KR101247898B1 - 위치 검출 장치, 노광 장치, 디바이스 제조 방법, 위치 검출 방법 및 노광 방법 - Google Patents

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Abstract

위치 검출 장치는 결상계와, 양자 모두 조명계의 동공면 상에 위치될 수 있는 제1 및 제2 개구 조리개를 갖는 회전 테이블을 포함하는 조명계와, 결상계에 의해 형성되는 마크의 화상을 검출하는 제1 화상 센서와, 결상계의 개구 조리개의 화상 및 제1 개구 조리개의 화상을 검지하는 제2 화상 센서와, 제어기를 포함한다. 제어기는 결상계의 개구 조리개 및 제1 개구 조리개의 검지 화상을 기초로 하여, 제1 개구 조리개를 보정함으로써 제1 개구 조리개의 변위의 부정적인 영향을 감소시킨다. 검출된 마크의 화상의 위치를 기초로 하여, 장치는 보정된 제1 개구 조리개를 통과한 조명광을 사용하여 피검 물체의 위치를 검출한다.

Description

위치 검출 장치, 노광 장치, 디바이스 제조 방법, 위치 검출 방법 및 노광 방법{POSITION DETECTION APPARATUS, EXPOSURE APPARATUS, METHOD OF MANUFACTURING DEVICE, POSITION DETECTION METHOD, AND EXPOSURE METHOD}
본 발명은 위치 검출 장치, 노광 장치, 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
예를 들어 반도체 디바이스 및 액정 표시 디바이스의 제조에 있어서의 종래의 포토리소그래피 공정(photolithography process)에서는, 레티클 또는 마스크(이하, 대표적으로 마스크라 함) 상에 형성되는 회로 패턴이 투영 광학계를 통해 반도체 웨이퍼 또는 유리 기판(이하, 대표적으로 웨이퍼라 함) 상에 노광되어 전사된다.
흔히 사용되는 노광 장치 중 하나에는 투영 광학계를 통해 복수의 노광 영역에 마스크의 패턴을 노광에 의해 순차적으로 전사하는 스텝 앤 리피트 유형(step & repeat type)(이 유형은 스테퍼라 칭하기도 함)이 있다. 흔히 사용되는 다른 노광 장치에는 스테핑 이동과 주사 노광을 반복함으로써 기판 상의 복수의 영역에서 노광을 반복하는 스텝 앤 스캔 유형(step & scan type)(이 유형은 스캐너 또는 주사 노광 장치라 칭하기도 함)이 있다.
최근에, 반도체 디바이스 및 다른 디바이스의 패턴은 점점 미세화되어 가고 있다. 이를 실현하기 위해, 투영 광학계의 해상도를 높일 필요가 있다. 노광 장치의 해상도를 향상시키기 위해, 하나의 방법은 노광 파장을 짧게 하고, 다른 방법은 투영 광학계의 개구수(numerical aperture: NA)를 증가시킨다.
노광 파장을 짧게 하는 방법과 관련하여, 다양한 광원이 개발되어 왔다. 예를 들어, 365 nm의 파장을 갖는 i선으로부터 248 nm 부근의 발진 파장(oscillation wavelength)을 갖는 KrF 엑시머 레이저 광으로의 이행이 진행되고, 193 nm 부근의 보다 짧은 발진 파장을 갖는 ArF 엑시머 레이저에 대한 개발이 진행중이다. 157 nm 부근의 훨씬 더 짧은 발진 파장을 갖는 불소(F2) 엑시머 레이저 역시 개발이 진행중이다.
투영 광학계의 개구수(NA)를 증가시키는 방법과 관련하여, 액침 노광법(immersion exposure method)이 굉장히 주목을 받고 있다. 액침 노광법에 있어서, 기판(예를 들어, 웨이퍼)은 기판과 투영 광학계의 최종 표면 사이의 공간으로서 종래 기체로 충전되던 공간이 액체로 충전되어 있는 동안 노광된다. 액침법은 종래의 광원의 파장과 동일한 파장을 갖는 광원이 사용되는 경우라도, 종래의 방법에 비해 해상도를 개선할 수 있다고 하는 이점을 갖는다. 예를 들어, 투영 광학계와 웨이퍼 사이의 공간에 공급되는 액체가 순수(굴절률: 1.33)이고, 웨이퍼 상에 결상하는 광선의 최대 입사각이 액침 노광법과 종래의 방법 사이에서 동일하다고 가정한다. 이 경우에, 투영 광학계의 NA가 1.33배까지 증가되기 때문에, 액침 노광법에 있어서의 해상도는 종래의 방법에 있어서보다 1.33배 향상된다. 이러한 방식으로, 액침 노광법은 종래의 방법으로는 불가능한 NA≥1의 경우에 대응하는 해상도를 얻을 수 있다. 이러한 액침 노광법을 실현하기 위해, 다양한 유형의 노광 장치가 제안되어 왔다.
투영 패턴의 해상도의 향상에 맞춰, 노광 장치에 있어서 웨이퍼와 마스크 사이의 상대적 정렬의 정확성을 증가시키는 것 또한 요구된다.
노광 장치는 높은 해상도를 갖는 것뿐만 아니라 고정밀 위치 검출 장치로서 작용할 것이 요구된다. 이러한 상황에서, 자주 사용되는 하나의 정렬 방식으로서 오프-액시스 자동 정렬 검출계(off-axis autoalignment detection system)(이하, 간단히 "OA 검출계"라 함)가 있다. OA 검출계는 투영 광학계의 위치와 상이한 위치에 배치되며, 투영 광학계를 사용하지 않고 웨이퍼 상의 정렬 마크의 위치를 검출한다. 웨이퍼는 이 검출 결과를 기초로 하여 정렬된다.
종래의 정렬 방식 중 하나에는 TTL-AA(Through The Lens AutoAlignment)라 불리는 방법이 있다. 이 방법은 투영 광학계를 통해 정렬 파장을 갖는 비노광광의 성분을 사용하여 웨이퍼 상의 정렬 마크를 검출한다. TTL-AA는 투영 광학계의 광축과 TTL-AA의 광축 사이에 매우 짧은 거리(소위, 베이스 라인)가 설정될 수 있기 때문에, 정렬 계측 동안과 노광 동안의 양자에 있어서 웨이퍼 스테이지의 구동량이 적게 요구된다고 하는 이점을 갖는다. 이는 웨이퍼 스테이지 근처의 환경 변화에 따른 투영 광학계의 광축과 TTL-AA의 광축 사이의 거리 변동에 기인한 계측 오차의 감소를 가능하게 한다. 다시 말해, TTL-AA는 베이스 라인에 있어서의 변동을 억제하는 이점을 갖는다.
그러나, 노광광을 KrF 레이저 광 또는 ArF 레이저 광과 같이 비교적 짧은 파장을 갖는 광으로 이행시키면 사용 가능한 유리재의 유형이 한정되고, 이는 투영 광학계의 정렬 파장에 대한 색수차의 보정을 곤란하게 한다. 따라서, 투영 광학계의 색수차의 부정적인 영향을 받지 않는 OA 검출계가 중요하게 여겨지고 있다.
종래의 OA 검출계를 포함하는 일본 특허 공개 제2004-279166호에 개시된 하나의 정렬 방식이 설명될 것이다. 도 1은 종래의 OA 검출계의 정렬을 도시하는 개략도이다.
