KR20090098741A

KR20090098741A - 노광 방법, 노광 장치 및 디바이스 제조 방법

Info

Publication number: KR20090098741A
Application number: KR1020090021635A
Authority: KR
Inventors: 히로노리 마에다
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2008-03-14
Filing date: 2009-03-13
Publication date: 2009-09-17
Also published as: TW200951630A; US20090231569A1; JP2009224523A

Abstract

마크의 위치 정보를 포함하는 전기 신호를 평가 기준에 따라서 평가함으로써 제1 평가값이 얻어진다. 제1 평가값, 다른 노광 장치의 위치 검출기에서의 전기 신호를 평가 기준에 따라서 평가함으로써 얻어진 제2 평가값, 및 다른 노광 장치에 의해 발생된 제2 오버레이 오차에 기초하여, 노광 장치에 의해 발생되는 제1 오버레이 오차가 추정된다. 노광 장치는, 노광 장치의, 마크의 위치를 검출하는 위치 검출기로부터의 출력과 추정된 제1 오버레이 오차에 기초하여, 노광 장치에 의해 발생되는 오버레이 오차를 제1 오버레이 오차보다 작은 오차로 감소시키도록 기판의 위치 결정을 행하면서 이 기판을 노광한다.

노광 장치, 위치 검출기, 오버레이 오차, 마크의 위치 정보, 위치 결정

Description

노광 방법, 노광 장치 및 디바이스 제조 방법{EXPOSURE METHOD, EXPOSURE APPARATUS, AND METHOD OF MANUFACTURING DEVICE}

본 발명은, 노광 방법, 노광 장치 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.

포토리소그래피 기술을 이용하여 반도체 디바이스, 액정 표시 디바이스 또는 박막 자기 헤드 등의 디바이스를 제조할 때, 레티클(포토마스크) 상에 묘화된 패턴을, 투영 광학계를 이용하여 웨이퍼 등에 투영함으로써 이 웨이퍼 등에 전사하는 투영 노광 장치가 종래부터 이용되고 있다. 이 전사 처리에서는, 투영 광학계를 통하여 형성되는 마스크 패턴의 투영 상이, 투영 노광 장치에 장착된 얼라인먼트 검출계를 이용하여, 웨이퍼 상에 이미 형성되어 있는 패턴에 대하여 위치 정렬된다. 그 후에, 노광이 행해진다.

투영 노광 장치에서는，집적 회로의 미세화 및 고밀도화에 따라，보다 높은 해상도로 레티클 패턴을 웨이퍼에 투영하여 노광하는 것이 요구되고 있다. 투영 노광 장치에 의해 전사될 수 있는 최소 선폭(해상도)은, 노광에 이용되는 광의 파장에 비례하고, 투영 광학계의 개구수(N.A.)에 반비례한다. 따라서, 파장이 짧을수록 해상도가 높아진다. 이에 따라, 최근에, 이용되는 광원은, g선(약 436nm의 파장) 및 i선(약 365nm의 파장)을 조사하는 초고압 수은 램프로부터, KrF 엑시머 레이저(약 248nm의 파장) 또는 ArF 엑시머 레이저(약 193nm의 파장)를 조사하는 광원으로 이동되어 오고 있다. 또한, F₂ 레이저(약 157nm의 파장)가 실용화를 위해 연구되어 오고 있다. 미래에는 수 nm 내지 100nm의 파장을 갖는 EUV(extreme ultra violet) 광을 조사하는 광원이 이용될 것으로 예상된다.

최근에, 투영 광학계와 웨이퍼 사이의 공간의 적어도 일부를, 1 이상의 굴절율을 갖는 액체에 침지함으로써 N.A.를 증가시켜 해상도를 향상시키도록 설계된 액침 노광 장치(immersion exposure apparatus)도 또한 시장에 등장하였다. 이 액침 노광 장치에서는, 웨이퍼와, 투영 광학계의, 웨이퍼 상에 위치된 선단면을 형성하는 광학 소자 사이의 공간이, 포토레지스트 층의 굴절률에 가까운 굴절률을 갖는 액체로 충전되어 있다. 이러한 방식으로, 이 공간을 액체로 충전시킴으로써, 웨이퍼측으로부터 보았을 때의 투영 광학계의 유효 개구수를 증가시키고 해상도를 향상시킬 수 있다.

노광 광의 단파장화 방법 및 액침법의 등장에 따라, 해상도가 점점 더 향상되고 있으며, 웨이퍼 오버레이 오차량의 보정 정밀도(오버레이 정밀도)도 또한 향상될 것이 요구되고 있다. 일반적으로，오버레이 정밀도는, 해상도를 표현하는 데에 필요한 정밀도의 약 1/5이 될 것이 요구된다. 반도체 디바이스들의 미세화에 따라, 오버레이 정밀도의 향상이 점점 더 중요하게 되고 있다.

얼라인먼트 검출계의 종류로서는 크게 2가지의 종류가 개시되고 사용되어 왔 다. 그 첫 번째는, 투영 광학계를 통하지 않고 개별적으로 배치되어 있는 얼라인먼트 검출계를 가지며, 웨이퍼 상의 얼라인먼트 마크를 광학적으로 검출하는 OA 검출계(Off-axis Auto Aligment system)이다. 그 두 번째는, i선 노광 장치에서의 얼라인먼트 방식으로서 TTL-AA(Through The Lens Auto Alignment) 방식의 투영 광학계를 통하여 비노광 광의 얼라인먼트 파장을 이용하여 웨이퍼 상의 얼라인먼트 마크를 검출하는 시스템이다.

실제의 웨이퍼 얼라인먼트 시에는 제조 프로세스에 기인하는 WIS(wafer induced shift)가 종종 발생한다. 이는, 반도체 디바이스의 성능 및 반도체 디바이스 제조의 수율을 저하시키는 요인이다. WIS의 일례로서는, CMP(Chemical Mechanical Polish) 공정 등의 평탄화 공정들의 영향에 의해, 얼라인먼트 마크가 비대칭 구조를 갖게 되거나 혹은 웨이퍼에 도포되는 레지스트가 비대칭 형상을 갖게 되는 것이 있다.

웨이퍼 얼라인먼트 시의 다른 오차 요인으로는, 얼라인먼트 검출계의 TIS(Tool Induced Shift)를 들 수 있다. 얼라인먼트 검출계의 TIS는, 예를 들면, 얼라인먼트 검출계 자신 내의 잔존하는 수차(특히 편심에 의한 코마 수차), 또는 그 검출계 내의 광학계의 광축의 기울기(이하, 광축 시프트라 칭함)이다. WIS 및 TIS와, 이들 간의 상승 효과에 의해 웨이퍼의 오버레이 정밀도가 저하하게 된다.

