KR19990014041A - 주사형 노광장치 및 디바이스제조방법 - Google Patents

주사형 노광장치 및 디바이스제조방법 Download PDF

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Abstract

주사형 노광장치는, 제 1물체를 재치해서 이동하는 제 1가동스테이지, 제 2물체를 재치해서 이동하는 제 2가동스테이지, 투영광학계, 소정패턴을 가지고 제 1가동스테이지상에 설치된 기준판들, 투영광학계의 노광광축방향에 대한 기준판들의 위치를 검출하는 검출계, 주사방향에 대한 제 1가동스테이지의 위치를 계측하는 계측계, 검출계에 의해 검출된 광축방향의 위치와 그때의 주사방향의 위치를 기억하는 기억계와 제 1 및 제 2물체의 주사중에 기준판과 투영광학계 사이의 위치관계에 의거하여 광축방향에 대한 투영광학계와 제 2물체의 노광면사이의 위치관계를 보정하는 보정계를 구비한다.

Description

주사형 노광장치 및 디바이스제조방법
본 발명은 반도체디바이스제조공정에 사용하는 노광장치에 관한 것이고, 특히 웨이퍼에 광마스크나 레티클(reticle)의 패턴을 프린트하는 투영노광에 있어서, 마스크와 웨이퍼를 투영광학계에 대해 서로 동기해서 주사하는 주사(走査)형 노광장치에 관한 것이다. 다른 면에 있어서, 본 발명은 이런 주사형 노광장치를 사용하는 디바이스제조방법에 관한 것이다.
반도체제조기술이 상당히 발전하므로 이에 대한 미세처리기술도 점차 개발되고 있다. 광학처리기술에 있어서, 미크론이하의 해상도를 가진 스태퍼(stepper)라고 불리는 축소투영노광장치가 널리 사용된다. 이 분야에서는 해상도의 향상, 개구수(NA)의 확대, 노광파장의 단파장화가 요망된다.
이러한 주사형 노광장치는, 반사투영광학계를 가진 등배의 주사노광장치를 개량해서 투영노광장치에 굴절소자나 요소를 조합시키는 것, 혹은 굴절소자만으로 구성한 축소투영광학계를 사용해서 마스크스테이지와 감광기판용 스테이지(웨이퍼 스테이지)의 양쪽을 축소배율에 대응한 속도비로 동기조사하는 조사형 노광장치가 주목되고 있다.
이 형태의 노광장치에 있어서 마스크패턴상의 초점맞춤은 노광기판의 노광면을 투영광학계의 최선 결상면에 순차적으로 일치시키기 위해서 주사노광시에 높이측정, 오토포커스, 오토레벨링의 보정구동을 연속적으로 행하고 있다.
이 형태의 장치에 사용되는 높이 및 평면위치검출기구로는 위로부터 웨이퍼 표면에 광을 경사지게 투영하는 경사진 입사광학계를 사용하고, 감광기판으로부터의 반사광을 센서에서 위치편차로 검출하는 방법이나, 에어마이크로센서나 정전(靜電)용량센서 등의 간극센서를 사용하는 방법이 있다. 이들 방법에 있어서, 조사중에 얻은 높이 측정값으로부터 측정위치가 노광슬릿영역을 통과할때의 높이 및 기울기의 보정구동을 산출하고 다음에 보정을 행한다.
종래에는, 스텝-앤드-리피트(step-and-repeat)방식의 노광장치 또는 상기 주사형 노광장치에 있어서, 감광기판과 투영광학계의 결상면과의 초점맞춤기구는 감광기판쪽에만 설치되어 있다.
그렇지만, 주사형 노광장치에 있어서, 마스크의 주사에 따라 마스크를 재치(載置)하는 면이 마스크스테이지에 대해서 경사져 있는 경우가 있다. 이와 같이 되면, 감광기판의 노광면에서의 초점맞춤기구에 의해 보정할 수 없는 마스크의 기울기변화를 일으킨다. 그러므로 초점이 흐려진다.
