KR102024979B1 - 노광 장치, 노광 방법 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

노광 장치, 노광 방법 및 디바이스 제조 방법 Download PDF

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Abstract

노광 장치는, 투영 광학계에 의해 기판측 기준 마크 상에 투영된 마스크측 기준 마크의 이미지의, 상기 기판측 기준 마크에 대한 상기 투영 광학계의 광축에 직교하는 상기 제2 방향의 위치 어긋남 양과 상기 제1 방향의 기판 스테이지의 이동량 사이의 관계에 대한 정보를 취득한다. 제어부는, 상기 정보에 기초하여 상기 기판 스테이지를 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로 구동하면서, 상기 계측기가 상기 광량을 계측하게 함으로써 상기 계측 결과에 기초하여 초점 위치를 결정한다.

Description

노광 장치, 노광 방법 및 디바이스 제조 방법{EXPOSURE APPARATUS, EXPOSURE METHOD, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 노광 장치, 노광 방법 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
마이크로디바이스(반도체 소자, 액정 표시 소자 등)를 포토리소그래피 공정에서 제조할 때에, 마스크의 패턴을 기판에 투영하여 기판을 노광하는 노광 장치가 사용되고 있다. 마스크의 패턴을 기판에 정확하게 투영하기 위해서, 마스크와 기판 사이의 초점 위치 정렬(포커스 캘리브레이션)을 정밀하게 행하는 것이 노광 장치에 요구된다. 포커스 캘리브레이션 방법의 일례는 투영 광학계를 거쳐 마스크에 대한 기판의 상대 위치 및 마스크의 패턴의 초점 위치를 계측하는 TTL(Through The Lens) 방법을 포함한다.
도 8은, TTL 방법의 포커스 캘리브레이션 기능을 갖는 종래의 노광 장치의 일례를 도시하는 개략도이다. 도 8에 나타나는 종래의 노광 장치에서의 포커스 캘리브레이션의 일례를 나타낸다. 마스크(2) 또는 마스크 스테이지(3) 상에 배치되어 있는 마스크측 기준 마크를 조명 광학계(1)로 조명하기 위해서, 주제어부(7)는 마스크 스테이지 제어부(8)에 명령을 발하여 마스크 스테이지(3)를 이동시킨다. 주제어부(7)는, 기판 스테이지(6) 상의 기판측 기준 마크(9)가 마스크측 기준 마크에 대응하여 배치되도록 기판 스테이지 제어부(11)에 명령을 발하여 기판 스테이지(6)를 이동시킨다. 주제어부(7)는, 기판 스테이지(6)를 Z 방향으로 미세하게 구동시킨다. 처리부(12)는, 검출 광량이 그 피크에 도달하는 좌표 위치(Z0)를 산출한다. 도 9는 이때의 검출 광량과 Z 방향의 좌표 위치 사이의 관계를 나타낸다. 검출 광량이 그 피크에 도달하는 위치(Z0)는, 마스크측 기준 마크와 기판측 기준 마크(9)가 공액 위치 관계에 있을 경우에 취득된다. 그 광량의 최대값을 찾음으로써 초점 위치를 산출한다. 처리부(12)는, 산출된 초점 위치 정보를 주제어부(7)에 송신한다. 주제어부(7)는, 기판 스테이지 제어부(11)에 명령을 발하고, 기판 스테이지(6)를 초점 위치의 어긋남 양만큼 Z 방향으로 구동함으로써 마스크(2)의 패턴의 초점 위치를 기판(5)에 정합시킬 수 있다.
일본 특허 공개 번호 4-348019는, 기판측 기준 마크를 조명하고, 투영 광학계에 의해 마스크측 기준 마크의 이미지(image)의 반사광을 투영 광학계 및 기판측 기준 마크를 거쳐 수광하며, 그 광량의 변화를 검출함으로써 초점 위치를 산출하는 방법을 개시하고 있다.
