KR20000011944A

KR20000011944A - 노광장치

Info

Publication number: KR20000011944A
Application number: KR1019990030125A
Authority: KR
Inventors: 다케이시히로아키
Original assignee: 미다라이 후지오; 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 1998-07-23
Filing date: 1999-07-23
Publication date: 2000-02-25
Also published as: US6462828B1; KR100299504B1; EP0974868A3; JP3825921B2; EP0974868A2; JP2000040650A

Abstract

주사노광장치는 웨이퍼스테이지와, 레티클스테이지와, 레티클의 상을 웨이퍼스테이지위의 기판위로 투영하기 위한 투영광학계와, X방향으로 웨이퍼스테이지의 위치를 계측하기 위한 X-Y레이저간섭계와, Z방향으로 웨이퍼스테이지의 위치를 계측하기 위한 Z간섭계와, X 및 Y방향으로 레티클스테이지의 위치를 계측하기 위한 X-Y레이저간섭계를 구비하고, 또한, 웨이퍼스테이지와 레티클스테이지를 동기시켜 구동하면서 레티클의 상을 노광에 의해 웨이퍼위로 전사한다. 노광장치는, 간섭계에 제공될 레이저빔을 발생하는 복수의 레이저헤드를 포함한다. 기준신호(ref-in)는 하나의 레이저헤드로부터 나머지 레이저헤드로 인가되어 모든 레이저헤드를 동기시킨다.

Description

노광장치{EXPOSURE APPARATUS}

발명의 분야

본 발명은 노광장치, 더욱 상세하게는, 간섭계로부터의 출력에 의거하여 기판스테이지 및 마스터스테이지를 제어하면서 노광을 행하는 노광장치에 관한 것이다. 본 발명은 예를 들면 주사노광장치에 적용될 수 있다.

관련기술의 설명

반도체디바이스 등을 제조하는데 사용되는 전형적인 노광장치로서, 기판을 스텝형상으로 이동하면서 마스터(레티클 또는 마스크)의 패턴을 노광에 의해 투영광학계를 통하여 기판위의 복수의 노광영역위로 순차전사하는 스텝-앤드-리피트 노광장치(또한 스테퍼로 칭함), 또는 스텝이동과 주사노광을 반복하여 노광에 의해 기판위의 복수의 영역위로 패턴을 반복해서 전사하는 스텝-앤드-스캔 노광장치(또한 스캐너 또는 주사노광장치로 칭함)가 있다. 특히, 스텝-앤드-스캔 노광장치는, 이들이 슬릿을 통해 광을 제한하고 투영광학계의 광축과 비교적 가까운 광만을 사용하므로, 장래에 주류가 될 것으로 기대되고, 따라서, 정밀하고 광각의 미세패턴을 사용한 노광을 가능하게 한다.

노광시 주사하는 동안 레티클스테이지와 웨이퍼스테이지를 동기이동시키는 스텝-앤드-스캔 노광장치에 있어서, 노광시 레티클과 웨이퍼가 정지해 있는 스텝-앤드-리피트 노광장치와는 달리, 레티클스테이지와 웨이퍼스테이지 사이의 동기화의 정확도를 향상시키는 것은 매우 중요하다. 노광시 주사하는 동안 레티클과 웨이퍼가 이동하므로, 스테이지의 동기화정확도와 이동정확도는 노광전사정확도에 직접 반영된다.

스테이지위치를 계측하기 위해, 높은 정확도로 거리계측을 할 수 있는 레이저간섭계가 통상 사용된다. 특히, 주사노광장치에서, 웨이퍼스테이지뿐만 아니라 레티클스테이지도 주사하는 동안 이동하므로, 축의 수, 예를 들면 위치계측될 레이저빔의 축의 추가 크게 증가된다. 그러나, 하나의 레이저헤드로부터 출력된 광량의 증대는 한계가 있다. 하나의 레이저빔을 광빔계측을 준비하기 위해 소망하는 수의 축으로 분할하는 방법에서, 계측축의 수가 증가함에 따라, 측정광빔당 광량은 감소하여 거리계측정확도가 낮아진다.

또한, 계측광빔의 수가 증가하는 경우, 레이저빔을 분할하거나 가이드하기 위한 광학소자의 수도 또한 증가한다. 이것은 광학소자가 배치되고 레이저빔이 진행하는 공간윤곽을 복잡하게 하고, 따라서 설계상의 제한을 증가시킨다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 노광장치의 개략구성을 도시하는 도면

도 2는 도 1에 도시된 장치의 웨이퍼스테이지 주변의 레이저간섭계의 윤곽을 도시하는 도면

도 3은 레이저헤드의 회로구성을 도시하는 블록도

도 4는 도 3에 도시된 n개의 레이저헤드를 동기시켜 구동하기 위한 접속부를 도시하는 도면

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 레이저헤드의 윤곽을 도시하는 도면

도 6은 반도체디바이스를 제조하는 흐름을 도시하는 흐름도

도 7은 기판공정의 상세한 흐름을 도시하는 흐름도

<도면의 주요부분에 대한 설명>

1: 플로어(floor) 2: 베이스프레임

3: 기둥 4: 레티클

5: 레티클스테이지 6: 웨이퍼

7: 웨이퍼스테이지 8: 조명광학계

9: 투영광학계 10: 렌즈배럴플래턴

11: 공기조절실 12: 능동마운트

13: 레티클지지프레임 14: 레티클스테이지플레턴

15: 정렬검출기 16: Z간섭계

17, 41: X-Y간섭계 17x1, 17x2: X간섭계

17y1, 17y2: Y간섭계 18: Z간섭계미러

19: X-Y간섭계미러 19x: X간섭계미러

19y: Y간섭계미러

20: 레티클스테이지구동소스(선형모터)

21: 커플링부재 22: 힘액츄에이터

23: 탄성지지체 30: 제어유닛

31: 웨이퍼스테이지플래턴 32: 지지다리

33: 스테이지베이스부재 34: 마운트

35: 반작용력수용구조 36: 수직탄성지지체

37: 수평탄성지지체 38: 수직힘액츄에이터

39: 수평힘액츄에이터 40: 가속도센서

110-1∼110-n: 레이저헤드 111: 기준주파수발진회로

112: 주파수분할회로 113: 스위치

114: 증폭기 115: 레이저관

120: 케이블

본 발명은 상기 상황을 고려하여 행해졌고, 복수의 간섭계를 사용할 때 광량의 감소의 문제를 해결하고, 간섭계 및 관련소자의 윤곽의 제한을 줄이는데 그 목적이 있다.

본 발명의 제 1측면에 의하면, 기판스테이지와, 마스터스테이지와, 마스터스테이지에 의해 유지된 마스터의 상을 기판스테이지위의 기판위로 투영하는 투영광학계와, 기판스테이지의 위치를 계측하는 제 1간섭계와, 마스터스테이지의 위치를 계측하는 제 2간섭계를 가지고, 제 1 및 제 2간섭계에 의한 계측결과에 의거하여 기판스테이지와 마스터스테이지를 구동하면서 마스터의 상을 노광에 의해 기판위로 투영하는 노광장치로서, 제 1간섭계에 제 1광을 제공하는 제 1광발생부와, 제 2간섭계에 제 2광을 제공하는 제 2광발생부와, 제 1광발생부 및 제 2광발생부를 서로 동기시키는 동기화수단을 구비한 노광장치가 제공된다.

본 발명의 제 1측면에 의한 노광장치에서, 바람직하게는 예를 들면 동기화수단은 기준신호를 발생하는 기준신호발생회로를 구비하고, 제 1 및 제 2광발생부는 기준신호발생회로로부터 제 1 및 제 2광발생부로 기준신호를 공급함으로써 서로 동기된다.

본 발명의 제 1측면에 의한 노광장치에서, 기준신호는 바람직하게는, 예를 들면 여자신호이다.

본 발명의 제 1측면에 의한 노광장치에서, 예를 들면, 각각의 제 1 및 제 2광발생부는 바람직하게는 기준신호발생회로로부터 공급된 여자신호를 증폭하는 증폭기와, 증폭기로부터의 출력신호에 따라 광으로서 레이저빔을 발생하는 레이저관을 구비한다.

