KR20060132743A - 사전 계측 처리 방법, 노광 시스템 및 기판 처리 장치 - Google Patents

Abstract

(과제) 고성능, 고품질인 마이크로 디바이스 등을 높은 스루풋으로 고효율로 제조한다.

(해결수단) 웨이퍼 (W) 를 노광하는 노광 장치 (200) 에 그 웨이퍼 (W) 를 반입하기 전에, 인라인 계측기 (400) 에 의해, 그 웨이퍼 (W) 상에 형성된 마크를 계측하고, 계측 결과 및/또는 그 계측 결과를 연산 처리한 결과를 노광 장치 (200) 에 통지한다. 노광 장치 (200) 에서는 통지된 결과에 기초하여 계측 조건을 최적화한 다음 얼라인먼트 등의 처리를 실시한다.

노광 장치, 얼라인먼트, 웨이퍼

Description

사전 계측 처리 방법, 노광 시스템 및 기판 처리 장치{PRE-MEASUREMENT PROCESSING METHOD, EXPOSURE SYSTEM AND SUBSTRATE PROCESSING EQUIPMENT}

기술분야

본 발명은, 예를 들어, 반도체 소자, 액정 표시 소자, 촬상 소자, 박막 자기 헤드 등을 제조하기 위한 포토리소그라피 공정에서, 회로 패턴을 고정밀도·고스루풋으로 형성하기 위한 사전 계측 처리 방법, 노광 시스템 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.

배경기술

반도체 소자, 액정 표시 소자, 촬상 소자 (CCD; Charge Coupled Device 등), 박막 자기 헤드 등의 각종 디바이스의 상당수는 노광 장치를 이용하여 기판 상에 다수층의 패턴을 겹쳐 노광함으로써 제조된다. 이 때문에, 2층째 이후의 패턴을 기판 상에 노광할 때에는, 이미 패턴이 형성된 기판 상의 각 쇼트 영역과 마스크의 패턴 이미지와의 위치 맞춤, 즉 기판과 레티클의 위치 맞춤 (얼라인먼트) 을 정확하게 실시할 필요가 있다. 이 때문에, 스테이지 좌표계의 1층째의 패턴이 노광된 기판 상에는, 각 쇼트 영역 (칩 패턴 영역) 에 부설되는 형태로 얼라인먼트 마크로 불리는 위치 맞춤용 마크가 각각 형성되어 있다.

얼라인먼트 마크가 형성된 기판이 노광 장치에 반입되면, 그 노광 장치가 구비하는 마크 계측 장치에 의해, 스테이지 좌표계 상에서의 그 마크 위치 (좌표치) 가 계측된다. 이어서, 계측된 마크 위치와 그 마크의 설계상 위치에 기초하여, 기판 상의 하나의 쇼트 영역을 레티클 패턴에 대해서 위치 맞춤 (위치 결정) 하는 얼라인먼트가 행해진다.

얼라인먼트 방식으로는, 기판 상의 쇼트 영역마다 그 얼라인먼트 마크를 계측하여 위치 맞춤을 행하는 다이 바이 다이 (D/D) 얼라인먼트가 알려져 있지만, 현재는, 스루풋을 향상시키는 관점에서, 예를 들어 일본 공개특허공보 소61-44429호, 일본 공개특허공보 소62-84516호 등에 개시되어 있는 바와 같이, 기판 상의 쇼트 배열의 규칙성을 통계적 수법에 의해 정밀하게 특정하는 인핸스드 글로벌 얼라인먼트 (EGA; Enhanced Global Alignment) 가 주류로 되어 있다.

EGA 란, 미리 선정된 복수 (예를 들어, 7∼15개 정도) 의 샘플 쇼트에 대하여, 그 얼라인먼트 마크의 위치를 계측하고, 이들 계측치와 당해 얼라인먼트 마크의 설계상 위치로부터의 오차가 최소가 되도록, 최소 제곱법 등을 이용한 통계 연산을 행하여, 기판 상의 모든 쇼트 영역의 위치 좌표 (쇼트 배열) 를 산출한 후, 이 산출한 쇼트 배열에 따라 기판 스테이지를 스테핑시켜 가는 것이다. 이 EGA 에 의해, 쇼트 배열에 발생한 주로 선형인 오차 (기판의 잔존 회전 오차, 스테이지 좌표계 (또는 쇼트 배열) 의 직교도 오차, 기판의 선형 신축 (스켈링), 기판 (중심 위치) 의 오프셋 (평행 이동) 등) 가 제거된다.

또, 연마 등의 프로세스 처리나 열팽창에 의해 기판에 생기는 비선형인 변형, 노광 장치간의 스테이지 그리드 오차 (스테이지 좌표계 간의 오차), 기판의 흡착 상태 등에 따라, 비선형인 쇼트 배열 오차가 생긴다. 이러한 비선형인 오차 (랜덤 오차) 도 제거하기 위한 기술로는, 그리드 컨팬세이션 매칭 (GCM; Grid Compensation Matching) 이 알려져 있다.

이 GCM 으로는, 노광 시퀀스 (프로세스 웨이퍼에 대한 노광 처리) 중에, EGA 의 결과를 기준으로 하여 재차 EGA 계측을 행하여 비선형 성분을 추출하고, 추출된 비선형 성분을 복수 장의 웨이퍼에 대하여 평균화한 값을 맵 보정치로서 유지하고, 이후의 노광 시퀀스에서는, 이 맵 보정치를 이용하여 쇼트 위치의 보정을 행하는 것 (예를 들어, 일본 공개특허공보 2001-345243호 참조), 노광 시퀀스와는 별도로 미리 노광 조건, 프로세스마다 기준 웨이퍼를 이용하여 비선형 성분 (각 쇼트마다의 어긋남량) 을 계측하고, 이것을 맵 보정 파일로서 저장해 두고, 노광 시퀀스에 있어서, 노광 조건에 맞춘 맵 보정 파일을 이용하여, 각 쇼트 위치의 보정을 행하는 것 (예를 들어, 일본 공개특허공보 2002-353121호 등 참조) 등이 있다.

또, 본원 출원인은, 상기 서술한 EGA 방식으로 선형 오차 성분이 제거된 후의 쇼트 배열 위치와 각각의 설계상 위치의 차이 (비선형 오차 성분) 를, 소정의 평가 함수에 기초하여 평가하고, 이 평가 결과에 기초하여 당해 비선형 성분을 표현하는 함수를 결정하고, 이것에 기초하여, 쇼트 배열을 보정하는 것을 출원 중이다 (일본 특허출원 2003-49421호).

또한 회로 패턴의 중첩 정밀도를 향상시키기 위해, 전(前)공정에서 노광에 이용되는 노광 장치의 투영 광학계의 디스토션을 미리 계측하여 디스토션 데이터로서 데이터베이스에 등록해 두고, 이 디스토션 데이터와 당해 기판에 대한 노광 이력으로부터, 전공정의 디스토션에 기초하는 이미지 변형과 동일한 이미지 변형이, 다음 공정에서 노광에 이용되는 노광 장치에서 생기도록, 그 다음 공정의 노광 장치의 투영 광학계 결상 특성 등을 로트 단위로 조정하도록 한, 슈퍼 디스토션 매칭 (SDM; Super Distortion Matching) 도 알려져 있다 (예를 들어, 일본 공개특허공보 2000-36451호, 일본 공개특허공보 2001-338860호 등 참조).

아울러, 포커스 조정에 관한 기술로서는, 디바이스가 형성되어 있는 기판 표면에는, 전공정에서 형성된 회로 패턴 등에 의한 단차 (段差) 가 존재하므로, 노광 장치에 기판의 표면 형상을 계측하는 표면 형상 계측 장치를 부속시키고, 기판의 표면 형상을 노광 시퀀스 중에 계측하여, 최적인 포커스 위치를 구하고 이것에 기초하여 보정하도록 한 기술도 제안되어 있다 (예를 들어, 일본 공개특허공보 2002-43217호 참조). 또, 노광 장치의 투영 광학계의 포커스 위치 조정 기준이 되는 베스트포커스 위치 결정에 관한 기술로는, 투영 광학계의 광축에 따른 방향의 복수 위치에서 테스트 패턴을 테스트 기판 상에 노광 전사하고, 현상 후에 검사하여 가장 가는 패턴이 해상 (解像) 된 포커스 위치를 베스트 포커스로 하는 것이 있다.

상기 서술한 바와 같이, 노광 장치에 반입된 기판에 대하여, 노광 처리를 실시하기 직전에, 마크 위치나 표면 형상 등 기판에 관한 각종 정보를 계측하고, 이것에 기초하여, 적절하게 보정치 등을 산출하고, 이것을 이용하여 기판의 위치 결정 등을 실시하고, 노광 처리를 행함으로써, 기판 상에 고정밀 회로 패턴을 형성하고 있다.

그러나, 상기 서술한 종래 기술에서는, 마크 위치나 표면 형상 등 기판에 관한 각종 정보의 계측은, 노광 장치에 반입된 기판에 대하여, 노광 처리를 실시하기 직전에 실시되고 있기 때문에, 예를 들어, 마크에 변형이나 일그러짐 등이 발생하여, 충분한 고정밀 계측을 할 수 없는 경우에, 충분한 얼라인먼트 정밀도를 확보할 수 없다는 문제나 얼라인먼트 에러 발생에 의해 노광 처리 중단이나 다른 마크의 재계측이 필요하게 되어, 스루풋 (단위 시간당 처리량) 이 저하되는 경우가 있다는 문제가 있었다. 특히, 상기 서술한 EGA, GCM, SDM 등에서는, 복잡한 연산 처리가 이루어지기 때문에, 해 (解; 보정 계수) 의 산출까지 어느 정도의 시간을 필요로 하는 경우가 있고, 그 동안, 기판의 노광 처리를 대기시킬 필요가 있기 때문에, 보정치의 산출은 로트 단위 혹은 프로세스 단위로 행해야만 하여, 기판마다 혹은 쇼트마다 최적인 보정을 행할 수 없었다.

또, 전공정에서 어떤 이상이 발생하여, 기판에 형성된 패턴이 요구되는 정밀도로 형성할 수 없는 경우에는, 다음 노광 공정을 실시하는 것은, 쓸데없는 작업이 되기 때문에, 이를 고효율적으로 회피할 필요도 있다.

특허 문헌 1:일본 공개특허공보 소61-44429호

특허 문헌 2:일본 공개특허공보 소62-84516호

특허 문헌 3:일본 공개특허공보 2001-345243호

특허 문헌 4:일본 공개특허공보 2002-353121호

특허 문헌 5:일본 공개특허공보 2000-36451호

특허 문헌 6:일본 공개특허공보 2001-338860호

특허 문헌 7:일본 공개특허공보 2002-43217호

발명의 개시

따라서 본 발명의 목적은, 고성능, 고품질인 마이크로 디바이스 등을 높은 스루풋으로 고효율적으로 제조할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 제 1 관점에 의하면, 기판을 노광하는 노광 장치에 그 기판을 반입하기 전에, 그 기판에 형성된 마크를 계측하는 사전 계측 공정 (S21) 과, 상기 사전 계측 공정에서 계측된 당해 마크에 대한 파형 데이터를, 상기 노광 장치, 그 노광 장치와는 독립적으로 설치된 해석 장치, 및 그들 장치 중 적어도 한쪽을 관리하기 위해 그들 장치보다도 상위에 위치하는 관리 장치 중 적어도 하나의 장치에 통지하는 통지 공정 (S22) 을 구비하는 사전 계측 처리 방법이 제공된다. 여기서, 「파형 데이터」란, 마크 계측시에 이용하는 계측 장치가 구비하는 예를 들어 CCD 등의 검출 센서로부터 출력되는 계측 신호 (이른바 생(生)파형 데이터), 또는 그 계측 신호에 어떠한 (소정의) 처리 (예를 들어 전기적인 필터링 처리 등의 전처리 등) 를 실시한 신호로서 그 계측 신호와 실질적으로 동일한 내용 (계측 결과로는 실질적으로 동일한 결과가 되는 정보) 을 가지는 신호를 말한다. 즉 본원 명세서에 있어서 「파형 데이터」란, 검출 센서로부터 출력된 상태의 「생파형 데이터」 뿐만 아니라, 그 생파형 데이터에 상기 서술한 바와 같은 소정 처리를 실시한 「처리 파형 데이터」도 포함한 개념이다. 또한 상기 생파형 데이터에는, 화상 데이터 (예를 들어, XY 2 차원 계측 마크의 경우에는 2 차원 화상 데이터) 도 포함된다. 또 상기 소정 처리로서는, 압축 처리, 씨닝 (thinning) 처리, 스무딩 처리 등도 포함된다.

본 발명에서는, 기판의 마크를 노광 장치에 반입하기 전에 사전 계측하도록 하고 있기 때문에, 예를 들어, 노광 장치에서 그 마크를 본(本) 계측하는 경우에, 마크 변형이나 마크 일그러짐이 발생한 마크를 사전에 배제시키거나, 혹은 사전에 통계 연산 처리 등을 실시하여 오차가 작은 마크의 조합을 특정하는 등에 의해, 노광 장치에서의 본 계측시에, 최적인 마크 또는 최적인 마크 계측 조건을 선정할 수 있다. 따라서, 노광 장치에 있어서의 얼라인먼트 에러에 의한 마크 재계측이나 처리 중단이 적어져, 1 회의 본 계측으로 충분한 얼라인먼트 정밀도를 확보할 수 있게 된다.

또, 사전 계측 공정에서 마크를 계측한 후 당해 기판이 노광 장치에 반입되어 노광 처리를 행할 수 있게 되기까지는 어느 정도의 시간이 있으므로, 그 사이에 사전 계측된 계측 결과에 기초하여 각종 복잡한 통계 연산 처리 등을 종료해 둘 수 있어, 노광 장치에 있어서의 당해 통계 연산 처리를 행하기 위한 마크 계측이나 당해 통계 연산 처리를 생략할 수 있다. 이에 의해, 당해 기판을 노광 장치에 반입한 후, 노광 처리를 조기에 실시할 수 있게 되어, 기판마다 혹은 쇼트마다 최적인 위치 보정을 행할 수 있게 된다.

게다가 파형 데이터를 통지하도록 하고 있기 때문에, 예를 들어, 사전 계측 공정에서 사전 계측에 이용하는 계측 장치와 노광 장치에서 본 계측에 이용하는 계측 장치 사이의 특성차 (센서, 결상 광학계, 조명 광학계 등의 상이에 의한 특성차이, 이들 환경 변화나 경시 (經時) 변화의 상이에 의한 특성차이, 신호 처리 알고리즘의 상이에 의한 특성차 등) 를 로트 처리 중에 혹은 미리 구하여 양자가 정합하도록 보정함으로써, 양자의 계측 결과를 동일한 기준으로 평가할 수 있게 된다.

본 발명의 제 1 관점과 관련되는 사전 계측 처리 방법에 있어서, 상기 사전 계측 공정에서 계측된 마크를 소정의 평가 기준에 따라서 평가하는 평가 공정 (S22) 을 추가로 구비하고, 상기 통지 공정에서, 상기 평가 공정에서의 평가 결과에 따라, 상기 파형 데이터의 통지 또는 통지의 금지를 선택 가능하도록 할 수 있고, 이 경우에 있어서, 상기 통지 공정에서, 상기 파형 데이터의 통지를 행하지 않는 경우에는 상기 평가 결과를 통지하도록 해도 된다. 파형 데이터는, 그 모두를 통지해도 물론 되지만, 일반적으로 데이터량이 다량이기 때문에, 모두를 통지하는 것은 통신 부담 등의 관점으로부터 바람직하지 않지만, 이와 같이 하면, 파형 데이터의 통지를 생략할 수 있는 경우가 있어, 통신 부담 등을 저감할 수 있다.

본 발명의 제 2 관점에 의하면, 기판을 노광하는 노광 장치에 그 기판을 반입하기 전에, 그 기판에 형성된 마크를 계측하는 사전 계측 공정 (S21) 과, 상기 사전 계측 공정에서 계측된 마크를 소정의 평가 기준에 따라 평가하는 평가 공정 (S22) 과, 상기 평가 공정에서 구해진 평가 결과 혹은 평가에 관한 정보를, 상기 노광 장치, 그 노광 장치와는 독립적으로 설치된 해석 장치, 및 그들 장치 중 적어도 한쪽을 관리하기 위해 그들 장치보다도 상위에 위치하는 관리 장치 중 적어도 하나의 장치에 통지하는 통지 공정 (S22) 을 구비하는 사전 계측 처리 방법이 제공된다.

본 발명에서는, 기판의 마크를, 노광 장치에 반입하기 전에 사전 계측하도록 하고 있기 때문에, 상기 본 발명의 제 1 관점과 관련되는 사전 계측 처리 방법과 동일하게, 노광 장치에 있어서의 본 계측시에 얼라인먼트 에러의 발생이 적어져, 스루풋 향상 및 충분한 얼라인먼트 정밀도의 확보를 실현할 수 있음과 함께, 각종 연산 처리도 사전에 행하여 둠으로써, 노광 장치에 반입된 당해 기판을 신속하게 노광 처리할 수 있어, 스루풋의 향상 및 기판마다 혹은 쇼트마다 최적인 위치 보정의 실시가 가능해진다. 추가로, 상기와 같은 파형 데이터가 아닌, 예를 들어, 마크 위치를 나타내는 계측 결과를 통지하므로, 전송하는 데이터량도 적어, 통신 부담이 작다.

본 발명의 제 3 관점에 의하면, 기판을 노광하는 노광 장치에 그 기판을 반입하기 전에, 그 기판 상에 형성된 복수의 마크 위치를 계측하는 사전 계측 공정 (S41) 과, 상기 사전 계측 공정에서 계측된 계측 정보에 기초하여 당해 마크 각각의 설계 위치로부터의 오차가 최소가 되는 선형 보정 계수 및 비선형 보정 계수를 포함하는 보정 정보를 산출하는 보정 정보 산출 공정 (S42∼S49, S36, S37) 을 구비하는 사전 계측 처리 방법이 제공된다.

본 발명에서는, 사전 계측된 계측 결과에 기초하여 보정 계수를 산출하도록 하고 있기 때문에, 노광 장치에 있어서는, 이 산출된 보정 정보를 이용하여, 반입된 당해 기판을 신속하게 위치 결정하여 노광 처리할 수 있으므로, 스루풋의 향상 및 기판마다 혹은 쇼트마다 최적인 위치 보정의 실시가 가능해진다.

본 발명의 제 4 관점에 의하면, 기판을 노광하는 노광 장치에 그 기판을 반입하기 전에, 그 기판 상에 형성된 복수의 마크 위치를 계측하는 사전 계측 공정 (S61) 과, 상기 사전 계측 공정에서 계측된 계측 결과에 기초하여, 그 기판을 이미 노광한 다른 노광 장치의 투영 광학계의 이미지 변형을 산출하는 이미지 변형 산출 공정 (S55A 중의 S62∼S67) 과, 상기 이미지 변형 산출 공정에서 산출한 상기 이미지 변형 정보, 및 미리 구하여진 상기 노광 장치가 구비하는 투영 광학계의 이미지 변형에 관한 정보에 기초하여, 상기 다른 노광 장치에서 생긴 이미지 변형을 상기 노광 장치에서 생기게 하기 위한 이미지 변형 보정 정보를 산출하는 보정 정보 산출 공정 (S55B, S55C) 을 구비하는 사전 계측 처리 방법이 제공된다.

본 발명에서는, 사전 계측된 계측 결과에 기초하여 전공정에서 발생한 이미지 변형 및 이미지 변형 보정 정보를 산출하도록 하고 있기 때문에, 다음 공정의 노광 장치에 있어서는, 이 산출된 이미지 변형 보정 정보를 이용하여, 투영 광학계의 결상 특성 등을 변경하여 반입된 당해 기판을 신속하게 노광 처리할 수 있기 때문에, 스루풋의 향상 및 기판마다 혹은 쇼트마다 최적인 이미지 변형 보정의 실시가 가능해진다.

본 발명의 제 5 관점에 의하면, 기판을 노광하는 노광 장치에 그 기판을 반입하기 전에, 그 기판 상에 형성된 위상 시프트 포커스 마크를 계측하는 사전 계측 공정과, 상기 사전 계측 공정에서 계측된 계측 결과에 기초하여, 상기 기판을 이미 노광한 다른 노광 장치에 의해 노광되었을 때의 포커스 오차를 구하여, 상기 노광 장치로 상기 기판을 노광할 때에 이용하는 포커스 보정 정보를 산출하는 포커스 보정 정보 산출 공정을 구비하는 사전 계측 처리 방법이 제공된다.