웨이퍼 오버레이 정밀도를 향상시키기 위하여, 예를 들어 이하의 방법이 일반적으로 이용된다. 이 방법에서는, 지정된 실소자(real device) 웨이퍼를 실제로 노광하고, 오버레이 검사 장치에 의해 얻어지는 검사 결과에 기초하는 오버레이 오 차량으로부터 산출되는 노광 오프셋(웨이퍼 배율 성분，회전 성분 또는 시프트 성분)을 결정하고, 보정한다. 이러한 오버레이 검사 장치를 이용하여 노광 오프셋을 얻는 기술은, 예를 들면 일본 특허 공개 제2004-119477호 공보에 개시되어 있다. 그러나, 노광 오프셋은 얼라인먼트 검출계의 성능(TIS)에도 또한 기인하고 있다. 따라서, 동일한 실소자 웨이퍼에 대해서도, 지정된 노광 장치에 의해 얻어지는 노광 오프셋을 다른 노광 장치에 대한 노광 오프셋으로서 적용시킬 수 없다. 즉, 종래 기술에 따르면, 동일한 실소자 웨이퍼를 이용하여 복수의 노광 장치에 의해 얼라인먼트를 행할 때, 모든 노광 장치들이 이 실소자 웨이퍼를 노광하고 오버레이 검사 장치들을 이용하여 이 웨이퍼를 검사하여, 노광 장치마다의 노광 오프셋을 얻을 필요가 있다.

그러나, 반도체 디바이스 제조 시의 총 스루풋을 고려하면，동일한 실소자 웨이퍼를 노광시킴에도 불구하고, 이 동일한 실소자 웨이퍼를 노광시키는 데에 이용될 모든 노광 장치가 각각 노광 오프셋들을 얻는 것은 바람직하지 않다. 또한, 모든 노광 장치에서 각각 노광 오프셋들을 얻도록 하기 위해서는, 오버레이 검사 장치가 복수 대 필요하게 되어 비용 상승을 초래하게 된다.

더 높은 스루풋을 얻기 위하여, 지정된 노광 장치에 의해 얻어진 노광 오프셋을 다른 노광 장치들에 대한 노광 오프셋으로서 적용시키는 것을 가정한다. 이 경우, 각각의 노광 장치들 내의 얼라인먼트 검출계들에서의 TIS들이 서로 다르기 때문에, 얼라인먼트 정밀도가 저하하게 된다. 이 때문에, 반도체 디바이스들의 성능 및 반도체 디바이스 제조의 수율이 감소된다.

따라서，본 발명의 목적은, 어떠한 비용 상승도 발생시키지 않고, 높은 오버레이 정밀도 및 높은 스루풋으로 기판의 오버레이 오차량을 보정하는 것이다.

본 발명에 따르면, 마크의 위치 정보를 포함하는 전기 신호를 처리함으로써 그 마크의 위치를 검출하는 위치 검출기로부터의 출력에 기초하여 기판의 위치 결정을 행하면서 그 기판을 노광하는 노광 장치를 이용하여 기판을 노광하는 노광 방법이 제공되며, 이 방법은, 전기 신호를 평가 기준에 따라 평가하여 제1 평가값을 얻는 단계, 제1 평가값, 다른 노광 장치의 위치 검출기에서의 전기 신호를 평가 기준에 따라 평가하여 얻어진 제2 평가값, 및 다른 노광 장치에 의해 발생된 제2 오버레이 오차에 기초하여, 노광 장치에 의해 발생되는 제1 오버레이 오차를 추정하는 단계, 및 노광 장치로 하여금, 노광 장치의 위치 검출기로부터의 출력, 및 추정 단계에서 추정된 제1 오버레이 오차에 기초하여, 노광 장치에 의해 발생되는 오버레이 오차를 제1 오버레이 오차보다 작은 오차로 감소시키도록 기판의 위치 결정을 행하면서 이 기판을 노광하게 하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 어떠한 비용 상승도 발생시키지 않고, 높은 오버레이 정밀도 및 높은 스루풋으로 기판의 오버레이 오차량을 보정할 수 있다.

본 발명의 또다른 특성들은 첨부 도면을 참조한 이하의 예시적인 설명으로부터 명확하게 될 것이다.

본 발명의 목적은, 높은 오버레이 정밀도 및 높은 스루풋으로 기판(웨이퍼)의 오버레이 오차량을 보정할 수 있는 노광 장치를 제공하는 것이다. 본 발명은, 지정된 노광 장치가 지정된 실소자 웨이퍼에 대한 노광 오프셋을 일단 획득하면, 그 실소자 웨이퍼를 이용하여 얼라인먼트를 행하게 될 모든 노광 장치들이, 오버레이 검사 장치들로 하여금 그 실소자 웨이퍼를 노광하고 검사하게 하지 않고 노광 오프셋들을 산출하는 것을 특징으로 한다.

또한，본 발명은, 동일한 실소자 웨이퍼를 노광하도록 설계된 것이기만 하면, 어떠한 타입의 노광 장치들에도 적용될 수 있으며, 또한, 그 장치 내에 복수의 투영 광학계들 및 얼라인먼트 검출계들을 포함하는 타입의 노광 장치에도 또한 적용될 수 있다.

이하, 본 발명이, 반도체 노광 장치 또는 액정 노광 장치 내에 장착된 얼라인먼트 검출계에 적용된 경우에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도 1의 노광 장치와 도 3의 얼라인먼트 검출계를 이용하여 설명될 것이다.

도 1을 참조하면, 이 노광 장치는, 레티클(1)을 지지하는 레티클 스테이지(2), 웨이퍼(3)를 지지하는 웨이퍼 스테이지(4), 및 레티클 스테이지(2) 상에서 지지되어 있는 레티클(1)을 노광 광으로 조명하는 조명 광학계(5)를 포함한다. 또한，이 장치는, 노광 광으로 조명된 레티클(1)의 레티클 패턴 상을, 웨이퍼 스테이지(4) 상에서 지지되어 있는 웨이퍼(3)에 투영하고 노광하는 투영 광학계(6), 및 노광 장치의 전체 동작을 제어하는 제어 장치(44)를 포함한다.

이하에서는, 레티클(1)과 웨이퍼(3)를 주사 방향으로 동기하여 이동시키면서 레티클(1) 상에 형성된 레티클 패턴을 웨이퍼(3)에 노광하는 주사형 노광 장치(스캐닝 스테퍼)를 노광 장치로서 이용하는 경우를 예로 들어 설명한다. 본 발명은 또한, 레티클(1)을 위치 면에서 고정시키면서 레티클 패턴을 웨이퍼(3)에 노광하도록 설계된 타입의 노광 장치(스테퍼)에도 적용될 수 있다. 이하의 설명에서는, 투영 광학계(6)의 광 축 방향이 Z축 방향이며, Z축 방향에 수직인 평면 내에서의 레티클(1) 및 웨이퍼(3)의 이동 방향(주사 방향)이 Y축 방향이며, Z축 방향 및 Y축 방향에 수직인 방향이 X축 방향이다. 또한，X축, Y축 및 Z축 주위 방향들이 각각, θX, θY 및 θZ 방향들이다.

