KR20090039641A - 노광 장치 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

노광 장치 및 디바이스 제조 방법 Download PDF

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Abstract

노광 장치는, 원판을 유지하는 원판 스테이지와, 기판을 유지하는 기판 스테이지와, 상기 원판 스테이지와 상기 기판 스테이지 사이에서 상대 위치를 계측하는 계측 공정을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 원판 스테이지에는, 원판 측 러프 계측 마크와 원판 측 파인 계측 마크를 포함한 원판측 계측 마크가 형성되고, 상기 기판 스테이지에는, 기판측 러프 계측 마크와 기판측 파인 계측 마크를 포함한 기판측 계측 마크가 형성되며, 상기 제어부는, 상기 원판측 러프 계측 마크 및 상기 기판측 러프 계측 마크를 사용해서 상기 원판 스테이지와 상기 기판 스테이지 사이에서 상대 위치를 러프 계측하고, 상기 러프 계측의 결과에 의거하여 상기 원판 스테이지와 상기 기판 스테이지 사이에서 상대 위치를 보정하고, 이어서, 상기 원판측 파인 계측 마크 및 상기 기판측 파인 계측 마크를 사용해서 상기 원판 스테이지와 상기 기판 스테이지 사이에서 상대 위치를 파인 계측하도록, 상기 계측 공정을 제어한다.
Figure P1020080101865
노광 장치, 원판 스테이지, 기판, 계측, 마크, 상대 위치.

Description

노광 장치 및 디바이스 제조 방법{Exposure apparatus and device manufacturing method}
본 발명은, 원판의 패턴을 투영 광학계에 의해 기판에 투영해서 상기 기판을 노광하는 노광 장치 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스나 액정 패널 등의 디바이스를 제조하기 위한 석판인쇄 공정에 있어서, 레티클(원판)의 패턴이 투영 광학계를 거쳐서 감광제(포토레지스트)가 도포된 웨이퍼(기판)에 전사된다.
디바이스의 고집적화가 점점 진행되는 중에서, 기판의 미세가공기술의 진전도 현저하다. 미세가공기술의 중심 역할을 하는 노광 장치로서, 스테퍼와 스캐너라고 불리는 노광 장치가 있다. 스테퍼는, 레티클의 패턴 상(image)을 투영 광학계에 의해 웨이퍼 위에 형성하고, 웨이퍼를 스텝 앤드 리피트 방식으로 노광하는 축소 노광 장치다. 스캐너는, 레티클의 주사에 동기시켜서 웨이퍼를 주사하면서 웨이퍼를 노광하는 노광 장치다.
노광 장치로는, 레티클(원판)과 웨이퍼(기판)와의 상대 정렬을 행하는 방법 으로서, TTL계측이 알려져 있다(일본국 공개특허공보 특개2007-250947호). TTL 계측에서는, 레티클 또는 그 근방에 설치된 지표판에 형성된 원판측 계측 마크와, 웨이퍼 또는 그 근방에 형성된 기판측 계측 마크와의 상대적인 정렬을 위한 계측이 투영 광학계를 통하여 행해진다. 이러한 방식의 계측은, TTL계측이라고 불린다. TTL 계측에서는, 계측 광으로서 노광 광과 동일한 파장을 포함한 광이 사용되는 것이 일반적이다.
노광 장치의 한계 해상도는, 노광 파장에 비례하고, 또 투영 광학계의 개구수에 반비례한다. 따라서, 노광 장치의 개발은, 한계 해상도의 향상을 위해, 노광 파장의 단파장화와 투영 광학계의 대개구수화에 의해 진척되어 왔다. 그렇지만, 투영 광학계의 초점심도는 노광 파장에 비례하고, 투영 광학계의 개구수의 2승에 반비례한다. 본 원리에 따라, 노광 장치의 해상도가 증가함에 따라, 초점심도는 급속하게 감소하여서, TTL 계측에 근거하여 포커싱 정밀도에 대한 요구도 엄격해지고 있다.
또한, 한계 해상도가 향상함에 따라서, 디바이스의 선폭도 가늘어져서, TTL계측에 근거한 광축에 대해 수직한 평면내에서의 정렬의 정밀도에 대한 요구도 엄격해지고 있다.
이러한 요구를 만족시키기 위해서는, TTL계측에서 사용된 정렬용 패턴이 투영 광학계를 통하여 투영하여서 얻어진 상은, 디바이스의 상에 가까운 쪽이 바람직하다.
또한, 노광 장치에는, 디바이스를 단시간에 대량생산하기 위해서, 높은 스루 풋도 요구되고 있다. 최근에는, 웨이퍼를 노광하기 위한 노광 스테이션과, 웨이퍼의 각 숏 영역과 원판과의 정렬에 사용된 정보를 얻기 위해서 웨이퍼를 계측하는 계측 스테이션과, 2개의 웨이퍼 스테이지를 구비한 노광 장치가 보급되고 있다. 이러한 노광 장치는, 예를 들면 트윈 스테이지 노광 장치라고 불린다. 트윈 스테이지 노광 장치는, 다른 웨이퍼를 노광하면서 1장의 웨이퍼를 계측할 수 있으므로, 고스루풋을 달성할 수 있다.
트윈 스테이지 노광 장치에서는, 계측 스테이션에서 1장째의 웨이퍼의 계측이 행해지고, 다음에 그 웨이퍼를 유지하고 있는 웨이퍼 스테이지가 계측 스테이션으로부터 노광 스테이션으로 이동하여, 그 계측에 의거하여 웨이퍼의 정렬이 행해지면서 노광이 행해진다. 그리고, 1장째의 웨이퍼가 노광되고 있는 동안에, 2장째의 웨이퍼가 다른 웨이퍼 스테이지 위에 배치되어, 계측 스테이션에서 계측이 행해진다. 1장째의 웨이퍼의 노광이 종료하고, 또한 2장째의 웨이퍼의 계측이 종료한 후에, 1장째의 웨이퍼를 유지한 웨이퍼 스테이지가 노광 스테이션으로부터 계측 스테이션으로 이동한다. 그와 동시에, 2장째의 웨이퍼를 유지한 웨이퍼 스테이지가 계측 스테이션으로부터 노광 스테이션으로 이동한다. 이들 2개의 웨이퍼 스테이지가 노광 스테이션과 계측 스테이션 사이에서 교체하는 동작은, 스와프 동작이라고 불릴 수 있다.
웨이퍼 스테이지를 구동할 때의 웨이퍼 스테이지의 위치제어에는, 일반적으로 광학식의 계측기를 사용한다. 광학식의 계측기는, 웨이퍼 스테이지의 계측면을 연속해서 계측해야 한다. 그렇지만, 트윈 스테이지 노광 장치의 경우에는, 계측 스 테이션과 노광 스테이션에 서로 다른 계측기가 사용된다. 계측 결과의 연속성을 유지하기 위해서, 한쪽의 스테이션(예를 들면, 계측 스테이션)에서 계측된 웨이퍼 스테이지의 위치 정보는, 다른 쪽의 스테이션(예를 들면, 노광 스테이션)으로 웨이퍼 스테이지가 이동했을 때에 상기 다른 쪽의 스테이션에 있어서 웨이퍼 스테이지를 위치제어하기 위한 시스템에 보내진다.