OA 검출계에 있어서, 광원(1)으로부터 도광된 광은 조명 릴레이 광학계(2, 3)를 통과하고, 회전 테이블(4)에 형성되는 개구 조리개(aperture stop)에 결상한다. 개구 조리개를 통과한 특정 광은 추가로 조명 광학계(5)를 통과하고, 편광 빔 스플리터(polarizing beam splitter)(6)로 안내된다. 편광 빔 스플리터(6)에 의해 반사된 S-편광은 릴레이 렌즈(7) 및 λ/4 플레이트(8)를 통과하고, 원 편광(circularly polarized light)으로 변환되어, 대물 렌즈(9)를 통과하여 웨이퍼(W) 상에 형성된 웨이퍼 마크(WM)를 쾨흘러 조명(Kohler illuminate)한다. 웨이퍼 마크(WM)에 의해 발생되는 반사광, 회절광 및 산란광은 대물 렌즈(9), λ/4 플레이트(8) 및 릴레이 렌즈(7)를 통해 되돌아간다. 그 후, 이에 따른 광이 P 편광으로 변환되고, 편광 빔 스플리터(6)를 통과하여, 결상 광학계(10)에 의해 웨이퍼 마크(WM)의 화상을 센서(화상 센서)(11)에 결상한다. 웨이퍼(W)의 위치는 웨이퍼 마크(WM)의 광전 변환된 화상의 위치를 기준으로 하여 검출된다.
한편, 기준판 광원(12)에 의해 방출된 광은 기준판 조명 광학계(13)에 의해 기준판(14)을 쾨흘러 조명하여 기준판(14) 상에 균일한 광량 분포를 생성한다. 기준 마크(SM)가 기준판(14) 상에 형성되고, 기준 마크(SM)를 투과한 광만이 하프 미러(15)로 도광된다. 정렬 광을 방출하는 광원(1) 및 기준광을 방출하는 기준판 광원(12)이 별개의 광원으로서 제공되어 웨이퍼 마크(WM)가 조명될 때 기준광의 방출을 억제한다. 또한, 기준 마크(SM)가 조명될 때 정렬 광의 방출이 억제되어 동일 시야 내에 웨이퍼 마크(WM)와 기준 마크(SM)를 형성하는 것이 가능하게 된다.
노광광 스코프(도시되지 않음)가 웨이퍼 스테이지 상에 형성된 마크와 레티클 상에 형성된 마크 사이의 상대적 위치를 검출한다. 그 후에, OA 검출계에 의해 웨이퍼 스테이지 상의 마크와 기준 마크(SM) 사이의 상대적 위치를 검출함으로써, 소위 베이스 라인이 계측된다. 기준 마크(SM)는 베이스 라인을 계측함에 있어서 OA 검출계의 기준으로서 작용한다. 베이스 라인이 계측된 후에, 기준 마크(SM)를 기준으로 웨이퍼 마크(WM)의 위치가 검출된다.
OA 검출계의 광축 방향에 있어서의 위치로서 포커스 방향의 Z 위치에 따라, 계측값, 즉 정렬 마크의 검출 위치가 광축으로부터 수평적으로 변동되고, 이러한 변동이 예를 들어, OA 검출계의 정렬 계측 오차 성분이 되는 현상이 있다. 검출 위치가 광축으로부터 수평 방향으로 변동되는 이러한 특성은 이하 "디포커스 특성"(defocus characteristic)으로 언급될 것이다.
디포커스 특성은 도 2a 및 2b를 참조하여 이하 설명될 것이다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 상의 조명광의 입사각이 웨이퍼에 대해 경사지는 경우, 정렬 마크의 위치의 계측값은 플러스 측에 +D[㎛]의 디포커스로 Δ1만큼 또는 마이너스 측에 -D[㎛]의 디포커스로 Δ2만큼 어긋난다. 따라서, 정렬 마크의 계측값은 이하의 디포커스의 양에 따른다:
플러스 측: 1-㎛ 디포커스 당 Δ1/+D
마이너스 측: 1-㎛ 디포커스 당 Δ2/-D
이 디포커스 특성을 억제하기 위해, 도 2b에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W) 상의 조명광의 입사각을 제로에 가깝게 할 필요가 있다. 만약, OA 검출계가 이러한 디포커스 특성을 나타내면서 정렬 마크를 계측한다면, Z 방향에 있어서의 정렬 마크의 위치의 변동은 계측 방향에 있어서의 변동이 되어버리고, 이는 계측 재현성의 악화를 초래한다. 이러한 상황을 방지하기 위해, 일본 특허 공개 평10-022211호에 개시된 바와 같이, 종래에는 검출광의 광축 또는 조명광의 광축을 조정함으로써 임의의 디포커스 특성의 발생을 가능한 많이 방지하도록 하고 있다.
일본 특허 공개 평10-022211호에서는, 기준 마크의 디포커스 특성을 조정하고, 기준 마크의 디포커스 특성과 동일한 디포커스 특성을 갖는 것으로 간주되는 실제로 정렬될 마크의 위치를 검출한다.
또한, 웨이퍼 상에 도포되는 레지스트의 유형 및 두께와 같은 제조 공정 조건에 맞춰 계측을 수행하기 위해, 복수의 조명 조건 중 하나를 선택함으로써, 웨이퍼 상의 정렬 마크가 계측된다. 또한, 정렬 검출계는 검출 파장 및 NA와 같은 조명 조건이 변경 가능하여 수반된 조건에 대응하는 정렬 마크의 여러 다양한 종류에 대해서도 고정밀도로 검출을 허용하도록 구성된다. 더욱 구체적으로, 투영 광학계의 NA 또는 조명광의 파장 범위가 전형적으로 조명 조건으로서 거론된다. 이 경우에, 복수 유형의 파장 범위로부터 수반되는 조건에 맞는 파장을 선택하여 계측하는 방법이 적용된다.
이러한 종래의 방법은 조명 조건을 변경하기 위해 복수의 개구 조리개 및 복수의 광원을 사용한다. 복수 유형의 조명 조건이 이들 개구 조리개 및 광원을 결합하여 설정되고, 이에 따라 이들 조명 조건 모두에 대해 광축의 경사에 의한 디포커싱시에, 계측 오차(디포커스 특성)를 감소시킬 필요가 있다(일본 특허 공개 제2003-142375호 및 제2004-356193호).
이 요구사항을 충족하기 위해, 검출계의 개구 조리개(결상계의 개구 조리개에 대응)에 대한 조명계의 개구 조리개의 변위(편심)을 조정할 필요가 있다. 제안된 방법은 조명계의 복수의 개구 조리개 사이에서 절환되는 기구와 조명계의 이들 개구 조리개를 2개의 직교하는 방향으로 구동시켜 이들 위치를 조정함으로써 변위를 조정한다.
조명계의 복수의 개구 조리개는 구동계에 의해 절환된다는 것을 유의해야 한다. 일 예에서, 구동계는 조명계의 복수의 개구 조리개의 패턴이 유리 디스크에 형성되고, 디스크가 모터에 의해 회전 방향으로 구동되어, 이들 개구 조리개 중 적절한 하나를 광축 상에 위치 설정하는 정렬을 갖는다. 사용된 모터는 펄스 모터이며, 내부에 형성되는 조리개 패턴을 갖는 유리 디스크의 원판을 검출하기 위해 광-스위치가 사용된다. 조명계의 복수의 개구 조리개가 구동계를 사용하여 절환되거나 조정되기 때문에, 자연히 현저한 양의 구동 오차가 발생한다. 이러한 이유로, 디포커스 특성은 전술한 요인들로 인해 실제 검출계에 있어서 어느 정도는 필연적으로 남게 된다.