조명 광학계(5)는, 레티클(1) 상의 소정의 조명 영역을, 균일한 조도 분포(illuminance distribution)를 갖는 노광 광으로 조명한다. 조명 광학계(5)로부터 조사될 노광 광원으로서는, 지금까지 주로 이용되었던 수은 램프로부터의 광 대신에, KrF 엑시머 레이저가 이용되어 오고 있다. 또한, ArF 엑시머 레이저 및 F₂ 레이저가 실용화를 위해 연구되어 왔다. 또한，보다 미세한 반도체 디바이스들 등을 제조하기 위하여, 노광 광으로서 수 nm 내지 100nm의 파장을 갖는 EUV 광을 이용하는 노광 장치가 개발 중이다.

레티클 스테이지(2)는 레티클(1)을 지지한다. 레티클 스테이지(2)는, 투영 광학계(6)의 광축에 수직인 평면, 즉 X-Y 평면 내에서 2차원 이동이 가능하며 θZ 방향으로 미소 회전이 가능하다. 레티클 스테이지(2)는 1축 구동계 내지 6축 구동계 중 어느 구동계라도 이용할 수 있다. 선형 모터 등의 구동 장치(도시 생략)가 레티클 스테이지(2)를 구동시킨다. 제어 장치(44)가 레티클 스테이지의 구동 장치를 제어한다. 미러(7)가 레티클 스테이지(2) 상에 설치되어 있다. 미러(7)의 위치를 측정하기 위한 X/Y 방향 레이저 간섭계(9)가 미러(7)에 대향하는 위치에 설치되어 있다. 레이저 간섭계(9)는, 레티클 스테이지(2) 상의 레티클(1)의 2차원 방향의 위치 및 회전각을 실시간으로 측정하고, 그 측정 결과를 제어 장치(44)에 출력한다. 제어 장치(44)는, 레이저 간섭계(9)에 의해 얻어진 측정 결과에 기초하여 레티클 스테이지의 구동 장치를 구동시킴으로써 레티클 스테이지(2) 상에서 지지되어 있는 레티클(1)의 위치 결정을 행한다.

투영 광학계(6)는, 레티클(1)의 레티클 패턴을, 소정의 투영 배율 β로 웨이퍼(3) 상에 투영 및 노광한다. 투영 광학계(6)는 복수의 광학 소자들을 포함한다. 본 실시예에서, 투영 광학계(6)는, 투영 배율 β가 1/4 혹은 1/5로 설정되는 축소 투영계이다.

웨이퍼 스테이지(4)는 웨이퍼(3)를 지지하며, 웨이퍼(3)를 웨이퍼 척을 통하여 유지하는 Z 스테이지, Z 스테이지를 지지하는 X-Y 스테이지, 및 X-Y 스테이지를 지지하는 베이스를 포함한다. 선형 모터 등의 구동 장치(도시 생략)는 웨이퍼 스테이지(4)를 구동한다. 제어 장치(44)는 웨이퍼 스테이지의 구동 장치를 제어한다.

웨이퍼 스테이지(4)와 함께 이동하는 미러(8)가 웨이퍼 스테이지(4) 상에 설 치되어 있다. 미러(8)를 측정하기 위한 X/Y 방향 레이저 간섭계(10), 및 웨이퍼 스테이지 상의 미러(8)를 측정하기 위한 Z 방향 레이저 간섭계(12)가, 미러(8)에 대향하는 위치에 설치되어 있다. 레이저 간섭계(10)는, 웨이퍼 스테이지(4)의 X 및 Y 방향의 위치 및 θZ를 실시간으로 측정하며, 그 측정 결과를 제어 장치(44)에 출력한다. 레이저 간섭계(12)는, 웨이퍼 스테이지(4)의 Z 방향의 위치와, θX 및 θY를 실시간으로 측정하며, 그 측정 결과를 제어 장치(44)에 출력한다. 레이저 간섭계들(10 및 12)에 의해 얻어진 측정 결과들에 기초하여 웨이퍼 스테이지의 구동 장치가 X-Y 및 Z 스테이지들을 구동시켜서 웨이퍼(3)의 X, Y, 및 Z 방향으로의 위치들을 조정하여서, 웨이퍼 스테이지(4) 상에서 지지되어 있는 웨이퍼(3)의 위치 결정을 행한다.

레티클 얼라인먼트 검출계(13)가 레티클 스테이지(2)의 근방에 설치되어 있다. 레티클 얼라인먼트 검출계(13)는, 레티클 스테이지 상에 배치되어 있는 레티클(1) 상의 레티클 기준 마크들(도시하지 않음)과, 웨이퍼 스테이지(4) 상의 스테이지 기준 플레이트들(11) 상에 형성되어 있는 레티클 얼라인먼트 검출계용의 기준 마크들(17)(도 2 참조)을 검출한다. 레티클 얼라인먼트 검출계용의 기준 마크들(17)은 투영 광학계(6)를 통하여 검출됨에 유의한다. 실제로 웨이퍼(3)를 노광하는 광원과 동일한 광원이, 레티클 기준 마크들과, 레티클 얼라인먼트 검출계용의 기준 마크들(17)을 조사한다. 이 레티클 얼라인먼트 검출계(13)는, CCD 카메라 등의 광전 변환 디바이스를 구비하고, 레티클 기준 마크들과, 레티클 얼라인먼트 검출계용의 기준 마크들(17)에 의해 반사된 광을 검출한다.

이 광전 변환 디바이스로부터의 신호들에 기초하여, 레티클과 웨이퍼가 위치 결정된다. 이 때，레티클 기준 마크들과, 레티클 얼라인먼트 검출계용의 기준 마크들(17)의 위치 결정과 포커스를 맞추는 것에 의해, 레티클과 웨이퍼를 상대 위치 관계 (X, Y, Z) 면에서 매칭시킬 수 있다.

또한，레티클 얼라인먼트 검출계(13)에 의해 검출되는 레티클 얼라인먼트 검출계용의 기준 마크들은 반사형 마크들일 수 있다. 이와 대조적으로, 이들 마크들을 투과형 레티클 얼라인먼트 검출계용의 기준 마크들로서 이용하면, 투과형 레티클 얼라인먼트 검출계(14)를 이용하여 레티클 얼라인먼트 검출계용의 기준 마크들로부터의 투과 광을 검출할 수 있다.

투과형 레티클 얼라인먼트 검출계(14)는 광량 센서 등을 구비하고 있다. 이 광량 센서 등은, 조명 광학계(5) 및 투영 광학계(6)를 통하여 실제로 웨이퍼(3)를 노광하는 광원에 의해, 각 레티클 기준 마크와, 레티클 얼라인먼트 검출계용의 기준 마크(17)에 조사된 투과 광을 검출한다. 이 때，웨이퍼 스테이지(4)를, X 방향, Y 방향, 혹은 Z 방향으로 구동시키면서 투과 광의 광량을 측정함으로써, 각 레티클 기준 마크와, 레티클 얼라인먼트 검출계용의 기준 마크(17)의 위치를 결정하고 포커스를 맞출 수 있다.