그러나, 한쪽의 스테이션으로부터 다른 쪽의 스테이션으로 웨이퍼 스테이지를 어떠한 위치 오차도 없이 이동시키는 것은 어려워, 스와프 동작시에 소위 스와프 오차가 발생한다. 이 때문에, 노광 스테이션에서 행하여지는 TTL계측에서는, 스와프 오차가 존재하는 경우에도, 높은 계측 정밀도가 요구된다. 그렇지만, 디바이스의 미세화에 따라 계측 정밀도 요구가 보다 엄격해지므로, TTL계측을 위한 계측 패턴도 디바이스의 미세화에 따라 미세화된다. 계측 패턴의 미세화는, 계측 가능범위를 축소하기 때문에, 스와프 오차가 있으면, 계측 불능이나 오계측의 원인이 되어버린다.
이러한 문제의 대책으로서, TTL계측과는 다른 계측시스템을 추가로 설치하여도 된다. 그렇지만, 새로운 계측시스템을 추가하는 것은, 장치의 복잡화, 거대화, 고비용화를 초래한다. 또한, TTL계측에 의해 얻어진 계측 결과와 다른 계측계에 의해 얻어진 계측 결과간의 차이를 보정하기 위해 제어기구, 조정, 교정 등이 필요해진다. 이것으로, 노광 장치의 제조나 메인티넌스에 소비되는 시간과 비용도 커진다.
광학식의 계측기에 의해 얻어진 계측 결과의 연속성이 끊어지는 상황은, 특 별히 상기 예에 한정되지 않고, 예를 들면 노광 장치나 계측기의 초기화시, 메인티넌스시, 기동시에도 일어난다. 이것들의 상황에 있어서도, 전술한 바와 같은 이유로 TTL계측의 실패가 일어난다.
본 발명은, 상기의 과제를 고려하여 이루어진 것으로서, 예를 들면 노광 장치의 구성을 복잡화하지 않고, 기판 스테이지의 위치 계측 정밀도를 유지하면서 계측 가능범위를 넓히는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 국면은, 원판의 패턴을 투영 광학계에 의해 기판에 투영해서 상기 기판을 노광하는 노광 장치에 관한 것이다. 상기 노광 장치는, 원판을 유지하는 원판 스테이지와, 기판을 유지하는 기판 스테이지와, 상기 원판 스테이지와 상기 기판 스테이지 사이의 상대 위치를 계측하는 계측 공정을 제어하는 제어부를 구비한다. 상기 원판 스테이지에는, 원판측 러프(rough) 계측 마크와 원판측 파인(fine) 계측 마크를 포함한 원판측 계측 마크가 형성된다. 상기 기판 스테이지에는, 기판측 러프 계측 마크와 기판측 파인 계측 마크를 포함한 기판측 계측 마크가 형성된다. 상기 제어부는, 상기 원판측 러프 계측 마크 및 상기 기판측 러프 계측 마크를 사용해서 상기 원판 스테이지와 상기 기판 스테이지 사이에서 상대 위치를 러프 계측하고, 상기 러프 계측의 결과에 의거하여 상기 원판 스테이지와 상기 기판 스테이지 사이에서 상대 위치를 보정하고, 이어서, 상기 원판측 파인 계측 마크 및 상기 기판측 파인 계측 마크를 사용해서 상기 원판 스테이지와 상기 기판 스테이지 사이에서 상대 위치를 파인 계측하도록, 상기 계측 공정을 제어한다.
본 발명에 의하면, 예를 들면 노광 장치의 구성을 복잡화하지 않고, 기판 스테이지의 위치 계측 정밀도를 유지하면서 계측 가능범위를 넓힐 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징은, 첨부도면을 참조하여 아래의 예시적 실시예들로부터 명백해질 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시예를 설명한다. 또한, 명세서 및 첨부된 도면에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호가 주어져 있다. 또한, 명세서 및 도면에 있어서, 투영 광학계의 광축에 평행한 방향이 Z방향, Z축방향으로 수직한 면내에 있어서의 서로 직교하는 2개의 방향이 각각 Ⅹ방향, Y방향으로서 설명된다. Z 방향은, 포커스 방향이라고도 불린다.
[제1실시예]
도 1은, 본 발명의 제1실시예에 따른 노광 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다. 노광 장치는, 제어부 CNT를 구비하고 있다. 제어부 CNT는, 예를 들면, 레티클 스테이지(원판 스테이지) RS와 웨이퍼 스테이지(기판 스테이지)WS와의 상대 위치를 계측하는 계측 공정을 제어한다. 제어부 CNT는, 그 외의 여러 가지의 제어를 수행할 수 있다.
광원LS1로부터 출사된 광은, 조명 광학계IL에 입사하여, Ⅹ방향으로 연장하는 띠형 또는 원호형의 노광 영역을 레티클(원판)RT 위에 형성한다. 레티클RT와 웨이퍼(기판)WF는, 투영 광학계PO를 거쳐서 광학적으로 거의 공역 위치(투영 광학계 PO의 물체면, 상면)에 배치된다. 레티클RT는, 레티클 스테이지RS에 의해 유지되고, 웨이퍼WF는, 웨이퍼 스테이지WS에 의해 유지된다. 투영 광학계PO에 대하여 레티클 스테이지RS와 웨이퍼 스테이지WS의 쌍방을 투영 광학계PO의 광학배율에 일치하는 속도비로 이동시킴으로써, 레티클RT의 패턴이 웨이퍼WF에 투영된다. 웨이퍼WF에의 패턴의 투영에 의해 웨이퍼WF가 노광되어, 웨이퍼WF에 도포되어 있는 감광제가 노광된다.
레티클RT를 유지한 레티클 스테이지RT는, 레이저 간섭계(위치 계측기)와 구동기구를 포함한 위치제어기구에 의해 Y방향으로 구동된다. 레티클RT의 근방에는, 레티클측 지표판(원판측 지표판)RFP가 레티클 스테이지RS의 소정의 범위에 배치되어 있다. 레티클측 지표판RFP의 패턴면은, 레티클RT의 패턴면과 동일면내에 위치한다.
레티클측 지표판RFP의 패턴면에는, Cr, Al 또는 Ta등의 금속으로 이루어진 원판측 계측 마크가 배치되어 있다. 구체적으로는, 도 2a에 도시된 것처럼, 레티클측 지표판RFP에는, 원판측 계측 마크로서, 노광 영역내의 복수의 상 높이에서 계측이 가능하도록, 복수의 원판측 파인 계측 마크Rmf와 복수의 원판측 러프 계측 마크Rmr가 형성되어 있다.
원판측 파인 계측 마크Rmf는, 도 2b에 예시되어 있고, 예를 들면 원판측에 환산한 노광 해상선폭의 근방의 폭을 갖는 사각형 개구를 스페이스로 하는 라인 앤드 스페이스 패턴이다. 원판측 러프 계측 마크Rmr는, 도 2c에 예시되어 있고, 예를 들면 원판측에 환산한 노광 해상선폭보다도 넓은 폭을 갖는 사각형 개구를 스페 이스로 하는 라인 앤드 스페이스 패턴이다. 여기에서는, 편의상, Ⅹ방향과 직교하는 방향의 라인을 갖는 마크를 Rmfx 및 Rmrx, Y방향과 직교하는 라인을 갖는 마크를 Rmfy 및 Rmry라고 한다. 그렇지만, Rmf 및 Rmr은, 이러한 마크에 한정되는 것이 아니고, 예를 들면 Ⅹ방향에 대하여 소정의 각도를 가진 라인 앤드 스페이스 패턴이어도 된다.
