KR19980033029A - 노광장치 및 노광방법 - Google Patents

Abstract

스테이지의 위치를 측정하기 위한 간섭계의 미러에 의하여 형성되는 각도 및/또는 웨이퍼 스테이지와 기준마크 플레이트의 진행방향에 의하여 형성되는 각도가 변환하는 감광기판상에 노광되는 쇼트영역을 바람직한 형상으로 유지하기 위한 주사노광장치 및 그 노광방법에 제공한다. 레티클 미세 구동스테이지위의 레티클이 조명된 영역에 대하여 조사되고, Zθ축 구동스테이지상의 웨이퍼가 레티클의 주사와 동기되어 노광영역에 대하여 주사된다. 따라서, 웨이퍼상의 쇼트영역 SA가 레티클의 패턴상을 옮기는 광에 노광된다. Zθ축 구동스테이지의 비주사방향을 향하는 미러의 회전각이 두 개의 간섭계의 측정값을 근거로 산출된다. 레티클 미세구동스테이지의 비주사방향을 향하는 미러의 회전각이 두 개의 간섭계의 측정값을 근거로 산출된다. 따라서, 노광중의 웨이퍼와 레티클 사이의 상대적 회전각이 미러의 회전각을 기초로 보정된다. 복수의 기준마크가 기준마크 플레이트상에 형성되고, 대응하는 얼라인먼트 마크가 레티클상에 형성된다. 레티클 미세 구동스테이지와 Zθ축 구동스테이지가 대응하는 주사방향으로 이동되면서, 기준마크와 얼라인먼트마크 사이의 위치 편이량이 측정되고, 레티클의 주사방향이 그 위치 편이량을 근거로 보정된다.

Description

노광장치 및 노광방법

본 발명은 예를 들면 반도체 소자, 촬상소자(예를 들면 CCD), 액정표시장치, 박막자기헤드 등의 제조에 사용되는 포토리소그래피 과정에서, 마스크 패턴을 감광기판상에 전사하기 위한 노광장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 특히, 스텝 앤드스캔 방식에서 작동하는 주사노광형 노광장치에 관한 것이다.

반도체 장치의 제조에서, 스텝 앤드 리피트형(일광 노광형) 축소 투영노광장치(스테퍼)가 마스크로서의 레티클 패턴을 감광재료가 도포된 웨이퍼(또는 유리기판)의 각 쇼트영역으로 전사하기 위한 노광장치로서 널리 이용되고 있다. 광학 투영계의 부담을 증가시키지 않고, 고해상도의 회로패턴의 큰 영역을 전사할 수 있는 능력이 요구되고 있다. 이러한 목표를 달성하기 위하여, 레티클과 웨이퍼가 서로에 대하여 동기(동기)되어 주사하는 스텝 앤드 스캔형 노광 장치가 개발되어 왔고, 이러한 장치에서는 레티클상의 패턴부분이 광학 투영계를 통하여 웨이퍼상에 투영되므로써, 레티클 패턴의 상기 웨이퍼의 각 쇼트영역에 연속적으로 전사된다.

주사 노광장치의 전타입인 종래의 장치에서는, 레티클 전영역의 패턴이 웨이퍼의 전영역상에 전사된다. 이는 단위타입의 스테이지 시스템을 사용한 1회 주사노광동작시 배율 1의 정립상을 제공한다.

그러나, 스텝 앤드 스캔형 노광장치에서는 일반적으로 광학투영계가 1보다 작은 소정의 축소비율 또는 배율로 상을 투영한다. 그러므로, 레티클 스테이지와 마스크 스테이지가 광학계의 축소비율에 따라 일정한 속도비로, 서로에 대하여 독립적으로 구동되어야 한다. 스테핑모드는 노광영역의 한 쇼트 다음에 다음 쇼트로 자리잡기 때문에, 광하게의 구동 매카니즘이 복잡해지는 경향이 있으며, 매우 정교한 제어(일본 특허 공개공보 제 7-176468호 참조)가 요구된다.

종래의 스텝 앤드 스캔형 투영노광장치에서는, 각 스테이지의 속도와 위치가 도 10에 도시된 바와 같이 레이저 간섭계의 측정치에 근거하여 제어된다. 도 10a1 및 도 10a2를 참고하면, X축 변위를 측정하는 미러 52X 및 Y축 변위를 측정하는 미러 52Y가 에이퍼 W가 장착된 웨이퍼 스테이지상에 고정되어 있다. X축 변위를 측정하는 미러 55X 및 Y축 변위를 측정하는 미러 55Y가 레티클 R이 장착된 레티클 스테이지상에 고정되어 있다. 웨이퍼 W가 이동하는 평면의 직교좌표계를 X축과 Y축으로 한정하고, 주사노광하는 동안 레티클과 웨이퍼가 Y축에 평행한 방향(Y방향)으로 주사한다고 하면, 두 개의 측정레이저 빔 53Y1, 53Y2 또는 56Y1, 56Y2이 주사방향의 Y축 미러 52Y, 55Y중 대응하는 하나에 입사한다. 또한, 하나의 측정 레이저 빔 53X 또는 56X이 비주사 방향의 X축 미러 52X, 55X중 하나에 입사하므로써, 주사방향의 스테이지 위치(Y좌표)가 대응하는 2축 레이저 간섭계에 의하여 측정된다. 비주사방향으로서의 스테이지 위치(X좌표)가 대응하는 1축 간섭계에 의하여 측정된다.

이러한 경우에, 주사방향을 위한 2축 간섭계는 편주(偏走, yawing)를 측정하는 레이저 간섭계를 포함한다. 주사방향으로의 Y좌표는 2축 레이저 간섭계의 측정치의 평균을 나타낸다. 웨이퍼 W가 놓여잇는 각 웨이퍼 스테이지 51의 회전각은 대응하는 Y축 미러에 입사하는 두 개의 레이저 빔의 Y좌표 사이의 차이에 기초하여 측정된다. 주사노광동작 동안, 레티클 스테이지 54와 마스크 스테이지 51의 X좌표 및 Y좌표 사이의 관계가 광학계의 투영스케일(축소비율)과 매치되도록 하기 위하여, 웨이퍼 스테이지 51과 마스크 스테이지 54는 서로에 대하여 동기되어 이동하므로써, 이러한 스테이지의 상대적 회전각이 일정한 값으로 유지된다. 종래의 장치에 일반적으로 사용되는 광학계가 웨이퍼위의 레티클 패턴의 역상을 투영하도록, 웨이퍼 스테이지 51과 레티클 스테이지 54가 반대방향으로 주사된다고 하더라도, 간단화를 위하여 레티클 패턴의 정립상(non-reverse image)이 투영되기 위하여 웨이퍼 스테이지와 레티클 스테이지가 모두 Y방향으로 주사된다고 생각된다.

미러의 반사면이 정확하게 x축과 Y축과 평행하다면, 주사노광동작은 웨이퍼 스테이지 51위의 웨이퍼 W가 슬릿상 노광영역 58에 대하여 Y축 방향으로 이동되도록 이루어진다. 그러면, 레티클 스테이지 54위의 레티클 R이 레티클 R의 패턴상이 웨이퍼 W의 한 쇼트영역으로 전사되도록, 슬릿상 조명영역 57에 대하여 Y방향으로 웨이퍼 W의 이동에 동기되어 이동한다. 따라서, 노광된 쇼트 영역 SA는 도 10a3에 도시된 바와 같이, 정확하게 직사각형 형상을 가진다. 웨이퍼 W상에 형성된 쇼트 배열은 도 10a4에 도시된 것과 같이, 쇼트 영역이 X축과 Y축을 따라서 배치되는 격자(grid)의 형식을 가진다.

이에 대하여 웨이퍼 스테이지 51의 편주에 의해 도 10 (b1)에 도시하는 바와 같이, 52X, 52Y가 각도 θ만큼 시계방향으로 회전하면, 웨이퍼 W의 주사방향은, 화살표 60b에 도시하는 바와 같이 미러 52X의 반사면을 따른 방향 (본래의 Y축에 대하여 각도 θ만큼 경사한 방향)이 되어, 웨이퍼 W의 비주사방향으로의 스테핑 방향은, 화살표 61b에서 도시하는 바와 같이, 미러 52Y의 반사면을 따른 방향이 된다. 이 경우, 미러 52Y의 경사에 의해 웨이퍼 스테이지 51의 회전이 검출되고, 이에 맞추어 레티클 스테이지 54도 각도 θ만큼 회전되기 때문에, 도 10 (b2)의 화살표 59b에서 도시하는 바와 같이, 레티클 R도 각도 θ만큼 회전한 상태에서, 그 회전한 방향으로 주사된다. 따라서, 주사노광에 의해 웨이퍼 W상에서 노광되는 쇼트 영역(레티클 R의 패턴상의 전사영역)은 도 10 (b3)의 쇼트 여역 Sab에서 도시하는 바와 같이, 회전은 하고 있지만 정확한 직사각형이고, 웨이퍼 W의 쇼트 배열 (도10 (b4) 참조)도, 회전은 하고 있지만, 배열방향이 직교 격자형 (이하, 「직교 격자」이라 함)이다.

상기와 같이 종래의 스텝 앤드 스캔방식의 투영노광장치에서는, 웨이퍼스테이지 및 레티클 스테이지의 좌표위치는 각각 레이저 간섭계에 의해 계측되고, 레이저 간섭계의 X축 미러와 Y축 미러의 직교관계가 양호한 경우에는, 예를 들어, 웨이퍼 스테이지가 편주에 의해 회전하여도 노광되는 쇼트영역의 형상은 직사각형이고, 얻어진 쇼트 배열도 직교 격자형이었다.

그러나, 분위기 기체의 온도변화, 또는 노광광의 조사에 의한 온도상승 등에 의해, 스테이지가 열적 변형하거나, 또는 레이저 간섭계용의 미러자체가 열정 변형하거나 함으로써, 이러한 미러의 직교관계가 악화된 것과 같은 경웨 노광된 쇼트 영역의 형상이 직사각형이 되지않으며, 쇼트 배열도 직교 격자형이 되지않을 염려가 있다. 이것은 주로, 종래는 스테이지의 주사방향의 위치를 2축의 레이저 간섭계에서 계측하고, 얻어진 계측값의 차이에 의해 스테이지의 회전각을 구하였다는 것과, 즉 도 10의 예에서는 주사방향용의 미러 52Y, 55Y에 대하여 편주 계측용의 레이저 간섭계로부터의 레이저 빔이 조사되어 있는 것에 의하는 것이다.

구체적으로는, 도 10 (c1)은 웨이퍼 스테이지의 비주사방향용, 즉 편주 계측이 실시되지 않는 미러 52X이 각도 θ만큼 기울어진 상태를 도시한다. 이 경우, 웨이퍼 W의 주사방향은 화살표 60c에서 도시하는 바와 같이, 경사한 미러 52X의 반사면을 따른 방향이다. 웨이퍼 스테이지의 회전각의 변화는 검출되지 않기 때문에, 도 10 (c2)에 도시하는 바와 같이, 레티클 스테이지54상의 레티클 R은 Y방향으로 주사된다. 웨이퍼 W에 의해 형성된 쇼트영역은, 도 10 (c3)의 쇼트 영역 SAc에서 도시하는 바와 같이 평행사변형이 되어, 쇼트 배열 (도10 (c4) 참조)도 평행사변형이 된다

또한, 도 10 (d1)은 웨이퍼 스테이지측의 주사방향용, 즉 편주계측이 실시되고 있는 미러 52Y가 각도 θ만큼 경사한 상태를 도시한다. 이 경우, 웨이퍼 W의 주사방향은 Y방향이나, 웨이퍼 스테이지의 회전각의 변화가 검출되기 때문에 도 10 (d2)의 화살표 59d에서 도시하는 바와 같이, 레티클 R은 본래의 Y축에 대하여 각도 θ만큼 회전한 상태에서, 각도 θ만큼 경사한 방향으로 주사된다. 결과적으로, 웨이퍼 W상에 형성되는 쇼트영역 SAd은, 도 10 (d3)에서 도시하는 바와 같이 평행사변형을 90° 회전시킨 형태가 되며, 쇼트 배열 (도10 (d4))도 마찬가지 형상이 된다.

선형 오차 (1차 오차)인, 도 10 (c4) 도는 (d4)에 도시하는 바와 같이 쇼트배열의 오차는 소위 인헨스드 글로발 얼라인먼트 (EGA)방식의 얼라인먼트를 수행하므로써, 노광시에 실질적으로 보정될 수 있다.

그러나, 쇼트영역이 변형된다. 예를 들면 쇼트영역 SAc, SAd에서는 웨이퍼 W상에 형성된 상이 주사노광주엥 비주사방향으로 약 Dθ만큼 횡방향으로 이동한 상과 동등하게 된다. D는 도 10(a1)의 슬릿상 노관영역 58의 Y방향 폭을 나타내며 θ(라디안으로 측정되는)는 상의 일그러짐을 초래하는 미러의 회전각을 의미한다.

또한, 이른 바 믹스 앤드 매치방식으로 노광을 실시하므로, 쇼트 영역 SAc, SAd와 같은 변형된 쇼트 영역상에 스텝퍼와 같은 일괄 노광형의 노광장치에서 중복노광을 실시하여도, 일괄노광형에서는 그와 같은 변형된 쇼트 형상에 맞춘 보정을 불가능하다. 그러므로, 그와 같은 변형된 쇼트 영역은 디스토션오차를 포함하게 되어, 매칭 정밀도가 악화되는 문제가 발생한다.

상의 열화를 감소하는 종래의 방법에서는, 소정의 기준 마크가 형성되어 잇는 기준마크 플레이트가 웨이퍼 스테이지에 고정된다. 기준마크 플레이트 위에 있는 기준마크와 레티클상에 있는 얼라인먼트 마크 사이의 상대적 회전각은 주기적으로 측정된다(예를 들면, 웨이퍼의 변위에 따라 ) 그 다음으로 레티클의 회전각이 측정결과를 기초로 보정된다. 기준 마크 플레이트와 웨이퍼 스테이지의 진향방향에 의하여 형성되고, 레이저 간섭계의 미러에 의하여 결정되는 각도가 웨이퍼 스테이지의 열적 변형 때문에 변화한다면, 레티클의 회전각이 정학하게 보정되지 않을 수 있으며, 따라서, 노광 쇼트 영역의 변형을 유발한다.

EGA형 얼라인먼트가 수행되는 때에는, 웨이퍼 위의 소정 쇼트 영역에 고정된 얼라인먼트 마크(웨이프 마크)의 위치가 얼라인먼트 센서에 의하여 탐지될 필요가 있다. 얼라인먼트 센서의 측정결과를 근거로 레티클 패턴상에 대한 웨이퍼 위의 각 쇼트영역의 위치를 정확하게 결정하기 위하여, 베이스 라인 파라미터가 주기적으로 계산된다. 베이스 라인 파라미터는 얼라인먼트 센서의 기준점(측정의 중앙위치와 같이) 및 웨이퍼 위에 전사된 상의 기준점(노광중심과 같이) 사이의 간격을 뜻한다. 계산은 기준 마크 프레이트를 사용하여 이루어지고, 계산 후에 저장된다. 얼라인먼트 센서의 결과는 베이스 라인 파라미터를 근거로 보정된다. 베이스 라인 파라미터의 주기적 측정은 소위, 인터벌 베이스 라인 체크라 불린다. 기준 마크 플레이트와 웨이퍼 스테이지의 진행방향에 의하여 형성되고, 레이저 간섭계의 미러에 의하여 결정되는 각도가 열적 변형 때문에 변화하고, 따라서 중첩 오차의 증가를 유발한다면, 베이스 라인 파라미터는 실질적으로 다양한 값을 가진다.

따라서, 전술한 문제를 극복하기 위하여 개량된 노광장치와 그의 작동방법이 요구된다.

본 발명의 제 1 목적은 스테이지 위치를 측정하기 위한 간섭계의 미러의 각도가 변화하는 경우에도, 감광기판상에 노광되는 쇼트영역이 바람직한 형상을 유지할 수 있는 주사 노광장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 2 목적은 간섭계의 미러가 휘거나 만곡되는 경우에도, 감광기판상에 노광되는 쇼트영역이 바람직한 형상을 유지할 수 있는 주사 노광장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 3 목적은 레티클의 회전각을 측정하는 데 사용되는 기준 마크 플레이트 및 웨이퍼 스테이지의 진행방향 사이의 상대적 각도가 변화하는 경우에도, 웨이퍼상의 노광 쇼트 영역의 일그러짐(distortion)을 방지하고, 또는 웨이퍼상의 쇼트 배치를 직사각형 격자형상으로 형성할 수 있는 노광 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제 4 목적은 베이스 라인양을 측정하는데 사용되는 기준 마크 및 웨이퍼 스테이지 진행방향 사이의 상대적 각도가 변화하는 경우에도, 얼라인먼트 센서의 베이스 라인 파라미터가 정확하게 측정되는 노광방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제 5 목적은 얼라인먼트 센서의 베이스 라인양을 측정하는데 사용되는 기준 마크 및 웨이퍼 스테이지 진행방향 사이의 상대적 각도가 덜 변화하도록 하므로써, 베이스 라인량이 고정밀도로 측정되는 노광방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 주사 노광장치의 한 실시예를 도시하는 투시도이다.

도 2a는 도 1의 투영노광장치의 레티클 스페이지 일측에 있는 간섭계의 위치를 도시하는 평면도이다.

도 2b는 도 1의 투영노광장치의 웨이퍼 스페이지 일측에 있는 간섭계의 위치를 도시하는 평면도이다.

도 3은 본 발명의 웨이퍼 스테이지측에 있는 미러의 경사가 변화하는 경우, 쇼트영역 및 쇼트배열의 형상을 도시하는 설명도이다.

도 4는 도 3에 설명된 바와 같이 마스크 스테이지측에 있는 미러의 경사가 변화하는 경우, 쇼트영역 및 쇼트배열의 형상을 도시하는 설명도이다.

도 5는 종래의 장치의 구성에 의하여 마스크 스테이지측에 있는 미러의 경사가 변화하는 경우, 쇼트영역 및 쇼트배열의 형상을 도시하는 설명도이다.

도 6은 도 3의 구조에서 쇼트영역 및 쇼트배열을 도시하는 설명도로서, 마스크 스테이지의 회전각이 비주사 방향의 변위를 측정하기 위한 2축 간섭시스템에 의하여 측정된다.

도 7은 웨이퍼와 마스크의 회전각이 비주사방향의 변위를 측정하기 위한 각각의 2축 간섭계에 의하여 측정되는 본 발명의 실시예 내에서의 쇼트영역 및 쇼트배열의 형상을 도시하는 설명도이다.

도 8은 쇼트당 다점(multiple-point) EGA방법에 사용되는 웨이퍼 마크의 한 예를 도시하는 평면도이다.

도 9는 레티클 미세 구동 스테이지 11의 비주사방향을 따르는 미러 21X의 굴절량을 측정하는 방법을 도시한다.

도 10은 종래의 장치에서 웨이퍼 스테이지측에 있는 미러의 경사가 변화하는 경우, 쇼트영역 및 쇼트배열의 형상을 도시한다.

도 11a는 도 1의 투영노광장치의 레티클 스테이지를 도시하는 평면도이다.

도 11b는 도1의 투영노광장치의 웨이퍼 스테이지를 도시하는 평면도이다.

도 12는 베이스 라인 측정 동작 및 웨이퍼 스테이지의 진행방향의 경사각을 측정하는 동작을 한 실시에를 도시하는 플로우 챠트이다.

도 13a는 도 1의 레티클 얼라인먼트 마크를 도시하는 평면도이다.

도 13b는 레티클 12상의 조명영역 및 도 1의 레티클 얼라인먼트 현미경 19, 20의 관측영역 사이의 관계를 도시하는 평면도이다.

도 13c는 각각의 미세 얼라인먼트 마크 29A-30D의 형상 또는 패턴을 도시하는 확대 평면도이다.

도 14는 기준 마크 플레이트 6과 레티클 12가 서로에 대하여 주사될 때, 그들 사이의 위치관게를 도시하는 설명도이다.

도 15a는 웨이퍼 스테이지상에 투영된 레티클 12의 상을 도시하는 평면도이다.

도 15b는 레티클 12상에 투영된 미세 얼라인먼트 마크의 상을 도시하는 확대평면도이다.

도 15c는 기준 마크 플레이트 15상에 있는 기준 마크의 배치를 도시하는 평면도이다.

도 15d는 기준 마크 35A-35D, 36A-36D를 도시하는 확대 평면도이다.

도 15e는 기준 마크 37A-47D를 도시하는 확대 평면도이다.

도 16은 웨이퍼측 미러 7X 및 기준 마크 플레이트 6 사이의 경사각 Δθ을 측정하는 방법을 도시한다.

도 17a는 본 발명의 또 다른 실시예에 사용되는 투영노광장치의 웨이퍼 스테이지의 주요부분을 도시하는 평면도이다.

도 17b는 도 17a의 측면도이다.

도 1에 의하면, 본 발명의 제 1 형태에 의한 주사형 노광장치가 제공되어 있다. 전사용 패턴이 형성된 마스크 12를 이동하는 마스크 스테이지 9-11과, 감광성의 기판 5를 이동하는 기판 스테이지 1-4를 가진다. 기판 스테이지상의 기판 5는 마스크가 노광광에 의하여 조명되는 동안 예정된 주사방향으로 주사한다. 기판 스테이지의 Y 방향의 위치를 계측하기 위하여 기판측에 배치되는 적어도 한 축의 간섭계 13Y1, 7Y와, 그 기판 스테이지의 그 주사방향과 직교하는 비주사방향(X방향)의 위치를 그 주사방향을 따라 떨어져 있는 기판 스테이지의 2점에서 계측하기 위하여 기판측에 배치하는 2축 간섭계 13X1, 13X2, 7X 및 그 기판 스테이지와 그 마스크 스테이지와의 상대 회전각을 보정하는 회전각 보정수단 22D, 44R, 44L을 가진다.

본 발명에 따르면, 예를 들면 도 2에 도시하는 바와 같이, 기판 5를 이동하기 위한 기판 스테이지의 비주사방향용 미러 7X에 대향하여 2 축의 간섭계 13X1, 13X2가 배치되고, 2 축 간섭계의 측정값의 평균을 근거로 스테이지의 비주사방향의 좌표를 결정한다. 동시에, 이 2축들을 계측치의 차이에 의해 그 기판 스테이지의 비주사방향에서 편주량(회전각)이 구해지고, 이 편주량에 다라 마스크 12가 회전된다. 이때 마스크 스테이지의 회전각은, 예를 들면 주사방향, 또는 비주사방향 중 어느 하나에 배치한 2축의 간섭계의 계측치의 차이에서 구할 수 있다.

그 결과, 예를 들면 도 3(c1)-(c4)에서 도시하는 바와 같이, 그 기판 스테이지의 비주사방향의 미러 7X의 각도가 변화한 경우, 기판 5 및 마스크 12가 같은 각도에서 경사하여 주사되기 때문에, 기판 5상에서 노광되는 쇼트영역 SA3는 회전하여도 직사각형을 유지한다. 또한 예를 들면 도 3(d1)-(d4)에 도시하는 바와 같이, 그 기판 스테이지의 주사방향의 미러 7Y의 각도가 변화한 경우, 기판 5 및 마스크 12의 주사방향이 항상 동일하게 되기 때문에, 기판 5상에 노광되는 쇼트 영역의 형상은 목표로 하는 형상으로 유지된다.

이와 같이 쇼트 영역의 형상이 목표로 하는 형상이 되어도, 도 3(c4) 또는 (d4)에 도시하는 바와 같이, 쇼트 배열은 직교 격자(배열방향이 직교하는 격자)상이 아니게 된다. 이 쇼트 배열을 직교격자로 하기 위해서는, 이 기판 스테이지의 그 주사 방향의 위치를 비주사방향에 따라 2개소에서 계측하기 위한 1축 기판 측 간섭계 13Y2, 7Y를 설치하고, 그 비주사방향용의 2축 기판측 간섭계 13X1, 13X2, 7X의 계측치의 차이 (편주량)과, 그 주사방향용의 2축 기판측 간섭계 13Y1, 13Y2, 7Y의 계측치의 차이 (편주량)과의 차이에 근거하여 그 기판 스테이지의 이동방향을 보정하는 이동방향 보정수단 22A, 22B를 설치하는 것이 바람직하다.

이 때, 본 발명에 의해 계측되는 비주사방향의 편주량과, 그 주사방향의 편주량과의 차를 이용하여, 예를 들면 그 기판 스테이지의 비주사방향의 스텝핑 방향을 보정하면, 예를 들면 그 기판 스테이지의 비주사방향의 스텝핑 방향을 보정하면, 예를 들면 도 3 (c4) 또는 (d4)에 도시되어 있는 쇼트 배열이 점선에서 도시하는 직교 격자형이 된다.

다음으로, 마스크 스테이지측의 미러 21X, 21Y가 경사하여 직교관계가 악화되어 있는 경우에 대하여 검토한다. 이 경우에도, 종래예와 마찬가지로 그 마스크 스테이지의 주사방향의 미러 21Y의 위치를 2축의 간섭계에서 게측하고, 이 2축의 계측치의 차이에 근거하여 그 마스크 스테이지의 회전각을 제어하면, 노광되는 쇼트 영역의 형상이 직사각형이 되지않을 염려가 있다.

즉, 도 4 (a2) 및 (b2), 도5 (a2) 및 (b2)는 각각 마스크 스테이지의 주사방향용의 미러 21Y에 대향하여 2축의 간섭계 본체를 배열하고, 비주사방향용의 미러 21X에 대향하여 1축의 간섭계 본체를 배열한 예를 도시하고 있다. 또한 도 4 (a1) 및 (a2)는, 본 발명의 제 1 형태의 주사형 노광장치와 마찬가지로 기판 스테이지의 비주사방향의 위치를 2축 간섭계에서 계측하는 예를 도시하고, 도5 (a1) 및 (a2)는, 종래예와 같이 기판 스테이지의 주사방향의 위치를 2축 간섭계에서 계측하는 예를 도시하고 있다.

이러한 경우, 도4 (a2), 또는 도5 (a2)에 도시하는 바와 같이, 마스크 스테이지의 주사방향의 미러 21Y가 마스크 12에 대하여 각도 θ만큼 경사하여 있으면, 미러 21Y가 기판 스테이지에 대하여 평행이 되도록 주사되기 때문에, 화살표 37a, 38a에서 도시하는 바와 같이, 마스크 12가 회전한 상태에서 기판 5의 주사방향에 대하여 경사하여 주사된다. 따라서, 노광되는 쇼트 영역 SA5, SA7의 형상은 평행사변형을 90° 회전한 형상이 된다. 이에 대하여 도 4(b2) 또는 도 5(b2)에 도시하는 바와 같이, 마스크 스테이지의 비주사방향의 미러 21X이 마스크 12에 대하여 각도 θ만큼 경사하여 있으면, 미러 21Y가 기판 스테이지에 대하여 평행이 되도록 주사되기 때문에, 화살표 37b, 38b에서 도시하는 바와 같이, 마스크 12의 주사방향이 기판 5의 주사방향에 대하여 경사하고, 노광되는 쇼트 영역 SA6, SA8의 형상은 평행사변형이 된다.

