웨이퍼홀더 (WH) 와 동형상으로 클램프용 블록 (클램프부) (24a) 을 구비한 어뎁터 (24) 와, 그 어뎁터 (24) 의 중앙부에 형성된 구멍부 (24b) 에 끼워진 직사각형상의 수광센서 (23) 를 구비하고 있다.

수광센서 (23) 는, 그 상면이 중앙의 수광개구부 (23a) 를 제외하고 차광되고, 또한 외부의 조도계본체 (10) 에 접속되어 그 조도계 본체 (10) 로 수광신호를 보내는 케이블 (10a) 이 접속되어 있다.

또, 어뎁터 (24) 에는 케이블 (10a) 을 끼우기 위한 홈부 (24c) 가 구멍부 (24b) 로부터 주변부까지 형성되어 있다.

본 실시예에서는, 프로브 (22) 가, 수광센서 (23) 와는 별체로서 웨이퍼홀더 (WH) 와 동일한 형상의 어뎁터 (24) 를 수광센서 (23) 에 부착하여 구성되어 있기 때문에, 수광센서 (23) 를 어뎁터 (24) 로부터 제거하여 다른 계측 등에 사용할 수 있음과 동시에, 수광센서 자체를 웨이퍼홀더 (WH) 의 형상으로 가공할 필요가 없다.

다음으로, 본 발명에 관한 조도계와 이것을 사용한 조도계측방법, 및 노광장치의 제 3 실시예를, 도 5 를 참조하면서 설명한다.

제 3 실시예와 제 2 실시예의 다른 점은, 제 2 실시예의 프로브 (22) 는, 수광센서 (23) 에 입사한 노광광 (IL) 의 에너지를 전기신호 (수광신호) 로 변환하여 케이블 (10a) 을 통하여 외부의 조도계 본체 (10) 로 전송하고 있는 것에 반해, 제 3 실시예의 조도계 (31) 는, 도 5 에 나타낸 바와 같이, 수광센서 (23) 의 전기신호 (노광광 (IL) 의 에너지에 관한 정보) 를 적외선 통신을 사용하여 와이어리스 (무선) 로 외부의 조도계 본체 (30) 로 발신, 전송하는 점이다.

즉, 프로브 (32) 의 어뎁터 (34) 내에는, 수광센서 (23) 의 전기신호를 디지털신호화하는 A/D 컨버터회로부 (34a) 와, 그 A/D 컨버터회로부 (34a) 에서 변환된 신호를 적외선의 광신호로서 주변부로부터 외부로 발신하는 발광소자 (발신기구) (34b) 와, 수광센서 (23), A/D 컨버터회로부 (34a) 및 발광소자 (34b) 로 전력을 공급하는 밧데리인 전원부 (34c) 를 내장하고 있다.

또, 외부의 조도계 본체 (30) 는, 발광소자 (34b) 로부터의 광신호를 수신하는 수광소자 (수신수단) (30a) 를 구비하고, 그 수광소자 (30a) 는, 웨이퍼스테이지 (WST) 상에 탑재된 프로브 (32) 로부터의 광신호를 수신이 가능한 위치에 설치되어 있다. 또, 본 실시예의 노광장치에서는, 이 조도계 (31) 의 프로브 (32) 를 장착, 탑재하여 이동가능한 웨이퍼스테이지 (WST) 를 구비하고 있다.

본 실시예에서는, 수광센서 (23) 에 입사한 노광광 (IL) 의 에너지를 전기신호로 변환시킴과 동시에 A/D 컨버터회로부 (34a) 에서 디지털신호로 변환시키고, 또한 이 신호를 발광소자 (34b) 로부터 광신호로서 공간을 전송시키고, 광신호를 외부의 수광소자 (30a) 에서 수광함과 동시에 조도계 본체 (30) 로 조도 등을 산출한다.

따라서, 케이블이 불필요하기 때문에, 프로브 (32) 의 취급이 용이해짐과 함께, 디지털 신호화한 광신호를 통신매체로 하고 있기 때문에, 전자파의 영향을 잘 받지 않아 정확한 신호의 전송이 가능해진다. 또, 어뎁터 (34) 내에 A/D 컨버터회로부 (34a), 발광소자 (34b) 및 전원부 (34c) 를 내장함으로써, 프로브 (34) 의 전체 형상을 웨이퍼홀더 (WH) 와 동형상으로 할 수 있고, 웨이퍼홀더 (WH) 와의 교환이 가능해진다.