그러나, 초점 위치를 계측할 때에, 마스크의 계측 패턴(마스크측 기준 마크)의 X 및 Y 방향의 투영 위치와 기판측 기준 마크(9)의 X 및 Y 방향의 위치와의 사이의 위치 어긋남과, 투영 광학계(4)의 기판측 텔레센트리시티(telecentricity)의 양자 모두가 존재한다. 텔레센트리시티는 물체의 깊이 방향에 대한 배율 오차를 지칭한다. 이 경우에는, 초점 위치의 계측값이 빗나간다. 도 10a에서, 100a 내지 100c는, 위치 어긋남과 텔레센트리시티가 없는 이상적인 상태(A)를 나타낸다. 도 10b에서, 200a 내지 200c는 위치 어긋남 및 텔레센트리시티의 양자 모두가 존재하는 상태(B)를 나타낸다. 도 10a의 100a와 도 10b의 200a의 각각은, 마스크측 기준 마크의 초점 위치가 기판측 기준 마크(9)의 Z 방향의 위치(a)에 정합되는 상태(베스트 포커스(Best Focus) 상태)를 나타낸다. 도 10a의 100b와 도 10b의 200b의 각각은, 마스크측 기준 마크의 초점 위치에 대하여, 기판측 기준 마크(9)의 Z 방향의 위치가 플러스 방향으로 어긋난 위치(b)에 있는 상태(+디포커스(Defocus) 상태)를 나타낸다. 도 10a의 100c와 도 10b의 200c의 각각은, 마스크측 기준 마크의 초점 위치에 대하여, 기판측 기준 마크(9)의 Z 방향의 위치가 마이너스 방향으로 어긋난 위치(c)에 있는 상태(-디포커스 상태)를 나타낸다. 도 10b의 200a에 도시된 바와 같이, 상태 B는, 베스트 포커스 상태에서의 계측 패턴의 X 방향의 투영 위치가 기판측 기준 마크(9)의 X 방향의 중심에 대하여 어긋나 있는, 즉 위치 어긋남이 존재하는 것을 나타내고 있다. 도 11은, 도 10a 및 도 10b의 상태 A 및 상태 B에서의 Z 방향의 위치와 센서(10)에 의해 검출되는 광량 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 곡선 A 및 C는 각각 상태 A 및 B에 대응한다. 도 11에서, Z1 및 Z2는 도 10a 및 도 10b의 상태 A 및 상태 B에서 각각 계측되는 초점 위치의 계측값을 나타낸다. 도 10a 및 도 10b의 상태 A와 상태 B 사이에서, 초점 위치가 동일함에도 불구하고, 도 11로부터 산출되는 초점 위치의 상이한 계측값(Z1 및 Z2)이 취득된다. 즉, 위치 어긋남 및 텔레센트리시티의 양자 모두가 존재하는 상태(B)에서는 초점 위치의 계측값이 빗나간다는 것을 알았다. 위치 어긋남과 텔레센트리시티 중 적어도 하나가 0으로 설정될 수 있는 한은, 계측값의 빗나감은 전혀 발생하지 않는다. 그러나, 실제로, 위치 어긋남과 텔레센트리시티 중 하나라도 0으로 하는 것은 극히 곤란하다. 또한,텔레센트리시티가 0인 경우에도, 기판 스테이지(6)가 Z 방향으로 구동될 때에 X 및 Y 방향으로 구동 오차가 존재하면, 초점 위치의 계측 빗나감은 마찬가지로 발생한다.
이에 대처하기 위해서, 본 발명의 목적은 초점 위치를 정확하게 계측하는 노광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 마스크 스테이지에 의해 보유 지지되는 마스크의 패턴을 기판 상에 투영하도록 구성되는 투영 광학계와, 상기 투영 광학계의 광축에 평행한 제1 방향 및 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 이동가능하고 상기 기판을 보유 지지하도록 구성되는 기판 스테이지와, 마스크측 기준 마크, 상기 투영 광학계, 및 상기 기판 스테이지 상에 배치된 기판측 기준 마크를 통해 투과되는 광량을 계측하도록 구성되는 계측기와, 상기 계측기의 계측 결과에 기초하여 상기 투영 광학계의 초점 위치를 결정하도록 구성되는 제어부를 포함하는 노광 장치가 제공된다. 상기 장치는, 상기 투영 광학계에 의해 상기 기판측 기준 마크 상에 투영된 상기 마스크측 기준 마크의 이미지의, 상기 기판 측 기준 마크에 대한 상기 제2 방향의 위치 어긋남 양과, 상기 제1 방향의 기판 스테이지의 이동량 사이의 관계에 대한 정보를 취득하도록 구성되는 취득 유닛으로서, 상기 위치 어긋남 양은 상기 기판 스테이지를 상기 제1 방향으로 구동할 때에 발생하는, 취득 유닛을 포함한다. 제어부는, 상기 기판 스테이지를 상기 제1 방향으로 구동함과 함께, 상기 정보를 사용하여 상기 기판 스테이지의 상기 제1 방향의 이동량에 대응하는 상기 제2 방향의 위치 어긋남 양만큼 상기 제2 방향으로도 상기 기판 스테이지를 구동하면서, 상기 계측기가 상기 광량을 계측하게 함으로서 상기 계측 결과에 기초하여 초점 위치를 결정한다.
본 발명의 추가적인 특징은 (첨부된 도면과 관련한) 예시적인 실시형태에 대한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 주사형 노광 장치를 도시하는 도면이다.
도 2는 포커스 캘리브레이션에 사용되는 마스크측 기준 마크의 예를 도시하는 도면이다.
도 3은 검출 광량으로부터 X 방향의 투영 위치를 산출하는 예를 도시하는 그래프이다.
도 4는 기판 스테이지의 Z 위치와 X 방향의 투영 위치로부터 X 방향의 텔레센트리시티를 산출하는 예를 도시하는 그래프이다.
도 5는 제1 실시형태에 따라 초점 위치를 결정할 때의 기판 스테이지를 구동하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 6은 이상적인 상태와 제1 실시형태의 광축 방향의 위치와 검출 광량 사이의 관계를 도시하는 그래프를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 노광 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 8은 TTL 방법의 포커스 캘리브레이션 기능을 갖는 종래의 노광 장치를 도시하는 도면이다.
도 9는 검출 광량으로부터 초점 위치를 결정하는 예를 도시하는 그래프이다.
도 10a 및 도 10b는, 이상적인 상태와, 위치 어긋남과 텔레센트리시티의 양자 모두가 존재하는 상태에서 초점 위치를 취득하는 상황을 도시하는 도면이다.