이와 같은 쇼트 영역의 변형을 막기 위하여, 본 발명에 의한 제 2 형태의 주사형 노광장치는, 전사용 패턴이 형성된 마스크 12를 이동하는 마스크 스테이지 9-11과, 감광성 기판 5을 이동하는 기판 스테이지 1-4를 가진다. 마스크 12를 노광용 조명광에서 조명한 상태에서, 그 기판 스테이지를 매개하여 기판 5를 소정방향 (Y방향)으로 주사한다. 마스크 스테이지상의 마스크 12는 마스트상의 패턴이 기판 5위로 연속적으로 형성되게 하기 위하여 기판의 주사와 동기하여 예정된 주사방향으로 주사된다.

본 주사노광장치는 기판 스테이지의 주사방향으로 직교하는 비주사방향의 기판 스테이지의 위치를 그 주사방향을 따른 2개 지점에서 계측하는 2축의 기판측 간섭계 13X1, 13X2, 7X와, 그 마스크 스테이지의 주사방향으로 직교하는 비주사방향의 위치를 그 마스크 스테이지의 주사방향을 따른 2개 지점에서 계측하는 마스크측 2축 간섭계 14X1, 14X2, 21X와, 그 기판측 2축 간섭계의 계측치 및 그 마스크측 2축 간섭계의 계측치에 근거하여 그 기판 스테이지와 그 마스크 스테이지와의 상대 회전각을 보정하는 회전각 보정수단 22D, 44R, 44L을 포함한다.

요약하면, 본 발명의 제 1형태에 의한 주사노광장치는 기판 스테이지와 마스크 스테이지 사이의 상대적 회전각을 기판 스테이지의 비주사 방향으로의 변위를 측정하기 위하여 기판의 일측에 배치된 2축 간섭계의 측정치를 근거로 보정하므로써, 기판 일측에 있는 간섭계의 미러의 각도가 변화하는 경우에도, 기판 스테이지와 마스크 스테이지가 평행하게 이동하거나 주사하도록 한다. 따라서, 감광기판상에 노광된 쇼트영역이 바람직한 형상(예를 들면 직사각형)을 유지할 수 있다. 이는 쇼트 영역 형상의 일그러짐에 기인하는 상의 변형을 피할 수 있고, 일회 노광형의 노광장치 및 쇼트영역 사이의 매칭 오차를 감소시킬 수 있다.

상기 노광 장치는, 기판의 일측에 배치되어, 비주사 방향에 있는 떨어진 두 지점에서 기판 스테이지의 주사방향위치를 측정하기 위한 1축 간섭계를 추가로 포함한다. 또한 주사방향위치의 기판 스테이지 위치를 측정하기 위한 2축 간섭계의 측정값들 사이의 차이를 근거로, 기판 스테이지의 이동 방향을 보정하기 위한 이동방향 보정수단이 추가로 포함된다. 감광기판상에 형성된 쇼트 어레이가 직사각형 격자형을 가질 수 있도록, 주사방향에서의 기판의 위치와 비주사방향위으로의 기판 스테이지의 스텝핑 방향에서의 기판 위치를 측정하기 위한 2축 간섭계 측정값이 차이가 보정될 수 있다.

이러한 본 발명의 제 2 형태에 의하면, 예를 들면 도 7에 도시하는 바와 같이, 기판 스테이지의 비주사방향의 미러 7X의 위치가 2축 간섭계로 계측되고, 마스크 스테이지의 비주사방향의 미러 21X의 위치도 2축 간섭계로 계측된다. 이러한 배치에서는 기판 스테이지의 편주량은 미러 7X을 따르는 2개 위치의 계측치의 차이에 의해 구해지고, 마스크 스테이지의 회전각은 미러 21X를 따르는 2개의 지점에서의 측정값 차이에서 구해진다. 따라서, 도7(a2) 또는 (b2)에 도시하는 바와 같이, 마스크 스테이지 특의 주사방향의 미러 21Y, 또는 비주사방향의 미러 21X중 하나를 마스크 21에 대하여 경사하여도 마스크 12의 주사방향은 기판 5의 주사방향에 평행이되어, 노광되는 쇼트 영역 SA13, SA14의 형상은, 회전이 발생하여도 직사각형이 된다.

요약하면, 본 발명의 제 2 형태에 의한 주사노광장치에서는, 기판의 일측에 배치되어 비주사방향에서의 기판 스테이지의 위치를 측정하기 위한 2축 간섭계의 측정값및 마스크의 일측에 배치되어 비주사방향으로의 마스크 스테이지의 위치를 측정하기 위한 2축 간섭계의 측정값을 근거로, 기판 스테이지와 마스크 스테이지 사이의 상대적 회전각을 보정한다. 이러한 배치에서는, 비록 마스크 일측에 배치된 간섭계의 미러각도가 변하는 경우에도, 기판과 마스크의 주사를 위하여 기판 스테이지와 마스크 스테이지가 평행하게 이동한다. 따라서, 감광기판상에 노광된 쇼트영역은 바람직한 형상(직사각형과 같은)을 유지할 수 있다.

본 발명에 의한 제 3 형태의 주사형 노광장치는, 전사형 패턴이 형성된 마스크 12를 이동하는 마스크 스테이지 9-11과, 감광성의 기판을 이동하는 기판 스테이지 1-4를 가진다. 기판 스테이지상의 기판 5은 마스크 12가 노광용의 조명으로 조명되는 동안, 예정된 주사방향(Y방향)으로 주사된다. 마스크 스테이지상의 마스크 12는 마스크 12의 패턴이 기판 5상에 연속적으로 형성되도록 하기 위하여, 예정된 주사방향과 일치되는 방향(Y방향)으로 기판의 주사와 동기되어 주사된다.

기판 스테이지 또는 그 마스크 스테이지의 주사방향의 위치를 이 주사방향으로 직교하는 비주사방향을 따라 떨어져있는 2개 지점에서 계측하는 제 1의 2축 간섭계 14Y1, 14Y2, 21Y와, 그 일방의 스테이지의 그 비주사방향의 위치를 이 스테이지의 주사방향에 따라 떨어져있는 2개 지점에서 계측하는 두번째 2축 간섭계 14X1, 14X2, 21X과, 이 제 1의 2축 간섭계의 계측치의 차이에 근거하여 이 일방의 스테이지의 회전각을 검출하고, 이 검출결과 및 그 두번째 2축 간섭계의 계측치의 차이에 근거하여 두번째 2축 간섭계용의 미러 21X의 휨량을 산출하는 미러 휨량 계산수단 22A를 구비한 것이다.

본 발명의 제 3 형태에 의하면, 예를 들어 마스크 스테이지의 주사방향의 위치계측용에 2축의 간섭계 14Y1, 14Y2, 21Y를 배치하고, 비주사방향의 위치계측용에 2축의 간섭계 14X1, 14X2, 21X를 배치한 경우, 예를 들어 도9에 도시하는 바와 같이 비주사방향의 간섭계의 미러 21X이 휘어 있으면, 마스크 12가 휘면서 주사되므로, 노광된 쇼트영역이 일그러질 가능성이 있다. 이 때, 마스크 스테이지를 주사방향으로 이동시킨 때에, 주사방향의 2축 간섭계의 계측값이 차이가 일정하게 되도록하여 그 마스크 스테이지의 편주가 발생하지 않도록 한다. 이 상태에서, 비주사방향용의 2축 간섭계의 계측치의 차이를 모니터하면, 비주사방향의 미러 21X의 휨 형상이 계측될 수 있다. 실제의 주사노광시에는, 그와 같이 계측된 미러 21X의 휘어진 양만큼, 그 2축 간섭계의 계측치를 보정함으로써, 그 마스크 스테이지가 주사방향으로 직선적으로 이동하고, 보다 직사각형에 가까운 쇼트 영역이 노광된다.

바람직한 실시예에서는, 본 발명에 의한 주사형 노광장치가, 기판 스테이지 또는 마스크 스테이지의 주사방향에 직교하는 비주사방향의 위치를 계측하는 2축 간섭계의 계측치의 차이를 모니터하고, 이와 같이 모니터되는 차이가 소정의 허용값넘은 때에는, 마스크 12와 그 기판 스테이지와의 위치 관계를 계측하는 계측수단 6, 19, 20을 추가로 구비하는 것이 바람직하다. 이와 같이 2축 간섭계의 계측치의 차이가 소정의 허용값을 넣을 때는, 열적 변형 등에 의해 간섭계용의 미러의 경사각이 크게 변화하였기 때문에 예상된다. 이 때 마스크 12와 그 기판 스테이지와의 위치관계를 재계측함으로써, 마스크 12와 기판5와의 위치 관계를 보정할 수 있으므로, 노광되는 쇼트 영역의 형상오차가 감소한다. 또한, 이와 같은 경우, 미러의 휨량이 변화하고 있는 가능성이 있으므로, 미러의 휨량도 재계측하여도 된다.

요약하면, 본 발명의 제 3 형태의 의한 주사노광장치는, 관련 스테이지를 한 첫번째 2축 간섭계의 측정값이 차이를 근거로 마스크 스테이지와 기판 스테이지중 하나의 회전각을 측정한다. 두 번째 2축 간섭계를 위한 미러의 측정량은 두 번재 2축 간섭계의 측정값의 차이와 측정된 회전각을 근거로 계산된다. 따라서, 미러의 휨량은 하나의 스테이지내의 편주(yawing)이 있는 경우에도 정확하게 측정될 수 있다. 실제 주사노광동작시에는, 미러의 휨량이 보정되거나 상쇄되면서, 정확한 노광을 위하여 요구되는 방향으로 스테이지가 이동할 수 있다. 또한, 감광기판상에 노광된 쇼트 영역이 바람직한 형상을 유지할 수 있다.

상기 주사노광장치는 마스크와 기판 스테이지 사이의 위치관계를 측정하기 위한 측정수단을 추가로 포함한다. 기판 스테이지와 마스크 스테이중 어느 하나의 주사방향에 수직인 비주사방향에 대한 위치를 측정하기 위한 2축 간섭계의 측정값의 차이가 미리 정해진 값을 초과하는 때에는, 감광기판상에 있는 쇼트 영역의 형상에 대한 오차가 바람직하게 감소한다.

도 10, 11, 13 및 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 4 형태는 노광광에 의하여 조명되는 마스크 12위의 패턴 일부가 기판 스테이지 1-4위의 기판상에 투영되는 동안, 마스크 12와 기판 5를 대응하는 그들의 주사방향에서 서로 동기되게 주사함으로써, 마스크 12위의 패턴을 감광기판 5의 각 쇼트 영역상에 연속적으로 전사하는 주사노광방법이 제공된다. 복수의 측정마크 29A, 29D가 주사방향을 따라 마스크 12상에 형성되고, 복수의 기준 마스크가 형성되어 있는 기준마크 부재 6가 기판 스테이지지상에 배치되어 있으며, 상기 기준마크는 복수의 측정마크와 실질적으로 동일한 위치관계를 가진다. 노광방법은, 기판이 주사방향으로 이동하고, 측정 결과를 기초로 기판 스테이지의 진행방향과 복수의 기준 마크의 배치 방향 사이의 상대적 회전 각 θ1을 측정하는 동안, 마스크 12상에 있는 복수의 측정마크 29A 각각이 기준마크부재 6상에 있는 복수의 기준마크 35A, 35D중 대응하는 하나로부터 변위하는 위치변위를 연속적으로 측정하는 제 1 단계를 포함한다. 방법의 제 2 단계는, 마스크 12와 기판 5가 대응하는 주사방향으로 서로 대하여 동기되어 이동하고, 측정결과를 기초로, 기판 스테이지의 주사방향과 마스크 12의 주사방향 사이의 상대적 회전 각 θ2을 측정하는 동안, 마스크상에 있는 복수의 측정마크 29A, 29D 각각이 기준 마크부재 6상에 있는 복수의 기준마크 35A , 35D중 대응하는 하나로부터 변위하는 위치변위를 연속적으로 측정하는 것이다. 기판 스테이지의 스텝핑방향은 상대적 회전각 θ1의 정보를 기초로 결정되며, 마스크 12의 주사방향은 상대적 회전각 θ2의 정보를 기초로 결정된다.

본 발명의 제 4 형태에 따르면, 마스크 12가 고정되어 있는 동안 기판 스테이지가 주사될 때 측정되는 상대적 회전각 이 기준마크 35A, 35D의 배열방향, 즉, 기준마크 플레이트 6의 길이방향 및 주사노광동안 기판 스테이지의 진행방향 사이에 형성된 상대적 각도이다. 기판 스테이지가 기준마크 플레이트 6을 따라서 주사될 때, 마스크 12가 기판 스테이지와 동기되어 대응하는 주사방향으로 이동할 때 측정되는 상대적 회전각은 기판과 마스크 스테이지의 주사방향에서 관측되는 회전오차이다. 기판 스테이지와 기준마크 부재 6 사이의 각도가 스테이지의 열적변형에 의하여 변화되는 경우에도, 기판 스테이지는 한 쇼트영역으로부터 다음 쇼트영역으로 기준마크 부재 6상에 있는 기준마크의 배열방향, 또는 기판 5상에 형성되어 잇는 쇼트 어레이가 직사각형 격자형상을 가지도록 하기 위하여 상기 방향(기준마크의 배열방향)에 수직하는 방향으로 넘어간다. 더욱이, 기판 스테이지는 기준마크 플레이트 6을 따라서 주사되며, 마스크 12는 기준마크 플레이트 6을 따라서 주사되므로써, 직사각형 쇼트영역이 형성될 수 있다.

요약하면, 본 발명의 제 4 형태에 의한 노광장치에서는, 기판 스테이지의 스테핑방향은 복수의 기준마크가 기준마크 플레이트상에서 배열되는 방향(기준마크 플레이트의 길이방향) 및 기판 스테이지(웨이퍼 스테이지)의 진행방향 사이의 상대적 회전각 θ1에 따라서 결정된다. 그러므로, 기판 스테이지와 기준마크 플레이트의 진행방향 사이의 상대적 각도가 변화하는 경우에도, 기판상의 쇼트 어레이는 직사각형 격자형상으로 형성될 수 있다. 또한, 마스크으 상대 회전 오차가 기판 스테이지의 주사방향과 마스크의 주사방향 사이의 상대적 회전 각도 θ2에 의하여 결정되기 때문에, 기판상에 있는 노광된 쇼트영역의 일그러짐은 이러한 상대 회전 오차를 보정하므로써 감소될 수 있다.

본 발명의 제 5 형태에 의한 주사노광 방법은 본 발명의 제 3 형태에 의한 주사노광방법에서와 같은 제 1 단계 및 제 2 단계를 포함한다. 이 노광방법에서는, 마스크 12의 회전각이 상대적 회전각 θ1과 상대적 회전각 θ2 사이의 차이를 기초로 보정되며, 상기 각도들은 제 1 및 제 2 단계에서 구해진다.

본 발명의 제 5 형태에 의하면 마스크 12와 기판 5가 서로에 대하여 동기되어 대응하는 주사방향으로 이동할 때 측정되는 상대적 회전각 θ2는 Δθ+θ1으로 표시되며, 여기서 Δθ는 기준마크 부재 6에 대한 마스크 12의 상대 회전오차를 나타낸다. 즉, 기준마크 부재 6에 대한 마스크 12의 상대 회전오차 Δθ는 θ2-θ1으로 표시된다. 기판 스테이지와 기준마크 부재 6 사이의 각도가 스테이지의 열적 변형에 의하여 변화하는 경우에도, 상대 회전오차 Δθ는 본 발명에 따라서 측정되며, 마스크 12의 회전각은 -Δθ에 의하여 보정된다. 따라서, 마스크 12의 회전각은 기준마크 플레이트 6에 매치된다. 결과적으로, 기판 5상의 노광된 쇼트영역이 직사각형 형상을 가진다.

요약하면, 본 발명의 제 5 형태에 의한 노광방법에서는 마스크의 회전각이 상대적 회전각 θ1과 상대적 회전각 θ2를 근거로 보정된다. 그러므로, 비록 기판 스테이지와 기준마크 플레이트의 진행방향 사이의 상대 각도가 변화하는 경우에도, 기판상에 노광된 쇼트영역의 일그러짐이 감소될 수 있다.

본 발명의 제 6 형태에 의한 주사노광방법은 본 발명의 제 4 형태에 의한 주사노광방법에서와 같은 제 1 단계를 포함한다. 제 6 노광방법의 제 2 단계에서는, 마스크 12가 주사방향으로 주사되는 동안, 마스크 12 상의 복수의 측정마크 35A 각각이 기준마크 부재 6상에 있는 복수의 기준마크 29A, 29D중 대응하는 하나로부터 편이하는 위치편이가 연속적으로 측정된다. 주사노광동작시, 기판 스테이지의 위치가 상대적 회전각 θ1의 정보를 근거로 보정되고, 마스크의 위치가 상대적 회전각 θ3의 정보를 근거로 보정된다.

본 발명의 제 6 형태에 따르면, 제 1 단계에서 측정되는 상대적 회전각 θ1이 기준 마크 부재 6에 대한 기판 스테이지 진행방향의 경사각이다. 제 2 단계에서 측정되는 상대적 회전각 θ3은 마스크 12의 진행방향에 대한 마스크 12의 패턴의 경사각이다. 일단 주사노광과정이 개시되면, 기판 스테이지가 기준마크 부재 6을 따라서 주사될 수 있도록, 기판 스테이지의 위치가 점차적으로 이동한다. 기판 스테이지의 주사방향은 기준마크 부재 6의 길이방향과 평행하게 되고, 마스크 12가 마스크 12의 패턴을 따라서 주사되도록, 마스크 12의 위치가 점차적으로 이동한다. 이는 기판 5상의 노광된 쇼트영역의 일그러짐을 감소시키는 결과를 나타낸다.

요약하면, 본 발명의 제 6 형태에 의한 노광방법에서는, 상대적 회전각 θ1에 추가하여, 측정마크의 배열방향에 대한 마스크의 진행방향의 상대적 회전각 θ3가 측정된다. 주사노광 동안의 기판 스테이지의 위치는 상대적 회전각 θ1의 정보를 근거로 보정되며, 주사노광중의 마스크의 위치는 상대적 회전각 θ3의 정보를 근거로 보정된다. 따라서, 기판 스테이지와 기준마크 플레이트의 진행방향 사이의 상대 각도가 변하는 경우에도, 기판상에 노광된 쇼트영역의 일그러짐이 감소될 수 있다.

본 발명의 제 7 형태는 마스크 12와 기판 2를 동기로 주사하므로써, 감광기판상의 각 쇼트 영역위로 마스크 12의 패턴을 연속적으로 전사하는 주사노광방법을 제공한다. 연속 순서는 노광광에 의하여 조명된 마스크 12위의 패턴의 일부분이 투영광학계를 통하여 기판 스테이지 1-4에 있는 기판 5상에 투영되는 동안 대응하는 주사방향에서의 전사를 포함한다. 오프 액시스(off-axis) 얼라인먼트계 34가 기판상에 있는 위치결정용 마크를 탐지하기 위하여 투영광학계 8의 근처에 제공된다. 제 1 및 제 2 기준마크 35A, 37A가 형성되어 있는 기준마크 부재 6이 기판 스테이지상에 제공된다.

제 1 및 제 2 기준마크는 투영광학계 8의 노광필드에 잇는 기준점과 오프 액시스 얼라인먼트계 34의 기준위치 사이의 거리와 동일한 거리만큼 서로 떨어져 있다. 주사노광방법은 기준마크 부재상에 있는 제 2 기준마크 37A가 오프 액시스 얼라인먼트계 34에 의하여 관측되고, 이어서, 마스크상의 복수의 측정마크 29A, 29D 각각이 기준마크 부재 6상에 있는 제 1 기준마크 35A로부터 편이하는 위치편이를 측정한다. 투영광학계 8의 노광필드 내에 있는 기준점과 오프 액시스 얼라인먼트계 34의 기준점 사이의 거리(베이스 라인 파라미터)의 계산이 수행된다. 복수의 측정마크 29A, 29D 각각이 제 1 기준마크 35A로부터 편이하는 위치편이의 평균값을 근거로, 각 측정마크의 위치편이 및 얼라인먼트계에 의하여 관측되는 제 2 기누마크 27A의 이동을 기초로 하여, 주사방향에 대한 마스크 12의 상대 회전오차가 계산된다.

본 발명의 제 7 형태에 의하면, 오프 액시스 얼라인먼트계 34에 의하여 관측되는 제 2 기준마크 37A의 위치편이 ΔB2는, 마스크 패턴의 전사된 상의 방향인 측정마크 29A, 29D가 마스크 12상에 배열되는 방향 및 마스크 12의 진행방향사이의 상대회전 오차 θ3의 측정과 동시에, 기준마크 부재 6을 근거로 계산된다. 그 다음에 얼라인먼트계 34의 베이스 라인량이 이러한 측정값을 근거로 계산된다. 따라서, 기판 스테이지에 대한 기준마크 부재 6의 각도가 기판 스테이지의 변형에 의하여 변화되는 경우에도, 기준마크 부재 6을 근거로 베이스 라인 파라미터가 정확하게 측정될 수 있다.

요약하면, 본 발명의 제 7 형태에 의한 노광방법에서는, 마스크위에서의 측정마크의 배열방향 및 마스크의 진행방향 사이의 상대 회전오차가 기준마크부재(기준마크플레이트)상에 있는 제 1 기준마크를 이용하여 측정될 수 있다. 더욱이, 얼라인먼트계의 베이스 라인 파라미터가 기준마크 부재(기준마크 플레이트)상에 있는 제 2 기준마크를 사용하여 측정되기 때문에, 기판 스테이지와 기준마크 부재의 진행방향 사이의 상대 각도가 변화하는 경우에도, 베이스 라인 파라미터가 높은 정밀도로 측정될 수 있다.

본 발명의 제 8 형태는 감광기판 5위에 있는 각 쇼트영역상으로 마스크 12의 패턴을 연속적으로 전사하기 위한 주사노광방법을 제공한다. 이 방법은 노광광에 의하여 조명된 마스크 12의 패턴이 투영광학계 8을 통하여 기판 스테이지 1-4에 있는 기판 5상으로 투영되는 동안, 마스크 12와 기판 5를 대응하는 주사방향으로 동기로 주사하는 것을 포함한다. 오프 액시스 얼라인먼트계 34가 기판상에서의 위치결정용 마크를 검출하기 위하여 투영광학계 8 근처에 제공되고, 복수의 측정용마크 29A, 29D가 주사방향을 따라서 마크 12상에 형성된다. 기준마크 부재 6이 기판 스테이지 1-4상에 제공되고, 기준마크 부재 6은 마스크위의 복수의 측정용마크에 대응하는 복수의 제 1 기준마크35A, 35D 및 투광광학계 8의 노광필드에 있는 기준점과 얼라인먼트계 34에 있는 기준점 사이의 거리와 일치하는 거리만큼 각각의 제 1 기준마크로부터 떨어져 있는 복수의 제 2 기준마크 37A, 37D를 가진다. 주사노광장치 방법은 기준마크 부재 6위에 있는 복수의 제 1 기준마크 35A, 35D중 대응하는 하나로부터의 마스크위에 있는 복수의 측정용 마크 29A, 29D중 하나의 위치편이를 측정하고, 동시에 오프 액시스 얼라인먼트계 34에 의한 제 2 기준마크 37A, 37D의 위치편이를 측정하는 단계를 추가로 포함한다. 이러한 단계를 마스크 12와 기판 5가 동기되어 주사방향으로 이동하는 동안 수행된다. 기준마크 부재 6상에 있는 복수의 제 1 기준마크 35A, 35D 각각에 대하여 제 1 단계가 반복된다. 다음 단계는 기준마크 부재 6위에 있는 제 1 및 제 2 기준마크의 배열방향 및 기판 스테이지의 주사방향 사이의 상대적 회전각을 보정하는 것이다.

본 발명의 제 8 형태에 의하면, 오프 액시스 얼라인먼트계 34의 베이스 라인 파라미터가 본 발명의 제 3 형태에 의한 노광방법의 제 2 단계가 실행되는 것과 동시에 측정된다. 측정결과를 근거로, 기판 스테이지의 주사방향이 기준마크 부재 6을 기초로 보정된다. 기판 스테이지로 보정된 주사방향과 관련하여 마스크 12의 주사방향이 보정된다. 따라서, 오프 액시스 얼라인먼트계 34의 베이스 라인 파라미터 및 마스크 12의 회전각을 측정하기 위한 기준마크 플레이트와 기판 스테이지의 진행방향 사이의 상대적 각도가 변화하는 경우에도, 노광된 쇼트 영역의 일그러짐은 감소될 수 있으며, 얼라인먼트계 34의 베이스 라인 파라미터가 높은 정밀도로 측정될 수 있다.

요약하면, 본 발명의 제 8 형태에 의한 노광방법에서는 마스크와 기판의 대응하는 주사방향 사이의 상대적 회전각이 보정되고, 제 1 및 제 2 기준마크가 기준마크 부재상에 배열되는 방향과 기판 스테이지의 주사방향 사이의 상대적 회전각 또는 기준마크 부재위에 있는 각각의 제1 및 제 2 기준마크에 대하여 얻어지는 위치변위를 근거로 하여 보정된다. 따라서, 기판상에 노광된 쇼트영역의 일그러짐이 바람직하게 감소될 수 있다.

본 발명의 제 9 형태는 감광성 기판 5위에 있는 각 영역상으로 마스크 12의 패턴을 연속적으로 전사하는 노광방법을 제공한다. 본 발명은 노광광에 의하여 조명되는 마스크 패턴의 일부가 투영광학계 8을 통하여 기판 스테이지 1, 3 4A위에 잇는 기판상에 투영되는 동안, 마스크 12와 기판 5가 동기되어 주사방향으로 주사되는 공정을 포함한다. 오프 액시스 얼라인먼트계 34가 기판 5위에 있는 위치결정용 마스를 검출하기 위하여 투영광학계 8의 근처에 제공되며, 좌표위치를 측정하기 위한 미러 41X가 기판 스테이지에 고정된다. 동시에 복수의 측정마크 29A, 29D가 주사방향을 따라 마스크 12상에 형성되고, 마스크 위에 잇는 복수의 측정용마크에 대응하는 복수의 제 1 기준마크 35A, 35D가 미러 41X의 상부면에 형성되며, 복수의 제 2 기준마크 37A, 37D가 각 제 1 기준마크로부터 거리를 가지면서 형성된다. 상기 거리는 투영광학계 8의 노광필드에 있는 기준점 및 얼라인먼트계의 34의 기준점 사이의 거리와 일치한다.