조명 조건에 따라 디포커스 특성이 변경되고, 이에 따라 모든 웨이퍼에 대해 디포커스 특성이 항상 감소될 수는 없다고 하는 다른 문제가 있다. 이는 잔류 디포커스 특성 및 Z 방향에 있어서의 정렬 마크의 위치에 있어서의 변동으로 인해 임의의 웨이퍼(특히 상이한 공정에 있어서의 웨이퍼)에 대해 정렬 계측 정밀도에 있어서의 악화가 발생하고, 이로 인해 오버레이 정밀도가 악화된다고 하는 문제를 야기한다.
일본 특허 공개 제2005-026461호는 전술된 디포커스 특성을 조정하는 다른 방법을 제시하고 있다. 이 방법은 위치 검출 장치에 장착되는 조명계의 개구 조리개 및 결상계의 개구 조리개 양자를 관찰하고, 이에 따라 결상계의 개구 조리개에 대한 조명계의 개구 조리개의 편심을 조정한다.
일본 특허 공개 제2005-026461호의 제1 실시예에서, 조명계의 개구 조리개를 σ<1을 만족하는 것으로부터 σ≥1을 만족하는 것으로 전환함으로써, 조명계의 개구 조리개 및 결상계의 개구 조리개 양자가 동시에 관측되고, 이에 따라 결상계의 개구 조리개에 대한 조명계의 개구 조리개의 편심을 조정한다. σ는 결상계의 개구 조리개의 위치에서 결상 배율을 고려한 조명계의 개구 조리개의 직경 대 결상계의 개구 조리개의 직경의 비[(조명계의 개구 조리개의 직경)/(결상계의 개구 조리개의 직경)]임을 유의해야 한다. 이러한 이유로, σ≥1을 만족하는 조명계의 개구 조리개가 조정된 후에, 조명계의 개구 조리개를 다시, 마크 계측에의 사용을 위해 σ<1을 만족하는 것으로 전환할 필요가 있다. 따라서, 이러한 전환에 의한 오차를 보상하는 것은 불가능하다. 또한, 일본 특허 공개 제2005-026461호의 제2 실시예에서는 확산판이 σ≥1을 만족하도록 광로에 삽입되며, 이는 결과적으로 장치의 복잡화를 야기한다.
본 발명은 예를 들어, 조명계의 개구 조리개와 결상계의 개구 조리개 사이의 변위의 부정적인 영향을 감소시킨다.
본 발명에 따르면, 마크의 화상의 위치를 기초로 하여 피검 물체의 위치를 검출하는 위치 검출 장치이며, 물체 상에 형성된 마크의 화상을 형성하도록 구성되는 결상계와, 광원에 의해 방출되는 조명광을 결상계의 일 부분을 통해 마크에 조사하도록 구성되는 조명계로서, 조명계의 제1 개구 조리개 및 조명계의 제2 개구 조리개를 갖는 회전 테이블을 포함하고, 조명계의 제1 개구 조리개 및 제2 개구 조리개 양자 모두가 회전 테이블을 회전시킴으로써 결상계의 개구 조리개와 광원 사이의 조명광의 광로 내에 있는 조명계의 동공면(pupil plane) 상에 배치될 수 있는 조명계와, 결상계에 의해 형성되는 마크의 화상을 검출하도록 구성되는 제1 화상 센서와, 결상계의 개구 조리개의 화상 및 제1 개구 조리개의 화상을 검지하도록 구성되는 제2 화상 센서와, 제어기를 포함하며, 제어기는, 제2 화상 센서가 동공면 상에 위치되는 제2 개구 조리개를 통과한 조명광을 사용하여 결상계의 개구 조리개의 화상을 검지할 수 있도록 하며, 회전 테이블을 회전시킴으로써 제1 개구 조리개를 동공면 상에 위치시키고, 제2 화상 센서가 제1 개구 조리개를 통과한 조명광을 사용하여 제1 개구 조리개의 화상을 검지할 수 있도록 하고, 결상계의 개구 조리개의 검지 화상과 제1 개구 조리개의 검지 화상을 기초로 하여, 결상계의 개구 조리개에 대한 제1 개구 조리개의 변위의 부정적인 영향을 감소시키기 위해 제1 개구 조리개를 보정하는 처리를 수행하며, 위치 검출 장치는 보정 처리가 실행된 제1 개구 조리개를 통과한 조명광을 사용하여 물체의 위치를 검출하는 위치 검출 장치가 제공된다.
본 발명의 추가적인 특징이 첨부된 도면을 참조하여 예시적인 실시예에 대한 이하의 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
본 발명에 따르면, 조명계의 개구 조리개와 결상계의 개구 조리개 사이의 변위의 부정적인 영향을 감소시킬 수 있다.
도 1은 종래의 오프-액시스 자동 정렬 검출계를 도시하는 도면.
도 2a 및 2b는 디포커스 특성의 설명도.
도 3은 본 발명에 따른 위치 검출 장치를 장착한 노광 장치를 도시하는 도면.
도 4는 도 3의 마스크 스테이지 부근을 도시하는 도면.
도 5는 위치 검출 장치 및 제2 화상 센서를 도시하는 도면.
도 6은 회전 테이블을 도시하는 도면.
도 7a 및 7b는 동공면(pupil plane)에 있어서 조명계의 개구 조리개와 결상계의 개구 조리개 사이의 위치 관계를 도시하는 도면.
도 8은 제2 실시예에 따라 노광 장치에 수용된 위치 검출 장치를 도시하는 블록도.
도 9a 및 9b는 제2 실시예에 따른 조명계의 개구 조리개를 보정 처리하는 방법을 도시하는 도면.
본 발명의 일 태양에 따른 오프-액시스 자동 정렬 검출계(OA 검출계)를 포함하는 노광 장치가 첨부 도면을 참조하여 이하 설명될 것이다. 도면 전체를 통해 동일한 도면 부호는 동일한 부재를 나타내는 것임을 유의해야 한다.
도 3은 본 발명의 일 태양에 따른 OA 검출계를 포함하는 노광 장치의 예시적인 하나의 배치를 도시하는 개략도이다. 노광 장치는 투영 광학계(22)를 통해 기판으로서 기능하는 웨이퍼(W) 상에 마스크(레티클)(17)의 패턴을 결상 및 투영한다. 광원(34)은 미리 결정된 파장 범위로 조명광을 방출한다. 광원(34)에 의해 방출된 조명광은 마스크(17)를 조명하는 조명 광학계 상에 입사되어 도광된다. 조명 광학계는 조명광을 정형하는 광학계(35), 플라이-아이 렌즈(36), 콘덴서 렌즈(37), 고정식 시야 조리개(38), 가변식 시야 조리개(39), 및 릴레이 렌즈계(40)를 포함한다. 슬릿형 조명 영역 내의 마스크(17)의 회로 패턴의 화상이 투영 광학계(22)를 통해 웨이퍼(W) 상에 전사된다.
광원(34)은 예를 들어, ArF 엑시머 레이저 또는 KrF 엑시머 레이저 광원과 같은 엑시머 레이저 광원, 금속 증기 레이저 광원, YAG 레이저를 적용하는 고주파수 발생기와 같은 펄스 광원, 또는 수은 램프와 타원 반사경의 조합과 같은 연속 광원일 수 있다.