이러한 방식으로 레티클 얼라인먼트 검출계(13) 또는 투과형 레티클 얼라인먼트 검출계(14) 중 어느 한쪽을 이용하여, 레티클과 웨이퍼를 상대 위치 관계 (X, Y, Z) 면에서 매칭시킬 수 있다.

웨이퍼 스테이지(4)의 코너들에 있는 스테이지 기준 플레이트들(11)은, 웨이 퍼(3)의 표면과는 거의 동일한 레벨로 설정되어 있다. 각 스테이지 기준 플레이트(11)는, 위치 검출기인 OA 검출계(16)에 의해 위치가 검출되는 OA 검출계용의 기준 마크(18)(도 2 참조)를 포함한다. 각 스테이지 기준 플레이트들(11)은 또한 레티클 얼라인먼트 검출계(13) 또는 투과형 레티클 얼라인먼트 검출계(14)에 의해 검출되는 레티클 얼라인먼트 검출계용의 기준 마크(17)를 포함한다. 이 스테이지 기준 플레이트(11)는, 웨이퍼 스테이지(4)의 1개의 코너에 배치될 수도 있으며, 혹은 스테이지 기준 플레이트들(11)이 웨이퍼 스테이지(4)의 복수의 코너들에 배치될 수도 있다. 1개의 스테이지 기준 플레이트(11)는, 레티클 얼라인먼트 검출계용의 기준 마크(17) 및 OA 검출계용의 기준 마크(18)를 각각 1개씩 대신에 복수 개씩 포함할 수도 있다. 레티클 얼라인먼트 검출계용의 기준 마크들(17)과 OA 검출계용의 기준 마크들(18) 간의 위치 관계(X 및 Y 방향들)는 알려져 있는 것으로 가정한다. OA 검출계용의 기준 마크(18)는 레티클 얼라인먼트 검출계용의 기준 마크(17)와 동일할 수도 있음에 유의한다.

포커스 검출계(15)는, 포커스 상태를 검출하기 위한 검출 광을 웨이퍼(3)의 표면에 조사하는 조사계, 및 웨이퍼(3)로부터의 반사 광을 수광하는 수광계를 포함한다. 포커스 검출계(15)는 검출 결과를 제어 장치(44)에 출력한다. 제어 장치(44)는, 포커스 검출계(15)에 의해 얻어진 검출 결과에 기초하여, Z 스테이지를 구동하여 Z 스테이지에 유지되어 있는 웨이퍼(3)의 Z축 방향으로의 위치(포커스 위치) 및 경사각을 조정할 수 있다.

OA 검출계(16)는, OA 검출을 위한 검출 광을, 피검물체인 웨이퍼(3) 상의 웨 이퍼 얼라인먼트 마크들(19)(도 2 참조), 및 스테이지 기준 플레이트들(11) 상의 OA 검출계용의 기준 마크들(18)에 조사하는 조사계를 포함하고 있다. OA 검출계(16)는 또한 이들 마크들로부터의 반사 광을 수광하는 수광계를 포함하고 있다. OA 검출계(16)는 검출 결과를 제어 장치(44)에 출력한다. 제어 장치(44)는, OA 검출계(16)에 의해 얻어진 검출 결과에 기초하여 웨이퍼 스테이지(4)를 X 및 Y 방향들로 구동함으로써, 웨이퍼 스테이지(4)에 유지되어 있는 웨이퍼(3)의 X 및 Y 방향으로의 위치들을 조정할 수 있다.

도 3은 OA 검출계(16)를 상세하게 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, OA 검출계용의 조명 광원(20)(파이버 등)으로부터 도광된 광은 릴레이 광학계(21)와 파장 필터 판(32)을 통과하여, OA 검출계(16)의 동면(pupil plane)(물체 표면에 대응하는 광학적 푸리에 변환 면)에 대응하는 위치에 있는 개구 조리개(aperture stop)(22)에 도달한다. 이 때, 개구 조리개(22)에 의해 축소된 빔 직경은, OA 검출계용의 조명 광원(20)에서의 빔 직경보다 충분히 작게 된다. 서로 다른 투과 파장 대역들을 갖는 복수 종류의 필터들이 파장 필터 판(32) 내에 삽입되어 있다. 이 필터들은, 제어 장치(44)로부터의 명령에 따라 스위칭된다. 서로 다른 조명 σ를 갖는 복수 종류의 조리개들이 개구 조리개(22)용으로 준비되어 있다. 제어 장치(44)로부터의 명령에 따라 조리개들을 스위칭함으로써, 조명 σ를 스위칭할 수 있다.

OA 검출계용의 조명 광원(20)에 의해 방사되어 개구 조리개(22)에 도달한 광은, OA 검출계용의 조명 광학계(23)를 통하여 편광 빔 스플리터(24)에 유도된다. 편광 빔 스플리터(24)에 의해 반사된 지면(drawing surface)에 수직인 S 편광 광은 λ/4 판(25)을 투과하여 원 편광(circularly polarized light)으로 변환된다. 이 광은, 대물 렌즈(26)를 통과하여 웨이퍼(3) 상에 형성된 웨이퍼 얼라인먼트 마크(19)를 쾰러 조명한다(Koehler-illuminate)(조명 광은 도 3에서 실선으로 표시됨).

웨이퍼 얼라인먼트 마크(19)로부터의 반사광, 회절광, 및 산란광(도 3에서 체인 선(chain lines)으로 나타냄)은, 다시 대물 렌즈(26) 및 λ/4판(25)을 통과하여, 이번에는 지면에 평행한 P 편광으로 변환되며, 편광 빔 스플리터(24)를 투과한다. 릴레이 렌즈(27), 제1 결상 광학계(28), 코마 수차 조정용 광학 부재(29), 및 제2 결상 광학계(30)는, 웨이퍼 얼라인먼트 마크(19)의 상을 광전 변환 디바이스(31)(예를 들면, CCD 카메라) 상에 형성한다. 그 후, 각각의 광전 변환된 얼라인먼트 마크 상의 위치에 기초하여, 웨이퍼(3)의 위치가 검출된다.

일반적으로，전술한 OA 검출계(16)가 웨이퍼(3) 상의 웨이퍼 얼라인먼트 마크(19)를 관찰하여 그 위치를 검출할 때, 웨이퍼 얼라인먼트 마크(19) 상에 도포에 의해 형성된 투명층 때문에, 단색 광이 간섭 프린지(interference fringes)를 발생시킨다. 그 때문에，얼라인먼트 신호는, 간섭 프린지 신호가 이 얼라인먼트 신호에 가산된 상태에서 검출된다. 이로 인해, 고정밀도의 검출을 행할 수 없게 된다. 따라서, 일반적으로, OA 검출계(16)의 조명 광원(20)으로서, 넓은 파장 대역을 갖는 광원이 이용되며, 간섭 프린지가 거의 없는 신호가 검출된다.