도 11은, 이상적인 상태와, 위치 어긋남과 텔레센트리시티의 양자 모두가 존재하는 상태의 광축 방향의 위치와 검출 광량 사이의 관계를 도시하는 그래프를 나타낸다.
본 발명의 다양한 예시적인 실시형태, 특징, 및 양태를 도면을 참고하여 이하에서 상세하게 설명한다.
[노광 장치]
도 1은, 본 발명의 TTL 방법의 포커스 캘리브레이션 기능을 갖는 주사형 노광 장치를 도시한다. 먼저, 주사 노광을 행하는 모드에 대해서 설명한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 조명 광학계(1)로부터 사출된 광은, 마스크 스테이지(3)에 보유 지지되고, 실제 디바이스 패턴(패턴)이 묘사되는 마스크(2)를 통해 투과되고, 투영 광학계(4)를 거쳐 기판(5)에 도달한다. 마스크(2)의 패턴면과 기판(5)은 투영 광학계(4)에 의해 공액 위치 관계에 있다. 그러므로, 마스크(2)의 패턴은 투영 광학계(4)에 의해 기판(5)에 투영된다. 투영 광학계(4)의 광축에 평행한 제1 방향(Z 방향) 및 그것에 직교하는 제2 방향(X 방향 및 Y 방향)으로 이동할 수 있는 기판 스테이지(6)가 기판(5)을 보유 지지한다. 마스크 스테이지(3)와 기판 스테이지(6)를 도 1의 Y 방향으로 동기하여 주사함으로써 마스크(2)의 패턴이 기판(5)에 투영되고 노광된다.
포커스 캘리브레이션의 일례를 나타낸다. 본 실시형태에서는, 텔레센트리시티 정보를 취득하는 취득 유닛(13)과, 텔레센트리시티 정보로부터 기판 스테이지(6)의 X 및 Y 방향의 구동량을 산출하는 구동량 산출 유닛(14)이 배치되며, 이들 양자 모두는 종래 기술에는 존재하지 않는다. 취득 유닛(13)은, 노광 장치 내부에서의 계측 또는 외부 입력에 의해 텔레센트리시티 정보를 취득할 수 있다. 즉, 취득 유닛(13)은, 기판 스테이지(6) 및 센서(10)를 사용하여 미리 취득된 텔레센트리시티 정보를 저장하는 저장 유닛을 포함할 수 있다. 대안적으로, 취득 유닛(13)은 사용자가 텔레센트리시티 정보를 입력하는 입력 유닛을 포함할 수 있다. 본 실시형태에서는, 노광 장치 내부에서 텔레센트리시티 정보를 미리 취득하여 저장하고, 저장된 텔레센트리시티 정보를 이용하는 모드를 이하에서 설명한다. 마스크(2) 위에 배치되어 있는 계측 패턴(마스크측 기준 마크)을 조명 광학계(1)로 조명하기 위해서, 주제어부(7)는 마스크 스테이지 제어부(8)에 명령을 발하고, 간섭계(도시되지 않음) 등을 사용하여 마스크 스테이지(3)를 X 및 Y 방향으로 이동시킨다. 계측 패턴은 마스크(2)가 아니라 마스크 스테이지(3)에 배치될 수 있다. 도 2는 계측 패턴의 예를 도시한다. 계측 패턴은, 광이 투과하는 미리결정된 선 폭과 피치를 갖는 패턴부와 광을 차폐하는 주변부로 구성된다.
주제어부(7)는, 기판 스테이지 제어부(11)에 명령을 발하고, 기판 스테이지(6) 상의 기판측 기준 마크(9)가 마스크(2) 상의 계측 패턴에 대응하여 배치되도록 간섭계(도시되지 않음) 등을 사용하여 기판 스테이지(6)를 X 및 Y 방향으로 이동시킨다. 기판측 기준 마크(9)는 마스크(2) 상의 계측 패턴에 대응하는 투과 패턴이다. 기판측 기준 마크(9) 밑에는 센서(계측기)(10)가 배치된다. 센서(10)는, 계측 패턴과 기판측 기준 마크(9)의 양자 모두를 통해 투과된 광의 광량을 계측한다.
주제어부(7)는, 기판 스테이지 제어부(11)에 명령을 발하고, 기판 스테이지(6)를 광축에 직교하는 방향(예를 들어, X 방향)으로 미세하게 구동시키며, 검출 광량이 그 피크에 도달하는 좌표 위치(X0)를 처리부(12)에 의해 산출한다. 주제어부(7), 처리부(12), 마스크 스테이지 제어부(8), 기판 스테이지 제어부(11), 및 구동량 산출 유닛(14)는 제어부(C)를 구성한다. 도 3은, 기판 스테이지(6)의 X 방향 위치와 검출 광량 사이의 관계를 나타낸다. 검출 광량이 그 피크에 도달하는 위치(X0)는 계측 패턴의 X 방향의 투영 위치가 된다. 주제어부(7)는, 기판 스테이지(6)를 미리결정된 양만큼 광축 방향(Z 방향)으로 구동시키고, 마찬가지로 계측 패턴의 X 방향의 투영 위치를 산출한다. 상기 수순을 반복함으로써, 기판 스테이지(6)의 Z 방향의 이동량과 계측 패턴의 투영 이미지의 X 방향의 위치 어긋남 양(투영 위치) 사이의 관계를 취득할 수 있다. 도 4는 기판 스테이지(6)의 Z 방향의 이동량과 계측 패턴의 투영 이미지의 X 방향의 위치 어긋남 양 사이의 관계를 나타낸다. X 방향의 텔레센트리시티(Tx)는 이하에 의해 표현될 수 있다:
Xm = Tx × Zs ...(1)
여기서, Zs는 기판 스테이지(6)의 Z 방향의 이동량이고, Xm은 투영 이미지의 X 방향의 위치 어긋남 양이다.