예를 들면, 6인치 마스크를 사용한다고 가정하고, 마스크를 재치하는 표면이 주사방향에 대해서, 20ppm경사져 있다면, 마스크전면의 주사중에 마스크패턴과 투영광학계 사이의 거리 약 3㎛로 변화한다. 투영광학계가 1:4의 축소배율을 가지면, 화상면변화량은 0.19㎛로 된다. 투영광학계의 개구수가 회로패턴의 미세화에 대응하기 위해 증가하고 전사공정시에 초점의 허용심도는 감소하고 있다. 따라서 이러한 양은 무시할 수 없게 된다.
따라서 본 발명의 목적은, 마스크재치면의 기울기가 마스크스테이지에 대해 변화하더라도, 노광되는 감광기판의 표면은 항상 투영광학계의 결상면에 대해 정밀하게 초점맞춤할 수 있는 주사형 노광장치 및/또는 디바이스제조방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 주사형 노광장치를 표시하는 개략도
도 2는 도 1의 일부분을 표시하는 확대도
도 3은 마스크스테이지와, 마스크재치(載置)면 사이의 위치관계의 측정을 설명하는 흐름도
도 4는 마스크가 왼쪽에 위치하고 있을 때 마스크스테이지가 웨이퍼스테이지 사이의 위치관계를 설명하는 개략도
도 5는 마스크가 중앙에 위치하고 있을 때 마스크스테이지와 웨이퍼스테이지 사이의 위치관계를 설명하는 개략도
도 6은 마스크가 오른쪽에 위치하고 있을 때 마스크스테이지와 웨이퍼스테이지 사이의 위치관계를 설명하는 개략도
도 7은 본 발명의 제 2실시예에 따른 주사형 노광장치를 표시하는 개략도
도 8은 마이크로디바이스제조공정의 흐름도
도 9는 도 8의 공정에서 웨이퍼공정을 상세하게 설명하는 흐름도
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
1: 마스크 2: 투영광학계
3: 웨이퍼 4: 마스크스테이지
5: 웨이퍼스테이지 6: 슬릿노광광선
7: 현미경 10, 11: 기준판
12: 반사면판 21: 마스크의 패턴전사영역
22: 웨이퍼의 패턴전사영역 33: 표면위치검출기구
50, 51: 마크 80, 81: 레이저간섭계
101a∼101c, 111a∼111c: 반투명유리
102a∼102c, 112a∼112c: 집광렌즈
103a∼103c, 113a∼113c: 수광소자
1000: 구동제어수단 1200: 주제어부
본 발명의 일면에 따르면, 주사형 노광장치는, 제 1물체(마스크)를 재치해서 이동하는 제 1가동스테이지와; 제 2물체(웨이퍼)를 재치해서 이동하는 제 2가동스테이지와; 투영광학계와; 제 2물체상에 제 1물체의 패턴을 투영하기 위해 상기 투영광학계에 대해 상기 제 1 및 제 2스테이지를 서로 동기해서 주사이동시키는 주사수단과; 상기 제 1가동스테이지에 형성된, 소정패턴을 가지는 기준판과; 상기 투영광학계의 노광광축방향에 대한 상기 기준판의 위치를 검출하는 검출수단과; 주사방향에 대한 상기 제 1가동스테이지의 위치를 계측하는 계측수단과; 상기 검출수단에 의해 검출된 노광광축방향의 위치 및 그때의 조사위치를 기억하는 기억수단과; 제 1 및 제 2물체의 주사중에 기억된 기준판과 투영광학계 사이의 위치관계에 의거하여 노광광축방향에 대한 상기 투영광학계와 제 2물체의 노광면 사이의 위치관계를 보정하는 보정수단을 구비한다.
상기 검출수단은, (ⅰ) 광축방향에 대해서 제 2물체와 실질적으로 대응하는 위치에서 상기 제 2가동스테이지에 설치된 반사면판과, (ⅱ) 상기 투영광학계를 개재하여 상기 반사면판에 기준판의 마크를 투영하는 광원과, (ⅲ) 상기 투영광학계와 기준판의 마크의 투과부를 개재하여 반사면으로 반사된 광을 수광하는 수광수단과, (ⅳ) 광축방향에 대한 제 2물체와 상기 반사면판 중의 하나의 위치를 계측하는 면위치 계측수단을 포함한다. 기준판의 상기 투영광학계에 대한 광축방향의 위치는, 상기 수광수단의 출력신호와 광축방향에 대한 상기 제 2가동스테이지의 위치에 의거하여 검출할 수 있다.