펄스 광원이 적용되는 경우에는, 펄스 광원 전력 공급원으로부터 공급되는 전력을 제어함으로써 노광의 온/오프를 절환하는 반면에, 연속 광원이 적용되는 경우에는, 조명광을 정형하는 광학계 내의 셔터에 의해 온/오프가 절환된다. 본 실시예에서, 가변식 시야 조리개(39)가 가동 블라인드로서 설정되기 때문에, 노광은 가동 블라인드를 개폐함으로써 온/오프가 절환될 수 있다.
광원(34)으로부터의 조명광은 조명광을 정형하는 광학계에 의해 미리 결정된 크기로 설정된 빔 크기를 갖고, 플라이-아이 렌즈(36)에 도달한다. 다수의 제2 광원이 플라이-아이 렌즈(36)의 출구 표면 상에 형성되고, 이들 제2 광원으로부터의 조명광이 콘덴서 렌즈(37)에 의해 집광되고, 고정식 시야 조리개(38)를 통해 가변식 시야 조리개(39)에 도달한다.
본 실시예에 있어서, 비록 고정식 시야 조리개(38)가 가변식 시야 조리개(39)보다 콘덴서 렌즈(37)에 인접하여 위치되지만, 가변식 시야 조리개(39)보다 릴레이 렌즈계(40)에 인접하여 위치될 수 있다. 고정식 시야 조리개(38) 내에는 직사각형의 슬릿형 개구가 형성되며, 고정식 시야 조리개(38)를 통과한 광은 직사각형의 슬릿형 단면을 갖는 광으로 변형되어 릴레이 렌즈계(40) 상에 입사된다. 슬릿 종방향은 도 3의 지면에 직교하는 방향이다.
릴레이 렌즈계(40)는 가변식 시야 조리개(39)가 마스크(17)의 패턴 형성면과 짝을 이루도록 설정된다. 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 디바이스(도시되지 않음)에 의해 웨이퍼 스테이지(20) 상에 위치된다.
웨이퍼 스테이지(20)는 예를 들어, 투영 광학계(22)의 광축에 직교하는 평면 내에 웨이퍼(W)를 위치시키고 ±Y 방향으로 웨이퍼(W)를 주사하는 X-Y 스테이지, 및 웨이퍼(W)를 Z 방향으로 위치시키는 Z 스테이지를 포함한다. 오프-액시스 자동 정렬 검출계(OA 검출계)(24)가 웨이퍼(W) 위에 위치된다.
다음에, 베이스 라인을 계측하는 방법이 도 4를 참조하여 설명될 것이다. 마스크 스테이지(18)는 마스크(17)를 유지한 채 이동할 수 있다. 마스크(17)는 마스크 스테이지(18) 상에 위치되고, 마스크(17) 및 마스크 스테이지(18)를 배치시키는 기준으로서 작용하는 마스크 기준 마크(33)가 마스크 스테이지(18) 상에 형성된다. 마스크(17)는 마스크 정렬 현미경(도시되지 않음)을 사용하여 마스크 기준 마크(33)와 정렬된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 마스크(17) 상에 형성되는 베이스 라인 계측 마크와 웨이퍼 스테이지(20) 상에 고정된 스테이지 기준 마크(21) 상에 형성되는 마크 사이의 상대적 위치는 정렬 현미경(23)을 사용하여 투영 광학계(22)를 통해 검출된다(제1 공정).
제1 공정이 완료된 후에, 웨이퍼 스테이지(20)는 스테이지 기준 마크(21)를 OA 검출계(24)의 관찰 영역으로 이동시키도록 이동된다. 스테이지 기준 마크(21) 상에 형성되는 마크와 OA 검출계(24)의 기준 마크(SM) 사이의 상대적 위치가 검출된다(제2 공정).
베이스 라인의 양은 제1 및 제2 공정에서 얻어진 검출 결과를 기초로 하여 계산된다. 이에 의해, 노광 묘화 중심(exposure drawing center)에 대한 OA 검출계(24)의 검출 위치가 얻어진다. 기판으로서의 웨이퍼(W)가 배치된 후에 노광이 개시될 수 있다.
OA 검출계(24)는, 피검 물체로서의 웨이퍼 스테이지(20) 상에 형성되는 마크의 화상을 제1 화상 센서에 의해 검출하고, 검출된 마크의 화상의 위치를 기초로 하여 웨이퍼 스테이지(20)의 위치를 검출하는 위치 검출 장치로서 작용한다.
[제1 실시예]
다음으로, 위치 검출 장치에 있어서 조명계의 개구 조리개 및 결상계의 개구 조리개를 계측하는 방법이 설명될 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 검출 장치를 도시하는 개략도이다. 광원(1)으로부터 도광되는 광은 조명 릴레이 광학계(2, 3)를 통과하고, 회전 테이블(4)에 형성되는 조명계의 개구 조리개에 화상을 결상한다. 조명계의 개구 조리개를 통과한 특정 광은 추가로 조명 광학계(5)를 통과하게 되고, 편광 빔 스플리터(6)로 안내된다. 편광 빔 스플리터(6)에 의해 반사된 S-편광은 릴레이 렌즈(7) 및 λ/4 플레이트(8)를 통과하여, 원 편광으로 변환되며, 대물 렌즈(9) 통과하여 센서(41)의 위치에 배치되는 웨이퍼(W) 상에 형성된 웨이퍼 마크(WM)를 쾨흘러 조명(Kohler illuminate)한다. 웨이퍼 마크(WM)에 의해 발생되는 반사광, 회절광 및 산란광은 대물 렌즈(9), λ/4 플레이트(8) 및 릴레이 렌즈(7)를 통해 되돌아간다. 그 후, 이에 따른 광이 P 편광으로 변환되고, 편광 빔 스플리터(6)를 통과하며, 결상 광학계(10)에 의해 웨이퍼 마크(WM)의 화상을 센서(제1 화상 센서)(11) 상에 결상한다.
광원(1), 조명 릴레이 광학계(2, 3), 조명계의 개구 조리개를 갖는 회전 테이블(4), 조명 광학계(5), 편광 빔 스플리터(6), 릴레이 렌즈(7), λ/4 플레이트(8), 및 대물 렌즈(9)는 광원에 의해 방출되는 조명광을 안내하는 조명계를 구성한다. 또한, 대물 렌즈(9), λ/4 플레이트(8), 릴레이 렌즈(7), 편광 빔 스플리터(6), 및 결상 광학계(10)는 마크의 화상을 결상하는 결상계를 구성한다. 조명계는 릴레이 렌즈(7), λ/4 플레이트(8), 및 대물 렌즈(9)와 같은 결상계의 일부 구성 요소로 마크를 조명한다.
도 5를 참조하면, 부호(AS)는 결상계의 개구 조리개를 나타낸다. 도면 부호(41)는 조명계의 개구 조리개의 화상 및 결상계의 개구 조리개(AS)의 화상을 검지하는 센서를 나타낸다. 센서(41)는 피검 물체 측에 배치된다. 센서(41)는 조명계의 개구 조리개 및 결상계의 개구 조리개의 동공면의 화상을 검지할 수 있는 한 어느 곳에든 위치될 수 있다. 센서(41)는 결상계의 개구 조리개의 화상 및 조명계의 제1 개구 조리개의 화상을 검지하여, 결상계의 개구 조리개에 대한 조명계의 제1 개구 조리개의 변위량을 검출하는 제2 화상 센서로서 작용한다.