도 1의 예에서는, 스캔 방향인 Y방향으로, 레티클RT를 끼우고, 2개의 레티클측 지표판RFP이 배치되어 있다. 그렇지만, 레티클측 지표판RFP은, 1개라도 좋고, 3개 이상이라도 좋다.
노광 장치는, 레티클측 지표판RFP와 레티클RT 사이에서 상대 위치를 계측하는 계측기로서, 레티클 얼라인먼트 센서RAS와 레티클 포커스 센서RFS를 구비하고 있다. 레티클 얼라인먼트 센서RAS는, 예를 들면, 2차원 촬영소자와 광학소자를 포함할 수 있다. 레티클 얼라인먼트 센서RAS 또는 레티클 스테이지RS를 이동시킴으로써, 레티클측 지표판RFP와 레티클RT 사이에서 Ⅹ 및 Y방향의 상대 위치를 계측할 수 있다. 도 1에서는, 레티클 얼라인먼트 센서RAS의 개수가 1개이지만, 2개 이상의 레티클 얼라인먼트 센서RAS가 설치되어도 좋다. 예를 들면, Ⅹ방향으로 특정 간격으로 2개의 레티클 얼라인먼트 센서RAS를 배치함으로써, Ⅹ방향의 배율과 레티클 RT에 대한 Z축 주변의 회전을 계측할 수 있다. 또한, Y 방향으로 특정 간격으로 2개의 레티클 얼라인먼트 센서RAS를 배치함으로써, Y방향의 배율 및 레티클RT에 대한 Z축 주변의 회전을 계측할 수 있다.
또한, 레티클 포커스 센서RFS로서는, 예를 들면 사입사방식의 센서가 사용될 수 있다. 레티클 포커스 센서RFS 또는 레티클 스테이지RS를 이동시킴으로써, 레티클측 지표판RFP와 레티클 스테이지RT 사이에서 Z방향의 상대 위치를 계측할 수 있다. 도 1에서는, 레티클 포커스 센서RFS의 개수가 1개이지만, 2개 이상의 레티클 포커스 센서RFS가 설치되어도 좋다. 예를 들면, Ⅹ방향으로 여러개의 레티클 포커스 센서RFS를 배치하고, 레티클 스테이지RS를 Y방향으로 이동시킴으로써 레티클측 지표판RFP와 레티클 스테이지RT 사이에서 Z방향의 상대 위치를 ⅩY평면상의 요철로서 계측할 수 있다.
한편, 웨이퍼WF의 근방에는, 기판측 패턴으로서, 웨이퍼측 지표판(기판측 지표판)WFP가 웨이퍼 스테이지WS의 소정의 범위에 배치되어 있다. 웨이퍼측 지표판WFP의 표면은, 웨이퍼WF의 윗면과 동일평면내에 위치한다.
웨이퍼측 지표판WFP의 표면에는, Cr, Al 또는 Ta등의 금속으로 이루어진 기판측 위치 계측 마크가 배치되어 있다. 기판측 위치 계측 마크는, 복수의 기판측 파인 계측 마크Wmf와 복수의 기판측 러프 계측 마크Wmr를 포함한다.
기판측 파인 계측 마크Wmf는, 도 2b에 예시되어 있고, 예를 들면 노광 해상선폭의 근방의 폭을 갖는 사각형 개구를 스페이스로 하는 라인 앤드 스페이스 패턴이다. 기판측 러프 계측 마크Wmr는, 도 2c에 예시되어 있고, 예를 들면 노광 해상선폭보다도 굵은 폭을 갖는 사각형 개구수를 스페이스로 하는 라인 앤드 스페이스 패턴이다. 여기에서는, 편의상, Ⅹ방향과 직교하는 라인을 갖는 마크를 Wmfx 및 Wmrx, Y방향과 직교하는 라인을 갖는 마크를 Wmfy 및 Wmry라고 한다. 그렇지만, 기판측 위치 계측 마크Wmf 및 Wmr는, 이들 마크에 한정되는 것이 아니고, 예를 들면 Ⅹ방향에 대하여 소정의 각도를 가진 라인 앤드 스페이스 패턴이어도 된다.
웨이퍼 스테이지WS에 있어서, 마크 Wmf 및 Wmr의 하방으로는, 그것들을 투과한 광량을 검출하기 위한 광센서IS가 배치되어 있다. 상기 판 WFP와 광센서IS로 이루어진 조는, 도 1에서는, 웨이퍼 스테이지WS에 1개만 나타내 있지만, 그들의 조의 수는 이것에 한정하는 것이 아니고, 2조 이상 설치되어도 된다.
또한, 웨이퍼 스테이지WS는, 투영 광학계PO의 광축방향(Z방향) 및 광축방향과 직교하는 평면(ⅩY평면)내의 2방향, 광축주변의 회전방향(θ방향), 상면에 대한 틸트 방향의 6축 방향으로 제어된다.
웨이퍼 스테이지WS에는, 레이저 간섭계(위치 계측기)로부터의 빔을 반사하는 이동 거울이 고정되어 있어, 상기 레이저 간섭계에 의해 웨이퍼 스테이지WS의 위치가 계측된다.
도 1에 나타내는 본 발명의 적합한 실시예에 따른 노광 장치는, 트윈 스테이지 노광 장치로서 구성되어 있고, 2개의 웨이퍼 스테이지WS를 가진다. 한쪽의 웨이퍼 스테이지WS가 노광을 행하기 위한 노광 스테이션EST에 위치하고 있고, 다른 쪽의 웨이퍼 스테이지WS는 정렬용의 계측을 행하기 위한 계측 스테이션MST에 위치하고 있다. 이때, 계측 스테이션MST에서의 정렬용의 계측은, 웨이퍼WF의 각 숏 영역과 레티클RT를 정렬하는데 사용되는 정보를 얻기 위한 계측을 포함한다.
계측 스테이션MST에는, 포커스 센서FS와 정렬 센서AS가 배치되어 있다. 노광 스테이션EST에 위치하는 웨이퍼 스테이지WS는, 노광 스테이션EST용의 레이저 간섭계에 의해 위치가 계측된다. 계측 스테이션MST에 위치하는 웨이퍼 스테이지WS는, 계측 스테이션MST용의 레이저 간섭계에 의해 위치가 계측된다.
한쪽의 웨이퍼 스테이지WS에 의해 유지된 웨이퍼의 노광과 다른 쪽의 웨이퍼 스테이지WS에 의해 유지된 웨이퍼의 계측이 종료한 후, 2개의 웨이퍼 스테이지WS가 교체되고, 즉 스와프 동작이 행하여진다. 이 스와프 동작에 있어서, 각 레이저 간섭계에 의한 웨이퍼 스테이지WS의 계측이 도중에 끊어진다. 다시 말해, 1개의 웨이퍼 스테이지WS에 주목하면, 해당 웨이퍼 스테이지WS의 위치를 계측하기 위한 레이저 간섭계를 바꿀 수 있다. 이러한 역할의 레이저 간섭계를 바꿀 때에, 1개의 레이저 간섭계에 의해 얻어진 계측 결과가 다른 레이저 간섭계에 보내진다. 이 때에 스와프 오차, 즉 위치 오차가 발생한다.