이 기준판은 오차를 가지면서 제 1가동스테이지에 바람직하게 설치될 수 있다.
기준판과 투영광학계 사이의 위치관계에 의거하여 상기 제 1가동스테이지와 마스크의 재치면 사이의 각도를 산출하고, 상기 보정수단은, 산출한 각도에 의거하여 상기 투영광학계와 제 2물체의 노광면 사이의 위치관계를 연속적으로 보정할 수 있다.
상기 기준판은, 마스크의 재치면과 상기 제 1가동스테이지 사이의 각도, 즉, 상기 제 1가동스테이지 상의 주사방향에 직교하는 선을 축선으로 한 각도를 산출할 수 있도록 상기 제 1가동스테지 상에 마스크의 패턴전사영역을 샌드위치하는 2개소이상에 설치되어 있다.
각 기준판은 상기 제 1가동스테이지 상의 주사방향에 직교하는 선을 축으로 한 각도의 평균을 산출할 수 있도록, 기준판의 주사방향에 수직방향으로 설치된 마크를 가진다.
반사면판은 기준판의 주사방향에 대응하도록 제 2물체면을 샌드위치하는 적어도 2개소에 설치될 수 있다.
상기 면위치계측수단은, (ⅰ) 상기 투영광학계없이, 제 2물체면과 반사면판 중의 하나에 노광광축에 대해 경사진 방향으로 패턴을 투영해서 형성하는 투광계와, (ⅱ) 수광소자의 표면에 패턴상을 재결상하는 수광계를 포함한 축외(off-axis)면위치검출수단을 구비하고, 광축방향에 대해서 제 2물체면과 반사면판 중의 하나에 대한 위치정보는, 수광소자에 재결상한 패턴상의 위치신호에 의거하여 발생될 수 있다.
본 발명의 다른 면에 따르면, 제 1물체를 재치해서 이동하는 제 1가동스테이지와 제 2물체를 재치해서 이동하는 제 2가동스테이지를 투영광학계에 대해서 동기해서 주사이동하는 동시에 제 1물체상의 패턴을 제 2물체상에 투영하는 디바이스제조방법을 제공하는 것이고, 상기 방법은, 제 1가동스테이지에 형성되고 주사방향에 편차를 가지고 설치된, 투영광학계에 대한 노광광축방향의 마크의 위치를 검출하는 단계와; 주사방향에 대한 제 1가동스테이지의 위치를 계측하는 단계와; 상기 검출단계에서 검출된 광축방향의 위치와 이때에 주사방향의 위치를 기억하는 단계와; 마스크와 웨이퍼의 주사 시에, 기억된 기준판과 투영광학계 사이의 위치관계에 의거해서 광축방향에 대해 투영광학계와 웨이퍼의 노광면 사이의 위치관계를 보정하는 단계를 구비한다.
본 발명의 이들 및 다른 목적, 형태와 이점은, 첨부도면과 관련된 본 발명의 실시예의 설명을 고려하면 더 명확하게 될 것이다.
(실시예)
도 1은 스텝-앤드-스캔(step-and-scan)방식의 투영노광장치에 적용되는 본 발명의 실시예의 개략도이다. 도 2는 도 1의 기준판의 개략확대도이다. 이 실시예는, 펄스레이저의 광원으로부터 조사된 노광광선을 조명광학계를 개재해서 투영하여 슬릿광(6)으로서 마스크를 조사하고, 마스크(1)상에 형성된 회로패턴을 투영하여, 주사함으로 투영렌즈(투영광학계)(2)에 의해 감광물질로 피복된 웨이퍼(3)상에 축소비율로 프린트하는 주사형 노광장치를 표시한다.
도 1에 있어서, 마스크(1)는 형성된 회로패턴을 가지고, 구동제어수단(1000)과 레이저간섭계(80)에 의해 X방향으로 구동제어되는 마스크스테이지(제 1가동스테이지)(4)상에 위치하고 있다. 이 마스크스테이지(4)는 투사광학계(2)에 대한 Z방향의 위치를 일정하게 유지하면서 X방향으로 구동시킬 수 있다.
웨이퍼나 감광기판(3)은, 구동제어수단(1000)과 레이저 간섭계(8)에 의해 X 및 Y방향으로 구동제어되는 웨이퍼스테이지(제 2가동스테이지)(5)상에 위치하고 있다. 또한, 웨이퍼스테이지(5)의 기울기 및 Y방향위치는 투영광학계(2)에 대해서 구동제어 될 수 있다.