본 발명에서는, 기판 상에 형성된 위상 시프트 포커스 마크를 사전 계측하고, 그 계측 결과에 기초하여 포커스 보정 정보를 산출하도록 하고 있기 때문에, 다음 공정의 노광 장치에 있어서는, 이 산출된 포커스 보정 정보를 이용하여, 최적 인 포커스 조정을 행하여 반입된 당해 기판을 신속하게 노광 처리할 수 있기 때문에, 스루풋의 향상 및 기판마다 혹은 쇼트마다 최적인 포커스 보정의 실시가 가능해진다.

본 발명의 제 6 관점에 의하면, 기판을 노광하는 노광 장치에 그 기판을 반입하기 전에, 그 기판의 표면 형상을 계측하는 사전 계측 공정 (S74) 과, 상기 사전 계측 공정에서 계측된 계측 결과에 기초하여, 상기 노광 장치로 노광할 때에 이용하는 포커스 보정 정보를 산출하는 보정 정보 산출 공정 (S76) 을 구비하는 사전 계측 처리 방법이 제공된다.

본 발명에서는, 기판의 표면 형상을 사전 계측하고, 그 계측 결과에 기초하여 포커스 보정 정보를 산출하도록 하고 있기 때문에, 다음 공정의 노광 장치에 있어서는, 이 산출된 포커스 보정 정보를 이용하여, 최적인 포커스 조정을 행하여 반입된 당해 기판을 신속하게 노광 처리할 수 있기 때문에, 스루풋의 향상 및 기판마다 혹은 쇼트마다 최적인 포커스 보정의 실시가 가능해진다.

본 발명의 제 7 관점에 의하면, 기판을 노광하는 노광 장치에 그 기판을 반입하기 전에, 그 기판 상에 형성된 복수의 마크 위치를 계측하는 사전 계측 공정과, 상기 사전 계측 공정에서 계측에 이용하는 계측 장치 내, 상기 계측 장치로부터 상기 노광 장치에 상기 기판을 반송하는 반송 장치 내, 및 상기 노광 장치 내 중 적어도 1 개의 장치 내에 있어서의 온도 변화를 계측하는 온도 계측 공정과, 상기 온도 계측 공정에서 계측된 온도 변화에 기초하여, 상기 사전 계측 공정에서 계측된 상기 마크의 위치 변화를 예측하는 예측 공정과, 상기 예측 공정에서 예측된 예측 정보에 기초하여, 당해 마크 각각의 설계 위치로부터의 오차가 최소가 되는 선형 보정 계수 및 비선형 보정 계수를 포함한 보정 정보를 산출하는 보정 정보 산출 공정을 구비하는 사전 계측 처리 방법이 제공된다.

본 발명에서는, 상기 본 발명의 제 3 관점과 관련되는 사전 계측 처리 방법과 동일하게, 기판 상의 마크 위치를 사전 계측하고 있지만, 기판의 반송 과정에 있어서 온도 변화가 생기면, 그 기판의 신축에 의해 사전 계측한 마크의 실제 위치가 온도 변화에 대응하여 변화한다. 이 온도 변화에 수반하는 마크 위치 변화는, 그 기판의 열팽창 계수 등으로부터 이론적으로, 또는 테스트 기판 등을 이용하여 미리 온도 변화와 마크 위치 변화의 관계를 실측하거나, 혹은 노광 시퀀스 중에 온도 변화와 마크 위치 변화의 관계를 실측하여 학습하는 등에 의해 구할 수 있다. 본 발명에서는, 온도 변화에 수반하는 마크 위치 변화를 예측하고, 이것에 기초하여 보정한 위치 정보에 기초하여, 보정 정보를 산출하도록 했으므로, 보다 고정밀한 위치 보정 실시가 가능해진다.

본 발명의 제 8 관점에 의하면, 기판을 노광하는 노광 장치에 그 기판을 반입하기 전에, 그 기판 상의 마크 위치, 마크 형상, 패턴 선폭, 패턴 결함, 포커스 오차, 표면 형상, 그 기판을 이미 노광한 다른 노광 장치 내의 온도, 습도 및 기압 중 적어도 하나를 계측하는 사전 계측 공정 (S21) 과, 상기 사전 계측 공정에서 계측된 계측 결과에 기초하여, 당해 기판의 노광 장치 내로의 반입 처리를 속행해야 할 지의 여부를 판단하는 판단 공정 (S25, S26, S29) 을 구비하는 사전 계측 처리 방법이 제공된다.

전공정에서 어떤 이상이 발생하여, 기판에 형성된 패턴을 요구된 정밀도로 형성할 수 없는 경우에는, 다음 노광 공정을 실시하는 것은, 쓸데없는 처리가 된다. 본 발명에서는, 기판 상의 마크나 패턴 등을 노광 장치에 반입하기 전에 사전 계측하거나, 혹은 전공정의 노광 장치 내의 온도 등의 환경 정보를 사전 계측하여, 실제로 이상이 발생하거나 혹은 이상이 발생할 가능성이 높은 경우에, 노광 장치로의 당해 기판 반입을 정지할 수 있기 때문에, 쓸데없는 처리를 행하는 것이 방지되어 노광 장치의 실질적인 가동률을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 제 9 관점에 의하면, 기판을 노광하는 노광 장치에 그 기판을 반입하기 전에, 그 기판에 관한 정보를 사전 계측하는 사전 계측 공정과, 상기 노광 장치의 동작 상황에 따라, 상기 사전 계측 공정에서의 계측 조건을 최적화하는 최적화 공정을 구비하는 사전 계측 처리 방법이 제공된다. 여기서, 노광 장치의 동작 상황에는, 노광 장치에 있어서의 동작 기준이 소정 기준으로부터 괴리된 경우 등에 이들을 정합시키기 위해 실시되는 캘리브레이션 (calibration) 의 실시 상황, 기판에 관한 정보 등의 계측 에러에 의해 재계측하는 등의 리트라이 (retry) 상황, 혹은 노광 장치에 의한 노광 처리의 중단 내지 정지 상황 등이 포함된다. 또, 계측 조건에는, 마크 위치의 계측이나 기판 표면 형상의 계측 등의 계측 항목, 계측하는 마크의 수 등의 계측 수, 1 계측당 데이터량 등이 포함되며, 이 계측 조건은, 노광 처리의 스루풋 저하를 초래하지 않는 범위에서 최대한이 되도록 최적화되는 것이 바람직하다.

예를 들어, 노광 장치에 있어서 캘리브레이션나 리트라이가 발생했을 경우에 는, 거기에 요구하는 시간만큼, 노광 처리가 지연되게 된다. 바꿔 말하면 사전 계측에 사용하는 시간을 그 만큼 길게 해도, 노광 처리의 스루풋에 악영향을 미치지 않게 된다. 사전 계측 공정에서는, 계측 항목, 계측 수, 데이터량 등이 많을수록 보다 상세한 분석이나 정확한 보정치 등의 산출이 가능해진다. 본 발명에서는, 노광 장치의 동작 상황에 맞추어 계측 조건을 최적화하도록 했으므로, 노광 처리의 스루풋를 저하시키는 경우 없이, 보다 상세한 분석이나 정확한 보정치의 산출이 가능해지고, 나아가서는 노광 정밀도를 향상시킬 수 있다.

본 발명의 제 10 관점에 의하면, 기판을 노광하는 노광 장치에 그 기판을 반입하기 전에, 그 기판에 관한 정보를 사전 계측하는 사전 계측 공정과, 상기 사전 계측 공정에서 계측된 계측 결과로부터 얻어지는 주기성에 맞추어, 상기 사전 계측 공정에서의 계측 조건을 최적화하는 최적화 공정을 구비하는 사전 계측 처리 방법이 제공된다. 여기서, 주기성에는, 로트의 투입 주기, 로트 내의 기판 처리 주기, 연월일 등의 시간 등이 포함된다. 또, 계측 조건에는, 이상 원인의 해석에 유효한 계측 항목, 계측 수, 1 계측당 데이터량 등이 포함된다.

예를 들어, 로트는 전공정에 있어서 아무런 장해나 이상이 없으면, 일정한 주기로 투입되는 경우가 많다. 이 주기가 길어진 경우에는, 전공정에 있어서 당해 로트에 대하여 어떤 장해나 이상이 발생한 것으로 추측할 수 있다. 본 발명에서는, 당해 주기성에 맞추어 사전 계측 공정에서의 계측 조건을 최적화, 즉 당해 장해나 이상의 원인을 해석하는 데에 유효한 계측 조건으로 사전 계측을 실시하도록 했으므로, 당해 장해나 이상의 원인을 보다 정확하게 특정하는 것이 가능해진 다.

본 발명의 제 11 관점에 의하면, 기판을 노광하는 노광 장치에 그 기판을 반입하기 전에, 그 기판에 관한 정보를 사전 계측하는 사전 계측 공정과, 상기 사전 계측 공정에서 계측된 계측 결과로부터 얻어지는 에러 건수에 맞추어, 상기 사전 계측 공정에서의 계측 조건을 최적화하는 최적화 공정을 구비하는 사전 계측 처리 방법이 제공된다. 여기서, 계측 조건에는, 이상 원인의 해석에 유효한 계측 항목, 계측 수, 1 계측당 데이터량 등이 포함된다.

전공정에 있어서 에러가 많이 발생하는 경우에는, 당해 에러의 원인을 특정할 필요가 있다. 그래서, 본 발명에서는, 당해 에러의 수에 맞추어 사전 계측 공정에서의 계측 조건을 최적화, 보다 구체적으로는 그 장해나 이상의 원인을 해석하는 데에 유효한 계측 조건으로 사전 계측을 실시하도록 했으므로, 당해 장해나 이상의 원인을 보다 정확하게 특정하는 것이 가능해진다.

본 발명의 제 12 관점에 의하면, 기판을 노광하는 노광 장치에 그 기판을 반입하기 전에, 그 기판에 관한 정보를 사전 계측하는 사전 계측 공정과 상기 사전 계측 공정에서 계측된 계측 정보에 기초하여, 상기 기판의 상기 노광 장치에 있어서의 노광시에 관련하는 데이터의 수집 조건을 최적화하는 공정을 구비하는 사전 계측 처리 방법이 제공된다. 여기서, 데이터 수집 조건에는, 데이터를 수집할지의 여부, 수집하는 데이터의 종류, 데이터량 등이 포함된다.

본 발명에서는, 사전 계측한 결과에 기초하여 노광 장치에서의 데이터 수집을 최적화하도록 했으므로, 예를 들어, 사전 계측한 결과가 양호하면, 노광 장치에 있어서, 사전 계측한 것과 동일한 데이터 수집은 불필요한 것으로 생각되고, 혹은 사전 계측한 결과가 불량하면, 재계측하여 데이터를 수집하거나, 혹은 관련되는 다른 종류의 데이터 계측을 실시함으로써, 데이터 수집의 효율화를 도모할 수 있다.

본 발명의 제 13 관점에 의하면, 기판을 노광하는 노광 장치에 그 기판을 반입하기 전에, 그 기판에 관한 정보를 사전 계측하는 사전 계측 공정과, 상기 기판을 상기 노광 장치로 노광할 때에 수집하는 데이터의 수집 조건에 기초하여, 상기 사전 계측 공정에서의 데이터 수집 조건을 최적화하는 최적화 공정을 구비하는 사전 계측 처리 방법이 제공된다.

본 발명에서는, 노광 장치에 있어서의 데이터 수집 조건에 기초하여 사전 계측시의 데이터 수집 조건을 최적화하도록 했기 때문에, 예를 들어, 노광 장치에서 수집하게 되어 있는 데이터를, 사전 계측에서도 수집하면, 동일한 데이터를 중복하여 수집하게 되어, 효율적이지 못한 경우가 있다. 이러한 경우에, 중복 수집을 피함으로써, 데이터 수집의 고효율화를 도모할 수 있다.

또한, 상기 제 1∼제 13 관점과 관련되는 사전 계측 처리 방법에 있어서, 상기 사전 계측 공정은, 상기 노광 장치에 인라인 접속된 도포·현상 장치 내에 설치된 계측 장치에서 행하도록 하거나, 혹은 상기 노광 장치와는 독립적으로 설치된 계측 장치에서 행하도록 할 수 있다.

본 발명의 제 14 관점에 의하면, 기판을 노광하는 노광 장치 (200, 13) 와 상기 노광 장치에 상기 기판을 반입하기 전에, 그 기판에 형성된 마크를 계측하는 사전 계측 장치 (400) 와 상기 사전 계측 장치에서 계측된 당해 마크에 관한 파형 데이터를, 상기 노광 장치, 그 노광 장치와는 독립적으로 설치된 해석 장치 (600), 및 그들 장치 중 적어도 한쪽을 관리하기 위해 그들 장치보다도 상위에 위치하는 관리 장치 (500, 700) 중, 적어도 하나의 장치에 통지하는 통지 장치 (400, 450 및 접속 케이블) 를 구비하는 노광 시스템이 제공된다. 이 경우에 있어서, 상기 사전 계측 장치에서 계측된 마크를 소정의 평가 기준에 따라서 평가하는 평가 장치 (450, 600, 13) 를 추가로 구비하고, 상기 통지 장치는, 상기 평가 장치에서의 평가 결과에 맞추어, 상기 파형 데이터의 통지 또는 통지의 금지를 선택 가능하도록 하는 것이 바람직하다. 상기 본 발명의 제 1 관점과 관련되는 사전 계측 처리 방법과 동일한 작용 효과를 달성할 수 있다.

본 발명의 제 15 관점에 의하면, 기판을 노광하는 노광 장치 (200, 13) 와 상기 노광 장치에 상기 기판을 반입하기 전에, 그 기판에 형성된 마크를 계측하는 사전 계측 장치 (400) 와, 상기 사전 계측 장치에서 계측된 마크를 소정의 평가 기준에 따라 평가하는 평가 장치 (450) 와, 상기 평가 장치에 의해 구하여진 평가 결과 혹은 평가에 관련하는 정보를, 상기 노광 장치, 그 노광 장치와는 독립적으로 설치된 해석 장치 (600), 및 그들 장치 중 적어도 한쪽을 관리하기 위해 그들 장치보다도 상위에 위치하는 관리 장치 (500, 700) 중, 적어도 하나의 장치에 통지하는 통지 장치 (400, 450 및 접속 케이블) 를 구비하는 노광 시스템이 제공된다. 상기 본 발명의 제 2 관점과 관련되는 사전 계측 처리 방법과 동일한 작용 효과를 달성할 수 있다.

본 발명의 제 16 관점에 의하면, 기판을 노광하는 노광 장치 (200, 13) 에 그 기판을 반입하기 전에, 그 기판 상의 마크 위치, 마크 형상, 패턴 선 폭, 패턴 결함, 포커스 오차, 표면 형상, 그 기판을 이미 노광한 다른 노광 장치 내의 온도, 습도 및 기압 중 적어도 하나를 계측하는 사전 계측 장치 (400) 와, 상기 사전 계측 장치에서 계측된 계측 결과에 기초하여, 당해 기판의 노광 장치 내로의 반입 처리를 속행해야할지 여부를 판단하는 판단 장치 (450, 600, 13) 를 구비하는 노광 시스템이 제공된다. 상기 서술한 본 발명의 제 8 관점과 관련되는 사전 계측 처리 방법과 동일한 작용 효과를 달성할 수 있다.

본 발명의 제 17 관점에 의하면, 기판 상에 패턴을 전사 노광하는 노광 장치 (200) 내에서의 노광 처리 전 또는 노광 처리 후에, 상기 기판에 대해서 소정 처리를 실시하는 기판 처리 장치 (300) 에 있어서, 마스크의 패턴을 통하여 기판을 노광하는 노광 장치에 그 기판을 반입하기 전에, 그 기판 상의 마크 위치, 마크 형상, 패턴 선폭, 패턴 결함, 포커스 오차, 표면 형상, 그 기판을 이미 노광한 다른 노광 장치 내의 온도, 습도 및 기압 중 적어도 하나를 계측하는 사전 계측 장치 (400) 와, 상기 사전 계측 장치에서 계측된 계측 결과에 기초하여, 당해 기판의 상기 노광 장치 내로의 반입 처리를 속행해야할지의 여부를 판단하는 판단 장치 (450) 를 구비하는 기판 처리 장치가 제공된다. 이에 의하면, 상기 본 발명의 제 3 관점과 관련되는 사전 계측 처리 방법과 동일한 작용 효과를 달성할 수 있다.

또한, 일례로서 상기 본 발명의 제 14∼제 16 관점과 관련되는 노광 시스템에 있어서, 상기 사전 계측 장치는, 상기 노광 장치에 인라인 접속된 도포·현상 장치 내에 설치된다.

본 발명에 의하면, 고성능, 고품질인 마이크로 디바이스 등을 높은 스루풋으로 고효율로 제조할 수 있게 된다는 효과가 있다.

도면의 간단한 설명

도 1 은 본 발명의 실시 형태와 관련되는 노광 시스템의 전체 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 2 는 본 발명의 실시 형태와 관련되는 노광 시스템이 구비하는 노광 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.

도 3 은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 노광 장치에 인라인 접속된 도포 현상 장치 등의 개략 구성을 나타내는 도면이다.

도 4 는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 인라인 계측기, 오프라인 계측기에 채용되는 사전 계측 센서의 일례를 나타내는 도면이다.

도 5 는 본 발명의 실시 형태의 프로세스 처리 흐름을 나타내는 플로우차트이다.

도 6 은 본 발명의 실시 형태의 파이프 라인 처리를 설명하기 위한 도면이다.

도 7 은 본 발명의 실시 형태의 인라인 사전 계측에 의한 얼라인먼트 최적화 시퀀스를 나타내는 플로우차트이다.

도 8a 는 본 발명의 실시 형태의 서치 얼라인먼트 마크의 일례를 나타내는 도면이다.

도 8b 는 도 8a 의 서치 얼라인먼트 마크 계측 신호의 평균적인 신호 강도 분포를 나타내는 도면이다.

도 8c 는 도 8b 의 신호 강도 분포의 미분 파형을 나타내는 도면이다.

도 8d 는 도 8c 의 미분 파형에 대해서 내로우 다운 (narrow down) 처리를 행한 후의 에지 후보를 나타내는 도면이다.

도 9 는 본 발명의 실시 형태의 인라인 사전 계측에 의한 쇼트 배열 보정 (GCM) 의 운용 시퀀스를 나타내는 플로우차트이다.

도 10 은 본 발명의 실시 형태의 인라인 사전 계측에 의한 고차 보정 계수 (GCM 보정치) 의 최적화 시퀀스를 나타내는 플로우차트이다.

도 11a 는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 보정 계수의 「오프셋 (dx=Cx_00)」성분의 내용을 나타내는 도면이다.

도 11b 는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 보정 계수의 「오프셋 (dy=Cy_00)」성분의 내용을 나타내는 도면이다.

도 11c 는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 보정 계수의「배율 (dx=Cx_10×x)」성분의 내용을 나타내는 도면이다.

도 11d 는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 보정 계수의 「배율 (dy=Cy_01×y)」성분의 내용을 나타내는 도면이다.

도 11e 는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 보정 계수의 「마름모형 (dx=Cx_O1×y)」성분의 내용을 나타내는 도면이다.

도 11f 는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 보정 계수의 「마름모형 (dy=Cy_10×x)」성분의 내용을 나타내는 도면이다.

도 11g 는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 보정 계수의 「편심 (dx=Cx_2O×x²)」성분의 내용을 나타내는 도면이다.

도 11h 는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 보정 계수의 「편심 (dy=Cy_02×y²)」성분의 내용을 나타내는 도면이다.

도 11i 는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 보정 계수의 「사다리형 (dx=Cx_11×x×y)」성분의 내용을 나타내는 도면이다.

도 11j 는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 보정 계수의 「사다리형 (dy=Cy_11×y×x)」성분의 내용을 나타내는 도면이다.

도 12a 는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 보정 계수의 「부채형 (dx=Cx_O2×y²)」성분의 내용을 나타내는 도면이다.

도 12b 는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 보정 계수의 「부채형 (dy=Cy_2O×x²)」성분의 내용을 나타내는 도면이다.

도 12c 는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 보정 계수의 「C자 배율 (dx=Cx_3O×x³)」성분의 내용을 나타내는 도면이다.

도 12d 는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 보정 계수의 「C자 배율 (dy=Cy_03×y³)」성분의 내용을 나타내는 도면이다.

도 12e 는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 보정 계수의 「아코디언 (dx=Cx_21×x²×y)」성분의 내용을 나타내는 도면이다.

도 12f 는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 보정 계수의 「아코디언 (dy=Cy_12×y²×x)」성분의 내용을 나타내는 도면이다.

도 12g 는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 보정 계수의 「C자 Dist. (dx=Cx_12×x×y²)」성분의 내용을 나타내는 도면이다.

도 12h 는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 보정 계수의 「C자 Dist. (dy=Cy_21×y×x²)」성분의 내용을 나타내는 도면이다.

