KR100915167B1 - 표면 높이의 검출 방법, 노광 장치 및 디바이스의 제조방법 - Google Patents

표면 높이의 검출 방법, 노광 장치 및 디바이스의 제조방법

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Abstract

본 발명은 웨이퍼의 표면 높이 검출 방법을 개시하고 있다. 이 웨이퍼의 표면 높이 검출 방법은 복수의 샷 영역을 갖는 기판의 표면 높이를 계측하는 제1 높이 계측 스텝; 상기 기판의 표면을 따른 위치를 계측하는 위치 계측 스텝; 상기 제1 높이 계측 스텝에서 얻어진 계측 결과와, 상기 위치 계측 스텝에서 얻어진 계측 결과에 의거해서 적어도 연직 방향으로 상기 기판을 이동시키는 제1 이동 스텝; 및 상기 제1 이동 스텝 후에 상기 기판의 표면 높이를 계측하는 제2 높이 계측 스텝을 포함하되, 상기 복수의 샷 영역의 각각은 계측 영역을 갖고, 상기 제1 이동 스텝에서는, 상기 복수의 샷 영역의 각각과 상기 표면을 따른 복수의 샷 영역의 각각의 계측 영역의 상대 위치가 일정하게 되도록 기판을 이동시키고, 상기 제2 높이 계측 스텝에서는, 상기 복수의 샷 영역의 각각의 계측영역이 계측되는 것을 특징으로 한다.

Description

표면 높이의 검출 방법, 노광 장치 및 디바이스의 제조 방법{SURFACE LEVEL DETECTION METHOD, EXPOSURE APPARATUS, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 표면 높이의 검출 방법, 노광 장치 및 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
노광 처리에 이용하는 광(이하, "노광 광"이라 칭함)의 최근의 단파장화는 노광장치의 해상력을 향상시키고 있다. 이러한 경향에 따라, 노광되는 웨이퍼의 표면 높이를 검출하는 정밀도(포커스 계측를 수행하는 정밀도)를 높일 것이 요구되고 있다.
통상, 노광 슬릿의 앞쪽에 웨이퍼의 표면 높이를 검출하기 위한 센서가 배치된다. 이 센서를 이용해서, 노광 처리 직전에 웨이퍼의 표면 높이를 검출한다(계측 처리가 수행된다). 또, 노광 위치에 있어서 웨이퍼의 표면 높이가 투영 렌즈의 초점면과 일치하도록 웨이퍼 스테이지가 제어된다.
웨이퍼의 표면 높이를 정밀하게 검출(계측)하기 위해서는, 웨이퍼의 표면 상의 많은 수의 계측 점을 매우 좁은 피치로 계측하는 것이 바람직하다. 이 경우, 계측 시간의 증대로 인해, 계측 처리와 노광 처리를 포함하는 노광 공정의 쓰루풋(throughput)이 저하할 수 있다.
이 문제를 방지하기 위해서, 웨이퍼가 노광되는 제1 웨이퍼 스테이지와 웨이퍼가 계측되는 제2 웨이퍼 스테이지를 포함하는 트윈 스테이지형 노광 장치가 제안되어 있다. 상기 제1 웨이퍼 스테이지는 노광 스테이션에 배치되는 반면, 제2 웨이퍼 스테이지는 계측 스테이션에 배치된다. 상기 계측 스테이션에서는, 웨이퍼의 표면 높이를 검출하는 포커스 검출계와, 웨이퍼의 노광 영역의 얼라인먼트 위치를 계측하는 얼라인먼트 검출계가 배치된다. 이러한 트윈 스테이지형 노광 장치는 노광 스테이션에 있어서 웨이퍼를 노광을 행하고 있는 사이에, 이와 병행해서 계측 스테이션에서 별도의 웨이퍼를 계측할 수 있다. 이에 따라 웨이퍼의 표면 높이를 검출하는 정밀도를 향상하는 것과 노광 공정의 쓰루풋을 (복수의 웨이퍼에 대해서) 향상하는 것을 동시에 충족시킬 수 있다.
이 트윈 스테이지형 노광 장치의 포커스 검출계는 일반적으로 노광 광의 초점면을 검출하기 위한 초점면 검출장치를 채용한다. 이 초점면 검출장치는, 투광계가 표적 검출면(웨이퍼 표면)에 비스듬하게 위쪽에서부터 슬릿형상 광을 조사한다. 그러면, 표적 검출면에는 슬릿형상 광학상(이하, "슬릿 상"(slit image)이라 칭함)이 형성된다. 또한, 표적 검출면에서 반사된 광속이 안내되어 수광계(예를 들어 CCD 에어리어 센서(CCD Area Sensor))에 슬릿 상을 재결상시킨다. 재결상된 슬릿 상을 이하 "표적 검출 상"이라 칭한다. 수광계는 표적 검출 상의 위치를 모니터한다. 이에 따라, 표적 검출면(웨이퍼의 표면)이 상하 방향으로 위치 어긋나면, 수광계에 형성되는 표적 검출 상의 위치가 변한다. 초점면 검출장치는 수광계에 형성되는 표적 검출 상의 위치를 모니터함으로써 웨이퍼의 표면 높이를 검출한다.
여기서, 수광계에 의해 웨이퍼의 표면 높이를 검출할 때의 오차가 커질 경우가 있다. 예를 들어, 웨이퍼의 표면에 포토레지스트 등의 박막이 부착되어 있는 것으로 가정한다. 이 박막의 표면에서 반사한 광과 그 박막을 투과해서 웨이퍼의 표면에서 반사한 광 간의 간섭에 의해 얻어진 광속이 수광계에 상을 형성할 수 있다. 이 경우, 수광계에 의해 웨이퍼의 표면 높이를 검출할 때 초래된 오차가 커진다.
이러한 환경 하에, 일본국 공개특허 제2002-334826호 공보에는 다음의 기술이 제안되어 있다. 즉, 배치 정보를 이용해서 결정된 웨이퍼의 표면을 따른 위치로 수광계를 이동시키고, 그 위치에서 표면 높이를 검출한다. 다음에, 그 검출된 값으로부터 오프셋을 구하고, 이 산출된 오프셋 값에 의거해서 상기 수광계에 의해 얻어진 검출 결과(포커스 계측 값)를 보정한다.
그러나, 일본국 공개특허 제2002-334826호 공보에 개시된 기술에서는, 목표 계측 영역에 대한 포커스 계측 영역의 각각의 상대위치가 샷 영역 간에 위치 어긋나 있는 것이 고려되어 있지 않다. 이 때문에, 포커스 계측값을 보정하기 위한 오프셋을 정확하게 산출하는 것이 불가능하다. 여기에서, 목표 계측 영역이란, 슬릿 상이 바람직하게 결상되고, 표면을 따른 각각의 샷 영역에 대하여 상대적으로 일정한 위치를 가지는 초점면상의 영역을 의미한다. 또, 포커스 계측 영역이란, 슬릿 상이 실제로 결상된 영역을 의미한다. 따라서, 웨이퍼의 표면 높이를 정밀하게 검출하는 것이 불가능할 경우가 있다.
예를 들어, 도 24에 나타낸 바와 같이, 샷 영역(SAa)에 있어서, 목표 계측 영역(OA)으로부터 벗어난 포커스 계측 영역(MA1)에 슬릿 상이 결상될 경우를 가정한다. 이 경우, 포커스 계측 영역(MA1)은 제1 수평방향 평면(HP1) 위인 동시에, 박막층(5a)의 표면 위에 존재한다. 즉, 초점면 검출장치가 포커스 계측 영역(MA1)에 광속(LF1)을 조사하면, 수광계는 박막층(5a)의 표면에서 반사한 광속(LF2)과, 고반사율층(5c)의 계면에서 반사한 광속(LF3)을 수광한다. 수광계에 적용되는 광의 강도는 파형(DW1)으로 표시한 바와 같은 분포를 나타낸다. 표적 검출 상의 위치를 파형(DW1)의 피크 위치(DP1)로 특정함으로써, 웨이퍼(WF)의 연직 방향의 위치를 검출할 수 있다.
다음에, 도 25에 나타낸 바와 같이, 샷 영역(SAb)에 있어서 포커스 계측 영역(MA2)에 슬릿 상이 결상될 경우를 가정한다. 이 경우, 포커스 계측 영역(MA1), (MA2)의 목표 계측 영역(OA)에 대한 상대위치가 표면을 따라 (ER1)만큼 어긋나 있다. 포커스 계측 영역(MA1), (MA2)은 모두 제1 수평방향 평면(HP1) 위에 존재한다. 따라서, 포커스 계측 영역(MA1), (MA2)의 목표 계측 영역(OA)에 대한 상대위치가 연직 방향으로 어긋나지 않고 있다. 즉, 초점면 검출장치가 포커스 계측 영역(MA2)에 광속(LF1)을 조사하면, 수광계는 박막층(5a)의 표면에서 반사된 광속(LF4)과, 저반사율층(5b)의 계면에서 반사된 광속(LF5)을 수광한다. 수광계에 결상되는 광의 강도는 파형(DW2)으로 표시된 바와 같은 분포를 나타낸다. 여기에서, 광속(LF5)의 강도는, 광속(LF3)(도 24 참조)의 강도보다 낮다. 이에 따라 표적 검출 상의 위치를 파형(DW2)의 피크 위치(DP2)로 특정하면, 피크 위치(DP1)로부터의 위치 어긋남(ER2)이 발생한다. 따라서, 샷 영역(SAa)과 샷 영역(SAb) 사이에서 오프셋을 정확하게 구할 수 없게 된다. 이 때문에, 웨이퍼(WF)의 연직 방향의 위치를 정확하게 검출할 수 없다.