본 발명의 제 1측면에 의한 노광장치에서, 바람직하게는, 예를 들면 제 1간섭계는 수평방향으로 기판스테이지의 위치를 계측하기 위해 적용되고, 노광장치는 수직방향으로 기판스테이지의 위치를 계측하기 위한 제 3간섭계와, 제 3간섭계에 제 3광을 공급하는 제 3광발생부를 부가하여 구비하고, 동기화수단은 제 1광발생부, 제 2광발생부 및 제 3광발생부를 서로 동기시키기 위해 적용된다.

본 발명의 제 1측면에 의한 노광장치는 바람직하게는, 예를 들면 투영광학계를 지지하고 마운트에 의해 탄성적으로 지지되는 렌즈배럴플래턴(lens-berrel platen)을 부가하여 구비한다.

본 발명의 제 1측면에 의한 노광장치에서, 예를 들면 기판스테이지와 렌즈배럴플래턴은 진동에 관해서 서로 분리되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 1측면에 의한 노광장치에서, 예를 들면 제 1 및 제 2간섭계는 렌즈배럴플래턴에 관하여 고정되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 1측면에 의한 노광장치에서, 예를 들면 마스터스테이지는 렌즈배럴플래턴에 고정된 마스터스테이지플래턴에 지지프레임을 통하여 고정되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 1측면에 의한 노광장치에서, 예를 들면, 제 1 및 제 2광발생부는 렌즈배럴플래턴에 관하여 고정되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 1측면에 의한 노광장치에서, 예를 들면 제 1 및 제 2간섭계와 제 1 및 제 2광발생부는 렌즈배럴플래턴에 관하여 고정되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 1측면에 의한 노광장치는 바람직하게는, 예를 들면 기판스테이지를 구동할 때 발생된 반작용력을 수용하는 반작용력수용구조를 부가하여 구비한다.

본 발명의 제 1측면에 의한 노광장치는 바람직하게는, 예를 들면 마스터스테이지를 구동할 때 발생된 반작용력을 수용하는 반작용력수용구조를 부가하여 구비한다.

본 발명의 제 1측면에 의한 노광장치는 바람직하게는, 예를 들면 기판스테이지를 구동할 때 발생된 반작용력을 수용하는 제 1반작용력수용구조와, 마스터스테이지를 구동할 때 발생된 반작용력을 수용하는 제 2반작용력수용구조를 부가하여 구비한다.

본 발명의 제 1측면에 의한 노광장치에서 바람직하게는, 예를 들면 노광장치는 기판스테이지를 지지하는 스테이지베이스부재를 부가하여 구비하고, 반작용력수용구조는 기판스테이지를 구동할 때 발생된 반작용력을 스테이지베이스부재로부터 수용한다.

본 발명의 제 1측면에 의한 노광장치는 바람직하게는, 예를 들면 반작용력수용구조를 플로어(floor)위에 탄성적으로 지지하고, 반작용력수용구조와 플로어 사이에 소정의 주파수이상의 진동의 전달을 댐핑시키는 탄성지지체를 부가하여 구비한다.

본 발명의 제 1측면에 의한 노광장치는 바람직하게는, 예를 들면 스테이지베이스부재와 반작용력수용구조사이에 힘을 인가하는 힘액츄에이터를 부가하여 구비한다.

본 발명의 제 1측면에 의한 노광장치에서, 예를 들면 힘액츄에이터는 수직방향으로 힘을 발생시키는 수직힘액츄에이터와 수평방향으로 힘을 발생시키는 수평힘액츄에이터를 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 1측면에 의한 노광장치에서, 예를 들면 힘액츄에이터는 선형모터를 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 1측면에 의한 노광장치에서, 예를 들면 기판스테이지의 무게중심과, 수평힘액츄에이터가 스테이지베이스부재에 힘을 인가하는 위치는 대략 동일한 레벨에 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 1측면에 의한 노광장치는 바람직하게는, 예를 들면 플로어위의 스테이지베이스부재를 탄성적으로 지지하는 마운트를 부가하여 구비한다.

본 발명의 제 1측면에 의한 노광장치에서, 예를 들면 반작용력수용구조는 스테이지베이스부재 바로 아래에 배치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 1측면에 의한 노광장치에서, 예를 들면 주파수는 플로어의 고유주파수보다 높은 것이 바람직하다.

본 발명의 제 1측면에 의한 노광장치에서, 예를 들면 주파수는 10㎐보다 높은 것이 바람직하다.

본 발명의 제 1측면에 의한 노광장치는 바람직하게는, 예를 들면, 기판스테이지와 마스터스테이지를 서로 동기시켜 구동하면서, 스텝-앤드-스캔방법을 사용한 주사 및 노광에 의해 기판위의 복수의 영역위로 패턴을 순차전사하는 동작을 제어하는 제어유닛을 부가하여 구비한다.

본 발명의 제 2측면에 의하면, 기판스테이지와 기판스테이지위의 기판위로 패턴을 투영하는 투영광학계를 가지는 노광장치로서, 기판과 패턴의 위치결정에 필요한 위치정보를 얻는 복수의 간섭계와, 복수의 간섭계에 의한 계측결과에 의거하여 노광동작을 제어하는 제어부와, 복수의 간섭계중 제 1군에 속하는 간섭계에 제 1광을 제공하는 제 1광발생부와, 복수의 간섭계중 제 2군에 속하는 간섭계에 제 2광을 제공하는 제 2광발생부와, 제 1광발생부 및 제 2광발생부를 서로 동기시키기 위한 동기화수단을 구비한 노광장치가 제공된다.

본 발명의 제 3측면에 의하면, 기판스테이지와 기판스테이지위의 기판위로 패턴을 투영하는 투영광학계를 가지는 노광장치로서, 기판과 패턴의 위치결정에 필요한 위치정보를 얻고, 복수의 군으로 분류되는 복수의 간섭계와, 복수의 간섭계에 의한 계측결과에 의거하여 노광동작을 제어하는 제어부와, 각 군에 속하는 간섭계에 공통의 광을 제공하는 복수의 광발생부와, 복수의 광발생부를 서로 동기시키는 동기화수단을 구비한 노광장치가 제공된다.

본 발명의 제 4측면에 의하면, 기판스테이지와, 마스터스테이지와, 마스터스테이지에 의해 유지된 마스터의 상을 기판스테이지위의 기판위로 투영하는 투영광학계와, 기판스테이지와 마스터스테이지의 위치를 계측하는 복수의 간섭계를 가지고, 복수의 간섭계에 의한 계측결과에 의거하여 기판스테이지와 마스터스테이지를 구동하면서 노광에 의해 기판위로 마스터의 상을 투영하는 노광장치로서, 복수의 간섭계중 제 1군에 속하는 간섭계에 제 1광을 제공하는 제 1광발생부와, 복수의 간섭계중 제 2군에 속하는 간섭계에 제 2광을 제공하는 제 2광발생부와, 제 1광발생부 및 제 2광발생부를 서로 동기시키기 위한 동기화수단을 구비한 노광장치가 제공된다.

본 발명이 제 5측면에 의하면, 기판스테이지와, 마스터스테이지와, 마스터스테이지에 의해 유지된 마스터의 상을 기판스테이지위의 기판위로 투영하는 투영광학계와, 기판스테이지 및 마스터스테이지의 위치를 계측하는 복수의 간섭계를 가지고, 복수의 군으로 분류된 복수의 간섭계에 의한 계측결과에 의거하여 기판스테이지와 마스터스테이지를 구동하면서 노광에 의해 기판위로 마스터의 상을 투영하는 노광장치로서, 각 군에 속하는 간섭계에 공통의 광을 제공하는 복수의 광발생부와, 복수의 광발생부를 서로 동기시키기 위한 동기화수단을 구비한 노광장치가 제공된다.