도 12i 는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 보정 계수의 「파형 (dx=Cx_O3×y³)」성분의 내용을 나타내는 도면이다.

도 12j 는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 보정 계수의 「파형 (dy=Cy_3O×x³)」성분의 내용을 나타내는 도면이다.

도 13 은 본 발명의 실시 형태의 인라인 사전 계측 디스토션 보정 (SDM) 의 운용 시퀀스를 나타내는 플로우차트이다.

도 14 는 본 발명의 실시 형태의 인라인 사전 계측에 의한 디스토션 보정 계수 (SDM 보정치) 의 최적화 시퀀스를 나타내는 플로우차트이다.

도 15 는 인라인 사전 계측에 의한 포커스 단차 보정의 운용 시퀀스를 나타내는 플로우차트이다.

도 16 은 전자 디바이스의 제조 공정을 나타내는 플로우차트이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명의 실시 형태를, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

[노광 시스템]

우선, 본 실시 형태와 관련되는 노광 시스템의 전체 구성에 대하여, 도 1 을 참조하여 설명한다. 이 노광 시스템 (100) 은, 반도체 웨이퍼나 유리 플레이트 등의 기판을 처리하여 마이크로 디바이스 등의 장치를 제조하는 기판 처리 공장에 설치되고, 동일 도면에 나타내는 바와 같이, 레이저 광원 등의 광원을 구비한 노광 장치 (200), 그 노광 장치 (200) 에 인접하여 배치된 도포 현상 장치 (동일 도면에서는 「트랙」으로 표시; 300) 및 그 도포 현상 장치 (300) 내에 배치된 인라인 계측기 (400) 를 구비하고 있다. 동일 도면에서는, 도시의 편의상, 노광 장치 (200) 및 인라인 계측기 (400) 를 포함하는 도포 현상 장치 (300) 는, 이들을 일체화한 기판 처리 장치로 하여 하나만을 표시하고 있지만, 실제로 기판 처리 장치는 복수 설치되어 있다. 기판 처리 장치는, 기판에 대해서, 포토레지스트 등의 감광제를 도포하는 도포 공정, 감광제가 도포된 기판 상에 마스크 또는 레티클 패턴의 이미지를 투영 노광하는 노광 공정, 및 노광 공정이 종료된 기판을 현상하는 현상 공정 등을 행한다.

또, 노광 시스템 (100) 은, 각 노광 장치 (200) 에 의해 실시되는 노광 공정을 집중적으로 관리하는, 즉 노광 장치보다도 상위에 위치하여 그 노광 장치를 관리하는 관리 장치인 노광 공정 관리 콘트롤러 (500), 각종 연산 처리나 해석 처리 를 행하는 해석 시스템 (600), 오프라인 계측기 (800) 나 해석 시스템 (600; 인라인 계측기 (400)) 이나 노광 공정 관리 콘트롤러 (500; 노광 장치 (200)) 보다 상위에 위치하고, 이들을 관리하기 위한 공장 내 생산 관리 호스트 시스템 (700), 및 오프라인 계측기 (800) 도 구비하고 있다. 이 노광 시스템 (100) 을 구성하고 있는 각 장치 중, 적어도 각 기판 처리 장치 (200, 300) 및 오프라인 계측기 (800) 는, 기온 및 습도가 관리된 클린룸 내에 설치되어 있다. 또, 각 장치는, 기판 처리 공장 내에 부설된 LAN (Local Area Network) 등의 네트워크 또는 전용 회선 (유선 또는 무선) 을 통하여 접속되어 있고, 이들 사이에서 적절하게 데이터 통신할 수 있게 되어 있다.

각 기판 처리 장치에 있어서, 노광 장치 (200) 및 도포 현상 장치 (300) 는 서로 인라인 접속되어 있다. 여기의 인라인 접속이란, 장치간 및 그 장치 내의 처리 유닛간을, 로봇 아암이나 슬라이더 등의 기판을 자동 반송하는 반송 장치를 통하여 접속하는 것을 의미한다. 인라인 계측기 (400) 는, 뒤에 상세하게 서술하지만, 도포 현상 장치 (300) 내에 배치되는 복수의 처리 유닛 중 하나로서 설치되어 있고, 노광 장치 (200) 에 기판을 반입하기 전에, 미리 기판에 관한 각종 정보를 계측하는 장치이다. 오프라인 계측기 (800) 는, 다른 장치와는 독립적으로 설치된 계측 장치이며, 이 노광 시스템 (100) 에 대하여, 단일 또는 복수 설치되어 있다.

[노광 장치]

각 기판 처리 장치가 구비하는 노광 장치 (200) 의 구성을, 도 2 를 참조하 여 설명한다. 이 노광 장치 (200) 는, 물론 스텝 앤드 스캔 방식 (주사 노광 방식) 의 노광 장치이어도 되나, 여기에서는, 일례로서 스텝 앤드 리피트 방식 (일괄 노광 방식) 의 노광 장치에 대하여 설명한다.

또한, 이하의 설명에 있어서는, 도 2 중에 나타내어진 XYZ 직교 좌표계를 설정하고, 이 XYZ 직교 좌표계를 참조하면서 각 부재의 위치 관계에 대하여 설명한다. XYZ 직교 좌표계는, X 축 및 Z 축이 지면에 대해서 평행이 되도록 설정되고, Y 축이 지면에 대해서 수직이 되는 방향으로 설정되어 있다. 도면 중의 XYZ 좌표계는, 실제로는 XY 평면이 수평면에 평행한 면으로 설정되고, Z 축이 연직 상방향으로 설정된다.

도 2 에 있어서, 조명 광학계 (1) 는 후술하는 노광 제어 장치 (13) 로부터 노광광 출사를 지시하는 제어 신호가 출력된 경우에, 거의 균일한 조도를 가지는 노광광 (EL) 을 출사하여 레티클 (2) 을 조명한다. 노광광 (EL) 의 광축은 Z 축 방향에 대해서 평행으로 설정되어 있다. 노광광 (EL) 으로는, 예를 들어, g선 (파장 436㎚), i선 (파장 365㎚), KrF 엑시머 레이저 (파장 248㎚), ArF 엑시머 레이저 (파장 193㎚), F₂ 레이저 (파장 157㎚) 가 이용된다.

레티클 (2) 은, 포토레지스트가 도포된 웨이퍼 (기판; W) 상에 전사하기 위한 미세한 패턴을 가지고, 레티클 홀더 (3) 상에 유지되어 있다. 레티클 홀더 (3) 는 베이스 (4) 상의 XY 평면 내에서 이동 및 미소 회전을 할 수 있도록 지지되어 있다. 장치 전체의 동작을 제어하는 노광 제어 장치 (13) 가, 베이스 (4) 상의 구동 장치 (5) 를 통하여 레티클 스테이지 (3) 의 동작을 제어하여, 레티클 (2) 의 위치를 설정한다.

노광광 (EL) 이 조명 광학계 (1) 로부터 출사되었을 경우에는, 레티클 (2) 의 패턴 이미지가 투영 광학계 (6) 를 통하여 웨이퍼 (W) 상의 디바이스가 되는 부분인 각 쇼트 영역에 투영된다. 투영 광학계 (6) 는 복수의 렌즈 등의 광학 소자를 가지고, 그 광학 소자의 초재 (硝材) 로서는 노광광 (EL) 의 파장에 맞추어 석영, 형석 등의 광학 재료에서 선택된다. 웨이퍼 (W) 는 웨이퍼 홀더 (7) 를 통하여 Z 스테이지 (8) 에 탑재되어 있다. 투영 광학계 (6) 내의 광학 소자는, 후술하는 투영 광학계 (6) 의 결상 특성 (배율이나 디스토션 등) 을 조정하기 위해, Z 축 방향으로 미소 이동할 수 있음과 함께, X 축 및 Y 축 둘레로 미소 회전할 수 있게 되어 있다. 또한, 투영 광학계 (6) 의 결상 특성 조정은, 광학 소자간의 기압을 변화시킴으로써 행하도록 해도 된다.

Z 스테이지 (8) 는, 웨이퍼 (W) 의 Z 축 방향 위치를 미세 조정시키는 스테이지이며, XY 스테이지 (9) 상에 탑재되어 있다. XY 스테이지 (9) 는, XY 평면 내에서 웨이퍼 (W) 를 이동시키는 스테이지이다. 또한, 도시는 생략하였지만, 웨이퍼 (W) 를 XY 평면 내에서 미소 회전시키는 스테이지 및 Z 축에 대한 각도를 변화시켜 XY 평면에 대한 웨이퍼 (W) 의 기울기를 조정하는 스테이지도 설치되어 있다.

웨이퍼 홀더 (7) 상면의 일단에는 L 자형의 이동 거울 (10) 이 장착되며, 이동 거울 (10) 의 경면 (鏡面) 에 대향한 위치에 레이저 간섭계 (11) 가 배치되어 있다. 도 2 에서는 도시를 간략화하였지만, 이동 거울 (10) 은 X 축에 수직인 경면을 가지는 평면 거울 및 Y 축에 수직인 경면을 가지는 평면 거울로 구성되어 있다. 또, 레이저 간섭계 (11) 는, X 축을 따라 이동 거울 (10) 에 레이저 빔을 조사하는 2 개의 X 축용 레이저 간섭계 및 Y 축을 따라 이동 거울 (10) 에 레이저 빔을 조사하는 Y 축용 레이저 간섭계로 구성되고, X 축용 1 개의 레이저 간섭계 및 Y 축용 1 개의 레이저 간섭계에 의해, 웨이퍼 홀더 (7) 의 X 좌표 및 Y 좌표가 계측된다.

또, X 축용 2 개의 레이저 간섭계의 계측치 차이에 의해, 웨이퍼 홀더 (7) 의 XY 평면 내에 있어서의 회전각이 계측된다. 레이저 간섭계 (11) 에 의해 계측된 X 좌표, Y 좌표 및 회전각 정보는 스테이지 구동계 (12) 에 공급된다. 이들 정보는 위치 정보로서 스테이지 구동계 (12) 로부터 노광 제어 장치 (13) 에 출력된다. 노광 제어 장치 (13) 는, 공급된 위치 정보를 모니터하면서 스테이지 구동계 (12) 를 통하여, 웨이퍼 홀더 (7) 의 위치 결정 동작을 제어한다. 또한, 도 2 에는 나타내지 않았지만, 레티클 홀더 (3) 에도 웨이퍼 홀더 (7) 에 설치된 이동 거울 및 레이저 간섭계와 동일한 것이 설치되어 있어, 레티클 홀더 (3) 의 XYZ 위치 등의 정보가 노광 제어 장치 (13) 에 공급된다.

투영 광학계 (6) 의 측방에는 오프 액시스 방식의 촬상식 얼라인먼트 센서 (14) 가 설치되어 있다. 이 얼라인먼트 센서 (14) 는, FIA (Field Image Alignment) 방식의 얼라인먼트 장치이다. 얼라인먼트 센서 (14) 는, 웨이퍼 (W) 에 형성된 얼라인먼트 마크를 계측하는 센서이다. 얼라인먼트 센서 (14) 에는, 할로겐 램프 (15) 로부터 광섬유 (16) 를 통하여 웨이퍼 (W) 를 조명하기 위 한 조사광이 입사된다. 여기서, 조명광의 광원으로서 할로겐 램프 (15) 를 이용하는 것은, 할로겐 램프 (15) 의 출사광 파장역은 500∼800㎚ 이라는, 웨이퍼 (W) 상면에 도포된 포토레지스트를 감광하지 않는 파장역이며, 및 파장 대역이 넓기 때문에, 웨이퍼 (W) 표면에 있어서의 반사율 파장 특성의 영향을 경감시킬 수 있기 때문이다.

얼라인먼트 센서 (14) 로부터 출사된 조명광은 프리즘 미러 (17) 에 의해 반사된 후, 웨이퍼 (W) 상면을 조사한다. 얼라인먼트 센서 (14) 는, 웨이퍼 (W) 상면으로부터의 반사광을 프리즘 미러 (17) 를 통하여 취입하고, 검출 결과를 전기 신호로 변환하여 얼라인먼트 신호 처리계 (18) 에 출력한다. 얼라인먼트 신호 처리계 (18) 는, 얼라인먼트 센서 (14) 로부터의 검출 결과에 기초하여, 얼라인먼트 마크의 XY 평면 내에 있어서의 위치를 구하고, 이것을 웨이퍼 위치 정보로서 노광 제어 장치 (13) 에 출력한다.

노광 제어 장치 (13) 는, 스테이지 구동계 (12) 로부터 출력되는 위치 정보 및 얼라인먼트 신호 처리계 (18) 로부터 출력되는 웨이퍼 위치 정보에 기초하여, 노광 장치의 전체 동작을 제어한다. 구체적으로 설명하면, 노광 제어 장치 (13) 는, 얼라인먼트 신호 처리계 (18) 로부터 출력되는 위치 정보 및 필요에 따라서 후술하는 인라인 계측기 (400) 로부터 공급되는 각종 데이터 등에 기초하여 후술하는 각종 연산을 실시한 다음, 구동계 (12) 에 대해서 구동 제어 신호를 출력한다. 구동계 (12) 는 이 구동 제어 신호에 기초하여, XY 스테이지 (9) 나 Z 스테이지 (8) 를 스텝 구동한다. 이 때, 노광 제어 장치 (13) 는, 우선 웨이퍼 (W) 에 형성된 기준 마크의 위치가 얼라인먼트 센서 (14) 에 의해 검출되도록 구동계 (12) 에 대해서 구동 제어 신호를 출력한다. 구동계 (12) 가 XY 스테이지 (9) 를 구동하면 얼라인먼트 센서 (14) 의 검출 결과가 얼라인먼트 신호 처리계 (18) 에 출력된다. 이 검출 결과로부터, 예를 들어 얼라인먼트 센서 (14) 의 검출 중심과 레티클 (2) 의 투영이미지 중심 (투영 광학계 (6) 의 광축 AX) 과의 어긋남량인 베이스 라인량이 계측된다. 그리고, 얼라인먼트 센서 (14) 에서 계측된 얼라인먼트 마크 위치에, 상기 베이스 라인량을 가산하여 얻은 값에 기초하여, 웨이퍼 (W) 의 X 좌표 및 Y 좌표를 제어함으로써, 각 쇼트 영역을 각각 노광 위치에 맞추어 넣도록 되어 있다.

[도포 현상 장치]

다음으로, 각 기판 처리 장치가 구비하는 도포 현상 장치 (300) 및 기판 반송 장치에 대하여, 도 3 을 참조하여 설명한다. 도포 현상 장치 (300) 는, 노광 장치 (200) 를 둘러싸는 챔버에 인라인 방식으로 접하도록 설치되어 있다. 도포 현상 장치 (300) 에는, 그 중앙부를 가로지르듯이 웨이퍼 (W) 를 반송하는 반송 라인 (301) 이 배치되어 있다. 이 반송 라인 (301) 의 일단에 미(未)노광 혹은 전공정의 기판 처리 장치로 처리가 이루어진 다수의 웨이퍼 (W) 를 수납하는 웨이퍼 캐리어 (302) 와, 본 기판 처리 장치에서 노광 공정 및 현상 공정을 끝낸 다수의 웨이퍼 (W) 를 수납하는 웨이퍼 캐리어 (303) 가 배치되어 있고, 반송 라인 (301) 의 타단에 노광 장치 (200) 챔버 측면의 셔터가 부착된 반송구 (도시 생략) 가 설치되어 있다.

또, 도포 현상 장치 (300) 에 설치된 반송 라인 (301) 의 일측을 따라 코터부 (도포부; 310) 가 형성되어 있고, 타측을 따라 디벨로퍼부 (현상부; 320) 가 형성되어 있다. 코터부 (310) 는, 웨이퍼 (W) 에 포토레지스트를 도포하는 레지스트 코터 (311), 그 웨이퍼 (W) 상의 포토레지스트를 프리 베이크하기 위한 핫 플레이트로 이루어지는 프리 베이크 장치 (312), 및 프리 베이크된 웨이퍼 (W) 를 냉각하기 위한 쿨링 장치 (313) 를 구비하여 구성되어 있다.

디벨로퍼부 (320) 는, 노광 처리 후의 웨이퍼 (W) 상의 포토레지스트를 베이킹하는, 이른바 PEB (Post-Exposure Bake) 를 행하기 위한 포스트 베이크 장치 (321), PEB 가 행하여진 웨이퍼 (W) 를 냉각하기 위한 쿨링 장치 (322), 및 웨이퍼 (W) 상의 포토레지스트 현상을 행하기 위한 현상 장치 (323) 를 구비하여 구성되어 있다.

또한 본 실시 형태에서는, 웨이퍼 (W) 를 노광 장치 (200) 에 보내기 전에, 당해 웨이퍼 (W) 에 관한 정보를 사전 계측하는 인라인 계측기 (400) 가 인라인 설치되어 있다.

도시는 하지 않았지만, 현상 장치 (323) 에서 현상된 웨이퍼 (W) 에 형성된 포토레지스트의 패턴 (레지스트 패턴) 형상을 측정하는 측정 장치를 인라인 설치해도 된다. 이 측정 장치는, 웨이퍼 (W) 상에 형성되어 있는 레지스트 패턴의 형상 (예를 들어 패턴의 선폭, 패턴의 중첩 오차 등) 을 측정하기 위한 것이다. 단, 이 실시 형태에서는, 장치 비용 저감이라는 관점으로부터, 이러한 패턴 형상의 오차도 인라인 계측기 (400) 로 계측하는 것으로 한다.

또한, 코터부 (310) 를 구성하는 각 유닛 (레지스트 코터 (311), 프리 베이크 장치 (312), 쿨링 장치 (313)), 디벨로퍼부 (320) 를 구성하는 각 유닛 (포스트 베이크 장치 (321), 쿨링 장치 (322), 현상 장치 (323)), 및 인라인 계측기 (400) 의 구성 및 배치에 대하여, 도 3 의 표시는 편의적인 것으로, 실제로는 추가로 복수의 다른 처리 유닛이나 버퍼 유닛 등이 설치됨과 함께, 각 유닛은 공간적으로 배치되고, 각 유닛간에 웨이퍼 (W) 를 반송하는 로봇 아암이나 승강기 등도 설치되어 있다. 또, 처리 순서도 항상 동일한 것은 아니고, 웨이퍼 (W) 가 각 유닛간을 어떠한 경로로 통과하여 처리되는가는, 처리 유닛의 처리 내용이나 전체적인 처리 시간의 고속화 등의 관점으로부터 최적화되어 동적으로 변경되는 경우가 있다.

노광 장치 (200) 가 구비하는 주제어계로서의 노광 제어 장치 (13), 코터부 (310) 및 디벨로퍼부 (320), 인라인 계측기 (400) 그리고 해석 시스템 (600) 은, 유선 또는 무선으로 접속되어 있고, 각각의 처리 개시 또는 처리 종료를 나타내는 신호가 송수신된다. 또한, 인라인 계측기 (400) 로 계측된 생신호 파형 데이터 (후술하는 촬상 소자 (422) 로부터의 1차 출력, 또는 이것을 신호 처리한 데이터로서 원래의 생신호 파형 데이터와 동등한 내용을 가지거나 혹은 원래의 파형 데이터로 복원할 수 있는 것), 이것을 소정 알고리즘에 의해 처리한 계측 결과, 혹은 그 계측 결과에 기초하여 평가한 평가 결과가 노광 제어 장치 (13) 에 직접적으로, 혹은 해석 시스템 (600) 을 통하여 노광 제어 장치 (13) 에 보내진다 (통지된다). 노광 제어 장치 (13) 는, 그 노광 제어 장치 (13) 에 부속되는 하드 디스크 등의 기억 장치에, 보내진 정보를 기록한다.

노광 장치 (200) 내에는, 도포 현상 장치 (300) 에 설치된 반송 라인 (301) 의 중심축 연장선을 거의 따르도록 제 1 가이드 부재 (201) 가 배치되고, 제 1 가이드 부재 (201) 의 단부 상방에 직교하도록, 제 2 가이드 부재 (202) 가 배치되어 있다.

제 1 가이드 부재 (201) 에는 제 1 가이드 부재 (201) 를 따라 슬라이딩 가능하도록 구성된 슬라이더 (203) 가 배치되어 있고, 이 슬라이더 (203) 에는 회전 및 상하 운동이 자유롭게 웨이퍼 (W) 를 유지하는 제 1 아암 (204) 이 설치되어 있다. 또, 제 2 가이드 부재 (202) 에는 웨이퍼 (W) 를 유지한 상태에서 제 2 가이드 부재 (202) 를 따라 슬라이딩 가능하도록 구성된 제 2 아암 (205) 이 배치되어 있다. 제 2 가이드 부재 (202) 는, 웨이퍼 스테이지 (9) 의 웨이퍼 로딩 위치까지 연장되어 있고, 제 2 아암 (205) 에는 제 2 가이드 부재 (202) 에 직교하는 방향으로 슬라이딩하는 기구도 구비되어 있다.