또한, 도 26에 나타낸 바와 같이, 샷 영역(SAc)에 있어서, 포커스 계측 영역(MA3)에 슬릿 상이 결상될 경우를 가정한다. 이 경우, 포커스 계측 영역(MA1), (MA3)의 목표 계측 영역(OA)에 대한 상대위치가, 표면을 따라 (ER1)만큼 그리고 연직 방향으로 (ER3)만큼 어긋나 있다. 포커스 계측 영역(MA3)은 제1 수평방향 평면(HP1)으로부터 거리(ER3)만큼 떨어져 있는 제2 수평 방향 평면(HP2) 위에 존재한다. 즉, 초점면 검출장치가 포커스 계측 영역(MA3)에 광속(LF1)을 조사하면, 수광계는 박막층(5a)의 표면에서 반사한 광속(LF6)과 저반사율층(5b)의 계면에서 반사한 광속(LF7)을 수광한다. 수광계에 결상되는 광의 강도는 파형(DW3)으로 표시된 바와 같은 분포를 나타낸다. 여기에서, 광속(LF7)의 강도는 광속(LF3)(도 24 참조)의 강도보다 낮다. 이에 따라 표적 검출 상의 위치를 파형(DW3)의 피크 위치(DP3)로 특정하면, 피크 위치(DP1)로부터의 위치 어긋남(ER4)이 발생하므로, 샷 영역(SAa)과 샷 영역(SAc) 간의 오프셋을 정확하게 구할 수 없다. 이 때문에, 웨이퍼(WF)의 연직 방향의 위치를 정확하게 검출할 수 없다.
본 발명의 목적은 웨이퍼의 표면 높이를 정확하게 검출할 수 있는 표면 높이 검출방법, 노광 장치 및 디바이스 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 복수의 샷 영역을 갖는 기판의 표면 높이를 계측하는 제1 높이 계측 스텝; 상기 기판의 표면을 따른 위치를 계측하는 위치 계측 스텝; 상기 제1 높이 계측 스텝에서 얻어진 계측 결과와, 상기 위치 계측 스텝에서 얻어진 계측 결과에 의거해서 적어도 연직 방향으로 상기 기판을 이동시키는 제1 이동 스텝; 및 상기 제1 이동 스텝 후에 상기 기판의 표면 높이를 계측하는 제2 높이 계측 스텝을 포함하되, 상기 복수의 샷 영역의 각각은 계측 영역을 갖고, 상기 제1 이동 스텝에서는, 상기 복수의 샷 영역의 각각과 상기 표면을 따른 복수의 샷 영역의 각각의 계측 영역의 상대 위치가 일정하게 되도록 기판을 이동시키고, 상기 제2 높이 계측 스텝에서는, 상기 복수의 샷 영역의 각각의 계측영역이 계측되는 것을 특징으로 하는 표면 높이의 검출 방법이 제공된다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 복수의 샷 영역을 갖는 기판의 표면 높이를 계측하는 제1 높이 계측 스텝; 상기 기판의 표면을 따른 위치를 계측하는 위치 계측 스텝; 상기 제1 높이 계측 스텝에서 얻어진 계측 결과와, 상기 위치 계측 스텝에서 얻어진 계측 결과에 의거해서 적어도 연직 방향으로 상기 기판을 이동시키는 제1 이동 스텝; 및 상기 제1 이동 스텝 후에 상기 기판의 표면 높이를 계측하는 제2 높이 계측 스텝을 포함하되, 상기 복수의 샷 영역의 각각은 계측 영역을 갖고, 상기 제1 이동 스텝에서는, 상기 복수의 샷 영역의 각각의 계측영역과 상기 연직 방향의 초점면의 상대위치가 일정하게 되도록 기판을 이동시키고, 상기 제2 높이 계측 스텝에서는, 상기 복수의 샷 영역의 각각의 계측 영역이 계측되는 것을 특징으로 하는 표면 높이의 검출 방법이 제공된다.
본 발명의 제3 측면에 따르면, 기판의 표면 높이가 계측되는 계측 영역의 상기 표면을 따른 샷 영역에 대한 상대 위치와, 상기 표면 높이의 계측 오차 간의 상관을 나타내는 상관 정보를 기억하는 기억 스텝; 상기 기판의 표면 높이를 계측하는 제1 높이 계측 스텝; 상기 기판의 표면을 따른 위치를 계측하는 위치 계측 스텝; 및 상기 표면 높이가 상기 제1 높이 계측 스텝에서 계측되고 있는 영역의 상기 표면을 따른 샷 영역에 대한 상대 위치와 상기 상관 정보에 의거해서, 상기 제1 높이 계측 스텝에서 얻어진 계측 결과를 보정하는 보정 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 높이의 검출방법이 제공된다.
본 발명의 제4 측면에 따르면, 기판의 주사 방향으로 나란히 놓인 제1 계측영역과 제2 계측 영역을 포함하는 기판의 표면 높이를 포커스 검출계에 의해서 검출하는 표면 높이 검출 방법에 있어서, 상기 기판의 표면 높이를 상기 제1 계측 영역에서 계측하는 제4 높이 계측 스텝; 상기 제4 높이 계측 스텝에서 얻어진 계측 결과에 의거해서 연직 방향으로 상기 기판을 이동하는 이동 스텝; 및 상기 이동 스텝 후에, 상기 기판의 표면 높이를 상기 제2 계측 영역에서 계측하는 제5 높이 계측 스텝을 포함하되, 상기 이동 스텝에서는, 상기 제2 계측영역과 상기 연직 방향의 초점면의 상대위치가 일정하게 되도록 기판을 이동시키는 것을 특징으로 하는 표면 높이의 검출 방법이 제공된다.
본 발명의 제5 측면에 따르면, 패턴이 기판 위에 형성되어 있는 마스크에 적용되는 노광 광을 기판에 투영하기 위한 광학계; 및 본 발명의 제1 내지 제4 측면 중 어느 한 항에 기재된 표면 높이의 검출 방법을 이용해서, 상기 기판을 지지해서 위치 결정을 행하기 위한 위치결정장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면, 웨이퍼의 표면 높이를 고정밀도로 검출할 수 있다.
본 발명의 추가의 특징은 첨부 도면을 참조해서 예시적인 실시형태의 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 노광 장치의 구성을 도시한 도면;
도 2는 노광 장치에 의한 노광 스텝의 수순을 예시한 순서도;
도 3은 계측 처리의 수순을 나타낸 순서도;
도 4는 샷 영역과 웨이퍼 얼라인먼트 마크를 도시한 도면;
도 5는 샷 영역과 웨이퍼 얼라인먼트 마크를 도시한 도면;
도 6은 포커스 계측 영역을 도시한 도면;
도 7은 샷 영역에 동일한 패턴이 반복해서 형성된 경우를 도시한 도면;
도 8은 제1 실시형태의 변형예에 따른 노광 장치의 구성을 도시한 도면;
도 9는 제2 실시형태에 따른 노광 장치의 구성을 도시한 도면;
도 10은 노광 장치에 의한 노광 스텝의 수순을 나타낸 순서도;
도 11은 계측 처리의 수순을 나타낸 순서도;
도 12는 포커스 계측 영역과 웨이퍼 얼라인먼트 마크를 도시한 도면;
도 13은 포커스 계측 영역과 웨이퍼 얼라인먼트 마크를 도시한 도면;
도 14는 제3 실시형태에 따른 노광 장치의 구성을 도시한 도면;
도 15는 노광 장치에 의한 노광 스텝의 수순을 나타낸 순서도;
도 16은 계측 처리의 수순을 나타낸 순서도;
도 17은 제4 실시형태에 따른 노광 장치의 구성을 도시한 도면;
도 18은 노광 장치에 의한 노광 스텝의 수순을 나타낸 순서도;
도 19는 계측 처리의 수순을 나타낸 순서도;
도 20은 포커스 계측 영역과 사전 검출 계측 영역을 도시한 도면;
도 21은 제5 실시형태에 따른 노광 장치의 구성을 도시한 도면;
도 22는 노광 장치에 의한 노광 스텝의 수순을 나타낸 순서도;
도 23은 반도체 디바이스의 전체적인 제조 프로세스의 수순을 나타낸 순서도;
도 24는 본 발명이 해결하고자 하는 과제를 도시한 도면;
도 25는 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제를 도시한 도면;
도 26은 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제를 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 계측 스테이션 2: 노광 스테이션
4: 레티클 스테이지
6, 7: 웨이퍼 스테이지(위치결정장치)
8: 조명 광학계 9: 투영 광학계
10a 내지 10c: 미러 11a 내지 11c: 제1 레이저 간섭계
12b, 12c: 제2 레이저 간섭계 15: 레티클 얼라인먼트 검출계
16: 포커스 검출계 17: 웨이퍼 얼라인먼트 검출계
본 발명의 제1 실시형태에 따른 노광 장치를, 도 1을 참조해서 설명한다. 도 1은 제1 실시형태에 따른 노광 장치의 구성을 도시하고 있다. 제1 실시형태에서는 노광 장치로서 주사형 노광 장치(스캐닝 스테퍼)를 예시할 것이다. 주사형 노광 장치는, 레티클(원판)(LT)과 웨이퍼(기판)(WF2)(또는 웨이퍼(WF1))를 주사 방향으로 서로 동기 이동시키면서 레티클(LT) 위에 묘화된 패턴을 웨이퍼(WF2)에 투영함으로써 해당 웨이퍼를 노광하기 위한 장치이다. 이하의 설명에 있어서, 제1광축(PA1)에 있어서 웨이퍼(WF2)로부터 멀어지는 방향을 +Z방향이라고 규정한다. Z 방향(연직 방향)에 수직인 평면 내에 있어서의 레티클(LT)과 웨이퍼(WF2)(또는 웨이퍼(WF1))를 서로 동기 이동시키는 방향(주사 방향)을 Y방향이라고 규정한다. Z방향 및 Y방향에 수직인 방향(비주사 방향)을 X방향이라고 규정한다. 또한, X축, Y축 및 Z축에 대한 회전 방향을 각각, θX방향, θY방향 및 θZ방향이라고 규정한다.
우선, 노광 장치의 개략적인 구성 및 동작을 설명한다.
노광 장치(100)는 트윈 스테이지형 노광 장치이다. 노광 장치(100)는 계측 스테이션(1), 노광 스테이션(2), 레티클 스테이지(4), 웨이퍼 스테이지(위치결정장치)(6), 웨이퍼 스테이지(위치결정장치)(7), 조명 광학계(8), 투영 광학계(9), 미러(10a) 내지 (10c) 및 제1 레이저 간섭계(11a) 내지 (11c), 제2 레이저 간섭계(12b), (12c), 레티클 얼라인먼트 검출계(15), 포커스 검출계(16), 웨이퍼 얼라인먼트 검출계(17) 및 제어장치(도시 생략)를 포함한다.