본 실시예에서는, 밧데리를 충전하기 위한 도시하지 않은 광전변환기, 예를 들면 솔라패널 (solor panel) 등을 어뎁터 (34) 의 상면의 수광센서 (23) 이외의 장소에 설치해도 된다. 그리고, 수광센서 (23) 에 의한 노광광 (IL) 의 계측 전, 또는 계측과 동시에, 노광광 (IL) 을 솔라패널로 수광함으로써 밧데리를 충전한다.

이와 같은 구성에 의해, 밧데리의 충전을 하는 작업이 불필요해진다. 또, 프로브 (32) 를 장시간 노광장치 내에 설정해 두는 것이 가능하다.

다음으로, 본 발명에 관한 조도계와 이것을 사용한 조도계측방법, 및 노광장치의 제 4 실시예를, 도 6 에서 도 7 을 참조하면서 설명한다.

제 4 실시예와 제 1 실시예의 다른 점은, 제 1 실시예의 노광장치에서는 웨이퍼스테이지 (WST) 가 1 개인데 반해, 제 4 실시예에서는, 도 6 에 나타낸 바와 같이, 노광장치가 2 개의 웨이퍼스테이지 (WST1, WST2) 를 구비한, 소위 더블스테이지 구성을 갖고 있는 점이다.

또, 제 1 실시예에서는, 프로브 (9) 가 웨이퍼홀더 (WH) 와 동형상으로 되어 있는데 반해, 제 4 실시예의 조도계 (41) 에서는, 도 7 에 나타낸 바와 같이, 프로브 (42) 가 웨이퍼 (W) 와 동형상인 수광센서 (43) 로 구성되고, 노광장치의 웨이퍼스테이지 (WST1, WST2) 의 적어도 한쪽이 웨이퍼 (W) 와 동일하게 프로브 (42) 의 착탈이 가능하게 되어 있는 점에서 상이하다. 더블스테이지 구성에 관해서는 일본 공개특허공보 평 10-163097 호에 개시되어 있다.

또, 수광센서 (43) 는, 그 상면이 중앙의 수광개구부 (43a) 를 제외하고 차단되고, 또한, 제 1 실시예와 동일하게 외부의 조도계 본체 (10) 로 접속되어 그 조도계 본체 (10) 로 수광신호를 보내는 케이블 (10a) 이 접속되어 있다.

즉, 본 실시예의 노광장치는, 2 개의 웨이퍼스테이지 (WST1, WST2) 가 베이스반(盤) (도시생략) 상을 독립하여 2 차원 이동가능해지고, 한쪽의 웨이퍼스테이지 (WST1) 에서 웨이퍼 (W) 를 노광 등 실시하고 있는 동안에, 다른 쪽의 웨이퍼스테이지 (WST2) 에서 노광한 웨이퍼 (W) 와 조도계 (41) 의 프로브 (42) 를 웨이퍼로더장치 (착탈기구, 기판반송기구, 조도계 반송수단) (44) 의 로드암 (44a) 에 의해 교환하는 작업을 실시할 수 있는 것이다. 이때, 통상의 웨이퍼 (W) 와 동일하게, 도시하지 않은 프리얼라이먼트장치에 의해 수광개구부 (43a) 가 웨이퍼스테이지 (WST1, WST2) 상의 소정위치로 위치결정된다. 본 실시예에서도 수광개구부 (43a) 는 수십 ㎛ 정도의 크기를 갖고 있기 때문에, 상술한 프리얼라이먼트장치 에 의한 위치결정에 의해 웨이퍼스테이지 상에 탑재함으로써, 충분한 정도로 조명영역 내의 소정위치로 배치할 수 있다.

따라서, 본 실시예에서는, 웨이퍼 (W) 와 프로브 (42) 와의 교환 및 웨이퍼 (W) 의 노광을 각각의 웨이퍼스테이지 (WST1, WST2) 에서 작업할 수 있고, 노광광 (IL) 의 에너지 계측작업에 의해 발생하는 스루풋의 저하를 방지할 수 있다. 또, 조도계 (41) 의 프로브 (42) 가 웨이퍼 (W) 와 동형상으로 되어 있기 때문에, 웨이퍼 로더장치 (44) 에 의해 용이하게 웨이퍼 (W) 와 프로브 (42) 를 웨이퍼스테이지 (WST2) 상에서 교환할 수 있다. 여기서, 프로브 (42) 가 실리콘웨이퍼이면, 수광소자나 검출신호의 처리회로 등을 리소그래피공정에 의해 웨이퍼 상에 형성할 수 있다.