또, 제 1 가이드 부재 (201) 와 제 2 가이드 부재 (202) 가 교차하는 위치 근방에 웨이퍼 (W) 의 프리얼라인먼트를 행하기 위해서 회전 및 상하 운동이 가능한 수수 (授受) 핀 (206) 이 설치되고, 수수 핀 (206) 의 주위에는, 웨이퍼 (W) 외주부의 절결 부분 (노치부) 및 2 개소의 웨이퍼 에지부의 위치, 또는 웨이퍼 (W) 외주부에 형성된 오리엔테이션 플랫 및 웨이퍼 에지부를 검출하기 위한 위치 검출 장치 (도시 생략) 가 설치되어 있다. 제 1 가이드 부재 (201), 제 2 가이드 부재 (202), 슬라이더 (203), 제 1 아암 (204), 제 2 아암 (205), 및 수수 핀 (206) 등으로 웨이퍼 로더계 (기판 반송 장치) 가 구성되어 있다.

또, 노광 장치 (200) 의 챔버 내부 온도를 계측하는 온도 센서, 습도를 계측하는 습도 센서, 및 대기압을 계측하는 대기압 센서 등의 환경 센서 (DT1), 기판 처리 장치 외부 (즉, 클린 룸 내) 의 온도를 계측하는 온도 센서, 습도를 계측하는 습도 센서, 및 대기압을 계측하는 대기압 센서 등의 환경 센서 (DT2), 반송 라인 (301) 근방의 온도나 습도나 기압 등을 계측하는 환경 센서 (DT3) 및 인라인 계측 장치 (400) 내의 온도나 습도나 기압 등을 계측하는 환경 센서 (DT4) 가 설치되어 있고, 이들의 센서 (DT1)∼(DT4) 의 검출 신호는 노광 제어 장치 (13) 에 공급되어, 노광 제어 장치 (13) 에 부속되는 하드 디스크 등의 기억 장치에 일정 기간 기록된다.

[인라인 계측기]

다음에, 인라인 계측기 (400) 에 대하여 설명한다. 인라인 계측기 (400) 는, 사전 계측 센서를 구비하고 있고, 이 사전 계측 센서는, 기판에 관한 정보의 종류, 즉 계측 항목에 대응하여 적어도 하나가 설치된다. 예를 들어, 웨이퍼 상에 형성된 얼라인먼트 마크나 그 외의 마크, 패턴의 선폭·형상·결함을 계측하는 센서, 웨이퍼의 표면 형상 (플랫니스 (flatness)) 을 계측하는 센서, 포커스 센서 등이 예시된다. 센서는 계측 항목, 웨이퍼 상태, 해상도, 그 외에 맞추어 유연하게 대응하기 위해, 복수 종류를 설치하고, 상황에 맞추어 선택하여 사용할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 오프라인 계측기 (800) 에 대해서도, 이것과 동일한 것을 이용할 수 있으므로, 그 설명은 생략한다. 단, 인라인 계측기 (400) 와 오프라인 계측기 (800) 는, 물론 그 계측 방식 (계측 원리도 포함) 이나 계측 항목이 다른 것을 채용해도 된다.

이하, 일례로서 웨이퍼에 형성되어 있는 얼라인먼트 마크 위치의 계측을 행하는 사전 계측 센서를 이용한 인라인 계측기에 대하여, 도 4 를 참조하여 설명한다.

도 4 에 나타내어져 있는 바와 같이, 인라인 계측기 (400) 는, 사전 계측 센서 (410), 및 사전 계측 제어 장치 (450) 를 구비하여 구성되어 있다. 또, 도시는 생략하였지만, 계측 대상인 웨이퍼 (W) 의 XYX 축 방향의 위치 및 Z 축에 대한 기울기를 조정하기 위한 스테이지 장치, 그리고 웨이퍼 (W) 의 위치나 자세를 계측하기 위한 레이저 간섭계 시스템도 구비하고 있다. 스테이지 장치는, XY 스테이지, Z 스테이지 및 웨이퍼 홀더를 구비하여 구성되고, 이들은, 노광 장치 (200) 에 대하여 이미 서술한 XY 스테이지 (9), Z 스테이지 (8) 및 웨이퍼 홀더 (7) 와 동일한 구성이다. 레이저 간섭계 시스템도, 노광 장치 (200) 의 이동 거울 (10) 및 레이저 간섭계 (11) 와 동일한 구성이다.

이 인라인 계측기 (400) 에 있어서의 사전 계측 센서 (410) 는, 웨이퍼 (W) 에 형성되어 있는 얼라인먼트 마크의 위치를 계측하는 센서이며, 노광 장치 (200) 가 구비하는 촬상식 얼라인먼트 센서 (14) 와 기본적으로 동일한 것을 이용할 수 있다. 여기에서는, 일례로서 FIA (Field Image Alignment) 방식에 이용되는 센서에 대하여 설명하지만, LSA (Laser Step Alignment) 방식, 혹은 LIA (Laser Interferometric Alignment) 방식에 이용되는 센서이어도 된다.

또한, LSA 방식의 센서는, 레이저광을 기판에 형성된 얼라인먼트 마크에 조 사하고, 회절·산란된 광을 이용하여 그 얼라인먼트 마크의 위치를 계측하는 얼라인먼트 센서이며, LIA 방식의 얼라인먼트 센서는, 기판 표면에 형성된 회절 격자 형상의 얼라인먼트 마크에, 미세하게 파장이 다른 레이저광을 2 방향으로부터 조사하고, 그 결과 발생하는 2 개의 회절광을 간섭시켜, 이 간섭광의 위상으로부터 얼라인먼트 마크의 위치 정보를 검출하는 얼라인먼트 센서이다. 인라인 계측기 (400) 는, 노광 장치 (200) 의 경우와 동일하게, 이들 3 개 방식의 센서 가운데, 2 개 이상의 센서를 마련하여 2 개 이상의 3 개 방식 센서를 설치하고, 각각의 특징 및 상황에 맞추어 구분하여 사용할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 또 일본 공개특허공보 2003-224057호에 나타내어져 있는, 피계측 마크의 비대칭성을 측정하는 센서를 구비하도록 해 두어도 된다.

도 4 에 있어서, 사전 계측 센서 (410) 에는 광섬유 (411) 를 통하여 외부의 할로겐 램프 등의 조명 광원으로부터 조명광 (IL10) 이 유도된다. 조명광 (IL10) 은 콘덴서 렌즈 (412) 를 통하여 시야 분할 조리개 (413) 에 조사된다. 시야 분할 조리개 (413) 에는, 도시는 생략하였지만, 그 중앙에 광폭 직사각형 형상의 개구로 이루어지는 마크 조명용 조리개와, 마크 조명용 조리개를 사이에 끼우도록 배치된 한 쌍의 협폭 직사각형 형상의 개구로 이루어지는 초점 검출용 슬릿이 형성되어 있다.

조명광 (IL10) 은, 시야 분할 조리개 (413) 에 의해 기판 (W) 상의 얼라인먼트 마크 영역을 조명하는 마크 조명용 제 1 광속과, 얼라인먼트에 앞서는 초점 위치 검출용 제 2 광속으로 분할된다. 이와 같이 시야 분할된 조명광 (IL20) 은, 렌즈계 (414) 를 투과하여, 하프 미러 (415) 및 미러 (416) 에서 반사되어 대물 렌즈 (417) 를 통하여 프리즘 미러 (418) 에서 반사되고, 웨이퍼 (W) 상에 형성된 얼라인먼트 마크 (AM) 를 포함한 마크 영역과 그 근방에 조사된다.

조명광 (IL20) 을 조사했을 때의 기판 (W) 표면의 반사광은, 프리즘 미러 (418) 에서 반사되고 대물 렌즈 (417) 을 통과하여 미러 (416) 에서 반사된 후, 하프 미러 (415) 를 투과한다. 그 후, 렌즈계 (419) 를 통하여 빔 스플리터 (splitter; 420) 에 이르러, 반사광은 2 방향으로 분기된다. 빔 스플리터 (420) 를 투과한 제 1 분기광은, 지표판 (421) 상에 얼라인먼트 마크 (AM) 의 이미지를 결상한다. 그리고, 이 이미지 및 지표판 (421) 상의 지표 마크로부터의 광이, 이차원 CCD 에 의해 이루어지는 촬상 소자 (422) 에 입사하여, 촬상 소자 (422) 의 수광면에 상기 마크 (AM) 및 지표 마크의 이미지가 결상된다.

한편, 빔 스플리터 (420) 에서 반사된 제 2 분기광은, 차광판 (423) 에 입사한다. 차광판 (423) 은, 소정의 직사각형 영역에 입사된 광은 차광하고, 그 직사각형 영역 이외의 영역에 입사된 광은 투과시킨다. 따라서, 차광판 (423) 은 상기 서술한 제 1 광속에 대응하는 분기광을 차광하고, 제 2 광속에 대응하는 분기광을 투과시킨다. 차광판 (423) 을 투과한 분기광은, 동공 분할 미러 (424) 에 의해 텔레센트릭성이 붕괴된 상태에서, 일차원 CCD 로 이루어지는 라인 센서 (425) 에 입사되어, 라인 센서 (425) 의 수광면에 초점 검출용 슬릿의 이미지가 결상된다.

여기서, 기판 (W) 과 촬상 소자 (422) 사이는 텔레센트릭성이 확보되어 있기 때문에, 기판 (W) 이 조명광 및 반사광의 광축과 평행한 방향으로 변위하면, 촬상 소자 (422) 의 수광면 상에 결상된 얼라인먼트 마크 (AM) 의 이미지는, 촬상 소자 (422) 의 수광면 상에 있어서의 위치가 변화하는 경우 없이 디포커스 된다. 이에 대해서, 라인 센서 (425) 에 입사하는 반사광은, 위에서 설명한 바와 같이 그 텔레센트릭성이 붕괴되고 있기 때문에, 기판 (W) 이 조명광 및 반사광의 광축과 평행한 방향으로 변위하면, 라인 센서 (425) 의 수광면 상에 결상된 초점 검출용 슬릿의 이미지는 분기광의 광축에 대해서 교차하는 방향으로 위치가 어긋난다. 이와 같은 성질을 이용하여, 라인 센서 (425) 상에 있어서의 이미지 기준 위치에 대한 어긋남량을 계측하면 기판 (W) 의 조명광 및 반사광의 광축 방향 위치 (초점 위치) 가 검출된다. 이 기술의 상세한 것에 대해서는, 예를 들어, 일본 공개특허공보 평7-321030호를 참조해주기 바란다.

또한, 인라인 계측기 (400) 에 의한 사전 계측 공정은, 웨이퍼 (W) 가 도포현상 장치 (300) 에 반입된 후, 바람직하게는 레지스트 도포 후이고, 또한 노광 장치 (200) 내에서의 얼라인먼트 처리 전까지 행해진다. 또한 인라인 계측기 (400) 의 설치 장소로는, 본 실시 형태의 것에 한정되지 않고, 예를 들어 도포 현상 장치 (300) 내 이외에, 노광 장치의 챔버 내이어도 되고, 혹은 이들 장치와는 독립된 계측 전용 장치를 형성하여 반송 장치에서 접속하도록 해도 된다. 그러나 인라인 계측기 (400) 를 도포 현상 장치 (300) 내에 설치한 경우에는, 노광 레지스트 패턴의 치수 형상을 곧바로 측정할 수 있다는 이점이 있다.

[웨이퍼 프로세스]

다음으로, 도 5 에 나타내는 웨이퍼 (W) 에 대한 프로세스에 대하여, 각 장치의 동작도 포함하여 간단하게 설명한다. 우선, 도 1 중의 공장 내 생산 관리 호스트 시스템 (700) 으로부터 네트워크 및 노광 공정 관리 콘트롤러 (500) 를 통하여 노광 제어 장치 (13) 에 처리 개시 명령이 출력된다. 노광 제어 장치 (13) 는 이 처리 개시 명령에 기초하여, 노광 장치 (200), 코터부 (310), 디벨로퍼부 (320), 및 인라인 계측기 (400) 에 각종 제어 신호를 출력한다. 이 제어 신호가 출력되면, 웨이퍼 캐리어 (302) 로부터 꺼내진 1 매의 웨이퍼는, 반송 라인 (301) 을 거쳐, 레지스트 코터 (311) 에 반송되어 포토레지스트가 도포되고, 순차 반송 라인 (301) 을 따라 프리 베이크 장치 (312) 및 쿨링 장치 (313) 를 거친 후 (S10), 인라인 계측기 (400) 의 스테이지 장치에 반입되어, 얼라인먼트 마크의 사전 계측 처리가 행해진다 (S11). 단, 여기에서는, 레지스트 처리 (S10) 를 행한 후에 사전 계측 처리 (S11) 를 행하는 것으로 하였지만, 이 차례는 반대이어도 된다.

인라인 계측기 (400) 에 있어서의 사전 계측 처리 (S11) 에서는, 웨이퍼 (W) 상에 형성된 얼라인먼트 마크 위치의 계측이 실시된다. 이 사전 계측 처리 (S11) 에 있어서의 계측 결과 (예를 들어, 마크의 좌표 위치 정보 등) 는, 사전 계측 센서 (410) 의 촬상 소자 (422) 의 출력 그 자체인 생신호 파형 데이터와 함께, 통신 회선을 통하여 노광 제어 장치 (13) 에 직접적으로 혹은 해석 시스템 (600) 을 통하여 통지되고, 노광 제어 장치 (13) 는 이들 통지된 데이터에 기초하여, 노광 장치 (200) 에서 당해 웨이퍼 (W) 의 얼라인먼트 마크를 계측할 때의 마크 (계 측 대상으로 해야 할 마크), 마크 수, 조명 조건 (예를 들어, 조명 파장, 조명 강도, 암시야 조명인지 명시야 조명인지, 위상차판을 개재한 조명으로 할지의 여부 등) 등을 최적화하는 처리를 행한다 (S12). 또한, 노광 제어 장치 (13) 의 처리 부담을 경감시키기 위해, 이러한 최적화 처리의 일부 또는 전부를 해석 시스템 (600) 으로 실시시켜, 그 해석 결과를 노광 제어 장치 (13) 에 보내도록 해도 된다.

이 처리 (S12) 의 후 혹은 이 처리와 병행하여, 사전 계측 처리 (S11) 가 종료된 웨이퍼 (W) 는, 노광 장치 (30) 의 제 1 아암 (204) 에 수수 (授受) 된다. 그 후, 슬라이더 (203) 가 제 1 가이드 부재 (201) 를 따라 수수 핀 (206) 근방에 이르면, 제 1 아암 (204) 이 회전하여, 웨이퍼 (W) 가 제 1 아암 (204) 으로부터 수수 핀 (206) 상의 위치 A 에 수수되고, 여기서 웨이퍼 (W) 의 외형 기준으로 중심 위치 및 회전각의 조정 (프리얼라인먼트) 이 행해진다. 그 후, 웨이퍼 (W) 는 제 2 아암 (205) 에 수수되어 제 2 가이드 부재 (202) 를 따라 웨이퍼의 로딩 위치까지 반송되고, 거기서 웨이퍼 스테이지 (8, 9) 상의 웨이퍼 홀더 (7) 에 로드 (반입) 된다.

그리고, 최적화된 계측 조건에서 마크 계측을 포함한 얼라인먼트 처리가 실시된 후, 당해 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트 영역에 대해서, 레티클의 패턴이 노광 전사된다 (S13).

노광 처리를 끝낸 웨이퍼 (W) 는, 제 2 가이드 부재 (202) 및 제 1 가이드 부재 (201) 를 따라 도포 현상 장치 (300) 의 반송 라인 (301) 까지 반송된 후, 반 송 라인 (301) 을 따라 순차 포스트베이크 장치 (321) 및 쿨링 장치 (322) 를 거쳐 현상 장치 (323) 에 보내진다. 그리고, 현상 장치 (323) 에서 현상이 행하여진 웨이퍼 (W) 의 각 쇼트 영역에, 레티클의 디바이스 패턴에 대응한 요철의 레지스트 패턴이 형성된다 (S14). 이와 같이 현상이 행하여진 웨이퍼 (W) 는, 필요에 따라서 형성된 패턴의 선폭, 중첩 오차 등이 인라인 계측기 (400) 또는 별도 측정 장치를 설치했을 경우에는 그 측정 장치에서 검사되어 반송 라인 (301) 에 의해 웨이퍼 캐리어 (303) 에 수납된다. 이 리소그라피 공정의 종료 후에 웨이퍼 캐리어 (303) 내의 예를 들어 1 로트의 웨이퍼는, 다른 처리 장치에 반송되어 에칭 (S15), 레지스트 박리 (S16) 등이 실행된다 (S16).

또한, 상기 설명에서는, 웨이퍼 (W) 에 대한 사전 계측을 도포 현상 장치 (300) 내에 설치된 인라인 계측기 (400) 로 행하도록 하였지만, 오프라인 계측기 (800) 로 행하도록 해도 된다.

상기 서술한 웨이퍼 프로세스 처리는, 각 기판 처리 장치에서 각각 행해지고 있고, 각 기판 처리 장치는, 노광 공정 관리 콘트롤러 (500) 에 의해 통괄적으로 제어·관리된다. 즉, 노광 공정 관리 콘트롤러 (500) 는, 이것에 부속되는 기억 장치에, 노광 시스템 (100) 에서 처리하는 각 로트 혹은 각 웨이퍼에 대한 프로세스를 제어하기 위한 여러 가지 정보, 그를 위한 여러 가지 파라미터 혹은 노광 이력 데이터 등의 여러 가지 정보를 축적한다. 그리고, 이들 정보에 기초하여, 각 로트에 적절한 처리가 실시되도록, 각 노광 장치 (200) 를 제어·관리한다. 또, 노광 공정 관리 콘트롤러 (500) 는, 각 노광 장치 (200) 에 있어서의 위치 맞 춤 처리에 이용되는 위치 맞춤 조건 (얼라인먼트 계측시에 사용되는 여러가지 조건 (샘플 쇼트수와 배치, 쇼트 내 다점 방식인지 1점 방식인지, 신호 처리시에 사용하는 파형 처리 알고리즘 등) 이나, 위치 맞춤시에 사용되는 조건 (후술하는 SDM 이나 GCM 을 고려한 위치 맞춤 보정량 등)) 을 구하고, 이것을 각 노광 장치 (200) 에 등록한다. 노광 공정 관리 콘트롤러 (500) 는, 노광 장치 (200) 에서 계측된 EGA 로그 데이터 등의 각종 데이터도 축적하고 있어, 이들에 기초하여, 각 노광 장치 (200) 를 적절히 제어·관리한다.

또, 해석 시스템 (600) 은, 노광 장치 (200), 도포 현상 장치 (300), 노광 장치 (200) 의 광원, 인라인 계측기 (400), 오프라인 계측기 (800) 등 각종 장치로부터 네트워크를 경유하여 각종 데이터를 수집하고, 해석을 행한다.

[파이프 라인 처리]

상기 서술한 인라인 계측기 (400) 에 의한 인라인 사전 계측 공정을 추가함으로써, 웨이퍼 프로세스 처리에 지연이 발생하는 것은 부정할 수 없지만, 이하와 같은 파이프 라인 처리를 적용함으로써, 지연을 억제하는 것이 가능하다. 이를 도 6 을 참조하여 설명한다.

인라인 사전 계측 공정을 추가함으로써, 웨이퍼 프로세스 처리는, 레지스트 막을 형성하는 레지스트 처리 공정 A, 인라인 계측기 (400) 에 의한 사전 계측 공정 B, 얼라인먼트 및 노광을 행하는 노광 공정 C, 노광 후의 열처리나 현상을 행하는 현상 공정 D, 레지스트 패턴의 측정을 행하는 경우에는 패턴 치수 측정 공정 E의 6 개 공정으로 구성되게 된다. 이들의 6 개 공정으로, 여러 매의 웨이퍼 (W; 동일 도면에서는 3 매) 에 대하여, 병행적으로 처리하는 파이프 라인 처리를 행한다. 구체적으로는, 웨이퍼 (W) 의 사전 계측 공정 B 를 선행하는 웨이퍼 노광 공정 C 와 병행하여 행함으로써, 전체 스루풋에 미치는 영향을 지극히 작게 억제할 수 있다.

또, 현상 공정 D 의 실시 후에 레지스트 치수 측정 공정 E 를 실시하는 경우에는, 사전 계측 공정 B 와 레지스트 치수 측정 공정 E 를 서로 겹치지 않는 타이밍으로, 이들을 인라인 계측기 (400) 로 파이프 라인적으로 계측함으로써, 레지스트 치수 측정 장치를 별도로 설치할 필요가 없고, 또한 스루풋에도 그렇게까지 악영향을 주는 경우는 없다.