노광 스테이션(2), 레티클 스테이지(4), 웨이퍼 스테이지(7), 조명 광학계(8), 투영 광학계(9), 미러(10a), (10b), 제1 레이저 간섭계(11a), (11b) 및 제2 레이저 간섭계(12b)는 제1광축(PA1)이 그의 중심으로서 기능하도록 배치되어 있다. 제1광축(PA1)은 광원(도시 생략)으로부터 웨이퍼(WF2)로 노광 광의 주광선이 진행하는 방향을 나타낸 축이다. 레티클 얼라인먼트 검출계(15)는 제2 광축(PA2)이 그의 중심으로서 기능하도록 배치되어 있다. 제2광축(PA2)은 레티클 얼라인먼트 검출계(15)로부터 웨이퍼(WF2)로 얼라인먼트 광의 주 광선이 진행하는 방향을 나타내는 축이다. 한편, 계측 스테이션(1), 웨이퍼 스테이지(6), 미러(10c), 제1 레이저 간섭계(11c), 제2 레이저 간섭계(12c), 포커스 검출계(16) 및 웨이퍼 얼라인먼트 검출계(17)는 제1광축(PA1)에서 떨어진 위치에 배치되어 있다.
웨이퍼 스테이지(6), (7)는 계측 스테이션(1)과 노광 스테이션(2) 사이를 이동할 수 있게 구성되어 있고, 그의 위치는 교체가능하다. 웨이퍼 스테이지(6)는 웨이퍼(WF1)를 보유하고, 웨이퍼 스테이지(7)는 웨이퍼(WF2)를 보유한다. 계측 스테이션(1)에서는, 웨이퍼(WF1)의 샷 배열 처리 및 표면 높이의 계측 처리(표면 높이의 검출 방법을 이용한 처리)가 행하여진다. 노광 스테이션(2)에서는, 웨이퍼(WF2)가 노광된다. 이에 따라 웨이퍼(WF1)의 계측 처리와, 웨이퍼(WF2)의 노광 처리를 동시에 행할 수 있다. 또한, 그 후에, 웨이퍼 스테이지(6)와 웨이퍼 스테이지(7)의 위치를 교체하면, 웨이퍼(WF1)가 노광된다.
웨이퍼 스테이지(6), (7)에는 미러(10b), (10c)가 마련되어 있다. 제1 레이저 간섭계(11b), (11c) 및 제2 레이저 간섭계(12b), (12c)는 미러(10b), (10c)에 대향하고 있다. 제1 레이저 간섭계(11b), (11c)는 웨이퍼 스테이지(6), (7)의 X방향 및 Y방향의 위치 및 θZ방향의 회전각을 실시간에 계측하고, 그 계측 결과를 제어장치에 출력한다. 또한, 제2 레이저 간섭계(12b), (12c)는 웨이퍼 스테이지(6), (7)의 Z방향의 위치, 그리고 θX방향 및 θY방향의 회전각을 실시간에 계측하고, 그 계측 결과를 제어장치에 출력한다. 제어장치는, 제1 레이저 간섭계(11b), (11c) 및 제2 레이저 간섭계(12b), (12c)에 의해 얻어진 계측 결과에 의거해서, 웨이퍼 스테이지(6), (7)를 구동해서 웨이퍼(WF1), (WF2)를 위치 결정한다. 본 동작에 의해, 웨이퍼 스테이지(6), (7)는 웨이퍼(WF1), (WF2)를 지지하면서 X방향, Y방향 혹은 Z방향으로 이동하거나 θX방향, θY방향 혹은 θZ방향으로 회전한다.
웨이퍼 스테이지(7)의 +Z방향에는, 투영 광학계(9)를 통해서 레티클 스테이지(4)가 배치되어 있다. 본 구성에 의하면, 투영 광학계(9)는 레티클(LT)을 거쳐서 입사된 광을 웨이퍼(WF2)에 투영 노광하여, 레티클(LT) 위에 묘화된 패턴에 대응하는 상을 웨이퍼(WF2)에 결상한다.
투영 광학계(9)는 레티클(LT)의 패턴을 소정의 투영 배율 β로 웨이퍼(WF2)에 투영 노광함으로써, 웨이퍼를 노광하도록 구성된 복수의 광학소자를 포함한다. 이들 광학소자는 금속부재인 경통에 의해서 지지되어 있다. 투영 배율 β의 예는 1/4 혹은 1/5이다.
레티클 스테이지(4)의 +Z방향에는 조명 광학계(8)가 배치되어 있다. 본 구성에 의하면, 조명 광학계(8)는 레티클(LT)의 조명 영역을 균일한 조도분포의 노광 광으로 조명한다. 그 노광 광은 레티클(LT) 위에 묘화된 패턴에 의해 회절되어, 투영 광학계(9)에 도광된다.
레티클 스테이지(4)에는 미러(10a)가 설치되어 있다. 제1 레이저 간섭계(11a)는 상기 미러(10a)에 대향하고 있다. 제1 레이저 간섭계(11a)는 레티클 스테이지(4)에 탑재된 레티클(LT)의 X방향, Y방향의 위치 및 θZ방향의 회전각을 실시간에 계측한다. 제1 레이저 간섭계(11a)는 그 계측 결과를 제어장치에 출력한다. 제어장치는, 그 계측 결과에 의거해서, 레티클 스테이지(4)를 구동해서 레티클(LT)을 위치결정한다. 본 작동에 의하면, 레티클 스테이지(4)는 레티클(LT)을 지지하면서 X방향 혹은 Y방향으로 이동하거나 θZ방향으로 회전한다.
레티클 스테이지(4)에는 레티클 기준 마크(13)가 형성되어 있다. 레티클 기준 마크(13)의 +Z방향에는 레티클 얼라인먼트 검출계(15)가 위치되어 있다. 레티클 얼라인먼트 검출계(15)는 실제로 웨이퍼(WF2)를 노광하는 노광 광과 같은 파장을 가진 계측 광을 이용한다. 레티클 기준 마크(13)의 -Z방향에는 웨이퍼 스테이지(7)의 스테이지 기준 플레이트(14)(도 4참조) 위에 레티클 얼라인먼트 검출계용 기준 마크(19)가 형성되어 있다. 여기에서, 레티클 얼라인먼트 검출계용 기준 마크(19)는 반사형의 마크이다. 이에 따라 레티클 얼라인먼트 검출계(15)로부터 적용된 광은 제2광축(PA2)을 따라 -Z방향으로 진행되어, 레티클 얼라인먼트 검출계용 기준 마크(19)에 도달한다. 그 반사광은 제2광축(PA2)을 따라 +Z방향으로 진행되어 레티클 얼라인먼트 검출계(15)에 도달한다. 이렇게 해서, 레티클 기준 마크(13)와 레티클 얼라인먼트 검출계용 기준 마크(19) 간의 포커스 시프트(초점면으로부터의 Z방향의 위치 어긋남)를 검출할 수 있으므로, 레티클 얼라인먼트 검출계용 기준 마크(19)는 레티클(LT)과 웨이퍼(WF2) 간의 위치맞춤을 할 수 있다.
또, 웨이퍼 스테이지(6)의 스테이지 기준 플레이트(14) 상에는 레티클 얼라인먼트 검출계용 기준 마크(19)가 형성되어 있다(도 4 참조). 웨이퍼 스테이지(6), (7)의 각 스테이지 기준 플레이트(14) 상에는, 레티클 얼라인먼트 검출계용 기준 마크(19)에 인접해서, 웨이퍼 얼라인먼트 검출계용 기준 마크(18)가 형성되어 있다. 여기서, 웨이퍼 얼라인먼트 검출계용 기준 마크(18)는 반사형의 마크이다. 웨이퍼 얼라인먼트 검출계용 기준 마크(18)와 레티클 얼라인먼트 검출계용 기준 마크(19) 간의 위치 관계는 공지되어 있다.
웨이퍼 얼라인먼트 검출계(17)는 웨이퍼 얼라인먼트 검출계용 기준 마크(18)의 +Z방향에 위치하고 있다. 본 구성에 의하면, 웨이퍼 얼라인먼트 검출계(17)로부터 적용된 광이 제3광축(PA3)을 따라 -Z방향으로 진행하여, 웨이퍼 얼라인먼트 검출계용 기준 마크(18)에 도달한다. 그 반사광은, 제3광축(PA3)을 따라 +Z방향으로 진행되어 웨이퍼 얼라인먼트 검출계(17)에 도달한다. 이렇게 해서, 웨이퍼 얼라인먼트 검출계용 기준 마크(18)의 X방향 및 Y방향의 위치를 검출할 수 있으므로, 웨이퍼(WF1)의 X방향 및 Y방향의 위치(얼라인먼트 위치)를 검출할 수 있다.
또한, 포커스 검출계(16)는 투광계(16a) 및 수광계(16b)를 포함한다. 투광계(16a) 및 수광계(16b)는 서로 대향하도록 웨이퍼 얼라인먼트 검출계용 기준 마크(18)의 비스듬하게 위쪽에 설치되어 있다. 투광계(16a)로부터 적용된 광은 제4 광축(PA4)을 따라 -Y방향으로 진행되어 웨이퍼 얼라인먼트 검출계용 기준 마크(18) 위에 슬릿 상으로서 결상하고, 이것에 의해 반사된다. 그 반사광은, 제4 광축(PA4)을 따라 -Y방향으로 진행되어 수광계(16b) 위에 슬릿 상을 재결상한다. 이렇게 해서, 웨이퍼 얼라인먼트 검출계용 기준 마크(18)의 Z방향의 위치를 계측할 수 있으므로, 웨이퍼(WF1)의 Z방향의 위치(표면 높이)를 검출할 수 있다.
다음에, 노광 장치에 의한 노광 스텝의 수순을, 도 2를 참조해서 설명한다. 도 2는 노광 장치에 의한 노광 처리의 수순을 예시한 순서도이다. 이하에서는, 웨이퍼 스테이지(6)에 탑재된 웨이퍼(WF1)를 중심으로 설명하지만, 이것은 다른 웨이퍼에도 적용된다.
스텝 S1에서, 노광 장치는 웨이퍼(WF1)를 계측하는 계측 처리를 수행한다. 해당 계측 처리의 상세는 후술한다.