도 6은 조명계의 개구 조리개를 갖는 회전 테이블(4)의 상세를 나타낸다. 복수의 개구 조리개(4A 내지 4C)가 전술된 바와 같이 회전 테이블(4)에 형성된다. 광원(1)에 의해 방출된 조명광은 조명 릴레이 광학계(2, 3)를 통해, 회전 테이블(4)에 형성되는 조명계의 복수 유형의 개구 조리개(4A 내지 4C) 중 하나를 통과한다. 조명계의 개구 조리개(4A 내지 4C)는 예를 들어 모터를 사용하여 회전 테이블(4)을 구동시킴으로써 회전식[터릿식(turret scheme)]으로 서로 간에 절환될 수 있다.
모터의 회전 원점은 원점 검출용 모터를 회전시킴으로써 사전에 얻어진다. 원점 검출 방법과 관련하여, 회전 테이블(4)에 형성되는 슬릿(4D)이 광-스위치(PS1)의 검출 유닛을 통과하는 위치가 회전 원점으로서 결정된다. 조명계의 각각의 개구 조리개의 개구 직경을, 결상 배율을 고려하여 결상계의 개구 조리개의 개구 직경으로 변환함으로써 얻어지는 값을 σ로 하는 경우, 조명계의 개구 조리개(4A, 4B)는 σ<1을 만족하는 반면에, 조명계의 개구 조리개(4C)는 σ>1을 만족한다. σ<1을 만족하는 조명계의 개구 조리개(4A, 4B)는 실제로 물체를 계측하도록 사용되는 반면에 σ>1을 만족하는 조명계의 개구 조리개(4C)는 조정용으로 사용된다.
σ<1을 만족하는 조명계의 개구 조리개(4A, 4B)는 회전 테이블(4) 내의 조명계의 복수의 제1 개구 조리개로서 작용하는 반면에 σ>1을 만족하는 조정용으로 사용하기 위한 조명계의 개구 조리개(4C)는 조명계의 제2 개구 조리개로서 작용한다. 조명계의 개구 조리개(4A, 4B, 4C) 각각은 회전 테이블(4)을 회전시킴으로써 결상계의 개구 조리개(AS)와 광원 사이의 조명광의 광로 내에 있는 조명계의 동공면 상에 배치될 수 있다.
전술된 상이한 유형의 개구 조리개를 사용하여 결상계의 개구 조리개(AS) 및 조명계의 개구 조리개의 위치를 계측하는 방법이 다음으로 설명될 것이다. 먼저, 센서(41)는 조명계의 동공면 상에 위치되는 결상계의 개구 조리개(AS)를 통과한 조명광을 사용하여 결상계의 개구 조리개(AS)의 화상을 검지한다. 다음으로, 물체를 계측하는데 사용되는 조명계의 개구 조리개(4B)가 회전 테이블(4)을 회전시킴으로써 조명계의 동공면 상에 배치되고, 센서(41)가 조명계의 개구 조리개(4B)의 화상을 검지한다. σ>1을 만족하는 조명계의 개구 조리개(4C)는 전술된 바와 같이 결상계의 개구 조리개(AS)를 계측하는데 사용된다.
도 7a 및 7b는 전술된 방법에 따라 센서(41)에 의해 조명계의 개구 조리개(4B) 및 결상계의 개구 조리개(AS)의 화상을 검지한 결과를 도시한다. 도 7a는 결상계의 개구 조리개(AS)의 화상을 검지한 결과이다. 도 7b는 실제로 물체를 계측하는데 사용되는 조명계의 개구 조리개(4B)의 화상을 검지한 결과이다. 도면 번호(42)는 센서 상의 결상계의 개구 조리개(AS)의 화상을 나타내고; 도면 부호(43)는 센서 상의 조명계의 개구 조리개(4B)의 화상을 나타낸다. 도 7a는 화상(42)의 중심이 원점이 되도록, 위치 검출 장치의 계측 방향에 의해 규정되는 X-Y 좌표계가 적용된다.
이 경우에, 화상 검지 결과는 결상계의 개구 조리개(AS)의 화상(42)과 조명계의 개구 조리개(4B)의 화상(43) 사이의 위치 관계를 나타내고: 조명계의 개구 조리개(4B)의 중심은 도 7b에 도시된 바와 같이, 결상계의 개구 조리개(AS)의 중심에 대해 ΔX 및 ΔY 만큼 변위된다. 결상계의 개구 조리개(AS) 및 조명계의 개구 조리개(4B)는 이들 변위(ΔX 및 ΔY)를 기초로 하여 조정될 수 있다. 비록, 도 7b가 결상계의 개구 조리개(AS)의 화상을 도시하지만, 실질적으로 조명계의 개구 조리개(4B)에 대응하는 화상(43)만이 검지될 수 있다. 다시 말해, 만약 σ<1이라면, 결상계의 개구 조리개(AS)의 화상은 검지될 수 없지만, 조명계의 개구 조리개(4B)의 화상(43)은 검지될 수 있다. 반대로, σ>1이라면, 결상계의 개구 조리개(AS)의 화상이 검지될 수 있다.
[제2 실시예]
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 검출 장치를 포함하는 노광 장치의 주요부를 도시하는 개략적인 블록도이다. 도 8은 위치 검출 장치의 OA 검출계(24)를 중심에 도시한다. 도면 번호(22)는 투영 광학계를 나타낸다. 본 실시예에 따른 OA 검출계(24)는 조명계의 개구 조리개(4B)의 보정 처리를 자동으로 수행하는 기구를 수용하여 상기 결상계의 개구 조리개(AS)에 대한 조명계의 개구 조리개(4B)의 변위의 부정적인 영향을 감소시킨다.
광원 유닛(LS)은 발열체인 HeNe 레이저(LS1) 및 할로겐 램프(LS2)를 수용하며, 이에 따라 온도 안정성이 요구되는 OA 검출계(24)로부터 이격된다. 광원 유닛(LS)은 또한 광원 절환 미러(LS3) 및 광원으로부터의 광을 섬유(FB)의 입사 단부에 집광시키는 광학계(LS4)를 수용한다.
주 제어기(51)는 광원으로서 HeNe 레이저(LS1)를 사용할지 또는 할로겐 램프(LS2)를 사용할지 여부에 대한 컴퓨터(50)로부터의 지령에 따라, 광원 절환 미러(LS3)를 구동한다. 즉, HeNe 레이저(LS1)가 광원으로서 선택되는 경우, 광원 절환 미러(LS3)는 도 8에 점선으로 표시된 바와 같이, 광로로부터 퇴피하여, HeNe 레이저(LS1)로부터의 광이 광학계(LS4)를 통해 섬유(FB)의 입사 단부 상에 집광된다. 만약, 할로겐 램프(LS2)가 광원으로서 선택되는 경우, 할로겐 램프(LS2)로부터의 광이 광원 절환 미러(LS3)에 의해 반사되고, 광학계(LS4)를 통해 섬유(FB)의 입사 단부 상에 집광된다. HeNe 레이저(LS1) 및 할로겐 램프(LS2)는 당연히 상호 교환 가능하다.
OA 검출계(24)의 조명광(IL)은 OA 검출계(24)의 조명계(OAIL)에 접속되는 섬유(FB)에 의해 광원 유닛(LS)으로부터 도광된다. 섬유(FB)의 출사 단부로부터의 조명광(IL)은 조명 릴레이 광학계(2, 3)를 통해, 회전 테이블(4)에 형성되는 조명계의 복수 유형의 개구 조리개(4A, 4B, 4C) 중 하나를 통과한다. 조명계의 개구 조리개와 광원[HeNe 레이저(LS1) 또는 할로겐 램프(LS2)]의 유형의 조합에 의해 형성되는 조명 조건이 설정되는 경우, 컴퓨터(50)는 모터(44)의 회전 원점으로부터의 회전량을 주 제어기(51)로 전달한다. 모터(44)의 회전 원점은 원점 검출을 위해 모터(44)를 회전시킴으로써 사전에 얻어진다.