본 발명의 제 6측면에 의하면, 기판에 레지스트를 도포하는 스텝과, 상기 노광장치중 어느 하나의 기판스테이지위에 기판을 놓고, 그 노광장치를 사용하여 노광에 의해 기판위로 패턴을 전사하는 스텝과, 기판을 현상하는 스텝으로 이루어진 디바이스제조방법이 제공된다.

본 발명의 다른 특징, 목적 및 이점은 첨부도면과 관련하여 본 발명의 실시예의 이하 상세한 설명으로부터 명백해 질 것이다.

바람직한 실시예의 상세한 설명

<주사노광장치의 실시예>

본 발명의 실시예에 대해 첨부도면을 참조하면서 이하 설명한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 반도체디바이스를 제조하기 위한 노광장치를 개략적으로 도시하는 도면이다. 이 실시예에서, 본 발명은 레티클과 웨이퍼 양쪽을 동기주사하면서 노광에 의해 웨이퍼의 쇼트영역위로 레티클패턴을 전사하고, 이 동작을 웨이퍼를 스텝형상으로 이동시키면서 반복함으로써, 복수의 쇼트영역위로 패턴을 전사하는 소위 스텝-앤드-스캔 노광장치에 적용된다.

도 1에 도시된 장치는, 노광장치 본체의 베이스로서 베이스프레임(2)과, 마스터로서 레티클(4)이 놓여있는 이동가능한 레티클스테이지(5)와, 노광될 기판으로서 웨이퍼(6)(또는 유리기판)가 놓여있는 이동가능한 웨이퍼스테이지(7)와, 조명광으로 레티클(4)을 조명하는 조명광학계(8)와, 레티클(4)의 패턴을 소정배율(예를 들면, 4:1)로 웨이퍼(6)로 축소투영하는 투영광학계(9)와, 투영광학계(9)를 유지하는 렌즈배럴플래턴(10)과, 온도제어 청정공기를 공급하는 공기조절실(11)을 구비한다.

조명광학계(8)는 광원(초고압수은램프등의 방전램프)을 일체화하거나 또는 노광장치로부터 분리된 플로어위에 놓인 광원유닛(엑시머레이저유닛)(도시되지 않음)으로부터 빔선을 통하여 조명광을 보낸다. 조명광학계(8)는 각종 렌즈 또는 조리개를 통하여 슬릿광을 발생하거나 또는 상측으로부터의 슬릿광에 의해 레티클스테이지(5)위에 지지된 마스터로서 레티클(4)을 조명한다.

베이스프레임(2)은 반도체제조공장내 청정실의 셋팅플로어(1)위에 놓인다. 베이스프레임(2)은 고강성으로 플로어(1)위에 고정되고, 따라서 플로어(1)와 실질적으로 일체화되거나 플로어(1)의 연장부재가 된다. 베이스프레임(2)은 고강성을 가지는 3개 또는 4개의 기둥(3)을 포함하고 3개 또는 4개의 능동마운트(12)를 통하여 각 베이스프레임기둥(3)의 꼭대기에서 수직방향으로 렌즈배럴플래턴(10)을 지지한다. 각 능동마운트(12)는 에어스프링, 댐퍼 및 액츄에이터를 일체화하여, 플로어(1)로부터 렌즈배럴플래턴(10)으로 진동의 전달을 방지하고, 렌즈배럴플래턴(10)의 어떠한 틸트 또는 스윙에 대해서도 능동적으로 보상한다.

투영광학계(9)를 유지하는 렌즈배럴플래턴(10)은 또한 레티클지지프레임(13)을 통하여 레티클스테이지플래턴(14)을 지지한다. 레티클(4)과 웨이퍼(6)사이의 정렬상태를 검출하기 위한 정렬검출기(15)는 렌즈배럴플래턴(10)에 부착되어, 두 부재가 기준으로서 렌즈배럴플래턴(10)을 사용하여 정렬된다. 렌즈배럴플래턴(10)에 관하여 웨이퍼스테이지(7)의 위치를 검출하기 위해, 레이저간섭계가 렌즈배럴플래턴(10)에 부착된다. 이들은 Z방향으로 웨이퍼스테이지(7)의 위치를 계측하기 위한 Z간섭계(16)와 X 및 Y 방향으로 웨이퍼스테이지(7)의 위치를 계측하기 위한 X-Y간섭계(17)를 포함한다. 간섭계와 쌍으로 된 간섭계미러에 관해서는, Z간섭계미러(18)는 웨이퍼스테이지플래턴(31)에 고정되고, X-Y간섭계미러(19)는 웨이퍼스테이지(7)에 고정된다. Z간섭계미러(18)는 이하의 이유에 기인하여 스테이지베이스부재(33)가 아니라 웨이퍼스테이지플래턴(31)에 부착된다. 스테이지플래턴(31)은 최종적으로 위치결정되어야 할 스테이지(7)에 근접한다. 또한, 스테이지베이스부재(33)는 액츄에이터(38),(39)가 작동될 때 다소 변형될 수 있으나, 스테이지플래턴(31)은 거의 영향을 받지 않고 정확한 계측을 가능하게 한다. 레이저헤드(110-1)는 웨이퍼스테이지(7)의 위치를 계측하기 위한 X-Y간섭계(17)에 레이저빔을 공급한다. 레이저헤드(110-2)는 레티클스테이지(5)의 위치를 계측하기 위한 간섭계(41)에 레이저빔을 공급한다. 이들 레이저헤드는 렌즈배럴플래턴(10)위에 놓인다.

레티클스테이지(5)는, 레티클스테이지플래턴(14)위에 놓이고, 구동소스(20)(선형모터)와 정압베어링을 포함하는 구동기구에 의해, 도 1에서의 왼쪽 및 오른쪽방향(Y방향)으로 주사노광에서 가속, 등속도 및 감속의 순서로 이동한다. 나중에 설명하는 바와 같이, 레티클스테이지(5)의 구동소스(20)(선형모터)의 고정자는 커플링부재(21)와 힘액츄에이터(22)(선형모터)를 통하여 레티클스테이지(5)에 대한 반작용력수용구조로서 공기조절실(11)에 접속된다. 이러한 구성에 의해, 힘액츄에이터(22)에 의해 발생한 다양한 추진력은 구동소스(20)와 공기조절실(11)사이에 전달될 수 있다.

이 실시예의 웨이퍼스테이지 주위의 구조에 대해 이하 설명한다. 기판으로서 웨이퍼가 그 위에 놓여있는 웨이퍼스테이지(7)는, 합계 6개의 축방향으로, 즉, 수평면(X 및 Y 방향)과 수직방향(Z방향)에서의 이동축과 각 방향에서의 회전축(ωx, ωy 및 ωz)을 따라 웨이퍼(6)를 위치결정할 수 있다. 위치결정을 위한 구동소스로서 선형모터가 사용된다. 기본적으로, 웨이퍼스테이지(7)는, X방향으로 직선적으로 이동하는 X스테이지와 X선형모터, 및 X방향에 수직인 Y방향으로 이동하는 Y스테이지와 Y선형모터를 포함하는 2차원스테이지를 가진다. Z방향, 틸트방향(ωx와 ωy) 및 회전방향으로 이동가능한 스테이지는 2차원스테이지상에 실장된다. 각 방향으로의 가이드로서 정압베어링이 사용된다. 웨이퍼스테이지(7)의 더욱 상세한 구조에 대해서는, 예를 들면 일본특허공개공보 1-188241호, 3-245932호 및 6-267823호를 보기 바란다.