스텝 S2에서, 노광 장치는 계측 스테이션(1)에 배치된 웨이퍼 스테이지(6)와, 노광 스테이션(2)에 배치된 웨이퍼 스테이지(7)를 교체한다. 이 동작에 의하면, 계측 스테이션(1)에 웨이퍼 스테이지(7)가 배치되는 한편, 노광 스테이션(2)에는 웨이퍼 스테이지(6)가 배치되게 된다. 즉, 계측된 웨이퍼(WF1)는 웨이퍼 스테이지(6)를 거쳐서 노광 스테이션(2)으로 이송되어, 노광된 웨이퍼(WF2)가 웨이퍼 스테이지(7)를 거쳐서 계측 스테이션(1)으로 복귀된다. 이어서, 웨이퍼 스테이지(7)로부터 웨이퍼(WF2)가 제거되고, 다음의 처리 장치로 반송되어, 새로운 웨이퍼가 웨이퍼 스테이지(7)에 탑재된다.
스텝 S3에서, 노광 장치는 웨이퍼(WF1)를 노광하는 노광 처리를 수행한다. 즉, 레티클 얼라인먼트 검출계(15)는 웨이퍼 얼라인먼트 검출계용 기준 마크(18)를 계측하고, 그 계측 결과를 제어장치(도시 생략)에 출력한다. 제어장치는, 이 계측 결과와, 글로벌(global) 얼라인먼트에 의해서 통계적으로 산출된 샷 영역(SAa) 내지 (SAn)의 좌표 정보에 의거해서, 그 노광 위치(X방향 및 Y방향)를 산출한다.
다음에, 레티클 얼라인먼트 검출계(15)는 레티클 얼라인먼트 검출계용 기준 마크(19)를 계측하고, 그 계측 결과를 제어장치에 출력한다. 제어장치는, 그 계측 결과에 의거해서, 스테이지 기준 플레이트(14)의 표면을 투영 광학계(9)의 초점면과 일치시키도록 웨이퍼 스테이지(6)를 구동 제어하기 위한 제어신호를 생성한다. 그리고, 제어장치는, 오차정보에 의거해서 웨이퍼 스테이지(6)를 구동 제어하는 위치를 보정하도록 제어신호를 변경하고, 또한, 변경된 제어신호를 이용해서 웨이퍼 스테이지(6)를 구동 제어한다. 여기에서, 오차정보는, 웨이퍼(WF1)의 표면에 있어서의 X방향 및 Y방향의 위치와 Z방향의 위치를 검출할 때의 오차와의 관계를 나타내는 정보이다. 이에 따라 웨이퍼(WF1)의 표면 높이를 투영 광학계(9)의 초점면에 정확하게 맞출 수 있다.
이렇게 해서, 제어장치는 각 샷 영역(SAa) 내지 (SAn)(도 4참조)마다, 웨이퍼(WF1)의 표면 높이를 투영 광학계(9)의 초점면에 맞추도록, 웨이퍼 스테이지(6)를 구동 제어해서 노광 처리를 행한다.
다음에, 계측 처리의 수순을, 도 3을 참조해서 설명한다. 도 3은 계측 처리의 수순을 나타내는 순서도이다.
스텝 S11에서는, 계측 스테이션(1)으로 웨이퍼(WF1)가 반입된 후에, 웨이퍼 얼라인먼트 검출계(17)가 얼라인먼트의 기준계측으로서 웨이퍼 얼라인먼트 검출계용 기준 마크(18)의 X방향 및 Y방향의 위치를 계측한다. 웨이퍼 얼라인먼트 검출계(17)는 계측 결과를 제어장치에 출력한다. 제어장치는 계측 결과(웨이퍼 얼라인먼트 검출계용 기준 마크(18)의 X방향 및 Y방향의 위치)를 기억한다.
또한, 포커스 검출계(16)는 포커스의 기준계측으로서 웨이퍼 얼라인먼트 검출계용 기준 마크(18)의 Z방향의 위치를 계측하고, 그 계측 결과를 제어장치에 출력한다. 제어장치는 계측 결과(웨이퍼 얼라인먼트 검출계용 기준 마크(18)의 Z방향의 위치)를 기억한다.
스텝 S12에서는, 제어장치가 웨이퍼(WF1)의 샷 영역(SAa) 내지 (SAn)으로부터 복수개 영역을 선택한다. 제어장치는 선택한 복수의 샷 영역(SAa) 내지 (SAn)에 대응하는 각각의 웨이퍼 얼라인먼트 마크(20a) 내지 (20n)(도 4 참조)를 특정한다. 제어장치는 특정한 복수의 웨이퍼 얼라인먼트 마크(20a) 내지 (20n)에 대한 정보를 포커스 검출계(16) 및 웨이퍼 얼라인먼트 검출계(17)에 공급한다.
스텝 S13(제1 높이 계측 스텝)에서는, 포커스 검출계(16)가 스텝 S12에서 선택한 복수의 웨이퍼 얼라인먼트 마크(20a) 내지 (20n)의 Z방향의 위치를 계측하고, 그 계측 결과를 제어장치에 출력한다(도 5 참조). 제어장치는 계측 결과(얼라인먼트 마크(20a) 내지 (20n)의 Z방향의 위치)를 기억한다.
스텝 S14(위치 계측 스텝)에서는, 웨이퍼 얼라인먼트 검출계(17)는 글로벌 얼라인먼트로서 웨이퍼 얼라인먼트 마크(20a) 내지 (20n)의 X방향 및 Y방향의 위치를 계측하고, 그 계측 결과를 제어장치에 출력한다. 제어장치는 계측 결과(얼라인먼트 마크(20a) 내지 (20n)의 X방향 및 Y방향의 위치)를 기억한다.
한편, 스텝 S13과 스텝 S14 사이의 간격 동안, 제어장치는 Z방향의 위치가 초점면으로부터 소정값 이상 어긋나 있는지의 여부를 판단하는 것도 무방하다. 이 경우, 제어장치는, Z방향의 위치가 초점면으로부터 소정값 이상 어긋나 있다고 판단했을 경우, 웨이퍼 스테이지(6)를 초점면에 일치하도록 Z방향으로 구동 제어한다. 이에 따라, 스텝 S14에 있어서, 웨이퍼 얼라인먼트 검출계(17)는 광학계의 텔레센트리시티의 영향을 저감하면서 계측을 행할 수 있다.
스텝 S15에서, 제어장치는 스텝 S14에서 얻어진 계측 결과에 의거해서, 웨이퍼 얼라인먼트 검출계용 기준 마크(18)로부터 상기 계측된 각 웨이퍼 얼라인먼트 마크(20a) 내지 (20n)까지의 거리를 연산한다. 제어장치는 그 거리 정보에 의거해서 샷 영역(SAa) 내지 (SAn)의 좌표를 통계적으로 예측한다. 이때, 웨이퍼 얼라인먼트 마크(20a) 내지 (20n) 중 계측된 웨이퍼 얼라인먼트 마크의 개수가 많을수록, 샷 영역(SAa) 내지 (SAn)의 좌표의 예측 정밀도는 높아진다. 웨이퍼 얼라인먼트 마크(20a) 내지 (20n) 1개당의 계측 정밀도가 높을수록, 샷 영역(SAa) 내지 (SAn)의 좌표의 예측 정밀도는 높아진다. 이러한 정보는 노광 공정에서의 얼라인먼트 정밀도를 향상시킨다.
스텝 S16(이동 스텝)에서, 제어장치는 목표 계측 영역에 대한 포커스 계측 영역의 상대위치가 일정하게 되도록, 웨이퍼 스테이지(6)를 구동 제어한다. 여기서 목표 계측 영역이란 슬릿 상(예를 들면 도 6에 나타낸 슬릿 상(SL))이 바람직하게 결상되고, X 및 Y방향을 따른(표면을 따른 방향) 샷 영역(SAa) 내지 (SAn)의 각각에 대하여 상대적으로 일정한 위치에 있는 초점면상의 영역을 의미한다. 포커스 계측 영역(53)(도 6 참조)이란 슬릿 상(예를 들면 도 6에 나타낸 슬릿 상(SL))이 실제로 결상되는 영역을 의미한다.
즉, 제어장치는 포커스 계측 영역의 복수의 샷 영역(SAa) 내지 (SAn)의 각각에 대한 X 및 Y방향의 상대 위치가 일정하게 되도록 웨이퍼(WF1)를 이동시킨다. 또는, 제어장치는 포커스 계측 영역의 초점면에 대한 Z방향의 상대 위치가 복수의 샷 영역(SAa) 내지 (SAn)에 있어서 일정하게 되도록 웨이퍼(WF1)를 이동시킨다.
여기서, 포커스 계측 영역의 각 샷 영역(SAa) 내지 (SAn)에 대한 X 및 Y방향의 상대위치가 다른 경우, 포커스 검출계(16)는 계측 오차를 일으킬 수 있다. 즉, 각 샷 영역의 예컨대 배선이나 절연체 등의 패턴에 대한 포커스 계측 영역의 X 및 Y방향의 상대위치가 다른 경우, 포커스 검출계(16)는 계측 오차를 일으킬 수 있다.
상기 문제를 방지하기 위해서, 본 발명에서는 샷 영역(SAa) 내지 (SAn)의 각각의 정확한 X 및 Y위치(좌표)를 결정해서 각 샷 영역(SAa) 내지 (SAn)에 대한 포커스 계측 영역의 X 및 Y방향의 상대위치가 일정하게 되도록 제어한다.
예를 들어, 도 6에 나타낸 바와 같이, 제어장치는, 선택된 각 샷 영역(SAa)에 대한 포커스 계측(Z방향의 위치의 계측) 전에, 각 샷 영역(SAa)에서의 X방향에서 동시에 계측될 수 있는 복수의 포커스 계측 영역(53)을 설정한다. 포커스 검출계(16)는 복수의 포커스 계측 영역(53)에 대한 정보를 제어장치로부터 받는다. 포커스 검출계(16)는, 복수의 포커스 계측 영역(53)에 대한 정보에 의거해서, X방향으로 원하는 계측 피치(51)(도 6 참조)에서 샘플링하면서 포커스 계측(Z방향의 위치의 계측)을 행한다. 포커스 검출계(16)는 이 계측 결과를 제어장치에 출력한다. 여기에서, 계측 피치(51)는 인접한 포커스 계측 영역(53)의 중심선(50) 간의 간격이다. 제어장치는 그 계측 결과에 의거해서 샷 영역(SAa)과 대응하는 포커스 계측 영역(53)을 결정한다. 다음에, 제어장치는 샷 영역(SAa)에서의 예컨대 배선이나 절연체 등의 패턴에 대응하는 포커스 계측 영역, 예컨대 배선이나 절연체 등의 패턴의 고반사율부(54)에 대응하는 포커스 계측 영역(53)을 결정한다.