주사노광장치 방법은 미러 41X위에 있는 제 1 기준마크 35A, 35D중 대응하는 하나로부터 펀이되는 마스크 12위에 있는 복수의 측정마크 29A, 29D중 하나의 위치 편이를 측정하는 단계를 포함한다. 동시에, 마스크 12와 기판 5가 동기되어 주사방향으로 이동하는 동안, 제 2 기준마크 37A, 37D의 위치편이가 얼라인먼트계 34에 의하여 측정된다. 제 1 단계가 미러 41X상에 있는 복수의 제 1 기준마크 35A, 35D의 각각에 반복된다. 본 발명은 복수의 제 1 및 제 2 기준마크 각각에 대하여 얻어진 위치편이를 근거로 하여 마스크 12와 기판 5의 대응하는 주사방향 사이의 상대 회전오차를 보정하고, 얼라인먼트계 34의 기준점 및 투영광학계 8의 노광필드내의 기준점 사이의 거리(베이스 라인량)를 보정하는 제 2 단계를 추가로 포함한다.

본 발명의 제 9 형태에 의하면, 베이스라인파라미터의 측정을 통하여, 기준마크 플레이트로서도 제공되는 미러 41X상에 잇는 제 1 기준마크 35A, 35D를 근거로, 마스크 12의 주사방향이 보정된다. 미러 41X는 레이저 간섭계를 위한 미러와 기준마크 플레이트의 양자 모두로서 제공되기 때문에, 기판 스테이지의 진행방향의 미러 41X의 반사면에 평행하고, 기판 스테이지의 진행방향에 대한 기준마크의 경사각은 쉽게 변하지 않는다. 따라서, 베이스라인 파라미터는 고정확도로 측정될 수 있고, 노광된 쇼트영역이 덜 일그러진다.

상기의 일반적인 설명 및 아래의 상세한 설명은 해설적이며, 청구된 발명에 대한 추가적인 설명을 제공할 것으로 생각된다.

[실시예]

본 발명의 주사노광장치의 실시예가 도면을 참조하여 이하에서 상세하게 설명될 것이다. 본 발명의 이러한 실시에는 스텝 앤드 스캔방식의 노광장치에 적용된다.

본 실시예의 투영노광장치를 도시하는 도 1을 참고하면, 레티클 12에 형성되어 있는 패턴이 조명광학계(미도시)에서 방출된 조명광에 의하여 직사각형의 조명영역(이하에서, 슬릿상 조명영역)이라 함)을 통하여 조명된다. 패턴의 상이 투영광학계 8을 경유하여 포토레지스트가 도포된 웨이퍼 5상에 투영된다. 이 상태에서, 레티클 12가 도 1의 지면에 수직한 전방 또는 후방으로 일정한 속도 V로 주사된다. 웨이퍼 5는 도 1의 지면에 수직한 전방 도는 후방으로 일정한 속도 V/M(1/M은 투영광학계 8의 투영배율이다)로 레티클 12와 동기(同期)되어 주사된다. 투영배울 1/M는 예를 들면, 1/4 또는 1/5가 된다.

이하의 설명에서, Z축은 투영광학계 8의 광축 AX에 평행한 방향을 나타내며, Z축에 수직한 평면에 있도록 설치된 레티클 12와 웨이퍼 5의 Y축은 도 1의 지면에 수직한 주사방향을 나타낸다. X축은 도 1의 지면에 평행하고 상기 주사방향에 수직인 비주사방향을 나타낸다. 그러나, 실제 주사방향은 스테이지 시스템의 좌표를 측정하기 위한 간섭계 미러의 경사에 의하여 Y축에 평행한 Y방향으로부터 편이된다.

본 실시예에서의 레티클 12와 웨이퍼 5의 스테이지 시스템을 설명한다. 먼저, 스테이지 10이 자유롭게 Y방향으로 구동될 수 있도록 레티클 Y축 구동스테이지10이 레티클 지지부 9상에 탑재된다. 레티클 미세 구동 스테이지 11이 레티클 Y축 구동스테이시 10상에 장착된다. 레티클 12는 예를 들면 진공 흡착에 의하여 레티클 미세 구동스테이지 11상에 지지된다. 레티클 미세 구동스테이지 11은 X방향, Y방향 및 회전방향(θ방향) 각각에서의 미소거리만큼 고정확도로서 레티클 12의 위치를 제어한다. 레티클 지지부 9, 레티클 Y축 구동스테이지 10 및 레티클 미세 구동스테이지 11이 레티클 스테이지를 구성한다. 미러 21이 레티클 미세 구동스테이지 11위에 배치되어 있다. 레티클 미세 구동 스테이지 11의 X방향, Y방향, θ방향의 위치는 레티클 지지부 9상에 배치된 간섭계 14에 의하여 항상 모니터된다. 실제 장치는 도2a에 도시된 바와 같이 4축을 가지는 간섭계 14X1, 14X2, 14Y1, 14Y2를 사용하며, 이들을 일반적으로 간섭계 14라 부른다. 간섭계 14로부터 얻어진 위치정보가 전체 장치의 동작을 제어하기 위한 주제어계 22A로 공급된다. 주제어계 22A는 레티클 Y축 구동스테이지와 레티클 미세 구동스테이지 11의 동작을 제어하기 위하여 레티클 구동장치 22D를 지휘한다.

웨이퍼 Y축 구동스테이지 2가 Y축으로 자유롭게 구동될 수 있도록 웨이퍼 지지부 1상에 탑재된다. 웨이퍼 X축 구동스테이지 3은 X방향으로 자유롭게 구동될 수 있도록 웨이퍼 Y축 구동스테이지 2상에 탑재된다. 또한 Zθ축 구동스테이지 4가 웨이퍼 X축 구동스테이지 3상에 배치되고, 웨이퍼 5는 진공흡착에 의하여 Zθ축 구동스테이지상에 지지된다. Zθ축 구동스테이지 4는 웨이퍼 5의 Z방향에서의 위치, 경사각 및 미소 회전각을 제어한다. 웨이퍼 지지부 1, 웨이퍼 Y축 구동스테이지 2, 웨이퍼 X축 구동스테이지 3 및 Zθ축 구동스테이지 4가 웨이퍼 스테이지를 구성한다. 이러 7이 Zθ축 구동스테이지 4위에 고정된다. Zθ축 구동스테이지의 X방향, Y방향 및 θ방향의 위치는 웨이퍼 스테이지 외부에 배치되어 있는 간섭계 13에 의하여 항상 모니터된다. 간섭계 13에서 얻어진 위치정보는 주제어계 22A에 공급된다. 실제 장치는 도 2b에 도시된 바와 같이 4축을 가지는 간섭계 13X1, 13X2, 13Y1, 13Y2를 사용하며, 이들을 일반적으로 간섭계 13라 부른다. 주제어계 22A는 웨이퍼 Y축 구동스테이지 2, 웨이퍼 X축 구동스테이지 3 및 Zθ축 구동스테이지 4의 동작을 제어하기 위하여 웨이퍼 구동장치 22B로 지휘한다.

아래에서 더 상세하게 설명될 것과 같이, 웨이퍼스테이지의 일측에 있는 간섭계 13에 의하여 측정되는 좌표로 한정되는 웨이퍼 좌표계가 레티클스테이지의 일측에 있는 간섭계 14에 의하여 측정되는 좌표로 한정되는 레티클좌표계와 일치하도록 하기 위하여, 소정의 기준마크가 형성되어 있는 기준마크 플레이트 6가 Zθ축 구동스테이지상에 있는 웨이퍼 5 근처에 고정된다. 기준마크 Zθ축 구동스테이지 4의 내부로 인도되고 노광광 EL과 동일한 파장대역(waveband)을 가지는 조명광에 의하여 마크 플레이트 6의 하부 및 후부로부터 조명된다.

본 실시예에서는, 레티클 얼라인먼트 현미경 19, 20이 레티클 12상에 있는 얼라인먼트마크와 기준마크 플레이트 6상에 있는 기준마크를 동시에 관측할 수 있도록 레티클 12의 위에 배치된다. 이러한 경우, 자유이동 가능한 반사미러 15, 16이 각 얼라인먼트 현미경 19, 20으로 향하는 레티클 12로부터의 빔 검출을 인도하기 위하여 배치된다. 일단, 노광공정이 개시되면, 이러한 반사미러 15, 16는, 주제어계 22A로부터의 명령에 반응하여 각 미러의 구동장치 17, 18에 의하여 그들의 동작위치로부터 후퇴한다. 또한, Y방향에서 본 바와 같이, 오프 액시스형 얼라인먼트 센서 34가 투영광학계 8의 일측면에 배치되므로써, 웨이퍼 5상의 얼라인먼트 마크(웨이퍼마크)의 위치를 검출한다. 콘솔 22C이 주제어계 22A와 연결되어, 오퍼레이터의 명령을 입력하거나 측정자료를 디스플레이하는 데 사용된다.

다음으로 도 2를 참고하여 본 실시예의 스테이지 스템을 위한 간섭계(간섭형 길이 측정장치)의 구성을 설명한다. 도 2a는 도 1의 레티클 미세 구동스테이지 11을 도시하는 평면도이다. 도 2b는 도 1의 웨이퍼 스테이지 일축에 있는 Zθ축 구동스테이지 4를 도시하는 평면도이다. 도 2a에서 레티클 12가 진공흡착에 의하여 레티클 미세 구동스테이지 11상에 지지되어 있고, 노광광이 레티클 12상에 슬릿상 조명영역 31으로 입사하며, 이 영역은 X방향으로 확장된다.

레티클 미세 구동스테이지 11에 의하여 구동되는 레티클 12은 Y방향으로 주사된다. 평면 유리판으로 형성되고 Y 주사방향으로 연장하는 미러 21X는 +X방향으로 향하는 레티클 미세 구동스테이지 11의 일 단면(end face)상에 설치되고, 미러 21X의 반사면은 간섭계 14X1, 14X2에서 방출된 측정 레이저빔(측정빔) LRX1, LRX2로 조사되며, 상기 레이저빔 LRX1, LRX2는 서로 실질적으로 평행하고 Y방향에서 서로 거리를 두고 떨어져 있다. 간섭계 14X1, 14X2 각각은 기준미러, 기준미러와 미러 21X로부터의 레이저빔의 간섭광을 수광하기 위한 수광기 및 수광기로부터의 광전 변환신호(photoelectric conversion signal)를 처리하기 위한 신호처리기를 포함한다. 따라서, 간섭계 14X1, 14X2는 각 수광기로부터의 광전 변환신호를 처리하므로써, 미러 21X 반사면의 X좌표를 측정할 수 있게 되어있다. 측정빔 LRX1, LRX2이 레티클 12의 가속, 노광 및 감속하는 동안 미러 21X에 입사하지 못하게 되는 것을 방지하기 위하여 미러 21X는 충분히 큰 길이를 가지게 형성된다. 또한, 측정빔 LRX1, LRX2이 레티클 12의 가속, 노광 및 감속하는 동안 미러 21X에 입사하지 못하게 되는 것을 방지하기 위하여 미러 21X는 충분히 큰 길이를 가지게 형성된다. 또한, 측정빔 LRX1, LRX2은 슬릿상 조명영역 31의 중앙(투영광학계 8의 광축 AX)를 통과하는 선으로부터 Y방향으로 동일거리만큼 떨어져 있다. 간섭계 14X1, 14X2의 측정값이 각각 XR1과 XR2로 표시되는 이러한 배치에서는, 비주사방향에서의 레티클 12의 위치(X좌표) XR은 이하의 수학식 1에 따라서, 측정값의 평균값을 계산하므로써 구해진다. 수학식 2에 의하면, 레티클 12의 회전각 θ_RX는 상기 측정값들 사이의 차이를 상기 거리 L1로 나누므로써 구해진다.

[수학식 1]

XR=(XR1+XR2)/2

[수학식 2]

θ_RX=(XR1-XR2)/L1

레티클 미세 구동스테이지 11의 +X방향으로 향하는 한 당부에, 미러로서 제공되는 모서리입방체 21Y1, 21Y2가 Y방향으로 서로 거리 L2만큼 떨어진 위치에 고정된다. 이러한 모서리입방체 21Y1, 21Y2는 간섭계 14Y1, 14Y2에서 각각 방출되고 서로 주사방향으로 평행하게 연장하는 측정빔 가 LRY1, LRY2로 조사된다. 모서리입방체 21Y1, 21Y2에 의하여 반사되는 각 측정빔 LRY1, LRY2을 반사시키고, 빔을 간섭계 14Y1, 14Y2로 복귀시키기 위하여 고정된 평면미러 14M1, 14M2도 배치된다. 간섭계 14Y1, 14Y2는 이중경로(double path) 간섭법에 의하여 모서리입방체 LRY1, LRY2의 Y좌표를 각각 검출한다. 레티클 12이 좁은 범위내에서 X방향으로 이동하기 때문에, 모서리입방체 21Y1, 21Y2는 주사방향으로의 변위를 검출하기 위하여 미로로서 사용될 수 있다. 측정빔 LRY1, LRY2가 모서리입방체 21Y1, 21Y2의 입사면에 의하여 수광되는 한, 모서리 입방체 21Y1, 21Y2의 위치가 정확하게 검출될 수 있다.

측정빔 LRY1, LRY2이 조명영역 31의 중앙(광축 AX)에 대하여 서로 대칭이 되도록 X방향으로 서로 분리되어 있다. 주사방향에서의 레티클 12의 위치(Y좌표)는 이하의 수학식 3에 의하여 간섭계 14T1, 14Y2의 측정값 YR1, YR2의 평균을 계산하므로써 구해진다. 주사방향에서 본 레티클의 회전각 θ_RY는 수학식 4에서와 같이, 이러한 측정값 YR1, YR2 사이의 차이를 상기 거리 L2로 나누므로써 구해진다. 또한 주사방향에서 본 회전각 전각 θ_RY및 비주사방향에서 본 회전각 θ_RY사이의 차이는 수학식 5에 표시된 바와 같이, 미러 21X와 모서리입방체 21Y1, 21Y2 사이의 직교오차 ΔωR을 제공한다.

[수학식 3]

YR=(YR1+YR2)/2

[수학식 4]

θ_RY=(YR1-YR2)/L2

[수학식 5]

ΔωR=(YR1-YR2)/L2-(XR1-XR2)/L1

본 실시예에서, 레티클 12의 회전각(偏走量)은 일반적으로 수학식 2에 의해서 얻어지는 비주사방향에서 본 회전각 θ_RX을 근거로 보정된다. 두 개의 액튜에이터 44R과 44L이 Y방향으로 향하는 레티클 미세구동스테이지 11의 한 쪽 단부상에 설치된다. 이러한 액튜에이터 44R, 44L는 레티클 미세 구동스테잊 11의 회전각 따라서 레티클 12을 제어하도록 도 1의 레티클 미세 구동스테잊 11를 레티클 Y축 구동스테이지 10에 대하여 옮기기 위하여 서로에 대해 독립적으로 구동된다. 액튜에이터 44R, 44L는 도 1의 레티클 구동장치 22D에 의하여 제어된다. 미러 21X의 반사량을 모니터 또는 검출하기 위하여, 레티클 12의 회전각은 수학식 4에 의하여 얻어지는 주사방향에서 본 회전각 θ_RY을 근거로 제어된다. 이에 대해서는 후에 상세하게 설명한다.

도 2a에서는, 미러 231X와 간섭계 14X1, 14X2가 비주사방향으로의 변위를 계측하기 위한 2축 레이저 간섭계를 구성한다. 모서리입방체 21Y1, 21Y2, 고정 평면미러 14M1, 14M2 및 간섭계 14Y1, 14Y2가 주사방향의 변위를 계측하기 위한 2축 간섭계를 구성한다. 간섭계 14X1, 14X2에 의하여 측정되는 X좌표 XR 및 간섭계 14Y1, 14Y2에 의하여 측정되는 Y좌표 YR은 레티클 스테이지의 좌표계(XR, YR)로 언급된 좌표계내에 한정된다.

이러한 좌표계가 직교 X축과 Y축을 가지는 이상적인 직교좌표계와 어느 정도 다르다 하더라고, 레티클 12는 레티클 스테이지의 좌표계(XR, YR)을 근거로 구동된다.

도 2b에서는, 웨이퍼 5가 예를 들면 진공흡착에 의하여 Zθ축 구동스테이지 상에 지지되어 있으며, 기준마크 플레이트 6이 웨이퍼 5의 근처에 고정되어 있다. 광방출 기준마크 46A-46F의 두 개의 열이 주사방향을 따라서 기준마크 플레이트 6상에 형성되어 있는 데 반하며, 기준마크 46A-46F에 대응하는 두 개 열의 얼라인먼트마크 45A-45F가 레티클 12상에 형성되어 있다. 도 1의 얼라인먼트 현미경 19, 20으로 기준마크 및 얼라인먼트마크 모두를 계측함으로써, 레티클 스테이지의 좌표계가 정렬되고 웨이퍼 스테이지의 좌표계와 일치하게 된다. 이러한 배치에 대한 상세한 설명은 예를 들어, 일본 특허 공개공보 제 7-176468호에 개시되어 있다.

레티클 12의 패턴의 일부에 대한 상이 웨이퍼 5위의 슬릿상 노광영역 32상에 투영되고, 이러한 영역은 레티클 12상의 슬릿상 조명영역과 짝이되는 관계(conjugate relationship)에 있다. 레티클 12의 패턴이 웨이퍼 5상의 쇼트영역 SA상으로 전사될 수 있도록, 웨이퍼 5가 노광영역 32에 대하여 Y방향으로 이동한다. 평면 유리판으로 형성되고, 주사방향(Y방향)으로 연장하는 미러 7X가 X방향으로 향하는 Zθ축 구동스테이지의 한쪽 단부에 배치된다. 평면 유리판으로 형성되고, 비주사방향 (X방향)으로 연장하는 미러 7Y가 Y방향으로 Zθ축 구동스테이지의 한쪽 단부에 배치된다. 따라서, 미러 7X와 미러 7Y는 직교하는 방향으로 연장한다. 미러 7X의 반사면은 간섭계 13X1, 13X2에서 방출되는 측정 레이저빔 LWX1, LWX2으로 조사되고, 상기 레이저빔 LWX1, LWX2는 서로 실질적으로 평행하고, Y방향으로 서로 거리 L3만큼 떨어져 있다. 미러 7Y의 반사면은 간섭계 13Y1, 13Y2에서 방출되는 측정 레이저빔 LWY1, LWY2으로 조사되고, 상기 레이저빔 LWY1, LWY2는 서로 실질적으로 평행하고, X방향으로 서로 거리 L4만큼 떨어져 있다.

웨이퍼의 주사노광 또는 웨이퍼 스테이지의 스테핑(stepping) 동안, 측정빔이 미러 7X, 7Y로 입사되지 못하는 것을 방지하기 위하여, 미러 7X, 7Y는 충분히 큰 길이를 가지도록 형성된다. 또한, 측정빔 LWX1, LWX2는 슬릿상 노광영역 32의 중앙(광축 AX)를 통과하는 선으로부터 Y방향으로 동일한 거리만큼 떨어져 있다. 이러한 배치에서는, 웨이퍼 5의 비주사방향에서의 위치 (X좌표) XW는 아래의 수학식 6에 따라서, 간섭계 13Y1, 13Y2의 측정값 XW1, XW2의 평균을 계산하므로써 구해질 수 있다. 웨이퍼 5의 주사방향에서의 위치 (Y좌표) YW는 아래의 수학식 7에 따라서, 간섭계 13X1, 13X2의 측정값 YW1, YW2의 평균을 계산하므로써 구해질 수 있다. 또한 웨이퍼 5의 편주량(yawing amount, 회전각) θ_WX은 수학식 8에 따라서, 측정값 XW1, XW2의 차이를 상기의 거리 13로 나누므로써 구해지며,회전각 θ_WY은 측정값 YW1, YW2의 차이를 거리 L4로 나누므로써 구해진다. 또한 미러 7X, 7Y의 직교 오차 ΔωR는 수학식 9에 나타난 바와 같이, 회전각 θ_WY및 편주량 θ_WX사이의 차이로부터 얻어진다.

[수학식 6]

XW=(XW1+XW2)/2

[수학식 7]

YW=(YW1+YW2)/2

[수학식 8]

θ_WX=(XW1-XW2)/L3

[수학식 9]

ΔωW=(YW1-YW2)/L4-(XW1-XW2)/L3

도 2b에서, 미러 7X 및 간섭계 13X1, 13X2가 비주사방향의 변위를 계측하기 위한 2축 간섭계시스템을 구성한다. 미러 7Y 및 간섭계 13Y1, 13Y2가 주사방향의 변위를 계측하기 위한 2축 간섭계시스템을 구성한다. 간섭계 13X1, 13X2에 의하여 측정되는 X좌표 XW 및 간섭계 13Y1, 13Y2에 의하여 측정되는 Y좌표 YW는 웨이퍼 스테이지의 좌표계(XW, YW)에 관련된 좌표계내에 한정된다. 이러한 좌표계는 직교하는 X축과 Y축을 가지는이상적인 직료 좌표계와 어느 정도 다르다 하더라도, 웨이퍼 5의 스텝핑과 주사는 웨이퍼 스테이지의 좌표계(XW, YW)를 근거로 처리된다. 수학식 9에 나타나는 직교 오차 ΔωW를 기초로한 보정은 이루어지지 않는다. 주사방향으로의 웨이퍼 5의 Zθ축 구동스테이지 4의 스텝핑이 미러 7X의 반사면에 평행한 방향(즉, X좌표 XW가 변하지 않는 방향)으로 수행되고, 비주사방향으로의 스텝핑은 미러 7Y의 반사면에 평행한 방향(즉, Y좌표 YW가 변하지 않는 방향)으로 수행된다.

얼라인먼트, 주사노광 및 스텝핑이 수행되는 때의 본 실시예인 투영노광장치의 기본적인 작동을 설명하면, 먼저, 레티클 얼라인먼트가 도 2b의 기준마크 플레이트를 사용하여 수행된다. 더 상세하게는, 도 1에 도시된 바와 같이, 기준마크 플레이트 6상에 있는 기준마크 46A, 46B가 투영광학계 8의 슬릿상 노광영역 32내로 이동하고 그곳에 자리잡도록, 웨이퍼 Y축 구동스테이지 2 및 웨이퍼 X축 구동스테이지 3이 구동된다. 레티클 Y축 구동스테이지 10은 도 2a의 레티클 12상에 있는 얼라인먼트 마크 45A, 45B가 조명영역 31내로 이동하도록 구동된다. 대응하는 기준마크 46A, 46B로부터 편이하는 얼라인먼트마크 45A, 45B의 위치 편이가 도 1의 얼라인먼트 현미경 10, 20에 의하여 계측되고, 얼라인먼트마크 45A, 45B의 위치편이가 기준마크 46A, 46B의 상에 대하여 서로 대칭이 되도록 레티클 Y축 구동스테이지 10와 레티클미세 구동스테이지 11이 구동된다. 이러한 방식으로, 레티클 12의 위치와 회전각이 기준마크 플레이트 6을 근거로 조정된다. 이러한 상태에는, 레티클 스테이지의 일측에 있는 4축 간섭계 14의 측정값 및 웨이퍼 스테이지의 일측에 있는 4축 간섭계 13의 측정값이 예를 들면, 리세(reset)된다(또는 0으로 맞춰진다). 이러한 리셋은 수학식 1과 3에서 결정되는 레티클스테이지 좌표계(XR, YR)의 원점과 수학식 6과 7에서 결정되는 웨이퍼 스테이지 좌표계의 원점 사이의 어떠한 오프셋(offset)을 보정한다.

실제의 노광작동 전에, 노광하는 동안의 웨이퍼 스테이지의 Zθ축 구동스테이지 4의 주사방향이 기준마크 플레이트 6상에서 기준마크가 배열되어 있는 방향에 평행하게 만들어진다. 이것이 끝나면, 기준마크 46A, 46C, 46E의 배열방향이 미러 7X의 반사방향(진행방항)과 평행하도록 기계적으로 만들어진다. 기계적 조정오차가 아직 존재하면, 웨이퍼 스테이지의 Y좌표 YW가 변화할 때마다, 소정수의 단계에 의하여 X좌표 XW가 Y방향으로의 변화에 대응하는 양만큼 변화하도록 Zθ축 구동스테이지 4의 주사방향이 소프트 프로그램에 의하여 보정된다. 이하의 설명에서는, 상기 방식으로 보정된 주사방향으로 확장하는 Y축을 가지는 좌표계주사방향으로 확장하는 Y축을 가지는 좌표계가 웨이퍼 스테이지의 좌표계(XW, YW)로 인용된다.

그 다음으로, 기준마크 플레이트 6위에 있는 기준마크 46C-46F 및 레티클 12상의 얼라인먼트마크 45C-45F 사이의 위치 편이가 얼라인먼트 현미경 19, 20(RA 현미경)에 의하여 연속적으로 결정되고 있는 동안, 이러한 스테이지상에 노광광이 입사하지 않으면서, 웨이퍼 스테이지와 레티클 스테이지가 조사노광 동작과 같은 방식으로 동기되어 이동한다. 이러한 위치 편이의 평균값을 근거로, 웨이퍼 5의 주사방향과 레티클 12의 주사방향 사이의 각도, 레티클 스테이지의 좌표계(XR, YR)과 웨이퍼 스테이지의 좌표계(XW, YW) 사이의 주사방향의 축의 회전각이 계측된다. 회전각 계측후에 레티클 12가 주사될 때, 소프트 프로그램에 의하여, 레티클 Y축 구동 스테이지 10과 레티클 미세 구동 스테이지 11이 구동되므로써, 레티클 12의 주사방향이 기준마크 플레이트 6상에 있는 기준마크의 배열방향과 평행하게 된다. 따라서, Y좌표 YR이 주어진 거리만큼 이동하는 동안, X좌표 XR은 Y좌표의 변화와 일치하는 양만큼 횡방향으로 이동한다.

이하의 설명에서, 보정된 주사방향으로 연장하는 Y축을 가지는 좌표계가 레티클 스테이지의 좌표계(XR, YR)으로 인용된다. 결과적으로, 웨이퍼 스테이지의 좌표계(XW, YW)의 주사방향의 축이 기준마크 플레이트 6을 기초로 하여, 레티클 스테이지의 좌표계(XR, YR)의 주사방향축과 평행하게 된다. 따라서, 노광동작시 레티클 12와 웨이퍼 5가 평행한 방향으로 주사된다.