마스크(1)와 웨이퍼(3)는, 투영광학계(2)에 대해서 서로 광학적으로 공역관계인 위치에 있고, 조명계(도시생략)에 의해, Y방향으로 연장되어 있는 슬릿형상의 노광광선(6)이 마스크(1)에 형성되어 있다. 다음에 마스크(1)상의 노광광선(6)은, 투영광학계(2)의 투영배율에 비례하는 사이즈로 웨이퍼(3)상에 슬릿노광광선(6a)을 형성하고 있다.
주사형 축소투영노광처리에 있어서 마스크스테이지(4)와 웨이퍼스테이지(5) 모두는, 투영광학계(2)의 광학배율에 대응하는 속도비로, 슬릿노광광선(6) 및 슬릿노광광선(6a)에 대해서 X방향으로 이동한다. 마스크(1)상의 패턴전사영역(21) 및 웨이퍼(3)상의 패턴전사영역(22)을 슬릿노광광선(6) 및 노광광선(6a)으로 주사함으로 주사노광을 행한다. (7)은 마스크(1)표면의 관찰을 위한 현미경이다.
광축방향(Z방향)에 대해서 마스크(1) 및 투영광학계(2)의 위치를 검출하는 위치검출수단은, 마스크스테이지(4)에 설치된 판(10),(11)을 사용하여 검출을 행한다. 검출결과에 의거하여, 투영광학계의 결상면에 대해서 기준면의 위치를 검출함으로써 구동제어수단(1000)을 개재하여 웨이퍼스테이지(5)를 구동한다.
위치검출수단은, 즉 예를 들면 슬릿화상이 투영렌즈를 개재하여 웨이퍼스테이지에 투영되고 이 광선이 검출기에 의해 슬릿을 개재하여 수광되는 TTL오토포커스법에 기인할 수 있다. 최선의 초점위치는 수광량에 의거하여 결정할 수 있다. 대신에 화상콘트라스트가 투영렌즈를 개재하여 검출되는 계를 구비할 수 있다.
다음에, 본 실시예의 투영광학계(2)의 결상면 및 기준면위치검출기구를 설명할 것이다. (10),(11)은 예를 들면, 도 2에 표시된 바와 같은 기준판이다. 이들 기준판은 판에 형성된 마크(50(50a, 50b, 50c)) 및 마크(51(51a, 51b, 51b))를 각각 가진다. 이들 마크(50),(51)는 광축방향에 대해서 마스크(1)의 회로패턴과 동일한 위치에 설정되어 있다. 이 판(10),(11)들은 마스크스테이지(4)상에 장착되어 있다.
마크(50),(51)는, 예를 들면 유리기판에 Cr을 적층하여 형성된 국부투과율을 가진 선-공간마크로 이루어져 있다. 도 2에 표시된 바와 같이, 이 마크들은 Y방향에 대해서 기준판(10),(11)에 다른 위치(50a∼50c),(51a∼51)에 있다. 이 마크로, 슬릿의 길이방향(즉, Y방향)에 대한 투영광학계(2)의 화상면에서의 변화를 검출할 수 있다. 또한, 기준판(10)(11))의 3개마크(50a∼50c, (51a∼51c))의 위에, 이 마크에 대응하는 반투명유리(101a∼101c, (111a∼111c)), 집광렌즈(102a∼102c, (112a∼112c)), 수광소자(103a∼103c, (113a∼113c))가 각각 설치되어 있다. 여기에서 하나의 반투명유리(예를 들면, 101a), 하나의 집광렌즈(예를 들면, 102a)와 하나의 수광소자(예를 들면, 103a)는 하나의 수광계(예를 들면, 100a)를 구성한다.
한편, 반사면판(12)은 웨이퍼스테이지에 장착되어 있다. 이 반사면판의 표면은 사실상 웨이퍼(3) 표면과 동일한 높이에 설정되어 있다. 투영광학계(2)의 광축에 대한 웨이퍼(3)의 표면위치는, 축외(軸外)(off-axis)경사투영법에 의거한 면위치검출기구(33)에 의해 검출된다. 즉, 이 표면위치검출기구(33)는 Z방향에 대한 위치와 기울기를 검출할 수 있다.