또, 제어장치는 샷 영역(SAa)과 포커스 계측 영역(53)과의 X방향 및 Y방향의 상대위치(X방향 및 Y방향의 거리)가 일정(기타의 샷 영역(SAb) 내지 (SAn)에 대한 것과 동일)하게 되도록 웨이퍼 스테이지(6)를 구동 제어한다.
여기서, 각 샷 영역(SAa)의 웨이퍼 얼라인먼트 마크(20a)의 포커스 위치에 웨이퍼 스테이지(6)의 Z방향의 위치를 일치시킨 상태에서 포커스 계측을 수행한다. 이렇게 함으로써, 초점면과 포커스 계측 영역(53)과의 Z방향의 상대위치(Z방향의 거리)도 다른 샷 영역(SAb) 내지 (SAn)에 대한 것과 일정하게 되도록 포커스 계측을 가능하게 한다.
또한, 각 샷의 웨이퍼 얼라인먼트 마크의 포커스 위치를 함수근사를 이용해서 산출함으로써 웨이퍼 면 내의 Z방향의 높이의 X-Y방향의 분포를 얻는 것도 가능하다. 이 웨이퍼 면내의 Z방향의 높이의 X-Y방향의 분포를 기초로 해서 각 샷 영역(SAa)의 포커스 계측시의 웨이퍼 스테이지의 Z위치(표면 높이)를 제어한다. 이렇게 함으로써, 샷 영역과 포커스 계측 영역과의 X방향, Y방향 및 Z방향의 상대적인 위치를, 다른 샷 영역과 포커스 계측 영역과의 X방향, Y방향 및 Z방향의 상대적인 위치와 동일하게 할 수 있다.
스텝 S17(제2 높이 계측 스텝)에서, 포커스 검출계(16)는 선택한 웨이퍼 얼라인먼트 마크(20a) 내지 (20n)의 Z방향의 위치를 계측해서(즉, 포커스 매핑을 수행해서), 그 계측 결과를 제어장치에 출력한다(도 5 참조). 제어장치는 계측 결과(웨이퍼 얼라인먼트 마크(20a) 내지 (20n)의 Z방향의 위치)를 기억한다.
스텝 S18에서, 제어장치는, 웨이퍼 얼라인먼트 검출계(17) 및 포커스 검출계(16)로부터 웨이퍼 얼라인먼트 마크(20a) 내지 (20n)의 위치의 정보를 받은 때에, 각 샷 영역(SAa) 내지 (SAn)에 공통되는 성분을 프로세스 오프셋으로서 산출한다. 그리고, 제어장치는 그 프로세스 오프셋을 Z방향 위치를 검출할 때의 오차로서 결정한다. 이 조작에 의해, 제어장치는 웨이퍼(WF1)의 표면의 X방향 및 Y방향의 위치와 Z방향의 위치를 검출할 때의 오차와의 관계를 나타내는 정보, 즉, 오차정보를 특정할 수 있다. 또, 제어장치는 그 오차정보를 기억한다.
이상 설명한 바와 같이, Z방향의 위치를 계측하기 위한 슬릿 상이 결상되는 위치를 각 샷 영역(SAa) 내지 (SAn)에 대하여 X 및 Y방향에 있어서 대략 동일하게 설정할 수 있다. 이렇게 함으로써, 복수의 샷 영역(SAa) 내지 (SAn)에 대하여 공통인 오차성분으로서 프로세스 오프셋을 정밀하게 산출하여, 웨이퍼의 표면 높이를 정밀하게 검출할 수 있다.
한편, 노광 장치는 웨이퍼 스테이지(6) 및 웨이퍼 스테이지(7) 대신에 3개 이상의 웨이퍼 스테이지를 구비해도 무방하다.
레티클 스테이지(4)는 1축 또는 6축에 대해서 구동되어도 무방하다.
스테이지 기준 플레이트(14)는 웨이퍼 스테이지(6), (7)의 복수의 코너에 설치되어 있어도 된다. 1개의 스테이지 기준 플레이트(14)에는, 복수의 웨이퍼 얼라인먼트 검출계용 기준 마크(18) 및 복수의 레티클 얼라인먼트 검출계용 기준 마크(19)가 형성되어 있어도 된다. 이 웨이퍼 얼라인먼트 검출계용 기준 마크(18)와 레티클 얼라인먼트 검출계용 기준 마크(19)는 동일해도 된다.
도 3에 나타낸 스텝 S13 내지 S18은 전체 샷 영역(SAa) 내지 (SAn)에 대해서 수행해도 된다. 이때, 웨이퍼면 위의 각 샷 영역의 배치 오차가 큰 경우에도, 웨이퍼 면 내의 모든 샷 영역에 대해서, 각 샷 영역에 대응하는 포커스 계측 영역이 일의적으로 정해져, 각 샷 영역의 프로세스 오프셋을 산출하는 것이 가능해진다.
또한, 제어장치는, 웨이퍼면 위의 각 샷 영역의 배치 오차에 따라, 복수의 샷 영역을 복수의 그룹으로 분류하고, 각 그룹마다 웨이퍼 얼라인먼트 계측값을 통계 처리하고, 각 샷 영역의 위치를 산출해서 기억해도 된다.
도 3에 나타낸 스텝 S16에서, 제어장치는, 목표 계측 영역과 포커스 계측 영역과의 X방향, Y방향 및 Z방향의 상대위치가 전체 샷 영역(SAa) 내지 (SAn) 간에 일정하게 되도록, 포커스 검출계 자체를 구동 제어해도 된다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 샷 영역에 있어서 동일한 패턴이 반복해서 형성된 경우, 샷 영역마다 포커스 계측을 행하지 않고, 복수의 샷 영역을 동시에 포커스 계측을 행해도 된다. 예를 들어, 도 7에서 파선으로 둘러싼 부분에서는, 샷 영역(SAa)의 일부의 패턴(SAa1)(빗금친 부분으로 표시된 사각형의 영역의 패턴)이 반복해서 형성되어 있다. 이에 따라, 웨이퍼 얼라인먼트 검출계(17)가 포커스 계측할 때에 패턴(SAa1)의 열을 스캔하면, 파선으로 둘러싼 부분을 스캔하지 않아도, 프로세스 오프셋을 산출할 때의 정밀도가 저감하는 것을 억제할 수 있다. 예를 들어, 도 5에서는, 웨이퍼 얼라인먼트 검출계(17)가 스캔하는 열의 개수가 7열인 것에 대해서, 도 7에서는, 웨이퍼 얼라인먼트 검출계(17)가 스캔하는 열의 개수가 단지 5열이다. 이것에 의해, 웨이퍼 얼라인먼트 검출계(17)가 포커스 계측하기 위한 시간을 단축할 수 있으므로, 계측 처리의 쓰루풋을 향상시킬 수 있다. 이 결과, 글로벌 얼라인먼트 계측하기 위한 샷 영역의 수를 증가시킬 수 있으므로, 오버레이(overlay) 정밀도를 향상시킬 수 있다.
그러므로, 샷 영역보다 작은 영역을 반복의 단위로 해서 포커스 계측을 행하고, 그 계측 결과에 의거해서 프로세스 오프셋을 산출한다. 이렇게 함으로써, 프로세스 오프셋 산출 정밀도 및 쓰루풋을 저감시키는 일없이 포커스 매핑을 행할 수 있다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 노광 장치(100i)는, 레티클 스테이지(4), 웨이퍼 스테이지(7) 및 레티클 얼라인먼트 검출계(15) 대신에 레티클 스테이지(4i), 웨이퍼 스테이지(7i) 및 레티클 얼라인먼트 검출계(15i)를 포함해도 된다.
레티클 스테이지(4i)에는 레티클 기준 마크(13i)가 형성되어 있다. 레티클 기준 마크(13i)의 -Z 방향에는, 레티클 얼라인먼트 검출계(15i)가 위치되어 있다. 레티클 얼라인먼트 검출계(15i)는 실제로 웨이퍼(WF2)를 노광하는 노광 광의 파장과 같은 파장을 가진 계측 광을 이용한다. 레티클 기준 마크(13i)의 -Z방향에는, 웨이퍼 스테이지(7i)의 스테이지 기준 플레이트(14)(도 4 참조) 위에 레티클 얼라인먼트 검출계용 기준 마크(19i)가 형성되어 있다. 여기서, 레티클 얼라인먼트 검출계용 기준 마크(19i)는 투과형의 마크이다. 레티클 얼라인먼트 검출계(15i)로부터 조사된 광이 제2광축(PA2i)을 따라 +Z방향으로 진행되어 레티클 기준 마크(13i)에 도달한다. 그 반사광은, 제2광축(PA2i)을 따라 -Z방향으로 진행되어 레티클 얼라인먼트 검출계(15i)에 도달한다. 이렇게 함으로써, 레티클 기준 마크(13i)와 레티클 얼라인먼트 검출계용 기준 마크(19i) 간의 포커스 시프트(초점면으로부터의 Z방향의 위치의 어긋남)를 검출할 수 있으므로, 레티클(LT)과 웨이퍼(WF2) 간의 위치맞춤을 행할 수 있다.
다음에, 제2 실시형태에 따른 노광 장치를, 도 9를 참조해서 설명한다.
노광 장치(200)의 기본적인 구성은 제1 실시형태의 것과 같지만, 제2 실시형태는 제어장치의 제어 내용과, 웨이퍼 얼라인먼트 검출계(17) 대신에 웨이퍼 얼라인먼트 검출계(217)를 이용하는 점이 제1 실시형태와 다르다.
제어장치는, 사전에 웨이퍼 얼라인먼트 계측을 웨이퍼 얼라인먼트 검출계(217)에 의해 행하는 일없이, 목표 계측 영역과 포커스 계측 영역(53)과의 X방향, Y방향 및 Z방향의 상대위치가 일정하게 되도록, 웨이퍼 스테이지(6)를 구동 제어한다. 여기서, 목표 계측 영역이란 슬릿 상(예를 들면 도 6에 나타낸 슬릿 상(SL))이 바람직하게 결상되고, X 및 Y방향을 따른(표면을 따른 방향) 샷 영역(SAa) 내지 (SAn)의 각각에 대하여 상대적으로 일정한 위치에 있는 초점면상의 영역을 의미한다. 포커스 계측 영역(53)(도 6 참조)이란 슬릿 상(예를 들면 도 6에 나타낸 슬릿 상(SL))이 실제로 결상되는 영역을 의미한다.