이러한 경우에, 각 스테이지의 이동은 그의 안내면을 기초로 한다. 투영노광장치가 조립되고 조정될 때, 레티클 Y축 구동스테이지의 안내면 및 웨이퍼 Y축 구동스테이지의 안내면사이의 평행한 정도는 수백 마이크로 라디안과 같거나 작도록 기계적으로 제어된다. 또한, 미러와 기준마크 플레이트 6이 주사노광하는 동안 비주사방향으로 각 스테이지를 구동하므로써 이루어지는 소프트웨어 보정의 양을 감소시키고, 따라서 개선된 제어정확도를 확보하기 위하여 이러한 안내면에 대한 위치에 고정된다. 레티클 12가 그의 윤곽 또는 아웃라인을 기초로 위치하면서, 레티클 12가 조정된 레티클 미세 구동스테이지 11상에 실제로 장착될 때, 레티클 12위에 있는 얼라인먼트마크 45A-45F만이 각 미러와 기준마크 플레이트 6에 대하여 크게 회전하게 된다. 몇몇의 경우에는, 레티클 12의 윤곽과 전사된 패턴 사이의 위치편이가 약 0.5㎜만큼 크게 된다.

도 2a의 레티클 12의 윤곽 및 전사된 패턴 사이의 위치편이가 클 때에는, 레티클 12의 얼라인먼트마크 45A-45F 및 기준마크 46A-46F 사이의 위치편이는 마치 레티클 12 또는 기준마크 플레이트 6이 상대방에 대하여 크게 회전한 것처럼 측정된다. 기준마크 플레이트 6은 미러 7X, 7Y가 연장하는 방향을 따라 고정되어 있으므로, 레티클 미세 구동스테이지 11의 회전 또는 이동에 의하여 보정이 이루어진다. 만일, 이러한 경우에서 레티클 미세 구동스테이지 11가 회전한다면, 미러 21X도 스테이지 11과 함께 회전한다. 미러 21X가 기울어지는 경우에도, 레티클 12상의 얼라인먼트마크 45A-45F는 기준마크 플레이트 6상의 기준마크 46A-46F와 실질적으로 평행하게 배열된다. 그러므로, 일반적으로 레티클 12와 웨이퍼 5의 진행방향이 주사노광동안에 서로에 대해 평행하게 제어된다.

이어서, 웨이퍼 스테이지 좌표계(XW, YW)상에 있는 웨이퍼 5의 쇼트영역 배열을 결정하기 위하여 웨이퍼 얼라인먼트가 수행된다. 이러한 얼라인먼트의 한 예로서, 웨이퍼 5에서 선택되는 일정수의 쇼트영역(시험쇼트)의 웨이퍼마크의 좌표가 도 1의 얼라인먼트 센서 34를 사용하여 측정되며, 웨이퍼 5상에 배열된 쇼트영역 전체의 좌표가 EGA(enhenced global alignment)에 의한 측정결과를 통계학적으로 처리함으로써, 계산된다. 또한 얼라인먼트 센서 34의 계측중심 및 투영광학계 8의 노광영역내에 있는 기준점 사이의 거리(베이스라인 파라미터)를 계산하기 위하여, 소위 베이스라인 체크가 기준마크 플레이트 6을 사용하여 수행된다. 베이스라인 체크는 이거리값을 주제어계 22A에 저장한다. 웨이퍼 5상에 배열된 각 쇼트영역의 좌표, 레이클 스테이지의 좌표계(XR, YR), 웨이퍼 스테이지의 좌표계(XW, YW) 사이의 관계를 근거로 하여, 노광되어야 하는 웨이퍼 5상의 쇼트영역이 주사 개시 위치에 위치하게 된다. 레티클 12 역시 그에 대응하는 위치에 위치하게 된다.

웨이퍼 얼라인먼트 후에는, 레티클 얼라인먼트를 통하여 결정되는 웨이퍼 스테이지의 좌표계(XW, YW) 및 레티클 스테이지의 좌표계(XR, YR)을 기초로 하여 주사노광동작이 수행된다. 좌표계에 대한 보정이 각 미러 7X, 7Y, 21X 및 모서리입방체 21Y1, 21Y2의 반사면을 근거로 하여, 소프트웨어 프로그램에 의하여 수행된다. 각 쇼트 영역과 쇼트 배열의 형상은 레티클 12와 웨이퍼 5에 대한 이러한 미러나 다른 것들의 위치 변화 또는 이동에 영향을 받는다. 본 실시예에서는, 주사노광과 스텝핑이 아래에서 설명할 것과 같이 수행되므로써, 위에서 언급한 상황에서도 정확하고 직사각형 쇼트영역 및 직사각형 격자형의 쇼트배열이 형성될 수 있다. 노광되어야 할 쇼트영역과 레티클이 웨이퍼 얼라인먼트에 의하여 서로에 대해 위치결정 될 때, (XR₀, YR₀)가 레티클 스테이지의 좌표계(XR, YR)의 좌표를 나타낸다고 가정하고, (XW₀, YW₀)가 동일한 얼라인먼트에 의하여 얻어지는 웨이퍼 스테이지 좌표계(XW, YW)의 좌표를 나타낸다고 가정한다. 투영광학계 8의 투영배율은 1/M으로 하고, 웨이퍼 얼라인먼트가 행하여진 후에 레티클 미세 구동스테이지 11, Zθ축 구동 스테이지 4 사이의 주사방향 및 비주사방향으로의 동기오차 ΔX, ΔY는 이하의 수학식 10과 11로 표현된다. 레티클 미세 구동스테이지 11은 레티클 12를 위치결정하고, 구동 스테이지 4는 웨이퍼를 위치결정한다. 그러나, 이러한 동기오차(synchronization error)는 레티클 12상에 눈금이 정해진 오차라는 것을 주목하여야 한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 투영광학계 8가 역투영계라 하더라도, 레티클스테이지 일측에 있는 간섭계의 측정과 웨이퍼 스테이지의 일측에 있는 간섭계의 측정은 도 2에서와 같이, 역방향에서 보상된다. 그러므로, 배율에 의하여 보정된 만큼의 이동량의 차이를 단순하게 계산함으로써, 동기오차가 얻어질 수 있다.

[수학식 10]

ΔX=(XW-XW₀)M-(XR-XR₀)

[수학식 11]

ΔY=(YW-YW₀)M-(YR-YR₀)

본 실시예에서, 수학식 8로 나타나는 Z축구동 스테이지의 비주사방향에서 본 회전각 θ_WX및 수학식 2에 나타나는 레티클 미세 구동스테이지의 비주사방향에서 본 회전각 θ_RX사이의 차이는 다음의 수학식 12에 의하여 표시되는 바와 같이, 회전방향으로의 동기오차 Δθ로 정의된다.

[수학식 12]

Δθ=θ_WX-θ_RX=( XW1-XW2)/L3-(XR1-XR2)/L1

주사노광동작시, 도 1에 도시된 레티클 Y축 구동스테이지 10 및 웨이퍼 Y축 구동스테이지 2는 가속을 시작한다. 이 스테이지 10, 2가 미리 결정된 주사 속도에 도달하면, 위에서 언급한 동기오차 ΔX, ΔY 및 Δθ 각각이 0이 되도록 레티클 미세 구동스테이지 11을 구동시키므로써, 동기 제어가 수행된다. 이 상태에서의 예정된 시간이 경과한 후, 레티클 12상의 조명된 영역 31이 노광광으로 조사되기 시작하고, 노광동작이 수행된다.

웨이퍼 5가 다음 쇼트 영역을 노광광에 노출시키기 위하여 다음 쇼트 영역으로 스탭핑되면, Zθ축 구동스테이지의 비주사방향으로의 스텝핑방향이 수학식 9에 표현된 직교오차 ΔωW에 의하여 보정된다. 따라서, 웨이퍼위에 있는 미러 7X, 7Y 사이의 직교관계가 악화되는 경우에도 직사각형 격자형상의 쇼트배열(쇼트영역이 직교방향으로 배열되어 있는)이 유지된다.

수학식 9로 표현되는 직교오차 ΔωW 또는 수학식 5로 표현되는 직교오차 ΔωR이 예정된 허용값을 초과하도록 변화하는 때에는, 오프 액시스형의 얼라인먼트 센서 34의 베이스라인 파라미터의 정확성 또는 그의 기계적 안정성에 문제가 발생할 수 도 있다. 직교오차 ΔωR 또는 ΔωW 가 허용치를 초과하게 변하는 경우에는, 레티클 얼라인먼트 및 베이스라인 파라미터의 측정은 웨이퍼를 교체하고 다시 수행된다. 이러한 방법으로, 웨이퍼의 각 쇼트영역과 레티클 패턴 사이의 중첩정확도가 개선 될수 있다. 본 실시예의 주사노광장치로서 주사노광한 결과로서 얻어진 쇼트 영역의 형상과 배열의 특정한 예시를 설명한다.

도 3에서는, 도 2에서와 같이 레티클 스테이지의 일측에 있는 미러가 서로 안정한 직교관계를 유지하고, 웨이퍼 스테이지의 일측에 있는 미러 7X, 7Y의 경사가 변화하는 첫 번째 상황이 설명된다.

도 3(a1)-(d1)은 도 2(b)의 웨이퍼 5가 탑재되는 Zθ축 구동스테이지상에 있는 미러 7X, 7Y의 단순화된 형식을 도시한다. 도 3(a2)-(d2)는 도 2(a)의 레티클 12가 탑재되는 레티클 미세 구동스테이지상에 있는 모서리입방체 21Y1, 21Y2와 미러 21X의 단순화된 형식을 도시하며, 모서리입방체 21Y1, 21Y2는 단일 미러 21Y로 표시된다. 용이한 이해를 위하여, 도 1의 투영광학계 8에 의해서 웨이퍼상에 정립상이 투영되고, 도 2(a)와 도 2(b)에서와는 반대로, 웨이퍼 스테이지상의 미러 7Y는 +Y방향으로 향하는 일측에 고정되고, 레티클 스테이지상의 미러 21X는 X방향으로 향하는 일측에 고정된다고 가정한다. 이러한 배치에서는, 웨이퍼 5와 레티클 12가 동일한 방향(Y 방향 또는 +Y방향)으로 주사된다. 이는 도 4-7에도 적용된다.

도 3에서, 레티클 12의 패턴영역의 윤곽 또는 아웃라인이 미러 21X 또는 21Y의 반사면에 평행한 것으로 가정한다. 또한, 단일의 측정빔 LWY1이 웨이퍼 스테이지의 주사방향 변위를 측정하기 위하여 미러 7Y에 입사한다. 또한, 단일의 측정빔 LWX1이 웨이퍼 스테이지의 비주사방향 변위를 측정하기 위하여 미러 21X에 입사한다. 이는 주사방향으로의 미러 7Y의 회전각이 웨이퍼 스테이지의 일측에서는 모니터되지 않고, 비주사방향으로의 미러 21X의 회전각이 레티클 스테이지의 일측에서는 모니터되지 않는다는 것을 의미한다. 비록 비주사방향으로의 미러 21X의 회전각이 일반적으로 전술한 바와 같이 레티클 스테이지의 일측에서 모니터되더라도, 미러 21X, 21Y가 서로에 대하여 안정한 직교관계를 유지하고 있다면, 미러 21X, 21Y 중 어느 하나의 회전각을 모니터하므로써 동일한 결과를 얻어진다. 이러한 이유로, 도 3에서는 레티클 스테이지의 주사방향으로으 변위를 측정하기 위한 미러 21Y의 회전각만이 모니터된다. 이러한 경우에, 수학식 8의 동기오차 Δθ 대신, 동기오차 Δθ'가 0이 되게 제어되도록, 레티클 미세 구동스테이지 11의 회전각이 보정된다. 이 오차 Δθ'는 아래의 수학식 13으로 표현되며, 수학식 8의 회전각 θ_WX와 수학식 4의 회전각 θ_RY사이의 차이를 나타낸다.

[수학식 13]

Δθ'=θ_WX-θ_RY

도 3(a1)에서와 같이, 웨이퍼 스테이지 일측에 있는 Zθ축 구동스테이지의 4의 미러 7X, 7Y가 노광중에 좋은 직교관계를 유지하고 있고, 미러 7X가 이상적인 직교 좌표계의 Y축과 평행(미러 7Y는 동일 좌표계의 X축과 평행하다)하다면, 주사노광 동작시 주사는 수학식 10의 동기오차 ΔX, 수학식 11의 동기오차 ΔY, 수학식 13의 동기오차 Δθ'가 0이 되게 제어될 수 있도록 수행된다. 따라서, 레티클 미세 구동스테이지 11과 레티클 12가 주사를 위하여 조명영역 31에 대하여, Y축과 평행하게 이동한다. 웨이퍼 5상의 쇼트영역 SA1도 노광영역 32에 대하여 주사를 위한 Y축과 평행하게 이동하고, 따라서, 도 3(a3)의 확대도에 도시된 바와 같이 정확하게 직사각형을 가지게 된다. 또한, 웨이퍼 스테이지 일측에 있는 Zθ축 구동스테이지 4의 스텝핑방향이 한 쇼트영역에서 다음 쇼트영역으로 이동함에 따라 X축과 Y축에 평행하게 되므로, 웨이퍼 5상에 형성된 쇼트 배열이 도 3(a4)에 도시된 바와 같이 직사각형 격자 형상을 가진다.

도 3(b1)을 참고하면, 웨이퍼 스테이지 일측에 있는 미러 7X, 7Y가 주사노광중에 안정한 직교관계를 유지하고, Zθ축 구동스테이지 4가 각도 θ만큼 시계방향으로 회전한다면, 웨이퍼 5가 Y축에 대하여 각도 θ만큼 경사짐과 동시에 화살표 34b에의 하여 표시되는 방향으로 주사된다. 레티클 미세 구동스테이지 11는 각도 θ만큼 시계방향으로 회전함과 동시에 주사되기 때문에, 웨이퍼 5상의 쇼트영역 SA2이 도 3(b3)에 도시된 바와 같이 회전하지만, 정확하게 직사각형 형상을 가진다. 더욱이, 웨이퍼 스테이지상에 있는 Zθ축 구동스테이지의 스텝핑방향은 주사방향을 나타내는 화살표 34b에 의하여 표시되는 방향이 되고, 비주사방향을 나타내는 화살표 35로 표시되는 바와 같이 미러 7Y의 반사면과 평행이 된다. 따라서, 웨이퍼 5상에 형성된 쇼트 배열이 회전하지만, 도 3(b4)에 도시된 바와 같이, 직사각형 격자 형상을 가진다.

도 3(c1)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 스테이지의 비주사방향으로의 변위를 측정하기 위한 미러 7X의 각도가 θ만큼 변화할 때, 웨이퍼 5는 Y축에 대하여 각도 θ만큼 기울어짐과 동시에, 화살표 34c로 표시되는 방향으로 주사된다. 레티클 12는 Y축에 대하여 각도 θ만큼 기울어짐과 동시에 도 3(c2)의 화살표 33c에 의하여 표시되는 방향으로 주사된다. 웨이퍼 5상의 노광된 쇼트영역 SA3은 도 3(c3)에 도시된 바와 같이, 여전히 직사각형을 가진다. Zθ축 구동스테이지 4의 스텝핑이 미러 7X, 7Y를 따라서 웨이퍼 측상에서 간단하게 수행된다면, 웨이퍼 5상의 쇼트 배열은 그의 직사각형 격자 형상을 잃게되고, 도 3(c4)에서와 같이 평행사변형으로 형성된다. 본 실시예에서는, 도 3(c1)의 점선으로 표시된 것과 같이, 미러 7Y가 추가적인 1축 측정빔 LWY2로 조사되고, 비주사방향에서의 Zθ축 구동스테이지 4의 스텝핑방향은 수학식 9로 표시되는 직교오차 ΔωW에 의하여 보정된다. 비주사방향으로의 웨이퍼 5의 스텝핑방향은 도 3(c1)의 화살표 47c에 의하여 표시되는 바와 같이, 미러 7Y에 대하여 각도 θ만큼 시계방향으로 회전한다. 따라서, 웨이퍼 5의 쇼트 배열은 회전하지만, 도 3(c4)의 점선 격자 48c로 표시되는 직사각형 격자 형상을 가진다.

주사방향으로의 웨이프 스테이지의 변위를 측정하기 위하여, 미러 7Y의 각도가 도 3(a1)의 그것과 비교할 때, 도 3(d1)에 도시된 바와 같이, 반시계방향으로 각도 θ만큼 변하고, 웨이퍼 5가 Y방향으로 주사된다. 미러 7X의 경사각은 레티클 12의 회전각을 보정하는 데 사용되지 않기 때문에, 도 3(d2)에 도시된 대로, 레티클 12도 Y방향으로 주사된다. 웨이퍼 5상의 노광된 쇼트영역 SA4는 도 3(d3)에서처럼 여전히 직사각형을 가진다. 또한, 스텝핑이 미리 7X, 7Y를 따라서 웨이퍼상에서 간단하게 수행된다면, 웨이퍼 5상의 쇼트 배열은 도 3(d4)에 도시된 바와 같이, 90°만큼 회전한 평행사변형 형상을 가진다. 본 실시예에서는 비주사방향으로의 웨이퍼 5의 스텝핑방향은 수학식 9로 표현되는 직교오차 ΔωW에 의해서 보정되고, 따라서, 도 3(d1)의 화살표 47d에 의해서 표시되듯이 미러 7Y에 대하여 각도 θ만큼 시계방향으로 회전한다. 따라서, 웨이퍼 5의 쇼트 배열이 도 3(d4)의 점선으로 나타나는 바와 같이, 정확한 직사각형 격자 형상을 가진다.

레티클 12의 회전각이 미러 21Y의 회전각을 근거로 보정되는 동시에, 주사방향의 레티클 스테이지의 변위를 측정하기 위한 레티클 12의 회전각이 도 3의 실시예에 도시된 것과 같이, 본 발명의 실시예의 비주사방향을 향하는 미러 21X의 회전각을 근거로 제어된다.

도 6은 레티클 12의 회전각이 비주사방향의 변위를 측정하기 위한 미러 21X이 회전각을 기초로 하여 보정되는 경우를 도시한다. 도 6의 장치는 두 개의 측정빔 LRX1, LRX2가 미러 21X로 입사되고, 단 하나의 측정빔 LRY1이 미러 21Y로 입사한다는 것을 제어하고는 도 3의 장치와 동일하다. 도 6의 실시예에서는, 레티클 12의 회전각이 웨이퍼 일측에 있는 비주사방향을 향하는 미러 7X의 경사각에 따라서 보정된다. 웨이퍼 스테이지상의 미러 7X, 7Y가 도 8(a1), (b1)에 도시된 대로 서로 안정된 직교관계를 유지한다면, 레티클 12의 주사방향이 도 6(a2), (b2)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 5의 주사방향과 평행하게 되고, 노광된 쇼트영역 SA9, SA10이 도 6(3), (b3)에 도시된 대로 직사각형 형상을 가진다. 도 6(a4), (b4)에 도시된 바와 같이, 각 웨이퍼 5상에 형성된 쇼트 배열 또한 직사각형 격자 형상을 가진다.

웨이퍼 스테이지의 일측에 있는 비주사방향을 향하는 미러 7X가 도 6(c1)에 도시된 대로 기울어지고, 웨이퍼 5의 주사방향이 화살표 40c로 표시되는 것과 같이 기울어지는 때에는, 레티클 12의 주사방향도 또한 도 6(c2)의 화살표 39c에 의하여 나타나는 바와 같이 기울어진다. 그러므로, 노광된 쇼트영역 SA11은 도 6(c3)에 도시된 바와 같이, 직사각형 형상을 가진다. 또한, 웨이퍼 스테이지의 일측에서 비주사방향을 향하는 미러 7Y가 도 6(d1)에서와 같이 기울어지는 때에는, 웨이퍼 5와 레티클 12의 주사방향이 도 6(d2)에서와 같이 Y축과 평행하게 된다. 노광된 쇼트 영역 SA12는 도 6(d3)에서와 같이 직사각형 형상을 가진다. 또한 이 경우에, 웨이퍼 스테이지의 스텝핑이 미러 7X, 7Y를 다라서 간단하게 이루어지는 경우에는, 결과적인 쇼트 배열이 도 6(c4), (d4)에 도시된 것과 같이 직사각형 격자 형상으로 형성되지 않는다. 그러나, 본 실시예에서는 배주사방향으로의 웨이퍼 5의 스텝핑방향이 수학식 9에 의한 직교오차 ΔωW에 의하여 보정되며, 웨이퍼 5는 도 6(c1)에 나타나듯이 보조를 맞추어 화살표 41c의 방향으로 이동한다. 이는 직사각형 격자 형상의 쇼트 배열을 제공한다.

도 4, 도 5 및 도 7은 레티클 스테이지의 일측에 있는 미러 21X, 21Y중 하나가 기울어지고 그들의 직교관계가 악화되는 경우을 도시하고 있다. 비교하면, 도 4는 레티클 스테이지상의 미러 21X, 21Y 사이의 직교관게가 본 실시예에서 악화되는 때를 도시하고, 반면에, 도 3 및 도 5는 레티클 스테이지상의 미러 사이의 직교관계가 악화된 때의 종래구성을 표시한다.

주사방향에서 레티클 스테이지의 변위를 측정하기 위하여 미러 21Y가 도 4(a2)에서 처럼 각도 θ만큼 기울어진다면, 미러 21Y가 웨이퍼 스테이지의 일측에서 비주사방향을 향하는 미러 7X에 수직하도록, 레티클 스테이지가 회전한다. 이러한 상황에서는, 웨이퍼 5가 도 4(a1)에 도시된 것과 같이 Y축과 평행하게 주사하는 경우에도, 비주사방향의 레티클 스테이지의 좌표를 변화시키지 않게 하기 위하여, 회전한 레티클 12은 화살표 37a로 표시되는 방향으로 미러 21X를 따라 주사된다. 그러므로, 웨이퍼 5상의 노광된 쇼트영역 SA가 도 4(a3)에 도시된 바와 같이 90°만큼 회전한 평행사변형으로 형성된 형상을 가진다. 레티클 수테이지의 비주사방향으로의 변위를 측정하기 위하여 미러 21X가 도 4(b2)에 도시된 바와 같이 각도 θ만큼 기울어지면, 미러 21Y가 웨이퍼 스테이지 일측에 있는 비주사방향을 향하는 미러 7X에 수직하게 유지된다. 이러한 경우, 웨이퍼 5가 도 4(b1)에 도시된 대로 Y축에 평행하게 주사되는 경우에도, 레티클 12이 도 4(b2)의 화살표 37b로 표시되는 바와 같이, 미러 21을 따라 비스듬하게 주사되며, 웨이퍼 5상의 노광된 쇼트영역 SA6이 도 4(b3)에 도시된 바와 같이 평행사변형 형상을 가지게 된다. 웨이퍼 스테이지상의 미러 7X, 7Y는 서로 직교관계를 가지기 때문에, 웨이퍼 5상에 형성된 쇼트 배열이 도 4(a4), (b4)에 도시된 바와 같이, 직사각 형상을 가지며, 보정할 필요가 없다.

도 5는 도 10의 구성에 도시된 바와 같은 종래의 구성에서 레티클 12의 회전각이 웨이퍼 스테이지 일측에 있는 주사방향을 향하는 미러 7Y의 회전각을 기초로 보정되는 경우를 도시한다. 또한 이러한 경우에, Zθ축 구동 스테이지 4의 회전각이 도 10에 도시된 바와 동일한 방식으로 계측되고, 결과적인 쇼트 영역은 직사각형 형상을 가지지 않는다. 도 5(a2)에서 처럼 미러 21Y가 각도 θ만큼 기울어지면, 웨이퍼 5는 도 (a1)에서와 같이 Y축에 평행하게 주사된다. 그러나, 레티클 12가 회전하는 동안 미러 21 X를 따라서 비스듬하게 주사된다. 결과적으로, 노광된 쇼트 영역 SA7은 도 5(a3)에 도시된 바와 같이, 90°만큼 회전한 평행사변형 형상을 가진다. 레티클 스테이지의 일측에서 비주사방향을 향하는 미러 21X가 도 5(b2)에서 처럼 각도 θ만큼 기울어진다면, 웨이퍼 5가 도 5(b1)에 도시된 것과 같이 Y축에 평행하게 주사되고, 레티클이 화살표 38b에 의하여 나타나듯이 비스듬하게 주사된다. 결과적으로, 노광된 쇼트영역 SA8은 도 5(c3)에 나타난 바와 같이 평행사변형을 가진다. 상기의 양 경우 모두에서, 웨이퍼상에 형성된 쇼트 배열은 도 5(a4), (b4)에 도시된 것처럼 직사각형 격자 형상을 가진다.

전술된 바와 같이, 레티클 미세 구동스테이지 11(레티클 12)의 회전각이 레티클 스테이지의 주사방향으로의 변위를 측정하기 위한 미러 21Y의 회전각을 기초로 보정된다면, 미러 21X, 21Y 사이의 직교 관계가 악화된 경우에 얻어지는 쇼트 영역은 직사각형 형상을 가지지 않는다. 이를 피하기 위하여, 본 실시예는 도 2(a)와 관련하여 전술한바와 같이 구성되므로써, 레티클 미세 구동스테이지 11의 회전각이 레티믈 미세 구동스테이지의 비주사방향으로의 변위를 측정하기 위한 미러 21X의 회전각을 기초로 보정된다.

도 7은 본 실시예의 일반적인 동작과 같이, 레티클 12의 회전각이 레티클 스테이지 일측에 있는 비주사방향을 향하는 미러 21X의 회전각을 기초로 보정되는 경우를 도시한다. 도 7(a2)에 도시된 바와 같이, 레티클 스테이지 일측에서 주사방향을 향하는 미러 21Y가 각도 θ만큼 기울어지는 경우에도, 이러한 경사각은 레티클 12의 회전을 보정하는데에는 사용되지 않는다. 도 7(a1)에서와 같이, 웨이퍼 5가 Y축에 평행하게 주사되면, 레티클 12도 Y축에 평행하게 주사된다. 노광된 쇼트영역 SA13은 도 7(a3)에서와 같이 직사각형 형상을 가진다. 비주사방향을 향하는 레티클 스테이지의 미러 21X가 도 7(b2)에서와 같이 각도 θ만큼 기울어진다면, 미러 21X가 웨이퍼 스테이지의 미러 7X와 평행하게 되도록 레티클 12가 회전한다. 도 7(b1)에서와 같이, 웨이퍼 5가 Y축에 평행하게 주사되면, 레티클 12도 비록 각도 θ만큼 회전하지만, Y축에 평행하게 주사된다. 그러므로 노광된 쇼트영역 SA14또한 회전하지만, 도 7(b3)에 도시된 바와 같이 직사각형을 가진다. 이러한 경우에 웨이퍼 5상에 형성된 쇼트배열도 도 7(a4), (b4)에 도시된 바와 같이 직교 격자로 형성된다.