웨이퍼(3) 상의 웨이퍼 얼라인먼트 마크(19)를 고정밀도로 검출하기 위해서 는, 웨이퍼 얼라인먼트 마크(19)의 상을 명확하게 검출할 필요가 있다. 즉, OA 검출계(16)는 웨이퍼 얼라인먼트 마크(19) 상에 포커스가 맞춰져야 한다. 이를 위해, 일반적으로, AF 검출계(도시하지 않음)가 OA 검출계 내에 형성되며, AF 검출계의 검출 결과에 기초하여, 웨이퍼 얼라인먼트 마크(19)를 OA 검출계(16)의 베스트 포커스(beat focus) 면으로 구동하여, 웨이퍼 얼라인먼트 마크(19)의 검출이 행해진다. 이러한 방식으로 검출된 웨이퍼 얼라인먼트 마크(19)에 기초한 검출 신호에 기초하여 후술하는 평가값이 얻어진다.

다음으로，종래의 노광 장치의 노광 오프셋을 얻는 방식에 대하여 설명한다. OA 검출계의 지정된 조건들(예를 들면, 파장 및 조명 σ) 하에서 웨이퍼 얼라인먼트가 행해지고, 지정된 실소자 웨이퍼의 위치가 결정된 후, 그 실소자 웨이퍼에 대한 노광이 행해진다. 오버레이 검사 장치는 노광된 실소자 웨이퍼를 검사하여 노광 오프셋을 산출한다. 산출된 노광 오프셋을 보정함으로써, 노광 장치의 오버레이 정밀도(웨이퍼 오버레이 오차량의 보정 정밀도)가 향상된다. 이 방법에서는, 노광 장치와 OA 검출계가 갖는 참된 오프셋 값을, 실제로 실소자 웨이퍼를 노광함으로써 보정한다.

복수의 노광 장치들이 동일한 실소자 웨이퍼를 노광할 때의 노광 오프셋을 얻는 종래의 방식에 대하여 설명한다. 도 4는 동일한 실소자에 대하여, 노광 장치들 A 및 B에서 노광 오프셋을 얻는 방식을 나타낸 도면이다. 우선, 노광 장치들 A 및 B에서는 개별적으로 동일한 실소자 웨이퍼를 노광하고, 오버레이 검사 장치들에 의해 얻어진 검사 결과에 기초하여 노광 오프셋들을 얻는다. 이 때 노광 장치들 A 및 B에 의해 웨이퍼를 얼라인먼트할 때의 OA 검출계들의 조건들은 동일할 수도 있고 다를 수도 있다. 산출되는 노광 오프셋들은, 실소자 웨이퍼의 WIS들의 영향뿐만 아니라, OA 검출계의 TIS들의 영향과 WIS들과 TIS들 간의 상승 효과를 받기 때문에, 노광 장치들 A 및 B에서 다른 값들이 될 수도 있다. 지금까지 산출된, 노광 장치들 A 및 B에서의 노광 오프셋들을 보정함으로써, 각각의 노광 장치들 A 및 B에서 오차가 없는 고정밀도의 오버레이를 실현할 수 있다(노광 오프셋과 참된 오프셋 간의 오차가 없음).

상기의 도 4를 이용한 설명에서는 2개의 노광 장치들을 예로 들어 설명을 행하였지만，노광 장치의 수는 2개에 한정되지 않는다. 심지어 3개의 노광 장치에서도 고정밀도의 오버레이를 실현하기 위해서는, 각각의 노광 장치들에서 노광 오프셋들을 얻을 필요가 있다. 그러나，이 기술에 따르면, 모든 노광 장치들에서 웨이퍼들을 노광하고, 오버레이 검사 장치들을 이용하여 모든 웨이퍼들을 검사할 필요가 있다. 이에 따라 이 기술은 스루풋의 관점에서 바람직하지 못하다. 가능한한 많이 스루풋을 증가시키기 위해 복수의 오버레이 검사 장치들을 준비하는 것은, 비용 면에서 바람직하지 못하다.

상기 스루풋 및 비용을 고려하여, 지정된 노광 장치에 의해 얻어진 노광 오프셋을, 동일한 실소자 웨이퍼를 노광하는 다른 노광 장치들에서 공통으로 이용하는 경우, 스루풋은 확실히 증가될 수 있다. 그러나, 얼라인먼트 오차가 발생되며, 오버레이 정밀도가 저하한다. 도 5는 노광 장치 A에 의해 산출된 노광 오프셋을, 노광 장치 B에서 공통으로 이용한 경우의 오버레이 정밀도를 나타낸 것이다. 노광 장치 A는 실제로 웨이퍼를 노광한다. 이 장치는 그 후, 오버레이 검사 장치를 이용하여 노광 오프셋을 산출하고 보정하며, 이에 따라 오차가 없는 고정밀도의 오버레이를 실현할 수 있다. 한편, 노광 장치 B에서의 OA 검출계의 TIS는 노광 장치 A의 것과는 다르기 때문에, 노광 장치들 A 및 B에서의 참된 오프셋량 (b)는 서로 다른 값들을 취한다. 따라서 노광 장치 B에 의해 산출된 노광 오프셋을 노광 장치 A에서 이용하는 경우, 참된 오프셋량에 대한 오차가 생기고, 오버레이 정밀도가 저하하게 된다.

본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위한 것이다. 보다 구체적으로는，본 발명은, 지정된 노광 장치에서의 노광 오프셋(제1 오버레이 오차)를, 다른 노광 장치에 의한 웨이퍼의 노광에 의해 얻어진 노광 오프셋(제2 오버레이 오차)과, 제1 및 제2 노광 장치들의 제1 평가값 및 제2 평가값에 기초하여 추정하는 것을 특징으로 한다. 이하에, 본 발명을 이용한 오버레이 오차 보정 방법에 대하여 설명한다.

도 6a에서의 파형은, 노광 장치 C가 지정된 기판(실소자 웨이퍼) 상의 웨이퍼 얼라인먼트 마크를 검출하였을 때에 얻어진 파형이다. 도 6b에서의 파형은, 노광 장치 D가 동일한 마크를 검출하였을 때에 얻어진 파형이다. 도 6a 및 도 6b의 횡축은, 이 파형들(전기 신호들)이 포함하는 위치 정보에 기초하는 얼라인먼트 마크들의 위치들을 나타내고 있으며; 종축은 얼라인먼트 마크들을 검출하였을 때의 전기 신호들의 강도(신호 강도)를 나타내고 있다. 도 6a 및 도 6b에서의 파형들이, 동일한 실소자 웨이퍼 상의 동일한 웨이퍼 얼라인먼트 마크를 측정하고 있다는 사실에도 불구하고 서로 다른 이유는, 노광 장치 C의 OA 검출계의 TIS가 노광 장치 D의 것과는 다르기 때문이다. 도 6a 및 도 6b의 파형들의 동일한 위치들(부분들)에서의 신호 강도를 각각 Ia와 Ic, 및 Ib과 Id로 나타낸다. 파형의 경사를 평가 기준으로 설정하고, 이 평가 기준에 따라 얻어진 Ib/Ia 및 Id/Ic를 평가부(41)에 도입하면, 이들 평가값들은, 노광 장치들이 갖는 참된 오프셋들과의 상관을 갖는 것이 경험적으로 알려져 있다.