또한, 본 실시예의 노광 장치는, 트윈 스테이지 구성을 가지지만, 웨이퍼 스테이지의 개수 및 스테이션의 개수는 3개 이상이어도 된다. 이 경우, 웨이퍼 스테이지의 개수와 스테이션의 개수는 동일해도 되거나 같지 않아도 된다.
본 실시예에서는, 레티클측 지표판RFP과 웨이퍼측 지표판WFP를 사용한 TTL계측은, 러프 계측 공정과 그것에 이어지는 파인 계측 공정을 포함하고, 제어부CNT에 의해 제어된다. 설명의 편의상, 우선, 파인 계측 공정에 관하여 설명한다.
파인 계측 공정에서는, 원판측 계측 마크로서는, 레티클측 지표판RFP에 형성된 원판측 파인 계측 마크Rmf와 원판측 러프 계측 마크Rmr 중 원판측 파인 계측 마크Rmf가 사용된다. 또한, 파인 계측 공정에서는, 기판측 계측 마크로서는, 웨이퍼측 지표판WFP에 형성된 기판측 파인 계측 마크Wmf와 기판측 러프 계측 마크Wmr 중 기판측 파인 계측 마크Wmf가 사용된다. 구체적으로는, 조명 광학계IL에 의해 원판 측 파인 계측 마크Rmf를 조명하고, 원판측 파인 계측 마크Rmf로부터의 투과 광을 투영 광학계PO를 거쳐서 웨이퍼측 지표판WFP의 기판측 파인 계측 마크Wmf에 입사시킨다. 그리고, 기판측 파인 계측 마크Wmf로부터의 투과 광의 양을 광센서IS에 의해 검출한다.
도 3은, 파인 계측 마크를 사용해서 얻어진 ZX평면에 있어서의 상강도 분포를 예시하는 차트다. 도 3은, 수차가 없는 이상적인 투영 광학계PO를 사용했을 경우에 계산된 강도분포를 나타낸 것이다. 실제 측정에 있어서는, 이러한 강도분포는, 기판측 파인 계측 마크Wmf를 이동시키면서 광센서IS의 출력을 모니터 함으로써 얻어진다. 또한, 도 3에 있어서, 가로축은, Ⅹ방향 또는 Y방향의 위치, 세로축은, Z방향의 위치를 나타낸다.
이하, 포커스 계측(Z방향 위치의 계측)의 예를 설명한다. 우선, 노광 영역내의 소정의 상 높이에 마크Rmf가 배치되도록 레티클 스테이지RS가 구동된다. 다음에, 마크Wmf가 마크Rmf의 결상위치의 근방에 배치되도록 웨이퍼 스테이지WS가 구동된다. 마지막으로, 웨이퍼 스테이지WS를 투영 광학계PO의 광축방향으로 구동하면서 마크Wmf를 투과하는 광의 양이 광센서IS에 의해 검출된다.
예를 들면, 도 3의 f1과 같이 Z방향(포커스 방향)에 있어서의 웨이퍼 스테이지WS의 위치를 변경하면서 계측(광센서IS의 출력의 모니터)을 행하면, 도 4의 f1과 같은 계측 파형(도 3의 f1에 있어서의 단면도)을 얻을 수 있다. 이 경우, 광량이 최대가 되는 위치를 검출함으로써, 이 위치에 대응한 상 높이에 있어서의 투영 광학계PO의 최선결상위치를 산출할 수 있다. f1은, Ⅹ 및 Y방향의 위치를 최선의 포 커스 위치로서 포커스 계측을 실시하는 경우를 보이고 있다. Ⅹ 및 Y방향의 위치가 최선의 위치가 아닌 경우에는, 예를 들면 도 4에 있어서의 f2와 같이, 계측 파형이 악영향을 받는다. 도 4에 있어서의 f2와 같은 계측 파형은, 콘트라스트가 낮기 때문에, 계측 정밀도의 저하와 오계측의 원인이 된다.
다음에, 광축에 직교하는 방향(전형적으로는, 수평방향), 즉 Ⅹ, Y방향의 위치 계측의 예를 설명한다. 포커스 계측과 마찬가지로, 노광 영역내의 소정의 상높이에 마크Rmf가 배치되도록 레티클 스테이지RS가 구동된다. 다음에, 마크Wmf가 Rmf 의 결상위치의 근방에 배치되도록 웨이퍼 스테이지WS가 구동된다. 웨이퍼 스테이지WS를 투영 광학계PO의 광축에 수직한 방향으로 구동하면서 기판측 파인 계측 마크Wmf를 투과하는 광의 양이 광센서IS에 의해 검출된다.
예를 들면, 도 3의 p1과 같이 Ⅹ 또는 Y방향에 있어서의 웨이퍼 스테이지WS의 위치를 변경하면서 계측(광센서IS의 출력의 모니터)을 행하면, 도 5의 p1과 같은 계측 파형을 얻을 수 있다. 이 경우, 광량이 최대가 되는 위치를 검출함으로써, 이 위치에 대응한 상 높이에 있어서의 투영 광학계PO의 최선결상위치가 산출될 수 있다. p1은, Z방향(포커스 방향)의 위치를 최선의 포커스 위치로서 광축에 직교하는 방향의 위치 계측을 실시하는 경우를 보이고 있다. Z방향의 위치가 최선의 포커스 위치가 아닌 경우에는, 도 4에 있어서의 p2과 같이, 계측 파형이 악영향을 받는다. 도 4에 있어서의 p2과 같은 계측 파형은, 콘트라스트가 낮기 때문에, 계측 정밀도의 저하와 오계측의 원인이 된다.
광축에 직교하는 방향의 위치 계측에 있어서는, Ⅹ방향으로 웨이퍼 스테이지 WS를 구동할 경우에는, 마크Wmfx를 사용해서 Ⅹ방향의 위치(레티클 스테이지RS와 웨이퍼 스테이지WS 사이에서 상대 위치)가 계측된다. 또한, Y방향으로 웨이퍼 스테이지WS를 구동할 경우에는, 마크Wmfy를 사용해서 Y방향의 위치(레티클 스테이지RS와 웨이퍼 스테이지WS 사이에서 상대 위치)가 계측된다. 적어도 2방향에 대해서 계측을 행함으로써, 투영 광학계PO의 광축에 수직한 평면내에 있어서의 정렬(레티클 스테이지RS와 웨이퍼 스테이지WS와의 정렬)을 행하는 것이 가능하다. 또한, 기판측 패턴의 라인의 방향과 웨이퍼 스테이지WS의 구동의 방향은 특별히 상기의 경우에 한정하는 것이 아니다. 예를 들면, 라인 패턴을 사용할 경우에는, 임의의 2개 이상의 기판측 패턴(라인 패턴)을 사용함과 함께, 웨이퍼 스테이지WS를 임의의 2방향 이상의 방향으로 구동함으로써 계측 값을 얻으면 좋다. 그리고, 계측 값에 의거하여 투영 광학계PO의 광축에 수직한 평면 상의 정렬을 행하는 것이 가능하다.