여기에 축외 면위치검출계의 면위치검출계(33)에 있어서, 일예로서, 수광은 웨이퍼상에 패턴이나 스팟(spot)광을 투영하는 것이고, 다음에 수광계는 웨이퍼표면상의 패턴이나 스팟광을 센서표면에 형성한다.
패턴이나 스팟광에 대한 위치정보가 광축방향에 대한 웨이퍼표면의 위치와 소정관계이기 때문에, 광축방향에 대한 웨이퍼의 표면위치는 센서표면상의 위치정보를 검출함으로써 검출할 수 있다.
도 3은 투영광학계와 기준판(10),(11)을 사용하는 위치검출법을 설명하는 흐름도이다.
먼저, 구동제어수단(1000)은 마스크스테이지(4)와 웨이퍼스테이지(5)를 구동시켜서 마스크스테이지(4)상의 기준판(10)과 웨이퍼스테이지(5)상의 반사면판(12)을 투영광학계(2)의 광축상에 위치시킨다. 다음에, 그때에 주사방향에 대한 기준판(10)의 위치는 기억된다(단계1). 이때에, 기준판(10)의 마크(50(50a∼50c))는 슬릿노광광선(6)에 의해 조사된 영역으로 일치된다.
다음에, 조명계(도시생략)에 의해서, 조사광은 판투명거울(101(101a∼101c))을 개재해서 투영되어 기준판에 마크(50)를 조사한다(단계2). 여기에서, 조사광은 마스크(1)패턴을 프린트하기 위해 웨이퍼(3)의 노광에 사용되는 노광광선과 동일하거나 다를 수 있다.
표시(50)를 통과한 광선은 투영광학계(2)를 통과하여, 반사면판(12)에 집광하여 반사면판(12)에 의해서 반사된다. 반사면판(12)에 의해 반사된 광선은 다시 투영광학계(2)를 통과하여 마크(50)상에 집광된다. 여기에서 광선의 일부는 마크(50)를 통과하고, 반투명유리(101)에 의해 반사된 후에, 집광렌즈(102(102a∼102c))를 통과하여 수광소자(103(103a∼103c))에 의해서 수광된다.
단계 3에서는, 웨이퍼스테이지(5)가 광축을 따라서 이동하면서, 반사면판(12)의 레벨(높이)은 면위치검출기구(33)를 사용함으로써 측정된다. 또한, 수광소자(103a∼103c)의 출력은 모니터되고 기억된다. 이 수광소자(103(103a∼103c))는 기준판(10)상의 마크(50(50a∼50c))에 대응하는 출력을 발생시킨다. 이 수광소자(103)의 출력이 최대로 되는 Z위치는 마크(50a∼50c)의 최선의 결상위치에 대응한다. 그러므로, 수광소자(103)의 출력의 모니터가 종료한 후에, 기준판(10)의 조사를 정지하고(단계4), 각각의 마크(50a∼50c)에 대한 결상위치가 측정된다(단계 5).
여기에서, 기준판의 마크(50a),(50b),(50c)의 최선의 결상면 위치에 대한 각각의 위치데이터 ZaO, ZbO, ZcO뿐 아니라 레이저간섭계(80)를 개재하여 그때에 얻은 주사방향에 대한 기준판의 위치MxO도 한 개 세트로 메모리에 기억된다.
따라서, 구동제어수단(1000)이 마스크스테이지(4)를 이동시켜서, 마스크스테이지(4)상의 기준판(11)과 웨이퍼스테이지(5)상의 반사면판(12)을 투영광학계(2)의 광축상에 위치시킨다. 그러면, 그때에 주사방향에 대한 기준판(11)의 위치가 기억된다(단계 6). 이때에, 기준판(11)상의 마크(51(51a∼51c))는 슬릿노광광선(6)에 의해 조사된 영역으로 일치된다.