[얼라인먼트 최적화]

도 7 에 인라인 사전 계측에 의한 얼라인먼트 최적화 시퀀스 플로우를 나타낸다. 우선, 인라인 계측기 (400) 는, 노광 장치 (200) 또는 해석 시스템 (600) 또는 공장 내 생산 관리 호스트 시스템 (700) 과의 통신에 의해, 노광 장치 내 (얼라인먼트 센서 (14)) 에서 계측해야 하는 얼라인먼트 마크의 설계 위치 정보와 마크 검출 파타미터 (신호 파형의 처리 알고리즘에 관한 파라미터로서, 예를 들어 슬라이스 레벨 등) 를 취득한다 (S20). 이어서, 인라인 계측기 (400) 는, 그 스테이지 장치를 구동하여, 웨이퍼 (W) 의 얼라인먼트 대상인 마크를 사전 계측 센서 (410) 의 검출 위치 근방에 순차 위치 결정하면서, 그 얼라인먼트 마크 위치 계측을 실시한다 (S21).

이어서, 인라인 계측기 (400) 는, 촬상 소자 (422) 로부터 출력되는 마크 생 신호 파형 데이터 혹은 이것을 신호 처리한 데이터에 기초하여, 당해 마크가 노광 장치 (200) 에서 검출하는 마크로서 적정한지 여부를 소정 평가 기준에 따라 평가하고, 그 평가 레벨을 나타내는 스코어를 산출한다. 본 실시 형태에서는 이 평가 및 스코어의 산출을 사전 계측 제어 장치 (450) 에서 실시하는 것으로 하지만, 사전 계측 결과를 모두 해석 시스템 (600) 이나 노광 장치 (200; 노광 제어 장치 (13)) 에 송신하도록 한 경우에는, 수신측에서 이들 평가 및 스코어 산출을 행하도록 해도 된다. 또한 이 스코어의 설명은 후술한다. 당해 스코어가 미리 결정된 임계치보다도 양호한 경우에는, 당해 스코어 및 당해 마크가 노광 장치 (200) 에서 계측하는 마크로서 적정하다는 것을 나타내는 정보 (OK) 를 노광 장치 (200) 에 송신하고, 당해 스코어가 미리 결정된 임계치보다 불량인 경우에는, 당해 스코어 및 당해 마크가 노광 장치 (200) 에서 계측하는 마크로서 부적당하다는 것을 나타내는 정보 (NG) 를 노광 장치 (200) 에 송신한다 (S22). 또한, 불량이라고 판단되었을 경우에는, 당해 스코어 및 NG 정보와 함께, 마크 생신호 파형 데이터를 송신하도록 해 두는 것이 바람직하다. 또한 원칙적으로는, 인라인 계측기로 계측한 모든 마크의 신호 파형 데이터를 노광 장치 (200) 에 송신하는 것이 바람직하지만, 신호 파형 데이터를 전체 계측 마크에 대하여 송신하게 되면, 통신 시간이 걸려 스루풋 저하를 초래할 염려가 있고, 또 데이터의 수신측으로서도 기억 용량이 큰 기억 매체를 준비해 두어야 한다는 부담이 생긴다. 이 때문에 본 실시 형태에서는, 부적당하다고 판단된 마크 또는 계측 불능이라고 판단된 마크 (계측 에러 마크) 에 관해서만, 계측한 마크 신호 파형 데이터를 송신하도록 하고 있다. 또한 본 실시 형태에서는, 정보를 송신할지의 여부의 판단 동작도 사전 계측 제어 장치 (450) 에서 행하도록 구성되어 있다. 이들 정보 및 후술하는 인라인 계측기 (400) 로부터 노광 장치 (200) 에 통지하는 정보는, 해석 시스템 (600) 을 통하여 노광 장치 (200) 에 통지하도록 해도 되지만, 설명을 간략하게 하기 위해, 이하에서는 노광 장치 (200) 에 직접 통지하는 것으로 하여 설명한다. 또한, 해석 시스템 (600) 을 통하여 노광 장치 (200) 에 정보를 보내는 경우에는, 노광 장치 (200) 에서 행하는 처리의 일부 또는 전부를 해석 시스템 (600) 이 행하도록 하고, 그 결과를 노광 장치 (200) 에 보내도록 해도 된다.

또 해석 시스템 (600) 의 정보는, 공장 내 생산 관리 호스트 시스템 (700), 노광 공정 관리 콘트롤러 (500) 를 통하여 노광 장치 (200) 에 보내도록 구성해 두어도 된다.

그런데, 노광 장치 내부 (얼라인먼트 센서 (14)) 에서 웨이퍼 상의 마크를 계측한 결과 (마크 위치 정보나 마크 신호 파형 데이터 등) 를, 노광 장치 내부의 메모리에 로깅하거나 외부의 해석 시스템 (600) 내의 메모리에 송신하여 로깅하는 시스템에 있어서도, 얼라인먼트 센서 (14) 의 계측 결과를 노광 장치 내에서 평가한 다음 계측 부적당 또는 계측 불능이라고 판단한 마크 (계측 에러 마크) 에 관해서만, 그 때의 계측 결과를 로깅하도록 해도 된다.

그런데 스텝 (S22) 에서의 정보 송신을 받아, 이들 정보를 수신한 노광 장치 (200) 에 있어서는, 마크 검출 에러 (NG) 가 미리 설정된 허용 수 이상인지의 여부를 판단하고 (S23), 마크 검출 에러가 설정 허용 수 이상인 경우로서, 마크 생신호 파형 데이터를 보내고 있는 경우에는 당해 데이터에 기초하여, 보내지 않는 경우에는 인라인 계측기 (400) 로부터 해당하는 모두 또는 일부에 대한 생신호 파형 데이터를 취득하여, 마크 검출 파라미터의 최적화 처리를 실행한다 (S24). 또한, 마크 검출 파라미터의 최적화 처리는, 인라인 계측기 (400) 의 사전 계측 제어 장치 (450) 에서 행하도록 해도 된다. S23 에 있어서, 마크 검출 에러가 설정 허용 수에 이르지 않은 경우에는, 노광 장치 (200) 로의 웨이퍼 (W) 반송 처리를 행하고, 노광 처리를 속행한다 (S28).

마크 검출 파라미터의 최적화 처리를 실행한 후, 재차 마크 검출 에러가 설정 허용 수 이상인지의 여부를 판단하고 (S25), 마크 검출 에러가 설정 허용 수에 이르지 않은 경우에는, 노광 장치 (200) 로의 웨이퍼 (W) 반송 처리를 행하고, 노광 처리를 속행한다 (S28). 마크 검출 파라미터의 최적화 실행 후에도, 설정 허용 수 이상의 마크 검출 에러가 있는 경우에는, 미리 등록된 정보에 따라 다른 마크를 탐색할지의 여부를, 미리 지정된 탐색 영역 내의 다른 마크의 설계상 좌표 위치에 미리 설정된 우선 순위에 따라 판단한다 (S26).

S26 에서 다른 마크 위치를 찾는다고 판단했을 경우에는, 노광 장치 (200) 는, 추가하여 계측해야 할 다른 얼라인먼트 마크 위치와 마크 검출 파라미터를 지정하여, 인라인 계측기 (400) 에 통지하고 (S27), 인라인 계측기 (400) 는 S21 의 마크 검출 처리로 되돌아와, 사전 계측 처리를 반복한다.

미리 설정된 영역 내의 마크 (계측 대상 후보가 되었던 마크) 를 모두 계측했음에도 불구하고, 미리 설정된 허용 수 이상의 마크 검출 에러가 있는 경우에는, 그 웨이퍼 (W) 를 노광 장치 (200) 내에 반송하지 않고, 해당 웨이퍼 (W) 를 거부 (처리 공정으로부터 배제) 한다 (S29). 또, S29 에 있어서, 거부된 웨이퍼 (W) 의 매수가 미리 설정된 매수를 초과하였을 경우에는, 당해 웨이퍼 (W) 를 포함한 로트의 모든 웨이퍼 (W) 를 거부한다.

또한, 이 웨이퍼 (W) 의 거부 처리는 상기 실시 형태에 기재된 경우에만 한정되는 것은 아니다. 후술하는 모든 사전 계측의 결과 (마크 위치 정보뿐만 아니라, 포커스 오차나, 패턴 선폭이나, 패턴 결함이나, 장치 내의 온도차에 기초하여 예측되는 웨이퍼 변형량 등) 에 기초하여, 더 이상 그 웨이퍼에 대한 패턴 노광 처리를 진행하는 것이 바람직하지 않다 (양호한 디바이스를 얻을 수 없다) 고 판단된 경우에는, 상기 실시 형태와 동일하게 웨이퍼의 거부 처리가 행하여지는 것으로 한다.

그런데, 인라인 계측기 (400) 와 노광 장치 (200) 사이에서의 센서간 차 (사전 계측 센서 (410) 와 얼라인먼트 센서 (14) 간의 특성차로서, 신호 처리 알고리즘의 상이를 포함한다) 를 보정할 필요가 있다. 인라인 계측기 (400) 로부터 보내진 마크 생신호 파형 데이터와 노광 장치 (200 ; 얼라인먼트 센서 (14)) 에 의한 동일 마크에 대한 마크 생신호 파형 데이터를 조합하고, 인라인 계측기 (400) 의 계측 결과에 기초하는 스코어와 동일 마크에 대한 노광 장치 (200 ; 얼라인먼트 센서 (14)) 의 계측 결과에 기초하는 스코어가 일치하도록 스코어 보정치를 최적화한다. 또한, 통상, 노광 장치 (200) 에 있어서의 얼라인먼트 처리에서는, 적어도 검출 에러가 발생한 마크에 대한 마크 생신호 파형 데이터를 로깅하고 있으므 로, 이 마크 생신호 파형 데이터, 검출 파라미터, 및 검출 에러 정보를 해석 시스템 (600) 또는 인라인 계측기 (400) 에 송신하고, 인라인 계측기 (400) 로 계측된 마크 생신호 파형 데이터와 조합하여, 동일 마크에 대한 검출 스코어가 일치하도록 스코어 보정치를 최적화해도 된다.

또한, 상기 서술한 센서간의 특성차의 보정 처리는, 인라인 계측기 (400) 와 노광 장치 (200) 사이에서의 것에 대하여 설명했지만, 오프라인 계측기 (800) 와 노광 장치 (200) 사이의 센서간의 특성차에 대해서 동일하게 행할 수 있다.

다음으로, 상기 서술한 검출 결과 스코어에 대하여 설명한다. 마크 신호 패턴에 있어서의 특징량인 마크 패턴 폭 오차 등의 복수의 특징량을 각 패턴마다 구한 후, 각 특징량에 최적화된 가중을 실시하고 합을 취하여 구한 토탈치를 검출 결과 스코어로서 정의하고, 미리 설정된 임계치와 비교하여 마크의 유무 (있음/없음) 를 판정한다. 여기에서, 「마크 생신호 파형 데이터의 적당·부적당」을 올바르게 판정하기 위해서는, 복수의 특징량 각각의 가중을 노광 프로세스나 로트, 마크 구조마다 최적화하는 것이 바람직하다.

보다 구체적으로는, 마크 생신호 파형 데이터의 에지부를 검출하여 마크의 특징인 패턴 폭의 규칙성 (예를 들어, 균일성) 이나 패턴 간격의 규칙성 (예를 들어, 균일성) 을 특징량으로서 구한다. 여기에서, 「에지」란, 예를 들어 라인·앤드·스페이스 마크에 있어서의 라인부와 스페이스부의 경계와 같이, 마크를 형성하는 패턴부와 비패턴부의 경계를 말한다.

이것에 대해, 도 8a 에 나타내는 서치 얼라인먼트 Y 마크 (3 개 마크) 를 예 를 들어 설명한다. 우선, 복수의 계측 신호의 평균을 구하여 노이즈를 상쇄한 후, 파형의 평활화를 행하여, 도 8b 에 나타내는 평균적인 신호 강도 분포를 구한다. 다음으로, 도 8c 에 나타내는 신호 강도 분포의 미분 파형을 산출하고, 라인 패턴과 스페이스 패턴의 경계인 에지의 후보인 20 개의 피크 (P1∼P20) 를 검출하고, 이하에 서술하는 3 개의 조건을 체크함으로써, 라인 패턴 (SML1, SML2, SML3) 의 에지 후보를 좁힘으로써, 도 8d 에 나타내는 에지 후보 (E1∼E10) 가 남는다.

(조건 1) 피크치가 에지로서의 허용치의 범위 내일 것. 따라서, 노이즈 (NZ2, NZ3) 에 의한 피크 (P5, P6, P10, P11) 를 에지 후보로부터 제외한다.

(조건 2) 라인 패턴의 에지에 관한 파형이면, Y 방향으로 파형을 추적했을 경우에, 양의 피크의 후에 음의 피크가 출현할 것. 따라서, 노이즈 (NZ1) 에 의한 피크 (P1, P2) 를 에지 후보로부터 제외한다.

(조건 3) Y 방향으로 파형을 추적했을 경우에, 양의 피크로부터 다음의 음의 피크까지의 Y 방향의 거리가 라인 패턴의 Y 방향 폭이라고 생각되지만, Y 마크 SYM의 라인 패턴 (SML1, SML2, SML3) 의 Y 방향 폭으로서 허용치의 범위 내일 것. 따라서, 노이즈 (NZ4), 라인 패턴 (NL2) 에 의한 피크 (P13, P14, P17, P18) 를 에지 후보로부터 제외한다.

다음으로, Y 좌표치가 가장 작은 에지 후보 (E1) 로부터 시작하여, Y 좌표치 크기의 순서대로 6 개의 에지 후보 (E1∼E6) 의 정보를 판독하고, 이하에 나타내는 패턴 특징량을 산출한다.

(특징 1) 「라인 패턴 폭이 소정치 (=DLW) 인」것에 관한 특징량 (A1) 의 산출

ΔW1=(YE2-YE1)-DLW

ΔW2=(YE4-YE3)-DLW

ΔW3=(YE6-YE5)-DLW

에 의해, 라인 패턴 폭 오차 ΔWk (k=1∼3) 를 구하고, 그 라인 패턴 폭 오차 ΔWk 의 표준 편차를 특징량 (A1) 으로서 산출한다. (에지 후보 (E1∼E6) 의 Y 좌표치를 (YE1∼YE6) 으로 한다)

(특징 2)「라인 패턴 간격이 소정치 (=DLDl, DLD2) 인」것에 관한 특징량 (A2) 의 산출

ΔD1=(YE3-YE2)-DLD1

ΔD2=(YE5-YE4)-DLD2

에 의해, 라인 패턴 간격 오차 ΔDm (m=1, 2) 를 구하고, 그 라인 패턴 간격 오차 ΔDm 의 표준 편차를 특징량 (A2) 으로서 산출한다.

(특징 3) 「에지 형상 균일성」에 관한 특징량 (A3) 의 산출

에지 후보 (E1∼E6) 의 피크치의 표준 편차를 산출함으로써 구한다.

라인 패턴 폭과 라인 패턴 간격은, 설계치로부터의 편차가 작을수록 좋고, 에지 형상 균일성도 편차가 작을수록「마크 파형 신호의 적정도」가 높다고 판정한다. 이 경우, 스코어는 낮을수록 좋다. 마크 파형 검출에 상관 알고리즘을 사용하는 경우는, 이 상관치를 스코어로 하는 것도 가능하다. 이 경우, 스코어 는 높을수록 좋다.

인라인 사전 계측에서는, 마크와 마크 검출 파라미터의 최적화 이외에, 마크 수, 마크 배치, 얼라인먼트 포커스 오프셋, 얼라인먼트 조명 조건 (조명 파장, 명/암 시야, 조명 강도, 위상차 조명의 유무 등), EGA 계산 모드에 대해서도 최적화 대상으로 지정할 수 있다. 이 경우, 각 처리 조건마다의 EGA 잔류 오차 성분을 구하고, 이 잔류 오차 성분이 최소가 되는 처리 조건을 채용한다.

[쇼트 배열 변형 보정 (GCM)]

우선 처음에, EGA 에 사용하는 쇼트 배열 변형 계산 모델을 나타낸다.

(1) 통상 EGA (1 차까지) 에서의 쇼트 배열 변형 계산 모델은 이하와 같다.

ΔX=Cx_1O Wx+Cx_O1 Wy+Cx_sx Sx+Cx_sy Sy+Cx_OO (식 1)

ΔY=Cy_10 Wx+Cy_01 Wy+Cy_sx Sx+Cy_sy Sy+Cy_00 (식 2)

각 변수의 의미는 이하와 같다.

Wx, Wy: 웨이퍼 중심을 원점으로 한 계측점의 위치

Sx, Sy: 쇼트 중심을 원점으로 한 계측점의 위치

Cx_10: 웨이퍼 스켈링 X

Cx_01: 웨이퍼 회전

Cx_sx: 쇼트 스켈링 X

Cx_sy: 쇼트 회전

Cx_00: 오프셋 X

Cy_10: 웨이퍼 회전

Cy_01: 웨이퍼 스켈링 Y

Cy_sx: 쇼트 회전

Cy_sy: 쇼트 스켈링 Y

Cy_00: 오프셋 Y

또한, 상기의 변수를 사용하여 표현하면, 웨이퍼 직교도는 -(Cx_01+Cy_10), 쇼트 직교도는 -(Cx_sy+Cy_sx) 이다.

또한, 이후에서는, 상기 파라미터 중 어떤 것을 사용할지에 따라, EGA 연산 모델 (통계 처리 모드) 을, 6 파라미터 모델 (통상 EGA 모델), 10 파라미터 모델 (쇼트 내 다점 모델), 쇼트 내 평균 모델로 칭하는 경우가 있다. 6 파라미터 모델이란, 상기 서술한 파라미터 중, 웨이퍼 스켈링 X, Y 와, 웨이퍼 회전과, 오프셋 X, Y 를 사용하는 모델이다. 10 파라미터 모델이란, 6 파라미터 모델에, 쇼트 스켈링 X, Y 와 쇼트 회전의 합계 4 개의 파라미터를 추가한 것을 사용하는 모델이다. 쇼트 내 평균 모델이란, 쇼트 내의 복수의 마크의 계측치를 평균하여 그 쇼트로서의 대표치를 1 개 산출하고, 이것을 사용하여 상기 6 파라미터 모델과 동일한 파라미터 (6 파라미터) 를 사용하여 각 쇼트 위치의 EGA 연산을 행하는 모델이다.

(2) 스테이지 좌표 2 차까지의 쇼트 배열 변형 계산 모델은 이하와 같다.

(3) 스테이지 좌표 3 차까지의 쇼트 배열 변형 계산 모델은 이하와 같다.

또한, 쇼트 내 1 점 계측의 경우는, (식 1)∼(식 6) 의 쇼트 보정 계수 Cx_sx, Cx_sy, Cy_sx, Cy_sy 를 제외 (즉 「0」로 둔다) 한다.

인라인 사전 계측에 의한 쇼트 배열 보정 (GCM) 의 운용 시퀀스를 도 9 에 나타낸다.

GCM (Grid Compensation for Matching) 에서는, 스테이지 그리드 호기 (號機) 사이의 차, 프로세스 변형에 의한 쇼트 배열 비선형 오차를 보정한다.

우선, 미리 지정된 GCM 인라인 사전 계측 스위치 (사용자에 따라 임의로 전환 설정 가능한 스위치) 가 온 (ON) 인지 오프 (OFF) 인지를 판단하고 (S31), GCM 인라인 사전 계측 스위치가 오프인 경우에는, 미리 지정된 (준비되어 있는) 고차 보정 계수를 사용하는 것을 결정하고 (S32), 노광 장치 (200) 에 있어서의 EGA 계측/연산을 실시하여 (S36), S36 의 EGA 계측/연산 결과에 S32 에서 결정된 고차 보정 계수를 적용하여 노광 처리를 실시한다 (S38).

S31 에 있어서, GCM 인라인 사전 계측 스위치가 온인 경우에는, GCM 인라인 사전 계측의 대상 웨이퍼인지의 여부를 판단하고 (S33), GCM 인라인 사전 계측 대상 웨이퍼가 아닌 경우에는, 선행하는 웨이퍼에 대하여 노광에 사용된 고차 보정 계수를 사용하는 것을 결정하며 (S34), 노광 장치 (200) 에 있어서의 EGA 계측/연산을 실시하여 (S36), S36 의 EGA 계측/연산 결과에 S34 에서 결정된 고차 보정 계수를 적용하여 노광 처리를 실시한다 (S38).

