KR20050025626A - 위치계측방법, 위치제어방법, 노광방법 및 노광장치,그리고 디바이스 제조방법 - Google Patents

위치계측방법, 위치제어방법, 노광방법 및 노광장치,그리고 디바이스 제조방법 Download PDF

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KR20050025626A
KR20050025626A KR1020057001001A KR20057001001A KR20050025626A KR 20050025626 A KR20050025626 A KR 20050025626A KR 1020057001001 A KR1020057001001 A KR 1020057001001A KR 20057001001 A KR20057001001 A KR 20057001001A KR 20050025626 A KR20050025626 A KR 20050025626A
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Abstract

레티클 Y 간섭계 (13y1, 13y2) 및 레티클 X 간섭계 (13x) 의 계측 결과 각각에 기초하여 레티클 스테이지 (RST) 의 주사방향 및 비주사방향에 관한 위치정보를 계측하는 동시에, 웨이퍼 간섭계의 계측 결과에 기초하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 주사방향에 관한 위치정보를 계측한다. 그리고, 레티클 스테이지의 주사방향에 관한 위치정보의 계측 결과와 미리 기억된 반사면 (15y1, 15y2) 상의 기준점 위치 계측 오차와 그것에 대응하는 레티클 스테이지의 비주사방향에 관한 위치 관계를 나타내는 상관정보에 기초하여 레티클 Y 간섭계에 의한 계측오차를 보정한 레티클 스테이지의 위치정보를 구하고, 그 보정 후의 위치정보와 웨이퍼 스테이지의 주사방향에 관한 위치정보에 기초하여 양 스테이지를 구동 제어한다.

Description

위치계측방법, 위치제어방법, 노광방법 및 노광장치, 그리고 디바이스 제조방법{POSITION MEASURING METHOD, POSITION CONTROL METHOD, EXPOSURE METHOD AND EXPOSURE APPARATUS, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
기술분야
본 발명은 위치 계측방법, 위치 제어방법, 노광방법 및 노광장치, 그리고 디바이스 제조방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는, 반사면이 형성된 이동체 중 적어도 1 축 방향의 위치정보를 광파간섭식 측장기, 예를 들어 레이저 간섭계를 사용하여 계측하는 위치 계측방법, 그 계측방법을 이용한 위치 제어방법, 그 위치 제어방법을 이용한 노광방법 및 상기 위치 계측방법 등의 실시에 바람직한 노광장치, 그리고 상기 노광방법 또는 노광장치를 사용하는 디바이스 제조방법에 관한 것이다.
배경기술
종래부터 반도체소자, 액정표시소자 등을 제조하기 위한 리소그래피 공정에서는, 마스크 또는 레티클 (이하, 「레티클」이라 총칭함) 에 형성된 패턴을 투영광학계를 통하여 레지스트 등의 감광제가 도포된 웨이퍼 또는 유리 플레이트 등의 기판 (이하, 적절히 「웨이퍼」라 함) 상에 전사하는 노광장치가 사용되고 있다. 이러한 노광장치로는, 이른바 스테퍼 등의 정지형 투영노광장치나 이른바 스캐닝ㆍ스테퍼 등의 주사형 투영노광장치가 주로 사용되고 있다.
특히 주사형 투영노광장치에서는, 웨이퍼가 탑재되는 웨이퍼 스테이지뿐만 아니라 레티클이 탑재되는 레티클 스테이지도 소정 주사방향에 관하여 크게 이동시킬 필요가 있다. 이 때문에, 대부분의 주사형 투영노광장치에서는 레티클 스테이지의 주사방향의 위치 및 비주사방향의 위치를 계측하기 위한 계측장치로서 광파간섭식 측장기의 일종인 계측 정밀도가 높은 레이저 간섭계가 사용되고 있다. 또, 레티클 스테이지의 주사방향 위치 계측의 정밀도는 웨이퍼와 레티클의 적층 정밀도 및 동기 정밀도에도 크게 영향을 주기 때문에, 최근의 주사형 투영노광장치에서는 레티클 스테이지의 회전오차 등에 기인하는 위치 계측 정밀도의 열화를 방지하는 관점에서, 그 레이저 간섭계용 이동거울로서 반사면의 형성 정밀도나 레티클 스테이지의 회전오차에 기인하는 일종의 이른바 아베오차 등에 기인하는 계측 정밀도의 저하가 평면 이동거울에 비하여 충분히 작은 레트로 리플렉터를 채용한 것이 비교적 많다. 이는, 레트로 리플렉터는 입사광축에 평행한 축을 따라 반사광속을 사출하기 때문에 레티클 스테이지의 잔존 회전오차의 영향에 의해 복귀 광속의 광량 저하 등이 생길 확률이 각별히 낮기 때문이다.
이러한 이동거울을 구비한 레이저 간섭계에 의하면, 이동체의 위치 계측을 0.5㎚∼1㎚ 정도의 분해능으로 계측하는 것이 가능하다.
그런데, 반도체소자 (집적회로 등) 의 고집적화와 함께 회로패턴은 해마다 미세화되고 있고, 이 때문에 최근의 노광장치에 허용되는 토탈ㆍ오버레이 오차는 매우 작아, 레티클 스테이지의 위치 계측오차 등을 더욱 작게 억제할 필요가 생기고 있다.
발명자는 예의 연구를 거듭한 결과, 지금까지 전혀 주목받지 않았던 레이저 간섭계에서의 참조 빔의 광축 (기준 광축) 에 대해 측정 빔의 광축 (계측 광축) 이 어긋나는 것이 계측오차의 주요한 요인이 될 수 있는 것 및 상기 광축의 어긋남은 이동거울 반사면이 이상적인 부착 상태라 해도 생기며, 게다가 레티클 스테이지의 위치에 따라 변화하는 것 등을 알아내었다. 이하, 이것에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
a. 상기 계측 광축이 기준 광축에 대해 어긋나는 것이 계측오차의 요인이 되는 것은, 통상 레이저 간섭계의 참조 빔, 측정 빔에는 파면수차가 있기 때문이다.
즉, 도 9A 에 나타나는 바와 같이 참조 빔 (Ra ; 그 광축은 기준 광축) 및 측정 빔 (Ma ; 그 광축은 계측 광축) 에 모두 파면수차가 있지만, 양 빔 사이에 광축 어긋남이 존재하지 않는 경우를 기준상태로 한다. 그리고, 도 9B 에 나타나는 바와 같이 기준 광축에 대하여 계측 광축이 어긋난 경우에는, 도 9A 의 폭 (WD1) 과 폭 (WD2 ; <WD1) 을 비교하면 알 수 있는 바와 같이 양 빔 (Ra, Ma) 의 간섭부분 (이 부분이 계측결과를 결정함) 이 상대적으로 좁아진다. 그 결과, 도 9A 의 어긋남량 (ΔL1) 과 도 9B 의 어긋남량 (ΔL2 ; <ΔL1) 을 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 그 간섭부분에 대하여 보면, 양 빔 (Ra, Ma) 의 파면의 상대위치가 상기 기준상태와 분명히 다르며, δL (= ΔL1-ΔL2) 의 계측오차가 발생한다.
또, 레이저 간섭계의 참조 빔 및 측정 빔에는 이들 빔이 광로 중 유리 (렌즈 등의 투과광학소자) 를 투과하거나 또는 유리면 (미러 등의 반사광학소자) 에서 반사됨으로써 파면수차가 발생한다. 또는, 참조 빔 및 측정 빔이 상대적으로 경사짐으로써 파면수차가 발생하는 경우에도 상기 파면수차가 존재하는 경우와 동일한 계측오차가 발생한다.
b. 다음에, 상기 광축 어긋남이 생기는 원인에 대하여 설명한다. 즉, 이동체 (레티클 스테이지 등) 의 계측방향에 직교하는 방향 (계측 직교방향이라고 도 함) 의 위치가 소정위치에 있고, 이 때 도 10A 에 나타나는 바와 같이 참조거울 (14y1) 에 조사되는 참조 빔 (Ra) 의 광축 (기준 광축) 에 이동거울 (15y1) 에 조사되는 측정 빔 (Ma) 의 광축 (계측 광축) 이 정확하게 겹친 상태 (기준상태) 로 되어 있는 경우를 생각할 수 있다. 이 도 10A 의 상태로부터, 이동체가 계측직교방향으로 Δ이동 (이 때 이동거울 (15y1) 의 정점의 이동량도 Δ) 하여 도 10B 의 상태가 되면, 측정 빔 (Ma) 의 광축 (계측 광축) 이 도 10A 의 기준상태로부터 2Δ 어긋난다. 이 경우, 어긋남량 (2Δ) 은 이동체의 계측직교방향의 위치에 따라 변화하는 것은 분명할 것이다.
또, 도시는 생략되어 있으나, 측정 빔을 레트로 리플렉터 등에 입사시키고 그 출사광을 반사미러로 반사하여, 그 반사광을 동일 광로를 따라 반대방향으로 되돌린 복귀광을 수광하는 이른바 더블패스 방식의 레이저 간섭계의 경우를 생각할 수 있다. 이 경우에는, 상기 반사미러가 경사져 부착되어 있을 때에는 상술한 바와 같이 이동체의 위치 변화에 의해 광축 어긋남이 생기면 그 반사미러 상에서의 측정 빔의 입사점 (반사점) 의 계측방향위치가 기준상태로부터 변화하기 때문에, 빔의 파면수차의 유무에 관계없이 계측오차가 발생한다.
이와 같이, 빔의 파면수차와 빔이 겹치는 정도 (이하 「워크오프」라 함) 와의 상호작용 등에 기인하여 계측오차가 발생하는 것인데, 이러한 요인에 의한 계측오차에 대해서는 지금까지는 전혀 고려되지 않았다.
또한, 발명자는 상기 파면수차와 워크오프량은 모두 재현성이 높은 것을 확인하였다.
본 발명은, 발명자가 얻은 상기 신규 지견에 기초하여 이루어진 것으로, 그 제 1 목적은, 반사면이 형성된 이동체 중 적어도 1 축 방향의 위치정보를 광파간섭식 측장기를 사용하여 정밀도 좋게 계측하는 것이 가능한 위치 계측방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제 2 목적은, 적어도 1 축 방향의 위치정보가 광파간섭식 측장기를 사용하여 계측되는 이동체의 위치를 정밀도 좋게 제어하는 위치 제어방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제 3 목적은, 고정밀도인 노광을 주사노광 방식에 의해 실현하는 노광방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제 4 목적은, 고정밀도인 노광을 주사노광 방식에 의해 실현하는 노광장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제 5 목적은, 디바이스의 생산성 향상이 가능한 디바이스 제조방법을 제공하는 것에 있다.
발명의 개시
본 발명은, 제 1 관점에서 보아, 반사면이 형성된 이동체 중 적어도 1 축 방향의 위치정보를 광파간섭식 측장기를 사용하여 계측하는 위치 계측방법으로서, 상기 반사면에 측정 빔을 조사하고 그 반사광속을 수광하는 상기 광파간섭식 측장기의 출력에 기초하여 제 1 축 방향에 관한 상기 이동체의 위치정보를 계측하는 동시에, 상기 제 1 축에 직교하는 제 2 축 방향에 관한 상기 이동체의 위치정보를 제 2 축 방향 위치 계측장치를 사용하여 계측하는 공정 ; 상기 광파간섭식 측장기의 측정 빔의 광축과 참조 빔의 광축의 위치관계에 적어도 기인하는 상기 반사면 상의 기준점의 위치 계측오차와 이것에 대응하는 상기 제 2 축 방향에 관한 상기 이동체의 위치 관계를 나타내는 상관정보와, 계측된 상기 제 2 축 방향에 관한 상기 이동체의 위치정보에 기초하여, 상기 광파간섭식 측장기에 의한 상기 제 1 축 방향에 관한 상기 이동체의 위치정보의 계측오차를 산출하는 공정 ; 을 포함하는 위치 계측방법이다.