예를 들어, 도 12에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 얼라인먼트 마크(20a), (20b)는 샷 영역(SAa) 상하측의 주변에 배치되어 있다. 그 때문에, 웨이퍼 얼라인먼트 검출계(217)는, 포커스 매핑시, 샷 영역(SAa)의 포커스 계측의 직전에 웨이퍼 얼라인먼트 계측을 실시해서(얼라인먼트 마크(20a)를 계측해서), 계측 결과를 제어장치에 출력한다. 제어장치는, 그 계측 결과에 의거해서, 샷 영역(SAa) 내의 예컨대 배선이나 절연체 등의 패턴과 포커스 계측 영역(53)과의 X방향 및 Y방향의 상대위치가 일정하게 되도록, 웨이퍼 스테이지(6)를 구동 제어한다. 즉, 얼라인먼트 계측과 포커스 계측을 복수의 샷 영역(SAa) 내지 (SAn)에 대해서 (거의 동시에) 평행하게 행할 수 있다. 이에 따라, 패턴 오프셋(프로세스 오프셋)을 정밀하게 계측할 수 있어, 계측의 쓰루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 10에 나타낸 바와 같이. 본 제2 실시형태에서의 노광 장치에 의한 노광 스텝의 수순은 이하의 점에서 제1 실시형태의 것과 다르다.
스텝 S21에서는, 스텝 S1(도 2참조)과는 다른 계측 처리가 행해진다. 구체적으로는, 도 11에 나타낸 바와 같이, 본 제2 실시형태에서의 계측 처리 수순은 이하의 점에서 제1 실시형태의 것과 다르다.
스텝 S33에서, 포커스 검출계(16)는 1개의 얼라인먼트 마크(20a) 내지 (20n)의 Z방향의 위치를 계측하고, 그 계측 결과를 제어장치에 출력한다(도 12 및 도 13 참조). 제어장치는 계측 결과(얼라인먼트 마크(20a) 내지 (20n)의 Z방향의 위치)를 기억한다.
스텝 S34에서, 웨이퍼 얼라인먼트 검출계(217)는 1개의 얼라인먼트 마크(20a) 내지 (20n)의 X방향 및 Y방향의 위치를 계측하고, 그 계측 결과를 제어장치에 출력한다. 제어장치는 계측 결과(얼라인먼트 마크(20a) 내지 (20n)의 X방향 및 Y방향의 위치)를 기억한다.
한편, 스텝 S33과 스텝 S34 사이의 간격 동안, 제어장치는 Z방향의 위치가 초점면으로부터 소정값 이상 어긋나 있는지의 여부를 판단해도 된다. 이 경우, 제어장치는, Z방향의 위치가 초점면으로부터 소정값 이상 어긋나 있다고 판단했을 경우, 웨이퍼 스테이지(6)를 초점면과 일치시키도록 Z방향으로 구동 제어한다. 이에 따라, 스텝 S34에 있어서, 웨이퍼 얼라인먼트 검출계(217)는 광학계의 텔레센트리시티의 영향을 저감하면서 계측을 행할 수 있다.
스텝 S35에서, 제어장치는, 스텝 S34에서의 계측 결과에 의거해서, 웨이퍼 얼라인먼트 검출계용 기준 마크(18)로부터 1개의 얼라인먼트 마크(20a) 내지 (20n)까지의 거리를 연산한다. 제어장치는, 그 거리 정보에 의거해서 샷 영역(SAa) 내지 (SAn) 중 1개의 좌표를 통계적으로 예측한다.
이에 따라, 샷 영역(SAa)과 포커스 계측 영역(53)과의 X방향, Y방향 및 Z방향의 상대위치는 웨이퍼 면 내의 전체 샷에 있어서 일정하게 할 수 있다. 또한, 포커스 매핑에 있어서의 패턴 오프셋(프로세스 오프셋)을 정확하게 구하는 것이 가능해진다.
스텝 S36에서, 제어장치는, 목표 계측 영역에 대한 포커스 계측 영역의 상대위치가 일정하게 되도록, 웨이퍼 스테이지(6)를 구동 제어한다. 여기서, 목표 계측 영역이란 슬릿 상(예를 들면 도 6에 나타낸 슬릿 상(SL))이 바람직하게 결상되고, X 및 Y방향을 따른 샷 영역(SAa) 내지 (SAn)의 각각에 대하여 상대적으로 일정한 위치에 있는 초점면상의 영역을 의미한다. 포커스 계측 영역(53)(도 6 참조)이란 슬릿 상(예를 들면 도 6에 나타낸 슬릿 상(SL))이 실제로 결상되는 영역을 의미한다.
즉, 제어장치는 포커스 계측 영역의 복수의 샷 영역(SAa) 내지 (SAn)의 각각에 대한 X 및 Y방향의 상대 위치가 일정하게 되도록 웨이퍼(WF1)를 이동시킨다. 또는, 제어장치는 포커스 계측 영역의 초점면에 대한 Z방향의 상대 위치가 복수의 샷 영역(SAa) 내지 (SAn)에 있어서 일정하게 되도록 웨이퍼(WF1)를 이동시킨다.
예를 들어, 제어장치는, 스텝 S35에서 예측한 좌표와, 스텝 S33에서 얻어진 포커스 계측 값에 의거해서, 샷 영역에 대한 포커스 계측 영역의 X방향 및 Y방향의 상대위치가 일정하게 되도록, 웨이퍼 스테이지(6)를 구동 제어한다.
스텝 S37에서, 포커스 검출계(16)는 1개의 얼라인먼트 마크(20a) 내지 (20n)의 Z방향의 위치를 계측하고, 그 계측 결과를 제어장치에 출력한다. 제어장치는 계측 결과(얼라인먼트 마크(20a) 내지 (20n)의 Z방향의 위치)를 기억한다.
스텝 S38에서, 제어장치는 웨이퍼 얼라인먼트 검출계(217) 및 포커스 검출계(16)로부터 웨이퍼 얼라인먼트 마크(20a) 내지 (20n)의 위치 정보를 받은 때에, 공통되는 성분을 프로세스 오프셋으로서 산출한다. 그리고, 제어장치는 그 프로세스 오프셋을 Z방향의 위치를 검출할 때의 오차로서 결정한다. 이 조작에 의하면, 제어장치는, 웨이퍼(WF1)의 표면에 있어서의 X방향 및 Y방향의 위치와 Z방향의 위치를 검출할 때의 오차와의 관계를 나타내는 정보, 즉, 오차정보를 특정할 수 있다. 또, 상기 제어장치는 오차 정보를 기억한다.
스텝 S39에서, 제어장치는 선택된 샷 영역(SAa) 내지 (SAn) 모두에 대하여 계측이 행해졌는지의 여부를 판단한다. 제어장치는 샷 영역(SAa) 내지 (SAn) 모두에 대하여 계측이 행하여지지 않은 것으로 판단했을 경우, 처리를 스텝 S33으로 진행시키고; 그렇지 않으면, 처리를 종료한다.
한편, 제어장치는, 인접하는 샷 영역의 포커스 계측 값과, 웨이퍼 얼라인먼트 마크의 포커스 계측 값에 의거해서, 대상으로 하는 계측 샷 영역의 포커스 계측값(Z방향의 위치)을 예측해도 된다. 이때, 제어장치는 예측한 포커스 계측값(Z방향의 위치)을 얻도록, 웨이퍼 스테이지(6)를 Z방향으로 구동 제어한다. 이에 따라 포커스 계측 오차를 저감할 수 있다.
또, 제어장치는 인접하는 샷 영역의 포커스 계측값뿐만 아니라, 계측된 다른 샷 영역의 포커스 값을 이용해서, 계측하게 될 샷 영역의 포커스 값을 예측해도 된다.
또한, 도 12 및 도 13에 나타낸 바와 같이, 포커스 계측 영역(53)의 Y방향의 치수가 샷 영역의 Y방향의 치수의 2배 정도면 된다. 이 경우, 웨이퍼 얼라인먼트 검출계(217)에 의해 계측된 중심점은 포커스 계측 영역(53)의 중심과 일치해도 된다. 이에 따라, 각 샷 영역(SAa)(내지 (SAk) 내지 (SAn))에 있어서 포커스 계측 영역(53)에 대한 포커스 계측으로부터 웨이퍼 얼라인먼트 마크(20a)(내지 (20k) 및 (20h) 내지 (20n))에 대한 얼라인먼트 계측으로 이행하기 쉽게 할 수 있다. 즉, Y방향의 스테이지 구동량을 저감할 수 있어, 계측 처리의 쓰루풋을 향상시킬 수 있다. 이것에 의해, 웨이퍼 스테이지를 제어할 때의 오차를 작게 할 수 있다.
다음에, 제3 실시형태에 따른 노광 장치를 도 14를 참조해서 설명한다.
노광 장치(300)의 기본적인 구성은 제1 실시형태와 같지만, 본 제3 실시형태는 제어장치의 제어 내용과, 웨이퍼 얼라인먼트 검출계(17) 대신에 웨이퍼 얼라인먼트 검출계(317)를 구비하는 점이 제1 실시형태의 것과 다르다.
또한, 도 15에 나타낸 바와 같이, 본 제3 실시형태에서의 노광 장치에 의한 노광 스텝의 수순은 이하의 점에서 제1 실시형태와 다르다.
스텝 S41에서는, 스텝 S1(도 2 참조)과는 다른 계측 처리가 행하여진다. 구체적으로는, 도 16에 나타낸 바와 같이, 계측 처리의 수순이 이하의 점에서 제1 실시형태와는 다르다.
스텝 S52(기억 스텝)에서, 웨이퍼 얼라인먼트 검출계(317)는 웨이퍼 내의 임의의 샷 영역 중 X 및 Y 방향의 위치 및 포커스 계측 영역의 X 및 Y 방향의 위치를 계측하고, 그 계측 결과를 제어장치에 출력한다. 포커스 검출계(16)는 포커스 계측을 행하고, 그 계측 결과를 제어장치에 출력한다. 제어장치는 어떤 샷 영역(예를 들어, 샷 영역(SAa))을 기준 샷 영역으로서 선택한다.