도 2는 웨이퍼스테이지 주위의 레이저간섭계의 윤곽을 도시한다. X-Y간섭계미러(19)은 X간섭계미러(19x) 및 Y간섭계미러(19y)를 포함하고, L자 형상이다. 2개의 미러는 통합되어도 되고 분리되어 된다. 2개의 레이저간섭계는 렌즈배럴플래턴(10)에 관하여 각 미러에 대응해서 부착된다(도 1). X-Y레이저간섭계(17)로서, X방향으로 웨이퍼스테이지(7)의 위치를 계측하기 위한 레이저간섭계(17x1)와 Y방향으로 웨이퍼스테이지(7)의 위치를 계측하기 위한 레이저간섭계(17y1)가 준비된다. 부가로, 레이저간섭계(17x2),(17y2)는 또한 웨이퍼스테이지(7)의 흔들림(Z축에 대한 회전량)ωz을 계측하기 위해 배치된다. 흔들림ωz은 레이저간섭계(17x1),(17x2)와 레이저간섭계(17y1),(17y2)의 조합중 어느 하나에 의해 계측될 수 있고, 레이저간섭계(17x2),(17y2)중 하나는 흔들림ωz의 계측을 위해 충분하다. 이들 레이저간섭계에 공급되는 4개의 레이저빔은 렌즈배럴플래턴(10)의 상부표면위에 놓인 제 1레이저헤드(110-1)(도 1)로부터의 레이저출력을 해프미러 등의 광분리소자에 의해 4개의 빔으로 분리함으로써 발생된다.

또한 레티클스테이지(5)에 대해서, 레이클스테이지에 대한 4개의 X-Y레이저간섭계(41)는 웨이퍼스테이지와 마찬가지로 렌즈배럴플래턴(10)에 관하여 레티클스테이지플래턴(14)위에 실장된다. 렌즈배럴플래턴(10)의 상부표면위에 놓인 제 2레이저헤드(110-2)로부터의 레이저빔은 4개의 빔으로 분리되어 X-Y레이저간섭계(41)에 공급된다.

4개의 Z간섭계(16)는 웨이퍼스테이지플래턴(31)의 4개의 코너에 각각 대응하여 렌즈배럴플래턴(10)의 하부표면위에 실장된다. 렌즈배럴플래턴(10)의 하부표면위에 놓인 제 3레이저헤드(110-3)로부터의 레이저빔은 4개의 빔으로 나누어지고 4개의 Z간섭계(16)에 공급된다.

웨이퍼스테이지(7)의 위치와 자세를 계측하기 위한 4개의 레이저간섭계(17)와, 레티클스테이지(5)의 위치와 자세를 계측하기 위한 4개의 레이저간섭계(41)와, 렌즈배럴플래턴(10) 및 웨이퍼스테이지(7)사이의 거리를 계측하기 위한 4개의 레이저간섭계(16)와 3개의 레이저헤드(110-1),(110-2),(110-3)는 렌즈배럴플래턴(10)에 관해서 대략 설정되어 있다. 이러한 이유로, 간섭계 사이의 어떠한 상대위치변동도 감소될 수 있다.

이 실시예에서, 합계 12개의 계측빔은 3개의 상이한 레이저헤드를 사용하여 발생된다. 이 실시예는 하나의 레이저헤드로부터의 레이저빔이 12개의 계측빔으로 분리되는 경우(비교예)와 비교될 것이다. 간단히 말해서, 레이저출력이 동일하게 유지되면, 이 실시예에서 계측빔당 광량은 비교예의 광량보다 3배 크다. 실제로, 레이저빔이 분리되는 경우, 손실이 해프미러 또는 광가이드용 광학소자에서 발생한다. 이 손실이 고려되는 경우, 레이저빔당 광량은 3배 크게된다. 즉, 복수(n개)의 레이저헤드를 사용하는 이 실시예에서, 하나의 레이저헤드로부터의 레이저빔을 n회이상 나눔으로써 얻어진 각 계측축의 레이저빔의 광량보다 큰 광량을 얻을 수 있다. 다시 말하면, 1/n이하로 보다 작은 출력을 가지는 소형 및 경량의 레이저헤드(레이저관)를 각 계측축의 측정에 필요한 계측광량을 얻는데 사용할 수 있다.

복수의 레이저헤드가 사용되는 경우, 상기 설명한 바와 같이, 웨이퍼스테이지(7)와 레티클스테이지(5)의 정확한 동기주사가 주사노광에 특히 방해가 될 수도 있다. 이것은 부분적으로, 복수의 레이저헤드의 데이터에이지가 일치되지 않고, 계측축사이에 상대계측에러가 발생하기 때문이다. 이 실시예에서, 웨이퍼스테이지(7)를 계측하기 위한 제 1레이저헤드(101), 레티클스테이지(5)를 계측하기 위한 제 2레이저헤드(102) 및 렌즈배럴플래턴(10)과 웨이퍼스테이지(7)사이의 거리를 계측하기 위한 제 3레이저헤드(103)는 동기구동(레이저빔을 발진시키도록 야기됨)됨으로써, 레이저헤드사이의 어떠한 데이터에이지차이도 방지한다.

도 3은 각각의 레이저헤드(110)(110-1, 110-2, 110-3)의 회로구성을 도시하는 개략도이다. 도 3에 있어서, 참조부호(111)은 기준주파수발진회로를 나타내고; (112)는 기준주파수발진회로(111)로부터의 출력신호를 N으로 나누기 위한 주파수분할회로; (113)은 주파수분할회로(112)에 의해 발생된 여자신호와 기준신호입력단자 ref-in으로부터 입력된 여자신호중 하나를 선택하기 위한 스위치; (114)는 여자신호를 증폭하기 위한 증폭기; 및 (115)는 증폭기(114)로부터 출력된 여자신호에 따라 소망의 주파수로 레이저빔을 발진시켜 레이저빔(간섭계용 기준광)을 출력하는 레이저관이다.

도 4는 n(이 실시예에서, n=3)개의 레이저헤드를 동기구동시키기 위한 접속부를 도시하는 다이어그램이다. 도 4에 있어서, 도 3에 도시된 레이저헤드(110-1) 내지 (110-n)는 케이블(120)에 의해 직렬로 접속되어 기준신호(싱크신호)를 전송한다. 레이저헤드(110-1)는 접촉부a(도 3)측에 스위치(113)를 설정하여 내부회로(111, 112)에 발생된 여자신호를 증폭기(114)에 공급하고, 또한 여자신호를 기준신호로서 기준신호출력단자 ref-out에 공급한다. 각각의 나머지 레이저헤드(110-1) 내지 (110-n)에서, 스위치(113)는 접촉부 b측에 실정되어 상류측 레이저헤드로부터 입력된 기준신호를 증폭기(114)에 대한 기준신호입력단자ref-in에 여자신호로서 공급한다. 증폭기(114)에 공급된 여자신호는 또한 자기회로의 기준신호출력단자 ref-out에 공급된다. 그 결과, 레이저헤드(110-1)의 기준주파수발진회로(111)와 주파수분할회로(112)에 의해 발생된 여자신호는 레이저헤드(110-1) 내지 (110-n)의 증폭기(114)에 공급된다. 레이저헤드의 레이저관(115)은 레이저헤드(110-1)로부터의 여자신호와 주파수가 동일한 레이저빔을 발진한다. 즉, 레이저헤드(110-1) 내지 (110-n)의 레이저관은 동기화 즉 동상으로 레이저빔을 출력한다. 레이저헤드의 데이터에이지가 서로 일치되어 샘플된 스테이지의 몇몇 위치결정정보사이의 상대차이가 감소된 경우, 이들 위치결정정보를 사용하여 위치가 제어되는 웨이퍼스테이지와 레티클스테이지는 주사하는 동안 높은 동기화정확도로 이동할 수 있다.

도 1로 되돌아가서, 웨이퍼스테이지(7)는 웨이퍼스테이지플래턴(31)에 의해 지지되고 웨이퍼스테이지플래턴(31)의 X-Y수평가이드표면(가이드표면)위에서 이동한다. 웨이퍼스테이지플래턴(31)은 3개(또는 4개)의 지지다리(32)에 의해 스테이지베이스부재(33)위에 지지된다. 지지다리(32)는 고강성을 가지고 댐핑기능을 가지지 않는다. 스테이지베이스부재(33)는 3개의 마운트(34)를 통하여 하부측으로부터의 베이스프레임(2)에 의해 3개의 위치에 지지된다. 스테이지베이스부재(33)와 스테이지베이스부재(33)위에 실장된 부재의 대부분의 중량은 기본적으로 3개의 마운트(34)에 의해 지지된다. 마운트(34)가 받는 중량은 플로어(1)와 대략 통합되는 베이스프레임(2)이 받는다. 그러므로, 웨이퍼스테이지(7)의 중량은 필수적으로 플로어(1)에 의해 지지된다. 마운트(34)로서, 큰 중량을 지지할 수 있는 에어스프링이 사용된다.