즉, Z 방향의 기판 스테이지(6)의 이동량에 대한 투영 이미지의 X 방향의 위치 어긋남 양의 1차 성분이 X 방향의 텔레센트리시티가 된다. 동일한 방법에서, Y 방향의 텔레센트리시티(Ty) 또한 계측될 수 있다. 본 실시형태에서는, 기판 스테이지(6)의 Z 방향의 이동량과 투영 이미지의 위치 어긋남 양 사이의 관계를 비례 관계로 표현했다. 그러나, 기판 스테이지(6)의 Z 방향의 이동량과 투영 이미지의 위치 어긋남 양이 단순한 비례 관계에 있지 않을 경우에는, 기판 스테이지(6)의 Z 방향의 이동량과 투영 이미지의 위치 어긋남 양 사이의 관계를 고차 다항식, 삼각 다항식, 또는 다른 함수 관계로 표현할 수 있다. 또한, 양자의 데이터를 서로 연관시켜 취득한 표 같은 맵 형태로 양자의 데이터를 저장한 후에 내삽 같은 방법에 의해 투영 이미지의 위치 어긋남을 산출하는 방법을 채용할 수 있다. 본 실시형태의 텔레센트리시티는, 기판 스테이지(6)를 Z 방향으로 구동할 때에 취득되는 기판 스테이지(6)의 구동 오차에 기인하는 X 및 Y 방향의 위치 어긋남도 포함한다. 또한, 본 실시형태의 텔레센트리시티는, 투영 광학계(4)의 텔레센트리시티 외에 조명 광학계(1)의 텔레센트리시티도 포함할 수 있다. 본 실시형태에서는, 초점 위치를 계측함으로써 텔레센트리시티를 계측한다. 그러나, 텔레센트리시티는 다른 방법에 의해 계측될 수 있다. 위에서 설명한 X 방향 및 Y 방향의 텔레센트리시티 정보를 주제어부(7) 로부터 취득 유닛(13)에 입력한다.
이제, 위치 어긋남과 텔레센트리시티의 양자 모두가 존재하는 상태에서 포커스 캘리브레이션을 행하는 모드에 대해서 설명한다. 텔레센트리시티를 계측하는 모드에서와 같이, 마스크 스테이지(3)와 기판 스테이지(6)의 각각을 초점 위치를 계측할 수 있는 위치로 이동시킨다. 기판 스테이지(6)를 광축 방향으로 미세하게 구동시키고, 기판측 기준 마크(9) 밑에 배치되는 센서(10)가 기판측 기준 마크(9)를 통해 투과된 광량을 검출한다. 본 실시형태에서는, 기판 스테이지(6)를 광축 방향으로 미세하게 구동시키는 동시에, 기판 스테이지(6)를 광축에 직교하는 평면(X-Y 평면) 내에서 구동시켜서 광량을 검출한다. 기판 스테이지(6)를 미세하게 구동시킬 때에 취득되는 Z 방향의 이동량을 Zf 로 한다. 기판 스테이지를 Z 방향으로 Zf만큼 미세하게 구동시킬 때에 취득되는 X 방향 및 Y 방향의 시프트량(위치 어긋남 양)(Sx 및 Sy)은 이하에 의해 산출될 수 있다:
Sx = Tx × Zf ...(2)
Sy = Ty × Zf ...(3)
여기서, Tx 및 Ty는 취득 유닛(13)에 입력된 X 방향 및 Y 방향의 텔레센트리시티를 나타낸다.