이것에 따르면, 이동체의 위치계측에 있어서는, 이동체 상의 반사면에 측정 빔을 조사하고 그 반사광속을 수광하는 광파간섭식 측장기의 출력에 기초하여 제 1 축 방향에 관한 이동체의 위치정보를 계측하는 동시에, 제 1 축에 직교하는 제 2 축 방향에 관한 이동체의 위치정보를 제 2 축 방향 위치 계측장치를 사용하여 계측한다. 이어서, 광파간섭식 측장기의 측정 빔의 광축과 참조 빔의 광축의 위치관계에 적어도 기인하는 상기 반사면 상의 기준점의 위치 계측오차와 이것에 대응하는 제 2 축 방향에 관한 이동체의 위치 관계를 나타내는 상관정보와, 계측된 제 2 축 방향에 관한 이동체의 위치정보에 기초하여 광파간섭식 측장기에 의한 제 1 축 방향에 관한 이동체의 위치정보의 계측오차를 산출한다. 이것에 의해, 그 계측오차를 사용하여, 앞서 광파간섭식 측장기의 출력에 기초하여 계측된 제 1 축 방향에 관한 이동체의 위치정보를 보정하는 것이 가능해져, 그 계측오차가 보정된 제 1 축 방향에 관한 이동체의 위치정보를 얻는 것이 가능해진다. 즉, 광파간섭식 측장기의 광축 어긋남에 기인하는 제 1 축 방향에 관한 이동체의 위치 계측오차를 이동체의 제 2 축 방향의 위치에 따라 보정한 위치정보를 얻는 것이 가능해진다. 따라서, 반사면이 형성된 이동체의 적어도 1 축 방향의 위치정보를 광파간섭식 측장기를 사용하여 정밀도 좋게 계측하는 것이 가능해진다.
이 경우에 있어서, 상기 계측하는 공정에 앞서, 상기 반사면에 측정 빔을 조사하고 그 반사광속을 수광하는 상기 광파간섭식 측장기의 출력에 기초하여 상기 이동체의 상기 제 1 축 방향의 위치를 검출하면서, 상기 제 2 축 방향 위치 계측장치를 사용하여 상기 이동체를 상기 제 2 축 방향으로 이동시켜, 상기 제 2 축 방향의 복수의 위치에서의 상기 반사면 상의 기준점의 위치 계측오차를 각각 구하고, 그 위치마다 구한 위치 계측오차에 기초하여 상기 상관정보를 작성하는 공정을 더욱 포함하는 것으로 할 수 있다.
이 경우에 있어서, 상기 반사면 상의 기준위치의 위치 계측오차를 얻는 방법은 여러 가지 생각할 수 있다. 예를 들어 광파간섭식 측장기의 계측 광축의 기준 광축에 대한 어긋남량과 이동체의 제 2 축 방향의 위치정보에 기초하여 소정의 연산에 의해 상기 반사면 상의 기준점의 위치 계측오차를 산출하는 것으로 할 수 있다. 단, 빔의 워크오프량은 재현성이 높은 것을 고려하면. 상기 반사면 상의 기준점의 위치 계측오차는 상기 이동체의 일부에 형성된 계측마크와 기준물체 상에 형성된 기준마크의 위치관계를 계측한 계측결과에 기초하여 구해지는 것으로 할 수도 있다.
본 발명의 위치 계측방법에서는, 계측하는 공정에 앞서 상술한 상관정보를 작성하는 공정을 포함하는 경우, 상기 상관정보는 상기 제 2 축 방향의 위치마다 구해진 상기 반사면 상의 기준점의 위치 계측오차를 소정의 좌표계 상에 플롯한 각 플롯점의 데이터에 기초하여 산출한 함수의 데이터인 것으로 할 수도 있고, 또는 상기 상관정보는, 상기 제 2 축 방향의 위치마다 구해진 상기 반사면 상의 기준점의 위치 계측오차를 사용하여 작성된 테이블 데이터인 것으로 할 수도 있다.
본 발명의 위치 계측방법에서는, 계측하는 공정에 앞서 상술한 상관정보를 작성하는 공정을 포함하는 경우, 계측오차를 산출하는 공정에서는, 계측된 상기 제 2 축 방향에 관한 상기 이동체의 위치정보에 따라 상기 상관정보 중 상기 제 2 축 방향의 위치별 상기 위치 계측오차를 소정의 보간연산에 의해 보간한 연산결과를 사용하여 상기 계측오차를 산출하는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 위치 계측방법에서는, 계측하는 공정에 앞서 상술한 상관정보를 작성하는 공정을 포함하는 경우, 상기 상관정보를 작성하는 공정에서는, 상기 광파간섭식 측장기의 출력에 기초하여 상기 이동체의 상기 제 1 축 방향의 위치를 소정의 좌표위치에 실질적으로 유지하면서 상기 이동체를 상기 제 2 축 방향으로 이동시키는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 위치 계측방법에서는, 상기 계측오차를 산출하는 공정에서는, 상기 이동체의 자세를 더욱 고려하여 상기 계측오차를 산출하는 것으로 할 수 있다. 여기서, 이동체의 자세에는 이동체의 요잉, 롤링 및 피칭 중 적어도 하나가 포함된다.
본 발명의 위치 계측방법에서는, 상기 상관정보에 포함되는 상기 위치 계측오차는, 적어도 상기 측정 빔에 발생하는 파면수차에 더욱 기인하는 것으로 할 수 있다. 본 명세서에 있어서 파면수차는, 측정 빔이 그 광로 상의 광학소자를 투과하거나 또는 광학소자로 반사될 때 발생하는 파면수차 외에 측정 빔이 참조 빔에 대하여 상대적으로 경사져서 발생하는 파면수차 모두 포함하는 것으로 한다.
본 발명의 위치 계측방법에서는, 반사면으로는 프리즘 외의 반사면을 사용할 수도 있지만, 상기 반사면은 상기 이동체에 고정된 중공 레트로 리플렉터의 반사면인 것으로 할 수도 있다.
본 발명의 위치 계측방법에서는, 상기 계측오차가 보정된 상기 제 1 축 방향에 관한 상기 이동체의 위치정보를 산출하는 공정 ; 을 더욱 포함하는 것으로 할 수 있다.
본 발명은, 제 2 관점에서 보아, 적어도 1 축 방향의 위치정보가 광파간섭식 측장기를 사용하여 계측되는 이동체의 위치를 제어하는 위치 제어방법으로서, 본 발명의 위치 계측방법을 실행하여 상기 이동체의 상기 제 1 축 방향의 위치정보를 계측하는 위치 계측공정 ; 상기 위치 계측공정에서 얻어진 정보를 고려하여 상기 이동체 중 적어도 상기 제 1 축 방향의 위치를 제어하는 공정 ; 을 포함하는 위치 제어방법이다.
이것에 의하면, 본 발명의 위치 계측방법을 실행하여 이동체의 제 1 축 방향에 관한 위치정보를 계측하기 때문에, 그 이동체의 제 1 축 방향의 위치정보를 광파간섭식 측장기를 사용하여 정밀도 좋게 계측할 수 있다. 그리고, 이 정밀도 좋게 계측된 위치정보에 기초하여, 적어도 1 축 방향 (제 1 축 방향) 의 위치정보가 광파간섭식 측장기를 사용하여 계측되는 이동체의 제 1 축 방향의 위치를 제어하기 때문에, 그 이동체의 위치를 고정밀도로 제어하는 것이 가능해진다.
본 발명은, 제 3 관점에서 보아, 마스크와 감광물체를 소정 방향으로 동기 이동시켜 상기 마스크에 형성된 패턴을 상기 감광물체 상에 전사하는 노광방법으로서, 상기 마스크가 탑재되는 제 1 이동체와 상기 감광물체가 탑재되는 제 2 이동체 중 적어도 일방의 상기 소정방향의 위치정보를 본 발명의 위치 계측방법을 사용하여 계측하고, 그 계측 결과 얻어진 정보를 고려하여 상기 제 1 이동체와 상기 제 2 이동체 중 적어도 일방의 상기 소정방향의 위치를 제어하여 상기 감광물체 상에 상기 패턴을 전사하는 노광방법이다.
이것에 의하면, 마스크가 탑재되는 제 1 이동체와 감광물체가 탑재되는 제 2 이동체 중 적어도 일방의 소정방향 (동기 이동방향) 의 위치정보를, 본 발명의 위치 계측방법을 사용하여 계측하고, 그 계측 결과 얻어진 정보를 고려하여 제 1 이동체와 제 2 이동체 중 적어도 일방 (예를 들어 동기 이동에서 추종측이 되는 이동체) 의 소정방향의 위치를 제어하여 감광물체 상으로 패턴을 전사한다. 따라서, 상기 위치 제어에 의해 제 1 이동체와 제 2 이동체, 즉 마스크와 감광물체의 동기 정밀도의 향상이나 동기 정정(整定)시간의 단축, 나아가서는 고밀도인 노광을 주사 방식에 의해 실현할 수 있어, 마스크의 패턴을 감광물체 상에 정밀도 좋게 전사하는 것이 가능해진다.
본 발명은, 제 4 관점에서 보아, 마스크와 감광물체를 소정의 주사방향으로 동기 이동시켜 상기 마스크에 형성된 패턴을 상기 감광물체 상에 전사하는 노광장치로서, 상기 마스크가 탑재되는 동시에 반사면이 형성된 제 1 스테이지 ; 상기 감광물체가 탑재되는 제 2 스테이지 ; 상기 제 1 스테이지와 상기 제 2 스테이지를 구동하는 구동계 ; 상기 반사면에 측정 빔을 조사하고 상기 주사방향에 관한 상기 제 1 스테이지의 위치정보를 계측하는 광파간섭식 측장기와, 상기 제 1 스테이지의 상기 주사방향에 직교하는 비주사방향에 관한 위치정보를 계측하는 계측장치를 갖는 제 1 계측계 ; 상기 제 2 스테이지의 적어도 상기 주사방향에 관한 위치정보를 계측하는 제 2 계측계 ; 상기 제 1 및 제 2 계측계의 계측결과와, 상기 광파간섭식 측장기의 측정 빔의 광축과 참조 빔의 광축의 위치관계에 적어도 기인하는 상기 반사면 상의 기준점의 위치 계측오차와 이것에 대응하는 상기 비주사방향에 관한 상기 제 1 스테이지의 위치 관계를 나타내는 상관정보에 기초하여 상기 구동계를 제어하는 제어장치 ; 를 구비하는 제 1 노광장치이다.