또한, 본 발명은 다음과 같은 실시예도 포함한다.

(1) 제 1 ∼ 제 3 실시예의 조도계 (8, 21, 31) 에서는, 프로브 (9, 22, 32) 가 웨이퍼홀더 (WH) 와 동형상으로 되고, 홀더교환기 (11) 로 웨이퍼홀더 (WH) 와 교환이 가능하게 되어 있지만, 제 4 실시예의 조도계 (41) 와 같이, 프로브가 웨이퍼 (W) 와 동형상으로 되어, 웨이퍼로더장치 등의 웨이퍼의 반송기구에 의해 웨이퍼 (W) 와 교환가능하게 되어 있어도 된다.

또, 제 4 실시예에 있어서, 조도계 (41) 의 프로브 (42) 를 웨이퍼홀더 (WH) 와 동형상으로 하여, 홀더교환기 (11) 로 웨이퍼스테이지 (WST1, WST2) 상의 웨이퍼홀더 (WH) 와 교환가능하게 해도 된다.

(2) 제 3 실시예에서는, 발광소자 (34b) 및 수광소자 (30a) 를 사용하여 적 외선통신에 의해 신호를 전송하였지만 다른 무선방식으로 전송해도 된다. 예를 들면, 전파방식으로 송수신을 실시해도 된다. 또, 상술한 바와 같이, 전자파의 영향을 고려한 경우, 적외선통신 등의 광통신을 채용하는 편이 좋다.

(3) 제 1 ∼ 제 3 실시예에 있어서, 수동식의 홀더교환기 (11) 를 사용하였지만, 자동화된 홀더교환기를 채용해도 된다. 예를 들면, 홀더교환기 (11) 의 각 축을 모터 등의 액츄에이터로 구동함으로써 전동화된 것이나 일본 공개특허공보 평 9-266166 호에 제안되어 있는 웨이퍼홀더를 웨이퍼스테이지에 설치, 교환하는 공구나 로봇 등을 채용해도 된다.

(4) 상기 실시예에서는, 웨이퍼스테이지 상의 조도와 적산노광량을 계측하기 위해 조도계를 사용하였지만, 노광광의 공간불균일을 계측하기 위한 조도센서로서 조도계를 사용해도 된다. 이 경우, 통상은 웨이퍼스테이지의 구석에 설치되어 있는 조도센서를 웨이퍼스테이지 중앙에 설치할 수 있게 되어, 계측시에 조도센서를 이동시키는 스트로크를 대폭 작게 할 수 있다.

(5) 또, 본 실시예의 노광장치로서, 마스크와 기판을 동기이동하여 마스크의 패턴을 노광하는 주사형의 노광장치에도 적용할 수 있다.

또, 본 실시예의 노광장치로서, 투영광학계를 사용하지 않고 마스크와 기판을 밀접시켜 마스크의 패턴을 노광하는 프록시미티 노광장치에도 적용할 수 있다.

(6) 상기 실시예에 있어서, 웨이퍼홀더 (또는 홀더) 와 거의 동형상의 조도계 (8, 21, 31, 41) 는, 웨이퍼스테이지 (WST) (또는 웨이퍼홀더 (WH)) 상에 탑재되었을 때에 그 표면 (또는 수광면) 의 높이위치가 웨이퍼 (W) 의 표면과 거의 동 일높이가 되도록 그 두께가 미리 설정되어 있다. 따라서, 웨이퍼스테이지 (WST) 를 소정의 높이위치로 배치함으로써, 조도계의 표면이 투영광학계의 결상면과 거의 동일한 위치로 배치할 수 있고, 이때에 노광광 (IL) 이 검출된다.

또, 조도계의 위치가 임의의 값이라도, 조도계의 표면위치를 검출하고, 이 검출결과에 근거하여 웨이퍼스테이지 (WST) 를 높이방향으로 이동시킴으로써, 조도계의 표면위치를 투영광학계의 결상면과 거의 일치시킬 수 있다.