도 5는, 본 실시형태에 따라 초점 위치를 계측할 때의 기판 스테이지(6)의 구동 방법을 설명하는 도면이다. 기판 스테이지(6)의 구동 방향은 광축(Z축)에 대하여 기울어져 있다. 도 10a 및 도 10b에서와 같이, 도 5의 Z 방향의 위치 a, b 및 c는 각각 베스트 포커스 상태, +디포커스 상태, 및 -디포커스 상태에 대응한다. 도 6은, 기판 스테이지(6)의 Z 위치와 센서(10)에 의해 검출되는 광량 사이의 관계를 도시하는 그래프이다. 곡선 A는, 위치 어긋남과 텔레센트리시티가 없는 이상적인 상태에서 광량을 검출한 경우의 기판 스테이지(6)의 Z위치와 센서(10)에 의해 검출되는 광량 사이의 관계를 나타낸다. 곡선 C는, 위치 어긋남과 텔레센트리시티의 양자 모두가 존재하는 상태에서 도 5에서와 같이 기판 스테이지(6)를 구동시킴으로써 광량을 검출한 경우(본 실시형태)의 기판 스테이지(6)의 Z위치와 센서(10)에 의해 검출되는 광량 사이의 관계를 나타낸다. 처리부(12)는, 도 6로부터, 검출 광량이 그 피크에 도달하는 Z 위치를 결정한다. 검출 광량이 그 최대 피크에 도달하는 Z위치는, 마스크(2)의 계측 패턴과 기판측 기준 마크(9)가 공액 위치 관계에 있을 경우에 취득되며, 그것은 초점 위치이다. 도 6의 곡선 A와 곡선 C에서의 초점 위치의 계측값을 각각 Z1 및 Z3로 하면, Z1=Z3이다. 곡선 A와 달리, 곡선 C에서는 위치 어긋남이 존재한다. 따라서, 곡선 C에서의 기판 스테이지의 Z위치와 센서(10)에 의해 검출되는 광량 사이의 관계는 곡선 A에서의 것과 동일하지 않다. 그러나, 초점 위치의 계측값은 서로 동일해진다. 그러므로, 곡선 C가 사용되는 경우에도, 위치 어긋남과 텔레센트리시티에 의해 유발되는 초점 위치의 계측값의 빗나감은 발생하지 않는다. 처리부(12)가 결정된 초점 위치(Z3)에 대한 정보를 주제어부(7)에 송신하게 하고, 주제어부(7)가 기판 스테이지 제어부(11)에 명령을 발하여 기판 스테이지(6)를 결정된 초점 위치의 어긋남 양만큼 Z 방향으로 구동하게 함으로써, 초점 위치가 조정된다. 본 실시형태에 따르면, 위치 어긋남과 텔레센트리시티의 양자 모두가 존재하는 경우에도, 센서의 계측 결과에 기초하여 초점 위치를 정밀하게 결정하는 노광 장치를 제공하는 것이 가능하게 된다.
[노광 방법]
도 7에 기초하여 본 발명의 일 실시형태에 따른 노광 방법에 대해서 설명한다. 도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 노광 방법을 도시하는 흐름도이다. 도 7의 노광 방법에서는, 제1 실시형태의 도 1의 노광 장치를 사용한다. 먼저, 단계 S1에서, 주제어부(7)는 X 방향 및 Y 방향의 텔레센트리시티 정보를 취득 유닛(13)에 입력한다. 여기서 입력하는 텔레센트리시티 정보는, 초점 위치를 계측할 때의 조명 조건, 투영 광학계의 개구수, 또는 계측점 등의 각 계측 조건마다 입력될 수 있다.
단계 S2에서, 주제어부(7)는 마스크(2)를 마스크 스테이지(3)에 로드한다. 단계 S3에서, 주제어부(7)는 기판(5)을 기판 스테이지(6)에 로드한다. 단계 S4에서, 주제어부(7)는 초점 위치를 보정할지의 여부를 판단한다. 초점 위치가 보정되지 않는 경우에는, 처리는 S11로 진행되고, 주제어부(7)는 노광을 행한다. 마스크(2)에 배치되어 있는 계측 패턴을 조명 광학계(1)로 조명하기 위해서, 주제어부(7)는 단계 S5에서 마스크 스테이지 제어부(8)에 명령을 발하고 간섭계(도시되지 않음) 등을 사용하여 마스크 스테이지(3)를 이동시킨다. 또한, 주제어부(7)는, 기판 스테이지 제어부(11)에 명령을 발하고, 기판측 기준 마크(9)가 마스크(2) 상의 계측 패턴에 대응하여 배치되도록 간섭계(도시되지 않음) 등을 사용하여 기판 스테이지(6)를 X 및 Y 방향으로 이동시킨다.
단계 S6에서, 구동량 산출 유닛(14)은, S1에서 입력된 텔레센트리시티 정보의 피스로부터, 기판 스테이지(6)를 Z 방향으로 구동시킬 때에 취득되는 X 방향 및 Y 방향의 위치 어긋남 양을 산출한다. 위치 어긋남 양은 제1 실시형태의 식(2) 및 (3)과 마찬가지로 산출한다. 주제어부(7)는 단계 S7에서 초점 위치를 취득한다. 기판 스테이지(6)는 Z 방향으로 그리고 동시에 단계 S6에서 산출된 위치 어긋남 양만큼 X 방향 및 Y 방향으로 미세하게 구동되고, 기판측 기준 마크(9) 밑에 배치되는 센서(10)는 기판측 기준 마크(9)를 통해 투과되는 광량을 검출한다. 처리부(12)는 검출 광량이 그 피크에 도달하는 Z 위치를 취득한다.