큰 질량을 가지는 반작용력수용구조(35)(반작용력수용팰리트)는 스테이지베이스부재(33) 바로 아래에 위치한다. 반작용력수용구조(35)가 스테이지베이스부재(33)아래에 위치하므로, 점유면적, 즉, 소위 플로어(1)위의 장치의 자취는 감소될 수 있다.

반작용력수용구조(35)는 4개의 수직탄성지지체(36)를 통하여 플로어(1)에 의해 수직방향으로 지지된다. 수평방향으로, 반작용력수용구조(35)는 X 및 Y방향으로 각각 배치된 수평탄성지지체(37)를 통하여 기둥(3)의 측면(또는 플로어(1)에 고정된 부재의 측면)위의 스테이지베이스부재(33)를 지지함으로써 지지된다(도 1은 Y방향으로 수평탄성지지체(37)만을 도시한다). 각각의 수직 및 수평탄성지지체(36),(37)는 스프링소자와 댐퍼소자를 가진다. 예를 들면, 제진고무부재 또는 에어스프링이 수직 및 수평탄성지지체(36),(37)로서 사용될 수 있다. 스프링소자로서 스프링 또는 리프스프링이 적합하고, 댐퍼소자로서는 점성오일 또는 전자기유체가 적합하다. 탄성지지체가 스프링소자와 댐퍼소자를 가지는 사실은, 소정의 주파수범위내에서 진동의 댐핑전달의 기계적 필터기능을 가지는 것을 의미한다. 이 실시예에서, 탄성지지체는 적어도 플로어의 고유주파수와 장치의 고유주파수를 포함하는 고주파진동의 전달을 댐핑한다. 도 1에서, 수평탄성지지체(37)는 반작용력수용구조(35)와 베이스프레임(2) 기둥(3)사이에 개입된다. 그러나, 수평탄성지지체(37)는 플로어(1)에 고정된 고정부재(41)와 반작용력수용구조(35)사이에 삽입된다.

수직 및 수평방향으로 추진력을 발생하는 힘액츄에이터는 스테이지베이스부재(33)와 반작용력수용구조(35)사이에 삽입된다. 수직방향에 대해서, 복수(4개)의 수직힘액츄에이터(38)가 사용된다. 수평방향에 대해서, 복수(2개)의 힘액츄에이터가 주사노광방향(Y방향)에 대응하여 배치된다. 상부측으로부터 보았을 때, 4개의 수직힘액츄에이터(38)는 4개의 수직탄성지지체(36)의 위치와 거의 동일한 위치에 위치한다. 스테이지베이스부재(33)와 반작용력수용구조(35)사이의 힘전달은 이들 힘액츄에이터에 의해 발생된 각종 추진력에 의해 제어될 수 있다. 무게중심의 레벨(도 1에서 무게중심심볼(45)로 표시됨)은 수평힘액츄에이터(39)의 힘작용의 위치의 레벨과 거의 동일하다. 이러한 이유로, 보상력은 반작용력이 작용하는 레벨과 대략 동일한 레벨에 있는 위치에 인가되므로, 반작용력은 효율적으로 제거될 수 있다.

가속도센서(40)는 스테이지베이스부재(33)위에 부착되어 수직 및 수평(Y)방향으로 가속도를 계측한다. 가속도센서(40)는 웨이퍼스테이지플래턴(31)위에 부착되어도 된다. 힘액츄에이터(22),(38),(39)로서, 고정자 및 이동가능한 소자의 비접촉구조에 기인한 높은 제어응답속도와 양호한 기계진동댐핑기능 때문에 마이크로스트로크 선형모터가 바람직하다. 대안으로는, 전자기력을 사용한 전자기액츄에이터,기압 또는 수압등의 유체압을 사용한 유체액츄에이터, 또는 압전소자를 사용한 기계적 액츄에이터가 사용될 수 있다.

이 실시예에서, 렌즈배럴플래턴(10)을 통하여 대략 통합된 레티클스테이지(5)와 투영광학계(9)는 능동마운트(12) 및 베이스프레임(2)의 기둥(3)을 통하여 하부측으로부터 플로어(1)위에 대략 지지된다. 한편, 웨이퍼스테이지(7)와 스테이지베이스부재(33)는 마운트(34)와 베이스프레임(2)을 통하여 하부측으로부터 플로어(1)위에 대략 지지된다. 마운트(34)는 제 1마운트로서 정의될 것이고, 능동마운트(12)는 제 2마운트로서 정의될 것이다. 웨이퍼스테이지(7) 및 레티클스테이지(5)는 각각 제 1 및 제 2마운트를 통하여 플로어(1)위에 독립적으로 지지됨으로써, 진동 또는 스윙이 발생하는 경우에도 간섭이 없는 계를 형성한다.

스테이지베이스부재(33)는 마운트(34)를 통하여 하부측으로부터 플로어위에 지지된다. 반작용력수용구조(35)는 수직탄성지지체(36)를 통하여 하부측으로부터 플로어위에 지지된다. 이들 2개의 부재는 힘액츄에이터(38, 39)를 제외하고 플로어에 의해 독립적으로 지지된다.

Z간섭계(16)는, 웨이퍼스테이지(7), 레티클스테이지(5) 및 투영광학계(9)가 독립적으로 진동하는 경우 발생하는, 웨이퍼스테이지(7), 레티클스테이지(5) 및 투영광학계(9)사이의 상대위치관계, 특히, 노광할 때 Z방향으로의 거리를 제어하도록 구비된다.

레티클스테이지(5)의 반작용력수용구조로서 공기조절실(11)은 댐핑기능을 가지는 탄성지지체(23)를 통하여 하부측으로부터 플로어(1)위에 지지된다. 탄성지지체(23)는 기계적 필터로서 기능하고, 적어도 플로어의 고유주파수(예를 들면, 20 내지 40㎐)와 노광장치의 고유주파수(예를 들면, 10 내지 30㎐)를 포함하는 진동의 전달 및 다른 고주파성분을 댐핑시킨다.

공기조절실(11)은 블로우어팬, 온도조절유닛(히터 또는 냉각기), 화학적필터 등을 일체화하고, 노광장치의 챔버내에 온도제어가스를 순환시킨다. 기본적으로, 온도제어가스는 상부측으로부터 아래쪽으로의 흐름에 의해 공급된다. 온도제어가스는 또한 투영광학계(9)와 웨이퍼스테이지(7)(특히 레이저간섭계 광학경로근처)를 향해 국부적으로 공급된다. 이것을 행하기 위해, 공기배출포트가 구비되고, 가스내의 미세한 입자를 트랩하기 위한 가스필터가 공기배출포트에 부착된다.

공기조절실(11)은 이것의 하부공간내에 노광장치용 제어유닛(30)을 일체화한다. 제어유닛(30)은 노광장치의 동작시퀀스, 힘액츄에이터의 구동, 능동마운트의 구동 등을 제어한다.

상기 구성을 가지는 장치의 동작에 대해 이하 설명한다. 스텝-앤드-스캔 노광장치의 기본적인 동작시퀀스에서, 웨이퍼스테이지를 패턴이 전사될 쇼트영역에 위치시키도록 X 또는 Y방향으로 스텝형상으로 이동시키기 위한 스텝동작과, 레티클스테이지(5) 및 웨이퍼스테이지(7)를 Y방향으로 동기이동시키면서 주사노광을 행하기 위한 주사동작이 반복된다. 주사동작에서, 레티클스테이지(5)와 웨이퍼스테이지(7)는, 제어유닛(30)의 제어하에 슬릿형상의 조명광으로 레티클(4)을 조사하면서, 일정속도와 소정의 속도비(이 실시예에서는 4:1)로 반대방향으로 동기이동시킴으로써, 웨이퍼(6)의 하나의 쇼트영역 내의 레티클(4)의 전체패턴을 주사노광에 의해 전사한다.