바람직한 실시예에서는, 레티클 12의 회전각이 웨이퍼 스테이지의 비주사방향을 향하는 미러 7X의 회전각을 근거로 보정된다. 그러므로, 웨이퍼 스테이지상의 미러 7X, 7Y중 하나가 기울어지고, 그들의 직교관계가 악화되는 경우에도, 도 6 및 도 3에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 5 및 레티클 12의 주사방향은 서로 평행한 관계를 유지한다. 웨이퍼 5상에 노광된 쇼트영역은 직사각형을 유지한다. 레티클 스테이지측에서는, 레티클 12의 회전각도 미러 21X이 회전각을 근거로 보정된다. 그러므로, 레티클 스테이지상의 미러 21X, 21Y중 하나가 기울어지고, 그들의 직교관계가 악화되는 경우에도, 도 7에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 5 및 레티클 12의 주사방향은 서로 평행한 관계를 유지하고, 웨이퍼 5상에 노광된 쇼트영역은 직사각형을 유지한다. 비주사방향 웨이퍼 5의 스텝핑방향이 수학식 9로 표시되는 직교오차 ΔωW에 의하여 보정되기 때문에, 웨이퍼상에 형성된 쇼트 배열은 미러 7X, 7Y 사이의 직교 관계가 악화되더라도 직교 격자형을 가진다.

쇼트 배열이 직교 격자형을 가지더라도, 비주사방향을 향하는 레티클 스테이지의 미러 21X가 레티클 12의 패턴에 대하여 기울어지는 경우에는, 각 쇼트 영역의 회전(쇼트 회전)이 일어난다. 쇼트 회전의 발생을 방지하기 위하여, 노광공정은 수학식 5로 표현되는 레티클 스테이지 미러의 직교 오차 ΔωW를 계속하여 모니터하는 공정과, 직교 오차 ΔωW가 쇼트 회전을 위한 허용오차범위내에 있는지 여부를 결정하는 공정을 포함할 수 있다. 직교오차 ΔωW가 허용치를 초과하는 경우에는, 웨이퍼 스테이지의 기준마크 플레이트 6이 광학 투영계 5의 노광영역으로 다시 이동한다. 이는 레티클 얼라인먼트를 수행하고, 그에 따라 레티클 스테이지의 좌표계(XR, YR)가 재설정되고 쇼트 회전이 방지될 수 있도록, 쇼트 노광동안 또는 웨이퍼의 교체시 발생하게 된다.

쇼트 회전이 이미 발생하였을 가능성이 있는 경우에는, 웨이퍼 5상의 각 쇼트 영역의 회전각이 이른바 쇼트마다의 다점(multiple-point) EGA방식에 의하여 정확하게 측정될 수 있다, 쇼트마다의 다점 EGA방법에서는, 복수의 2차원 웨이퍼 마크 MR, ML이 도 8에서와 같이, 웨이퍼 5상의 각 쇼트영역에 형성되어 있다. 얼라인먼트시, 예를 들면 43A-43D와 같이 네 개의 쇼트영역이 웨이퍼 5상의 모든 쇼트영역으로부터 샘플 쇼트 1로서 선택될 수 있고, 샘플 쇼트내의 복수의 웨이퍼마크 MR, ML의 좌표가 도 1의 얼라인먼트 센서 34를 사용하여 측정될 수 있다. 측정결과의 통계적인 처리에 의하여, 웨이퍼 5상의 쇼트영역의 평균 쇼트회전이, 웨이퍼 마크 MR, ML의 Y좌표의 편이를 이 마크 MR, ML의 X방향 거리로 나누므로써 얻어지는 결과의 평균값으로부터 계산될 수 있다. 따라서, 얼라인먼트 오차는 레티클의 회전에 의하여, 레티클과 정렬된 웨이퍼 5의 노광전의 쇼트회전과 일치하는 양만큼 감소될 수 있다.

레티클 스테이지측의 비주사방향 미러 21X가 도시된 실시예에서 무시가능할 수 있을 정도로 휘어진다 하더라도, 스테이지 위치결정의 정확도가 장래에 개선되고, 레티클 스테이지의 주사거리가 증가하는 경우에는, 비주사방향 미러 21X의 휨량 또는 비틀림을 보정하는 것이 바람직하다. 다음으로 도 9에서, 미러 21X의 휨량을 측정하고 보정하는 방법의 한가지 예를 설명한다. 도 2(a)의 레티클 미세 구동스테이지 11를 도시하는 도 9(a)에서, 주사방향의 변위를 측정하기 위한 미러로 제공되는 모서리입방체 21Y1, 21Y2의 Y좌표 YR1, YR2가 빔LRY1, LRY2의 측정에 의하여 측정된다. 비주사방향 미러 21X상의 두 점의 X좌표 XR1, XR2가 빔 LRX1, LRX2를 측정하므로써 측정된다. 이러한 경우에, 레티클 미세 구동스테이지의 회전은 비주사방향에서본 수학식 2에 의한 회전각 θ_RX보다는, 주사방향에서본 수학식 4에 의한 회전각 θ_RY(=(YR1-YR2)/L2)에 의하여 보정된다. 회전각θ_RY이 0을 제어되도록, 레티클 미세 구동스테이지 11의 회전각이 고정되는 동안, 레티클 미세 구동스테이지 11가 비주사방향 미러 21X의 X좌표중 하나 XR1가 예정된 값과 동일해 질 때가지 Y방향으로 도 9(b)에 도시된 바와 같은 위치로 이동한다. 레티클 미세 구동스테이지가 이동하는 동안, 레티클 미세 구동스테이지 11의 Y좌표 YR(=(YR1+YR2)/2)이 예정된 샘플 좌표 YRn(n=1, 2,...)에 도달할 때 마다, 미러 21X상의 두 점의 X좌표 XR1, XR2 사이의 차이 ΔXD가 계산되고 저장된다. 만약 XR1n, XR2n이 n 샘플 지점(n=1, 2, ...)에서 X좌표, XR1, XR2를 나타낸다면, n에서의 차이 ΔXDn가 아래와 같이 표현될 것이다.

[수학식 14]

ΔXDn=XR1n-XR2n

레티클 미세 구동스테이지 11의 편주(偏走, yawing)가 전술한 경우에서 연속적으로 보정되기 때문에, 차이 ΔXDn는 순수하게 미러 21X의 휨량 또는 뒤틀림에 관한 정보이다. 레티클 미세구동스테이지 11가 Y좌표 YRn에 도달하는 시간에 얻어지는 차이 ΔXDn를 적분하고, 중간 Y좌표 YR에서 인접하는 Y좌표(XRn-1, YRn)의 차이를 근거로 휨량을 보간함으로써, 미러 21X의 휨량이 Y좌표 YR의 함수 FD(YR)로 얻어지고, 도 1의 주제어께 22A DP 저장된다. 미러 21X의 휨량은 스플라인 함수(spline function)를 사용하여 Y좌표 YR의 함수로서 구할 수도 있다.

차이 ΔXDn의 수 n은 유한수이므로, 인접 측정지점 사이의 보간이 필요하다. 보간이 샘플 간격이 작은 비례분포를 이용한다 하더라도, 만곡근사(curve approximation) 또는 스플라인함수가 샘플링 간격이 큰 경우 개선된 정확도를 가지는 보간을 수행하는 데 사용될 수 있다.

주사노광 동안, 미러 21X의 휨량을 상쇄하므로써, 레티클 미세 구동스테이지 11의 정확한 X좌표를 얻기 위하여, 미러 21X의 휨량 FD(YR)이 레티크 미세 구동스테이지 11의 미러 21X로 실제 측정되는 X좌표 XR(=XR1+XR2)/2)에 가산될 수 있다. 레티클 미세 구동스테이지 11가 선형으로 이동하기 때문에, 보정된 X좌표를 사용하면, 웨이퍼상의 노광된 쇼트 영역이 정확하게 직사각형을 가진다. 미러를 측정하고 보정하는 전술한 방법은, 웨이퍼 스테이지측 미러에도 동일하게 적용될 수 있다.

도시된 실시예에서는 관련 스테이지의 위치가 두 간섭계 측정값의 평균값으로부터 구해지고, 그의 회전각이 측정값 사이의 차이로부터 구하여지지만, 위치가 간섭계 중 하나의 측정값으로부터 구해지고, 회전각이 이 위치와 다른 간섭계의 측정값 사이의 차이에 의하여 구해질 수도 있다. 이러한 두 개의 간섭계는 확실하게 별개의 기능을 가진다. 간섭계중 하나는 위치 축정을 위하여 사용되고, 다른 간섭계는 편주(yawing)를 측정하기 위하여 사용된다. 또한 두 개의 간섭계는 노광영역 등에 대하여 대칭적으로 배치될 필요는 없다. 또한, 각 레이지 간섭계는 단일경로형, 이중경로형 또는 광로가 다수회 복귀하는 형태와 같이 어떠한 형태일 수 있다. 더욱이, 레티클 스테이지측 미러의 휨량 측정방법은 웨이퍼 스테이지측 미러의 휨량측정에도 동일하게 적용될 수 있다.

도시된 실시예에서는, 2축 간섭계가 웨이퍼 스테이지측의 주사방향 및 비주사방향의 변위를 측정하기 위하여 각각 배치되었으나, 쇼트 배열을 보정할 필요가 없는 경우에는, 주사방향의 변위를 측정하기 위하여 1축 간섭계가 배치될 수도 있다. 또한, 웨이퍼 스테이지의 위치 및 회전각이 계산될 때의 평균효과를 향상시키기 위하여, 3개 이상의 축을 가지는 레이저 간섭계가 주사방향 및 비주사방향의 변위를 측정하기 위하여 배치될 수 있다. 유사하게, 비주사방향 미러의 휨량을 측정할 필요가 없는 경우에는, 주사바향의 레티클 스테이지의 변위를 측정하기 위하여 1축 간섭계가 배치될 수 있다. 또한, 레티클 스테이지의 위치 및 회전각이 계산될 때의 평균효과를 향상시키기 위하여, 3개 이상의 축을 가지는 레이저 간섭계가 주사방향 및 비주사방향의 변위를 측정하기 위하여 배치될 수 있다.

본 발명의 주사노광장치의 두 번째 실시예 및 그 방법을 도 1 및 도 11-16을 참고하여 설명한다. 이 실시예에서는 본 발명의 스텝 앤드 스캔방식의 투영노광장치에 적용된다.

본 발명 실시예의 투영 노광 장치를 보여주는 도 1에 있어서, 레티클 12 상에 형성되는 패턴은, 조명 광학계(도시되지 않음)에 의해 발산되는 노광 EL에 의해, 직사각형의 조명 영역(이하에서 슬릿형 조명 영역이라 함)을 통해 조명된다. 그에 따른 패턴상이, 투영 광학계 8을 통하여, 포토-레지스트가 도포된 웨이퍼 5에 투영된다. 상기 상태에서, 레티클 12는 전방향 또는 도 1의 지면과 수직인 후방향으로 일정 속도 V로 주사되고, 상기 웨이퍼 5는 후방향 또는 도 1의 지면과 수직인 전방향으로 일정 속도 V/M (1/M은 투영 광학계의 투영 배율이다)으로, 상기 레티클 12의 주사와 동기하여 주사된다. 투영 배율(1/M)은, 예를 들면, 1/4 또는 1/5이 될 수 있다.

다음 설명에서, Z축은, 투영 광학계 8의 광학축 AX에 평행한 방향을 가르킨다. Y축은 도 1의 지면과 수직이면서 상기 Z축과 수직인 면에 설계되는 레티클 12 및 웨이퍼 5의 주사 방향을 가르킨다. X축은 도 1의 지면과 평행하면서 상기 주사 방향과는 수직인 비주사 방향을 가르킨다. 그러나, 실제 주사 방향은, 스테이지계 좌표를 측정하는 간섭계 거울의 경사 때문에 Y축 방향과 평행한 Y축 방향과 어긋날 수 있다.

이제 본 실시예의 레티클 12 및 웨이퍼 5의 스테이지계가 설명될 것이다. 먼저, 레티클 Y축 구동 스테이지 10은 상기 스테이지 10이 상기 Y방향으로 자유롭게 구동될 수 있도록 레티클 지지부 9상에 장착되고, 레티클 미세 구동 스테이지 11은 상기 레티클 Y축 구동 스테이지 상에 장착된다. 상기 레티클 12은 예를 들면 진공 흡입에 의해 상기 레티클 미세 구동 스테이지 11상에서 지지 또는 보지된다. 상기 레티클 미세 구동 스테이지 11은 X방향, Y방향 및 회전 방향 (θ-방향) 각각에서의 미세 거리까지 고도의 정밀도로 상기 레티클 12의 위치를 제어하게 된다. 상기 레티클 지지부 9, 레티클 Y축 구동 스테이제 10 및 레티클 미세 구동 스테이지 11은 레티클 스테이지를 구성한다. 거울 21이 상기 레티클 미세 구동 스테이지 11상에 위치하고 상기 레티클 미세 구동 스테이지 11의 X방향, Y방향 및 θ-방향 위치가 상기 레티클 지지부 9상에 놓여진 간섭계 14에 의해 계속적으로 모니터된다. 실제 장치는, 도 11a에 나타난 바와 같이 네축을 갖는 간섭계 14X1, 14X2, 14Y1, 14Y2를 채용한다; 대개 간섭계 14로 언급될 것이다. 상기 간섭계 14에 의해 얻어진 위치 정보는 전체 장치의 작동을 제어하기 위해, 주 제어계 22A에 공급된다. 상기 주 제어계 22A는 레티클 구동 장치 22D에 지시하여 상기 레티클 Y축 구동 스테이지 10 및 레티클 미세 구동 스테이지 11의 작동을 제어한다.

웨이퍼 Y축 구동 스테이지 2는 Y축 구동 스테이지 2가 상기 Y 방향으로 자유롭게 구동될 수 있도록 웨이퍼 지지부 1 상에 장착되고 웨이퍼 X축 구동 스테이지 3은 상기 스테이지 3이 X방향으로 자유롭게 구동될 수 있도록 상기 웨이퍼 Y축 구동 스테이지 2상에 장착된다. 또한 Zθ축 구동 스테이지 4는 상기 웨이퍼 X축 구동 스테이지 3상에 놓이고 상기 웨이퍼 5는 진공 흡입에 의해 상기 Zθ축 구동 스테이지 4상으로 보지된다. 상기 Zθ축 구동 스테이지 4는, 상기 웨이퍼 5의 Z방향으로의 위치, 경사각 및 미세 회전각을 제어하게 된다. 상기 웨이퍼 지지부 1, 웨이퍼 Y축 구동 스테이지 2, 웨이퍼 X축 구동 스테이지 3 및 Zθ축 구동 스테이지가 웨이퍼 스테이지를 구성한다. 거울 7은 상기 Zθ축 구동 스테이지 4 상에 고정되고 X방향, Y방향 및 θ 방향으로의 상기 Zθ축 구동 스테이지 4는 계속적으로 상기 웨이퍼 스테이지 밖에 놓인 간섭계 13에 의해 모니터된다. 상기 간섭계 13에서 얻어진 위치 정보도 또한 주제어계 22A에 공급된다. 실제 장치는 도 11b에 나타나 바와 같이 다섯 개의 축을 가지는 간섭계 13X1, 13X2, 13FX, 13Y1, 13Y2를 채용하고 간섭계 13으로 언급될 것이다. 주제어계 22A는 웨이퍼 구동 장치 22B에 지시하여 상기 웨이퍼 Y축 구동 스테이지 2, 웨이퍼 X축 구동 스테이지 3 및 Zθ축 구동 스테이지 4의 위치 작동을 제어한다.

뒤에 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 그 위에 기준 마크가 형성되는 기준 마크 플레이트 6이 상기 Zθ축 구동 스테이지 4 상의 웨이퍼 5 근처에 고정된다. 따라서, 간섭계 13에 의해 측정되는 좌표로 형성되는 웨이퍼 좌표계는 간섭계 14에 의해 측정되는 좌표에 의해 형성되는 레티클 좌표계에 대응하거나 반영한다. 기준 마크는 Zθ축 구동 스테이지 4의 내부로 유도되면서 노광 EL과 같은 주파대를 가지는 조명광에 의해 상기 마크 플레이트 6의 저부 또는 후측으로 조명되는 발광(light-emitting) 기준 마크를 포함한다.

본 실시예에서, 레티클 얼라인먼트 현미경 19, 20 (RA 현미경이라 불림)은 상기 기준 마크 플레이트 6위의 기준 마크 및 상기 레티클 12위의 얼라인먼트 마크를 동시에 관측할 수 있도록 상기 레티클 12 상에 놓여진다. 이러한 경우, 자유롭게 이동가능한 편향 미러 15, 16가 측정광빔을 상기 레티클 12로부터 상기 각각의 RA 현미경으로 유도하도록 놓여진다. 일단 노광 과정이 시작되면, 상기 편향 미러 15, 16는, 상기 각각의 미러 구동 장치 17, 18에 의해 주제어계 22A의 명령에 대응하여 그 작동 위치로부터 접혀진다. 또한, 오프 액시스 형 얼라인먼트 센서 34는, 상기 웨이퍼 5 상의 얼라인먼트 마크(웨이퍼 마크)의 위치를 감지할 수 있도록 Y축으로 보아 상기 투영 광학계 8의 측면상에 놓여진다. 본 실시에에서 사용되는 얼라인먼트 센서 34의 실시예는 이미지 선택법에 의해 상기 센서 34내의 인덱스 마크로부터 웨이퍼 마크의 차이를 검출하고 상기 차이를 상기 주제어계 22에 공급한다. 상기 얼라인먼트 센서 34는, 2중 간섭광빔을 가지는 회절 격자의 형식으로 상기 웨이퍼 마크를 조사하기에 적합한 소위 2중 빔 간섭형(LIA형) 또는 슬릿을 통하여 상기 웨이퍼 상으로 입사는 레이저빔을 가지는 도트 로우(dot rows)의 형식으로 상기 웨이퍼 마크를 주사하기에 적합한 레이저 스텝 얼라인먼트형(LSA형)일 수도 있다. 콘솔 22C는 주제어계 22A에 연결되고 작동자의 명령을 입력하거나 측정 데이터를 나타내는데 사용된다.

다음으로 도 11와 관련하여, 본 실시예의 스테이지계용 간섭용 (간섭형 길이 측정장치)의 구성이 지금부터 설명될 것이다. 도 11a는 도 1의 레티클 미세 구동 스테이지 11를 보여주는 평면도이고, 도 11b는 도 1의 웨이퍼 스테이지 측면에서의 Zθ축 구동 스테이지 4를 보여주는 평면도이다. 도 11a에서, 레티클 12는 진공 흡입에 의해 레티클 미세 구동 스테이지 11상으로 보지되고 노광은, 그 영역이 X방향으로 연장되는 레티클 12상의 슬릿과 같은 조명 영역 61위로 입사된다.

상기 레티클 12(레티클 미세 구동 스테이지 11)가 Y방향으로 주사되므로, 평면 유리판으로부터 형성되고 상기 Y주사 방향으로 연장되는 상기 미러 21X가 +X방향으로 마주보는 레티클 미세 구동 스테이지 11의 끝면 위에 설치된다. 상기 미러 21X의 반사면은 상기 간섭계

14X1, 14X2에 의해 발광되는 측정 레이저빔(측정빔) LRX1, LRX2와 함께 조사되어, 상기 레이저빔 LRX1, LRX2가 서로에 대해 실질적으로 평행하며 Y방향으로 서로로부터 일정 거리 L1을 가지다. 각각의 간섭계 14X1, 14X2 기준 미러, 상기 미러 21X 및 기준 미러로부터 레이저빔의 간섭광을 수광하는 수광부 및 상기 수광기로부터의 광전 변환 신호를 처리하는 신호처리기를 포함한다. 따라서, 간섭계 14X1, 14X2는 상기 각각의 수광기로부터의 광전 변환 신호를 처리하므로써 상기 미러 21X의 반사면의 X좌표를 측정하기에 적합하다. 상기 미러 21X는 상기 측정빔 LRX1, LRX2가 상기 레티클 12의 가속, 노광 및 감속 중에 상기 미러 21X 상으로 입사되는 못하는 것을 막을 수 있을 정도로 충분히 긴 길이로 형성된다. 도한, 측정빔 LRX1, LRX2는 상기 슬릿형 조명 영역 61의 중심(투영 광학계 8의 광학축 AX)를 통하여 지나가는 선으로부터 Y방향으로 동등하게 떨어져 있다. 상기 간섭계 14X1 및 14X2의 측정 값이 각각 XR1 및 XR2로대표되는 이러한 배치에서는, 비주사 방향에서의 레티클 12의 위치(X좌표) XR이 이하의 수학식 15에 따라 상기 측정값의 평균값을 계산함으로써 얻어진다. 비주사 방향에서 보여지는 바와 같이, 레티클 12의 회전각 θ_RX가 다음의 수학식 16에 따라 상기 간격 L1으로 상기 측정값 사이의 차를 나눔으로써 얻어진다.

[수학식 15]

XR=(XR1+XR2)/2

[수학식 16]

θ_RX=(XR1-XR2)/L1

+Y방향과 마주보고 있는 레티클 미세 구동 스테이지 11의 한쪽 부분에서, 미러로 작용하는 모서리입방체 21Y1, 21Y2가 X방향으로 가각 거리 L2의 간격으로 떨어져 있다. 상기 모서리입방체 21Y1, 21Y2에, 그 각각이 상기 간섭계 14Y1, 14Y1에 의해 발산되고 상기 주사 방향으로 서로 대해 평행하게 진행하는 측정빔 LRY1, LRY2가 조사된다. 고정면 미러 14M1, 14M2도 또한, 상기 모서리입방체 21Y1, 21Y2에 의해 반사되는 각각의 측정빔 LRY1, LRY2을 반사하고 상기 간섭계 14Y1, 14Y2로 상기 빔을 되돌리도록 놓인다. 상기 간섭계 14Y1, 14Y2는 2중 경로 간섭법으로 상기 모서리입방체 21Y1, 21Y2 각각의 Y좌표를 검출한다. 상기 모서리입방체 21Y1, 21Y2는, 상기 레티클 12가 X방향으로 좁은 범위에서 이동하므로 상기 주사 방향으로의 변위를 검출하기 위한 미러로 사용될 수 있다. 상기 모서리입방체 21Y1, 21Y2의 위치는, 상기 측정빔 LRY1, LRY2가 상기 모서리입방체 21Y1, 21Y2의 입사면에 의해 수광되는 한 정확하게 검출될 수 있다.

측정빔 LRY1, LRY2도 또한, 상기 빔 LRY1, LRY2가 상기 조명 영역 61의 중심(광축 AX)에 대하여 서로 대칭이 될 수 있도록 X방향으로 서로로부터 떨어져 있다. 상기 주사 방향으로 상기 레티클 12의 위치 (Y좌표)는 아래의 수학식 17에 의해서 간섭계 14Y1, 14Y2의 측정값 YR1, YR2의 평균을 계산하므로써 얻어진다. 주사 방향으로 보여지는 바와 같이, 상기 레티클의 회전각 θ_RY는 다음의 수학식 18에 의해 상기 간격 L2로 상기 측정값 YR1, YR2 사이의 차이를 나눔으로써 얻어진다.

[수학식 17]

YR=(YR1+YR2)/2

[수학식 18]

θ_RY=(YR1-YR2)/L2

부가하여, 주사 방향으로 보여지는 바와 같은 상기 회전각 θ_RY및 비주사 방향으로 보여지는 바와 같은 회전각 θ_RX사이의 차이가 아래의 수학식 19에 나타난 바와 같이 상기 미러 21X 및 모서리입방체 21Y1, 21Y2 사이의 직교 오차 ΔωR을 제공한다.

[수학식 19]

ΔωR=(YR1-YR2)/L2-(XR1-XR2)/L1

본 실시예의 정상 노광 동작에서, 상기 레티클 의 12의 회전각(편요량)은 식 (16)에 따라 얻어진 비주사 방향으로 보여지는 바와 같은 회전각 θ_RX에 근거하여 보정된 것이다. 상기 미러 21X의 편향량이 측정되면, 상기 레티클 미세 구동 스테이지 11은, 주사 방향으로 보여지는 바와 같은 회전각 θ_RY이 고정값으로 유지되고 상기 간섭계 14X1, 14X2의 측정값 차이 (XR1-XR2)가 일정 간격으로 샘플링될 수 있도록 Y방향으로 이동한다. ΔXDn이 n개의 샘플 지점(n=1, 2, ...)에서 얻어진 차이를 대표하면, 상기 레티클 미세 구동 스테이지 11의 편주(yawing)가 종종 보정되므로, 상기 차이 ΔXDn은 순수하게 상기 미러 21X의 휘어짐 내지 비틀림에 관한 정보를 나타낸다. 상기 레티클 미세 구동 스테이지 11이 각 Y좌표 YRn에 도달하는 시간내에서 얻어진 상기 차이 ΔXDn을 적분하고 그 중간 Y좌표에서 인접 Y좌표(YRn-1, YRn)의 것들에 근거하여 편항량을 내삽함으로써 상기 좌표 21X의 편향량이 Y좌표의 함수로 얻어져서 도 1의 주제어계에 저장된다. 상기 미러 21X의 편향량도 또한 스프라인 함수를 이용하여 Y좌표 YR의 함수로 얻어질 수 있다.

상기 실시예 후에 주사 노광을 행하는 경우, 상기 미러 21X의 휨량이, 상기 레티클 미세 구동 스테이지 11의 정확한 X좌표를 얻을 수 있도록 상기 레티클 미세 구동 스테이지 11의 미러 21X로 실제 측정된 X좌표 XR=(XR1+XR2)/2)D에 더해질 수도 있어서, 상기 미러 21X의 휘어짐에 의해 영향을 받지 않는다. 상기 레티클 미세 구동 스테이지 11은 그에 따라 보정된 X좌표를 사용하여 선형저긍로 이동하므로, 웨이퍼상의 노광 쇼트 영역이 정확한 직사각형을 가진다.

도 11a에 있어서, 미러 21X 및 간섭계 14X1, 14X2가 비주사 방향으로 변위를 검출하는 2축 레이저 간섭계를 구성한다. 모서리입방체 21Y1, 21Y2, 고정 면 미러 14M1, 14M2 및 간섭계 14Y1, 14Y2는, 주사 방향으로의 변위를 검출하는 2축 레이저 간섭계를 구성한다. 간섭계 14X1, 14X2에 의해 측정된 X좌표 XR 및 간섭계 14Y1, 14Y2에 의하여 측정된 Y좌표 YR은 레티클 스테이지의 좌표계 (XR, YR)에 관하여 언급되는 좌표계내에 형성된다. 상기 좌표계는, 직교 X축 및 Y축으로 설계된 이상적인 직교 좌표계와 어느 정도 차이가 있지만, 레티클 12는 상기 레티클 스테이지의 좌표계 (XR, YR)에 근거하여 구동된다.