단계 S8에서, 주제어부(7)는 모든 계측점의 초점 위치의 계측이 완료되었는지의 여부를 판단한다. 각 계측 조건이 계측점 이외의 부분에서 초점 위치를 계측할 때에 취득되는 조명 조건 또는 투영 광학계의 개구수를 포함하는 경우에는, 주제어부(7)는 단계 S8에서 모든 계측 조건에서의 초점 위치의 계측이 완료되었는지 여부를 판단한다는 것을 유의하라. 계측이 완료되지 않은 경우에는, 처리는 단계 S5로 복귀하고 다음 계측점의 초점 위치를 계측한다. 계측이 완료되는 경우에는, 처리는 단계 S9로 진행된다. 단계 S9에서, 처리부(12)는 초점 위치를 결정한다. 본 실시형태에서는, 복수, 예를 들어 두 개의 초점 위치의 계측점이 있고, 이들은 각각 계측점 A 및 B에 의해 나타낸다. 그러나, 계측점의 수는 이것으로 제한되지 않는다. FA 및 FB를 각각 계측점 A 및 B의 초점 위치로 하면, 처리부(12)는, 이하에 도시된 바와 같이 계측점(A 및 B)의 초점 위치(FA 및 FB)의 평균을 취함으로써 초점 위치(CF)를 결정한다:
CF = (FA + FB)/2 ...(4)
초점 위치(CF)를 결정하기 위한 식은, 그것의 FA 및 FB의 함수인 한은, 식 (4)로 한정되지 않는다. 단계 S10에서, 처리부(12)가 단계 S9에서 결정한 초점 위치(CF)를 주제어부(7)에 송신하게 하고, 주제어부(7)가 기판 스테이지 제어부(11)에 명령을 발하여 기판 스테이지(6)를 초점 위치(CF)로부터의 차분만큼 Z 방향으로 구동하게 함으로써, 초점 위치를 조정한다. 본 실시형태에서는, 기판 스테이지(6)를 구동함으로써 초점 위치를 조정한다. 그러나, 초점 위치를 조정하는 방법은 이것으로 한정되지 않는다.
단계 S11에서, 주제어부(7)는, 마스크 스테이지 제어부(8) 및 기판 스테이지 제어부(11)의 각각에 명령을 발하고, 마스크 스테이지(3) 및 기판 스테이지(6)를 X 및 Y 방향으로 구동하여 그들을 노광 위치까지 이동시킨다. 단계 S12에서는, 조명 광학계(1)로부터의 광에 의해 마스크(2)를 조명하고, 마스크 스테이지(3)와 기판 스테이지(6)를 Y 방향으로 동기식으로 주사함으로써, 마스크(2) 상의 패턴이 투영 광학계(4)를 거쳐 기판(5)에 1 샷분 만큼 투영되어 노광된다. 단계 S13에서, 주제어부(7)는 모든 샷의 노광 동작이 완료되었는지의 여부를 판단한다. 노광 동작이 완료되지 않은 경우, 처리는 단계 S11로 복귀되고, 다음 샷을 노광한다. 노광 동작이 완료되면, 처리는 단계 S14로 진행되고, 이 단계에서 주제어부(7)는 기판을 언로드한다. 단계 S14에서, 주제어부(7)는, 노광 동작이 완료된 기판(5)을 기판 스테이지(6)로부터 언로드한다. 단계 S15에서, 주제어부(7)는 모든 기판(5) 에의 패턴 형성이 완료되었는지의 여부를 판단한다. 형성이 완료되면, 노광은 완료된다. 형성이 완료되지 않으면, 단계 S3으로부터 단계 S14까지의 단계가 반복된다. 본 실시형태에 따르면, 위치 어긋남과 텔레센트리시티의 양자 모두가 존재하는 경우에도, 포커스 캘리브레이션을 정밀하게 행하는 것이 가능하게 된다.
[디바이스 제조 방법]
다음에, 본 발명의 일 실시형태에 따른 디바이스(반도체 디바이스, 액정 표시 디바이스 등)의 제조 방법에 대해서 설명한다. 반도체 디바이스는, 웨이퍼에 집적 회로를 형성하는 전공정과, 전공정에 의해 형성된 웨이퍼 상의 집적 회로 칩을 제품으로서 완성시키는 후공정을 행함으로써 제조된다. 전공정은, 전술한 노광 장치를 사용하여, 포토레지스트가 도포된 웨이퍼를 노광하는 단계, 및 웨이퍼를 현상하는 단계를 포함한다. 후공정은, 어셈블리 단계(다이싱 및 본딩)와 패키징 단계(봉입)를 포함한다. 액정 표시 디바이스는 투명 전극을 형성하는 단계를 행함으로써 제조된다. 투명 전극을 형성하는 단계는, 투명 도전막이 증착된 유리 기판에 포토레지스트를 도포하는 단계, 위에서 설명된 노광 장치를 사용하여 포토레지스트가 도포된 유리 기판을 노광하는 단계, 및 유리 기판을 현상하는 단계를 포함한다. 본 실시형태의 디바이스 제조 방법에 따르면, 종래보다 높은 품질을 갖는 제조 디바이스를 제조하는 것이 가능하다. 이상, 본 발명의 실시형태를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 본 실시형태로 제한되지 않으며, 그 사상 및 범위 내에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다.