추가적으로, 조명계(도시생략)에 의하여, 조사광선이 반투명유리(111(111a∼111c))를 개재해서 투영되어, 기준판 상에 표시(51)를 조사한다(단계7). 그래서, 기준판(11)에서 마크(51a∼51c)의 최선결상면위치를 검출하는 방식(단계6∼10)은, 마크(50a∼50c)의 최선의 결상면위치의 검출과 동일하다. 마찬가지로, 기준판 상의 마크(51a),(51b),(51c)의 최선 결상면위치에 대한 각각의 위치데이터Za1, Zb1, Zc1뿐 아니라, 레이저간섭계(81)를 개재하여 그때에 얻은 기준판(11)의 위치Mx1도 하나의 세트로 메모리에 기억된다.
주사방향에 대한, 마스크를 재치하는 표면과 마스크스테이지와의 기울기는 아래의 식에 따라서 검출될 수 있다(단계11).
θm=tan-1{[(Za0+Zb0+Zc0)-(Za1+Zb1+Zc1)]/3(Mx0-Mx1)}
본 실시예에서 각 기준판의 마크의 수가 3개로 한정되지 않고 하나일수도 있는 것을 주의해야 한다. 복수개의 마크를 사용함으로 계산의 평균결과를 나타낸다.
다음에, 본 실시예에 있어서, 상기 기억된 위치데이터에 의거하여 노광면과 투영광학계의 결상면과의 위치관계를 보정하는 보정기구를 설명할 것이다.
도 4, 도 5 및 도 6은 주사노광동작시에 마스크스테이지와 마스크를 재치하고 있는 표면과의 사이에 기울기가 있는 예를 표시한다.
도 4는 마스크가 왼쪽에 위치하고 있을 때, 마스크스테이지(4)와 웨이퍼스테이지(5)사이의 위치관계의 예를 표시한다. 도 5는 마스크스테이지(4)가 중앙에 있을 때 마스크스테이지(4)와 웨이퍼스테이지(5)사이의 위치관계를 표시한다. 도 6은 마스크스테이지(4)가 오른쪽에 있을 때 마스크(4)와 웨이퍼(5)사이의 위치관계를 표시한다. 슬릿노광광속(束)내에서 마스크스테이지의 레벨은 주사위치로 변경되는 것을 알 수 있다.
마스크패턴의 주사노광용 동작을 설명할 것이다. 주제어부(1200)는 마스크스테이지(4)와 웨이퍼스테이지(5)의 주사운동을 개시한다. 마찬가지로, 주제어부(1200)는 축소투사배율의 제곱으로 곱하면서 θm에 의거해서 마스크스테이지의 높이방향에서 오차를 계산하여 웨이퍼상의 보정량으로 변환시킨다. 다음에, 축외표면위치검출계(33)는 광축방향에 대한 웨이퍼(3)의 초점위치를 검출한다. 주제어부(1200)는 그 측정된 값에 Z방향에서 마스크스테이지의 변경량을 더하고, 스테이지(5)를 구동하기 위해 구동제어수단(1000)을 제어하여 웨이퍼(3)를 결상면으로 일치시킨다.
상기 주사노광장치에 따르면, 마스크스테이지와 마스크를 재치하는 표면사이의 위치관계는 측정되어 기억되고, 노광동작시에 감광기판의 초점위치는 마스크기판의 주사위치에 따라서 보정된다. 그러므로, 마스크와 투사광학계 사이의 위치관계가, 마스크스테이지와 마스크를 재치하는 표면사이의 기울기에 기인해서 주사시에 변경하더라도, 감광기판의 표면은 투영광학계의 결상면에 대해 매우 정밀하게 위치결정될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예를 표시한다. 본 실시예에 있어서, 제 1실시예의 반사면판(12)은 웨이퍼스테이지(5)에 설치되고 슬릿노광영역(6a)의 연장방향과 동일한 방향으로 연장된 2개의 연장된 반사면판(122),(123)으로 교체된다. 이 판들은 주사방향에서 웨이퍼(3)를 샌드위치하도록 설치되어 있다. 본 실시예에 따르면, 광축방향에 대한 결상면과 기준판 사이의 거리측정을 위해, Y방향으로 웨이퍼스테이지(5)를 이동시킬 필요가 없다. 그러므로 제 1실시예보다 처리량을 더 향상시킬 수 있다.
다음에, 상기 언급한 바와 같은 노광장치를 사용하는 디바이스제조방법의 실시예를 설명할 것이다.