이것에 의하면, 제 1 계측계가, 광파간섭식 측장기로부터 제 1 스테이지에 형성된 반사면에 측정 빔을 조사하고 제 1 스테이지의 주사방향에 관한 위치정보를 계측하는 동시에, 계측장치를 사용하여 제 1 스테이지의 비주사방향에 관한 위치정보를 계측한다. 한편, 제 2 계측계는 제 2 스테이지의 적어도 주사방향에 관한 위치정보를 계측한다. 그리고, 제어장치가 제 1 및 제 2 계측계의 계측결과와, 광파간섭식 측장기의 측정 빔의 광축과 참조 빔의 광축의 위치관계에 적어도 기인하는 상기 반사면 상의 기준점의 위치 계측오차와 이것에 대응하는 상기 비주사방향에 관한 제 1 스테이지의 위치 관계를 나타내는 상관정보에 기초하여 상기 구동계를 제어한다. 즉, 제 1 스테이지의 비주사방향의 위치에 따른 광파간섭식 측장기의 광축 어긋남 (계측 광축의 기준 광축에 대한 어긋남) 에 기인하는 제 1 스테이지의 주사방향의 위치 계측오차를 고려하여, 제어장치에 의해 구동계를 통하여 제 1 스테이지와 제 2 스테이지의 동기 제어, 즉 마스크와 감광물체의 동기 제어가 정밀도 좋게 이루어진다. 이로써, 마스크와 감광물체의 동기 정밀도의 향상이나 동기 정정시간의 단축 등이 가능해져, 고정밀도인 노광을 주사노광 방식에 의해 실현하여 마스크의 패턴을 감광물체 상에 정밀도 좋게 전사하는 것이 가능해진다.
이 경우에 있어서, 상기 제어장치는, 상기 상관정보와 상기 제 1 스테이지의 상기 비주사방향에 관한 위치정보를 사용하여, 상기 광파간섭식 측장기에 의한 상기 제 1 스테이지의 계측오차에 기인하는 상기 마스크와 상기 감광물체의 상기 주사방향에 관한 상대적인 위치오차를 보정하게 할 수 있다.
본 발명의 제 1 노광장치에서는, 상기 제어장치는 상기 상관정보와 상기 제 1 스테이지의 상기 비주사방향에 관한 위치정보에 기초하여 상기 광파간섭식 측장기에 의한 상기 제 1 스테이지의 계측오차에 관한 정보를 산출하여, 상기 제 1 스테이지가 상기 주사방향으로 이동할 때 상기 산출된 정보를 사용하게 할 수 있다. 또는, 상기 제어장치는 상기 상관정보와 상기 제 1 스테이지의 상기 비주사방향에 관한 위치정보에 기초하여 상기 광파간섭식 측장기에 의한 계측오차를 보정한 상기 제 1 스테이지의 상기 주사방향에 관한 위치정보를 산출하여, 상기 제 1 스테이지가 상기 주사방향으로 이동할 때 상기 산출된 정보를 사용하게 할 수도 있다.
본 발명의 제 1 노광장치에서는, 상기 상관정보는, 상기 제어장치가 상기 광파간섭식 측장기의 출력에 기초하여 상기 제 1 스테이지의 상기 주사방향의 위치를 검출하면서 상기 구동계를 통하여 상기 제 1 스테이지를 상기 비주사방향으로 이동시켜, 상기 비주사방향의 복수의 위치에서 각각 얻어지는 상기 반사면 상의 기준점의 위치 계측오차에 기초하여 미리 작성된 것으로 할 수 있다.
이 경우에 있어서, 상기 제어장치는 상기 상관정보 작성시에 상기 구동계를 통하여 상기 제 1 스테이지의 이동을 제어하는 동시에 상기 작성된 상관정보를 기억하는 기억장치를 포함하는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 제 1 노광장치에서는, 상기 제 1 스테이지의 일부에 형성된 계측마크와 기준물체 상에 형성된 기준마크의 위치관계를 계측하는 마크계측계를 추가로 구비하는 경우에는, 상기 마크계측계의 계측결과에 기초하여 얻어진 상기 반사면 상의 기준점의 위치 계측오차에 기초하여 상기 상관정보를 미리 작성하는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 제 1 노광장치에서는, 상기 상관정보는, 상기 비주사방향의 위치마다 구해진 상기 반사면 상의 기준점의 위치 계측오차를 사용하여 작성된 테이블 데이터인 것으로 할 수 있다.
이 경우에 있어서, 상기 제어장치는 상기 계측된 상기 제 1 스테이지의 상기 비주사방향에 관한 위치정보에 따라 상기 상관정보 중 상기 비주사방향의 위치별 상기 위치 계측오차를 소정의 보간연산에 의해 보간한 연산결과를 사용하여 상기 광파간섭식 측장기의 계측오차를 산출하는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 제 1 노광장치에서는, 상기 상관정보는 상기 비주사방향의 위치마다 구해진 상기 반사면 상의 기준점의 위치 계측오차를 소정의 좌표계 상에 플롯한 각 플롯점의 데이터에 기초하여 산출한 함수의 데이터인 것으로 할 수 있다.
본 발명의 제 1 노광장치에서는, 상기 상관정보를 작성할 때, 상기 제어장치는 상기 제 1 스테이지를 상기 광파간섭식 측장기의 출력에 기초하여 상기 주사방향에 관해 소정위치에 실질적으로 유지하면서 상기 비주사방향으로 이동시키는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 제 1 노광장치에서는, 상기 제어장치는 상기 제 1 스테이지의 자세를 더욱 고려하여 상기 위치 계측오차를 산출하는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 제 1 노광장치에서는, 상기 상관정보에 포함되는 상기 위치 계측오차는 상기 측정 빔에 발생하는 파면수차에 더욱 기인하는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 제 1 노광장치에서는, 상기 반사면은 중공 레트로 리플렉터의 반사면인 것으로 할 수 있다.
본 발명은, 제 5 관점에서 보아, 제 1 물체와 제 2 물체를 동기 이동시켜 상기 제 1 물체의 패턴을 상기 제 2 물체 상에 전사하는 노광장치로서, 상기 제 1 물체를 유지하는 제 1 가동체와, 상기 제 2 물체를 유지하는 제 2 가동체와, 상기 제 1 및 제 2 가동체를 각각 독립적으로 구동하는 구동계를 갖는 스테이지계 ; 상기 제 1 가동체에 형성되는 레트로 리플렉터에 측정 빔을 조사하여 상기 제 1 물체가 동기 이동되는 주사방향에 관한 상기 제 1 가동체의 위치정보를 계측하는 제 1 간섭계 시스템 ; 상기 제 2 가동체의 위치정보를 계측하는 제 2 간섭계 시스템 ; 상기 제 1 및 제 2 간섭계 시스템의 계측결과와, 상기 레트로 리플렉터에 기인하는 상기 제 1 가동체의 위치 계측에 관한 오차정보에 기초하여 상기 구동계를 제어하는 제어장치 ; 를 구비하는 제 2 노광장치이다.
이것에 의하면, 제어장치에 의해, 제 1 및 제 2 간섭계 시스템의 계측결과와, 레트로 리플렉터에 기인하는 제 1 가동체의 위치 계측에 관한 오차정보 (예를 들어 레트로 리플렉터의 계측 직교방향의 위치변화에 따른 기준 광축에 대한 계측 광축의 광축 어긋남에 기인하는 제 1 가동체의 위치 계측에 관한 오차정보) 에 기초하여 구동계가 제어된다. 즉, 상기 레트로 리플렉터에 기인하는 제 1 가동체의 위치 계측에 관한 오차정보를 고려하여, 제어장치에 의해 구동계를 통하여 제 1 가동체와 제 2 가동체의 동기 제어가 정밀도 좋게 이루어진다. 이로써, 제 1 물체와 제 2 물체의 동기 정밀도의 향상이나 동기 정정시간의 단축 등이 가능해져 고정밀도인 노광을 주사노광 방식에 의해 실현하여 제 1 물체의 패턴을 제 2 물체 상에 정밀도 좋게 전사하는 것이 가능해진다.
이 경우에 있어서, 상기 제어장치는, 상기 주사방향과 직교하는 비주사방향에 관한 상기 제 1 가동체의 위치에 따라 다른 오차정보를 사용하여 상기 구동계를 제어할 수도 있다.
또, 리소그래피 공정에 있어서, 본 발명의 노광방법을 사용하여 마이크로 디바이스의 패턴을 감광물체 상에 전사함으로써 감광물체 상에 패턴을 정밀도 좋게 형성할 수 있고, 이로써 보다 집적도가 높은 마이크로 디바이스를 수율 좋게 제조할 수 있다. 또, 리소그래피 공정에 있어서, 본 발명의 제 1, 제 2 노광장치 중 어느 하나를 사용하여 노광함으로써 감광물체 상에 패턴을 정밀도 좋게 형성할 수 있으며, 이로써 보다 집적도가 높은 마이크로 디바이스를 수율 좋게 제조할 수 있다. 따라서 본 발명은, 또 다른 관점에서 보아, 본 발명의 노광방법, 본 발명의 제 1, 제 2 노광장치 중 어느 하나를 사용하는 디바이스 제조방법이라고도 할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1 은 본 발명의 1 실시형태의 노광장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2 는 도 1 의 레티클 스테이지, 그 레티클 스테이지의 위치를 계측하는 레티클 간섭계 및 레티클 (R) 또는 레티클 기준판 (RFM) 상의 마크와 기준마크판 (FM) 상의 기준마크를 동시 계측하기 위한 레티클 얼라인먼트계 등의 구성부분을 빼내어 나타내는 사시도이다.
도 3A 는 기준마크판 (FM) 상의 기준마크 (WM1, WM2) 의 배치를 나타내는 평면도이고, 도 3B 는 레티클 기준판 (RFM) 상의 계측마크의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 4 는 레티클 Y 간섭계의 계측오차의 보정을 위한 상관정보 작성시의 주제어장치 (내부의 CPU) 의 처리 알고리즘을 나타내는 플로우차트이다.
도 5A, 도 5C, 도 5E, 도 5G 및 도 5I 는 일방의 레티클 얼라인먼트계 (RA1) 에 의해 계측된 마크화상 및 그 화상에 기초하여 구해지는 일방의 레티클 Y 간섭계의 계측오차를 나타내는 도면, 도 5B, 도 5D, 도 5F, 도 5H 및 도 5J 는 타방의 레티클 얼라인먼트계 (RA2) 에 의해 계측된 마크화상 및 그 화상에 기초하여 구해지는 타방의 레티클 Y 간섭계의 계측오차를 나타내는 도면이다.
도 6A 는 직교좌표계 상에 플롯된 일방의 레티클 Y 간섭계의 계측오차에 대응하는 복수의 점 및 이들 점의 근사곡선을 나타내는 도면, 도 6B 는 직교좌표계 상에 플롯된 타방의 레티클 Y 간섭계의 계측오차에 대응하는 복수의 점 및 이들 점의 근사곡선을 나타내는 도면이다.
도 7 은 본 발명의 디바이스 제조방법의 실시형태를 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 8 은 도 7 의 단계 204 의 상세예를 나타내는 플로우차트이다.