도 7은 동일한 실소자 웨이퍼에서의 평가값들과 참된 오프셋들 간의 관계를 나타낸 그래프이다. 이 그래프는, 파형의 경사를 나타내는 평가값이 클수록, 참된 오프셋은 커지게 됨을 나타내며, 그 반대도 마찬가지이다. 즉, 평가값과 참된 오프셋은 상관성을 가지며; 이들은 비례 관계를 갖는다. 본 발명은, 평가값들과 참된 오프셋들 간의 상관성을 이용하여, 실제로 실소자 웨이퍼를 노광하여 노광 오프셋을 얻지 않고, 추정부(42)가 노광 장치에서의 참된 오프셋을 추정(산출)하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 또한，제어부(43)가, 추정된 노광 오프셋(오버레이 오차)에 기초하여 제어를 행하여, 노광 장치에 의해 발생되는 오버레이 오차를 이 추정된 오버레이 오차보다 작은 오차로 감소시키도록 기판의 위치 결정을 행하면서 이 기판을 노광하는 것을 특징으로 한다.

도 8은 노광 장치가, 본 발명을 이용하여 실제로 실소자 웨이퍼를 노광하지 않고 노광 오프셋들을 산출한 경우를 나타낸 도면이다. 도 8을 참조하면, 노광 장치들 C 및 D는, 동일한 실소자 웨이퍼를 노광하는 노광 장치들이며, 노광 장치 C는 실제로 그 실소자 웨이퍼를 노광하여 노광 오프셋을 산출하였다. 노광 장치 C는 실제로 그 실소자 웨이퍼를 노광하여 노광 오프셋을 산출하였기 때문에, 노광 장치 C에서의 참된 오프셋은 보정될 수 있으며, 고정밀도의 오버레이를 실현할 수 있다. 이와 대조적으로，노광 장치 D는, 노광 장치 C에 의해 산출된 노광 오프셋을 변경시키지 않고 사용하는 대신에, 노광 장치들 C 및 D에 의해 실소자 웨이퍼를 얼라인먼트하였을 때의 얼라인먼트 파형들의 평가값들 간의 비(ratio)를 고려하여 노광 오프셋을 얻는다.

도 8에 도시된 바와 같이, 실소자 웨이퍼를 측정한 노광 장치 C에 의해 얻어진 얼라인먼트 파형의 평가값이 1이고, 실소자 웨이퍼를 측정한 노광 장치 D에 의해 얻어진 얼라인먼트 파형의 평가값이 0.7인 것으로 가정한다. 노광 장치 C에 의해 산출된 노광 오프셋이 10인 경우，노광 장치 D의 노광 오프셋은, 노광 장치 C에 의해 산출된 노광 오프셋과, 노광 장치들 C 및 D에 의해 얻어진 평가값들 간의 비에 따라, 10×(0.7/1)=7로 산출된다. 평가값들과 참된 오프셋들 간에는 도 7에 도시된 바와 같이 직선 상관이 존재하기 때문에, 상기 계산에 의해 노광 장치 D에 의해 산출된 노광 오프셋을 이용하면，노광 장치 D의 참된 오프셋을 보정할 수 있다. 결과적으로, 노광 장치 D는, 그 노광 장치 D에서 실소자 웨이퍼를 노광하지 않고 고정밀도의 오버레이를 실현할 수 있다.

상기 실시예에서는，평가값으로서 도 6a 및 도 6b에서 나타내는 파형의 경사도를 나타내는 Ib/Ia 및 Id/Ic를 이용하였다. 그러나，본 발명에서는, 평가값으로서 파형의 경사도 이외의 값들을 이용할 수 있다. 도 9a 및 도 9b의 파형들은, 노광 장치들 C 및 D가 동일한 실소자 웨이퍼 상의 웨이퍼 얼라인먼트 마크를 검출하였을 때 얻어진 파형들이다. 참조 부호 Ik, Il, Im 및 In은 각각, 도 9a 및 도 9b 의 파형들의 피크 값들을 나타낸다. 또한, 평가값들로서 이용되는, 도 9a 및 도 9b의 파형들의 Il/Ik 및 In/Im는，도 7에 도시된 바와 같이 참된 오프셋들과의 상관을 갖는 것으로 알려져 있다. 따라서，파형의 경사를 나타내는 Ib/Ia 및 Id/Ic 대신에, 파형들의 피크 값들 간의 비인 Il/Ik 및 In/Im이 평가값들로서 이용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 도 7에 도시된 바와 같이 참된 오프셋과의 상관을 갖는 한, 어떠한 평가값들을 이용하여도 된다. 대안적으로는, 1개의 평가값만을 이용하는 대신에, 참된 오프셋과의 더 나은 상관을 갖도록 하기 위해, 복수의 평가값들의 승산에 의해 산출되는 평가값들을 이용하여도 된다.

또한，참된 오프셋과의 상관을 갖는 평가값으로서, 실소자 웨이퍼의 웨이퍼 면 내에서의 평가값 분포가 이용될 수 있다. 보다 구체적으로는，우선, 노광 장치가 실소자 웨이퍼 상의 복수의 장소에서의 웨이퍼 얼라인먼트 마크들을 측정하고(이 동작을 글로벌 얼라인먼트라 칭함), 웨이퍼 면 내에서의 평가값 분포를 얻는다. 얻어진 평가값의 웨이퍼 면 내에서의 분포를 통계적으로 처리하여, 참된 오프셋과의 상관을 갖는 웨이퍼 면 내에서의 평가값(기판 면 내에서의 평가값)을 얻는다. 웨이퍼 면 내에서의 평가값은, 실소자 웨이퍼의 상태에 따라서 웨이퍼의 회전 성분, 배율 성분, 또는 시프트 성분으로서 산출된다.

상기의 글로벌 얼라인먼트로부터 얻어진, 참된 오프셋과의 상관을 갖는 웨이퍼 면 내에서의 평가값에 대하여 이하에 설명한다. 도 11은 지정된 소자 웨이퍼의 글로벌 얼라인먼트에 이용되는 4개의 샷 1, 2, 3 및 4와, 각 샷으로부터 검출된 X 파형들을 나타낸다. 웨이퍼 면 내에서의 평가값은, 각 샷에서의 평가값으로부터 산출된다. 이하에서는, 각 샷에서의 파형의 평가값으로서 파형의 피크 값들 간의 비를 예로 들어 설명한다. 샷 1 및 3에서의 파형들은 대칭적이기 때문에, 평가값들은 0이다. 샷 2에서의 평가값은 -5이다. 샷 4에서의 평가값은 +5이다. 도 11의 각 샷의 좌표들은 웨이퍼의 중심을 원점으로 하는, 웨이퍼 면 내에서의 좌표계를 이용하여 표현된다. 샷 1, 2, 3 및 4의 좌표들은 각각, (0, b), (-a, 0), (0, -b), 및 (a, 0)으로 표현된다. 이 경우, X 좌표들이 0인 샷 1 및 3에서의 파형들은 0의 평가값을 갖는 대칭 파형들이다. X 좌표가 플러스인 샷 4에서의 평가값은 +5이다. X 좌표가 마이너스인 샷 2에서의 평가값은 -5이다. 따라서, 각 평가값이 X 좌표에 의존한다는 것은 명백하다. 이 경우, X 방향에 주목하여, 샷 4의 평가값과 샷 2의 평가 값 간의 차이를 X 좌표들 간의 차이로 나누어서 얻어진 값, 즉 (5 - (-5))/(a - (-a))=5/a가 웨이퍼 면 내에서의 평가값의 X 방향 배율 성분으로서 얻어진다. 웨이퍼 면 내에서의 평가값의 배율 성분은 참된 오프셋과의 상관을 갖는 것으로 알려져 있으며, 노광 오프셋을 산출하는 데에 이용된다.