전술한 바와 같이, 노광 해상선폭의 근방의 폭을 갖는 패턴인 마크Rmf와 Wmf를 사용해서 파인 계측 공정을 실시할 경우, 상 강도분포의 중심부근을 스캔 계측하는 것이 바람직하다. 즉, 포커스 계측은, 광축에 직교하는 방향에 있어서의 위치가 최적 위치 또는 그 근방이 되도록 해서 포커스 방향으로 웨이퍼 스테이지WS를 구동하여 행하는 것이 바람직하다. 또한, 광축에 직교하는 방향에 있어서의 위치 계측을 행하는 경우에는, 포커스 방향에 있어서의 위치가 최적위치 또는 그 근방이 되도록 해서 광축에 직교하는 방향으로 웨이퍼 스테이지WS를 구동하는 것이 바람직하다.
그렇지만, 예를 들면 트윈 스테이지 노광 장치에서는, 웨이퍼 스테이지WS 스 와핑시에 스와프 오차가 발생한다. 이 스와프 오차는, TTL계측에 악영향을 준다. 즉, 스와프 오차가 존재하면, 포커스 계측시에, 웨이퍼 스테이지WS를 광축에 직교하는 방향에 있어서의 최적위치 또는 그 근방에 정렬할 수 없다. 마찬가지로, 광축에 직교하는 방향으로 그 위치 계측을 행할 때에, 웨이퍼 스테이지WS를 최적 포커스 위치 또는 그 근방에 정렬할 수 없다. 이에 따라 TTL계측 정밀도의 저하와 오계측을 초래한다.
본 실시예에서는, 스와프 오차의 발생에 의한 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 상기의 파인 계측 공정에 앞서 러프 계측 공정이 실시된다. 러프 계측 공정에서는, 원판측 계측 마크로서, 레티클측 지표판RFP에 형성된 원판측 파인 계측 마크Rmf와 원판측 러프 계측 마크Rmr 중 원판측 러프 계측 마크Rmr가 사용된다. 또한, 러프 계측 공정에서는, 기판측 계측 마크로서, 웨이퍼측 지표판WFP에 형성된 기판측 파인 계측 마크Wmf와 기판측 러프 계측 마크Wmr 중 기판측 러프 계측 마크Wmr가 사용된다.
마크Rmr은, 원판측에 환산한 노광 해상선폭보다도 굵은 패턴으로 각각 구성되어 있다. 마크Wmr은, 노광 해상선폭보다도 굵은 패턴으로 각각 구성되어 있다. 도 6은, 러프 계측 공정에 있어서 얻어진 상강도 분포를 예시하고 있다. 러프 계측 공정에 있어서 얻어진 상강도 분포는, 파인 계측 공정에 있어서 얻어진 상강도 분포와 비교하여, 포커스 방향 및 광축에 직교하는 방향의 양쪽으로 연장된다. 이 때문에 포커스 계측시의 광축방향에 직교하는 방향에 있어서의 위치 어긋남, 및 광축방향에 직교하는 방향에 있어서의 위치 계측시의 포커스 위치 어긋남에 의한 계측 정밀도의 열화와 오계측의 횟수를 적게 할 수 있다.
예를 들면, 러프 계측 공정에서 포커스 계측을 행한다고 가정한다. 이 경우에, 광축에 직교하는 방향에 있어서의 위치가 최적 위치이면(도 6의 f1), 얻어진 파형은, 도 7에 있어서 f1으로서 예시되는 파형이 된다. 한편, 광축에 직교하는 방향에 있어서의 위치가 최적 위치가 아닌 경우에는, 얻어진 파형은, 도 7에 있어서 f2로서 예시되는 파형이 된다. 도 7에 있어서 f1과 f2을 비교하면, f2의 경우에도 파형f2는 콘트라스트가 보다 떨어지고, 파형형상은 저해되지 않아, 충분한 계측 정밀도를 얻을 수 있는 것을 안다.
러프 계측 공정에서 광축에 직교하는 방향에 있어서의 위치 계측을 행한다고 가정한다. 이 경우, 포커스 방향의 위치가 최적위치이면, 얻어진 파형은, 도 8에 있어서 p1으로서 예시하는 파형이 된다. 이에 대하여, 포커스 방향에 있어서의 위치가 최적 위치가 아닌 경우에는, 얻어진 파형은, 도 8에 있어서 p2로서 예시하는 파형이 된다. 도 8의 p1과 p2를 비교하면, p2의 경우에도 파형 p2은 콘트라스트가 보다 떨어지고, 파형형상은 저해되지 않아, 충분한 계측 정밀도를 얻을 수 있는 것을 안다.
이를 고려하여, 본 실시예의 노광 장치는, 마크Rmr, Wmr를 사용해서 러프 계측 공정을 실시하고, 그 계측 결과에 의거하여 스와프 오차를 보정하고, 그 후에 마크Rmf, Wmf를 사용해서 파인 계측 공정을 실시한다. 이에 따라, 스와프 오차가 발생했을 경우에도, 레티클 스테이지와 웨이퍼 스테이지를 정밀하게 정렬할 수 있다. 도 9a 및 9b는, 본 실시예의 노광 장치에 있어서, 제어부CNT에 의해 제어되는 계측 공정의 2종류의 순서(시퀸스A, B)를 나타낸 흐름도이다. 여기에서, "포지셔닝"은, 광축에 직교하는 방향으로의 계측 또는 보정을 의미하고, "포커싱"은, 포커스 방향으로의 계측 또는 보정을 의미한다.
이상의 계측 공정은, 계측 스테이션에서 이동해 온 웨이퍼 스테이지에 대하여 노광 스테이션EST에서 실시되는 것에 특히 적합하지만, 계측 스테이션에서 실시되어도 좋다.
웨이퍼 스테이지의 정렬은, 포커싱 방향과 광축에 직교하는 방향의 쌍방에 대해서 계측을 행할 필요가 있다. 그렇지만, 계측 시간의 단축을 고려했을 경우, 러프 계측의 경우에는, 파인 계측의 광축에 직교하는 방향 또는 포커스 방향으로의 검출 가능범위내에 웨이퍼 스테이지의 위치가 보정되면 좋다. 예를 들면, 도 10에 나타내는 시퀸스C와 같이, 러프 계측 공정에서는 광축에 직교하는 방향에 대해서만 실시하고, 그 계측 결과에 의거하여 광축에 직교하는 방향의 웨이퍼 스테이지의 위치를 보정한 후, 파인 계측 공정으로 이행할 수 있다. 파인 계측 공정에서는 광축에 직교하는 방향의 위치 보정이 이미 행하여져 있기 때문에, 포커스 계측을 손쉽게 실시할 수 있다. 이 경우에, 파인 계측 공정에서 얻어진 포커스 계측의 결과에 의거하여 웨이퍼 스테이지의 포커스 방향의 위치를 보정하고, 광축에 직교하는 방향의 파인 위치 계측을 실시할 수 있다.