다른 실시형태
본 발명의 실시형태(들)는, 위에서 설명된 실시형태(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하기 위해 저장 매체(보다 완전하게는 '비-일시적 컴퓨터-판독가능 저장 매체'라 지칭할 수도 있음)에 기록된 컴퓨터 실행가능 명령(예를 들어, 하나 이상의 프로그램)을 판독하고 실행하며, 그리고/또는 위에서 설명된 실시형태(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하기 위한 하나 이상의 회로(예를 들어, 응용 특정 집적 회로(ASIC))를 포함하는 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해, 그리고 예를 들어 위에서 설명된 실시형태(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하기 위해 저장 매체로부터 컴퓨터 실행가능 명령을 판독 및 실행하고 그리고/또는 위에서 설명된 실시형태(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하기 위해 하나 이상의 회로를 제어함으로써 상기 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해 실행되는 방법에 의해 실현될 수도 있다. 컴퓨터는 하나 이상의 프로세서(예를 들어, 중앙 처리 유닛(CPU), 마이크로 처리 유닛(MPU))를 포함할 수 있고 컴퓨터 실행가능 명령을 판독 및 실행하기 위한 별도의 컴퓨터 또는 별도의 프로세서의 네트워크를 포함할 수 있다. 컴퓨터 실행가능 명령은 예를 들어 네트워크 또는 저장 매체로부터 컴퓨터에 제공될 수 있다. 저장 매체는 예를 들어 하드 디스크, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 리드 온리 메모리(ROM), 분산형 컴퓨팅 시스템의 저장장치, 광학 디스크(예를 들어 콤팩트 디스크(CD), 디지털 다기능 디스크(DVD), 또는 블루-레이 디스크(BD)TM), 플래시 메모리 디바이스, 메모리 카드 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
(기타의 실시형태)
본 발명은, 상기의 실시형태의 1개 이상의 기능을 실현하는 프로그램을, 네트워크 또는 기억 매체를 개입하여 시스템 혹은 장치에 공급하고, 그 시스템 혹은 장치의 컴퓨터에 있어서 1개 이상의 프로세서가 프로그램을 읽어 실행하는 처리에서도 실현가능하다.
또한, 1개 이상의 기능을 실현하는 회로(예를 들어, ASIC)에 의해서도 실행가능하다.
본 발명을 예시적인 실시형태를 참고하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시형태로 한정되지 않음을 이해해야 한다. 이하의 청구항의 범위는 이러한 모든 변형 및 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.

Claims (15)

  1. 마스크 스테이지에 의해 보유 지지된 마스크의 패턴을 기판에 투영하도록 구성되는 투영 광학계와, 상기 투영 광학계의 광축에 평행한 제1 방향 및 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 이동가능하고 상기 기판을 보유 지지하도록 구성되는 기판 스테이지와, 마스크측 기준 마크, 상기 투영 광학계 및 상기 기판 스테이지 상에 배치된 기판측 기준 마크를 통해 투과되는 광량을 계측하도록 구성되는 계측기와, 상기 계측기의 계측 결과에 기초하여 상기 투영 광학계의 초점 위치를 결정하도록 구성되는 제어부를 포함하는 노광 장치이며, 상기 장치는
    상기 투영 광학계에 의해 상기 기판측 기준 마크 상에 투영된 상기 마스크측 기준 마크의 이미지의, 상기 기판측 기준 마크에 대한 상기 제2 방향의 위치 어긋남 양과, 상기 기판 스테이지의 상기 제1 방향의 이동량 사이의 관계에 대한 정보를 취득하도록 구성되는 취득 유닛으로서, 상기 위치 어긋남 양은 상기 기판 스테이지를 상기 제1 방향으로 구동할 때에 발생하는, 취득 유닛을 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 기판 스테이지를 상기 제1 방향으로 구동함과 함께, 상기 정보를 사용하여 상기 기판 스테이지의 상기 제1 방향의 이동량에 대응하는 상기 제2 방향의 위치 어긋남 양만큼 상기 기판 스테이지를 상기 제2 방향으로도 구동하면서, 상기 계측기가 상기 광량을 계측하게 함으로써 상기 계측 결과에 기초하여 초점 위치를 결정하는, 노광 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 취득 유닛은, 사용자가 상기 정보를 입력하는 입력 유닛인, 노광 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 취득 유닛은, 상기 기판 스테이지 및 상기 계측기를 사용하여 미리 취득된 상기 정보를 저장하도록 구성되는 저장 유닛을 포함하는, 노광 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 위치 어긋남은 상기 투영 광학계의 텔레센트리시티(telecentricity) 및 상기 기판 스테이지의 구동 오차 중 하나 이상에 기인하는 위치 어긋남을 포함하는, 노광 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 마스크를 조명하도록 구성되는 조명 광학계를 더 포함하고,
    상기 위치 어긋남은 상기 조명 광학계의 텔레센트리시티에 기인하는 위치 어긋남을 더 포함하는, 노광 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 정보는, 상기 위치 어긋남 양과 상기 기판 스테이지의 상기 제1 방향의 이동량 사이의 관계에 의해 표현되는, 노광 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 위치 어긋남 양과 상기 기판 스테이지의 상기 제1 방향의 이동량은 비례 관계에 있는, 노광 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 정보는 상기 위치 어긋남 양에 대한 데이터와 상기 기판 스테이지의 상기 제1 방향의 이동량에 대한 데이터를 서로 연관시킴으로써 취득된 표에 의해 표현되는, 노광 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 마스크측 기준 마크는 상기 마스크와 상기 마스크 스테이지 중 하나에 배치되는, 노광 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 마스크측 기준 마크는 상기 마스크와 상기 마스크 스테이지 중 하나에 배치되는 복수의 마스크측 기준 마크를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 복수의 마스크측 기준 마크의 각각에 대한 상기 투영 광학계의 초점 위치를 취득하고 상기 취득된 복수의 초점 위치에 기초하여 상기 초점 위치를 결정하는, 노광 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제어부는 상기 취득된 복수의 초점 위치의 평균을 취함으로써 상기 초점 위치를 결정하는, 노광 장치.