주 제어기(51)는 지시된 회전량에 따라 모터(44)를 구동시킴으로써 조명광(IL)이 조명계의 개구 조리개(4A, 4B, 4C) 중 하나를 통과하도록 설정한다. 조명계의 개구 조리개를 통과한 조명광(IL)은 광로 이행(shift)에 사용하기 위한 투명한 평행판(47)을 통과한다. 평행판(47)은 동공면에 인접하여, 즉 조명계의 개구 조리개에 인접하여 배치되며, 조명광(IL)에 대한 기울기는 모터(48)를 사용하여 구동시킴으로써 조정될 수 있다.
조명 조건이 설정될 때, 컴퓨터(50)는 모터(48)의 회전 원점으로부터의 회전량을 주 제어기(51)로 전달한다. 모터(48)의 회전 원점은 원점 검출을 위해 모터(48)를 회전시킴으로써 사전에 얻어진다. 주 제어기(51)는 지시된 회전량에 따라 모터(48)를 구동시키고, 평행판(47)은 조명광(IL)의 광축에 대한 주어진 경사를 갖기 때문에 W 방향으로 조명광(IL)을 평행하게 이행시킨다.
조명광(IL)은 조명 콘덴서 렌즈(3)를 통해 조명 시야 조리개(45)를 조사한다. 조명 시야 조리개(45)로부터 나온 조명광(IL)은 조명 광학계(5)를 통과하여 편광 빔 스플리터(6)에 부딪힌다. 조명광(IL) 중 P-편광 성분[지면에 평행한 성분(V-방향 성분)]은 편광 빔 스플리터(6)를 투과한다. 편광 빔 스플리터(6)는 검출광을 고효율로 검출하는데 사용되기 때문에, 광량과 관련된 여하의 문제를 일으키지 않는 한, 전형적인 하프 미러(half mirror)일 수 있다. 편광 빔 스플리터(6)를 투과한 조명광(IL)은 반사 프리즘(46)에 의해 웨이퍼(W)를 향해 하방으로 반사된다. λ/4 플레이트(8)는 반사 프리즘(46) 아래에 위치된다. λ/4 플레이트(8)를 투과한 조명광(IL)은 원 편광으로 변환되고, 결상계의 개구 조리개(AS) 및 대물 렌즈(9)를 통해 웨이퍼(W) 상에서 검출되는 웨이퍼 마크(WM)를 조사한다.
웨이퍼(W)는 X, Y 및 Z 방향, 및 X-, Y- 및 Z-축을 중심으로 한 회전 방향으로 구동될 수 있는 웨이퍼 스테이지(20) 상에 유지된다. 웨이퍼 스테이지(20)는 컴퓨터(50)로부터의 지시에 따라 스테이지 제어기(49)에 의해 구동될 수 있다.
웨이퍼 마크(WM)에 의한 반사, 회절 및 산란시 발생되는 결상광(ML)은 대물 렌즈(9), 결상계의 개구 조리개(AS) 및 λ/4 플레이트(8)를 투과한다. λ/4 플레이트(8)를 투과한 결상광(ML)은 지면에 직교하는 방향(W 방향)으로 원 편광으로부터 선형 편광(S-편광)으로 변환된다. 결상광(ML)은 반사 프리즘(46)을 통해 편광 빔 스플리터(6)로 도광되며, 편광 빔 스플리터(6)에 의해 릴레이 렌즈(7)를 향해 반사된다. 릴레이 렌즈(7)는 일시적으로 웨이퍼 마크(WM)의 화상을 결상한다. 그 후, 결상 광학계(10)가 센서(제1 화상 센서)(11)의 수광면 상에 다시 웨이퍼 마크(WM)의 화상을 결상한다. 센서(11)에 의해 검출된 웨이퍼 마크 신호는 주 제어기(51)를 통해 컴퓨터(50)에 입력된다. 컴퓨터(50)는 수신된 웨이퍼 마크 신호를 기초로 한 웨이퍼(W)의 위치 및 웨이퍼 스테이지(20)의 위치를 계산한다. 스테이지 제어기(49)는 얻어진 계산 결과를 기초로 하여 웨이퍼 스테이지(20)를 구동시킴으로써 웨이퍼(W)를 정렬시킨다.
평행판(47) 및 조명계의 개구 조리개를 갖는 회전 테이블(4)을 조정하기 위해, 컴퓨터(50)에 의해 지시된 조정량을 계산하는 방법이 이어서 설명될 것이다. 컴퓨터(50)는 OA 검출계(24)의 디포커스 특성이 최소화되도록 이 조정량을 결정한다. 이를 위해, 각각의 조명 조건하에서의 디포커스 특성이 미리 계측된다.
디포커스 특성을 계측하는 절차는 다음과 같다:
1. 웨이퍼 스테이지(20)는 최상의 포커스 평면으로부터 -a만큼 Z 방향[투영 광학계(22)의 광축 방향]으로 구동된다.
2. 웨이퍼 마크(WM)가 계측되고, 계측값이 f(-a)로서 규정된다.
3. 웨이퍼 스테이지(20)가 최상의 포커스 평면으로부터 +a만큼 Z 방향으로 구동된다.
4. 웨이퍼 마크(WM)가 계측되고, 계측값이 f(+a)로서 규정된다.
5. 디포커스 특성Δ={f(+a)-f(-a)}/2a이 계산된다.
비록, 웨이퍼 마크(WM)가 전술된 절차에 있어서 두 부분에서 계측되지만, 두 지점을 초과하는 지점에서 계측될 수도 있다.
컴퓨터(50)는 양자 모두에 있어 Δ의 절대값이 최소인, 조명계의 개구 조리개를 갖는 회전 테이블(4)의 회전량 및 평행판(47)의 경사량을 계산 및 저장한다. 각각의 조건이 선택될 때, 컴퓨터(50)는 자체에 저장되는 회전 테이블(4)의 회전량 및 평행판(47)의 경사량을 주 제어기(51)로 전달하며, 웨이퍼(W)의 표면 상에서의 조명광(IL)의 광축의 경사를 제어한다.
각각의 조건하에서, 제1 실시예에서 설명된, 결상계의 개구 조리개(AS)와 조명계의 개구 조리개 사이의 상대적 위치는 바람직하게 전술된 디포커스 특성이 최소화되도록 회전 테이블(4) 및 평행판(47)이 조정될 때 계측 및 저장된다. 전술된 바와 같이, 컴퓨터(50)에 미리 저장된 회전 테이블(4)의 회전량 및 평행판(47)의 경사량에 대한 정보가 주 제어기(51)에 부여되고, 이들 부재를 구동시키는 경우라도, 결상계의 개구 조리개(AS)와 조명계의 개구 조리개 사이의 위치 관계는 예를 들어 구동 오차의 부정적인 영향으로 인해 재현되지 않는 경우가 있다. 이 경우에, 필연적으로 디포커스 특성이 악화된다. 비록, 전술된 디포커스 특성이 다시 계측되어 조명 조건을 변경할 수 있지만, 이 계측은 임의의 시간이 요구되어 처리량에 있어 불리하다. 이를 방지하기 위해, 조정 후에 개구 조리개 사이의 위치 관계가 저장된다. 이 동작의 경우, 디포커스 특성은 조명 조건이 변경되는 경우라도 개구 조리개를 직접 계측하고 조정함으로써 최소화될 수 있다.