다음으로 도 11b에 있어서, 웨이퍼 5는 예를들면 Zθ축 구동 스테이지 상에 지지되고, 기준 마크 플레이트 6은 상기 웨이퍼 5의 근처에 고정된다. 상기 레티클 12의 패턴 일부의 이미지가 상기 웨이퍼 5상의 슬릿형 노광 영역 62 상에 투영되고, 상기 영역은 레티클 12상의 조명 영역 61과 공액 관계에 있다. 웨이퍼 5는 상기 노광 영역 62에 대하여 Y방향으로 이동하므로 상기 레티클 12의 패턴은 상기 웨이퍼 5상의 하나의 쇼트 영역위로 이동한다. 미러 7X는 평면 유리판을 형성하고, 주사 방향으로 연장되면서 X방향으로 마주 보고 있는 Zθ축 구동 스테이지 4의 한쪽 끝부분에 놓인다. 미러 7Y는 평면 유리판으로부터 형성되고 비주사 방향으로 연장되면서 +Y방향으로 마주 보고 있는 Zθ축 구동 스테이지 4의 한쪽 끝부분에 놓인다. 따라서, 미러 7X 및 미러 7X은 직교 방향으로 연장된다.

상기 미러 7X의 반사면에 상기 간섭계 13X1, 13X2에 의해 발산되는 측정 레이저빔 LWX1, LWX2가 조사되므로, 상기 레이저빔 LWX1, LWX2는 서로에 대해 실질적으로 평행하게 진행하고 Y방향으로 서로에 대해 거리 L3 떨어져 있다. 상기 미러 7Y의 반사면에 상기 간섭계 13Y1 및 13Y2에 의해 발산되는 측정 레이저빔 LWY1, LWY2가 조사되므로, 상기 레이저빔 LWY1, LWY2는 서로에 대해 실질적으로 평행하게 진행하고 X방향으로 서로에 대해 거리 L4 떨어져 있다. 부가적으로, 간섭계 13FX가 상기 간섭계 13X1에 대해 간섭계 13X2의 위치에 대해 대칭인 위치에 놓여지고, 상기 간섭계 13FX에 의해 발산되는 측정빔 BFX는 미러 7X에 입사하므로, 측정빔 BFX는 Y방향으로 측정빔 LWX로부터 거리 L3의 간격으로 떨어져 있다.

미러 7X, 7Y는, 상기 웨이퍼 5의 주사 노광 중이나 상기 웨이퍼의 스테핑 중에 측정빔이 7X, 7Y로의 입사되지 못하는 것을 방해하기에 충분히 긴 길이로 형성된다. 또한, 측정빔 LWX1, LWX2는 슬릿형 노광 영역 62의 중심(광축 AX)으로 지나는 선으로부터 Y방향으로 동등하게 떨어져 있다. 노광중에, 비주사 방향으로의 웨이퍼 5의 위치(X좌표) XW는, 아래의 수학식 20에 의해 간섭계 13X1, 13X2의 측정값 XW1, XW2의 평균을 계산함으로써 얻어진다. 주사 방향으로의 웨이퍼 5의 위치(Y좌표) YW는, 아래의 수학식 21에 의해 간섭계 13Y1, 13Y2의 측정값 YW1, YW2의 평균을 계산함으로써 얻어진다. 또한, 웨이퍼 5의 편주량(회전각) θ_WX은, 식 (22)에 의해 상기 간격 L3로 상기 측정값 측정값 XW1, XW2의 차이를 나눔으로써 얻어지고 회전각 θ_WY은 상기 간격 L4로 상기 측정값 YW1, YW2의 차이를 나눔으로써 얻어진다. 또한 미러 7X, 7Y의 직교 오차 ΔωR는, 수학식 23에 의해 회전각 θ_WY및 편주량 θ_WX사이의 차이로부터 얻어진다.

[수학식 20]

XW=(XW1+XW2)/2

[수학식 21]

YW=(YW1+YW2)/2

[수학식 22]

θ_WX=(XW1-XW2)/L3

[수학식 23]

ΔωW=(YW1-YW2)/L4-(XW1-XW2)/L3

본 실시예에서, 측정빔 LWX1, BFX는 오프 액시스형 얼라인먼트 센서 34의 검출 방향을 지나는 선으로부터 Y방향으로 동등하게 떨어져 있다. 얼라인먼트가 상기 얼라인먼트 센서 34를 사용하여 행해지는 경우, 비주사 방향으로의 웨이퍼 5의 위치 (X좌표) XW'는, 아래의 수학식 24에 의해 간섭계 31X1, 13FX의 측정값 XW1, XWF'의 평균으로부터 얻어지고, 상기 웨이퍼 스테이지는 그렇게 얻어진 X좌표 XW'에 근거하여 구동된다.

[수학식 24]

XW'=(XW1+XWF)/2

측정빔 LWX1, LWX2 사이의 간격이 측정빔 BFX, LWX1 사이의 간격과 동등하기 때문에, 수학식 20에 의해 얻어지는 것 보다는 수학식 24에 의해 얻어지는 웨이퍼 스테이지의 X좌표가 상기 미러 7X의 휘어짐 또는 편주의 영향을 덜 받는 것 같다.

노광 영역 62의 중심(투영 광학계 8의 광축 AX)은 Y방향으로 얼라인먼트 센서 34의 광축으로부터 거리 IL 떨어져 있고, 상기 간격 IL은 Y방향의 베이스 라인 파라미터이다.

또한, 상기 영역 62의 중심 및 X방향으로의 상기 센선 34의 광축 사이의 간격 (본 실시에에서는 0이다)은 X방향의 베이스 라인 파라미터를 나타낸다. 또한, RA 현미경의 관측 영역 19R, 20R은 X방향으로 보여지는 바와 같이 도 11A의 슬릿형 조명 영역 61의 반대쪽 끝 부분으로 정해진다. 상가 관측 영역 19R, 20R과 공액 관계에 있는 관측 영역 19W, 20W는 X방향으로 보여지는 바와 같이 도 11b의 슬릿형 조명 영역이 62의 반대쪽 끝 부분으로 정해진다.

도 11b에 있어서, 미러 7X 및 간섭계 13X1, 13X2, 13FX가 비주사 방향으로의 상기 웨이퍼 스테이지 위치를 검출하는 3축 레이저 간섭계를 구성하고 미러 7Y 및 간섭계 13Y1, 13Y2가 주사 방향으로의 위치를 검출하는 2축 레이저 간섭계를 구성한다. 상기 간섭계 13X1, 13X2에 의해 측정되는 상기 X좌표 XW(얼라인먼트 중 XW') 및 상기 간섭계 13Y1, 13Y2에 의해 측정되는 상기 Y좌표 YW는 웨이퍼 스테이지의 좌표게(XW, YW)로 언급되는 좌표계내에 형성된다. 상기 좌표계도 또한 직교 X축 및 Y축으로 설계된 이상적인 직사각형 좌표계와는 어느 정도 차이가 있지만, 상기 웨이퍼 5의 주사 및 스테핑은 상기 웨이퍼 스테이지의 좌표계 (XW, YW)에 근거하여 행해진다. 보정이 식 (23)으로 나타나는 직교 오차 ΔωW에 근거하는 보정이 행해지지 않는다면, 예를들면 주사 방향으로의 상기 웨이퍼 5에 따른 Zθ축 구동 스테이지 4의 스텝핑은 미러 7X의 반사면에 평행한 방향으로 행해진다 (즉, X좌표 XW는 변하지 않는 방향). 비주사 방향으로의 스테핑은 미러 7Y의 반사면에 평행한 방향으로 행해진다 (즉, Y좌표 YW가 변하지 않는 방향).

레티클 스테이지의 좌표계는 기준 마크 플레이트 6을 사용하여 웨이퍼 스테이지의 좌표계로 좌표지어지든지 연관되어진다. 상기 목적을 위해서, 복수개의 얼라인먼트 마크가 상기 레티클 12 상에 형성되고 상기 얼라인먼트 마크에 대응하는 기준 마크 및 상기 베이스 라인 측정용 기준 마크가 기준 마크 플레이트 6 상에 형성된다.

도 13a는 레티클 12를 보여주는 평면도이다. 도 13a에 있어서, 프레임형 쉴드 존 31이 레티클 12의 중심에서 직사각형 패턴 영역 주위에 형성된다. 직선형인 거친 얼라인먼트 마크 27, 28이 쉴드 존 31의 반대편에 비주사 방향으로 보이는 바와 같이 (±X방향) Y방향으로 형성된다. 거친 얼라인먼트 마크 27 각각은 각각의 반대끝에서 교차한다. 상기 쉴드 존 31 및 거친 얼라인먼트 마크 27, 28 사이에 미세 얼라인먼트 마크 29A-29D 및 30A-30D가 각각 Y방향으로 형성되고 배치된다. 이 경우, 미세 얼라인먼트 마크 29A, 29D, 30A, 30D는 정확한 직사각형의 네 코너에 위치하고 미세 얼라인먼트 마크 29B, 29C, 30B, 30C는 상기 직사각형의 측면에 대칭적으로 위치한다. 또한, 각각의 미세한 얼라인먼트 마크 29A-29D, 30A-30D는 도 13c에 나타난 바와 같이 세축 쉴딩 패턴이 대징적으로 프레임의 네 위치에 배열되어 있는 공통 공액이다. 상기 거친 얼라인먼트 마크 27, 28의 반대편 끝 부분에서의 교차점의 횡선은 상기 미세 얼라인먼트 마크 29A, 29D의 중심 및 상기 미세 얼라인먼트 마크 30A, 30D의 중심 각각을 통해 지나간다. 본 실시에의 레티클 12가 광범위하게 Y방향으로 움직이지만, 미세 얼라인먼트 마크 29A-29D, 30A-30D는는 거친 얼라인먼트 마크 27, 28을 사용하므로써 쉽게 검출될 수 있다.

도 13b는 도 1의 RA 현미경 19, 20의 관측 영역 19R, 20R을 보여준다. 도 13 b에 있어서, 상기 슬릿형 조명 영역 61의 내부적으로 원형 영역 33R과 접촉할 수 있도록 놓여져 도 1의 투영 광학계의 유효 노광 장과 결합된다. 관층 영역 19R, 20R은 비주사 방향으로 보여진 바와 같이 조명 영역 61의 반대편 끝 부분에 놓여진다. 상기 레티클을 Y방향으로 이동시킴으로써, 미세 얼라인먼트 마크 29D, 30D가 도 13b에 보여진 바와 같이 실질적으로 관측 영역 19R, 20R의 중심에 위치한다. 이러한 상태에서, 상기 레티클은, 또한 Y방향으로 이동하므로 미세 얼라인먼트 마크 29C-29A 및 30C-30A가 실질적으로 관측 영역 19R-19R의 중심에 연속적으로 위치한다.

도 15a는 도 13a의 레티클 12를 도 11b의 기준 마크 플레이트 6위로 투영함으로써 얻어지는 레티클 이미지 12W를 보여준다. 도 15a에 있어서, 상기 미세 얼라인먼트 마크 30A-30D과 결합되는 마크 이미지 29AW-29DW가 나타나 있다. 마크 이미지 29AW-29DW 및 30AW-30DW 각각은, 세 직선 패턴이 도 15b에 보여진 프레임 형상내로 배열될 수 있도록 형성된다.

도 15c는 기준 마크 플레이트 6위의 기준 마크 위치를 보여준다. 도 15c의 기준 마크 플레이트 6위에 기준 마크 35A-35D 및 36A-36D가 도 15a의 상기 기준 이미지 29AW-29DW 및 30AW-30DW와 실질적으로 같은 위치에 형성된다. 즉, 기준 마크 35A, 35D, 36A, 36D가 정확한 직사각형의 코너부에 위치하고 다른 기준 마크 35B, 35C, 36B, 36B가 대칭적으로 직사각형 측에 위치한다. 기준 전극 플레이트 6은, 빛을 투과할 수 있는 쿼츠 또는 유리 세라믹(제로더(ZERODUR)-스콧 글라스베르케의 상표)과 같은 재료로 형성되고 낮은 열팽창계수를 갖는다. 상기 기준 마크는 노광과 같은 주파대를 가지는 조명광에 의해 상기 기준 마크 플레이트 6의 후부 내지 저부측으로부터 또는 상기 레티클 12 위의 레티클 얼라인먼트 현미경 19, 29 내에 위치하는 조명계로부터 조명된다. 또한, 기준 마크 37A는 상기 기준 마크 35A 및 36A의 중간점으로부터 주사 방향인 Y 방향으로 거리 IL 떨어진 위치에 형성된다. 상기 간격 IL은 도 1의 오프 액시스 얼라인먼트 센서의 베이스 라인 파라미터와 동등한다. 유사하게, 기준 마크 37B, 37C 및 37D가 상기 기준 마크 35B, 36B의 중간점, 기준 마크 35C, 36C의 중간점 및 기준 마크 35D, 36D의 중간점으로부터 각각 Y방향으로 거리 IL 떨어진 위치에 형성된다.

도 15d에 나타난 바와 같이, 기준 마크 35A-35D의 기준 전극 각각은 7 칼럼 및 7열의 직선 패턴을 가지며 도 15b에 나타난 마크 상 29AW-30DW 각각내에 맞는 크기를 가진다.

얼라인먼트, 주사 노광 및 스테핑을 행하는 경우, 본 실시예에 따른 투영 노광 장치의 기본 동작이 지금부터 설명될 것이다. 우선, 레티클 얼라인먼트는 도 15c의 기준 마크 플레이트 6을 사용하여 행해진다. 더욱 상세하게는, 도 3에 나와 있는 웨이퍼 Y축 구동 스테이지 2 및 웨이퍼 X축 구동스테이지 3이 구동되어 기준 마크 플레이트 6의 기준 마크 35A, 36A가 도 11b에 나와 있는 바와 같이 노광 영역 62의 반대편 관측 영역 19W, 20W내로 이동하고 정지하게 된다. 상기 레티클 Y축 구동스테이지 10이 구동되어 도 13의 레티클 12위에 있는 미세 얼라인먼트 마크 29A, 30A가 도 11a에 나타난 조명 영역 61의 반대편 관측 영역 19R, 29R내로 이동한다. 그 후, 미세 얼라인먼트 마크 29A, 30A의 대응 기준 마크 35A, 36A로부터의 위치 차이가 도 1의 RA 현미경 19 및 20에 의해 검출된다. 레티클 Y축 구동 스테이지 10 및 레티클 미세 구동 스테이지 11이 구동되어 상기 기준 마크 35A, 36A의 상 중심이 상기 미세 얼라인먼트 마크 29A, 30A의 중심으로 배열되고, 기준 마크 35A, 36A의 상에 대한 얼라인먼트 29A, 30A의 차이가 서로 대해 대칭적으로 만들어진다. 이러한 형식에서, 위치 및 레티클 12의 회전각이 기준 마크 플레이트 6을 근거로 조절된다. 상기 조건에서, 상기 레티클 스테이지 측위측 4-축 간섭계 14의 측정값 및 상기 웨이퍼 스테이지 측에서의 5축 간섭계 13의 측정값은 리세팅되어(0으로 세팅됨), 식 (15) 및 (17)에 의해 정해지는 레티클 스테이지 좌표 (XR, YR) 및 식 (20) 및 (21)에 의해 정해지는 웨이퍼 스테이지 좌표계 (XW, YW)의 원점 오프셋을 보정한다.

실제 노광 동작전에, 주사 노광 중 웨이퍼 스테이지의 Zθ-축 구동 스테이지 4의 주사 방향은 기준 마크가 기준 마크 플레이트 6위에 배열된 방향과 평행하게 만들어진다. 이러한 목적을 위해 기준 마크 35A-35D의 배열 방향 (기준 마크 6의 길이 방향)은 미러의 반사면 방향 (웨이퍼 스테이지의 주행 방향)과 평행하게 만들어질 수 있다. 본 실시예에서, 기준 마크 플레이트 6의 방향에 대한 웨이퍼 스테이지 주행 방향의 경사각은 뒤에 기술될 형식으로 쉽게 측정된다. 기계적 조정 오차가 언제나 존재하므로, Zθ축 구동 스테이지 4의 주사 방향은 소프트웨어 프로그램에 의해 보정되어 각 시간에서 웨이퍼 스테이지의 Y좌표 YW가 소정 단계수까지 변한다. 상기 X좌표 XW는 상기 Y좌표의 변화에 대응하는 양까지만 변한다.

다음의 설명에서, 상기 형식으로 보정된 주사 방향으로 연장되는 Y축을 가지는 좌표계는 웨이퍼 스테이지의 좌표계 (XW, YW)로 언급될 것이다. 웨이퍼 스테이지 측의 Zθ축 구동 스테이지 4 및 레티클 미세 구동 스테이지 11가 그 후에 주사 노광 동작과 같은 형식으로, 상기 스테이지로 입사하는 노광을 가지지 않으면서 서로에 대해 동기하여 이동한다. 그와 동시에, 기준 마크 플레이트 6 상의 기준 마크 34A-35D 및 상기 레티클 12 상의 대응 미세 얼라인먼트 마크 29A-29D 사이의 위치 차이는 상기 RA 현미경 19, 20에 의해 연속적으로 결정된다. 상기 위치 차이의 평균값에 근거하여, 레티클 2의 주사 방향 및 상기 웨이퍼 5의 주사 방향에 의해 형성되는 각, 즉 레티클 스테이지의 좌표계 (XR, YR) 및 웨이퍼 스테이지의 좌표계 (XW, YW)가 검출된다. 상기 레티클 12가 상기 회전각의 검출후에 주사되는 경우, 레티클 12의 주사 방향으로 소트프웨어 프로그램에 의해 기준 마크 플레이트 6의 기준 마크의 배열 방향과 평행하게 만들어진다. 따라서, Y좌표 YR이 주어진 거리까지 이동하는 동안, 상기 X좌표는 Y좌표의 변화에 대응하는 양만큼 횡으로 이동한다.

다음의 설명에 있어서, 주사 방향으로 연장되어 그렇게 보정된 Y축을 가지는 좌표계는 레티클 스테이지의 좌표계 (XR, YR)로 언급될 것이다. 결과적으로, 웨이퍼 스테이지의 좌표계 (XW, YW)에서 주사 방향의 축은 상기 기준 마크 플레이트 6을 기초로 하여 레티클 스테이지의 좌표계 ((XR, YR)에서의 주사 방향의 축과 평행하다. 따라서, 레티클 12 및 웨이퍼 5는 주사 노광 동작시 평행한 방향으로 주사된다.

따라서, 각 스테이지의 운동은 그 가이드 면에서 근거한다. 주사 노광 장치가 서로 조립되어 조정되는 경우, 레티클 Y축 구동 스테이지 10의 가이드 면 및 상기 웨이퍼 Y축 구동 스테이지 2의 가이드 면 사이의 평행이 동등하거나 수백 마이크로(μ) 라디안이 될 수 있도록 기계적으로 제어된다. 또한, 미러 및 기준 마크 플레이트 6은, 주사 노광 중 비주사 방향에서의 각 스테이지를 구동함으로써 얻어지는 프로그램 보정량을 감소시켜서 제어 정확성의 향상을 보장할 수 있도록 상기 가이드 면에 대한 상대 위치로 고정된다. 상기 레티클 12가 그렇게 조정된, 그 외형 내지 외곽에 근거하여 위치하는 상기 레티클 12를 가지는 레티클 미세 구동 스테이지 11 상에 실제 장착되는 경우, 상기 레티클 12 상의 단지 미세 얼라인먼트 마크 29A-30D가 각 미러 및 기준 마크 플레이트 6에 대하여 실질적으로 회전할 수 있다. 어떤 경우에는, 상기 레티클 12의 외곽 및 이동되는 패턴 사이의 위치 차이가 약 0.5㎜ 정도로 클수도 있다.

상술한 바와 같이, 도 11a의 레티클 12의 외곽 및 이동되는 패턴 사이의 위치 차이가 큰 경우, 상기 레티클 12의 미세 얼라인먼트 마크 29A-30D 및 상기 기준 마크 35A-35D 사이의 위치 차이는 마치 상기 레티클 12 내지 기준 마크 플레이트 6가 다른 것에 대해 크게 회전하거나 오프셋되어 있는 것처럼 측정된다. 상기 기준 마크 플레이트 6은 고정되어 상기 미러 7X, 7Y가 연장되는 방향가 평행하게 연장되므로, 상기 보정은 상기 레티클 미세 구동 스테이지 11을 회전 내지 이동시킴으로써 행해진다. 레티클 미세 구동 스테이지 11가 상기 경우처럼 회전하면, 상기 미러 21X도 또한 상기 스테이지 11과 함께 회전하므로 상기 미러 21X는 상기 레티클 12의 주행방향에 대하여 경사져 있다. 상기 미러 21X가 그렇게 경사져 있더라도, 상기 레티클 12 상의 미세 얼라인먼트 마크 29A-29D는 상기 기준 마크 플레이트 6 상의 기준 마크 35A-35D와 평행하게 배열된다. 상기 레티클 15 및 상기 웨이퍼 5의 주행 방향은 따라서 주사 노광 중에 서로 에 대해 평행하게 동작된다.

결과적으로, 웨이퍼 스테이지는 상기 웨이퍼 스테이지의 좌표계 (XW, YW) 상의 웨이퍼 웨이퍼 5의 쇼트 영역 배열을 결정할 수 있도록 행해진다. 상기 얼라인먼트의 한 예로, 상기 웨이퍼 5로부터 선택된 특정 수의 쇼트 영역(샘플 쇼트)에서의 웨이퍼마크의 좌표는 도 1의 얼라인먼트 센서 34를 사용하여 측정된다. 상기 웨이퍼 5 상에 배열된 쇼트 영역 모두의 좌표는 EGA(enhenced global alignment)법에 따른 측정결과를 통계 처리함으로써 계산된다. 또한, 후에 기술될 베이스-라인 측정 과정(인터벌 베이스 라인 체크)이 상기 얼라인먼트 센서 34의 베이스 라인 파라미터을 계산하고 상기 양을 주제어계 22A에 저장하도록 기준 마크 플레이트 6을 사용하여 행해진다. 상기 웨이퍼 5에 배열된 각각의 쇼트 영역, 상기 얼라인먼트 센서 34의 베이스 라인 파라미터, 상기 웨이퍼 스테이지의 좌표계 (XW, YW) 및 상기 레티클 스테이지의 좌표계(XR, YR) 사이의 관계에 근거하여 노광되는 상기 웨이퍼 5 상에서의 쇼트 영역이 주사 스타트 위치에서 위치되고 상기 레티클 12는 그 대응 위치에서 위치한다.

주사 노광 동작은, 상술한 레티클 얼라인먼트에서 결정되는, 상기 웨이퍼 스테이지의 좌표계 (XW, YW) 및 상기 레티클 스테이지의 좌표계 (XR, YR)에 근거하여 웨이퍼 얼라인먼트 후에 행해진다. 상기 좌표계는, 각 미러 7X, 7Y, 21X 의 반사면 및 모서리입방체 21Y1, 21Y2에 근거하여, 소프트웨어 프로그램에 의해 보정되므로, 각 쇼트 영역의 형상 및 쇼트 배열은 상기 미러 위치의 이동 내지 변화 및 상기 레티클 12 및 웨이퍼 5에 대한 다른 것들의 이동 내지 변화에 의해 영향받는다. 본 실시예에서는, 주사 노광 및 스텝핑은 후술되므로, 정확한 직사각형 쇼트 영역 및 직교 격자형(grid-like) 배열이 이런 경우에 형성될 수 있다.

(XR₀, YR₀)는 노광되는 쇼트 영역 및 상기 레티클이 웨이퍼 얼라인먼트에 의해 서로 각각에 대해 위치지어진 경우 상기 레티클 스테이지의 좌표계 (XR, YR)의 좌표를 나타내고 (XW₀, YW₀)는 같은 얼라인먼트에 의하여 얻어지는 웨이퍼 스테이지의 좌표계 (XW, YW)의 좌표를 나타낸다고 가정하자. 1/M으로 정해진 투영 광학계 8의 투영 배율로, 웨이퍼 얼라인먼트 후, 레티클 미세 구동스테이지 11 및 Zθ축 구동 스테이지 4 사이의 주사 방향 및 비주사 방향으로의 동기 오차 ΔX, ΔY는 아래의 수학식 25, 26으로 나타난다. 그러나 상기 동기 오차는 상기 레티클 12 상에서 측정된 것이라는 것이 주목되어야 한다. 도 1에 나타난 바와 같이, 상기 투영 광학계는 역투영계인 반면, 상기 레티클 측 상에서의 간섭계 측정 및 웨이퍼 스테이지 측 상에서의 간섭계 측정은 도 11에 나타난 바와 같이 역 방향으로 행해진다. 따라서 상기 동기 오차는 상기 확대로 보정된 이동량의 차이를 계산함으로써 단순히 얻어질 수 있다. 그러나, 주사 방향에서 보면, 상기 스테이지의 미러는 같은 방향으로 위치하므로 상기 간섭계 14Y1, 14Y2의 측정값 표시가 결정되어 그 값은 상기 레티클 미세 구동 스테이지 11 및 간섭계 14Y1, 14Y2 사이의 거리가 증가함에 따라 감소한다.

[수학식 25]

ΔX=(XW-XW₀)M-(XR-XR₀)

[수학식 26]

ΔY=(YW-YW₀)M-(YR-YR₀)

본 실시예에서, 수학식 22에 의해 대표되는 Zθ축 구동 스테이지 4의 비주사 방향에서 나타난 회전각 θ_WR및 수학식 16에 의해 대표되는 레티클 미세 구동스테이지 11의 비주사 방향에서 나타난 회전각 θ_RX사이의 차이는, 다음 식 (27)에 나타난 바와 같이, 회전 방향으로의 동기 오차 Δθ로 정의된다.

[수학식 27]

Δθ=θ_WX -θ_RX

=( XW1-XW2)/L3-(XR1-XR2)/L1

주사 노광 동작에서, 도 2에 나타난 바와 같이, 상기 레티클 Y축 구동 스테이지 10 및 웨이퍼 Y축 구동 스테이지 2는 가속되기 시작하여 상기 스테이지 10, 2가 소정 주사 속도에서 다다른 후에 동기 제어가 상게 레티클 미세 구동 스테이지를 구동시킴으로써 행해지므로 상술한 동기 오차 ΔX, ΔY 및 Δθ 각각이 영이 된다. 상기 상태에서 소정 셋팅 시간 후에 상기 레티클 12 위의 조명 영역 61은 노광으로 발광하기 시작하여 노광이 수행된다.

상기 웨이퍼 5가 다음 쇼트 영역에서 스테핑되어 상기 영역이 노광되는 경우, 비주사 방향으로의 Zθ축 구동 스테이지의 스테핑 방향은, 심지어 상기 웨이퍼 스테이지 상의 미러 7X, 7Y 사이의 직교 관계가 악화되더라도 상기 직교 격자형 쇼트 배열 (쇼트 영역이 직교 방향으로 배열됨)을 유지할 수 있도록 수학식 23으로 대표되는 직교 오차 ΔωW 에 의해 보정된다.