  12. 마스크 스테이지에 의해 보유 지지된 마스크의 패턴을 기판에 투영하도록 구성되는 투영 광학계와, 상기 투영 광학계의 광축에 평행한 제1 방향 및 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 이동가능하고 상기 기판을 보유 지지하도록 구성되는 기판 스테이지와, 마스크측 기준 마크, 상기 투영 광학계 및 상기 기판 스테이지 상에 배치된 기판측 기준 마크를 통해 투과되는 광량을 계측하도록 구성되는 계측기와, 상기 계측기의 계측 결과에 기초하여 상기 투영 광학계의 초점 위치를 결정하도록 구성되는 제어부를 포함하는, 노광 장치이며,
    상기 제어부는, 상기 기판 스테이지를 상기 제1 방향으로 구동함과 함께, 상기 투영 광학계의 텔레센트리시티에 기초하여 상기 기판 스테이지의 상기 제1 방향의 이동량에 대응하는 상기 제2 방향의 이동량만큼 상기 기판 스테이지를 상기 제2 방향으로도 구동하면서, 상기 계측기가 상기 광량을 계측하게 함으로써 상기 계측 결과에 기초하여 상기 초점 위치를 결정하는, 노광 장치.
  13. 마스크 스테이지에 의해 보유 지지된 마스크의 패턴을 기판에 투영하도록 구성되는 투영 광학계와, 상기 투영 광학계의 광축에 평행한 제1 방향 및 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 이동가능하고 상기 기판을 보유 지지하도록 구성되는 기판 스테이지와, 마스크측 기준 마크, 상기 투영 광학계 및 상기 기판 스테이지 상에 배치된 기판측 기준 마크를 통해 투과되는 광량을 계측하도록 구성되는 계측기를 포함하는 노광 장치에 의해 상기 기판을 노광하는 노광 방법이며, 상기 노광 방법은,
    상기 투영 광학계에 의해 상기 기판측 기준 마크 상에 투영된 상기 마스크측 기준 마크의 이미지의, 상기 기판측 기준 마크에 대한 상기 제2 방향의 위치 어긋남 양과, 상기 기판 스테이지의 상기 제1 방향의 이동량 사이의 관계에 대한 정보를 취득하는 취득 단계로서, 상기 위치 어긋남 양은 상기 기판을 상기 제1 방향으로 구동할 때에 발생하는, 취득 단계, 및
    상기 기판 스테이지를 상기 제1 방향으로 구동함과 함께, 상기 정보를 사용하여 상기 기판 스테이지의 상기 제1 방향의 이동량에 대응하는 상기 제2 방향의 위치 어긋남 양만큼 상기 기판 스테이지를 상기 제2 방향으로도 구동하면서, 상기 계측기가 상기 광량을 계측하게 함으로써 상기 계측 결과에 기초하여 상기 투영 광학계의 초점 위치를 결정하는 결정 단계를 포함하는, 노광 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 마스크측 기준 마크는 상기 마스크와 상기 마스크 스테이지 중 하나에 배치되는 복수의 마스크측 기준 마크를 포함하며,
    상기 결정 단계는 상기 복수의 마스크측 기준 마크의 각각에 대해 상기 투영 광학계의 초점 위치를 취득하는 단계 및 상기 취득된 복수의 초점 위치에 기초하여 상기 초점 위치를 결정하는 단계를 포함하는, 노광 방법.
  15. 디바이스 제조 방법이며,
    노광 장치를 사용하여 기판을 노광하는 단계; 및
    상기 노광하는 단계에서 노광된 상기 기판을 현상하는 단계를 포함하고,
    상기 노광 장치는, 마스크 스테이지에 의해 보유 지지되는 마스크의 패턴을 상기 기판에 투영하도록 구성되는 투영 광학계와, 상기 투영 광학계의 광축에 평행한 제1 방향 및 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 이동가능하고 상기 기판을 보유 지지하도록 구성되는 기판 스테이지와, 마스크측 기준 마크, 상기 투영 광학계, 및 상기 기판 스테이지 상에 배치된 기판측 기준 마크를 통해 투과되는 광량을 계측하도록 구성되는 계측기와, 상기 계측기의 계측 결과에 기초하여 상기 투영 광학계의 초점 위치를 결정하도록 구성되는 제어부를 포함하고, 상기 장치는,
    상기 투영 광학계에 의해 상기 기판측 기준 마크에 투영된 상기 마스크측 기준 마크의 이미지의, 상기 기판측 기준 마크에 대한 상기 제2 방향의 위치 어긋남 양과 상기 제1 방향의 상기 기판 스테이지의 이동량 사이의 관계에 대한 정보를 취득하도록 구성되는 취득 유닛으로서, 상기 위치 어긋남 양은 상기 기판 스테이지를 상기 제1 방향으로 구동할 때에 발생하는, 취득 유닛을 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 기판 스테이지를 상기 제1 방향으로 구동함과 함께, 상기 정보를 사용하여 상기 기판 스테이지의 상기 제1 방향의 이동량에 대응하는 상기 제2 방향의 위치 어긋남 양만큼 상기 기판 스테이지를 상기 제2 방향으로도 구동하면서, 상기 계측기가 상기 광량을 계측하게 함으로써 상기 계측 결과에 기초하여 초점 위치를 결정하는, 디바이스 제조 방법.
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