전술한 도 11을 참조하여 이루어진 설명은, 웨이퍼 면 내에서의 평가값의 배율 성분에 관한 것이었다. 다음에 도 12를 참조하여 웨이퍼 면 내에서의 평가값의 시프트 성분에 대하여 설명한다. 도 12는, 지정된 실소자 웨이퍼에 대한 4개의 샷에 대해 글로벌 얼라인먼트가 수행되었을 때에 검출된 X 파형들과 그 X 파형들로부터 산출되는 평가값들을 나타내고 있다. 이하의 설명에서는, 파형의 피크 값들 간의 비가, 각 샷의 파형의 평가값으로서 이용된다. 도 12에 도시된 파형은 모든 4개의 샷들에서 동일한 평가값을 갖는다. 이 경우, 실소자 웨이퍼는, X 좌표 및 Y 좌표에 상관없이 X 방향의 평가값 5를 가지며, 웨이퍼 면 내의 평가값의 X 방향 시프트 성분으로서 표현된다. 웨이퍼 면 내에서의 평가값의 시프트 성분은 참된 오프셋과의 상관을 갖는 것으로 알려져 있으며, 노광 오프셋을 산출하는 데에 이용된다.

전술한 도 11 및 도 12를 참조하여 행해진 설명은, 간단하게 하기 위해, 글로벌 얼라인먼트 시의 웨이퍼 얼라인먼트 마크들의 측정 점들의 수를 4개로 한 가정에 기초하였다. 그러나, 측정 점들의 수는 4개 이상이 될 수 있음은 명백하다. 웨이퍼 얼라인먼트 마크들의 측정 점들의 수를 증가시키면, 참된 오프셋과의 높은 상관도를 갖는 웨이퍼 면 내에서의 평가값을 산출할 수 있게 된다.

전술한 설명은, 지정된 로트(lot)의 1매의 실소자 웨이퍼의 평가값들로부터, 도 7의 관계식을 이용하여 노광 오프셋들을 산출하는 방법에 관한 것이었다. 그러나, 본 발명은 평가값들이 얻어지는 실소자 웨이퍼의 수를 1매에 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 로트들 간에서의 변동이 예상되는 실소자 웨이퍼에 대해서는, 복수의 실소자 웨이퍼들의 평가값들을 얻으며, 각 웨이퍼들의 평가값들의 평균값으로부터 노광 오프셋을 산출하여도 된다.

OA 검출계의 성능에 기인하는 성분이 노광 오프셋에서 지배적이지만, 이 오프셋은, 투영 광학계의 수차에 의한 성분을, 약간이긴 하지만 포함하고 있다. 노광 오프셋은, 미리 투영 광학계의 수차를 수차 측정 유닛을 이용하여 측정하고, 이 수차를 보정한 후, 본 발명을 이용함으로써, 보다 정밀도가 높게 산출될 수 있다. 이는, 반도체 디바이스의 성능 및 반도체 디바이스 제조의 수율을 향상시킬 수 있 다. 보다 구체적으로는，예를 들면, 지정된 노광 장치를 이용하여 실소자 웨이퍼를 노광시킴으로써 노광 오프셋을 얻기 전에(필연적으로, 다른 노광 장치에서의 노광 오프셋의 산출 전으로 됨), 미리 각각의 노광 장치의 투영 광학계의 수차를 측정하고 보정한다. 각 투영 광학계의 수차는, 노광 장치 내에 구성된 수차 검출계(도시 생략)를 이용하여 측정될 수 있거나, 혹은 실제로 패턴을 노광하고, 이를 현상하고, 패턴 시프트 혹은 형상으로부터의 수차량을 주사형 전자 현미경(SEM) 등을 이용하여 측정함으로써 얻어질 수 있다.

본 발명을 이용하면, 지정된 실소자 웨이퍼에 대한 노광 오프셋이 지정된 노광 장치에 의해 일단 얻어지면, 그 실소자 웨이퍼를 얼라인먼트하도록 설계된 모든 노광 장치들에 대하여 그 실소자 웨이퍼를 노광하지 않고 노광 오프셋들을 산출할 수 있게 된다. 이로 인해, 실소자 웨이퍼를 노광하도록 설계된 모든 노광 장치들에서 높은 얼라인먼트 정밀도를 실현하고 높은 스루풋을 달성할 수 있다.

본 발명은, 평가값이 임계값을 초과할 때 경고를 발하고(output), 그 후의 노광 처리를 에러 정지(error termination)시키는 유닛을 포함하는 노광 장치를 제공할 수 있다. 또한，그 평가값이 지정된 값을 초과한 노광 장치가, 개별적으로 실소자 웨이퍼를 노광하여 노광 오프셋을 산출하도록 구성될 수도 있다.

본 발명은 또한, 공장 내에 복수의 노광 장치들이 있으며, 이 노광 장치들 중 지정된 노광 장치에 의해 얻어진 실소자 웨이퍼의 노광 오프셋을 이용하여 그 밖의 노광 장치들의 노광 오프셋들을 산출하는 경우에도 적용될 수 있다. 도 10은 이러한 공장 내에 복수의 노광 장치들이 있는 경우를 나타낸 도면이다. 도 10은 공장 내에 2개의 노광 장치들이 있는 경우를 나타내고 있지만, 3개 이상의 노광 장치들이 공장 내에 설치되어 있을 수도 있다.

상기에서는 얼라인먼트 검출계가 OA 검출계인 경우를 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은, 얼라인먼트 검출계가 TTL-AA 방식의 얼라인먼트 검출계인 경우에도 또한 적용될 수 있다.

상기의 노광 장치를 이용하여, 디바이스들, 예를 들면 반도체 집적 회로 디바이스들, 및 액정 표시 디바이스들이 제조될 수 있음에 유의한다. 이러한 디바이스는, 상기의 노광 장치를 이용하여 감광제가 도포된 기판(웨이퍼)을 노광하는 공정, 그 감광제를 현상하는 공정, 및 그 밖의 공지된 공정들(예를 들면, 에칭, 레지스트 박리, 다이싱, 본딩, 및 패키징 공정들)에 의해 제조된다.