(7) 노광장치의 용도로서는 반도체제조용 노광장치에 한정하지 않고, 예를 들면, 각형(角型)의 유리플레이트에 액정표시소자패턴을 노광하는 액정용 노광장치나, 박막자기헤드를 제조하기 위한 노광장치에도 널리 적용할 수 있다.

(8) 본 실시예의 노광장치의 광원은, g 선 (436 ㎚), i 선 (365 ㎚), KrF 엑시머레이저 (248 ㎚), ArF 엑시머레이저 (193 ㎚), F2 레이저 (157 ㎚) 뿐 아니라 X 선을 사용할 수 있다.

(9) 투영광학계의 배율은 축소계 뿐 아니라 등배 및 확대계 중 어느 쪽이라도 된다.

(10) 투영광학계로서는, 엑시머레이저 등의 원적외선을 사용하는 경우는 초재(硝材)로서 석영이나 형석 등의 원적외선을 투과하는 재료를 사용하고, F2 레이저나 X 선을 사용하는 경우는 반사굴절계 또는 굴절계의 광학계 (레티클에도 반사형 타입인 것을 사용함) 를 사용하면 된다.

(11) 웨이퍼스테이지나 레티클스테이지에 리니어모터를 사용하는 경우는, 에어베어링을 사용한 에어부상형 및 로렌츠력 또는 리액텐스력을 사용한 자기부상형 중 어느 쪽을 사용해도 된다. 또, 스테이지는 가이드를 따라 이동하는 타입이어도 되고, 가이드를 설치하지 않는 가이드리스 타입이어도 된다.

(12) 스테이지의 구동장치로서 평면모터를 사용하는 경우, 자석유닛 (영구자석) 과 전기자 유닛 중 어느 한쪽을 스테이지에 접속하고, 자석유닛과 전기자 유닛의 다른 쪽을 스테이지의 이동면측 (베이스) 에 설치하면 된다.

(13) 웨이퍼스테이지의 이동에 의해 발생하는 반력은, 일본 공개특허공보 평 8-166475 호에 기재되어 있는 바와 같이, 프레임부재를 사용하여 기계적으로 바닥 (대지) 으로 보내도 된다. 본 발명은, 이와 같은 구조를 구비한 노광장치에서도 적용가능하다.

(14) 레티클스테이지의 이동에 의해 발생하는 반력은, 일본 공개특허공보 평 8-330224 호에 기재되어 있는 바와 같이, 프레임부재를 사용하여 기계적으로 바닥 (대지) 으로 보내도 된다. 본 발명은, 이와 같은 구조를 구비한 노광장치에서도 적용가능하다.

(15) 이상과 같이, 본 실시예의 노광장치는, 본원 특허청구범위에 기재된 각 구성요소를 포함하는 각종 서브시스템을, 소정의 기계적 정도, 전기적 정도, 광학적 정도를 유지하도록 조립함으로써 제조된다. 이들 각종 정도를 확보하기 위해, 이 조립의 전후에는, 각종 광학계에 대해서는 광학적 정도를 달성하기 위한 조정, 각종 기계계에 대해서는 기계적 정도를 달성하기 위한 조정, 각종 전기계에 대해서는 전기적 정도를 달성하기 위한 조정이 실시된다. 각종 서브시스템에서 노광장치로의 조립공정은, 각종 서브시스템 상호의 기계적 접속, 전기회로의 배선 접촉, 기압회로의 배관접속 등이 포함된다. 이 각종 서브시스템에서 노광장치로의 조립공정 전에, 각 서브시스템 개개의 조립공정이 있는 것은 말할 필요도 없다. 각종 서브시스템의 노광장치로의 조립공정이 종료하면, 종합조정이 실시되어 노광장치 전체로서의 각종 정도가 확보된다. 또, 노광장치의 제조는 온도 및 클린도 등이 관리된 클린룸에서 실시하는 것이 바람직하다.

(16) 본 실시예의 노광장치를 사용하여 제조되는 반도체디바이스는, 도 8 에 나타낸 바와 같이, 디바이스의 기능ㆍ성능설계를 실시하는 스텝 (201), 이 설계스텝에 근거한 마스크 (레티클) 를 제작하는 스텝 (202), 실리콘재료로부터 웨이퍼를 제조하는 스텝 (203), 전술한 실시예의 노광장치에 의해 레티클의 패턴을 웨이퍼에 노광하는 웨이퍼처리스텝 (204), 디바이스조립스텝 (다이싱공정, 본딩공정, 패키지공정을 포함함) (205), 검사스텝 (206) 등을 거쳐 제조된다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 오페레이터가 직접 손으로 프로브 (9) 를 웨이퍼스테이지 (WST) 상에 탑재할 필요가 없고, 용이하게 그리고 높은 정밀도로 웨이퍼스테이지 (WST) 상에 프로브 (9) 를 설치할 수 있다.