제어장치는, 웨이퍼 얼라인먼트 검출계(317)에 의해 얻어진 계측 결과와, 포커스 검출계(16)를 이용해서 웨이퍼 얼라인먼트 검출 마크의 근방을 계측함으로써 얻어진 계측 결과에 의거해서, 얼라인먼트 계측시의 Z위치와 웨이퍼 얼라인먼트 검출계(317)에 의해서 얻어진 계측 결과 간의 상관 관계를 기억한다. 또한, 제어장치는 Z방향에서 소정량만큼 구동하고 나서, 얼라인먼트 계측시의 Z위치와 얼라인먼트 검출계(317)에 의해 얻어진 계측 결과를 기억한다. 이에 따라, 웨이퍼 얼라인먼트 검출계(317)에 의해 검출된 Z방향의 위치 어긋남에 대한 X 및 Y방향의 계측 오차를 산출할 수 있다.
또, 웨이퍼 얼라인먼트 검출계(317)가 얼라인먼트 마크와 초점일치된 상태(X 및 Y방향의 계측 오차가 작은 상태)를 가정한다. 이때, 제어장치는, 웨이퍼 얼라인먼트 검출계(317)에 의해 얻어진 계측 결과에 의거해서, 샷 영역(SAa)에 대한 포커스 계측 영역의 X 및 Y방향의 상대위치를 연산한다.
제어장치는 얻어진 X 및 Y방향의 상대위치와 함께 포커스 검출계(16)에 의해 얻어진 계측 결과를 기억해 둔다. 또, 제어장치는, X 혹은 Y방향으로 소정량만큼 샷 영역(SAa)에 대한 포커스 계측 영역의 X 및 Y방향의 상대위치를 위치 어긋나게 하도록 구동을 행한다. 또한, 제어장치는 이 X 및 Y방향의 상대위치에 대한 포커스 검출계(16)에 의해 얻어진 계측 결과를 기억해 둔다. 이와 같이 해서, 샷 영역(SAa)에 대한 포커스 계측 영역의 X 및 Y방향의 상대위치와 포커스 계측 값 간의 상관(상관 정보)을 기억한다. 마찬가지로, 샷 영역(SAb), … (도 4참조)의 각각에 대한 포커스 계측 영역의 X 및 Y방향의 상대위치와 포커스 계측 값 간의 상관(상관 정보)을 기억한다. 이때, 제어장치는 각각의 샷 영역에 대해서 상관(상관 정보)을 개별적으로 기억해 두어도 되고, 또한 샷 영역 간을 평균화하거나 함수 근사하거나 한 결과를 대표적인 상관(상관 정보)으로서 기억해 두어도 된다.
이 상관 정보는 샷 영역에 대한 포커스 계측 영역의 X 및 Y방향의 상대위치와 포커스 계측 오차 간의 상관을 나타낸다.
한편, 제어장치는 상기 상관 정보를 포커스 매핑(스텝 S33)을 행하기 전의 임의인 타이밍에서 기억해도 된다. 또한, 상관 정보는, 샷 영역의 예컨대 배선이나 절연체 등의 패턴의 구조에 크게 의존하므로, 동일 혹은 유사한 배선이나 절연체 등의 패턴 구조를 갖는 복수의 샷 영역 혹은 적어도 1개의 샷 영역을 계측하면 충분하다. 그러나, 예컨대 배선이나 절연체 등의 패턴의 광학 특성은 다음의 이유로 인해 다르다. 즉, 예컨대 배선이나 절연체 등의 패턴의 반사율이 샷 영역 간에 다를 수 있고, 또는 예컨대 배선이나 절연체 등의 패턴층은 두께가 다를 수 있다. 이 경우, 제어장치는 웨이퍼 내의 수개의 샷 영역의 평균치(포커스 계측 영역의 X 및 Y방향의 상대위치 및 포커스 계측 오차)를 기억해 둔다. 이것에 의해, 이 편차를 평균화해서, 정밀하게 상관 정보를 산출할 수 있다.
스텝 S56(연산 스텝)에서, 제어장치는 스텝 S33에서 얻어진 계측 결과(Z방향의 위치의 정보)에 의거해서, 웨이퍼 얼라인먼트 검출계(317)에 의해 계측되는 영역의 Z방향의 위치의 위치 어긋남량(디포커스)을 연산한다. 또, 제어장치는, 이 웨이퍼 얼라인먼트 검출계(317)에 의해 계측된 영역의 Z방향의 위치 어긋남량과, 스텝 S34에서 얻어진 계측 결과(X방향 및 Y방향의 위치 정보)로부터, 목표 계측 영역과 포커스 계측 영역 간의 X 및 Y방향의 상대위치의 위치 어긋남량을 연산한다.
스텝 S58(보정 스텝)에서, 제어장치는 스텝 S56에서 연산한 상대위치의 어긋남과, 스텝 S52에서 기억된 상관 정보에 의거해서 스텝 S33에서 계측한 포커스 계측 값을 보정한다. 이때, 보정된 포커스 계측 값을 Z방향의 위치에서의 검출 값으로 정의한다. 한편, 제어장치는 X방향 및 Y방향 위치에서의 얼라인먼트 계측값을 기억한다.
이에 따라 샷 영역에 대한 포커스 계측 영역의 X방향 및 Y방향의 상대위치가 웨이퍼 면 내의 모든 샷 영역 간에 일정한 경우와 마찬가지로, 포커스 매핑에 있어서의 패턴 오프셋(프로세스 오프셋)을 정확하게 구하는 것이 가능해진다.
또한, 웨이퍼 얼라인먼트 마크가 샷 영역의 2부분, 즉, 상하부 혹은 샷 영역의 좌우에 배치되었을 경우를 가정하면, 이 경우에도, 패턴 오프셋(프로세스 오프셋)의 계측 정밀도를 향상시킬 수 있어, 계측 쓰루풋을 향상시킬 수 있다.
한편, 도 16의 스텝 S58은 스텝 S39 뒤에 수행해도 된다.
다음에, 제4 실시형태에 따른 노광 장치를, 도 17을 참조해서 설명한다.
노광 장치(400)의 기본적인 구성은 제1 실시형태의 것과 같지만, 본 제4 실시형태는 제어장치의 제어 내용과, 포커스 검출계(16) 대신에 포커스 검출계(416)를 이용하는 점에서 제1 실시형태의 것과는 다르다. 포커스 검출계(416)는 투광계(416a) 및 수광계(416b)를 포함한다. 또한, 포커스 검출계(416)는, 웨이퍼의 주사 방향에 나란히 배치된 사전 검출(predetection) 계측 영역(제1 계측 영역)(460)과 포커스 계측 영역(제2 계측 영역)(453)을 포함한다(도 20 참조).
또한, 도 18에 나타낸 바와 같이, 본 제4 실시형태의 노광 장치에 의한 노광 스텝의 수순은 이하의 점에서 제1 실시형태의 것과 다르다.
스텝 S61에서는 스텝 S1(도 2 참조)과는 다른 계측 처리가 행하여진다. 구체적으로는, 도 19에 나타낸 바와 같이, 본 제4 실시형태에서의 계측 처리의 수순은 이하의 점에서 제1 실시형태의 것과 다르다.
스텝 S73(제4 높이 계측 스텝)에서, 포커스 검출계(416)는, 포커스 계측 영역(453)(도 20 참조)보다 먼저 샷 영역(SAa)에 도달하는 계측 영역(460)에 배치된 계측점에서의 Z방향의 위치를 (제1 정밀도로) 계측한다. 이 계측점의 일례는 사전 검출용의 슬릿 상(PSL)이 결상되는 위치이다. 포커스 검출계(416)는 계측 결과(사전 검출용의 슬릿 상(PSL)이 결상되는 Z방향의 위치)를 제어장치에 출력한다. 제어장치는 그 계측 결과를 상기 계측한 영역(사전 검출 계측 영역(460))의 X 및 Y좌표와 함께 기억해둔다.
스텝 S76에서, 제어장치는 스텝 S73에서 얻어진 포커스 계측 값을 이용해서, 목표 계측 영역에 대한 포커스 계측 영역(453)의 상대위치가 일정하게 되도록 웨이퍼 스테이지(6)를 구동 제어한다. 여기에서, 목표 계측 영역이란 슬릿 상(예를 들어, 도 20에 나타낸 슬릿 상(SL1) 또는 슬릿 상(SL2))이 바람직하게 결상되고, 샷 영역(SAa) 내지 (SAn)의 각각에 대한 X, Y 및 Z방향을 따른 상대적으로 일정한 위치에 있는 영역을 의미한다. 포커스 계측 영역(453)(도 20 참조)은 슬릿 상(예를 들어, 도 20에 나타낸 슬릿 상(SL1) 또는 슬릿 상(SL2))이 실제로 결상된 영역이다.
즉, 제어장치는 복수의 샷 영역(SAa) 내지 (SAn)의 각각에 대한 포커스 계측 영역(453)의 Z방향의 상대위치가 일정하게 되도록 웨이퍼(WF1)를 이동시킨다.
스텝 S77(제5 높이 계측 스텝)에서는, 이하의 처리를 행한다. 포커스 검출계(416)는 포커스 계측 영역(453)(도 20 참조)에 배치된 복수의 계측 점(예를 들어, 슬릿 상(SL1) 및 슬릿 상(SL2))의 Z방향의 위치를 제2 정밀도로 계측하고, 그 계측 결과를 제어장치에 출력한다. 제어장치는 그 계측 결과를 기억한다. 상기 제2 정밀도는 제1 정밀도보다 높다.
한편, 도 20은 포커스 계측 영역이 진행하는 방향(포커스 검출계(416)에 대하여 웨이퍼 스테이지(6)가 이동하는 방향과는 반대의 방향)에 3개의 슬릿 상(사전 검출용의 슬릿 상(PSL)과 슬릿 상(SL1) 및 슬릿 상(SL2))을 배치한 경우를 나타내고 있다. 대안적으로는, 포커스 계측 영역이 진행하는 방향에는, 1개 이상의 사전 검출용의 슬릿 상과, 1개 이상의 (포커스 계측 영역 위의) 슬릿 상이 배치되어 있어도 된다.