레티클스테이지(5)와 웨이퍼스테이지(7)를 구동할 때, 가속도는 주사의 개시시에는 가속에 의해 또한 주사의 종료시에는 감속에 의해 발생된다. 스테이지를 이동시키기 위한 구동소스로서 선형모터는 <스테이지이동체의 질량>×<가속도>에 대응하는 구동력을 발생해야 한다. 이것은 웨이퍼스테이지(7)와 함께 설명할 것이다. 이 구동력의 반작용력은, 수평방향으로 선형모터고정자에 작용하고, 고정자로부터 선형모터를 지지하는 스테이지플래턴(31)을 통하여 스테이지베이스부재(33)로 전달된다. 반작용력은 수평방향(Y방향)으로만 발생한다. 그러나, 모멘트가 스테이지(7)의 구동소스의 무게중심위치레벨과 스테이지베이스부재(33)의 무게중심위치레벨이 상이하기 때문에 발생하고, 따라서 반작용력의 영향은 수평방향뿐만 아니라 수직방향으로도 스테이지베이스부재(33)에 작용한다. 반작용력에 의해 여자된 노광장치의 기계적 계의 고유진동은 큰 진동을 발생한다.

반작용력의 영향에 기인한 진동 또는 스윙을 감소시키기 위한 반작용력수용계의 기본적인 기술사상으로서, 스테이지를 구동할 때 발생된 소정범위내의 진동주파수를 가지는 반작용력은 플로어로부터 분리된 반작용력수용구조로 새어나가게 된다. 소정범위내의 진동주파수는, 예를 들면, 적어도 플로어의 고유주파수로서 20 내지 40㎐의 주파수를 포함하는 10㎐이상의 진동을 의미한다. 즉, 반작용력수용구조 자체는 플로어의 진동을 감소시키도록 진동할 수 있다. 소정범위의 하한값은 10㎐에 제한되지 않고 약 10 내지 40㎐의 범위내의 플로어의 고유주파수와 동일하거나 보다 작으면 된다.

이것을 실현하기 위해, 본 실시예는 노광될 기판이 놓여있는 이동가능한 스테이지(7)와, 스테이지(7)를 지지하는 스테이지베이스부재(33)와, 스테이지베이스부재(33)와 상이하고 스테이지(7)의 구동에 의한 반작용력을 수용하는 반작용력수용구조를 가진다. 소정의 주파수이상을 가지는 진동의 전달은 반작용력수용구조(35)와 플로어(1)사이에서 댐핑된다.

제어유닛(30)은 스테이지의 구동에 따라 피드포워드제어(예측제어)에 의해 힘액츄에이터의 구동을 제어한다. 2개의 제어모드가 있다.

제 1모드로서, 제어유닛(30)은 스테이지(7)의 가속 또는 감속에 대응하여 힘액츄에이터(38),(39)의 피드포워드제어를 행함으로써, 가속/감속시 반작용력에 기인한 스테이지베이스부재(33)의 진동 또는 스윙을 감소시킨다. 더욱 상세하게는, 반작용력에 기인하여 힘액츄에이터(38),(39)에 작용하는 힘에 대응하는 힘이 예측되고, 예측된 힘과 등가의 힘이 힘액츄에이터(38),(39)에 의해 발생되어 반작용력이 제거된다. 힘액츄에이터(38),(39)에 의해 발생된 힘은 스테이지베이스부재(33) 및 반작용력수용구조(35) 양쪽에 작용한다. 그러나, 반작용력수용구조(35)가 탄성지지체(36),(37)(기계적 필터수단에 대응)를 통하여 플로어(1) 또는 베이스프레임(2)에 의해 지지되므로, 플로어(1)에 대한 고주파진동의 전달은 필터링된다.

제 2모드로서, 제어유닛(30)은 스테이지(7)의 이동에 의한 질량이동에 대응하여 힘액츄에이터(38)의 피드포워드제어를 행한다. 스테이지(7)의 무게중심위치는 스테이지(7)가 이동함에 따라 수평방향으로 변화하므로, 스테이지베이스부재(33)를 경사지게하는 힘은 스테이지베이스부재(33)위의 웨이퍼스테이지(7)로부터 작용한다. 이 힘을 감소시키기 위해, 스테이지(7)의 이동에 의한 중량시프트는 예측되고, 복수의 수직힘액츄에이터(38)에 의해 발생된 힘은 독립적으로 변화된다. 스테이지베이스부재(33)와 그 위의 이동가능한 부재의 중량은 기본적으로 3개의 마운트(34)에 의해 지지된다. 이동에 의한 중량변화성분만이 힘액츄에이터(38)에 의해 능동적으로 보상된다.

제어유닛(30)은 피드포워드제어뿐만 아니라 피드백제어도 행한다. 피드백제어에서, 스테이지베이스부재(33)위에 부착된 가속도센서(40)에 의해 검출된 가속도(수직 및 수평방향으로)는 수직 및 수평힘액츄에이터(38),(39)를 제어하도록 피드백됨으로써, 예측되지 않은 방해진동의 영향을 저감시키고 웨이퍼스테이지(7)의 스윙을 감소시킨다.

마운트(34)는 플로어(1)위의 스테이지베이스부재(33) 또는 베이스프레임(2)을 대략 탄성적으로 지지한다. 마운트(34)는 특정타입의 기계적필터수단을 형성하여, 플로어(1)로부터 스테이지베이스부재(33)로 진동의 전달을 방지한다. 이 구성에 의해, 이 실시예의 장치는 2가지 조건: (1)스테이지의 구동반작용력에 기인한 진동은 플로어에 전달되지 않고, (2)플로어의 진동은 스테이지(7)에 전달되지 않는다는 것을 만족한다.

웨이퍼스테이지(7)측위의 반작용력수용계에 대해 상기 상세히 설명하였다. 동일한 원리에 의거한 반작용력수용계는 또한 레티클스테이지(5)측위에 형성된다. 더욱 상세하게는, 계는 레티클스테이지(5)를 지지하는 렌즈배럴플래턴(10), 렌즈배럴플래턴(10)이 하부측으로부터 플로어(1) 또는 베이스프레임(2)위에 대략 지지되는 마운트(능동마운트(12)), 힘액츄에이터(22)를 포함하고 레티클스테이지(5)를 구동할 때 반작용력을 수용하는 반작용력수용구조(공기조절실)(11) 및 반작용력수용구조(11)가 플로어(1) 또는 베이스프레임(2)위에 대략 탄성적으로 지지되는 탄성지지체(23)를 가진다. 제어유닛(30)은 레티클스테이지(5)의 이동에 의한 반작용력의 영향에 대해 보상하도록 힘액츄에이터(22)의 피드포워드제어를 행한다. 웨이퍼 및 레티클스테이지를 동기이동시키는 양 반작용력이 수용되므로, 최소의 플로어진동을 가지는 양호한 스텝-앤드-스캔 노광장치가 제공될 수 있다.

상기 실시예에 의하면, 스텝-앤드-스캔 노광장치에서, 노광동작의 제어에 필요한 위치정보를 얻기 위한 복수(12개)의 간섭계는, X 및 Y방향으로 웨이퍼스테이지(7)의 위치를 계측하기 위한 복수(4개)의 X-Y레이저간섭계(17)의 군과, Z방향으로 웨이퍼스테이지(7)의 위치를 계측하기 위한 복수(4개)의 Z간섭계(16)의 군과, X 및 Y방향으로 레티클스테이지(5)의 위치를 계측하기 위한 복수(4개)의 X-Y레이저간섭계(41)의 군으로 분류된다. 이들 군은 각각 레이저헤드를 가지고, 이들 레이저헤드는 서로 동기화된다.