S33 에 있어서, GCM 계측 대상 웨이퍼인 경우에는, 인라인 계측기 (400) 에 있어서 미리 지정된 계측 쇼트에 대해서 얼라인먼트 계측을 실행하고, 계측 결과에 기초하여, 서브 루틴으로서 도 10 에 나타내는 고차 보정 계수의 최적화 처리 플로우에 따라서, 최적화된 고차 보정 계수를 산출한다 (S35). 이 고차 보정 계수 의 최적화 처리에 대해서는, 후술한다.

이어서, 노광 장치 (200) 에 있어서의 EGA 계측/연산을 실시하고 (S36), S36 의 EGA 계측/연산 결과에 S35 에서 결정된 고차 보정 계수를 적용하여 노광 처리를 실시한다 (S38).

인라인 계측기 (400) 와 노광 장치 (200) 사이에 있어서의, 장치에서 기인하는 비선형 성분 (웨이퍼 변형 (웨이퍼 마크) 의 계측으로부터 구해지는 웨이퍼 변형의 비선형 성분) 의 차이에 대해서는, 사전에 기준 웨이퍼를 사용하여, 맞춤 보정치를 산출해 둘 필요가 있다. 이 때, 기준 웨이퍼에 대하여 계측된 EGA 계측 결과 또는 중첩 계측 결과 중 어느 한쪽을 사용한다. 또한, 인라인 계측기 (400) 에 의한 인라인 사전 계측 공정에서 산출된 쇼트 배열 변형의 대략의 경향에 기초하여, 미리 노광 장치 (200) 측에 대응 차수마다 (통상은 3 차까지이지만, 4 차 이상이어도 된다) 등록된 복수의 고차 보정 계수 중, 최적인 차수와 보정 계수에 대응한 고차 보정 계수를 선택하도록 해도 된다.

노광 장치 (200) 에서는, 계측 쇼트에 대해서 통상 EGA 계산을 실시한 결과로 웨이퍼 변형의 선형 보정 (선형 성분의 보정) 을 실시하고, 상기 서술한 고차 보정 계수에 의한 웨이퍼 변형의 비선형 보정 (비선형 성분 오차의 보정) 과 합쳐서 쇼트 배열 변형 보정을 실시하고 노광 처리를 실행한다.

여기에서, EGA 계측/연산 결과로부터 고차 보정 계수를 산출했을 경우는, 0 차와 1 차의 성분이 2 중으로 보정되게 되므로, 0 차와 1 차의 보정 계수로부터, 통상 EGA 에서 산출된 O 차와 1 차의 보정 계수를 각각 공제할 필요가 있다. 쇼트 자신의 변형 성분의 유무에 대해서는, 고차 EGA 와 통상 EGA 에서 조건을 갖추어 계산한다. 고차항의 보정 계수에 대해서는, 고차 EGA 의 계산 결과를 그대로 사용한다. 고차 (2 차 이상) 와 저차 (0 차와 1 차) 의 성분을 분리하여 고차 보정 계수를 산출했을 경우는, 통상 EGA 의 결과를 차감할 필요는 없다. 또, 중첩 계측 결과로부터 고차 보정 계수를 산출한 경우는, 보정할 수 없었던 잔류 오차가 얻어지므로, 보정 계수의 부호를 반전하여 사용한다.

다음으로, 인라인 사전 계측에 의한 고차 보정 계수 (GCM 보정치) 의 최적화 처리를 도 10 을 참조하여 설명한다.

우선, 인라인 계측기 (400) 에 의해, 웨이퍼 (W) 상의 얼라인먼트 마크를 사전 계측한다 (S41). 이어서, 고차 EGA 에서 최적화하는 EGA 계산 모델 및 최적화하는 차수와 보정 계수를 지정한다 (S42, S43). 그 후, 고차 EGA 보정 계수를 산출하고 (S44), 이 보정 계수의 산출을 지정 웨이퍼 매수만큼 반복한다 (S44, S45). 고차 EGA 에서 최적화하는 EGA 계산 모델로서는, 6 파라미터 모델, 10 파라미터 모델, 쇼트 내 평균화 모델 등이 있다. 쇼트 내 1 점 계측인 경우는, 6 파라미터 모델을 지정한다. 쇼트 내 다점 계측인 경우는, 10 파라미터 모델, 쇼트 내 평균화 모델 및 쇼트 내 임의의 1 점을 사용한 6 파라미터 모델을 지정한다.

고차 EGA 에서 최적화하는 차수의 지정으로서는, 3 차이면 계산 (식 5) 과 (식 6) 에 나타내어지는 쇼트 배열 변형 계산 모델을 사용하고, 2 차이면 계산식 (식 3) 과 (식 4) 에 나타내어지는 쇼트 배열 변형 계산 모델을 사용한다. (식 5) 와 (식 6) 의 0 차∼3 차까지의 보정 계수의 각 성분의 의미 내용은 도 11a∼도 11j, 도 12a∼도 12j 에 나타난 것을 참조할 수 있다.

고차 EGA 에서 최적화하는 보정 계수의 지정이란, 고차 보정 결과를 안정시키기 위해 상관성이 높은 보정 계수를 제외 (=0) 하는 것이다. 예를 들어 3 차항의 경우, Wx³, Wx²Wy, WxWy², Wy³ 의 각 계수 중, Wx²Wy 와 WxWy² 의 보정 계수를 제외시킴으로써, 고차 보정이 안정된 결과가 얻어지는 경우가 있다. 고차의 차수가 오를수록, 상관성이 높은 보정 계수의 제외 지정이 유효해진다.

도 10 의 S45 에 있어서, 지정 웨이퍼 매수만큼의 보정 계수의 산출이 종료되었다면, 초과 웨이퍼 데이터를 거부한다 (S46). 이 초과 웨이퍼 데이터의 거부는, 웨이퍼마다의 고차 보정 후의 나머지 차의 제곱합이 임계치를 초과한 웨이퍼 데이터를 제외하는 처리이다. 나머지 차의 제곱합 대신에 고차 보정 위치의 분산을 계측 결과 위치의 분산으로 나눈 값 (결정 계수라고 하고 0∼1 의 값을 취한다. 0 에 가까울수록 나머지 차가 커진다. 계측 결과 위치의 분산은, 고차 보정 위치의 분산과 나머지 차의 분산을 가미한 것이 된다) 을 임계치로 해도 된다.

이어서, 고차 EGA 에서 최적화하는 차수와 보정 계수의 조건의 모든 조합에 대하여, 고차 보정 계수의 산출이 종료되었는지의 여부를 판단하고 (S47), 종료되지 않은 경우에는 S43 으로 복귀하여 처리를 반복하고, 종료되었을 경우에는, S48 로 진행되어, 고차 EGA 에서 최적화하는 계산 모델수 만큼의 계산이 종료되었는지의 여부를 판단하고, 종료되지 않은 경우에는 S42 로 복귀하여 처리를 반복, 종료 된 경우에는 S49 로 진행된다. 이어서, 고차 EGA 의 대응 차수 (2 차, 3 차, 4 차, 5 차, ∼) 마다, 복수 웨이퍼간 (초과 웨이퍼 데이터의 거부 후) 에 평균화된 고차 보정 계수에 대해, 최적화 조건의 조합 중, 고차 보정 후의 나머지 차의 제곱합이 최소가 되는 고차 보정 계수를 선정하여 사용한다 (S49).

또한, 본 실시 형태에서는, 3 차까지의 고차 EGA 에 대하여 설명했지만, 4 차 이상의 고차 EGA 에 대해서도 동일하다.

그런데, 인라인 계측기 (400) 로 사전 계측한 결과, 또는 사전 계측 제어 장치 (450) 로 EGA 또는 GCM 을 사용한 쇼트 배열 보정치를 산출하여 그 결과를, 노광 장치 (200) 에 통지한 경우, 웨이퍼 (W) 가 인라인 계측기 (400) 내, 그 인라인 계측기 (400) 로부터 반출되어 노광 장치 (200) 에 반입될 때까지의 반송 경로, 및 노광 장치 (200) 내에서, 각각 환경 변화 (온도 변화) 가 있으면, 웨이퍼 (W) 는 그 온도 변화에 맞추어 자기의 열팽창율에 따라 열팽창 또는 수축하게 되고, 계측 결과 또는 계산 결과에 그것에 맞춘 오차가 포함되게 된다.

그래서, 이 실시 형태에서는, 도 3 에 나타낸 바와 같이, 기판 처리 장치 (노광 장치 (200), 도포 현상 장치 (300)) 내의 각 부분에 온도 등을 계측하는 복수의 센서를 배치하고 있다. 각 센서로부터의 검출 온도는, 노광 제어장치 (13) 에 공급되고, 노광 제어장치 (13) 는, 이들 센서로부터의 검출 온도에 기초하여, 웨이퍼 (W) 의 신축을 예측하고, 이것에 기초하여, 통지된 계측 결과 또는 계산 결과를 보정하도록 하고 있다. 이것에 의해, 온도 변화가 있는 경우라도, 이에 따른 오차를 작게 할 수 있다.

이 예측은, 온도 변화와 웨이퍼 (W) 의 열팽창율로부터 이론적으로 실시해도 되고, 혹은 인라인 계측기 (400) 와 노광 장치 (200) 로, 노광 시퀀스 중에 혹은 시험적으로 동일 기판에 대하여 동일 마크를 계측하여 이 때의 각 센서 (DT1∼DT4) 와의 온도 변화의 관계를 구해 두고, 이것에 기초하여 행하도록 할 수 있다. 또한, 노광 시퀀스 중에 이들을 구하여 학습함으로써, 보다 정확한 예측을 행할 수 있다.

또한, 각 센서 (DT1∼DT4) 중, 웨이퍼가 인라인 계측기 (400) 로 사전 계측되고 나서 노광 장치 (200) 에서 노광 처리될 때까지의 사이에, 그 웨이퍼가 통과하는 경로 내 (장치 내) 의 센서 (DT1, DT3, DT4) 의 계측치를 적어도 사용하여, 그 웨이퍼의 신축을 예측하는 것이 바람직하지만, 이들 센서 중 임의의 복수의 센서 (예를 들어 DT1 과 DT4, 혹은 DT1 과 DT3, 혹은 DT3 과 DT4 의 조합) 의 출력만으로 상기 예측을 행하도록 해도 되고, 혹은 어느 1 개의 센서의 출력만으로 상기 예측을 실시하도록 구성해도 된다.

[디스토션 보정 (SDM)]

통상, SDM (Super Distortion Matching) 은, 데이터 베이스에 등록된 각 노광 장치의 투영 광학계의 디스토션 데이터와 로트 이력으로부터 각각의 로트에 대해, 과거에 노광된 장치의 디스토션을 취득하고, 지금부터 노광하는 장치의 디스토션을 비교하여, 노광 에어리어 (블라인드 위치·오프셋) 마다, 그 로트에 대해서 최적인 디스토션 매칭을 행하는 기능이다.

디스토션 보정을 행하는 데에 있어서 각 노광 장치 (200) 마다의 렌즈 등의 광학 소자의 파라미터 파일이나 스테이지 파라미터 파일, 레티클 제조 오차 파일도 취득한다. 노광 장치의 투영 광학계의 결상 특성의 제어를 위해서 탑재되는, 투영 광학계 내의 렌즈 등의 광학 소자의 위치 및 기울기를 조정하는 결상 특성 조정 장치 (MAC1) 를 제어하여, 디스토션 형상을 바꾸고, 장치간의 매칭을 최적으로 한다. 또한, 노광 장치가 스캔 타입인 경우에는, 스테이지 파라미터의 변경에 의해 결상 특성을 조정할 수도 있다.

본 발명에서는, 인라인/오프 라인 사전 디스토션 계측을 실시함으로써, 전공정과 차공정의 노광 장치간 비교에 의한 로트 단위에서의 디스토션 보정 이외에, 지정 웨이퍼수, 지정 쇼트수 단위에서의 디스토션 보정이 가능하다.

인라인 사전 계측에 의한 디스토션 보정 (SDM) 의 운용 시퀀스를 도 13 에 나타낸다.

우선, 미리 지정된 SDM 인라인 사전 계측 스위치 (사용자에 따라 임의로 전환 설정 가능한 스위치) 가 온 (ON) 인지 오프 (OFF) 인지를 판단하고 (S51), 오프인 경우에는, SDM 서버 (여기에서는, 도 1 의 노광 공정 관리 컨트롤러 (500) 의 일부로 한다) 에서 지정된 (준비된) 디스토션 보정 계수를 사용하는 것을 결정하고(S52), 노광 장치 (200) 에 있어서의 EGA 계측을 실시하여 (S56), S56 의 EGA 계측 결과에 S52 에서 결정된 디스토션 보정 계수를 적용하여 노광 처리를 행한다 (S57). 또한 상기 S52 에서 결정되는 디스토션 보정 계수는, 타호기 (전층의 패턴을 웨이퍼 상에 베이킹한 노광 장치) 의 투영 광학계의 디스토션과, 자호기 (自號機; 앞으로 전층에 중첩하여 베이킹하고자 하는 현 공정에서 사용하는 노광 장치) 의 투영 광학계의 디스토션의 차를 감안하여, 자호기 로 중첩 노광할 때 최적화된 디스토션 보정 계수이다.

S51 에 있어서, SDM 인라인 사전 계측 스위치가 온인 경우에는, 이어서 SDM 인라인 사전 계측 대상 웨이퍼인지 아닌지를 판단하고 (S53), SDM 인라인 사전 계측 대상 웨이퍼가 아닌 경우에는, 앞 웨이퍼 (앞 로트) 의 노광에서 사용된 디스토션 보정 계수를 사용하는 것을 결정한 후 (S54), 노광 장치 (200) 에 있어서의 EGA 계측을 실시하고 (S56), S56 의 EGA 계측 결과에 S54 에서 결정된 디스토션 보정 계수를 적용하여 노광 처리를 실시한다 (S57). 또한 상기 S54 에서 결정되는 디스토션 보정 계수도, 타호기 (전층의 패턴을 웨이퍼 상에 베이킹한 노광 장치) 의 투영 광학계의 디스토션과, 자호기 (앞으로 전층에 중첩하여 노광을 하고자 하는 현 공정에서 사용하는 노광 장치) 의 투영 광학계의 디스토션의 차를 감안하여, 자호기로 중첩 노광할 때 최적화된 (그 최적화한 타이밍은, 전 웨이퍼 또는 전 로트이지만) 디스토션 보정 계수이다.

S53 에 있어서, 인라인 SDM 계측 대상 웨이퍼인 경우에는, 미리 지정된 계측 쇼트에 대해서, 인라인 계측기 (400) 에 있어서 인라인 사전 계측을 실행하고, 도 14 에 나타내는 최적화 처리 플로우 (후술하는) 에 따라, 최적화된 고차 보정 계수 (다른 노광 장치 (타호기) 의 투영 광학계의 이미지 변형에 관한 정보) 를 산출한다 (S55A).

이어서, 노광 장치 (200) 의 내부 메모리, 혹은 관리 컨트롤러 (500) 에 부수한 메모리 (상기 서술한 SDM 서버), 혹은 호스트 시스템 (700) 에 부수한 메모리 에 미리 보존 관리되고 있는, 현재의 공정에서 사용하는 노광 장치 (200) 의 투영 광학계의 디스토션 정보 (현 공정에서 사용하는 투영 광학계의 이미지 변형에 관한 정보) 를 판독한다 (S55B).

이어서, S55A 에서 산출된 고차 보정 계수 (타호기의 디스토션에 관한 정보) 와 S55B 에서 판독한 자호기의 디스토션 정보에 기초하여 (양 정보를 비교하여), 자호기로 중첩 노광할 때에 최적인 디스토션 보정 계수 (자호기의 노광에 의해 웨이퍼 상에 형성되는 패턴의 변형 상태가, 타호기로 웨이퍼 상에 이미 형성되어 있는 패턴 (전층의 패턴) 의 변형 상태로 합치시키기 위해서 최적화된 보정 계수, 이미지 변형 보정 정보) 를 산출한다 (S55C).

이어서, 노광 장치 (자호기 ; 200) 에서, 최적화된 (상기 스텝 S55C 에서 구해진) 디스토션 보정 계수를 적용하여, 투영 광학계의 결상 특성을 조정하는 수단 (투영 광학계 내의 렌즈를 구동하거나 렌즈간의 기압을 제어하거나 하는 수단) 의 구동량 (파라미터) 을 설정하거나, 혹은 스캔 노광 장치이면 패턴 전사 중에 있어서의 스테이지의 스캔 속도 등의 스테이지 파라미터를 설정하거나 하여 보정하면서, 그 설정된 파라미터 하에서 노광 처리를 실시한다 (S57).

인라인 계측기 (400) 와 노광 장치 (200) 사이에서의 장치에서 기인된 비선형 성분의 차이에 대해서는, 사전에 기준 웨이퍼를 사용하여, 맞춤 보정치를 산출해 둘 필요가 있다. 기준 웨이퍼에 대하여 계측된 EGA 계측 결과 또는 중첩 계측 결과 중 어느 한쪽을 사용한다. 또한, 인라인 사전 계측에 기초하여 산출된 디스토션 형상의 대략의 경향에 기초하여, SDM 서버측에 미리 등록된 복수의 디스 토션 보정 계수 중, 최적인 차수에 대응한 보정 계수를 선택하도록 해도 된다.

다음으로, 인라인 사전 계측에 의한 디스토션 보정 계수 (SDM 보정치) 의 최적화 처리 시퀀스를 도 14 를 참조하여 설명한다.

우선, 인라인 계측기 (400) 에 있어서 인라인 사전 계측을 실시한다 (S61). 이어서, 디스토션 보정에서 최적화하는 차수와 보정 계수를 지정하고 (S62), 보정 계수를 산출한다 (S63). 최적화하는 차수의 지정으로서는, 3 차이면 계산식 (식 5) 과 (식 6) 에 나타내는 계산 모델을 사용하고, 2 차이면 계산식 (식 3) 과 (식 4) 에 나타내어지는 계산 모델을 사용한다. 단, 디스토션 보정의 경우, (식 1)∼(식 6) 의 쇼트 보정 계수 Cx_sx, Cx_sy, Cy_sx, Cy_sy 를 제외한다 (=0).

최적화하는 보정 계수의 지정이란, 보정 결과를 안정시키기 위해서 상관성이 높은 보정 계수를 제외 (=0) 하는 것이다. 예를 들어 3 차항의 경우, Wx³, Wx²Wy, WxWy², Wy³ 의 각 계수 중, Wx²Wy 와 WxWy² 의 보정 계수를 제외함으로써, 고차 보정이 안정된 결과가 얻어지는 경우가 있다. 고차의 차수가 오를수록, 상관성이 높은 보정 계수의 제외 지정이 유효해진다.

이어서, 지정 웨이퍼, 지정 쇼트수 만큼의 계산이 종료되었는지의 여부를 판단하고 (S64), 종료되지 않은 경우에는 보정 계수의 산출을 반복하고, 종료되었을 경우에는, 초과 데이터를 거부한 후 (S65), 최적화하는 차수와 보정 계수의 모든 조합에 대하여 계산이 종료되었는지의 여부를 판단한다 (S66). S66 에 있어서, 종료되지 않은 경우에는, S52 로 복귀하여 처리를 반복하고, 종료되었을 경우에는, 사전 계측 완료된 웨이퍼, 쇼트간 (초과 데이터는 거부) 에서, 대응 차수 (2 차, 3 차, 4 차, 5 차, ∼) 마다, 평균화된 고차 보정 계수에 대해, 최적화 조건의 조합 중에서, 고차 보정 후의 나머지 차 제곱합이 최소가 되는 고차 보정 계수를 디스토션 보정에 사용하는 계수로서 선택한다 (S67).

또, S65 의 초과 데이터의 거부에서는, 쇼트마다의 고차 보정 후의 나머지 차 제곱합이 임계치를 초과한 데이터를 제외한다. 나머지 차 제곱합의 대신에 고차 보정 위치의 분산을 계측 결과 위치의 분산으로 나눈 값 (결정 계수라고 하고 0∼1 의 값을 취한다. 0 에 가까울수록 나머지 차가 커진다. 계측 결과 위치의 분산은, 고차 보정 위치의 분산과 나머지 차의 분산을 가미한 것이 된다) 을 임계치로 해도 된다.

본 실시 형태에서는, 3 차까지의 디스토션 보정에 대하여 설명했지만, 4 차 이상의 보정에 대해서도 동일하다.

[포커스 단차 보정]

인라인 사전 계측에 의한 포커스 단차 보정의 운용 시퀀스를 도 15 에 나타낸다.

우선, 1 ST 노광 (제 1 층째에 대한 노광) 인지의 여부를 판단하고 (S71), 1 ST 노광인 경우는, 디바이스 단차 보정없이 포커싱하여 노광을 실시한다 (S78). S71 에 있어서, 1 ST 노광이 아닌 경우에는, 단차 데이터의 갱신 (전 데이터가 없는 경우는, 단차 데이터 신규 작성) 인지의 여부를 판단하고 (S72), 단차 데이터를 갱신하는 경우에는, 인라인 계측기 (400) 에서 얼라이먼트 실행 후 (S73), 계측 쇼 트수 만큼의 디바이스 단차 계측을 행한다 (S74, S75).