도 9A 및 도 9B 는 참조 빔과 측정 빔 사이의 광축 어긋남과 파면수차의 상호작용에 의해 측정오차가 생기는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 10A 및 도 10B 는 이동거울 (이동체) 의 계측 직교방향의 이동에 의해 참조 빔과 측정 빔 사이의 광축 어긋남이 생기는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 1 실시형태를 도 1∼도 6B 에 기초하여 설명한다. 도 1 에는 본 발명의 위치 계측방법, 위치 제어방법 및 노광방법을 실시하기에 바람직한 1 실시형태에 관한 노광장치 (100) 의 개략적인 구성이 나타나 있다. 이 노광장치 (100) 는 스텝 앤드 스캔 방식의 주사형 투영노광장치, 즉 이른바 스캐닝 스테퍼이다.
이 노광장치 (100) 는, 광원 및 조명광학계를 포함하는 조명계 (10), 마스크로서의 레티클 (R) 을 유지하는 제 1 스테이지 (제 1 이동체, 이동체) 로서의 레티클 스테이지 (RST), 투영광학계 (PL), 감광물체로서의 웨이퍼 (W) 를 유지하여 XY 평면 내를 자유롭게 이동가능한 제 2 스테이지 (제 2 이동체) 로서의 웨이퍼 스테이지 (WST) 및 투영광학계 (PL) 등이 탑재된 바디 (BD) 등을 구비하고 있다.
상기 조명계 (10) 는, 도시하지 않는 광원과, 빔 정형 광학계, 에너지 조조(粗調)기, 옵티컬 인터그레이터 (플라이 아이 렌즈, 로드형 (내면반사형) 인터그레이터 또는 회절광학소자 등), 조명계 개구 조리개판, 빔스플리터, 릴레이광학계, 고정 레티클 블라인드 및 가동 레티클 블라인드 (모두 도시생략) 등을 포함하는 조명광학계를 구비하고 있다. 이 조명계 (10) 는, 레티클 스테이지 (RST) 상에 유지된 레티클 (R) 상에서 X 축 방향으로 좁고 길게 연장되는 직사각형 (예를 들어 직사각형) 슬릿형의 조명영역 (IAR ; 상기 고정 레티클 블라인드의 개구로 규정됨) 를 균일한 조도분포로 조명한다. 본 실시형태와 동일한 조명계의 구성은, 예를 들어 일본 공개특허공보 평6-349701호 및 이것에 대응하는 미국특허 제5,534,970호, 일본 공개특허공보 2000-260682호 등에 상세하게 개시되어 있다. 본 국제출원에서 지정한 지정국 또는 선택한 선택국의 국내법령이 허용하는 한 상기 미국특허에서의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
상기 광원으로는, KrF 엑시머 레이저 (발진파장 248㎚), ArF 엑시머 레이저 (발진파장 193㎚) 또는 F2 레이저 (발진파장 157㎚) 등이 사용된다. 이 광원은, 실제로는 노광장치 본체가 설치되는 클린 룸 내의 바닥면 (F) 또는 그 클린 룸과는 별도의 클린도가 낮은 방 (서비스룸) 등에 설치되며, 도시하지 않는 우회 광학계를 통하여 상술한 조명광학계의 입사단에 접속되어 있다.
상기 레티클 스테이지 (RST) 는, 후술하는 제 2 칼럼 (34) 의 천판부를 구성하는 레티클 베이스 (36) 의 상면의 상방에 그 바닥면에 형성된 도시하지 않는 에어베어링 등에 의해 예를 들어 수 ㎛ 정도의 클리어런스를 통하여 부상 지지되어 있다. 이 레티클 스테이지 (RST) 상에는, 레티클 (R) 이 예를 들어 진공흡착 (또는 정전흡착) 에 의해 고정되어 있다. 레티클 스테이지 (RST) 는, 여기에서는 리니어 모터 등을 포함하는 레티클 스테이지 구동부 (12) 에 의해, 후술하는 투영광학계 (PL) 의 광축 (AX) 에 수직인 XY 평면 내에서 2차원적으로 (X 축 방향, Y 축 방향 및 XY 평면에 직교하는 Z축 둘레의 회전방향 (θz 방향) 으로) 미소구동 가능한 동시에 레티클 베이스 (36) 상을 Y 축 방향으로 지정된 주사속도로 구동할 수 있게 되어 있다.
여기서, 실제로는 레티클 스테이지 (RST) 는 리니어 모터에 의해 레티클 베이스 (36) 상을 Y 축 방향으로 소정 스트로크 범위에서 구동할 수 있는 레티클 조동 스테이지와, 그 레티클 조동 스테이지에 대하여 적어도 3개의 보이스 코일 모터 등의 액츄에이터에 의해 X 축 방향, Y 축 방향 및 θz 방향으로 미소구동 가능한 레티클 미동 스테이지에 의해 구성되는데, 도 1 및 도 2 등에서는 레티클 스테이지 (RST) 가 단일한 스테이지로 나타나 있다. 따라서, 이하의 설명에서도 레티클 스테이지 (RST) 는 레티클 스테이지 구동부 (12) 에 의해 상술한 바와 같이 X 축 방향, Y 축 방향 및 θz 방향으로 미소구동 가능한 동시에 Y 축 방향으로 주사구동이 가능한 단일 스테이지인 것으로 하여 설명한다.
레티클 스테이지 (RST) 는, 레티클 (R) 의 전체면이 적어도 투영광학계 (PL) 의 광축 (AX) 을 가로지를 수 있을 만큼의 Y 축 방향의 이동 스트로크를 갖고 있다. 본 실시형태의 경우, 상술한 리니어 모터의 가동자는 레티클 스테이지 (RST) 의 X 축 방향의 일측과 타측 (도 1 에서의 지면 앞측과 안측) 의 면에 각각 부착되고, 이들 가동자에 각각 대응하는 고정자는 바디 (BD) 와는 별도로 형성된 도시하지 않는 지지부재에 의해 각각 지지되어 있다. 이 때문에, 레티클 스테이지 (RST) 의 구동시에 리니어 모터의 고정자에 작용하는 반력은 그들 지지부재를 통하여 클린 룸의 바닥면 (F) 으로 전달되게 (빠져나가게) 되어 있다. 또, 레티클 스테이지 구동부 (12) 는, 상술한 바와 같이 리니어 모터, 보이스 코일 모터 등의 액츄에이터를 포함하여 구성되지만, 도 1 에서는 도시의 편의상 단순한 블록으로서 나타나 있다.
또, 본 실시형태에서는 바디 (BD) 와 별도로 형성된 지지부재를 통하여 반력을 빼는 리액션 프레임 구조를 채용하는 것으로 하였지만, 이러한 구성은, 예를 들어 일본 공개특허공보 평8-330224호 및 이것에 대응하는 미국특허 제5,874,820호 등에 개시되어 있고, 본 국제출원에서 지정한 지정국 또는 선택한 선택국의 국내법령이 허용하는 한 상기 공보 및 미국 특허출원에서의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
단, 상기 리액션 프레임 구조에 한하지 않고 레티클 스테이지 (RST) 의 이동시에 그 반력을 상쇄하는 카운터 매스를 갖는 운동량 보존법칙을 이용한 카운터 매스 구조를 채용해도 상관없다. 이러한 운동량 보존법칙을 이용한 반력 캔슬 기구는 일본 공개특허공보 평8-63231호 및 이것에 대응하는 미국특허 제6,255,796호 등에 상세하게 개시되어 있다. 또, 본 국제출원에서 지정한 지정국 또는 선택한 선택국의 국내법령이 허용하는 한 상기 공보 및 미국특허에서의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
레티클 스테이지 (RST) 의 Y 축 방향 -측 (+Y 측) 의 단부 상면에는 레티클 베이스 (36) 에 고정된 제 1 계측계로서의 레티클 레이저 간섭계 (이하, 「레티클 간섭계」라 함 ; 13) 로부터의 레이저 빔을 반사하는 이동거울 (15) 이 고정되어 있고, 레티클 스테이지 (RST) 의 XY 면 내의 위치 (Z축 둘레의 회전방향인 θz 방향의 회전을 포함함) 는 레티클 간섭계 (13) 에 의해, 예를 들어 0.5∼1㎚ 정도의 분해능으로 항상 검출된다. 여기에서, 실제로는 레티클 스테이지 (RST) 상면에는 도 2 에 나타나는 바와 같이 그 Y 축 방향 -측 (+Y 측) 의 단부에 중공 레트로 리플렉터로 이루어지는 한 쌍의 Y 축 이동거울 (15y1, 15y2) 이 X 축 방향으로 소정간격을 두고 고정되며, 그 X 축 방향의 -측 (+X 측) 의 단부에 X 축 방향에 직교하는 반사면을 갖는 평면거울로 이루어지는 X 축 이동거울 (15x) 이 고정되어 있다. 또, 이들 이동거울 (15y1, 15y2 및 15x) 에 개별로 대응하여 한 쌍의 광파간섭식 측장기로서의 레이저 간섭계로 이루어지는 레티클 Y 간섭계 (13y1, 13y2) 및 계측장치로서의 레티클 X 간섭계 (13x) 가 형성되어 있다. 이와 같이, 레티클 간섭계 및 이동거울은 각각 복수 형성되어 있지만, 도 1 에서는 이들이 대표적으로 이동거울 (15), 레티클 간섭계 (13) 로서 나타나 있다. 또한, 실제로는 이동거울 (15x, 15y1, 15y2) 은 레티클 미동 스테이지에 형성되어 있다. 또, 예를 들어 레티클 스테이지 (RST) 의 + X 측의 단면을 경면 가공하여 반사면 (이동거울 (15x) 의 반사면에 상당) 을 형성해도 된다.
상기 일방의 레티클 Y 간섭계 (13y1) 로는, 싱글패스 방식의 레이저 간섭계가 사용되고 있다. 이 레티클 Y 간섭계 (13y1) 는, 예를 들어 광원으로서 제만 효과를 이용한 2주파 레이저가 사용되고, 그 내부에는 편광 빔 스플리터, 1/4 파장판, 편광자, 광전변환소자 등을 갖는 헤테로다인ㆍ레이저 간섭계가 사용되고 있다. 상기 2주파 레이저는, 예를 들어 2∼3㎒ 만큼 주파수가 다르며, 또한 편광방향이 서로 직교하는 2성분을 포함하는 레이저광, 보다 구체적으로는 수직과 수평의 2개의 직교하는 편광성분에서 파장이 달라, 가우스 분포의 원형 빔을 출력한다. 이 중, 수직편광성분 (V 성분) 이 편광 빔 스플리터를 투과하여 측정패스를 지나는 측정 빔 (Ma) 이 되고, 수평편광성분 (H 성분) 이 편광 빔 스플리터로 반사되어 참조패스를 지나는 참조 빔 (Ra) 이 된다. 물론 이들 측정 빔 (Ma), 참조 빔 (Ra) 은 간섭계 (13y1) 에서 사출되기 직전에 1/4 파장판을 각각 투과할 때 원편광으로 변환된다. 예를 들어 측정 빔 (Ma) 은, 상술한 도 10A 에도 나타나는 바와 같이 이동거울 (15y1) 의 제 1 반사면, 제 2 반사면을 차례로 통하여 레티클 Y 간섭계 (13y1) 로 돌아가, 내부의 광학계 및 편광자에 입사한다. 한편, 참조 빔 (Ra) 은, 도 2 에 나타나는 바와 같이 투영광학계 (PL) 의 경통 측면에 고정된 중공 레트로 리플렉터로 이루어지는 참조거울 (14y1) 의 제 1 반사면, 제 2 반사면을 차례로 통하여 레티클 Y 간섭계 (13y1) 로 돌아가, 내부의 광학계 및 편광자에 입사한다. 이 경우, 편광자는 H 성분, V 성분에 대하여 편광각이 45°의 방향이 되도록 설정되어 있고, 이것에 의해 양 성분, 즉 측정 빔 (Ma), 참조 빔 (Ra) 의 복귀 광속의 간섭광을 광전변환소자에 주게 되어 있다. 광전변환소자는 양 성분의 간섭광을 광전 변환하여 그 전기신호 (간섭신호) 를 도시하지 않는 신호처리계에 주게 되어 있다. 이 경우, 이동거울 (15y1) 의 이동에 의해 측정 빔의 위상이 참조 빔의 위상에 대하여 도플러 시프트하여 위상변화가 생긴다. 신호처리계에서는 참조 빔과 측정 빔의 위상차를 헤테로다인 검출함으로써, 이동거울 (15y1) 의 이동거리, 즉 이동거울 (15y1 ; 보다 정확하게는 그 이동거울 (15y1) 의 기준점, 즉 이동거울 (15y1) 을 구성하는 중공 레트로 리플렉터의 정점) 의 참조거울 (14y1) 의 위치를 기준으로 하는 위치 또는 위치변화를 검출한다. 이 신호처리는 헤테로다인 간섭계에 대하여 주지된 방법이 사용된다.