그러나, 본 발명은 이것에 제한되지 않고 다양한 변형과 수정이 가능하다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 웨이퍼스테이지(7)의 위치를 계측하기 위한 복수의 간섭계는, X방향으로 위치를 계측하기 위한 간섭계(17x1),(17x2)로 이루어진 군과, Y방향으로 위치를 계측하기 위한 간섭계(17y1),(17y2)로 이루어진 군으로 분류되어도 되고, 레이저헤드(110-1) 및 (110-4)는 각각 군에 할당되어도 된다. 레티클스테이지(5)의 위치를 계측하기 위한 복수의 간섭계는 또한 X방향으로 위치를 계측하기 위한 간섭계로 이루어진 군과 Y방향으로 위치를 계측하기 위한 간섭계로 이루어진 군으로 분류되어도 되고, 레이저헤드는 각각 군에 할당되어도 된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이들 레이저헤드는 케이블(120)에 의해 접속되어 동기구동된다.

하나의 레이저헤드가 각 계측축, 즉, 각 간섭계(이 경우에, 군의 수는 간섭계의 수와 일치한다)에 대응하여 사용될 수 있다.

복수의 간섭계가 복수의 군으로 분리되고, 레이저헤드가 각각 군에 할당되어 동기구동되는 경우, 간섭계의 수의 증가에 기인한 기준광의 광량의 감소에 관한 문제는 해결될 수 있다. 바꿔 말하면, 각 레이저헤드의 출력은 감소되어도 되고, 레이저헤드는 소형화될 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 기준광을 분리하거나 가이드하는데 필요한 광학소자의 수를 감소시킬 수 있다. 게다가, 설계자는 기준광을 가이드하기 위한 광학경로를 확보하기 위한 귀찮은 설계의 부담을 경감할 수 있다.

상기 구성에 의한 주사노광장치에 의하면, 복수의 축상의 스테이지위치는 복수의 레이저헤드에 의해 발생된 레이저빔(기준광)의 간섭에 의해 계측된다. 이러한 이유로, 계측축의 수가 증가되는 경우에도, 각 축에 대한 레이저빔의 광량의 감소를 방지할 수 있다. 또한, 레이저헤드는 동기구동되므로, 발진주파수 또는 위상의 차이에 기인한 계측값의 어떠한 상대에러도 방지할 수 있다. 따라서, 각 축의 계측값의 상대에러는 감소될 수 있고, 스테이지이동의 동기화 및 위치결정정확도가 증가될 수 있다.

빔을 분리하거나 광학경로를 가이드하는 광학소자의 수는 감소될 수 있다. 또한, 장치에서 부재의 윤곽 및 형상은, 광학경로를 차단하거나 광학경로근처를 지나감이 없이 또는 상기 열발생부 없이 설계될 수 있다. 즉, 상기 구성을 가지는 주사노광장치에 의하면, 레이저빔을 분리하거나 가이드하는데 요구되는 광학소자의 수는 감소될 수 있다. 또한, 설계상의 제한이 감소되어, 레이저빔이 통과하는 공간은 작게할 수 있다.

<마이크로디바이스제조의 실시예>

상기 설명한 노광장치를 사용한 디바이스제조의 예에 대해 이하 설명한다. 도 6은 마이크로디바이스(예를 들면, IC 또는 LSI 등의 반도체칩, 액정패널, CCD, 박막자기헤드 또는 마이크로머신)를 제조하는 흐름을 도시한다. 스텝 1(회로설계)에서는, 디바이스의 패턴이 설계된다. 스텝 2(레티클제조)에서는, 설계된 패턴을 가지는 레티클이 제조된다. 스텝 3(기판제조)에서는, 기판이 실리콘 또는 유리 등의 재료를 사용하여 제조된다. 전공정이라 칭하는 스텝 4(기판공정)에서는, 제조된 레티클 및 기판을 사용하여 리소그래피에 의해 기판위에 실제의 회로가 형성된다. 후공정이라 칭하는 스텝 5(조립)에서는, 반도체칩은 스텝 4에서 제조된 기판으로부터 형성된다. 이 스텝은 조립(다이싱 및 본딩)과 패키징(칩밀봉)등의 공정을 포함한다. 스텝 6(검사)에서는, 스텝 5에서 제조된 반도체디바이스의 동작확인테스트 및 내구성테스트를 포함하는 검사가 행해진다. 반도체디바이스는 이들 공정에 의해 완성되어 출하된다(스텝 7).

도 7은 기판공정의 상세를 도시한다. 스텝 11(산화공정)에서는, 기판의 표면이 산화된다. 스텝 12(CVD공정)에서는, 절연막이 기판표면위에 형성된다. 스텝 13(전극형성공정)에서는, 전극이 퇴적에 의해 기판위에 형성된다. 스텝 14(이온주입공정)에서는, 이온이 기판내에 주입된다. 스텝 15(레지스트공정)에서는, 레지스트가 기판에 도포된다. 스텝 16(노광공정)에서는, 레티클의 회로패턴이 상기 설명한 노광장치를 사용하여 노광에 의해 기판위에 프린트된다. 스텝 17(현상공정)에서는, 노광된 기판이 현상된다. 스텝 18(에칭공정)에서는, 현상된 레지스트상이외의 부분이 에칭된다. 스텝 19(레지스트박리공정)에서는, 에칭후 남아있는 불필요한 레지스트가 제거된다. 이들 스텝을 반복함으로써, 다층구조의 회로패턴이 기판위에 형성된다. 이 실시예의 제조방법이 사용되는 경우, 종래에 제조하기 어려운 정밀도의 디바이스가 높은 생산성, 즉 저비용으로 제조될 수 있다.

본 발명에 의하면, 예를 들면, 충분한 기준광의 광량이 레이저간섭계에 대해 확보될 수 있으므로, 스테이지계측정확도는 향상된다. 그러므로, 예를 들면, 주사노광장치에서, 웨이퍼스테이지와 레티클스테이지는 정확하게 동기되어 주사될 수 있다.

본 발명에 의하면, 간섭계를 사용한 계측용 광학경로의 설계는 간단화 될 수 있고, 설계에서 자유도가 크게 증대될 수 있다.

간섭계를 사용한 계측계의 개선점은 주사노광장치뿐만 아니라 복수의 간섭계를 가지는 다른 타입의 노광장치에도 적용할 수 있다. 상기 설명한 효과는 본 발명이 다른 타입의 노광장치에 적용되는 경우에도 얻어질 수 있다.

본 발명의 노광장치가 사용되는 경우, 디바이스는 종래예에 비해 보다 정밀하게 제조될 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 제한되지 않고 다양한 변형 및 수정이 본 발명의 정신과 범위내에서 행해질 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위에 대해 공중에게 알리기 위해, 이하의 클레임이 작성되었다.

Claims

기판스테이지와, 마스터스테이지와, 상기 기판스테이지위의 기판위로 상기 마스터스테이지에 의해 유지된 마스터의 상을 투영하는 투영광학계와, 상기 기판스테이지의 위치를 계측하는 제 1간섭계와, 상기 마스터스테이지의 위치를 계측하는 제 2간섭계와를 가지고, 상기 제 1 및 제 2간섭계에 의한 계측결과에 의거하여 상기 기판스테이지와 상기 마스터스테이지를 구동하면서 마스터의 상을 노광에 의해 기판위로 투영하는 노광장치로서,

상기 제 1간섭계에 제 1광을 공급하는 제 1광발생부와;

상기 제 2간섭계에 제 2광을 공급하는 제 2광발생부와;

상기 제 1광발생부 및 상기 제 2광발생부를 서로 동기시키는 동기화수단을 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1항에 있어서, 상기 동기화수단은 기준신호(ref-out)를 발생하는 기준신호발생회로를 구비하고,

상기 제 1 및 제 2광발생부는 상기 기준신호발생회로로부터 기준신호(ref-out)가 공급됨으로써 서로 동기화되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 2항에 있어서, 기준신호는 여자신호인 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 3항에 있어서, 상기 각각의 제 1 및 제 2광발생부는,

상기 기준신호발생회로로부터 공급된 여자신호를 증폭하는 증폭기와,

상기 증폭기로부터의 출력신호에 따라 광으로서 레이저빔을 발생하는 레이저관을 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1항에 있어서, 상기 제 1간섭계는 수평방향으로 상기 기판스테이지의 위치를 계측하는데 적합하고,