Claims

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기판 스테이지에 장착된 기판홀더에 의해 지지된 기판에 조사되는 방사선의 에너지 레벨을 계측하는 조도계로서,

상기 기판홀더가 착탈되는 기판 스테이지의 기판홀더 장착부에 장착되는 계기판; 및

상기 방사선에 응답하는 상기 계기판에 제공되는 수광 센서를 구비하는 조도계.
제 18 항에 있어서,

사용된 기판 홀더를 또 다른 기판 홀더와 교체하기 위하여 제공되는 홀더 교환기에 의해 기판 홀더와 호환될 수 있는 조도계.
제 19 항에 있어서,

상기 홀더 교환기의 홀더 클램핑 유닛과 결합되는 클램핑부가 제공되는 조도계.
제 18 항에 있어서,

상기 계측판에는 진공 흡착 수단에 의해 기판 스테이지 상에 계기판을 유지하는 지지부가 제공되는 조도계.
제 18 항에 있어서,

상기 계측판에는 수광 센서에 의해 획득된 상기 방사선에 관련된 에너지 정보를 외부로 발신하는 무선 발신 장치가 제공되는 조도계.
제 18 항에 있어서,

상기 수광 센서에 의해 결정된 상기 방사선에 관한 에너지 정보를 기억하는 메모리부가 제공되는 조도계.
제 18 항에 있어서,

상기 수광 센서는 서로 다른 파장을 가지는 복수의 방사선 타입을 검출할 수 있고,

상기 조도계에는 상기 복수의 방사선 타입에 관한 에너지 정보를 저장하는 복수의 메모리부가 제공되는 조도계.
제 18 항에 있어서,

배터리, 및 상기 배터리를 충전하는 광전 변환기가 제공되는 조도계.
제 18 항에 있어서,

개별 에너지 레벨들이 복수의 노광 장치 사이에서 호환가능하게 되도록 복수의 노광 장치로부터 출사되는 노광광의 개별 에너지 레벨들을 결정하는데 사용되는 조도계.
기판 스테이지 상에 장착된 기판 홀더에 의해 지지된 기판을 조사하는 방사선의 에너지 레벨을 계측하는 방법으로서,

상기 기판 스테이지로부터 상기 기판 홀더를 착탈하고, 상기 기판 스테이지의 기판 홀더 장착부 상에 조도계를 장착하는 공정; 및

상기 조도계에 의해 상기 방사선을 검출하여 상기 방사선에 관련된 에너지 정보를 획득하는 공정을 포함하는 방사선 에너지 레벨의 계측 방법.
제 27 항에 있어서,

상기 조도계의 위치 지정은 사용된 기판 홀더를 또 다른 기판 홀더로 교환하기 위하여 제공되는 홀더 교환기를 사용함으로써 수행되는 방사선 에너지 레벨의 계측 방법.
제 27 항에 있어서,

기판 스테이지 상의 조도계를 진공 처킹(vacuum chucking)하는 공정을 더 포함하는 방사선 에너지 레벨의 계측 방법.
제 27 항에 있어서,

결정된 에너지 정보의 무선 발신 공정을 더 포함하는 방사선 에너지 레벨의 계측 방법.
제 27 항에 있어서,

상기 조도계는 서로 다른 파장을 가지는 복수의 방사선 타입을 검출할 수 있고, 상기 계측된 방사선 타입에 따라 에너지 정보를 획득하는 계산 파라미터들을 조정하는 방사선 에너지 레벨의 계측 방법.
제 27 항에 있어서,

상기 조도계는 개별 에너지 레벨들이 복수의 노광 장치 사이에서 호환가능하게 되도록 복수의 노광 장치로부터 출사된 노광광의 개별 에너지 레벨들을 결정하는데 사용되는 방사선 에너지 레벨의 계측 방법.
제 27 항에 있어서,