회전 테이블(4), 평행판(47) 및 결상계의 개구 조리개(AS)가 결상면의 푸리에 변환면으로 작용하는 동공면 근방에 위치되기 때문에, 결상계의 개구 조리개(AS)에 대한 조명계의 개구 조리개의 편심 조정은 웨이퍼(W)의 표면 상의 조명광(IL)의 광축의 경사 조정에 달한다. 이러한 이유로, 조명계의 개구 조리개의 편심을 조정하는 방향은 웨이퍼(W) 상의 웨이퍼 마크(WM)를 계측하기 위한 방향으로서의 웨이퍼 스테이지(20)의 X 또는 Y 방향(도시되지 않음)과 정합할 필요가 있다. 다시 말해, 디포커스 특성은 X 및 Y 방향 중 하나에 있어서만 영향을 미치도록 회전 테이블(4)의 회전량 조정[또는 평행판(47)의 경사량 조정]에 의해 조정된다. 이는 디포커스 특성이 최소화되는 회전 테이블(4)의 회전량[또는 평행판(47)의 경사량]의 계산을 용이하게 한다.
실제로, 결상계의 개구 조리개(AS)에 대한 조명계의 개구 조리개(4B)의 변위의 부정적인 영향을 감소시키기 위해, 조명계의 개구 조리개(4B)를 보정하는 처리의 방법이 도 9a 및 9b를 참조하여 설명될 것이다. 도 9a 및 9b는 평행판(47) 및 조명계의 개구 조리개를 갖는 회전 테이블(4)의 기능을 설명하는 개략도이다. 도 9a에 도시된 바와 같이, 조명계의 개구 조리개(4A 내지 4C)는 중심으로서 회전 테이블(4)의 회전 중심을 갖는 단일 원의 원주 상에 배열되고, 회전 테이블(4)은 조명광(IL)이 원주에 대한 접선이 수직(또는 수평)인 위치를 투과하도록 배치된다. 조명계의 개구 조리개(4B)가 배치되는 단일 원의 반경이 R이 되도록 하고, 회전 테이블(4)의 조정량을 Δθ으로 하며, 각각 Δθ에 대한 동공면 상의 V- 및 W-축 방향으로의 조명계의 개구 조리개의 편심량을 ΔV 및 ΔW으로 한다. 이에 따라, ΔV 및 ΔW는 다음과 같이 주어진다:
Figure 112010016547233-pat00001
편심량(ΔW)은 Δθ이 매우 작은 범위에서는 무시될 수 있다. 따라서, 회전 테이블(4)이 조명광(IL)의 광축에 평행한 축을 중심으로 매우 작은 각도를 통해 회전되는 경우, 조명계의 개구 조리개(4B)가 조명광(IL)의 광축에 직교하는 V-축 방향으로만 이동한다고 가정할 수 있다.
또한, 평행판(47)이 조명광(IL)의 광축에 직교하는 V-축을 중심으로 회전되는 경우, 조명광(IL)의 광축은 조명계의 개구 조리개가 이동하는 V-축 방향에 직교하는 W-축 방향으로 이행한다. 도 9b는 결상면의 푸리에 변환면으로서 작용하는 동공면 내의 조명계 및 결상계의 개구 조리개를 도시한다. 결상계의 개구 조리개(AS)의 위치에 대한 조명계의 개구 조리개(4B)의 위치는 회전 테이블(4)의 회전 조정에 의해 V-축 방향으로 조정되며, 평행판(47)의 경사 조정에 의해 W-축 방향으로 조정된다.
모터(44)는 조명광의 광축에 평행한 축을 중심으로 회전 테이블(4)을 회전시킨다. 또한, 모터(48)는 조명광의 광축에 직교하는 축을 중심으로 평행판(47)을 회전시킨다. 각각 모터(44, 48)를 통해 회전 테이블(4) 및 평행판(47)의 회전을 제어함으로써 조명계의 개구 조리개를 보정하는 처리를 수행한다. 도 5에 도시된 제어기(16) 및 도 8에 도시된 주 제어기(51)는 각각 센서(41)가 조명계의 개구 조리개(4B) 및 결상계의 개구 조리개(AS)의 화상을 검지할 수 있도록 함으로써, 조명계의 개구 조리개(4B)를 보정하는 처리를 수행하는 제어기로서 기능한다.
제2 실시예에서, 조명계의 개구 조리개를 보정하는 처리는 회전 테이블(4) 및 평행판(47)의 회전을 제어함으로써 수행된다. 그러나, 조명계의 제1 개구 조리개를 보정하는 처리는 평행판(47)의 회전축과 조명광의 광축 양자에 직교하는 축을 중심으로 회전 가능한 평행판을 추가로 배치하고, 복수의 평행판의 회전을 제어함으로써 수행될 수도 있다.
회전 테이블(4) 및 평행판(47)의 회전, 또는 복수의 회전판의 회전을 제어함에 의한 보정 처리는 조명 조건에 있어서의 변화에 따라 수행된다.
섬유(FB)의 출사 단부는 또한 동공면으로서 작용한다는 점을 유의해야 한다. 광원 유닛(LS)이 HeNe 레이저(LS1)와 할로겐 램프(LS2) 사이에서 절환될 때, 섬유(FB)의 출사 단부에서의 조사 분포가 변경된다는 사실(HeNe 레이저와 관련된 요소에 의해 작은 반점이 발생된다는 사실)에 의한 동공면 조사 분포 성분이 고려된다. 이러한 방식으로, 조명계의 개구 조리개의 위치는 디포커스 특성이 최소화되도록 최적으로 조정된다.
[디바이스 제조 방법의 실시예]
본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스(예를 들어, 반도체 디바이스 및 액정 표시 디바이스) 제조 방법이 이하 설명될 것이다. 이 방법은 본 발명이 적용되는 노광 장치를 사용할 수 있다.
반도체 디바이스는 웨이퍼(반도체 기판) 상에 집적 회로를 형성하는 전처리 및 전처리에 의해 웨이퍼 상에 형성된 집적 회로의 칩을 상품으로 완성시키는 후-처리에 의해 제조된다. 전처리는 전술된 노광 장치를 사용하여 감광제로 도포된 웨이퍼를 노광하는 단계, 및 웨이퍼를 현상하는 단계를 포함할 수 있다. 후-처리는 조립 단계(다이싱 및 본딩) 및 패키징 단계(캡슐화)를 포함할 수 있다. 또한, 액정 표시 디바이스는 투명 전극을 형성하는 단계에 의해 제조된다. 투명 전극을 형성하는 단계는 투명 도전막이 증착된 유리 기판을 감광제로 도포하는 단계, 전술된 노광 장치를 사용하여 감광제로 도포된 유리 기판을 노광하는 단계, 및 유리 기판을 현상하는 단계를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 디바이스 제조 방법은 생산성 및 디바이스의 품질 중 적어도 하나에 있어서 종래의 기술에 비해 더욱 유리하다.
본 발명은 예시적인 실시예와 관련하여 설명되었지만, 본 발명이 개시된 예시적인 실시예에 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 이하의 청구범위의 범주는 이러한 모든 변형 및 동등 구조 및 기능을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.