타방의 레티클 Y 간섭계 (13y2) 는, 상기 레티클 Y 간섭계 (13y1) 와 동일하게 구성되며, 이 간섭계 (13y2) 로부터의 측정 빔 (Mb), 참조 빔 (Rb) 이 각각 도 2 에 나타내는 중공 레트로 리플렉터로 이루어지는 이동거울 (15y2), 참조거울 (14y2) 에 각각 조사되며, 이들 반사광 (복귀광) 의 간섭신호가 상술한 바와 같이 레티클 Y 간섭계 (13y2) 내부의 광전변환소자로 광전검출되어, 신호처리계에 의해 참조 빔과 측정 빔의 위상차를 헤테로다인 검출함으로써 이동거울 (15y2 ; 보다 정확하게는 그 이동거울 (15y2) 의 기준점, 즉 이동거울 (15y2) 을 구성하는 중공 레트로 리플렉터의 정점) 의 참조거울 (14y2) 의 위치를 기준으로 하는 위치 또는 위치변화가 검출되게 되어 있다.
따라서, 레티클 Y 간섭계 (13y1, 13y2) 의 계측치의 적어도 일방 (예를 들어, 양 계측치의 평균치 등) 에 기초하여 레티클 스테이지 (RST) 의 Y 축 방향의 위치를 계측할 수 있는 동시에 그들 계측치의 차와 계측축 상호간의 거리에 기초하여 레티클 스테이지 (RST) 의 θz 방향의 회전도 계측 (산출) 할 수 있게 되어 있다.
또한, 레티클 X 간섭계 (13x) 로는, 상기 각 간섭계 (13y1, 13y2) 와 동일한 헤테로다인 간섭계가 사용되고 있다. 이 레티클 X 간섭계 (13x) 로부터의 측정 빔, 참조 빔이 도 2 에 나타내는 X 이동거울 (15x), 평면미러로 이루어지는 참조거울 (14x) 에 각각 조사되고, 이들 반사광 (복귀광) 의 간섭신호가 상술한 것과 동일하게 하여 레티클 X 간섭계 (13x) 내부의 광전변환소자로 광전검출되어, 신호처리계에 의하여 참조 빔과 측정 빔의 위상차를 헤테로다인 검출하여 참조거울 (14x) 의 위치를 기준으로 하는 위치 또는 위치변화가 검출되게 되어 있다. 이 레티클 X 간섭계 (13x) 의 계측치에 기초하여 레티클 스테이지 (RST) 의 X 축 방향의 위치가 계측된다.
상술한 레티클 Y 간섭계 (13y1, 13y2) 및 레티클 X 간섭계 (13x) 로부터의 레티클 스테이지 (RST) 의 위치정보는 주제어장치 (20) 로 보내지고, 주제어장치 (20) 에서는 그 레티클 스테이지 (RST) 의 위치정보에 기초하여 레티클 스테이지 구동부 (12) 를 통하여 레티클 스테이지 (RST) 를 제어한다.
또, 레티클 스테이지 (RST) 상면의 -Y 방향의 단부에는 레티클과 같은 재질인 유리 소재로 이루어지는 고정 마크판, 즉 레티클 피듀셜 마크 (이하, 「레티클 기준판」이라 함 ; RFM) 이 X 축 방향을 따라 연장 설치되어 있다. 이 레티클 기준판 (RFM) 상에는, 도 2 에 나타내는 바와 같이 상술한 한 쌍의 Y 축 이동거울 (15y1, 15y2) 에 각각 거의 대향하는 위치에, X 축 방향을 따라 소정 피치로 배치된 적어도 각 3개의 기준마크 세트가 각각 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 도 3B 에 나타나는 바와 같이 예를 들어 레티클 기준판 (RFM) 의 +X 측, -X 측 각각의 영역 내에 각 5개 배치되어 있는 것으로 한다. 구체적으로는, +X 측 영역에 계측마크 (RM11∼RM15) 가 배치되고, -X 측 영역에 계측마크 (RM21∼RM25 ) 가 배치되어 있는 것으로 한다. 계측마크 (RM11∼RM15 및 RM21∼RM25) 로는 십자마크가 사용되고 있다. 이 경우, 기준마크 사이의 피치 (p) 는, 예를 들어 수 100㎛∼1㎜ 정도이며, 서로 쌍을 이루는 계측마크 (RM1i 와 RM2i (i = 1∼5) 의 간격 (4D) 은 예를 들어 100∼150㎜ 정도로 되어 있는 것으로 한다.
상기 투영광학계 (PL) 는, 레티클 스테이지 (RST) 의 도 1 에서의 하방에서 바디 (BD) 를 구성하는 제 1 칼럼 (32) 에 유지되어 있다. 여기서, 바디 (BD) 의 구성에 대하여 설명한다.
바디 (BD) 는, 클린 룸의 바닥면 (또는 프레임의 상면 ; F) 상에 설치된 제 1 칼럼 (32) 과, 이 제 1 칼럼 (32) 의 상면에 탑재된 제 2 칼럼 (34) 을 구비하고 있다. 제 1 칼럼 (32) 은, 3개의 다리부 (37A∼37C ; 단, 도 1 에서의 지면 안측의 다리부 (37C) 는 도시생략) 와, 이들 다리부 (37A∼37C) 의 상단면이 그 하단면에 각각 접속되는 동시에, 제 1 칼럼 (32) 의 천장부를 구성하는 경통 정반 (38) 을 구비하고 있다.
다리부 (37A∼37C) 각각은 바닥면에 설치된 방진 유닛 (39) 과, 이 방진 유닛 (39) 의 상부에 고정된 지주 (40) 를 구비하고 있다. 각 방진 유닛 (39) 에 의해 바닥면 (F) 으로부터의 미세진동이 마이크로 G 레벨로 절연되어, 경통 정반 (38) 에 거의 전달되지 않게 되어 있다. 경통 정반 (38) 은, 그 거의 중앙부에 도시하지 않는 원형 개구가 형성되고, 이 개구 내에 투영광학계 (PL) 가 그 광축 (AX) 방향을 Z축 방향으로 하여 상방으로부터 삽입되고 있다.
투영광학계 (PL) 의 경통에는 플랜지 (FLG) 가 형성되고, 그 플랜지 (FLG) 를 통하여 투영광학계 (PL) 가 경통 정반 (38) 에 의해 지지되어 있다. 경통 정반 (38) 의 상면에는, 투영광학계 (PL) 를 둘러싸는 위치에 예를 들어 3개의 다리 (41A∼41C ; 단, 도 1 에서의 지면 안측의 다리 (41C) 는 도시생략) 의 하단이 고정되어 있고, 이들 다리 (41A∼41C) 의 상부에 상술한 레티클 베이스 (36) 가 탑재되어 수평으로 지지되어 있다. 즉, 레티클 베이스 (36) 와 이것을 지지하는 3개의 다리 (41A∼41C) 에 의해 제 2 칼럼 (34) 이 구성되어 있다.
상기 투영광학계 (PL) 로는, 여기에서는 양측 텔레센트릭인 축소계이고, 광축 (AX) 방향을 따라 소정 간격으로 배치된 복수 장의 렌즈 엘리먼트로 이루어지는 굴절광학계가 사용되고 있다. 이 투영광학계 (PL) 로는 투영배율 (β) 이, 일례로서 1/4 의 축소광학계가 사용되고 있다. 이 때문에, 조명계 (10) 로부터의 조명광 (IL) 에 의해 레티클 (R) 상의 슬릿형 조명영역 (IAR) 이 조명되면, 이 레티클 (R) 을 통과한 조명광 (IL) 에 의해 그 슬릿형 조명영역 (IAR) 내의 레티클 (R) 의 회로패턴의 투영광학계 (PL) 를 통한 축소 이미지 (부분 도립 이미지) 가 표면에 포토레지스트가 도포된 웨이퍼 (W) 상의 상기 조명영역 (IAR) 에 공액인 노광영역 (IA) 에 형성된다.
상기 웨이퍼 스테이지 (WST) 는, 실제로는 XY 2차원면 내에서 이동하는 XY 스테이지와, 그 XY 스테이지 상에 탑재된 웨이퍼 테이블을 포함하여 구성되어 있다. 이 경우, XY 스테이지는 리니어 모터 또는 평면 모터 등 도시하지 않는 구동계에 의해 XY 2차원면 내 (θz 회전을 포함함) 에서 스테이지 베이스 (16) 상면을 따라 자유롭게 구동되게 되어 있다.
웨이퍼 테이블은, XY 스테이지 상에 배치된 보이스 코일 모터 등의 액츄에이터를 포함하는 도시하지 않는 구동계에 의해 광축 (AX) 방향 (Z축 방향) 및 광축에 직교하는 면 (XY 면) 에 대한 경사방향, 즉 X 축 둘레의 회전방향인 θx 방향, Y 축 둘레의 회전방향인 θy 방향으로 구동된다.
웨이퍼 테이블 상에, 도시하지 않는 웨이퍼홀더를 통하여 웨이퍼 (W) 가 진공흡착 (또는 정전흡착) 에 의해 유지되어 있다.
이와 같이 웨이퍼 스테이지 (WST) 는, 실제로는 복수의 구성부분을 포함하여 구성되지만, 이하에서는 편의상 웨이퍼 스테이지 (WST) 는 주제어장치 (20) 에 의해 제어되는 웨이퍼 스테이지 구동부 (28) 에 의해 X, Y, Z, θx, θy, θz 의 6 자유도 방향으로 자유롭게 구동되는 단일 스테이지인 것으로 하여 설명한다. 또, 웨이퍼 스테이지 구동부 (28) 는 리니어 모터 또는 평면 모터, 보이스 코일 모터 등을 포함하여 구성되지만, 도 1 에서는 도시의 편의상 단순한 블록으로서 나타나 있다. 또한, 예를 들어 웨이퍼 테이블을 XY 스테이지에 대하여 적어도 X 축및 Y 축 방향으로 미동 가능하게 함으로써 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 조미동 스테이지로 해도 된다.