본 발명에 대하여 예시적인 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 이 개시된 예시적인 실시예들에 제한되지 않음을 알 것이다. 이어지는 특허청구범위의 범주는, 이러한 모든 변경들 및 등가적인 구조들 및 기능들을 포함하도록 하는 가장 넓은 해석과 일치되어야 한다.

도 1은 본 발명의 노광 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.

도 2는 도 1의 노광 장치에서의 웨이퍼 및 웨이퍼 얼라인먼트 마크들을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 노광 장치의 OA 검출계를 상세하게 나타낸 도면.

도 4는 종래의 노광 오프셋의 보정 방법을 설명하기 위한 도면.

도 5는 종래의 노광 오프셋의 보정 방법을 설명하기 위한 도면.

도 6a는 노광 장치에서의 얼라인먼트 파형을 나타낸 그래프.

도 6b는 노광 장치에서의 얼라인먼트 파형을 나타낸 그래프.

도 7은 평가값들과 참된 오프셋들 간의 관계를 나타낸 그래프.

도 8은 본 발명의 노광 오프셋의 보정 방법을 설명하기 위한 도면.

도 9a는 노광 장치에서의 얼라인먼트 파형을 나타낸 그래프.

도 9b는 노광 장치에서의 얼라인먼트 파형을 나타낸 그래프.

도 10은 공장 내에 복수의 노광 장치들이 있는 경우를 나타낸 도면.

도 11은 웨이퍼 면 내에서의 평가값을 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면.

도 12는 웨이퍼 면 내에서의 평가값을 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

3 : 웨이퍼

16 : OA 검출계

18 : OA 검출계용 기준 마크

19 : 웨이퍼 얼라인먼트 마크

23 : OA 검출계용 조명 광학계

31 : 광전 변환 디바이스

Claims

마크의 위치 정보를 포함하는 전기 신호를 처리하여 마크의 위치를 검출하는 위치 검출기로부터의 출력에 기초하여, 기판의 위치 결정을 행하면서 상기 기판을 노광하는 노광 장치를 이용하여 기판을 노광하는 노광 방법으로서,

상기 전기 신호를 평가 기준에 따라 평가하여 제1 평가값을 얻는 단계;

상기 제1 평가값, 다른 노광 장치의 위치 검출기에서의 전기 신호를 상기 평가 기준에 따라 평가하여 얻어진 제2 평가값, 및 상기 다른 노광 장치에 의해 발생된 제2 오버레이 오차(overlay error)에 기초하여, 상기 노광 장치에 의해 발생되는 제1 오버레이 오차를 추정하는 단계; 및

상기 노광 장치가, 상기 노광 장치의 상기 위치 검출기로부터의 출력, 및 상기 추정하는 단계에서 추정된 상기 제1 오버레이 오차에 기초하여, 상기 노광 장치에 의해 발생되는 오버레이 오차를 상기 제1 오버레이 오차보다 작은 오차로 감소시키도록 상기 기판의 위치 결정을 행하면서 상기 기판을 노광하게 하는 단계

를 포함하는 노광 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1 평가값 및 상기 제2 평가값은, 각각 상기 노광 장치 및 상기 다른 노광 장치에 의해 검출된, 기판 상의 얼라인먼트 마크의 위치 정보들을 포함하는 전기 신호들의 파형들에 기초하여 측정되며, 오버레이 오차에 비례하는 값인 노광 방법.
제2항에 있어서,

상기 제1 평가값 및 상기 제2 평가값 각각은, 상기 얼라인먼트 마크의 미리 정해진 2개의 부분들에서의 상기 파형의 신호 강도들 간의 비(ratio)인 노광 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1 평가값 및 상기 제2 평가값 중 적어도 하나가 임계치를 초과할 때 경고를 발하는(output) 단계를 더 포함하는 노광 방법.
제4항에 있어서,

상기 경고 단계 후에, 상기 노광 단계의 실행을 정지하는 단계를 더 포함하는 노광 방법.
제2항에 있어서,

상기 제1 평가값 및 상기 제2 평가값 각각은, 1개의 기판 상의 복수의 장소들에 배치된 복수의 얼라인먼트 마크들의 평가값들에 기초하여 얻어지는 기판 면 내에서의 평가값인 노광 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1 평가값 및 상기 제2 평가값 각각은, 복수의 기판들로부터 얻어진 평가값들의 평균값인 노광 방법.
마크의 위치 정보를 포함하는 전기 신호를 처리하여 마크의 위치를 검출하는 위치 검출기로부터의 출력에 기초하여, 기판의 위치 결정을 행하면서 상기 기판을 노광하는 노광 장치로서,

상기 전기 신호를 평가 기준에 따라 평가하여 제1 평가값을 얻는 평가부;

상기 제1 평가값, 다른 노광 장치의 위치 검출기에서의 전기 신호를 상기 평가 기준에 따라 평가하여 얻어진 제2 평가값, 및 상기 다른 노광 장치에 의해 발생된 제2 오버레이 오차에 기초하여, 상기 노광 장치에 의해 발생되는 제1 오버레이 오차를 추정하는 추정부; 및

상기 노광 장치의 상기 위치 검출기로부터의 출력, 및 상기 추정부에 의해 추정된 상기 제1 오버레이 오차에 기초하여, 상기 노광 장치에 의해 발생되는 오버레이 오차를 상기 제1 오버레이 오차보다 작은 오차로 감소시키도록 상기 기판의 위치 결정을 행하면서 상기 기판에 대한 노광을 제어하는 제어부

를 포함하는 노광 장치.
디바이스 제조 방법으로서,

마크의 위치 정보를 포함하는 전기 신호를 처리하여 마크의 위치를 검출하는 위치 검출기로부터의 출력에 기초하여, 기판의 위치 결정을 행하면서 상기 기판을 노광하는 노광 장치를 이용하여 기판을 노광하는 단계;

상기 노광된 기판을 현상하는 단계; 및

상기 현상된 기판을 처리하여 상기 디바이스를 제조하는 단계

를 포함하며,

상기 노광 장치는,

상기 전기 신호를 평가 기준에 따라 평가하여 제1 평가값을 얻는 평가부,

상기 제1 평가값, 다른 노광 장치의 위치 검출기에서의 전기 신호를 상기 평가 기준에 따라 평가하여 얻어진 제2 평가값, 및 상기 다른 노광 장치에 의해 발생된 제2 오버레이 오차에 기초하여, 상기 노광 장치에 의해 발생되는 제1 오버레이 오차를 추정하는 추정부, 및

상기 노광 장치의 상기 위치 검출기로부터의 출력, 및 상기 추정부에 의해 추정된 상기 제1 오버레이 오차에 기초하여, 상기 노광 장치에 의해 발생되는 오버레이 오차를 상기 제1 오버레이 오차보다 작은 오차로 감소시키도록 상기 기판의 위치 결정을 행하면서 상기 기판에 대한 노광을 제어하는 제어부

를 포함하는 디바이스 제조 방법.