3: 조명 콘덴서 렌즈 4: 회전 테이블
5: 조명 광학계 6: 편광 빔 스플리터
7: 릴레이 렌즈 8: λ/4 플레이트
9: 대물 렌즈 10: 결상 광학계
11: 화상 센서 20: 스테이지
22: 투영 광학계 24: OA 검출계
46: 반사 프리즘 47: 평행판
48: 모터 4A, 4B, 4C: 개구 조리개

Claims (11)

  1. 마크의 화상의 위치를 기초로 하여 피검 물체의 위치를 검출하는 위치 검출 장치이며,
    상기 물체 상에 형성된 상기 마크의 화상을 결상하도록 구성되는 결상계와,
    광원에 의해 방출되는 조명광을 상기 결상계의 일 부분을 통해 상기 마크에 조사하도록 구성되는 조명계로서, 상기 조명계의 제1 개구 조리개 및 상기 조명계의 제2 개구 조리개를 갖는 회전 테이블을 포함하고, 상기 조명계의 제1 개구 조리개 및 제2 개구 조리개 양자 모두가 상기 회전 테이블을 회전시킴으로써 상기 결상계의 개구 조리개와 상기 광원 사이의 상기 조명광의 광로 내에 있는 상기 조명계의 동공면(pupil plane) 상에 배치될 수 있는 조명계와,
    상기 결상계에 의해 결상된 상기 마크의 화상을 검출하도록 구성되는 제1 화상 센서와,
    상기 결상계의 개구 조리개의 화상 및 상기 제1 개구 조리개의 화상을 검지하도록 구성되는 제2 화상 센서와,
    제어기를 포함하며,
    상기 제어기는,
    상기 제2 화상 센서가 상기 동공면 상에 배치되는 상기 제2 개구 조리개를 통과한 조명광을 사용하여 상기 결상계의 개구 조리개의 화상을 검지하도록 하며,
    상기 회전 테이블을 회전시킴으로써 상기 동공면 상에 상기 제1 개구 조리개를 배치시키고, 상기 제2 화상 센서가 상기 제1 개구 조리개를 통과한 조명광을 사용하여 상기 제1 개구 조리개의 화상을 검지하도록 하고,
    상기 결상계의 개구 조리개에 대한 상기 제1 개구 조리개의 변위의 부정적인 영향을 감소시키기 위해, 상기 결상계의 개구 조리개의 검지 화상과 상기 제1 개구 조리개의 검지 화상을 기초로 하여 상기 제1 개구 조리개의 보정 처리를 수행하며,
    상기 위치 검출 장치는 상기 보정 처리가 실행된 상기 제1 개구 조리개를 통과한 조명광을 사용하여 상기 물체의 위치를 검출하는 위치 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조명계는, 상기 조명광의 광축에 수직한 축을 중심으로 회전 가능하고 상기 제1 개구 조리개를 통과한 조명광을 투과시키도록 구성되는 평행판을 더 포함하며,
    상기 제어기는 상기 회전 테이블 및 상기 평행판의 회전을 제어함으로써 상기 보정 처리를 수행하는 위치 검출 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 조명계는, 상기 조명광의 광축에 수직한 평면에서 직교하는 2개의 축을 중심으로 각각 회전 가능하고 상기 제1 개구 조리개를 통과한 조명광을 투과시키도록 구성되는 2개의 평행판을 더 포함하며,
    상기 제어기는 상기 2개의 평행판의 회전을 제어함으로써 상기 보정 처리를 수행하는 위치 검출 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 회전 테이블 내의 상기 제1 개구 조리개는 복수의 제1 개구 조리개를 포함하고, 상기 제어기는 상기 복수의 제1 개구 조리개로부터 선택된 제1 개구 조리개에 따라 상기 보정 처리를 수행하는 위치 검출 장치.
  5. 기판이 레티클과 정렬된 후에, 상기 레티클을 통해 상기 기판을 노광하는 노광 장치이며,
    상기 정렬을 위해, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 위치 검출 장치를 포함하는 노광 장치.
  6. 제5항에 기재된 노광 장치를 사용하여 레티클을 통해 기판을 복사 에너지로 노광하는 단계와,
    상기 노광된 기판을 현상하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법.
  7. 위치 검출 장치를 사용하여 피검 물체의 위치를 검출하는 위치 검출 방법이며,
    상기 위치 검출 장치는, 상기 물체 상에 형성된 마크의 화상을 결상하도록 구성되는 결상계와; 광원에 의해 방출되는 조명광을 상기 결상계의 일 부분을 통해 상기 마크에 조사하도록 구성되는 조명계와; 상기 결상계에 의해 결상된 상기 마크의 화상을 검출하도록 구성되는 제1 화상 센서를 포함하고, 상기 제1 화상 센서에 의해 검출된 상기 마크의 화상의 위치를 기초로 하여 상기 물체의 위치를 검출하며,
    상기 조명계는 제1 개구 조리개 및 제2 개구 조리개를 갖는 회전 테이블을 포함하고, 상기 제1 개구 조리개 및 제2 개구 조리개 양자 모두는 상기 회전 테이블을 회전시킴으로써 상기 결상계의 개구 조리개와 상기 광원 사이의 상기 조명광의 광로 내에 있는 상기 조명계의 동공면(pupil plane) 상에 배치될 수 있으며,
    상기 위치 검출 방법은,
    상기 결상계의 개구 조리개의 화상 및 상기 제1 개구 조리개의 화상을 검지하도록 구성되는 제2 화상 센서를 제공하는 단계와,
    상기 제2 화상 센서가, 상기 동공면 상에 배치되는 상기 제2 개구 조리개를 통과한 조명광을 사용하여 상기 결상계의 개구 조리개의 화상을 검지하도록 하는 단계와,
    상기 회전 테이블을 회전시킴으로써 상기 동공면 상에 상기 제1 개구 조리개를 배치하고, 상기 제2 화상 센서가, 상기 제1 개구 조리개를 통과한 조명광을 사용하여 상기 제1 개구 조리개의 화상을 검지하도록 하는 단계와,
    상기 결상계의 개구 조리개에 대한 상기 제1 개구 조리개의 변위의 부정적인 영향을 감소시키기 위해, 상기 결상계의 개구 조리개의 검지 화상과 상기 제1 개구 조리개의 검지 화상을 기초로 하여 상기 제1 개구 조리개의 보정 처리를 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 위치 검출 장치는 상기 보정 처리가 실행된 상기 제1 개구 조리개를 통과한 조명광을 사용하여 상기 물체의 위치를 검출하는 위치 검출 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 조명계는, 상기 조명광의 광축에 수직한 축을 중심으로 회전 가능하고 상기 제1 개구 조리개를 통과한 조명광을 투과시키도록 구성되는 평행판을 더 포함하며,
    상기 보정 처리는 상기 회전 테이블 및 상기 평행판을 회전시킴으로써 수행되는 위치 검출 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 조명계는, 상기 조명광의 광축에 수직한 평면에서 직교하는 2개의 축을 중심으로 각각 회전 가능하고 상기 제1 개구 조리개를 통과한 조명광을 투과시키도록 구성되는 2개의 평행판을 더 포함하며,
    상기 보정 처리는 상기 2개의 평행판을 회전시킴으로써 수행되는 위치 검출 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 회전 테이블 내의 상기 제1 개구 조리개는 복수의 제1 개구 조리개를 포함하고,
    상기 보정 처리는 상기 복수의 제1 개구 조리개로부터 선택된 제1 개구 조리개에 따라 수행되는 위치 검출 방법.
  11. 기판이 레티클과 정렬된 후에, 상기 레티클을 통해 상기 기판을 노광하는 노광 방법이며,
    상기 기판의 정렬을 위해, 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 위치 검출 방법을 포함하는 노광 방법.
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