상기 스테이지 베이스 (16) 는 정반이라고도 불리며, 본 실시형태에서는 바닥면 (F) 상에 복수의 방진대 (43) 를 통하여 설치되어 있다. 즉, 스테이지 베이스 (16) 는 투영광학계 (PL) 등을 유지하는 바디 (BD) 와는 분리된 구성으로 되어 있다.
웨이퍼 스테이지 (WST ; 정확하게는 웨이퍼 테이블) 상에는 제 2 계측계로서의 웨이퍼 레이저 간섭계 (이하, 「웨이퍼 간섭계」라 함 ; 31) 로부터의 레이저 빔을 반사하는 이동거울 (27) 이 고정되고, 바디 (BD) 에 고정된 웨이퍼 간섭계 (31) 에 의해 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 XY 면 내의 위치가 예를 들어 0.5∼1㎚ 정도의 분해능으로 항상 검출되고 있다.
여기에서 실제로는, 웨이퍼 스테이지 (WST ; 정확하게는 상술한 웨이퍼 테이블) 상에는 주사노광시의 주사방향인 Y 축 방향에 직교하는 반사면을 갖는 이동거울과 비주사방향인 X 축 방향에 직교하는 반사면을 갖는 이동거울이 형성되고, 이것에 대응하여 레이저 간섭계도 X 축 방향 위치 계측용 X 레이저 간섭계와 Y 축 방향위치 계측용 Y 레이저 간섭계가 형성되어 있지만, 도 1 에서는 이들이 대표하여 이동거울 (27), 웨이퍼 간섭계 (31) 로서 도시되어 있다. 또, 예를 들어 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 단면을 경면 가공하여 반사면 (이동거울 (27) 의 반사면에 상당) 을 형성해도 된다. 또, X 레이저 간섭계 및 Y 레이저 간섭계는 측장축을 복수 갖는 다축 간섭계이며, 웨이퍼 테이블의 X, Y 위치 외에 회전 (요잉 (Z축 둘레의 회전인 θz 회전), 피칭 (X 축 둘레의 회전인 θx 회전), 롤링 (Y 축 주위의 회전인 θy 회전)) 도 계측 가능하게 되어 있다. 따라서, 이하의 설명에서는 웨이퍼 간섭계 (31) 에 의해 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 X, Y, θz, θy, θx 의 5 자유도 방향의 위치가 계측되는 것으로 한다. 또, 다축 간섭계는 45°기울어져 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 설치되는 반사면을 통하여 투영광학계 (PL) 가 탑재되는 바디 (BD) 에 설치되는 도시하지 않는 반사면에 레이저 빔을 조사하고, 투영광학계 (PL) 의 광축 방향 (Z축 방향) 에 관한 상대위치정보를 검출하도록 해도 된다.
웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치정보 (또는 속도정보) 는 주제어장치 (20) 로 보내지고, 주제어장치 (20) 에서는 상기 위치정보 (또는 속도정보) 에 기초하여 도시하지 않는 웨이퍼 스테이지 구동부 (28) 를 통하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 제어한다.
웨이퍼 스테이지 (WST) 상에는 기준마크판 (FM) 이 고정되어 있다. 이 기준마크판 (FM) 의 표면은, 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 유지된 웨이퍼 (W) 의 표면과 거의 동일한 높이로 되어 있다. 이 기준마크판 (FM) 표면에는, 상술한 계측마크 (RM11∼RM15, RM21∼RM25) 에 대응하는 한 쌍의 기준마크 (WM1, WM2), 후술하는 얼라인먼트계의 베이스라인 계측용 기준마크 등을 포함하는 다수의 기준마크가 형성되어 있다. 기준마크 (WM1, WM2) 는 도 3A 에 나타내는 바와 같이 간격 D 로 X 축 방향에 배열하여 기준마크판 (FM) 상에 배치되어 있다. 이들 기준마크 (WM1, WM2) 로는, 여기에서는 박스마크가 사용되고 있다. 또, 이들 다수의 기준마크의 적어도 일부를 웨이퍼 스테이지 (WST ; 예를 들어 웨이퍼 테이블 등) 에 직접 형성해도 된다.
그리고, 레티클 스테이지 (RST) 의 상방에는, 예를 들어 일본 공개특허공보 평7-176468호 및 이것에 대응하는 미국특허 제5,646,413호 등에 상세하게 개시되는 바와 같이, CCD 등의 촬상소자를 갖고, 노광파장의 광 (본 실시형태에서는 조명광 (IL)) 을 얼라인먼트용 조명광으로 하는 화상처리 방식의 한 쌍의 레티클 얼라인먼트계 (RA1, RA2 ; 단 도 1 에서는 지면 안측의 레티클 얼라인먼트계 (RA2 는 도시생략, 도 2 참조) 가 배치되어 있다. 이 경우, 한 쌍의 레티클 얼라인먼트계 (RA1, RA2) 는 투영광학계 (PL) 의 광축 (AX) 을 포함하는 YZ 평면에 대하여 대칭 (좌우대칭) 인 배치로 설치되어 있다. 또, 이 한 쌍의 레티클 얼라인먼트계 (RA1, RA2) 는 광축 (AX) 을 지나는 XZ 면 내에서 X 축 방향으로 왕복이동이 가능한 구조로 되어 있다. 본 국제출원에서 지정한 지정국 또는 선택한 선택국의 국내법령이 허용하는 한 상기 공보 및 이것에 대응하는 상기 미국특허에서의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
통상, 한 쌍의 레티클 얼라인먼트계 (RA1, RA2) 는 레티클 (R) 이 레티클 스테이지 (RST) 상에 탑재된 상태로, 레티클 (R) 의 차광대의 외측에 배치된 한 쌍의 레티클 얼라인먼트 마크를 각각 관찰할 수 있는 위치에 설정되어 있다. 이 한 쌍의 레티클 얼라인먼트 마크는 X 축 방향에 간격 (4D) 으로 배치된다.
그리고, 본 실시형태의 노광장치 (100) 에서는, 도시는 생략되어 있지만 주제어장치 (20) 에 의해 온오프가 제어되는 광원을 갖고, 웨이퍼 (W) 의 광축 (AX) 방향 (Z축 방향) 에 관한 위치 및 XY 면에 대한 경사를 검출하는 경사입사 방식의 다점 초점위치 검출계 (이하, 적절히 「다점 AF 계」라 함) 가 형성되어 있다. 본 실시형태의 다점 AF 계와 동일한 다점 AF 계는, 예를 들어 일본 공개특허공보 평6-283403호 및 이것에 대응하는 미국특허 제5,448,332호 등에 상세하게 개시되어 있다.
또, 주제어장치 (20) 에서는, 후술하는 주사노광시 등에 다점 AF 계로부터의 포커스 신호 (FS) 에 기초하여 웨이퍼 스테이지 구동부 (28) 를 통하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Z축 방향으로의 이동에 더하여 2차원적인 경사 (즉, θx, θy 방향의 회전) 도 제어하는, 즉 다점 AF 계를 사용하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 이동을 제어함으로써, 조명광 (IL) 의 조사영역 (조명영역 (IAR) 과 공액인 영역) 내에서 투영광학계 (PL) 의 결상면과 웨이퍼 (W) 의 표면을 실질적으로 합치시키는 오토포커스 (자동 초점 맞춤) 및 오토레벨링을 실행한다. 본 국제출원에서 지정한 지정국 또는 선택한 선택국의 국내법령이 허용하는 한 상기 공보 및 미국특허에서의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
그리고, 본 실시형태의 노광장치에서는, 도시는 생략되어 있지만 웨이퍼 (W) 상의 얼라인먼트 마크 (위치 맞춤 마크), 기준마크판 (FM) 상의 기준마크 등을 검출하는 오프액시스 얼라인먼트계가 투영광학계 (PL) 의 경통 측면에 배치되어 있다. 이 얼라인먼트계로는, 예를 들어 웨이퍼 (W) 상의 레지스트를 감광시키지 않는 브로드 밴드인 검출광속을 대상마크에 조사하여, 그 대상마크로부터의 반사광에 의해 수광면에 결상된 대상마크의 이미지와 도시하지 않는 지표의 이미지를 촬상소자 (CCD 등) 를 사용해 촬상하여, 이들 촬상신호를 출력하는 화상처리 방식의 FIA (Field Image Alignment) 계의 센서가 사용된다. 또, FIA 계에 한하지 않고, 코히어런트인 검출광을 대상마크에 조사하여, 그 대상마크로부터 발생하는 산란광 또는 회절광을 검출하거나, 그 대상마크로부터 발생하는 2개의 회절광 (예를 들어 동차수) 을 간섭시켜 검출하는 얼라인먼트 센서를 단독으로, 또는 적절히 조합하여 사용하는 것은 물론 가능하다.
상기 주제어장치 (20) 는 워크스테이션 (또는 마이크로컴퓨터) 등으로 이루어지고, 이 주제어장치 (20) 에는, 도 1 에 나타나는 바와 같이 하드디스크 등으로 이루어지는 기억장치 (51) 및 키보드, 마우스 등의 포인팅 디바이스나, CRT 또는 액정패널 등의 디스플레이를 구비한 입출력장치 (30) 가 병설되어 있다. 기억장치 (51) 에는, 상술한 레티클 Y 간섭계 (13y1, 13y2) 각각의 측정 빔 (Ma, Mb) 의 광축과, 이들에 개별로 대응하는 참조 빔 (Ra, Rb) 의 광축의 위치관계에 적어도 기인하는 이동거울 (15y1, 15y2) 의 기준점의 위치 계측오차와 이것에 대응하는 비주사방향에 관한 레티클 스테이지 (RST) 의 위치와의 관계를 나타내는 상관정보가 기억되어 있다.
여기에서, 이 상관정보의 작성방법에 대하여 주제어장치 (20 ; 내부의 CPU) 의 처리 알고리즘을 나타내는 도 4 의 플로우차트를 따라, 또 적절히 다른 도면을 참조하면서 설명한다.
이 도 4 의 플로우차트 (대응하는 처리 알고리즘) 는 오퍼레이터에 의해 입출력장치 (30) 를 통하여 계측개시의 지령이 입력되었을 때 스타트한다.
먼저 단계 102 에 있어서, 계측대상이 되는 한 쌍의 계측마크의 마크번호를 나타내는 카운터 n 을 1 로 초기화한다 (n ←1).
다음 단계 104 에서, 웨이퍼 간섭계 (31) 의 계측치를 모니터하면서 한 쌍의 기준마크 (WM1, WM2) 의 설계치에 기초하여 웨이퍼 스테이지 구동부 (28) 를 제어하고, 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 계측위치로 이동시킨다. 여기서, 계측위치란 한 쌍의 기준마크 (WM1, WM2) 사이의 중점이 투영광학계 (PL) 의 광축에 거의 일치하는 위치이며, 상술한 한 쌍의 레티클 얼라인먼트계 (RA1, RA2) 가 통상 위치에 있을 때 레티클 얼라인먼트계 (RA1, RA2) 의 검출시야 내에 기준마크 (WM1, WM2 ) 가 위치하는 위치이다.