도 8은, 예를 들면 반도체칩(예를 들면 IC나 LSI), 액정패널, CCD, 박막자기헤드 또는 마이크로기계 등과 같은 마이크로디바이스의 제조공정의 흐름도이다. 단계 21은 반도체디바이스의 회로를 설계하는 설계공정이다. 단계 22는 회로패턴설계에 의거하여 마스크를 제작하는 공정이다. 단계 23은 실리콘과 같은 물질을 사용하여 웨이퍼를 준비하는 공정이다. 단계24는 전공정이라고 불리며, 준비된 마스크와 웨이퍼를 사용하여 웨이퍼상에 회로를 리소그래피를 통해서 실제적으로 형성시키는 웨이퍼공정이다. 이에 연속하는 단계 25는 후공정이라고 불리며, 단계 24에서 처리되어진 웨이퍼를 반도체칩에 형성시키는 조립공정이다. 이 단계는 조립(다이싱 및 본딩)공정과 포장(칩실링)공정을 포함한다. 단계 26은 단계 25에서 처리된 반도체디바이스에 대한 동작검사, 내구성검사 등을 행하는 검사단계이다. 이 공정들에 의해서 반도체디바이스는 완성되어 출하된다(단계 27).
도 9는 웨이퍼공정을 상세하게 표시하는 흐름도이다. 단계 31은 웨이퍼표면을 산화시키는 산화공정이다. 단계 32는 웨이퍼표면에 절연필름을 형성하는 CVD공정이다. 단계 33은 증기석출에 의해 웨이퍼에 전극을 형성하는 전극형성공정이다. 단계 34는 웨이퍼에 이온을 주입하는 이온주입공정이다. 단계 35는 웨이퍼에 레지스트(감광물질)을 작용시키는 레지스트공정이다. 단계 36은 상기 노광장치를 개재해서 웨이퍼상에 마스크의 회로패턴을 노광에 의해 프린트하는 노광공정이다. 단계 37은 노광한 웨이퍼를 현상하는 현상공정이다. 단계 38은 현상한 레지스트화상 이외의 부분을 제거하는 에칭공정이다. 단계 39는 에칭공정을 행한 후에 웨이퍼상에 남아있는 레지스트물질을 박리하는 박리공정이다. 이 공정들을 반복함으로써 웨이퍼상에 회로패턴을 중첩적으로 형성시킨다.
본 실시예에 있어서, 이 공정들을 반복적으로 행함으로 노광동작(단계 36)시에 마스크를 재치하는 표면의 기울기에 기인한 웨이퍼의 최선결상면위치의 오차는 정밀한 노광을 확신하도록 보정될 수 있다.
한편, 본 발명은 여기에 개시된 구성에 대해 설명하였지만, 상기 상세한 설명에 한정되지 않고, 본 출원은 이하 청구범위의 영역이나 개량의 목적내에서 만족하면서 그런 변형이나 변화를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 주사형 노광장치에 있어서, 마스크를 재치하고 있는 면과 마스크스테이지의 위치관계를 측정해서 기억하고, 노광시에 마스크스테이지의 주사방향에 대해서 감광기판의 초점위치를 보정함으로써, 조사중에 마스크재치면과 마스크스테이지의 기울기에 의해 마스크와 투영광학계와의 위치관계가 변화한 경우에도 항상 감광기판표면을 고정도로 투영광학계에 대해 노광가능하게 한다.