도 10에 나타낸 시퀸스D와 같이, 러프 계측 공정에서는 포커스 계측만 실시하고, 그 계측 결과에 의거하여 포커스 방향의 웨이퍼 스테이지의 위치를 보정하고, 그 후에 파인 계측 공정으로 이행할 수 있다. 파인 계측 공정에서는, 우선, 광 축에 직교하는 방향에 있어서의 위치 계측과, 그 계측 결과에 근거하는 위치 보정이 수행되고, 이어서, 포커스 계측과, 그 계측 결과에 의거한 위치 보정이 수행된다.
이와 같이, 러프 계측 공정은, 반드시 광축방향에 직교하는 방향으로의 위치 계측과 포커스 계측의 양쪽을 행할 필요가 없고, 이들 형태의 계측 중 하나의 계측 후에만 파인 계측 공정으로 이행할 수 있다. 이것에 의해, 계측 시간을 단축할 수 있다.
다음에, 러프 계측 공정에서 사용하는 패턴은, 일어날 것으로 예상되는 스와프 오차를 검출하기에 충분한 크기를 갖는 공중상을 형성할 수 있는 선폭을 가져야 한다. 이때, 그렇지만, 지나치게 큰 공중상은, TTL계측의 신호를 완만하고, 둔감한 파형을 발생하여서, TTL계측 정밀도의 악화를 초래해버린다. 따라서, 러프 계측 공정에서 사용하는 패턴의 선폭은, 상정되는 위치 어긋남 오차에 대하여 충분한 검출 가능범위를 가지고, 또한 파인 계측 공정에 있어서의 검출 가능범위내에 대하여 충분한 위치 보정이 가능해지는 계측 정밀도를 얻을 수 있는 선폭을 결정해야 한다.
선폭 선택의 일 방법은, 예를 들면 광학 시뮬레이터를 사용해서 TTL계측의 공중상을 계산하는 방법이 있다. 공중상의 계산에서는, 패턴 형상, 파장, 투영 광학계PO의 사양 및 수차 등의 정보, 조명 광학계IL의 사양 및 조명 형상 등의 정보가 고려될 수 있다. 또한, 광센서IS에서 얻어진 신호는, 광센서IS 및 그것에 부수되는 전기적 요소에 의한 오차나, 웨이퍼 스테이지WS의 제어 관련의 오차, 노광 장치내의 환경등의 영향을 받고 있으므로, 이들의 오차를 고려해서 선폭을 결정해야 한다.
복수 종류의 계측용 마크(패턴)를 사용해서 TTL계측을 행할 경우에는, 광센서IS에 입사하는 광량의 최대값이 사용된 마크의 종류에 상관없이 대략 동일한 것이 바람직하다. 광센서IS에 입사하는 광량의 최대값이 마크의 종류에 따라 크게 변하는 경우, 광센서IS의 광량 검출 범위를 초월하기 때문에 적절한 계측을 할 수 없다. 그 최대값이 광센서IS의 광량 검출 범위 내에 있는 경우이어도, 광량의 차이는, 오차의 크기에 악영향을 줄 수 있다.
광센서IS에 입사하는 광량을 조정하는 방법으로서는, 예를 들면 광원LS1으로부터 출사되는 광량의 조정이나 조명 광학계IL에 광량조정 기구를 설치해서 조정하는 방법이 있다. 이 방법은, 마크 Rmf 및 Rmr에 조사되는 광량의 조정을 행하고, 광센서IS에 입사하는 광량을 조정한다. 복수 종류의 계측용 패턴의 각각에 대해서, 광센서IS에의 입사광량에 의거하여 조정을 행하는 것에 의해서, 임의의 계측용 패턴을 사용했을 경우이여도 최적의 광량 상태에서 계측을 행하는 것이 가능하다.
다른 방법으로서, 마크Rmr와 Rmf의 선폭, 길이, 선 개수와 연관된 관계를, 마크Wmr와 Wmf를 각각 투과한 광량이 동일해지도록 선택하는 방법도 있다. 이에 따라 별도의 광량조정 기구를 이용하지 않고, 광센서IS에 최적의 광량을 입사하는 것이 가능하다.
또 다른 방법으로서, 레티클 스테이지RS와 웨이퍼 스테이지WS 사이에서 상대 위치를 옮겨서, 비계측 방향(Ⅹ방향계측의 경우에는 Y방향, Y방향계측의 경우에는 Ⅹ방향)으로 의도적으로 원판측 계측 마크와 기판측 계측 마크간의 상대 위치를 옮 기는 방법이 있다. 이렇게 위치를 의도적으로 옮김으로써, 비계측 방향의 기준 상태 상태로부터의 편차가 계측 방향의 계측 정밀도에 악영향을 주지 않기 때문에, 광량을 조정하는 것이 가능하다. 이 방법은, 계측용 패턴의 설계시에 자유도를 증가시킬 수 있다. 또한, 이 방법은, 광원LS1이나 조명 광학계IL에 광량조정 기구를 설치하지 않고, 광센서IS에 최적의 광량을 입사할 수 있다. 또한, 이 방법은, 레티클 스테이지RS 또는 웨이퍼 스테이지WS의 구동만으로 광량을 조정할 수 있다. 이에 따라 신속히 또한 미량을 조정하는 것이 가능해서, 계측 시간의 증가를 억제할 수 있다.
상기의 계측에 의해 얻어진 상기 판RFP와 WFP간의 상대 위치 관계에 의거하여, 레티클RT와 웨이퍼WF간의 상대 위치 관계를 얻을 수 있다. 이것은, 상기 판RFP와 레티클RT간의 관계가 레티클 얼라인먼트 센서RAS 및 레티클 포커스 센서RFS에 의해, 판WFP과 웨이퍼WF간의 관계는, 정렬 센서AS와 포커스 센서FS에 의해 얻어질 수 있기 때문이다.
정렬 센서AS에 의해 판 WFP의 계측 전용의 패턴을 사용하는 것이 일반적이지만, 본 발명은 이것에 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 대신에, 마크 Wmf나 Wmr를 계측해도 좋다. 이 경우, 정렬 센서AS에 의한 계측을 위한 전용 패턴과, 마크Wmf 및 Wmr간의 상대 위치 관계의 계측 오차를 제거할 수 있다. 이에 따라, 보다 높은 정밀도에서 레티클RT와 웨이퍼WF간의 상대 위치 관계를 계측할 수 있다. 그렇지만, 마크Wmf는, 노광 해상선폭의 근방의 미세 패턴이기 때문에, 정렬 센서AS의 해상 한계를 초월하고 있는 것이 통상이며, 높은 정밀도에서 계측을 할 수 없는 가 능성이 있다. 이에 대해, 마크Wmr는 마크Wmf보다 굵은 선폭이다. 정렬 센서AS의 해상 한계내의 선폭이 되도록 마크 Wmr을 설계하는 경우, 마크Wmr를 사용해서 높은 정밀도로 계측할 수 있다.
본 실시예에서는 레티클 얼라인먼트 센서RAS와 레티클 포커스 센서RFS를 다른 계측계로서 설명을 했지만, 본 발명은 이것에 한정하는 것이 아니고, 동일한 계측계를 사용해서 상기 판 RFP과 레티클RT간의 상대 위치 관계를 계측해도 된다. 마찬가지로, 본 실시예에서는 정렬 센서AS와 포커스 센서FS를 다른 계측계로서 설명을 행했지만, 본 발명은 이것에 한정하는 것이 아니고, 동일한 계측계를 사용해서 판 WFP와 웨이퍼 WF간의 상대 위치 관계를 계측해도 된다.