이어서, 단차 보정량 (데이터) 을 계산하고, 노광 장치 (200) 에 송신한다 (S76). 단차 보정량을 계산할 경우에는, 각 계측 쇼트의 단차 데이터를 측정 회수만큼 판독하고, 쇼트 내 좌표계로 변환하여, 동일 쇼트 내의 평균화를 실시한다. 이 때, 검지 포인트의 위치 어긋남을, 최소 제곱 근사, 스플라인 혹은 푸리에 급수 등에 의해 보간하고, 단차 데이터에 있어서의 위치 맞춤을 실시한다. 각 계측 쇼트마다, 쇼트 중심 위치를 기준으로 하여 X, Y 방향으로 지정 피치로 나열되는 격자 형상의 데이터를 구한다. 이 때에도, 필요에 따른 보간 함수가 사용된다.

격자 형상의 데이터 중의 선택된 위치의 데이터에 대해, 적절하게 오프셋과 가중치를 설정하고, 계측 쇼트 단위로 근사면을 산출한다. 이 근사면은, 평면이어도 곡면이어도 된다. 그리고, 각 계측 쇼트마다의 단차 데이터를, 근사면으로부터의 차분 데이터 (오프셋 데이터) 로 변환한다. 단, 근사면으로부터 파라미터에 의해 지정된 제 1 의 임계치 이상 떨어진 단차 데이터는, 근사면 계산 대상으로부터 제외한다.

또, 근사면으로부터 파라미터로서 지정된 제 2 의 임계치 이상 떨어진 데이터 (이상치 데이터) 를 검출하고, 그 이상치 데이터가 파라미터로서 지정된 개수 이상 있는 계측 쇼트는 실패 쇼트로 하고, 나머지 성공 쇼트만의 단차 데이터를 평균화하여, 디바이스 단차 보정량을 산출한다. 여기에서의 평균화시에도, 필요에 따른 보간을 행한다. 또, 이 때 검출된 이상치 데이터 등은, 공장 내 생산 관리 호스트 시스템 (700) 에 송신한다.

공장 내 생산 관리 호스트 시스템 (700) 은, 이상치 데이터를 외부의 웨이퍼 결함 검사 장치 혹은 리뷰 스테이션 등으로 이루어지는 오프 라인 계측기 (800) 에 송신한다. 이상에 의해, 보정량이 구해진다.

노광 장치 (200) 는, 사전에 계측된 단차 데이터 보정량에 기초하여 포커스 조정을 실시한 후 (S77), 노광 처리를 실시한다 (S79).

[위상 시프트 포커스 모니터]

프로세스 웨이퍼 상에 미리 위상 시프트 포커스 모니터 마크를 형성해 두고, 노광 장치 (200) 에서의 처리 전에 (노광 장치 내에 그 프로세스 웨이퍼를 반입하기 전에), 인라인 계측기 (400) 로, 그 프로세스 웨이퍼 (W) 상에 형성된 위상 시프트 포커스 모니터 마크를 얼라인먼트 계측함으로써, 각 마크 위치에서의 포커스 어긋남을 계측할 수 있다. 그리고, 이 계측 (사전 계측) 결과에 기초하여, 포커스 오프셋, 레벨링 오프셋의 최적인 보정치를 노광 처리 전에 산출할 수 있다. 포커스 모니터의 레티클 패턴은, 180° 이외의 시프터를 사용하면 포커스의 변화에 따라, 이미지가 비대칭으로 변화하는 것을 이용하여, 포커스 오차 ΔZ 를, 중첩 오차 ΔX, ΔY 로 변환할 수 있도록 설계되어 있다. 1 개의 크롬 라인을 시프터부와 무 (無) 시프터부 사이에 둔다. 단, 시프터부의 위상 시프트량은 180°가 아니고, 90°이다. 위상 시프트 포커스 모니터 패턴을 1 쇼트 내에 다수 넣고, 인라인 사전 계측을 행함으로써, 포커스 오프셋, 레벨링 오프셋을 산출하고, 노광 장치 (200) 에 통지함으로써, 최적인 포커스 보정을 행할 수 있다.

[장치 보수 효율화]

인라인 계측기 (400) 는, 웨이퍼 (W) 상에 형성된 패턴의 선폭이나 형상, 그 외 패턴의 결함에 관한 정보를 계측하고, 패턴의 양부를 평가하여, 레벨에 따라 스코어화한 후에 생신호 파형 데이터와 함께 노광 장치 (200) 로 통지한다. 노광 장치 (200) 는, 인라인 계측기 (400) 로부터 통지된 평가 결과에 기초하여, 패턴의 불량 개소 및 불량에 가까운 개소를 특정하고, 당해 개소의 생신호 파형 데이터에 기초하여, 각종 트레이스 데이터, 및 중첩 계측 데이터와 EGA (얼라인먼트) 계산 결과를 취득하고, 해석하는 대상이 되는 쇼트 위치를 선정한다. 이어서, 노광 장치로부터 불량 및 불량에 가까운 개소를 포함하는 각종 트레이스 데이터, 및 중첩 계측 데이터와 EGA (얼라인먼트) 계산 결과를 취득하고, 패턴 불량과의 상관에 대하여 해석한다. 여기에서, 중첩 계측 데이터는, 노광 장치 이외의 측정 장치로부터 취득해도 된다. 해석 내용으로는, 포커스 트레이스 데이터, 노광량 트레이스 데이터, 동기 정밀도 트레이스 데이터를 각각 개별적으로 해석하고, 패턴 치수 제어 성능을 예측한다. 중첩 계측 데이터와 EGA (얼라인먼트) 계산 결과로부터는, 중첩 제어 성능을 예측한다. 불량과의 상관이 인정되었을 경우는, 필요에 따라서, 노광 장치 (200) 의 동작 파라미터를 수정하거나, 또는 장치의 메인터넌스를 행한다. 이하에, 각 해석 수법에 대하여 설명한다.

(1) 포커스 트레이스 데이터에 기초하는 패턴 치수 제어의 해석

노광 장치 (200) 측에서, 노광 처리 중의 포커스 트레이스 데이터를 취득한다. 포커스 트레이스의 Z 추종 오차, 피치 (Pitch) 추종 오차 및 롤 (Roll) 추 종 오차를, 사전 계측된 쇼트 플랫니스에 반영시킴으로써, (A) Z 평균 (mean) 및 (B) Z 표준 편차 (msd) 를 산출한다. Z 평균과 Z 표준 편차마다의 선폭치 (SEM, OCD 법 등에 의한 실측치, 또는 공간 이미지 시뮬레이터에 의한 계산치) 를 이미지 높이 (이미지면 만곡을 주로 한 광학 수차의 영향을 고려) 마다 테이블로 하여 유지한다. 더욱이, 이들 선폭치 테이블 파일을 노광 조건마다 유지한다. 노광 조건으로는, 노광 파장 (λ), 투영 렌즈 개구수 (NA), 조명 (σ), 조명 조건 (통상 조명, 변형 조명), 마스크 패턴 종류 (바이너리, 하프톤, 레벤손 등), 마스크 선폭, 타겟 선폭, 패턴 피치 등이 있다. 쇼트마다 계측된 플랫니스와 노광 처리 중의 포커스 트레이스 데이터로부터 상기 선폭치 테이블을 참조하여, 해당하는 조건에서의 선폭치를 산출한다. 이것에 의해, 실제로 패턴 선폭을 측장하지 않고, 실제의 선폭치를 예측하여, 만약, 선폭 이상을 검지한 경우, 노광 후 실시간으로 스캔 속도의 감속이나 단차 보정의 갱신, 포커스 제어 방법의 변경이나 장치 메인터넌스 등, 불량품 방지책이 강구된다.

(2) 동기 정밀도 트레이스 데이터에 기초하는 패턴 치수 제어와 중첩 제어의 해석

동기 정밀도는, 스캔 중의 노광 슬릿 영역에 있어서의 웨이퍼 스테이지에 대한 레티클 스테이지의 추종 어긋남량 (X, Y,θ) 을 나타내고, 이동 평균치 (mean) 와 이동 표준 편차치 (msd) 로 평가한다. 이동 평균치 (Xmean/Ymean) 는, 스캔 중의 변위에 영향을 주어 중첩 정밀도에 영향을 준다. 이동 표준 편차치 (Xmsd/Ymsd) 는, 이미지면의 콘트라스트를 저하시켜, 패턴 치수 정밀도에 영향을 준다. 이들 값이 허용치 내인지를 판정하여, 만약, 허용치 초과인 경우, 노광 후 실시간으로 스캔 속도의 감속이나 단차 보정의 갱신, 동기 정밀도 제어 방법, 포커스 제어 방법의 변경이나 장치 메인터넌스 등, 불량품 방지책이 강구된다.

(3) 노광량 트레이스 데이터에 기초하는 패턴 치수 제어의 해석

트레이스 데이터에는, 일정 시간 간격마다 노광량 결과가 기록되고 있다. 노광량은, 스캔 중, 각 위치에 있어서의 슬릿 영역에서의 노광량 평균으로 평가한다. 이 값이 허용치 내인지를 판정하여, 만약, 허용치 초과인 경우, 노광 후 실시간으로 스캔 속도의 감속이나 노광량 제어 방법의 변경이나 장치 메인터넌스 등, 불량품 방지책이 강구된다.

(4) 중첩 계측 데이터와 EGA (얼라인먼트) 계산 결과에 기초한 중첩 제어의 해석

중첩 측정 장치, 또는 노광 장치에 장착된 중첩 계측 시스템을 사용하여 얻어진 데이터를 분석한다. 불량 개소의 중첩 계측 결과가 허용치 내인지를 판정한다. 더욱이 중첩 어긋남에 대해서 EGA (얼라인먼트) 보정을 행한 잔류 성분 (비선형 성분) 이 허용치 내인지를 판정한다. 또, EGA (얼라이먼트) 계산 결과를 웨이퍼간, 로트간에 비교하여 큰 변동이 없는지를 체크한다.

[계측 조건의 최적화]

(1) 노광 장치의 동작 상황에 의한 사전 계측의 계측 조건의 최적화

예를 들어, 노광 장치 (200) 에 있어서 칼리브레이션이나 리트라이가 발생했을 경우에는, 거기에 요하는 시간만큼, 노광 처리가 지연되게 된다. 바꾸어 말 하면 사전 계측에 사용하는 시간을 그만큼 길게 해도, 노광 처리의 스루풋에 악영향은 주지 않게 된다. 한편, 사전 계측 공정에서는, 계측 항목, 계측 수, 데이터량 등은, 많을수록 보다 상세한 분석이나 정확한 보정치 등의 산출이 가능해진다. 따라서, 노광 장치 (200) 의 동작 상황 (노광 처리의 중단의 상황 등) 에 따라, 사전 계측 공정에 있어서의 계측 조건을 최적화하는 것이 바람직하다. 이 경우의 최적화는, 노광 처리의 스루풋을 저하시키지 않는 범위에서, 최대한의 계측 항목 수, 계측 점수, 계측 데이터량이 되도록 행하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 스루풋에 악영향을 주지 않고, 보다 상세한 분석이나 정확한 보정치의 산출이 가능해지고, 나아가서는 노광 정밀도를 향상시킬 수 있다.

(2) 주기성에 의한 사전 계측의 계측 조건의 최적화

상기 실시 형태에서 설명해 온 노광 시스템은, 기본적으로 노광 장치 (200) 에 반입되는 프로세스 웨이퍼의 모두를, 노광 장치 (200) 에 반입하기 전에 인라인 계측기 (400) 로 사전 계측할 수 있다. 이와 같이 모든 프로세스 웨이퍼를 사전 계측하고, 그 계측 결과로부터 어떠한 이상 상태 (예를 들어 계측 후보 마크가 계측 불능인 경우 등) 를 찾아내고, 그러한 이상 발생 상황 (이상이 발생하는 타이밍이나 빈도, 또 그 이상의 내용) 의 데이터를 축적할 수도 있다.

이와 같이 하여 집적된 이상 발생 상황의 데이터를, 해석 (평가) 하면, 이상 발생의 경향 (이상의 내용별로, 그 이상의 발생하는 타이밍이나 빈도 등) 을 추측할 수 있다.

여기에서는, 이상 발생 상황 데이터를 사용하여, 어떠한 타이밍으로 어떠한 에러 (이상) 가 발생하기 쉬운지, 그리고 그 에러가 만약 발생한 경우에는 어떠한 데이터 (데이터의 종류) 를, 어느 정도의 양 (데이터 량) 만큼 사전 계측해 두면 좋은지 (예를 들어 그 이상의 발생 원인의 해명에 도움이 되는 목적을 위해서) 를 추정한다. 그리고 이 추정에 기초하여, 사전 계측 조건의 최적화를 실시한다.

예를 들어, 어떤 주기성에 착목하고, 그 주기마다 어떠한 이상이, 어느 정도의 빈도로 발생하고 있는지를 해석해 두면, 그 주기마다 사전 계측해야 할 계측 내용 (사전 계측해야 할 데이터 종류나 데이터량) 의 최적화를 도모할 수 있다. 상기 주기로는, 처리 웨이퍼의 로트 단위에서의 노광 장치로의 입주기 (로트간의 주기) 나, 로트 내에 있어서의 웨이퍼 주기 (n 매 간격), 혹은 경시적인 주기 (시간이나 연월일) 등을 생각할 수 있다.

(3) 에러 빈도에 의한 사전 계측의 계측 조건의 최적화

전공정에서 에러가 다발하고 있는 경우에는, 당해 에러의 원인을 특정할 필요가 있다. 그래서, 본 발명에서는, 당해 에러의 수에 따라서 사전 계측 공정에서의 계측 조건을 최적화, 보다 구체적으로는 그 장해나 이상의 원인을 해석하는 데에 유효한 계측 조건으로 사전 계측을 실시하도록 하면, 당해 장해나 이상의 원인을 보다 정확하게 특정하는 것이 가능해진다.

(4) 사전 계측의 계측 조건에 의한 노광 장치측에서의 계측 조건의 최적화

예를 들어, 사전 계측한 결과가 지극히 양호하면, 노광 장치 (200) 에 있어서, 사전 계측한 것과 동일한 데이터 수집은 불필요하다고 생각되고, 불필요한 데이터를 재계측하는 것은 쓸데없다. 이러한 헛수고를 생략하기 위해서, 사전 계 측된 결과에 기초하여, 상기 기판의 상기 노광 장치에 있어서의 노광시에 관련하는 데이터의 수집 유무를 포함한 그 데이터의 수집 조건을 최적화하는 것이 바람직하다. 또 데이터의 수집 유무뿐만 아니라, 그 데이터의 수집 (계측) 자체는 노광 장치측에서도 실시하지만, (사전 계측된 결과에 기초하여) 그 데이터의 수집량 (데이터량, 계측량) 은 증감한다 (사전 계측 결과가 양호하면 노광 장치측에서의 동일 데이터의 계측량은 저감한다), 는 것과 같이 구성해도 된다.

(5) 노광 장치의 계측 조건에 의한 사전 계측의 계측 조건의 최적화

예를 들어, 노광 장치에서 수집하게 되어 있는 데이터를, 사전 계측에서도 수집한다고 하면, 동일한 데이터를 중복하여 수집하게 되어, 효율적이지 않은 경우가 있다. 따라서, 노광 장치 (200) 에서 노광할 때에 수집하는 데이터의 수집 조건에 기초하여, 사전 계측 공정에서의 데이터 수집 조건을 최적화함으로써, 예를 들어 중복 수집을 피함으로써, 데이터 수집의 고효율화를 도모할 수 있다.

[디바이스 제조 방법]

다음으로, 상기 서술한 노광 시스템을 리소그라피 공정에 있어서 사용한 디바이스의 제조 방법에 대하여 설명한다.

도 16 은, 예를 들어 IC 나 LSI 등의 반도체 칩, 액정 패널, CCD, 박막 자기 헤드, 마이크로 머신 등의 전자 디바이스의 제조 공정을 나타내는 플로우 차트이다. 도 16 에 나타내는 바와 같이, 전자 디바이스의 제조 공정에 있어서는, 우선, 전자 디바이스의 회로 설계 등의 디바이스의 기능·성능 설계를 행하고, 그 기능을 실현하기 위한 패턴 설계를 실시하고 (공정 S81), 다음으로, 설계한 회로 패 턴을 형성한 마스크를 제작한다 (공정 S82). 한편, 실리콘 등의 재료를 사용하여 웨이퍼 (실리콘 기판) 를 제조한다 (공정 S83).

다음으로, 공정 S82 에서 제작한 마스크 및 공정 S83 에서 제조한 웨이퍼를 사용하여, 리소그래피 기술 등에 의해 웨이퍼 상에 실제 회로 등을 형성한다 (공정 S84). 구체적으로는, 우선, 웨이퍼 표면에, 절연막, 전극 배선막 혹은 반도체막의 박막을 막형성하고 (공정 S841), 다음으로, 이 박막의 전체면에 레지스트 도포 장치 (코터) 를 사용하여 감광제 (레지스트) 를 도포한다 (공정 S842). 다음으로, 이 레지스트 도포 후의 기판을, 노광 장치의 웨이퍼 홀더 상에 로드함과 함께, 공정 S83 에서 제조한 마스크를 레티클 스테이지 상에 로드하여, 그 마스크에 형성된 패턴을 웨이퍼 상에 축소 전사한다 (공정 S843). 이 때, 노광 장치에 있어서는, 상기 서술한 본 발명과 관련되는 위치 맞춤 방법에 의해 웨이퍼의 각 쇼트 영역을 순차 위치 맞춤하고, 각 쇼트 영역에 마스크의 패턴을 순차 전사한다.

노광이 종료되면, 웨이퍼를 웨이퍼 홀더로부터 언로드하고, 현상 장치 (디벨로퍼) 를 사용하여 현상한다 (공정 S844). 이것에 의해, 웨이퍼 표면에 마스크 패턴의 레지스트 이미지가 형성된다. 그리고, 현상 처리가 종료된 웨이퍼에, 에칭 장치를 사용하여 에칭 처리를 실시하고 (공정 S845), 웨이퍼 표면에 잔존하는 레지스트를, 예를 들어 플라즈마 애싱 장치 등을 사용하여 제거한다 (공정 S846).

이것에 의해, 웨이퍼의 각 쇼트 영역에, 절연층이나 전극 배선 등의 패턴이 형성된다. 그리고, 이 처리를 마스크를 바꾸어 순차 반복함으로써, 웨이퍼 상에 실제 회로 등이 형성된다. 웨이퍼 상에 회로 등이 형성되면, 다음으로, 디 바이스로서의 조립을 행한다 (공정 S85). 구체적으로는, 웨이퍼를 다이싱하여 개개의 칩으로 분할하고, 각 칩을 리드 프레임이나 패키지에 장착하여 전극을 접속하는 본딩을 행하고, 수지 밀봉 등 패키징 처리를 행한다. 그리고, 제조한 디바이스의 동작 확인 테스트, 내구성 테스트 등의 검사를 행하고 (공정 S86), 디바이스 완성품으로서 출하한다.

또한, 이상 설명한 실시 형태는, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해서 기재된 것으로서, 본 발명을 한정하기 위해서 기재된 것은 아니다. 따라서, 상기의 실시 형태에 개시된 각 요소는, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 모든 설계 변경이나 균등물도 포함하는 취지이다.

또, 상기 실시 형태에 있어서는, 노광 장치로서 스텝 앤드 리피트 방식의 노광 장치를 예로 들어 설명했지만, 스텝 앤드 스캔 방식의 노광 장치에 적용하는 것이 가능하다. 또, 반도체 소자나 액정 표시 소자의 제조에 사용되는 노광 장치뿐만 아니라, 플라스마 디스플레이, 박막 자기 헤드, 및 촬상 소자 (CCD 등) 의 제조에도 사용되는 노광 장치, 및 레티클, 또는 마스크를 제조하기 위해서, 유리 기판, 또는 실리콘 웨이퍼 등에 회로 패턴을 전사하는 노광 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다. 즉 본 발명은, 노광 장치의 노광 방식이나 용도 등에 관계없이 적용 가능하다.

또, 본 발명은 상기 각 실시 형태와 같이, 스텝 앤드 스캔 방식의 노광 장치에 한정되지 않고, 스텝 앤드 리피트 방식, 또는 프록시미티 방식의 노광 장치 (X 선 노광 장치 등) 를 비롯한 각종 방식의 노광 장치에도 완전히 동일하게 적용할 수 있다.