또한, 웨이퍼 전체면에 걸쳐 포커스 계측을 행하는 웨이퍼 매핑 동안, 포커스 계측 영역이 진행하는 방향은 Y방향으로 절환되어도 된다. 이 경우, 포커스 계측 영역이 진행하는 방향에 대해서 앞쪽 열의 마크들을 사전 검출 마크들로서 설정한다. 이 경우, 계측 방향은 +Y방향이어도 되고, -Y방향이어도 된다.
다음에, 제5 실시형태에 따른 노광 장치를, 도 21을 참조해서 설명한다.
노광 장치(500)의 기본적인 구성은 제1 실시형태의 것과 같지만, 본 제5 실시형태는 노광장치(500)가 싱글(single) 스테이지형의 액침노광 장치인 점에서 제1 실시형태와 다르다.
노광 장치(500)에 있어서, 투영 광학계(9)와 웨이퍼(WF) 사이의 공간의 적어도 일부는 1보다 큰 굴절률을 가진 액체(529)로 채운다(즉, 충전한다). 예를 들어, 노광 장치(500)에서는, 투영 광학계(9)와 웨이퍼(WF) 사이의 공간을, 굴절률이 포토레지스트층의 것에 가까운(>1) 액체(529)로 채운다. 이것에 의해, 웨이퍼(WF) 쪽에서 본 투영 광학계(9)의 유효 개구수가 증가하므로, 해상력을 향상시킬 수 있다.
노광 장치(500)에서는, 노광하기 전에 웨이퍼(WF)와 투영 광학계(9) 사이의 공간을 포토레지스트층의 굴절률에 가까운 굴절률을 갖는 액체(529)로 채우고 있으므로, 포커스 검출계(516)가 웨이퍼(WF)의 표면 높이(포토레지스트의 표면 높이)를 계측하기 어려워진다. 즉, 노광 장치(500)에서는 노광 처리와 샷 영역의 계측 처리(특히 포커스 계측)를 동시에 행할 수 없으므로, 노광 처리 전에 미리 S1(도 22 참조)에서의 포커스 계측 처리를 포함하는 계측 처리를 행할 필요가 있다. 또한, 웨이퍼(WF)와 투영 광학계(9) 사이의 공간을 채우는 액체(529)는 액체공급장치(527)에 의해 노광 처리 전에 공급되고, 노광 처리 후에 액체회수장치(528)에 의해 회수된다. 포커스 검출계(516)는 투광계(516a) 및 수광계(516b)를 포함한다.
또한, 도 22에 나타낸 바와 같이, 본 제5 실시형태에서의 노광 장치에 의한 노광 스텝의 수순은 이하의 점에서 제1 실시형태의 것과와 다르다.
스텝 S82에서는, 웨이퍼(WF)와 투영 광학계(9) 사이의 공간에 포토레지스트층의 굴절률에 가까운 굴절률을 갖는 액체(529)가 충전된다.
다음에, 본 발명에 따른 노광 장치를 이용한 반도체 디바이스의 제조 프로세스를 설명한다. 도 23은 반도체 디바이스의 전체적인 제조 프로세스의 수순을 나타낸 순서도이다. 스텝 S91(회로 설계)에서는 반도체 디바이스의 회로를 설계한다. 스텝 S92(마스크 제작)에서는 설계한 회로 패턴에 의거해서 마스크("원판" 또는 "레티클"이라고도 칭함)를 제작한다. 스텝 S93(웨이퍼 제조, 준비 공정)에서는 실리콘 등의 재료를 이용해서 웨이퍼("기판"이라고도 칭함)를 제조한다. 전공정이라고 불리는 스텝 S94(웨이퍼 프로세스)에서는, 상기 마스크와 웨이퍼를 이용해서, 전술한 노광 장치에 의해 리소그래피 수법으로 웨이퍼 위에 실제의 회로를 형성한다. 후공정이라고 불리는 스텝 S95(조립)에서는, 스텝 S94에서 제작된 웨이퍼를 이용해서 반도체칩을 형성한다. 이 스텝은 조립 공정(다이싱, 본딩) 및 패키징 공정(칩 봉인)을 포함한다. 스텝 S96(검사)에서는 스텝 S95에서 제작된 반도체 디바이스의 동작 확인 테스트 및 내구성 테스트 등의 검사를 행한다. 이들 스텝 후, 반도체 디바이스가 완성되어, 스텝 S97에서 출하된다.
상기 스텝 S94의 웨이퍼 프로세스는 웨이퍼의 표면을 산화시키는 산화 스텝; 웨이퍼 표면에 절연막을 형성하는 CVD 스텝; 웨이퍼 위에 전극을 증착에 의해 형성하는 전극형성스텝; 웨이퍼에 이온을 주입하는 이온주입 스텝; 웨이퍼에 감광제를 도포하는 레지스트 처리 스텝; 상기 노광 장치를 이용해서, 레지스트 처리 스텝 후의 웨이퍼를 마스크의 패턴을 통해서 노광하여, 레지스트에 잠상 패턴을 형성하는 노광 스텝; 상기 노광 스텝에서 노광한 웨이퍼 위의 레지스트에 형성된 잠상 패턴을 현상하는 현상 스텝; 상기 현상 스텝에서 현상한 잠상 패턴 이외의 부분을 에칭하는 에칭 스텝; 및 에칭 후 남아 있는 소정의 불필요한 레지스트를 제거하는 레지스트 박리 스텝을 포함한다. 이들 스텝을 반복해서 행함으로써, 웨이퍼 위에 다중 회로 패턴을 형성한다.
이상, 본 발명을 예시적인 실시형태를 참조해서 설명하였으나, 본 발명은 개시된 예시적인 실시형태로 제한되는 것이 아님을 이해할 필요가 있다. 이하의 청구범위의 범주는 모든 변형, 등가 구성 및 기능을 망라하도록 최광의의 해석에 따를 필요가 있다.

Claims (6)

  1. 청구항 1은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    복수의 샷 영역을 갖는 기판의 표면 높이를 계측하는 제1 높이 계측 스텝;
    상기 기판의 표면을 따른 위치를 계측하는 위치 계측 스텝;
    상기 제1 높이 계측 스텝에서 얻어진 계측 결과와, 상기 위치 계측 스텝에서 얻어진 계측 결과에 의거해서 적어도 연직 방향으로 상기 기판을 이동시키는 제1 이동 스텝;
    상기 제1 이동 스텝 후에 상기 기판의 표면 높이를 계측하는 제2 높이 계측 스텝;
    상기 제2높이 계측스텝에서 얻어진 계측결과에 의거해서 상기 기판을 이동시키는 제2이동스텝; 및
    상기 제2이동스텝 후에 상기 기판의 표면 높이를 계측하는 제3높이 계측스텝을 포함하며,
    상기 복수의 샷 영역의 각각은 계측 영역을 갖고,
    상기 제1 이동 스텝에서는, 상기 복수의 샷 영역의 각각과 상기 표면을 따른 복수의 샷 영역의 각각의 계측 영역의 상대 위치가 일정하게 되도록 기판을 이동시키고,
    상기 제2 높이 계측 스텝에서는, 상기 복수의 샷 영역의 각각의 계측영역이 계측되는 것을 특징으로 하는 표면 높이의 검출 방법.
  2. 복수의 샷 영역을 갖는 기판의 표면 높이를 계측하는 제1 높이 계측 스텝;
    상기 기판의 표면을 따른 위치를 계측하는 위치 계측 스텝;
    상기 제1 높이 계측 스텝에서 얻어진 계측 결과와, 상기 위치 계측 스텝에서 얻어진 계측 결과에 의거해서 적어도 연직 방향으로 상기 기판을 이동시키는 제1 이동 스텝; 및
    상기 제1 이동 스텝 후에 상기 기판의 표면 높이를 계측하는 제2 높이 계측 스텝을 포함하며,
    상기 복수의 샷 영역의 각각은 계측 영역을 갖고,
    상기 제1 이동 스텝에서는, 상기 복수의 샷 영역의 각각의 계측영역과 상기 연직 방향의 초점면의 상대위치가 일정하게 되도록 기판을 이동시키고,
    상기 제2 높이 계측 스텝에서는, 상기 복수의 샷 영역의 각각의 계측 영역이 계측되는 것을 특징으로 하는 표면 높이의 검출 방법.
  3. 삭제
  4. 기판의 표면 높이가 계측되는 계측 영역의, 상기 표면을 따른 샷 영역에 대한 상대 위치와, 상기 표면 높이의 계측 오차 간의 상관을 나타내는 상관 정보를 기억하는 기억 스텝;
    상기 기판의 표면 높이를 계측하는 제1 높이 계측 스텝;
    상기 기판의 표면을 따른 위치를 계측하는 위치 계측 스텝; 및
    상기 표면 높이가 상기 제1 높이 계측 스텝에서 계측되고 있는 영역의, 상기 표면을 따른 샷 영역에 대한 상대 위치와 상기 상관 정보에 의거해서, 상기 제1 높이 계측 스텝에서 얻어진 계측 결과를 보정하는 보정 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 높이의 검출방법.
  5. 기판의 주사 방향으로 나란히 놓인 제1 계측영역과 제2 계측 영역을 포함하는 기판의 표면 높이를 포커스 검출계에 의해서 검출하는 표면 높이 검출 방법에 있어서,
    상기 기판의 표면 높이를 상기 제1 계측 영역에서 계측하는 제4 높이 계측 스텝;
    상기 제4 높이 계측 스텝에서 얻어진 계측 결과에 의거해서 연직 방향으로 상기 기판을 이동하는 이동 스텝; 및
    상기 이동 스텝 후에, 상기 기판의 표면 높이를 상기 제2 계측 영역에서 계측하는 제5 높이 계측 스텝을 포함하고;
    상기 이동 스텝에서는, 상기 제2 계측영역과 상기 연직 방향의 초점면의 상대위치가 일정하게 되도록 기판을 이동시키는 것을 특징으로 하는 표면 높이의 검출 방법.
  6. 패턴이 형성되어 있는 마스크에 조사되는 노광 광을 기판에 투영하기 위한 광학계; 및
    제 1항, 제 2항, 제 4항 및 제 5항 중 어느 한 항에 기재된 표면 높이의 검출 방법을 이용해서, 상기 기판을 지지해서 위치 결정을 행하기 위한 위치결정장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
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