본 발명의 제2실시예를 설명한다. 도 11은, 본 발명의 제2실시예에 따른 노광 장치의 개략적 구성을 도시한 도면이다. 원판측 파인 계측 마크Rmf가 레티클 스테이지RS 위에 형성된다. 원판측 러프 계측 마크Rmr는, 트윈 스테이지 노광 장치에 있어서 웨이퍼 스테이지WS가 스와프 동작했을 때에 보이는 위치 오차를 보정하기 위한 패턴이다. 따라서, 마크Rmf는, 노광 장치의 중요한 요소다. 마크Rmf를 레티클 스테이지RS에 설치되는 레티클측 지표판RFP에 형성함으로써 높은 정밀도로 판 RFP와 판 WFP의 정렬을 행할 수 있다. 그렇지만, 최종 정렬 대상은, 레티클RT와 웨이퍼WF이다. 판 RFP와 레티클RT간의 상대 위치 관계를 레티클 얼라인먼트 센서RAS와 레티클 포커스 센서RFS를 사용해서 계측해서 보정하는 방법도 있지만, 정성적으로 구성요소가 증가할수록 오차의 크기가 증대한다. 본 실시예에서는 마크Rmf를 레티클RT에 형성하여 구성요소의 수를 삭감함으로써 오차의 크기를 저감한다. 이에 따 라 판RFP와 레티클RT간의 상대 위치 관계를 계측했을 때에 발생하는 오차를 제거할 수 있다. 추가로, 복수의 마크Rmf를 레티클RT에 형성함으로써, 여러 가지 종류의 계측을 행하는 것이 가능해진다. 예를 들면, Ⅹ방향으로 소정의 거리를 두고 복수의 마크Rmf를 형성하고, TTL 계측을 행함으로써, Ⅹ방향의 배율, 왜곡, 상면, 틸트, 회전 등의 성분을 계측하는 것이 가능하다. 마찬가지로, Y방향으로 소정의 거리를 두어서 복수의 마크Rmf를 형성하고, TTL 계측을 행함으로써, Y방향의 배율, 왜곡, 상면, 틸트, 회전 등의 성분을 계측하는 것이 가능하다.
레티클RT가 레티클 스테이지RS에 탑재되었을 때의 상태에 따라, 판RFP와 레티클RT간의 상대 위치 관계가 변화되기 때문에 상기 종류의 계측이 필요하다. 그 상대 위치 관계의 변화에 의해, 레티클RT에 형성된 마크Rmf를 계측할 때에, 잘못된 위치에서 계측을 행해버려, 오계측의 원인이 될 가능성이 있다. 이러한 경우를 피하기 위해서, 판RFP에 형성된 마크Rmr와 레티클RT에 형성된 마크Rmf간의 상대 위치 관계를 미리 계측하는 것이 바람직하다.
이 상대 위치 관계를 얻는 방법의 일례로서는, 레티클 얼라인먼트 센서RAS를 사용하여, 레티클RT의 (도면에 나타내지 않은) 계측용 마크와 판RFP의 (도면에 나타내지 않은) 계측용 마크를 계측하여서, Ⅹ, Y 방향의 상대 위치 관계를 구하는 방법이 있다. 이 경우, 레티클RT의 마크와 판RFP의 마크는, Ⅹ, Y방향의 위치를 마크Rmf의 검출 범위내에 속하도록 조정할 수 있는 계측 정밀도로 계측할 수 있는 마크이면 무엇이든지 좋다. 예를 들면, 레티클RT의 마크와 판RFP의 마크는 같은 마크이여도, 서로 다른 마크이여도 되고, 대신에 마크Rmf나 Rmr를 계측해도 된다. 또 한, Z방향의 상대 위치는, 레티클 포커스 센서RFS를 사용해서 레티클RT의 마크Rmf와 판RFP의 마크들을 계측해서 얻어질 수 있다. 마크 Rmf나 Rmr를 직접 계측해도 되지만, 마크Rmf나 Rmr의 근방을 대략 계측해도 된다. 이와는 달리, 레티클RT의 소정의 위치와 판RFP의 소정의 위치를 계측하고, 그 계측된 위치를 마크Rmf 및 Rmr의 위치로 환산해서 계측을 행해도 된다.
상기 상대 위치 관계를 얻는 다른 방법으로서, 처음에 판RFP의 마크Rmr와
판WFP상의 마크Rmr간의 상대 위치 관계의 TTL계측을 수행하고, 다음에 레티클RT의 마크Rmf와 판WFP의 마크Wmf를 사용해서 TTL계측을 수행하는 방법이 있다. 이에 따라 판RFP의 마크Rmr와 레티클RT의 마크Rmf의 상대 위치 관계를 계측할 수 있다.
상기 상대 위치 관계를 얻는 또 다른 방법으로서, 우선, 판RFP상의 마크Rmr와 판 WFP상의 마크Wmr간의 상대 위치 관계의 TTL계측을 수행하고, 다음에 판RFP의 마크Rmf와 판WFP상의 마크Wmf간의 상대 위치 관계의 TTL계측을 수행한다. 그 후, 레티클RT의 마크Rmf와 판WFP의 마크Wmf를 사용해서 TTL계측을 수행한다. 이에 따라 판RFP상의 마크Rmr와 레티클RT상의 마크Rmf간의 상대 위치 관계를 계측할 수 있다.
상기 상대 위치 관계는, 레티클RT가 레티클 스테이지RS에 탑재된 후이며 디바이스 패턴의 노광을 시작하기 전에 행하는 것이 바람직하다.
본 실시예에서는 레티클RT와 판WFP간의 상대 위치 관계를 얻지만, 레티클 RT와 웨이퍼WF간의 관계는, 정렬 센서AS와 포커스 센서FS에 의해 판WFP와 웨이퍼WF간의 관계를 구하여서 얻어질 수 있다.
본 실시예에서는 레티클 얼라인먼트 센서RAS와 레티클 포커스 센서RFS를 다 른 계측계로서 설명을 행했지만, 본 발명은 특별히 이것에 한정하는 것이 아니고, 동일한 계측계를 사용해서 판RFP와 레티클RT간의 상대 위치 관계를 얻어도 된다. 마찬가지로, 정렬 센서AS와 포커스 센서FS를 다른 계측계로 하여 설명을 행했지만, 본 발명은 특별히 이것에 한정하는 것이 아니고, 동일한 계측계를 사용해서 판WFP와 웨이퍼WF간의 상대 위치 관계를 얻어도 된다.
본 실시예에서는 레티클RT에 마크Rmr를 형성하지 않았지만, 본 발명은 이것에 특별히 한정하는 것이 아니고, 레티클RT에 마크Rmr를 형성해도 좋다. 이에 따라 웨이퍼 스테이지WS의 스와핑 후이여도, 상기 판RFP를 통하지 않고, 레티클RT와 판WFP를 직접 TTL계측하는 것이 가능해진다.