수학식 23으로 대표되는 직교 오차 ΔωW 또는 수학식 19로 대표되는 직교 오차 ΔωR이 그것이 허용 가능한 소정 값을 초과하는 특정 범위까지 변화하는 경우에, 오프 액시스 형 얼라인먼트 센서 34의 베이스 라인 파라미터의 정확성이나 그 기계적 안정성에 문제점이 발생될 수 있다. 상기 직교 오차 ΔωW 또는 ΔωR이 그것이 허용치를 초과하는 특정 범위까지 변화하는 경우에, 웨이퍼 교체시 다시금 레티클 얼라인먼트 또는 베이스 라인 체크가 행해진다. 이러한 형식으로, 상기 레티클의 패턴 및 상기 웨이퍼의 각 쇼트 영역에서의 오버랩 정확성이 향상될 수 있다.

도 12의 플로우 차트에서는, 본 실시예인 투영노광장치 내에서의 규칙적인 인터발에서 수행되는 베이스라인 체크(인터발 베이스라인 체크)를 설명한다. 이러한 실시예에서는, 동적 레티클 얼라인먼트 베이스라인체크와 병렬로 수행된다.

먼저, 도 12의 단계 101에서, 도 13(a)의 레티클 12상의 미세 얼라인먼트 마크 29A, 30A가 도 13(b)의 RA현미경의 각 관찰시야 19R, 20R내로 이동한다. 다음 단계 102에서는, 도 15(c)의 기준마크 플레이트 6상에 있는 기준마크 35A, 36A가 도 11(b)에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 스테이지상의 각 관찰시야 19W, 20W내로 이동하며, 상기 시야 19W, 20W는 관찰시야 19R, 20R과 공액관계이다.

도 14(a)는 레티클 12의 마크와 기준마크 플레이트 6상의 기준마크가 대응하는 관찰시야내로 이동된 상태를 도시한다. 도 14(a)에 도시한 바와 같이, 마크 상 29AW와 기준마크 35A는 동시에 관찰시야 19W 및 마크 상기 30AW내에서 관찰될 수 있으며, 기준 마크 36A는 관찰시야 20W내에서 동시에 관찰될 수 있다. 도 14(c)에서는, 관찰시야 19W, 20W가 투영광학계 8의 노광필드 내의 광축을 가로지르는 지점에 위치하며, 기준마크 37A는 오프 액시스형 얼라인먼트 센서 34의 관찰 시야내에 포함되어 있다. 단계 103에서는, RA현미경, 19, 20에 의하여 관찰된 상들이 상신호(image signal)로 변환되고, 마크상 20AW의 기준마크 35로부터의 위치편이량을 계산하고, 마크상 20AW의 기준마크 36A로부터의 위치편이량을 계산하기 위하여 처리된다. 이렇게 구해진 위치 편이량은 도 1의 주제어계 22A로 공급된다. 동시에, 오프 액시스 얼라인먼트 센서 34가 기준마크 37A의 상을 포착하고, 기준마크 37A의 검출중심(예를 들면, 인덱스마크의 중심)으로부터의 위치편이량을 얻기 위하여 상신호를 처리하며, 편이량은 주제어계 22A로 공급된다.

단계 104에서는, 도 11(b)의 Zθ축 구동스테이지 11가 +Y방향으로 이동하고, 도 11(a)의 레티클 미세 구동스테이지 11가 주사노광동작에서와 같은 방식으로 Zθ축 구동스테이지의 이동에 동기되어 Y방향으로 이동한다. 실제로, Zθ축 구동스테이지 4는 웨이퍼 스테이지 좌표계 (XW, YW) 내에서의 좌표값 XW이 변하지 않는 방향으로 이동하며, 레티클 구동스테이지 11은 레티클 스테이지 좌표값 (XR, YR) 내에서의 좌표값 XR이 변하지 않는 방향으로 이동한다. 이러한 방식으로, 기준마크 플레이트 6 및 레티클 상 12W은 둘 다 도 14(b)에서와 같이 +Y방향으로 이동한다. RA현미경 19, 20의 관찰시야 19W, 20W 및 오프 액시스형 얼라인먼트 센서 34의 관찰시야가 고정되어 있기 때문에, 마크 상과 기준마크는 연속적으로 관찰시야 19W, 20W 및 A로 표시되는 마크군(마크 상 29AW, 30AW 및 기준마크 35A, 36A, 37A)으로부터 D로 표시되는 마크군(마크 상 29DW, 30DW 및 기준마크 35D, 36D, 37D)로 순서지워진 얼라인먼트 센서 34의 관찰시야내로 이동한다. B로 표시되는 마크군, C로 표시되는 마크군 및 D로 표시되는 마크군 각각은 관찰시야 19W, 20W 및 얼라인먼트 센서 34의 관찰시야로 진입할 때, Zθ축 구동스테이지 4 및 레티클 미세 구동스테이지 11가 정지하고, 각 마크의 위치가 검출된다.

도 14(a)의 상태를 제 1 정지위치라 하면, 제 2 정지 위치는 B로 표시되는 마크군, 즉, 도 15(a)의 마크 상기 29BW, 30BW 및 도 6(c)의 기준마크 35B, 36B, 37B가 관찰시야 19W, 20W 및 얼라인먼트 센서 34의 관찰시야내에 있을 때 설정된다. 이 위치에서, RA현미경 19, 20은 마크 상 29BW, 30BW의 기준마크 35B, 36B로부터의 위치편이량을 구하고, 결과를 주제어계 22A로 공급한다. 그러면, 얼라인먼트 센서 34가 기준마크 37B의 위치 편이량을 구하고 그 결과를 주제어계 22A로 공급한다. 동일한 과정이 도 14(b)에 언급된 제 3 정지위치 및 제 4 정지위치에 대하여 반복되므로써, C로 표시되는 마크군(마크 상 29CW, 30CW 및 기준마크 35C, 36C, 37C)의 위치 및 D로 표시되는 마크군의 위치가 RA현미경 19, 20 및 얼라인먼트 센서 34에 의하여 측정된다. 여덟 개의 마크상 29AW-30DW에 대하여 RA현미경에 의하여 측정되는 웨이퍼 스테이지의 좌표계에서의 위치편이량이 (ΔXn, ΔYn)(n=1-8)로 표시되고, 네 개의 기준마크에 대하여 얼라인먼트 센서 34에 의하여 측적되는 웨이퍼 스테이지의 좌표계에서의 검출정심으로부터의 위치편이량이 ( (ΔAxi, ΔAyi)(n=1-4)로 표시된다.

단계 105에서는, 동적 레티클 얼라인먼트가 구해진 측정데이타를 처리하므로써 수행된다. 이러한 실시예에서는, 레티클 얼라인먼트가 개선된 측정 정확도를 위하여 도 15(c)에서와 같이 기준마크 플레이트 6상의 기준마크의 배열방향에 의하여 결정되는 좌표계(이하에서 기준마크 플레이트의 좌표계라 부름)를 기초로 하여 수행된다. 예를 들면, 기준마크 플레이트 6의 좌표계는, 기준마크 플레이트 6상의 기준 마크 35A와 36A를 지나가는 직선인 횡축(XS축 이라 부름) 및 기준마크 35A와 35D를 지나가는 직선인 종축(YS축 이라 부름)을 가지는 좌표계(XS, YS)로 구성되어 있다. 이하의 수학식 29에서는 Rx, Ry가, 기준마크 플레이트의 좌표계 (XS, YS)에 대하여 기준마크 플레이트 상에 투영된 레티클 스테이지의 좌표계 (XR, YR)의 XS 방향 및 YS방향의 척도(선형확장)비를 나타내고, θ는 회전각을, ω는 직교오차를, Ox, Oy는 XS방향과 YS방향의 오프셋(offset)을 나타낸다. 이러한 경우에서 회전 θ는 YS축상에 투영된 레티클 스테이지 좌표계의 YR축의 회전각, 즉, 레티클 스테이지의 주사방향 회전오차이다. 회전 θ는 본 발명의 상대적 회전각 θ2에 대응한다. 더욱, (Dxn, Dyn)(n=1-8)은, 기준마크 플레이트 6상으로의 마크상들 (29AW-30DW)을 한정하는 도 15(a)의 레티클 스테이지의 좌표 계를 투영함으로서 설계되는 좌표계의 좌표들을 나타내고, {Exn, Eyn}은 대응하는 기준마크(35A-36D)를 한정하는 좌표계(XS, YS)상의 좌표들을 나타낸다. 다음으로, 기준마크 플레이트 6의 좌표계(XS, YS)상에서 실질적으로 측정되는 마크상들 (29AW-30DW)의 좌표(Dxn', Dyn')는 RA 현미경(19, 20)에 의해 측정되는 위치 편이량(ΔXn, ΔYn)을 사용하는, 아래의 수학식 28에 따라서 적절하게 얻을 수 있다.

[수학식 28]

Dxn'=Exn+ΔXn

Dyn'=Exn+Δyn

이 같은 경우, 상기 6 개의 전환 매개 변수(Rx, Ry, θ, ω, Ox, Oy)와 마크상들(29AW-30DW)의 좌표(Dxn, Dyn)에 근거를 둔 계산에 의해 주어지는, 설계된 것과 같은, 기준마크 플레이트의 좌표 계(XS, YS)상의 마크상들 (29AW-30DW)의 좌표(Fxn, Fyn)는, 다음과 같이 표현된다.

[수학식 29]

Fxn=Rx-Rx(ω+θ) Dxn+Ox

[Fyn][Ryθ Ry][Dyn][Oy]

XS 방향으로의 좌표(Fxn, Fyn) 사이의 차이 및 계산에 의해 주어진 마크상들 (29AW-30DW)의 YS 방향 및 실질적으로 측정된 좌표(Dxn', Dyn'), 비 선형 에러들(εxn, εyn)은 다음과 같이 표현된다.

[수학식 30]

다음으로, 도 1의 주제어계(22A)는, 적어도 정방형 방식을 사용하여 상기 6개의 전환 매개 변수 (Rx, Ry, θ, ω, Ox, Oy)를 결정한다. 따라서, 8개의 마크상들에 대한, 비 선형 에러들(exn, eyn)의 제곱의 합은 최소화된다.

단계 106에서, 레티클 스테이지의 새로운 좌표(XR, YR)는, 결정된 스케일링 (Rx, Ry)에 의한 레티클 스테이지의 좌표계(XR, YR)의 좌표를 배가시킴으로서 얻게 되고, 결정된 회전 θ가 0이 될 수 있도록 레티클 스테이지의 좌표 계(XR, YR)를 회전시킴으로서 얻게 된다. 이 같은 스텝의 실행 후, 미세 레티클 구동 스테이지 11는 주사되거나 새로운 좌표 계를 따라 이동된다.

이것은, 도 13(a)의 양호한 얼라인먼트 마크 (29A-29D)가 도 15(C)의 기준마크 플레이트 6상에서 참조 마크 (35A-35D)의 배열 방향을 따라서 움직일 수 있도록 레티클 12이 주사된다는 것을 의미한다. 오프셋 Ox, Oy은, 웨이퍼 정렬 동안에 보정되기 때문에 보정될 필요가 없다. 또한 특별한 보정은 직교 오차 (ω)에 필요하지 않는다.

결과적으로, 레티클(12)의 패턴은 기준마크 플레이트 6상에 있는 직사각형 형상 내에 놓여 있는 기준마크 (35A-36D)를 따라서 주사되고, 웨이퍼 상에 노출되고 있는 쇼트영역은 정확한 직사각형 형상으로 형성된다. 더욱, 웨이퍼 스테이지 및 기준마크 플레이트 6의 측면 상에 있는 미러 7X에 의해 형성되는 각도는 변화되고, 레티클 패턴은 그러한 각의 변화에 의해 영향을 받지 않고 기준마크 플레이트 6상의 기준마크에 근거를 두고 주사된다.

단계 107에서, 주제어계 22A는 현미경 19, 20에 의해 측정되는 위치 편이량(ΔXn, ΔYn)(n=1-8) 및 얼라인먼트 센서 34에 의해 측정되는 위치 편이량(ΔAXi, ΔAYi)(i=1-4)를 처리하는데, 이는, 얼라인먼트 센서 34의 X방향 Y방향으로 베이스 라인 양(BX, BY)을 계산하기 위한 것이다. 특히, 문자 A를 가지고 있는 마크군에 대한 베이스 라인 양(BX1, BY1)은 수학식 31에 의해 나타나고, (ΔX1, ΔY1)(ΔX2, ΔY2)은 도 15(c)은 기준마크 (35A, 36A)로부터의 마크상들 (29AW, 30AW)의 위치편이량을 나타내고, (ΔX1, ΔY1)은 대응하는 기준마크 (37a)에 대한 얼라인먼트 센서 34에 의해 측정되는 위치 편이량을 나타낸다.

[수학식 31]

BX1=(ΔX1+ΔX2)/2-ΔAX1

BY1=IL+(ΔX1+ΔY2)/2-ΔAY1

유사하게, 베이스라인 파라미터 (BX2, BY2)-(BX4, BX4)는 마크들의 다른 세 개의 군에 대해서 계산된다. 그러면, 얼라인먼트 센서 34의 X방향 및 Y 방향으로의 베이스라인 파라미터(BX, BY)를 얻을 수 있도록, 구하여진 4개의 베이스라인 파라미터의 평균을 구한다. 따라서, 베이스라인 파라미터는 마크들의 4개 군의 측정 데이터를 평균화함으로서 얻게 되며, 베이스라인 파라미터의 측정에 있어서 높은 정확도를 보정할 수 있게 된다.

바람직한 실시예에서, 베이스라인 파라미터는 레이저 간섭계의 측정값에 의한 것이 아니라 길이 측정의 기초로서 기준마크 플레이트 6을 사용함으로서 얻게 된다. 상기 기준마크 플레이트 6은 석영 또는 유리 세라믹과 같은 낮은 열 팽창 계수를 가지고 있는 물질로 형성되어 있기 때문에, 상기 베이스라인 파라미터는 레이저 간섭계에서 겪게되는 공기의 난류의 영향으로부터 나빠짐이 없이 높은 정확도를 가지고 측정된다.

본 실시예에서, 복수의 기준마크들 37A-37D의 위치들은 평균 효과를 향상시키기 위하여, 얼라인먼트 센서 34에 의해 감지된다. 그러나, 만약, 얼라인먼트 센서 34가 충분히 높은 측정 정확도를 가진다면, 얼라인먼트 센서 34의 베이스라인 파라미터는 기준마크 37A에 대한 측정 데이터에만 근거를 두고 얻을 수 있다.

베이스라인 파라미터가 복수의 기준마크들 37A-37D의 측정 데이터로부터 얻어질 경우, 만약 웨이퍼 스테이지 및 기준마크 프레이트 6의 측면 상에 있는 미러 7X에 형성되는 각이 도 11(b)에서와 같이 변한다면, 오차들은 베이스라인 파라미터 내에서 X방향으로 일어난다. 그러므로, 미리 기준마크들의 배열방향에 대해서 미러 7X의 경사각을 측정하고 경사각을 근거로 베이스라인을 보정하는 것이 바람직하다.

도 16(a)은 웨이퍼 스테이지의 측에 있는 미러 7X가 기준마크 플레이트 6에 대해서 기울어지는 경우를 도시하고 있다. 도 16(a)에서, 미러 7X의 반사 면이 연장되어 있는 방향은(Zθ축 구동 스테이지 4의 진행 방향), 기준마크들이 기준마크 플레이트 6상에 배열되어 있는 방향에 대해서, 시계 방향으로 각도 Δθ로 경사져 있다. 이 같은 경사각 Δθ은 본 발명의 상대 회전 각 θ1에 대응한다. 이 같은 기준마크들 35A, 36A, 37A들은 RA현미경의 관찰시야 19W, 20W 및 얼라인먼트 센서 34의 관찰시야 내에서 각각 관찰된다. 만약, Zθ축 구동 스테이즈 4 위치가, 도 7(a)에 도시된 것처럼, 미러 7X를 따라 거리 WY만큼 +Y방향으로 이동될 경우, 스테이지 4는 도 16(b)에 도시된 것과 같은 위치에 놓인다. 상기 기준마크들 35D, 36D, 37D는 관찰시야 19W, 20W 및 얼라인먼트 센서 34의 관찰시야 내에서 관찰된다.

도 16(b)에서 묘사한 것처럼, X방향으로의 Zθ축 구동 스테이지(4)의 이동량 δX는 다음과 같은 수학식 32에 의해 적절하게 계산된다.

[수학식 32]

X=ΔθWY

레티클 12은 기준마크들이 기준마크 플레이트 6상에 배열되어 있는 방향으로 주사되기 때문에, 실질적인 베이스라인 파라미터 BX4'는, 기준마크들 35D, 36D, 37D(BX4-δX)의 측정 데이터로부터 얻어지는, 베이스라인 파라미터 (BX4)로부터 상기 이동량 δX을 X방향으로 감산하므로써 얻게 된다. 유사하게, 상기 베이스라인 파라미터들은, 도 15(c)의 마크들 35B, 36B, 37 B 및 35C, 36C, 37C의 다른 군들에 대해서 X방향으로 보정된다.

도 12의 흐름도를 참조하여, 기준마크 플레이트 6에 대한 미러 7X의 경사각 θ을 측정하는 방법의 일 예를 설명하기로 한다.

도 12의 단계 111에서, 레티클 미세 구동 스테이지 11는, 레티클 12상의 파인 얼라인먼트 마크 29A의 이미지 29AW가, 도 16(a)에 도시된 것처럼, RA 현미경 19의 관찰시야 19W로 이동되어, 레이클 미세 구동 스테이지 11이 정지될 수 있도록 구동된다. 이같은 상태에서, Zθ축 구동 스테이지 4는, 기준마크 플레이트 6상의 기준마크 35A가 관찰시야 19W내로 이동되어 RA현미경 19가 마크상 29AW에 대해서 X방향으로 기준마크 35A의 위치 편이량 ΔXA1을 검출하여, 주제어계 22A에 검출된 편이량을 제공할 수 있도록 구동된다.

다음 단계 112에서, Zθ축 구동 스테이지 4(기준마크 플레이트 6)는, 레티클 12이 정지되어 있는 동안 미러 7X를 따라서 거리 WY만큼 이동되는데, 이는 기준마크 35D, 도 16(b)에 도시된 것처럼, 관찰시야 19W내로 이동되기 위한 것이다. 그러면, RA현미경 19는 마크상 29AW에 대해서 X방향으로 기준마크 35D의 위치 편이량 ΔXD1을 검출하여, 주제어계 22A에 검출된 편이량을 제공한다. 이것에 대응하여 주제어계 22A가 두 지점에서의 위치 편이량 ΔXA1, ΔXD1 및 거리 WY를 근거로 수학식 33에 의하여 기준마크 플레이트 6에 대한 미러 7X의 경사각 Δθ을 계산하고, 주제어계 22A의 기억부에 산출된 경사각 Δθ를 저장하는 단계 113이 실행된다. 수학식 32에서 저장된 경사각 Δθ을 사용함으로서, 경사각 Δθ에 의존하는 오차가 보정된다.

[수학식 33]

Δθ=(ΔXA1-ΔXD1)/WY

주사 노광 조작시, 웨이퍼 스테이지의 Zθ축 구동 스테이지 4는 기준마크 플레이트 6상에서 기준마크의 배열 방향으로 주사되는데, 이는 경사각 Δθ을 상쇄시키기 위한 것이다. 또한, 하나의 주사 방향으로의 한 쇼트영역에서 다른 영역으로의 스테이핑은 기준마크의 배열 방향으로 수행되고, 비주사 방향으로의 스테핑은 상기 배열의 방향에 수직되는 방향으로 실행된다. 따라서, 직교 격자형상으로 형성되어 있는 쇼트배열은, 미러 7X와 기준마크 플레이트 6에 의해 형성되어 있는 각이 변화하는 경우에도 얻어질 수 있다. 이러한 경우, Zθ축 구동 스테이지가 Y방향으로 소정 거리 이동될 때마다, X방향 내에 있는 스테이지 4의 위치가 대응되는 양에 의하여 보정될 수 있도록, Zθ축 구동 스테이지 4의 주사 방향이 보정될 수 있다. Zθ축 구동 스테잊의 위치는 이 같은 구동 방법에 의해 쉽게 제어될 수 있다.

상기 경사각 Δθ을 측정하기 위해 사용되는 거리 WY는 짧기 때문에, 단계 111-113의 측정을 수회 반복하고 이 같은 측정 결과를 평균하는 것이 바람직하다.

또한, 스테이지의 측에 있는 4축 레이저 간섭계의 측정 데이터를 사용하여 수학식 23에 의해 산출되는 직교 오차 ΔωW가 소정의 경계값보다 클 경우에만, 미러의 경사각을 연속적으로 측정하는 것이 가능하다. 매우 정확한 정밀도로 경사각 Δθ을 측정하기 위하여, 이 같은 측정의 기준마크는 주사방향으로 기준마크 플레이트 6의 대향 단부상에 형성될 수 있으며, 이로써 수학식 33에서 사용되는 거리 WY가 증가할 수 있다.

이러한 방식으로, 복수 회의 각도 측정 없이도 높은 정확도를 가지고서 경사각 Δθ을 얻을 수 있다.

본 실시예에서, 인터벌 베이스라인의 체크 동안에 레티클 정열 및 베이스라인 파라미터의 측정은 빠른 속도로 실행될 수 있다. 또한, 경사각 Δθ의 연속 측정은 직교 오차 ΔωW가 커지고 미러 7X의 경사각 Δθ의 편이 가능성이 있을 경우에만 실행되는데, 이는 노광 단계에서의 스루풋(throughput)을 저하시키지 않고 높은 정확도를 가지고서 측정될 수 있기 위한 것이다.

비록 기준마크 플레이트 6에 대한 웨이퍼 스테이지의 측에 있는 미러 7X의 경사각이 도시된 실시예에서 측정될지라도, 레티클 스테이지의 진행 방향(미러 (21X)의 반사 표면에 대해서 평행한 방향)에 대한 레티클 상에 있는 패턴의 경사각은 측정될 수 있다. 결국, 도 12의 단계 111에 대응하는 단계에서는, 기준마크 플레이트 6상의 기준마크 35A가 RA현미경19의 관찰시야 내로 이동되고, 기준마크 플레이트 6이 도 16(a)에 도시된 것처럼 정지된 후, 레티클 12의 마크상 29AW이 관찰시야 19W내로 이동한다. 기준마크 35A로부터의 마크상 29AW의 위치 편이량은 RA 현미경 19에 의해 측정된다.

단계 112에 대응하는 다음 단계에서는, 레티클 미세 구동 스테이지 11가 도 11(a)의 미러 21X를 따라서 소정의 거리만큼 구동되므로써, 도 15(a)의 마크상 29DW이 관찰시야 19W내로 이동되고, 상기 29DW의 위치 편이량이 RA현미경 19A에 의해 측정된다. 두 점에서 측정된 위치 편이량 사이의 차이는, 미세 얼라인먼트 마크들 (29A 및 29D)이 레티클 미세 구동 스테이지 11의 진행 방향에 대해서 정렬되어 있는(즉, 레티클 12이 연장되어 있는 방향) 방향의 경사각 Δθ_R을 산출하기 위하여 소정의 거리로 분할된다. 이 같은 경사각 Δθ_R은, 본 발명의 상대적 회전각 θ3과 일치한다.

이 경우, 동적 레티클 얼라인먼트는 레티클 12상의 패턴 방향이 기준마크 플레이트 6상의 기준마크들의 방향에 평행할 수 있도록 레티클 미세 구동 스테이지 11의 회전각을 보정할 수 있도록 미러 실행된다. 다음의 주사 노광 동작에서, 레티클 미세 구동 스테이지 11는 경사각 Δθ_R을 상쇄시키기 위하여 레티클 12의 패턴 방향을 따라서 주사된다. 따라서, 웨이퍼 상의 각 쇼트영역의 회전(쇼트 회전)은 제거되고 직교 격자내에 위치하는 정확한 직사각형 쇼트영역이 노광된다. 또한, 이 경우, 레티클 미세 구동 스테이지 11의 주사 방향은 레티클 미세 구동 스테이지11이 Y방향으로 소정 거리로 이동할 때 마다, 스테이지11의 위치가 X방향으로 대응되는 양만큼 보정될 수 있도록, 보정될 수 있다.

도 17을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예를 설명한다. 이 같은 실시예에서, 웨이퍼 스테이지 및 기준마크 플레이트 상의 미러들은 일체 유니트로 형성되어 있는데, 이는 미러 7X의 경사각 Δθ이 생기는 것을 방지하기 위한 것이다. 반면에 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 것과 유사한 투영 노광 장치가 본 실시예에서 사용된다. 웨이퍼 스테이지의 Zθ축 구동 스테이지의 구조는 이전 실시에의 장치와 다르다.

도 17(a)은 본 실시예에 의한 투영노광장치의 웨이퍼 스테이지의 상부 구조를 도시하고 있는 평면도이고, 도 17(b)은 웨이퍼 스테이지의 측면도이다. 도 17(a)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 5는 도 1의 Zθ축 구동 스테이지 4에 대응하는 Zθ축 구동 스테이지 4A상에 장착되어 있고, 평면 유리판으로 이루어지고 Y 방향으로 연장되어 있는 X축 미러 41X 및 평면 유리판으로 구성되어 있고 X축으로 연장되어 있는 Y축 미러 41Y가, X축 방향 및 Y축 방향으로 각각 향하는 Zθ축 구동 스테이지 4a의 끝면(end face)에 고정되어 있다. 이 같은 실시예에 사용되는 미러 41X, 41Y는 낮은 열팽창 계수를 가지고 있는 유리세라믹으로 형성되어 있다. 이 같은 미러들 41X, 41Y의 바깥 측면들은 각각의 반사 표면을 제공한다. 미러들 41X, 41Y의 상부 표면들은 웨이퍼 5의 표면과 동일한 높이이다. 더욱이, 복수의 기준마크들이 크롬의 증착에 의해서 미러들 41X, 41Y의 상부 표면상에 형성된다.

미러 41X의 반사 표면에 평행한 직선 패턴 (42X) 및 도 15(c)의 기준마크 플레이트 6상에 있는 기준패턴과 동일한 형상과 배열을 하고 있는 기준패턴 35A, 35D, 36D, 37A, 37D들이 미러 41X상에 형성되어 있다. 미러 41Y의 반사 면에 평행한 직선 패턴 42Y 및 도 11(b)의 RA 현미경 19, 20의 관찰시야 19W, 20W의 간격과 동일한 간격으로 배열되어 있는 교차 기준 패턴 43X, 44X의 미러 41Y상에 형성되어 있다. X축 미러 41X는 도 11()의 세 개의 간섭계 13X1, 13X2, 13FX(도 17에 도시되어 있지 않음)에 의해 방출되는 측정빔들 LWX1, LWX2, BFX로 조명되고, 추가 간섭계 13TX에 의해 방출되는 측정빔 LTX에 의해서도 조사된다. 측정빔 LTX는 Y방향에서 볼 때, 두 개의 측정빔들 LWX1, LWX2의 중간 위치를 통과한다. 반면에, 세 개의 측정빔들 LWX1, LWX2, BFX은 동일한 높이(Z 방향으로의 동일한 위치)를 가지고 있고, 측정빔 LTX의 높이는 도 17(b)에 도시된 것처럼, 거리 H만큼 세 개의 다른 빔들의 높이로부터 변이된다.