상기 노광장치는,

수직방향으로 기판스테이지의 위치를 계측하는 제 3간섭계와,

상기 제 3간섭계에 제 3광을 공급하는 제 3광발생부를 부가하여 구비하고,

상기 동기화수단은 상기 제 1광발생부, 상기 제 2광발생부 및 상기 제 3광발생부를 서로 동기시키는데 적합한 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1항에 있어서, 상기 투영광학계를 지지하고, 마운트에 의해 탄성적으로 지지되는 렌즈배럴플래턴을 부가하여 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 6항에 있어서, 상기 기판스테이지와 상기 렌즈배럴플래턴은 진동에 관해 서로 분리된 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 6항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2간섭계는 상기 렌즈배럴플래턴에 관해서 고정된 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 8항에 있어서, 상기 마스터스테이지는 지지프레임을 통하여 상기 렌즈배럴플래턴에 고정된 마스터스테이지플래턴에 고정된 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 6항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2광발생부는 상기 렌즈배럴플래턴에 관해서 고정된 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 6항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2간섭계와 상기 제 1 및 제 2광발생부는 상기 렌즈배럴플래턴에 관해서 고정된 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1항에 있어서, 상기 기판스테이지를 구동할 때 발생된 반작용력을 수용하는 반작용력수용구조를 부가하여 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1항에 있어서, 상기 마스터스테이지를 구동할 때 발생된 반작용력을 수용하는 반작용력수용구조를 부가하여 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1항에 있어서, 상기 기판스테이지를 구동할 때 발생된 반작용력을 수용하는 제 1반작용력수용구조와,

상기 마스터스테이지를 구동할 때 발생된 반작용력을 수용하는 제 2반작용력수용구조를 부가하여 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 12항에 있어서, 상기 노광장치는,

상기 기판스테이지를 지지하는 스테이지베이스부재와,

상기 기판스테이지를 구동할 때 상기 스테이지베이스부재로부터 발생된 반작용력을 수용하는 상기 반작용력수용구조를 부가하여 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 12항에 있어서, 플로어(floor)위의 상기 반작용력수용구조를 탄성적으로 지지하고, 상기 반작용력수용구조와 플로어 사이에 소정의 주파수이상의 진동의 전달을 댐핑하는 탄성지지체를 부가하여 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 15항에 있어서, 상기 스테이지베이스부재와 상기 반작용력수용구조 사이에 힘을 인가하는 힘액츄에이터를 부가하여 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 17항에 있어서, 상기 힘액츄에이터는,

수직방향으로 힘을 발생하는 수직힘액츄에이터와,

수평방향으로 힘을 발생하는 수평힘액츄에이터를 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 17항에 있어서, 상기 힘액츄에이터는 선형모터인 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 18항에 있어서, 상기 기판스테이지의 무게중심 및 상기 수평힘액츄에이터가 상기 스테이지베이스부재에 힘을 인가하는 위치는 대략 동일한 레벨인 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 15항에 있어서, 상기 플로어위에 상기 스테이지베이스부재를 탄성적으로 지지하는 마운트를 부가하여 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 15항에 있어서, 상기 반작용력수용구조는 상기 스테이지베이스부재의 아래에 배치된 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 16항에 있어서, 주파수는 플로어의 고유주파수보다 큰 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 16항에 있어서, 주파수는 10㎐보다 큰 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1항에 있어서, 상기 기판스테이지와 상기 마스터스테이지를 서로 동기시켜 구동하면서, 스텝-앤드-스캔 방법을 사용하여 주사 및 노광에 의해 기판위의 복수의 영역으로 패턴을 순차전사하는 동작을 제어하는 제어유닛을 부가하여 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
기판스테이지 및 상기 기판스테이지위의 기판위로 패턴을 투영하는 투영광학계를 가지는 노광장치로서,

기판과 패턴을 위치결정하는데 필요한 위치정보를 얻는 복수의 간섭계와,

상기 복수의 간섭계에 의한 계측결과에 의거하여 노광동작을 제어하는 제어부와,

상기 복수의 간섭계중 제 1군에 속하는 간섭계에 제 1광을 공급하는 제 1광발생부와,

상기 복수의 간섭계중 제 2군에 속하는 간섭계에 제 2광을 공급하는 제 2광발생부와,

상기 제 1광발생부 및 상기 제 2광발생부를 서로 동기시키는 동기화수단을 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
기판스테이지 및 상기 기판스테이지위의 기판위로 패턴을 투영하는 투영광학계를 가지는 노광장치로서,

기판과 패턴을 위치결정하는데 필요한 위치정보를 얻고, 복수의 군으로 분류되는 복수의 간섭계와;

상기 복수의 간섭계에 의한 계측결과에 의거하여 노광동작을 제어하는 제어부와;

각 군에 속하는 간섭계에 공통의 광을 공급하는 복수의 광발생부와;

상기 복수의 광발생부를 서로 동기시키는 동기화수단을 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
기판스테이지와, 마스터스테이지와, 상기 마스터스테이지에 의해 유지된 마스터의 상을 상기 기판스테이지위의 기판위로 투영하는 투영광학계와, 상기 기판스테이지 및 상기 마스터스테이지의 위치를 계측하는 복수의 간섭계와를 가지고, 또한 상기 복수의 간섭계에 의한 계측결과에 의거하여 상기 기판스테이지 및 상기 마스터스테이지를 구동하면서 노광에 의해 기판위로 마스터의 상을 투영하는 노광장치로서,

상기 복수의 간섭계중 제 1군에 속하는 간섭계에 제 1광을 공급하는 제 1광발생부와;

상기 복수의 간섭계중 제 2군에 속하는 간섭계에 제 2광을 공급하는 제 2광발생부와;

상기 제 1광발생부 및 상기 제 2광발생부를 서로 동기시키는 동기화수단을 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
기판스테이지와, 마스터스테이지와, 상기 마스터스테이지에 의해 유지된 마스터의 상을 상기 기판스테이지위의 기판위로 투영하는 투영광학계와, 상기 기판스테이지 및 상기 마스터스테이지의 위치를 계측하는 복수의 간섭계와를 가지고, 또한 복수의 군으로 분류된 상기 복수의 간섭계에 의한 계측결과에 의거하여 상기 기판스테이지 및 상기 마스터스테이지를 구동하면서 노광에 의해 기판위로 마스터의 상을 투영하는 노광장치로서,

각 군에 속하는 간섭계에 공통의 광을 공급하는 복수의 광발생부와;

상기 복수의 광발생부를 서로 동기시키는 동기화수단을 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
기판에 레지스트를 도포하는 스텝과;

제 1항에 기재된 노광장치의 기판스테이지위에 기판을 놓고, 상기 노광장치를 사용하여 노광에 의해 기판위로 패턴을 전사하는 스텝과;

기판을 현상하는 스텝으로 이루어진 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
기판에 레지스트를 도포하는 스텝과;

제 26항에 기재된 노광장치의 기판스테이지위에 기판을 놓고, 상기 노광장치를 사용하여 노광에 의해 기판위로 패턴을 전사하는 스텝과;

기판을 현상하는 스텝으로 이루어진 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
기판에 레지스트를 도포하는 스텝과;

제 27항에 기재된 노광장치의 기판스테이지위에 기판을 놓고, 상기 노광장치를 사용하여 노광에 의해 기판위로 패턴을 전사하는 스텝과;

기판을 현상하는 스텝으로 이루어진 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
기판에 레지스트를 도포하는 스텝과;

제 28항에 기재된 노광장치의 기판스테이지위에 기판을 놓고, 상기 노광장치를 사용하여 노광에 의해 기판위로 패턴을 전사하는 스텝과;

기판을 현상하는 스텝으로 이루어진 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
기판에 레지스트를 도포하는 스텝과;

제 29항에 기재된 노광장치의 기판스테이지위에 기판을 놓고, 상기 노광장치를 사용하여 노광에 의해 기판위로 패턴을 전사하는 스텝과;

기판을 현상하는 스텝으로 이루어진 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.