다음 단계 106 에서는, 한 쌍의 레티클 Y 간섭계 (13y1, 13y2) 의 계측치를 모니터하면서 레티클 스테이지 (RST) 의 θ회전오차 = 0 으로 유지하고, 또한 Y 축 방향의 위치 (Y 위치) 를 소정 위치로 유지하면서 레티클 X 간섭계 (13x) 의 계측치에 기초하여 n 번째 (여기에서는 첫 번째) 의 한 쌍의 계측마크 (RM1n, RM2n ; 이 경우 RM11, RM21) 가 레티클 얼라인먼트계 (RA1, RA2) 의 검출시야 내에 위치하도록 레티클 스테이지 구동부 (12) 를 통하여 레티클 스테이지 (RST) 를 이동시킨다.
다음 단계 108 에서는, 한 쌍의 레티클 얼라인먼트계 (RA1, RA2) 를 사용하여 한 쌍의 계측마크 (RM1n, RM2n ; 이 경우 RM11, RM21) 와 대응하는 기준마크 (WM1, WM2) 의 이미지를 동시 계측한다. 이 경우, 계측마크 (RM1n) 의 이미지 (RM1n ') 와 기준마크 (WM1) 의 이미지 (WM1') 가 레티클 얼라인먼트계 (RA1) 에서 동시 계측되고, 계측마크 (RM2n) 의 이미지 (RM2n') 와 기준마크 (WM2) 의 이미지 (WM2') 가 레티클 얼라인먼트계 (RA2) 에서 동시 계측된다. 여기에서는 일례로서, 도 5A 에 나타내는 계측마크 (RM11) 의 이미지 (RM11') 와 기준마크 (WM1) 의 이미지 (WM1') 가 레티클 얼라인먼트계 (RA1) 에서 계측되며, 도 5B 에 나타내는 계측마크 (RM21) 의 이미지 (RM21') 와 기준마크 (WM2) 의 이미지 (WM2') 가 레티클 얼라인먼트계 (RA2) 에서 계측된다.
다음 단계 110 에서는, 상기 단계 108 의 계측결과에 기초하여 기준마크의 이미지 (WM1') 에 대한 계측마크의 이미지 (RM1n') 의 위치 어긋남량 (Δy1n) 및 기준마크의 이미지 (WM2') 에 대한 계측마크의 이미지 (RM2n') 의 위치 어긋남량 (Δ2n) 을 산출하고 그 산출결과를 RAM 등의 메모리에 기억한다. 이 경우, 도 5A 의 Δy11, 도 5B 의 Δy21 이 산출된다.
다음 단계 112 에서는, 상기 단계 110 에서 산출한, 위치 어긋남량 (Δy1n) 에 대응하는 점 P1n (Δy1n, Xn) 및 위치 어긋남량 (Δy2n) 에 대응하는 점 P2n (Δy2n, xn) 을, 가로축을 레티클 스테이지 (RST) 의 X 축 방향의 위치 (X 위치) 로 하는 좌표계 상에 플롯한다. 이 경우, 도 6A 에 나타내는 좌표계 상에 점 P11, 도 6B 에 나타내는 좌표계 상에 점 P21 이 플롯된다.
다음 단계 114 에서는, 카운터 n 의 카운트치 n 이 계측해야 할 마크 총수의 1/2인 N (여기에서는 N = 5) 이상인지의 여부를 판단하고, 이 판단이 부정된 경우에는 단계 116 으로 진행하여 카운터 n 을 1 증가시킨다 (n ←n+1). 그 후, 단계 106 으로 돌아가, 이후 단계 106 →108 →110 →112 →114 →116 의 루프 처리를 단계 114 에서의 판단이 긍정될 때까지 반복한다. 이로써, n = 2∼5 각각일 때 이하와 같은 처리가 실시된다.
<n = 2 일 때>
이 경우, 단계 108 에서 도 5C 에 나타내는, 계측마크 (RM12) 의 이미지 (RM12') 와 기준마크 (WM1) 의 이미지 (WM1') 가 레티클 얼라인먼트계 (RA 1) 에서 계측되고, 도 5D 에 나타내는 계측마크 (RM22) 의 이미지 (RM22') 와 기준마크 (WM2 ) 의 이미지 (WM2') 가 레티클 얼라인먼트계 (RA2) 에서 계측된다. 또, 단계 110 에서 도 5C 의 Δy12, 도 5D 의 Δy22 가 산출된다. 또한 단계 112 에서는, 도 6A 에 나타내는 좌표계 상에 점 P12 가, 도 6B 에 나타내는 좌표계 상에 점 P22 가 각각 플롯된다.
<n = 3 일 때>
이 경우, 단계 108 에서 도 5E 에 나타내는, 계측마크 (RM13) 의 이미지 (RM13') 와 기준마크 (WM1) 의 이미지 (WM1') 가 레티클 얼라인먼트계 (RA 1) 에서 계측되고, 도 5F 에 나타내는 계측마크 (RM23) 의 이미지 (RM23') 와 기준마크 (WM2 ) 의 이미지 (WM2') 가 레티클 얼라인먼트계 (RA2) 에서 계측된다. 또, 단계 110 에서 도 5E 의 Δy13, 도 5F 의 Δy23 이 산출된다. 또한, 단계 112 에서는, 도 6A 에 나타내는 좌표계 상에 점 P13 이, 도 6B 에 나타내는 좌표계 상에 점 P23 이 각각 플롯된다.
<n = 4 일 때>
이 경우, 단계 108 에서 도 5G 에 나타내는, 계측마크 (RM14) 의 이미지 (RM14') 와 기준마크 (WM1) 의 이미지 (WM1') 가 레티클 얼라인먼트계 (RA 1) 에서 계측되고, 도 5H 에 나타내는 계측마크 (RM24) 의 이미지 (RM24') 와 기준마크 (WM2 ) 의 이미지 (WM2') 가 레티클 얼라인먼트계 (RA2) 에서 계측된다. 또, 단계 110 에서 도 5G 의 Δy14, 도 5H 의 Δy24 가 산출된다. 또한 단계 112 에서는, 도 6A 에 나타내는 좌표계 상에 점 P14 가, 도 6B 에 나타내는 좌표계 상에 점 P24 가 각각 플롯된다.
<n = N = 5 일 때>
이 경우, 단계 108 에서 도 5I 에 나타내는, 계측마크 (RM15) 의 이미지 (RM15') 와 기준마크 (WM1) 의 이미지 (WM1') 가 레티클 얼라인먼트계 (RA 1) 에서 계측되고, 도 5J 에 나타내는 계측마크 (RM25) 의 이미지 (RM25') 와 기준마크 (WM2 ) 의 이미지 (WM2') 가 레티클 얼라인먼트계 (RA2) 에서 계측된다. 또, 단계 110 에서 도 5I 의 Δy15, 도 5J 의 Δy25 가 산출된다. 또한 단계 112 에서는, 도 6A 에 나타내는 좌표계 상에 점 P15 가, 도 6B 에 나타내는 좌표계 상에 점 P25 가 각각 플롯된다.
이렇게 하여, n = N = 5 일 때 단계 112 의 처리가 종료되면, 단계 114 에서의 판단이 긍정되어 단계 118 로 이행한다. 이 단계 118 에서는, 이산점 P11∼P15 및 P21∼P25 를 각각 사용하여 통계연산, 예를 들어 최소제곱연산에 의해 근사곡선 y = f1(x), y = f2(x) 을 각각 구하여 상술한 상관정보로서 RAM 등의 메모리 또는 기억장치 (51) 내에 기억시킨 후, 본 루틴의 일련의 처리를 종료한다. 이 결과도 6A 중의 곡선 y = f1(x), 도 6B 중의 y = f2(x) 가 기억된다. 또, 상기 통계연산으로서, 최소제곱연산 대신에 적당한 보간연산, 예를 들어 스플라인법에 의해 상술한 이산데이터 사이를 연속적으로 보간하여 함수를 구하고, 이 함수를 상기 상관정보로 해도 된다.
또, 상기한 바와 같은 함수에 한하지 않고, 예를 들어 n = 1 부터 n = N 각각의 경우에, 상기 단계 112 에 있어서 상기 점 P1n, P2n 의 좌표치를 RAM 등의 메모리 내에 차례로 기억시켜 테이블 데이터 (보정 맵) 를 작성하고, 이 테이블 데이터를 상기 상관정보로 해도 된다.
상술한 바와 같이 하여 작성된 상관정보 (함수 y = f1(x), y= f2(x) 또는 보정 맵) 이 도 1 의 기억장치 (51) 내에 기억되어 있다.
상술한 상관정보의 작성공정에 대한 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 상관정보 (함수 y = f1(x), y = f2(x) 또는 보정 맵) 는 레티클 Y 간섭계 (13y1 , 13y2) 각각의 계측오차의 정보임에 틀림없다. 그 이유는, 상기 마크계측에서 레티클 Y 간섭계 (13y1, 13y2) 의 계측치에 기초하여, 즉 그 계측치를 신용하여 레티클 스테이지 (RST) 의 Y 위치를 소정치로 유지한 상태로 X 축 방향에 피치 (p) 로 단계 이동하면서, 단계 위치마다 한 쌍의 계측마크 (RM1n, RM2n) 가 대응하는 기준마크 (WM1, WM2) 에 대한 Y 축 방향의 위치 어긋남량 (Δy1n, Δy2n ) 을 계측하고 있다. 이 경우, 만약 레티클 Y 간섭계 (13y1, 13y2) 에 계측오차가 없는 것으로 하면, 계측마크 (RM1n) 의 중심과 기준마크 (WM1) 의 중심은 일치하고, 또 계측마크 (RM2n ) 의 중심은 기준마크 (WM2) 의 중심에 일치하여, 위치 어긋남량 (Δy1n, Δy2n ) 은 모두 0 (zero) 이 된다. 그러나, 현실적으로는 레티클 Y 간섭계 (13y1, 13y2) 각각의 계측오차분만큼 각각의 레티클 Y 간섭계의 계측 빔에 의한 계측기준점, 본 실시형태의 이동거울 (15y1, 15y2) 의 정점 위치가 Y 축 방향으로 위치가 어긋나도록 레티클 스테이지 (RST) 의 위치자세가 이상적인 상태로부터 변화된 (이 경우 레티클 스테이지 (RST) 는 θz 회전오차를 갖게 됨) 결과, 상기 위치 어긋남량 (13y1, 13y2) 이 계측되고 있기 때문이다.
다음에, 본 실시형태의 노광장치 (100) 에서의 노광공정의 동작에 대하여 간단하게 설명한다.
먼저, 도시하지 않는 레티클 반송계에 레티클 (R) 이 반송되어, 로딩 포지션에 있는 레티클 스테이지 (RST) 에 흡착 유지된다. 이어서, 주제어장치 (20) 에 의해 웨이퍼 스테이지 (WST) 및 레티클 스테이지 (RST) 의 위치가 제어되어, 레티클 (R) 상에 형성된 적어도 한 쌍의 레티클 얼라인먼트 마크와 대응하는 기준마크판 (FM) 상의 레티클 얼라인먼트용 기준마크와의 상대위치 계측이 상술한 한 쌍의 레티클 얼라인먼트계 (RA1, RA2) 에 의해 행해지고, 그 상대위치 계측의 결과에 기초하여 레티클 간섭계 (13) 의 측장축으로 규정되는 레티클 스테이지 좌표계와 웨이퍼 간섭계 (31) 의 측장축으로 규정되는 웨이퍼 스테이지 좌표계의 관계 산출, 즉 레티클 얼라인먼트가 이루어진다.