방사선의 출사 방향에 대한 위치 정보를 결정하는 공정; 및

상기 위치 정보의 결과에 따라 조도계의 위치를 조정하는 공정을 더 포함하는 방사선 에너지 레벨의 계측 방법.
마스크의 마스킹 패턴의 이미지를 기판 상에 투영하도록 기판을 방사선을 이용하여 노광하는 장치로서,

기판 스테이지;

상기 기판을 지지하도록 상기 기판 스테이지 상에 장착되는 기판 홀더; 및

상기 기판 홀더를 상기 기판으로부터 착탈하고, 상기 방사선을 검출하도록 상기 기판 스테이지의 기판 홀더 장착부 상에 조도계를 장착하는 홀더 교환기를 구비하는 장치.
마스크의 패턴의 이미지를 기판에 투영하도록 기판 스테이지 상에 장착된 기판 홀더에 의해 지지되는 기판을 방사선을 이용하여 노광하는 방법으로서,

상기 기판 홀더를 착탈하고, 상기 방사선의 에너지 레벨을 계측하도록 기판 스테이지 상에 상기 방사선에 응답하는 수광 센서를 가지는 조도계를 장착하는 공정;

상기 방사선을 상기 조도계로 검출함으로써 상기 방사선의 에너지 정보를 취득하는 공정;

상기 기판 스테이지 상에 상기 기판 홀더를 장착하고 상기 기판 홀더상에 상기 기판을 배치하도록 상기 조도계를 착탈하고, 상기 기판 홀더에 의해 지지되는 상기 기판을 교체하는 공정; 및

상기 검출된 에너지 정보에 따라 상기 방사선을 계측하는 센서를 켈리브레이팅하는 공정을 포함하는 노광 방법.
제 35 항에 기재된 노광 방법을 이용하여 기판을 노광하고, 상기 노광된 기판으로부터 반도체 장치들을 생성함으로써 반도체 장치들을 제조하는 방법.
기판 스테이지에 의해 지지된 기판 상에 출사되는 방사선의 에너지 레벨을 결정하는 조도계로서,

기판 스테이지 상에 진공흡착에 의해 지지되는 계측판; 및

상기 계측판 상에 배치되며 상기 방사선을 검출하는 수광 센서를 구비하며,

상기 기판은 기판 에지 상의 기판 홀더와 함께 진공 처킹되고,

상기 계측판은 상기 기판과 호환가능하게 되도록 상기 기판 홀더 상에 장착되는 조도계.
기판 스테이지에 의해 지지되는 기판 상에 방사되는 방사선의 에너지 레벨을 결정하는 조도계로서,

기판 스테이지 상에 진공 흡착에 의해 지지되는 계측판; 및

상기 계측판 상에 배치되고 상기 방사선을 검출하는 수광 센서를 구비하고,

상기 기판은 기판 스테이지 상의 기판 홀더와 함께 진공 처킹되고, 계측판은 상기 기판 홀더와 호환가능하게 되도록 상기 기판 스테이지 상에 장착되는 조도계.
기판 스테이지 상에 장착되는 기판 상에 방사되는 방사선의 에너지 레벨을 결정하는 방법으로서,

상기 방사선의 에너지 레벨을 결정하도록 진공 흡착에 의해 상기 기판 스테이지 상에 조도계를 유지하는 공정; 및

상기 상기 방사선의 에너지 레벨을 상기 조도계로 결정하여 상기 방사선의 에너지 정보를 획득하는 공정을 포함하며,

상기 기판은 상기 기판 스테이지 상의 기판 홀더와 함께 진공 처킹되고,

계측판은 상기 기판과 호환가능하게 되도록 상기 기판 홀더에 의해 지지되는, 방사선 에너지 레벨의 결정 방법.
기판 스테이지 상에 장착되는 기판 상에 방사되는 방사선의 에너지 레벨을 결정하는 방법으로서,

진공 흡착에 의해 기판 스테이지 상에 조도계를 유지하여 상기 방사선의 에너지 레벨을 결정하는 공정; 및

상기 방사선의 에너지 레벨을 상기 조도계로 결정하여 상기 방사선의 에너지 정보를 획득하는 공정을 포함하고,

상기 기판은 상기 기판 스테이지 상의 기판 홀더와 함께 진공 처킹되고,

계측판은 상기 기판 홀더와 호환가능하게 되도록 상기 기판 스테이지에 의해 지지되는, 방사선 에너지 레벨의 결정 방법.