그렇지만, 레티클RT에는, 디바이스 패턴, 다른 계측용 패턴 등이 형성된다. 이들 패턴 영역간의 간섭이나 그것에 따르는 패턴 영역의 수의 감소 등이 발생할 경우에, 마크Rmr는, 상기 판RFP 위에 형성되는 것이 바람직하다.
[보충]
도 2b에 있어서 마크Rmf와 Wmf의 쌍방이 설명되고, 도 2c에 있어서 마크Rmr와 Wmr의 쌍방이 설명되었지만, 실제로는, 양자간에는 투영 광학계PO의 광학배율에 대응한 배율차이가 있다. 또한, 마크Rmr와 Wmr는, 반드시 유사할 필요는 없다. 예를 들면, 마크Wmr의 선폭을 상기에서보다 작은 선폭으로 하는 경우에도, 마크Rmr에 의해 투영 광학계PO의 상면 근방에 형성된 공중상을 계측하는 관점에서 보면, 충분한 효과를 얻는 것은 명확하다. 이 경우, 마크Wmf를 사용해서 러프 계측을 행해도 된다.
제1 및 제2실시예에서는 스캐너로서 구성된 노광 장치에 대해서 예시적으로 설명했지만, 본 발명의 노광 장치는, 스테퍼에도 적용할 수 있다.
제1 및 제2실시예에서는 스와프 오차의 보정에 관해서 설명했지만, 본 발명은, 측정기에 의한 측정의 연속성이 도중에 끊어지는 상황에 있어서 유용하다. 예를 들면, 본 발명은, 노광 장치나 측정기의 초기화시, 메인티넌스시, 기동시 등에도 유용하다. 또한, 웨이퍼 스테이지의 개수에 특별히 제한은 없고, 본 발명은, 웨이퍼 스테이지를 1개 사용하는 경우에도 유용하다.
[디바이스 제조 방법]
본 발명의 적합한 실시예의 디바이스 제조 방법은, 예를 들면 반도체 디바이스, 액정 디바이스의 제조에 적합하다. 이 방법은, 감광제가 도포된 기판의 상기 감광제에 상기의 노광 장치를 사용해서 원판의 패턴을 전사하는 공정과, 상기 감광제를 현상하는 공정을 포함할 수 있다. 이들 공정 후, 다른 주지의 공정(예를 들면, 에칭, 레지스트 박리, 다이싱, 본딩, 패키징)을 수행하여서, 디바이스를 제조한다.
도 1은, 본 발명의 제1실시예에 따른 노광 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면,
도 2a는 레티클측 기준 플레이트 RFP에 있어서의 마크 배열을 나타낸 도면,
도 2b는 파인 계측 마크를 나타낸 도면,
도 2c는 러프 계측 마크의 구성을 나타낸 도면,
도 3은 파인 계측 마크를 사용해서 얻어진 ZX평면에 있어서의 상강도 분포를 나타낸 차트,
도 4는 파인 계측 마크를 사용해서 얻어진 신호 파형을 나타낸 차트,
도 5는 파인 계측 마크를 사용해서 얻어진 신호 파형을 나타낸 차트,
도 6은 러프 계측 마크를 사용해서 얻어진 ZX평면에 있어서의 상강도 분포를 나타낸 차트,
도 7은 러프 계측 마크를 사용해서 얻어진 신호 파형을 나타낸 차트,
도 8은 러프 계측 마크를 사용해서 얻어진 신호 파형을 나타낸 차트,
도 9a 및 도 9b는 계측 공정을 예시하는 흐름도,
도 10a 및 도 10b는 다른 계측 공정을 예시하는 흐름도,
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 노광 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.

Claims (8)

  1. 원판의 패턴을 투영 광학계에 의해 기판에 투영해서 상기 기판을 노광하는 노광 장치로서,
    원판을 유지하는 원판 스테이지와,
    기판을 유지하는 기판 스테이지와,
    상기 원판 스테이지와 상기 기판 스테이지 사이에서 상대 위치를 계측하는 계측 공정을 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 원판 스테이지에는, 원판측 러프 계측 마크와 원판측 파인 계측 마크를 포함한 원판측 계측 마크가 형성되고,
    상기 기판 스테이지에는, 기판측 러프 계측 마크와 기판측 파인 계측 마크를 포함한 기판측 계측 마크가 형성되며,
    상기 제어부는, 상기 원판측 러프 계측 마크 및 상기 기판측 러프 계측 마크를 사용해서 상기 원판 스테이지와 상기 기판 스테이지 사이에서 상대 위치를 러프 계측하고, 상기 러프 계측의 결과에 의거하여 상기 원판 스테이지와 상기 기판 스테이지 사이에서 상대 위치를 보정하고, 이어서, 상기 원판측 파인 계측 마크 및 상기 기판측 파인 계측 마크를 사용해서 상기 원판 스테이지와 상기 기판 스테이지 사이에서 상대 위치를 파인 계측하도록, 상기 계측 공정을 제어하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 스테이지에 배치된 광센서를 더 구비하고,
    상기 광센서는, 상기 원판측 계측 마크가 조명된 상태에 있어서 상기 원판측 계측 마크, 상기 투영 광학계 및 상기 기판측 계측 마크를 투과한 광을 검출하도록 구성되고,
    상기 계측 공정에 있어서, 상기 기판 스테이지를 이동시키면서 상기 광센서에 의해 얻어진 검출 결과에 의거하여 상기 원판 스테이지와 상기 기판 스테이지 사이에서 상대 위치가 계측되는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 원판측 러프 계측 마크, 상기 투영 광학계 및 상기 기판측 러프 계측 마크를 투과해서 상기 광센서에서 검출되는 광량의 최대값이, 상기 원판측 파인 계측 마크, 상기 투영 광학계 및 상기 기판측 파인 계측 마크를 투과해서 상기 광센서에서 검출되는 광량의 최대값과 같아지도록, 상기 계측 공정을 제어하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 최대값들이 서로 같아지도록, 상기 원판측 계측 마크와 상기 기판측 계측 마크 사이에서 상대 위치를 그것들의 마크의 비계측 방향으로 옮기는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판의 숏 영역과 상기 원판을 정렬하는데 사용된 정보를 얻기 위한 계측을 실시하는 계측 스테이션과,
    상기 계측 스테이션에 있어서의 계측에 의해 얻어진 정보에 의거하여 상기 기판과 상기 원판을 정렬하고, 상기 원판의 패턴을 상기 투영 광학계에 의해 상기 기판에 투영해서 상기 기판을 노광하는 노광 스테이션을 더 구비하고,
    상기 기판 스테이지는, 상기 기판 스테이지가 유지하고 있는 기판이 상기 계측 스테이션에서 계측된 후에 상기 계측 스테이션으로부터 상기 노광 스테이션으로 이동하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 원판측 파인 계측 마크는, 상기 원판 스테이지에 의해 유지되는 원판에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 원판측 러프 계측 마크는, 상기 원판측 파인 계측 마크의 패턴의 선폭보다 큰 선폭을 갖는 패턴을 갖고,
    상기 기판측 러프 계측 마크는, 상기 기판측 파인 계측 마크의 패턴의 선폭보다 큰 선폭을 갖는 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  8. 청구항 1에 기재된 노광 장치를 사용해서 기판을 노광하는 공정과,
    상기 기판을 현상하는 공정을 포함한 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
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