Claims (11)

  1. 제 1물체를 재치(載置)해서 이동하는 제 1가동스테이지와;
    제 2물체를 재치해서 이동하는 제 2가동스테이지와;
    투영광학계와;
    제 1물체의 패턴을 제 2물체 상에 투영하기 위해 상기 투영광학계에 대해서 상기 제 1 및 제 2스테이지를 서로 동기시켜서 주사이동하는 주사수단과;
    소정패턴을 가지고, 상기 제 1가동스테이지에 설치된 기준판들과;
    상기 투영광학계의 노광광축방향에 대한 상기 기준판들의 위치를 검출하는 검출수단과;
    주사방향에 대한 상기 제 1가동스테이지의 위치를 계측하는 계측수단과;
    상기 검출수단에 의해 검출된 노광광축방향의 위치 및 그때의 주사방향의 위치를 기억하는 기억수단과;
    제 1 및 제 2의 물체의 주사중에, 기억된 기준판과 투영광학계 사이의 위치관계에 의거해서 노광광축방향에 대한 상기 투영광학계와 제 2물체의 노광면 사이의 위치관계를 보정하는 보정수단을,
    구비하는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 검출수단은, (ⅰ) 광축방향에 대해서 제 2물체의 실질적으로 대응하는 위치에서 상기 제 2가동스테이지에 설치된 반사면판과, (ⅱ) 상기 투영광학계를 개재하여 상기 반사면판 상에 기준판의 마크를 투영하는 광원과, (ⅲ) 상기 투영광학계와 상기 기준판의 마크의 투과부를 개재하여 반사면으로 반사된 광을 수광하는 수광수단과, (ⅳ) 광축방향에 대해서 제 2물체와 상기 반사면판중의 하나의 위치를 계측하는 면위치계측수단을 구비하고, 기준판의 상기 광학계에 대한 광축방향의 위치는, 상기 수광수단의 출력신호 및 노광광축방향에 대한 상기 제 2가동스테이지의 위치에 의거하여 검출되는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제 1가동스테이지와 제 1물체의 재치면 사이의 각도는 기준판과 투영광학계 사이의 위치관계에 의거하여 산출되고, 상기 보정수단은, 산출한 각도에 의거하여 상기 투영광학계와 제 2물체의 노광면 사이의 위치관계를 연속적으로 보정하는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 기준판은 상기 제 1가동스테이지와 제 1물체의 재치면 사이의 각도를 산출할 수 있도록 상기 제 1가동스테이지 상에 제 1물체면을 샌드위치하는 2개소 이상에 설치되고, 이 각도는 상기 제 1가동스테이지 상의 주사방향에 직교하는 선을 축으로 해서 형성되는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
  5. 제 4항에 있어서, 각 기준판은 상기 제 1가동스테이지상의 주사방향에 직교하는 선을 축으로 한 각도의 평균을 산출할 수 있도록, 기준판 상의 주사방향에 직교하는 방향으로 설치된 마크를 가지는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서, 적어도 2개의 반사면판이, 기준판의 주사위치에 대응하여 제 2물체면을 샌드위치하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
  7. 제 2항 내지 제 6항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 면위치계측수단은, (ⅰ) 상기 투영광학계를 개재하지 않고 제 2물체면과 반사면판중의 하나의 패턴을 노광광축에 대해서 경사방향으로 투영하여 형성하는 투광계와, (ⅱ) 수광소자의 면에 패턴상을 재결상하는 수광계를 포함한 축외(off-axis)면위치 검출수단을 구비하고, 제 2물체면과 반사면판중의 하나에 대한 노광광축방향의 위치정보는 수광소자상에 재결상된 패턴의 상의 위치신호에 의거하여 발생되는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
  8. 제 1항에 있어서, 제 1물체는 패턴을 가진 마스크를 포함하는 한편, 제 2물체는 웨이퍼를 포함하고, 마스크의 패턴은 스텝-앤드-리피트(step-and-repeat)시퀀스에 따라서 웨이퍼상의 다른 영역에 순차적으로 전사되는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
  9. 제 1물체를 재치해서 이동하는 제 1가동스테이지와 제 2물체를 재치해서 이동하는 제 2가동스테이지를 투영광학계에 대해서 서로 동기시켜 주사이동하여 제 1물체의 패턴을 제 2물체상에 투사시키는 디바이스제조방법에 있어서,
    제 1가동스테이지에 형성되어 주사방향으로 편차를 가지고 설치된 마크의 투영광학계에 대한 노광광축방향의 위치를 검출하는 단계와;
    주사방향에 대한 제 1가동스테이지의 위치를 계측하는 단계와;
    상기 검출단계에서 검출된 노광광축방향의 위치와 그때의 주사방향의 위치를 기억하는 단계와;
    마스크와 웨이퍼의 주사중에, 기억한 기준판과 투영광학계 사이의 위치관계에 의거하여 노광광축방향에 대한 투영광학계와 웨이퍼의 노광면 사이의 위치관계를 보정하는 단계를,
    구비하는 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
  10. 제 9항에 있어서, 마스크의 패턴은 스텝-앤드-리피트시퀀스에 따라서 웨이퍼상의 다른 영역에 순차적으로 전사되는 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 검출단계는 TTL오토포커스 공정에 따라서 검출을 행하는 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
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