또, 노광 장치에서 사용하는 노광용 조명광 (에너지 빔) 은 자외광에 한정되는 것이 아니고, X 선 (EUV 광을 포함한다), 전자선이나 이온 빔 등의 하전 입자선 등이어도 된다. 또, DNA 칩, 마스크 또는 레티클 등의 제조용에 사용되는 노광 장치여도 된다.

더욱이, 상기 실시 형태에서는 본 발명을 노광 시스템에 적용했을 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명은, 반송 장치, 계측 장치, 검사 장치, 시험 장치, 그 외의 물체의 위치 맞춤을 행하는 장치 전반에 대하여 적용이 가능하다.

또한, 상기 서술한 실시 형태에 있어서는, 광투과성의 기판 상에 소정의 차광 패턴 (또는 위상 패턴, 감광 패턴) 을 형성한 광투과형 마스크, 혹은 광반사성의 기판 상에 소정의 반사 패턴을 형성한 광반사형 마스크를 사용했지만, 이들 마스크를 대신하여, 노광해야 할 패턴의 전자 데이터에 기초하여 투과 패턴 또는 반사 패턴, 혹은 발광 패턴을 형성하는 전자 마스크를 사용해도 된다. 이러한 전자 마스크는, 예를 들어 미국 특허 제6,778,257호에 개시되어 있다. 여기에서는 이 미국 특허 제6,778,257호를 참조로서 원용한다.

또한, 상기 서술한 전자 마스크란, 비발광형 화상 표시 소자와 자발광형 화상 표시 소자의 쌍방을 포함하는 개념이다. 여기에서, 비발광형 화상 표시 소자는, 공간 광변조기 (Spatial Light Modulator) 라고도 불리우고, 광의 진폭, 위상 혹은 편광 상태를 공간적으로 변조하는 소자이며, 투과형 공간 광변조기와 반사형 공간 광변조기로 나눌 수 있다. 투과형 공간 광변조기에는, 투과형 액정 표 시 소자 (LCD; Liquid Crystal Display), 일렉트로 크로믹 디스플레이 (ECD) 등이 포함된다. 또, 반사형 공간 광변조기에는, DMD (Digital Mirror Device, 또는 Digital Micro-mirror Device), 반사 미러 어레이, 반사형 액정 표시 소자, 전기 영동 디스플레이 (EPD; Electro Phoretic Display), 전자 페이퍼 (또는 전자 잉크), 광회절 라이트 밸브 (Grating Light Valve) 등이 포함된다.

또, 자발광형 화상 표시 소자에는, CRT (Cathode Ray Tube), 무기 EL (Electro Luminescence) 디스플레이, 유기 EL (Electro Luminescence) 디스플레이, 전계 방출 디스플레이 (FED; Field Emission Display), 플라즈마 디스플레이 (PDP; Plasma Display Panel) 나, 복수의 발광점을 가지는 고체 광원 칩, 칩을 복수개 어레이 형상으로 배열한 고체 광원 칩 어레이, 또는 복수의 발광점을 1 매의 기판에 만들어 넣은 고체 광원 어레이 (예를 들어 LED (Light Emitting Diode) 디스플레이, OLED (Organic Light Emitting Diode) 디스플레이, LD (Laser Diode) 디스플레이 등) 등이 포함된다. 또한, 주지된 플라즈마 디스플레이 (PDP) 의 각 화소에 설치되어 있는 형광 물질을 제거하면, 자외역의 광을 발광하는 자발광형 화상 표시 소자가 된다.

본 개시는, 2004년 3월 1일에 제출된 일본국 특허 출원 제2004-056167호에 포함된 주제에 관련되고, 그 개시된 전부는 여기에 참조 사항으로서 명백하게 삽입된다.

Claims (36)

1. 기판을 노광하는 노광 장치에 그 기판을 반입하기 전에, 그 기판에 형성된 마크를 계측하는 사전 계측 공정과,

   상기 사전 계측 공정에서 계측된 당해 마크에 대한 파형 데이터를, 상기 노광 장치, 그 노광 장치와는 독립적으로 형성된 해석 장치, 및 그들 장치 중 하나 이상을 관리하기 위해 그들 장치보다도 상위에 위치하는 관리 장치 중 하나 이상의 장치에 통지하는 통지 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 사전 계측 처리 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 사전 계측 공정에서 계측된 마크를 소정의 평가 기준에 따라 평가하는 평가 공정을 추가로 구비하고,

   상기 통지 공정은, 상기 평가 공정에서의 평가 결과에 따라, 상기 파형 데이터의 통지 또는 통지의 금지를 선택 가능한 것을 특징으로 하는 사전 계측 처리 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 통지 공정은, 상기 파형 데이터를 통지하지 않는 경우에는 상기 평가 결과를 통지하는 것을 특징으로 하는 사전 계측 처리 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 통지 공정에서 통지된 상기 파형 데이터 및 상기 평가 결과 중 하나 이상에 기초하여, 상기 노광 장치에서 상기 기판의 위치 결정에 사용하기 위해 계측하는 마크로서 최적인 마크를, 그 기판 상에 형성된 복수의 마크 중에서 선정하는 마크 선정 공정을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 사전 계측 처리 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 통지 공정에서 통지된 상기 파형 데이터 및 상기 평가 결과 중 하나 이상에 기초하여, 상기 노광 장치에서 상기 기판의 위치 결정에 사용하기 위해 당해 마크를 계측할 때의 최적인 계측 조건을 선정하는 계측 조건 선정 공정을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 사전 계측 처리 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 기판에 형성되는 상기 마크는, 상기 기판을 예비적으로 위치 결정하기 위한 프리 얼라인먼트 마크 혹은 그 기판의 외형적 특징 부분, 그 기판을 정밀하게 위치 결정하기 위한 파인 얼라인먼트 마크, 및 그 기판의 그 파인 얼라인먼트 마크를 탐색하기 위한 서치 얼라인먼트 마크 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 사전 계측 처리 방법.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

   상기 계측 조건은, 상기 노광 장치에서 상기 기판을 위치 결정하기 위해 사용하는 마크 수, 마크 배치, 포커스 오프셋, 당해 계측에 사용하는 조명 조건, 통계 처리 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 사전 계측 처리 방법.
8. 제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 평가 공정은, 상기 소정의 평가 기준에 따라 스코어화된 평가 결과를 생성하는 것을 특징으로 하는 사전 계측 처리 방법.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 기판이 상기 노광 장치 내에 반입된 후에 그 기판에 형성된 마크를 계측하는 본 계측 공정을 추가로 구비하고,

   상기 통지 공정에서 통지된 상기 파형 데이터 및 상기 평가 결과 중 하나 이상 및 상기 본 계측 공정의 계측 결과에 기초하여, 상기 사전 계측 공정에서 계측에 사용한 계측 장치와 상기 본 계측 공정에서 계측에 사용한 계측 장치의 마크 평가 기준을 정합시키는 것을 특징으로 하는 사전 계측 처리 방법.
10. 기판을 노광하는 노광 장치에 그 기판을 반입하기 전에, 그 기판에 형성된 마크를 계측하는 사전 계측 공정,

    상기 사전 계측 공정에서 계측된 당해 마크를 소정의 평가 기준에 따라 평가하는 평가 공정, 및

    상기 평가 공정에서 구하여진 평가 결과 혹은 평가에 관련하는 정보를, 상기 노광 장치, 그 노광 장치와는 독립적으로 형성된 해석 장치, 및 그들 장치 중 하나 이상을 관리하기 위해 그들 장치보다 상위에 위치하는 관리 장치 중 하나 이상의 장치에 통지하는 통지 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 사전 계측 처리 방법.
11. 기판을 노광하는 노광 장치에 그 기판을 반입하기 전에, 그 기판 상에 형성된 복수의 마크의 위치를 계측하는 사전 계측 공정과,

    상기 사전 계측 공정에서 계측된 계측 결과에 기초하여 당해 마크의 각각의 설계 위치로부터의 오차가 최소가 되는 선형 보정 계수 및 비선형 보정 계수를 포함하는 보정 정보를 산출하는 보정 정보 산출 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 사전 계측 처리 방법.
12. 기판을 노광하는 노광 장치에 그 기판을 반입하기 전에, 그 기판 상에 형성된 복수의 마크의 위치를 계측하는 사전 계측 공정,

    상기 사전 계측 공정에서 계측된 계측 결과에 기초하여, 그 기판을 이미 노광한 다른 노광 장치의 투영 광학계의 이미지 변형에 관한 정보를 산출하는 이미지 변형 산출 공정, 및

    상기 이미지 변형 산출 공정에서 산출한 상기 다른 노광 장치의 투영 광학계의 이미지 변형에 관한 정보, 및 미리 구하여진 상기 노광 장치가 구비하는 투영 광학계의 이미지 변형에 관한 정보에 기초하여, 상기 다른 노광 장치에서 생긴 이 미지 변형을 상기 노광 장치에서 생기게 하기 위한 이미지 변형 보정 정보를 산출하는 보정 정보 산출 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 사전 계측 처리 방법.
13. 기판을 노광하는 노광 장치에 그 기판을 반입하기 전에, 그 기판 상에 형성된 위상 시프트 포커스 마크를 계측하는 사전 계측 공정과,

    상기 사전 계측 공정에서 계측된 계측 결과에 기초하여, 상기 기판을 이미 노광한 다른 노광 장치에 의해 노광되었을 때의 포커스 오차를 구하고, 상기 노광 장치에서 상기 기판을 노광할 때에 사용하는 포커스 보정 정보를 산출하는 포커스 보정 정보 산출 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 사전 계측 처리 방법.
14. 기판을 노광하는 노광 장치에 그 기판을 반입하기 전에, 그 기판의 표면 형상을 계측하는 사전 계측 공정과,

    상기 사전 계측 공정에서 계측된 계측 결과에 기초하여, 상기 노광 장치에서 노광할 때에 사용하는 포커스 보정 정보를 산출하는 보정 정보 산출 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 사전 계측 처리 방법.
15. 기판을 노광하는 노광 장치에 그 기판을 반입하기 전에, 그 기판 상에 형성된 복수의 마크의 위치를 계측하는 사전 계측 공정,

    상기 사전 계측 공정에서 계측에 사용하는 계측 장치 내, 상기 계측 장치로부터 상기 노광 장치에 상기 기판을 반송하는 반송 장치 내, 및 상기 노광 장치 내 중 하나 이상의 장치 내에 있어서의 온도 변화를 계측하는 온도 계측 공정,

    상기 온도 계측 공정에서 계측된 온도 변화에 기초하여, 상기 사전 계측 공정에서 계측된 상기 마크의 위치 변화를 예측하는 예측 공정, 및

    상기 예측 공정에서 예측된 예측 결과에 기초하여, 당해 마크의 각각의 설계 위치로부터의 오차가 최소가 되는 선형 보정 계수 및 비선형 보정 계수를 포함하는 보정 정보를 산출하는 보정 정보 산출 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 사전 계측 처리 방법.
16. 기판을 노광하는 노광 장치에 그 기판을 반입하기 전에, 그 기판 상의 마크 위치, 마크 형상, 패턴 선폭, 패턴 결함, 포커스 오차, 표면 형상, 그 기판을 이미 노광한 다른 노광 장치 내의 온도, 습도 및 기압 중 하나 이상을 계측하는 사전 계측 공정과,

    상기 사전 계측 공정에서 계측된 계측 결과에 기초하여, 당해 기판의 상기 노광 장치 내로의 반입 처리를 속행해야 할 지의 여부를 판단하는 판단 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 사전 계측 처리 방법.
17. 기판을 노광하는 노광 장치에 그 기판을 반입하기 전에, 그 기판에 관한 정보를 사전 계측하는 사전 계측 공정과,

    상기 노광 장치의 동작 상황에 따라, 상기 사전 계측 공정에서의 계측 조건을 최적화하는 최적화 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 사전 계측 처리 방법.
18. 기판을 노광하는 노광 장치에 그 기판을 반입하기 전에, 그 기판에 관한 정보를 사전 계측하는 사전 계측 공정과,

    상기 사전 계측 공정에서 계측된 계측 결과로부터 얻어지는 주기성에 따라, 상기 사전 계측 공정에서의 계측 조건을 최적화하는 최적화 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 사전 계측 처리 방법.
19. 기판을 노광하는 노광 장치에 그 기판을 반입하기 전에, 그 기판에 관한 정보를 사전 계측하는 사전 계측 공정과,

    상기 사전 계측 공정에서 계측된 계측 결과로부터 얻어지는 에러 건수에 따라, 상기 사전 계측 공정에서의 계측 조건을 최적화하는 최적화 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 사전 계측 처리 방법.
20. 기판을 노광하는 노광 장치에 그 기판을 반입하기 전에, 그 기판에 관한 정보를 사전 계측하는 사전 계측 공정과,

    상기 사전 계측 공정에서 계측된 계측 결과에 기초하여, 상기 기판의 상기 노광 장치에서의 노광시에 관련되는 데이터의 수집 조건을 최적화하는 최적화 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 사전 계측 처리 방법.
21. 기판을 노광하는 노광 장치에 그 기판을 반입하기 전에, 그 기판에 관한 정 보를 사전 계측하는 사전 계측 공정과,

    상기 기판을 상기 노광 장치에서 노광할 때에 수집하는 데이터의 수집 조건에 기초하여, 상기 사전 계측 공정에서의 데이터 수집 조건을 최적화하는 최적화 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 사전 계측 처리 방법.
22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 사전 계측 공정은, 상기 노광 장치에 인라인 접속된 도포·현상 장치 내에 설치된 계측 장치에서 행하여지는 것을 특징으로 하는 사전 계측 처리 방법.
23. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 사전 계측 공정은, 상기 노광 장치와는 독립적으로 설치된 계측 장치에서 행하여지는 것을 특징으로 하는 사전 계측 처리 방법.
24. 기판을 노광하는 노광 장치,

    상기 노광 장치에 상기 기판을 반입하기 전에, 그 기판에 형성된 마크를 계측하는 사전 계측 장치, 및

    상기 사전 계측 공정에서 계측된 당해 마크에 대한 파형 데이터를, 상기 노광 장치, 그 노광 장치와는 독립적으로 설치된 해석 장치, 및 그들 장치 중 적어도 하나를 관리하기 위해 그들 장치보다도 상위에 위치하는 관리 장치 중 하나 이상의 장치에 통지하는 통지 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 시스템.
25. 제 24 항에 있어서,

    상기 사전 계측 장치에서 계측된 마크를 소정의 평가 기준에 따라 평가하는 평가 장치를 추가로 구비하고,

    상기 통지 장치는, 상기 평가 장치에서의 평가 결과에 따라, 상기 파형 데이터의 통지 또는 통지의 금지를 선택 가능한 것을 특징으로 하는 노광 시스템.
26. 기판을 노광하는 노광 장치,

    상기 노광 장치에 상기 기판을 반입하기 전에, 그 기판에 형성된 마크를 계측하는 사전 계측 장치,

    상기 사전 계측 공정에서 계측된 당해 마크를 소정의 평가 기준에 따라 평가하는 평가 장치, 및

    상기 평가 장치에서 구하여진 평가 결과 혹은 평가에 관련하는 정보를, 상기 노광 장치, 그 노광 장치와는 독립적으로 설치된 해석 장치, 및 그들 장치 중 하나 이상을 관리하기 위해 그들 장치보다도 상위에 위치하는 관리 장치 중 하나 이상의 장치에 통지하는 통지 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 시스템.
27. 기판을 노광하는 노광 장치에 그 기판을 반입하기 전에, 그 기판 상의 마크 위치, 마크 형상, 패턴 선폭, 패턴 결함, 포커스 오차, 표면 형상, 그 기판을 이미 노광한 다른 노광 장치 내의 온도, 습도 및 기압 중 하나 이상을 계측하는 사전 계 측 장치와,

    상기 사전 계측 장치에서 계측된 계측 결과에 기초하여, 당해 기판의 상기 노광 장치 내로의 반입 처리를 속행해야 할 지의 여부를 판단하는 판단 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 시스템.
28. 제 24 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 사전 계측 장치 및 상기 판단 장치 중 하나 이상은, 상기 노광 장치에 인라인 접속된 도포·현상 장치 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 노광 시스템.
29. 제 27 항에 있어서,

    상기 사전 계측 장치 및 상기 판단 장치 중 하나 이상은, 상기 노광 장치에 오프 라인 접속되어 있거나, 혹은 상기 노광 장치 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 노광 시스템.
30. 기판 상에 패턴을 전사 노광하는 노광 장치 내에서의 노광 처리 전 또는 노광 처리 후에, 상기 기판에 대해서 소정 처리를 행하는 기판 처리 장치로서,

    마스크의 패턴을 통하여 기판을 노광하는 노광 장치에 그 기판을 반입하기 전에, 그 기판 상의 마크 위치, 마크 형상, 패턴 선폭, 패턴 결함, 포커스 오차, 표면 형상, 그 기판을 이미 노광한 다른 노광 장치 내의 온도, 습도 및 기압 중 하나 이상을 계측하는 사전 계측 장치와,

    상기 사전 계측 장치에서 계측된 계측 결과에 기초하여, 당해 기판의 상기 노광 장치 내로의 반입 처리를 속행해야 할 지의 여부를 판단하는 판단 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
31. 그 내부에 반입된 기판의 위치 맞춤을 행하는 위치 맞춤 장치를 구비한 소정 장치 내에 그 기판을 반입하기 전에, 그 기판에 형성된 마크를 계측하는 사전 계측 장치와,

    상기 사전 계측 공정에서 계측된 당해 마크에 대한 파형 데이터를, 상기 소정 장치, 그 소정 장치와는 독립적으로 설치된 해석 장치, 및 그들 장치 중 하나 이상을 관리하기 위해 그들 장치보다도 상위에 위치하는 관리 장치 중, 하나 이상의 장치에 통지하는 통지 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 사전 계측 시스템.
32. 그 내부에 반입된 기판의 위치 맞춤을 행하는 위치 맞춤 장치를 구비한 소정 장치 내에 그 기판을 반입하기 전에, 그 기판에 형성된 마크를 계측하는 사전 계측 장치,

    상기 사전 계측 장치에서 계측된 당해 마크를 소정의 평가 기준에 따라 평가하는 평가 장치, 및

    상기 평가 장치에서 구해진 평가 결과 혹은 평가에 관련하는 정보를, 상기 소정 장치, 그 소정 장치와는 독립적으로 설치된 해석 장치, 및 그들 장치 중 하나 이상을 관리하기 위해 그들 장치보다도 상위에 위치하는 관리 장치 중 하나 이상의 장치에 통지하는 통지 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 사전 계측 시스템.
33. 그 내부에 반입된 기판의 위치 맞춤을 실시하는 위치 맞춤 장치를 구비한 소정 장치 내에 그 기판을 반입하기 전에, 그 기판 상의 마크 위치, 마크 형상, 패턴 선폭, 패턴 결함, 포커스 오차, 표면 형상, 그 기판에 대해서 이미 처리를 실시한 다른 소정 장치의 온도, 습도 및 기압 중 적어도 하나를 계측하는 사전 계측 장치와,

    상기 사전 계측 장치에서 계측된 계측 결과에 기초하여, 당해 기판의 상기 소정 장치로의 반입 처리를 속행해야 할 지의 여부를 판단하는 판단 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 사전 계측 시스템.
34. 그 내부에 반입된 기판의 위치 맞춤을 행하는 위치 맞춤 장치를 구비한 소정 장치 내에 그 기판을 반입하기 전에, 그 소정 장치 내에서 계측 예정인 기판 상의 마크에 관한 정보를 취득하는 취득 장치와,

    상기 소정 장치 내에 상기 기판을 반입하기 전에, 상기 취득 장치에서 취득된 정보에 따라 상기 기판 상에 형성된 마크를 계측하는 사전 계측 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 사전 계측 시스템.
35. 제 34 항에 있어서,

    상기 마크에 관한 정보는, 상기 마크의 설계 위치 정보와, 그 마크의 신호 파형을 처리할 때의 처리 알고리즘에 관한 파라미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 사전 계측 시스템.
36. 그 내부에 반입된 기판의 위치 맞춤을 행하는 위치 맞춤 장치를 구비하고, 또한 그 위치 맞춤 장치에 의한 위치 맞춤 후에, 그 기판에 대해서 어떤 처리를 실시하는 처리 장치,

    상기 처리 장치 내에 상기 기판을 반입하기 전에, 상기 기판 상에 형성된 마크를 계측하는 사전 계측 장치, 및

    상기 처리 장치측에서 계측 예정인 마크에 관한 정보를, 그 사전 계측 장치에 의한 사전 계측 동작 전에, 그 사전 계측 장치에 제공하는 정보 제공 장치를 가지고,

    상기 사전 계측 장치는, 상기 정보 제공 장치로부터 제공된 정보에 따라, 상기 기판 상에 형성된 마크를 계측하는 것을 특징으로 하는 처리 시스템.

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