Y축 미러 41X는 도 11(c)의 두 개의 간섭계 13Y1, 13Y2(도 17에 도시되어 있지 않음)에 의해 방출되는 측정빔 LWX1, LWX2으로 조사되고, 이 같은 간섭계들 13Y1, 13Y2의 중간 위치에 놓여 있는 추가 간섭계 13TY에 의해 방출되는 측정빔 LYL으로도 조사된다. 측정빔 LTX와 같이, 측정빔 LTY의 높이는 거리 H만큼 다른 측정빔 LWY1, LWY2의 높이로부터 변이된다. 본 실시예의 다른 구조는 도 1 및 도 11의 구조와 동일하기 때문에 그 설명은 생략하기로 한다.

본 실시예에서의 베이스라인 파라미터를 측정하는데 있어서, 도 17(a)의 미러 41X상에 있는 기준마크들 35A, 36A은 도 1의 RA현미경 19, 20에 의해 관찰될 수 있고, 동일한 시간에 기준마크 37A는 도 1의 얼라인먼트 센서 34에 의해 관찰되는데, 이는 각각의 마크들의 위치 편이량들을 측정하기 위한 것이다. 그러면 Zθ축 구동 스테이지 4A 및 레티클 미세 구동 스테이지 11는 미러 41X상에 있는 기준마크들 35D, 36D, 37D)에 대응하는 위치 편이량들이 RA 현미경(19, 20) 및 얼라인먼트 센서 34에 의해 측정될 수 있도록 이동된다. 미러 41X는 또한 이 같은 경우 기준마크 플레이트으로서의 역할을 하기 때문에, 미러 41X의 반사 표면의 방향 및 기준마크들의 배열 방향은, 웨이퍼 스테이지가 열적 변형되는 경우에도 변화되지 않는다. 따라서, 베이스라인 파라미터는 높은 정확도로 측정될 수 있다.

미러 41X의 반사량이 측정되는 경우, 미러 41X상의 직선 패턴 42X는, 도 15(a)의 레티클의 마크상 29AW가 투영되는 위치로 이동된다. 도 1의 RA현미경은 마크상 29AW로부터 직선 패턴 42X의 위치 편이량을 측정한다. 그러면, Zθ 구동 스테이지 4A가 미러 41X를 따라서 이동되고, 이 같은 스테이지에서, 마크상 29AW로부터의 직선 패턴 42X의 위치 편이량에 있어서의 변화는 RA현미경 19에 의해 측정될 수 있다. 이 같은 경우, 미러 41X의 반사량은 직접적으로 쉽게 측정될 수 있다. 도 1의 다른 RA 현미경 20 또는 얼라인먼트 센서 34는 미러의 반사량의 측정에 사용될 수 있다. 유사하게, Y축 미러 41Y의 반사량은 직선 패턴 42Y을 사용하여 쉽게 측정될 수 있다.

본 실시예에서, 또한, 미러 41X와 미러 41Y사이의 직교 관계에서의 변화가 측정될 수 있다. 장치를 조립하고 조절함에 있어서, 미러 41X 및 미러 41Y는 소정 범위의 직교도를 가지는 관계를 갖는다. 이 같은 상태에서, 도 17(a)의 미러 41Y상에서의 기준마크들 43X, 44Y은 도 1의 RA 현미경들 19, 20에 의해 관찰되는데, 이는 주어진 기준점으로부터의 이 같은 마크들 43X, 44Y 각가의 위치 편이량을 측정하기 위한 것이다. 이 같은 두 개의 마크들의 위치 편이량들의 차이가 구해지고 저장된다.

그러므로, 각각의 소정 시간 후, RA 현미경 19, 20이 기준마크 43X, 44X의 위치 편이량의 차이를 검출한다. 검출 결과는 RA 현미경 19, 20의 관찰시야 사이에 있는 간격에 의해 분할된다. 이 같은 방식으로 미러 41Y의 경사각의 변화에 기인한 직교오차가 검출될 수 있다.

본 실시예에서, 미러 41X, 41Y의 상부 표면 및 웨이퍼 5의 표면는 동일한 높이일 필요가 있다. 이 같은 경우, 측정빔들 LWX1, LWY1 및 다른 것의 높이가 웨이퍼 5의 표면 높이와 동일하지 않기 때문에, 아베(Abbe)라 불리는 측정 오차가 구동 스테이지 4A의 피칭 또는 롤링에 기인하여 상승될 수 있다. 이 같은 측정 오차를 보정하기 위하여, 간섭계 13TX, 13TY는 본 실시예에서 tiH 간섭계로서 형성된다. 더 상세하게는, XW1, XW2, XTW는 측정빔 LWX1, LWX2, LTX에 의해 각각 측정되는 X좌표값을 나타내고, YW1, YW2, YTW)는 측정빔 LWT1, LWY2, LTY에 의해 각각 측정되는 Y 좌표값을 나타내며, 주사 노광 동안 Y축에 대한 Zθ축 구동스테이지 4A의 각도 Tθx(이하 틸트각도이라 불리는) 및 X축에 대한 스테이지 4A의 각도 Tθy(틸트각도)는 다음과 같다.

[수학식 34]

TθX={(XW1+XW2)/2-XTW}/H

TθY={(YW1+YW2)/2-YTW}/Ht

비록, 정상적인 노광 동안의 Zθ 구동 스테이지 4A의 X좌표는 보정되기 전에 (XW1+XW2)로서 표시되지만, (TθxH/2)값이 새로운 좌료를 주기 위하여 이 좌표에 가산되고, (TθYH/2)값이 아베(Abbe) 오차를 보정하거나 없애기 위하여 Y좌표에 가산된다.

도 17의 실시예에서, 미러 41X는 미러 및 기준마크 플레이트으로서 역할을 한다. 도 11(b)의 미러 7X 및 기준마크 플레이트 6이 사용될 경우, 미러 7X 및 기준마크 플레이트 6는 전술한 바와 거의 동일한 효과를 제공하기 위하여 서로 직접 결합될 수 있다.

발명의 속하는 분야에서 숙련된 자들에 의하여 본 발멸의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않고서 본 발명의 주사 노광 장치 및 방법을 다양하게 변경 및 변형할 수 있음을 명백하다. 따라서, 본 발명의 첨부된 첨구 범위 및 그의 등가물의 범위 내에 있는 변형 및 변용을 포함한다.

스테이지의 위치를 측정하기 위한 간섭계의 미러에 의하여 형성되는 각도 및/또는 웨이퍼 스테이지와 기준마크 플레이트의 진행방향에 의하여 형성되는 각도가 변화하는 감광기판상에 노광되는 쇼트영역을 바람직한 형상으로 유지하기 위한 주사노광장치 및 그 노광방법을 제공한다. 레티클 미세 구동스테이지위의 레티클이 조명된 영역에 대하여 주사되고, Zθ축 구동 스테이지상의 웨이퍼가 레티클의 주사와 동기되어 노광영역에 대하여 주사된다. 따라서, 웨이퍼상의 쇼트영역 SA가 레티클의 패턴상을 옮기는 광에 노광된다. Zθ축 구동 스테이지의 비주사방향을 향하는 미러의 회전각이 두 개의 간섭계의 측정값을 근거로 산출된다. 레티클 미세 구동 스테이지의 비주사방향을 향하는 미러의 회전각이 두 개의 간섭계의 측정값을 근거로 산출된다. 따라서, 노광중의 웨이퍼와 레티클 사이의 상대적 회전각이 미러의 회전각을 기초로 보정된다. 복수의 기준마크가 기준마크 플레이트상에 형성되고, 대응하는 얼라인먼트 마크가 레티클상에 형성된다. 레티클 미세 구동 스테이지와 Zθ축 구동 스테이지가 대응하는 주사방향으로 이동되면서, 기준마크와 얼라인먼트마크 사이의 위치 편이량이 측정되고, 레티클의 주사방향이 그 위치 편이량을 근거로 보정된다.

따라서, 본 발명에 의한 노광장치에서는, 스테이지 위치를 측정하기 위한 간섭계의 미러의 각도가 변화하는 경우에도, 감광기판사에 노광되는 쇼트영역이 바람직한 형상을 유지할 수 있고, 간섭계의 미러가 휘거나 만곡되는 경우에도, 감광기판상에 노광되는 쇼트영역이 바람직한 형상을 유지할 수 있으며, 레티클의 회전각을 측정하는 데 사용되는 기준 마크 플레이트 및 웨이퍼 스테이지의 진행방향 사이의 상대적 각도가 변화하는 경우에도, 웨이퍼상의 노광 쇼트 영역의 일그러짐(distortion)을 방지하고, 또한, 웨이퍼상의 쇼트배치를 직사각형 격자형상으로 형성할 수 있다. 또한, 베이스 라인양을 측정하는데 사용되는 기준 마크 및 웨이퍼 스테이지 진행방향 사이의 상대적 각도가 변화하는 경우에도, 얼라인먼트 센서의 베이스 라인 파라미터가 정확하게 측정되며, 얼라인먼트 센서의 베이스 라인양을 측정하는데 사용되는 기준 마크 및 웨이퍼 스테이지 진행방향 사이의 상대적 각도가 덜 변화하도록 하므로써, 베이스 라인량이 고정밀도로 측정할 수 있다.

Claims (14)

1. 기판스테이지의 주사방향의 위치를 측정하기 위하여 기판측에 배치되는 적어도 하나의 1축 간섭계;

   기판스테이지의 비주사방향의 위치를 측정하기 위하여 기판측에 배치되는 2축 간섭계로서, 상기 비주사방향은 상기 주사방향에 실질적으로 수직이고, 상기 2축 간섭계는 주사방향으로 떨어져 있는 기판스테이지상의 두 지점에서의 비주사방향으로의 기판위를 측정하는 상기 2축 간섭계;

   상기 2축 간섭계의 측정값을 근거로 마스크 스테이지 및 기판스테이지의 상대적 회전각을 보정하는 회전각 제어기;로 이루어지는 주사노광장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 장치는,

   비주사방향을 따라 떨어져 있는 기판스테이지상의 두 지점에서 기판스테이지의 주사방향의 위치를 측정하기 위하여 상기 적어도 하나의 1축 간섭계와 협력하는, 기판측에 배치되어 있는 제 1 의 1축 간섭계;

   기판스테이지의 주사방향 위치를 측정하기 위한 상기 적어도 하나의 1축 간섭계와 상기 제 2 의 1축 간섭계의 측정값 및 기판스테이지의 비주사방향의 위치를 측정하기 위한 상기 2축 간섭계의 측정값 사이의 차이를 근거로 하여, 기판스테이지의 이동방향을 보정하는 이동방향 제어기;를 추가로 포함하는 주사노광장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 장치가,

   주사방향과 실질적으로 직교하는 비주사방향으로의 기판스테이지와 마스크 스테이지의 각각의 위치를 측정하기 위한 2축 간섭계에 의하여 측정되는 측정값들 사이의 차이가 미리 정해진 경계값을 초과할 때, 상기 기판스테이지 및 마스크 스테이지 사이의 위치관계를 측정하는 위치판별기(positional discriminator)를 추가로 포함하는 주사노광장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 장치가,

   주사방향과 실질적으로 직교하는 비주사방향으로의 기판스테이지와 마스크 스테이지의 각각의 위치를 측정하기 위한 2축 간섭계에 의하여 측정되는 측정값들 사이의 차이가 미리 정해진 경계값을 초과할 때, 상기 기판스테이지 및 마스크 스테이지 사이의 위치관계를 측정하는 위치판별기(positional discriminator)를 추가로 포함하는 주사노광장치.
5. 주사방향에 수직인 비주사방향으로의 기판스테이지의 위치를 측정하기 위하여 기판측에 배치되는 2축 간섭계로서, 상기 2축 간섭계는 상기 주사방햐을 따라서 떨어져 있는 기판스테이지상의 두 지점에서 비주사방향으로의 기판스테이지 위치를 측정하는 상기 2축 간섭계;

   주사방향에 수직인 비주사방향을의 마스크 스테이지의 위치를 측정하기 위하여 마스크측에 배치되는 2축 간섭계로서, 상기 2축 간섭계는 상기 주사방향을 따라서 떨어져 있는 마스크 스테이지상의 두 지점에서 비주사방향으로의 마스크 스테이지 위치를 측정하는 상기 2축 간섭계; 및

   기판측 2축 간섭계와 마스크측 2축 간섭계의 측정값을 근거로 마스크 스테이지와 기판스테이지 사이의 상대적 회전각을 보정할 수 있는 회전각 제어기;로 이루어지는 조사노광장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 장치가,

   주사방향과 실질적으로 직교하는 비주사방향으로의 기판스테이지와 마스크 스테이지의 각각의 위치를 측정하기 위한 2축 간섭계에 의하여 측정되는 측정값들 사이의 차이가 미리 정해진 경계값을 초과할 때, 상기 기판스테이지 및 마스크 스테이지 사이의 위치관계를 측정하는 위치판별기(positional discriminator)를 추가로 포함하는 주사노광장치.
7. 기판 스테이지 및 마스크 스테이지중 하나의 주사방향으로의 위치를 측정하기 위한 제 1의 2축 간섭계로서, 상기 간섭계는 상기 스테이지상의 두 지점에서, 상기 주사방향과 직교하는 비주사방향을 따라 떨어져있는 상기 위치를 측정하는 상기 제 1 의 2축 간섭계;

   기판스테이지 또는 마스크 스테이지중 대응하는 스테이지의 주사방향으로 떨어져 있는 두 지점에서, 기판스테이지 또는 마스크 스테이지중 대응하는 스테이지의 비주사방향으로의 위치를 측정하기 위한 제 2 의 2축 간섭계; 및

   상기 제 1 의 2축 간섭계의 측정값들의 차이를 근거로 기판스테이지와 마스크 스테이지중 대응하는 하나의 회전각을 검출하고, 상기 검출된 회전각 및 상기 제 2 의 2축 간섭계의 측정값들의 차이를 근거로 상기 제 2 의 2축 간섭계의 미러 휨량(amount of deflection)을 산출할 수 있는 미러 휨량 산출기;로 이루어지는 주사노광장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 장치가,

   주사방향과 실질적으로 직교하는 비주사방향으로의 기판스테이지와 마스크 스테이지의 각각의 위치를 측정하기 위한 2축 간섭게에 의하여 측정되는 측정값들 사이의 차이가 미리 정해진 경계값을 초과할 때, 상기 기판스테이지 및 마스크 스테이지 사이의 위치관계를 측정하는 위치판별기(positional discriminator)를 추가로 포함하는 주사노광장치.
9. 노광광에 의해 조명되는 마스크 패턴의 일부가 기판스테이지위에 있는 기판상으로 전사되는 동안, 상기 마스크와 기판을 대응하는 주사방향으로 서로 동기(同期)하여 주사하므로써, 상기 마스크상의 패턴을 감광기판위에 있는 각 쇼트영역으로 실질적으로 전사하는 주사장치의 노광방법으로서, 복수의 측정마크가 상기 주사방향을 따라서 상기 마스크상에 형성되어 있고, 복수의 기준마크가 형성되어 있는 기준마크 부재가 상기 기판스테이지상에 배치되어 있으며, 상기 기준마크는 상기 복수의 측정마크와 동일한 위치관계를 가지는 주사장치의 노광방법에 있어서, 상기 노광방법이,

   상기 기판스테이지가 주사방향으로 이동하는 동안, 마스크위의 상기 복수의 측정마크 각각이 상기 기준마크 부재위에 있는 복수의 기준마크중 대응하는 마크로부터 편이하는 위치변이를 연속적으로 측정하는 단계;

   상기 위치 편이 측정의 결과를 근거로, 복수 기준마크의 배열 방향 및 상기 기판스테이지의 진행방향 사이의 상대적 회전각 θ1을 검출하는 단계;

   마스크와 기판이 서로 동기되어 대응하는 주사방향으로 이동하는 동안, 마스크위에 상기 복수 측정마크 각각이 상기 기준마크 부재위에 있는 복수 기준마크중 대응하는 하나로부터 편이하는 위치 편이량을 연속적으로 측정하고, 상기 위치 편이측정 결과를 근거로, 기판스테이지의 주사방향과 마스크의 주사방향 사이의 상대적 회전각 θ2를 검출하는 단계;로 이루어지며,

   상기 기판스테이지의 스테핑(stepping)방향이 상기 상대적 회전각 θ1의 정보를 기초로 결정되고, 마스크의 주사방향은 상기 상대적 회전각 θ2의 정보를 근거로 결정되는 노광방법.
10. 노광광에 의해 조명되는 마스크 패턴의 일부가 기판스테이지위에 있는 기판상으로 전사되는 동안, 상기 마스크와 기판을 대응하는 주사방향으로 서로 동기(同期)하여 주사하므로써, 상기 마스크상의 패턴을 감광기판위에 있는 각 쇼트영역으로 실질적으로 전사하는 주사장치의 노광방법으로서, 복수의 측정마크가 상기 주사방향을 따라서 상기 마스크상에 형성되어 있고, 복수의 기준마크가 형성되어 있는 기준마크 부재가 상기 기판스테이지상에 배치되어 있으며, 상기 기준마크는 상기 복수의 측정마크와 동일한 위치관계를 가지는 주사장치의 노광방법에 있어서, 상기 주사장치 노광방법이,

    상기 기판스테이지가 주사방향으로 이동하는 동안, 마스크위의 상기 복수의 측정마크 각각이 상기 기준마크 부재위에 있는 복수의 기준마크중 대응하는 마크로부터 편이하는 위치변이를 연속적으로 측정하는 단계;

    상기 위치 편이 측정의 결과를 근거로, 복수 기준마크의 배열 방향 및 상기 기판스테이지의 진행방향 사이의 상대적 회전각 θ1을 검출하는 단계;

    마스크와 기판이 서로 동기되어 대응하는 주사방향으로 이동하는 동안, 마스크위에 상기 복수 측정마크 각각이 상기 기준마크 부재위에 있는 복수 기준마크중 대응하는 하나로부터 편이하는 위치 편이량을 연속적으로 측정하고, 상기 위치 편이측정 결과를 근거로, 기판스테이지의 주사방향과 마스크의 주사방향 사이의 상대적 회전각 θ2를 검출하는 단계;로 이루어지며,

    상기 마스크의 회전각이, 상기 상대적 회전각 θ1 및 상대적 회전각 θ2 사이의 차이를 근거로 보정되는 노광방법.
11. 노광광에 의해 조명되는 마스크 패턴의 일부가 기판스테이지위에 있는 기판상으로 전사되는 동안, 상기 마스크와 기판을 대응하는 주사방향으로 서로 동기(同期)하여 주사하므로써, 상기 마스크상의 패턴을 감광기판위에 있는 각 쇼트영역으로 실질적으로 전사하는 주사장치의 노광방법으로서, 복수의 측정마크가 상기 주사방향을 따라서 상기 마스크상에 형성되어 있고, 복수의 기준마크가 형성되어 있는 기준마크 부재가 상기 기판스테이지상에 배치되어 있으며, 상기 기준마크는 상기 복수의 측정마크와 동일한 위치관계를 가지는 주사장치의 노광방법에 있어서, 상기 주사장치 노광방법이,

    상기 기판스테이지가 주사방향으로 이동하는 동안, 마스크위의 상기 복수의 측정마크 각각이 상기 기준마크 부재위에 있는 복수의 기준마크중 대응하는 마크로부터 편이하는 위치변이를 연속적으로 측정하는 단계;

    상기 위치 편이 측정의 결과를 근거로, 복수 기준마크의 배열 방향 및 상기 기판스테이지의 진행방향 사이의 상대적 회전각 θ1을 검출하는 단계;

    마스크를 주사방향으로 주사하는 동안, 마스크위에 상기 복수 측정마크 각각이 상기 기준마크 부재위에 있는 복수 기준마크중 대응하는 하나로부터 편이하는 위치 편이량을 연속적으로 측정하고, 상기 측정결과를 기초로 상기 복수 측정마크의 배열방향 및 상기 미스크의 진행방향 사이의 상대적 회전각 θ3을 검출하는 단계;

    상기 상대적 회전각 θ1을 기초로, 주사노광중의 기판스테이지의 위치를 보정하는 단계; 및

    상기 상대적 회전각 θ3을 기초로, 주사노광중의 마스크의 위치를 보정하는 단계:로 이루어지는 노광방법.
12. 노광광에 의해 조명되는 마스크 패턴의 일부가 투영광학계를 통하여 기판스테이지위에 있는 기판상으로 전사되는 동안, 상기 마스크와 기판을 대응하는 주사방향으로 서로 동기(同期)하여 주사하므로써, 상기 마스크상의 패턴을 감광기판위에 있는 각 쇼트영역으로 실질적으로 전사하는 주사장치의 노광방법으로서, 오프 액시스(off-axis) 얼라인먼트 시스템이 기판상의 위치결정용 마크를 검출하기 위하여 상기 투영광학계 근처에 배치되고, 복수의 측정마크가 주사방향을 따라 마스크상에 형성되는 동시에, 제 1 및 제 2 기준마크가 형성되고 있는 기준마크 부재가 기판스테이지상에 배치되어 있으며, 상기 제 1 및 제 2 기준마크는 상기 투영광학계의 노광필드내에 있는 기준점 및 상기 오프 액시스 얼라인먼트 시스템의 기준점 사이의 거리에 대응하는 거리만큼 떨어져 있는 주사장치의 노광방법으로서, 상기 주사장치 노광방법이,

    기준마크 부재상의 제 2 기준마크가 오프 액시스 얼라인먼트 시스템에 의하여 관측되는 동안, 마스크를 주사방향으로 이동시키고, 연속하여 마스위에 있는 복수의 측정마크 각각이 기준마크 부재상의 제 1 기준마크로부터 편이하는 위치 편이를 측정하는 단계;

    상기 복수의 측정마크 각각 상기 제 1 기준 마크로부터 편이되는 위치 편이의 평균값, 상기 측정마크 각각의 위치편이를 기초로 계산되는, 주사방향에 대한 마스크의 상대 회전오차 및 상기 오프 액시스 얼라인먼트 시스템에 의하여 관측되는 제 2 기준마크의 위치편이를 근거로 하여, 상기 오프 액시스 얼라인먼트 시스템의 기준점 및 투영광학계 노광필드내의 기준점 사이의 거리를 산출하는 단계;로 이루어지는 주사장치 노광방법.
13. 노광광에 의해 조명되는 마스크 패턴의 일부가 투영광학계를 통하여 기판스테이지위에 있는 기판상으로 전사되는 동안, 상기 마스크와 기판을 대응하는 주사방향으로 서로 동기(同期)하여 주사하므로써, 상기 마스크상의 패턴을 감광기판위에 있는 각 쇼트영역으로 실질적으로 전사하는 주사장치의 노광방법으로서, 오프 액시스(off-axis) 얼라인먼트 시스템이 기판상의 위치결정용 마크를 검출하기 위하여 상기 투영광학계 근처에 배치되고, 복수의 측정마크가 주사방향을 따라서 상기 마스크상에 형성되고, 기준마크 부재가 기판스테이지상에 배치되며, 상기 기준마크 부재는 상기 복수의 측정마크에 대응하는 복수의 제 1 기준마크와, 상기 각각의 제 1 기준마크로부터 투영광학계 노광필내의 기준점과 오프 액시스 얼라인먼트 시스템의 기준점 사이의 거리에 대응하는 거리만큼 떨어져 있는 복수의 제 2 기준마크를 가지는 상기 주사장치 노광방법에 잇어서, 상기 방법은,

    마스크와 기판이 서로 동기되어 대응하는 주사방향으로 이동하는 동안, 상기 마스크위에 있는 상기 복수의 측정마크중 하나가 상기 기준마크 부재위에 있는 대응하는 제 1 기준마크로부터 편이하는 위치 편이량을 측정하고, 동시에 상기 오프 액시스 얼라인먼트 시스템에 의하여 제 2 기준마크의 위치 편이량을 측정하며, 상기 기준마크 부재위에 있는 복수의 제 1 기준마크 각각에 대하여 상기 위치 편이량 측정을 반복하는 단계; 및

    상기 복수의 제 1 및 제 2 기준마크 각각에 대하여 얻어지는 위치 편이량을 근거로, 마스크와 기판의 대응하는 주사방향 사이의 상대적 회전오차를 보정하고, 상기 기준마크 부재상에 있는 제 1 및 제 2 기준마크의 배열방향 및 기판스테이지의 주사방향 사이의 상대적 회전각을 보정하는 단계;로 이루어지는 노광방법.
14. 노광광에 의해 조명되는 마스크 패턴의 일부가 투영광학계를 통하여 기판스테이지위에 있는 기판상으로 전사되는 동안, 상기 마스크와 기판을 대응하는 주사방향으로 서로 동기(同期)하여 주사하므로써, 상기 마스크상의 패턴을 감광기판위에 있는 각 쇼트영역으로 실질적으로 전사하는 주사장치의 노광방법으로서, 오프 액시스(off-axis) 얼라인먼트 시스템이 기판상의 위치결정용 마크를 검출하기 위하여 상기 투영광학계 근처에 배치되고, 복수의 측정마크가 주사방향을 따라서 상기 마스크상에 형성되는 한편, 좌표 위치를 측정하기 위한 미러가 상기 기판스테이지상에 고정되며, 상기 마스크 상에 있는 복수의 측정마크에 대응하는 복수의 제 1 기준마크가 상기 미러의 윗면에 형성되고, 복수의 제 2 기준마크가 투영광학계 노광필드내의 기준점과 상기 오프 액시스 얼라인먼트 시스템의 기준점 사이의 거리와 대응하는 거리만큼 상기 복수의 제 1 기준마크 각각으로부터 떨어져 형성되는 주사장치 노광방법에 있어서, 상기 노광방법이,

    마스크와 기판이 서로 동기되어 주사방향으로 이동하는 동안, 상기 마스크위에 있는 상기 복수의 측정마크중 하나가 상기 미러위에 있는 대응하는 제 1 기준마크로부터 편이하는 위치 편이량을 측정하고, 동시에 상기 오프 액시스 얼라인먼트 시스템에 의하여 제 2 기준마크의 위치 편이량을 측정하며, 상기 미러위에 있는 복수의 제 1 기준마크 각각에 대하여 상기 위치 편이량 측정을 반복하는 단계; 및

    상기 복수의 제 1 및 제 2 기준마크 각각에 대하여 얻어지는 위치 편이량을 근거로, 마스크와 기판의 대응하는 주사방향 사이의 상대적 회전오차를 보정하고, 상기 투영광학계 노광필드내의 기준점과 얼라인먼트 시스템내의 기준점 사이의 거리를 보정하는 단계;로 이루어지는 노광방법.