다음에, 주제어장치 (20) 에 의해 기준마크판 (FM) 이 오프액시스 얼라인먼트계의 바로 아래에 위치하도록 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 이동되어, 얼라인먼트계의 검출중심과 기준마크판 (FM) 상의 베이스라인 계측용 기준마크와 위치관계가 계측된다. 주제어장치 (20) 에서는, 이 위치관계와, 앞선 레티클 얼라인먼트시에 구해진 한 쌍의 레티클 얼라인먼트 마크와 대응하는 기준마크의 위치관계와, 각각의 위치관계 계측시의 웨이퍼 간섭계 (31) 의 계측치에 기초하여 얼라인먼트계의 베이스라인, 즉 레티클 패턴의 투영위치와 얼라인먼트계의 검출중심의 관계를 구한다. 또, 상기 레티클 얼라인먼트, 베이스라인 계측 등에 대해서는, 예를 들어 상술한 일본 공개특허공보 평7-176468호 및 이것에 대응하는 미국특허 제 5,646,413호에 상세하게 개시되어 있다.
상술한 베이스라인 계측이 종료되면, 주제어장치 (20) 에 의해 예를 들어 일본 공개특허공보 소61-44429호 및 이것에 대응하는 미국특허 제4,780,617호 등에 상세하게 개시되는 EGA (Enhanced Global Alignment) 방식 등의 웨이퍼 얼라인먼트가 실시되어, 웨이퍼 (W) 상의 모든 쇼트 영역의 위치가 구해진다. 본 국제출원에서 지정한 지정국 또는 선택한 선택국의 국내법령이 허용하는 한 상기 공보 및 미국특허에서의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
이어서, 주제어장치 (20) 에서는, 위에서 구한 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트영역의 위치정보 및 베이스라인에 기초하여 간섭계 (31, 13) 로부터의 위치정보를 모니터하면서 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 제 1 쇼트영역의 노광을 위한 주사개시위치 (가속개시위치) 로 이동시키는 동시에, 레티클 스테이지 (RST) 를 주사개시위치로 이동시켜 그 제 1 쇼트영역의 주사노광을 개시한다. 여기서, 주제어장치 (20) 는 레티클 스테이지 (RST) 를 주사개시위치로 이동시킬 때 레티클 간섭계 (13 ; 보다 정확하게는 레티클 X 간섭계 (13x)) 로 계측되는 레티클 스테이지 (RST) 의 X 위치정보와 기억장치 (51) 에 기억되어 있는 상술한 상관정보 (y = f1(x), y = f2(x)) 에 기초하여 레티클 Y 간섭계 (13y1, 13y2) 의 계측치를 보정한다. 이 결과, 레티클 Y 간섭계 (13y1, 13y2) 의 계측오차의 값 (보정치) 이 다른 경우에는 레티클 스테이지 (RST) 의 θz 회전도 함께 보정되게 된다.
주제어장치 (20) 에서는, 레티클 스테이지 (RST) 와 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Y 축 방향 반대방향의 상대주사를 개시하여 양 스테이지 (RST, WST) 가 각각의 목표주사속도에 이르면, 조명광 (IL) 에 의해 레티클 (R) 의 패턴영역이 조명되기 시작하여 주사노광이 개시된다. 이 주사노광의 개시에 앞서 광원의 발광은 개시되어 있지만, 주제어장치 (20) 에 의해 레티클 블라인드를 구성하는 가동 블라인드의 각 블레이드의 이동이 레티클 스테이지 (RST) 의 이동과 동기 제어되고 있기 때문에, 레티클 (R) 상의 패턴영역 밖으로 조명광 (IL) 이 조사되는 것이 방지되는 것은 통상의 스캐닝 스테퍼와 동일하다.
주제어장치 (20) 에서는, 특히 상기 주사노광시에 레티클 스테이지 (RST) 의 Y 축 방향의 이동속도 (Vr) 와 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 X 축 방향의 이동속도 (Vw) 가 투영광학계 (PL) 의 투영배율 β에 따른 속도비로 유지되도록 레티클 스테이지 (RST) 및 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 동기 제어한다. 주제어장치 (20) 에서는, 이 레티클 스테이지 (RST) 및 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 동기 제어 중에도 상술한 바와 같이 레티클 간섭계 (13 ; 보다 정확하게는 레티클 X 간섭계 (13x)) 로 계측되는 레티클 스테이지 (RST) 의 X 위치 정보와 기억장치 (51) 내에 기억되어 있는 상술한 상관정보 (y = f1(x), y = f2(x)) 에 기초하여 레티클 Y 간섭계 (13y1, 13y2) 의 계측치를 보정한다.
그리고, 레티클 (R) 의 패턴영역이 다른 영역이, 자외펄스광으로 점차 조명되어 패턴영역 전체면에 대한 조명이 완료됨으로써, 웨이퍼 (W) 상의 제 1 쇼트영역의 주사노광이 종료한다. 이로써 레티클 (R) 의 회로패턴이 투영광학계 (PL) 를 통하여 제 1 쇼트영역에 축소 전사된다. 또, 상기 주사노광 중에는 주제어장치 (20) 에 의해 상술한 다점 AF 계를 사용하여 상술한 오토포커스ㆍ오토레벨링이 실시된다.
이렇게 하여 제 1 쇼트영역의 주사노광이 종료되면, 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 제 2 쇼트영역의 노광을 위한 주사개시위치 (가속개시위치) 로 이동시키는 쇼트간 스테핑 동작을 한다. 그리고, 그 제 2 쇼트영역의 주사노광을 상술한 바와 같이 실시한다. 이후, 제 3 쇼트영역 이후도 같은 동작을 한다.
이렇게 하여 쇼트간의 스테핑 동작과 쇼트의 주사노광 동작이 반복되어, 스텝 앤드 스캔 방식으로 웨이퍼 (W) 상의 모든 쇼트영역에 레티클 (R) 의 패턴이 전사된다.
본 실시형태의 노광장치 (100) 에 있어서, 상술한 상관정보의 작성처리 (도 4 의 단계 102∼118 의 처리) 를, 예를 들어 오퍼레이터의 지시에 의해 소정 타이밍으로 반복하고, 그 때마다 단계 118 에서 산출된 f1(x), f2(x) 를 사용하여 기억장치 내의 상관정보를 갱신하는 것으로 해도 된다. 이렇게 하면, 어떤 요인에 의해 경시적으로 레티클 Y 간섭계의 계측오차가 변동한 경우에도 여기에 영향을 받는 일없이 항상 레티클 스테이지 (RST) 를 정밀도 좋게 위치 제어하는 것이 가능해진다.
지금까지의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 실시형태에서는 레티클 스테이지 구동부 (12) 와 웨이퍼 스테이지 구동부 (28) 에 의해 레티클 스테이지 (RST) 와 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 주사방향으로 구동하는 구동계가 구성되어 있다. 또, 주제어장치 (20) 에 의해 제어장치가 구성되어 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 노광장치 (100) 에 의하면, 레티클 스테이지 (RST) 의 위치 계측에 있어서, 주제어장치 (20) 는 레티클 스테이지 (RST) 상의 한 쌍의 Y 축 이동거울 (15y1, 15y2) 에 측정 빔 (Ma, Mb) 을 조사하고 그 반사광속을 수광하는 레티클 Y 간섭계 (13y1, 13y2) 의 출력에 기초하여 레티클 스테이지 (RST) 의 Y 축 방향 (제 1 축 방향) 에 관한 위치정보를 계측하는 동시에, 레티클 스테이지 (RST) 의 X 축 방향 (제 2 축 방향) 에 관한 위치정보를 제 2 축 방향위치 계측장치로서의 레티클 X 간섭계 (13x) 를 사용하여 계측한다. 이어서, 주제어장치 (20) 는, 기억장치 (51) 내에 기억되어 있는, 레티클 Y 간섭계 (13y1, 13y2) 의 측정 빔 (Ma, Mb) 의 광축과 참조 빔 (Ra.Rb) 의 광축의 위치관계 및 빔 (Ma, Mb 및 Ra, Rb) 의 파면수차에 기인하는 Y 축 이동거울 (15y1, 15y2) 의 반사면 상의 기준점 (상술한 정점위치) 의 위치 계측오차와 이것에 대응하는 X 축 방향에 관한 레티클 스테이지 (RST) 의 위치와의 관계를 나타내는 상관정보 (함수 y = f1(x), y = f2(x) 등) 와, 계측된 레티클 스테이지 (RST) 의 X 축 방향에 관한 위치정보에 기초하여 레티클 Y 간섭계 (13y1, 13y2) 의 계측오차가 보정된 레티클 스테이지 (RST) 의 Y 축 방향 및 θz 방향의 위치정보를 산출한다. 이로써, 레티클 Y 간섭계 (13y1, 13y2) 의 광축 어긋남에 의한 워크오프와 빔 파면수차와의 상호작용에 기인하는 레티클 스테이지 (RST) 의 Y 축 방향 및 θz 방향의 위치 계측오차를 레티클 스테이지 (RST) 의 X 축 방향의 위치에 따라 보정한 위치정보를 얻는 것이 가능해진다. 따라서, 레티클 스테이지 (RST) 의 Y 축 방향 및 θz 방향의 위치정보를 레티클 Y 간섭계 (13y1, 13y2) 와 같은 광파간섭식 측장기를 사용하여 정밀도 좋게 계측하는 것이 가능해진다.
또, 본 실시형태의 노광장치 (100) 에서는, 주제어장치 (20) 가 도 4 의 플로우차트에 따른 처리를 미리 실시함으로써 상술한 상관정보를 실측에 의해 구하고, 그 정보를 기억장치 (51) 에 기억하고 있다. 이 때문에, 이 기억장치 (51) 내의 상관정보를 사용하여 상술한 바와 같이 하여 레티클 스테이지 (RST) 의 위치를 제어함으로써, 레티클 Y 간섭계 (13y1, 13y2), 이동거울 및 고정거울을 포함하는 계측계의 각 구성부재의 제조오차, 조정오차 (부착 오차를 포함) 의 영향을 일괄하여 보정한 위치정보에 기초한 정밀도가 높은 위치 제어가 가능해진다.
또한, 본 실시형태의 노광장치 (100) 에 의하면, 위에서 설명한 위치 계측방법에 의해 레티클 스테이지 (RST) 의 Y 축 방향 (및 θz 방향) 에 관한 위치정보를 레티클 Y 간섭계 (13y1, 13y2) 를 사용하여 정밀도 좋게 계측할 수 있다. 그리고, 주제어장치 (20) 가 이 정밀도 좋게 계측된 위치정보에 기초하여 레티클 스테이지 (RST) 의 Y 축 방향 (제 1 축 방향) 의 위치를 제어하기 때문에, 레티클 스테이지 (RST) 의 Y 축 방향 (주사방향) 의 위치를 고정밀도로 제어하는 것이 가능해진다.
그리고, 본 실시형태의 노광장치 (100) 에 의하면, 주사노광할 때에는 주제어장치 (20) 가 레티클 Y 간섭계 (13y1, 13y2) 및 레티클 X 간섭계 (13x) 의 계측결과 각각에 기초하여 레티클 (R) 이 탑재되는 레티클 스테이지 (RST) 의 Y 축 방향 (주사방향) 및 X 축 방향 (비주사방향) 에 관한 위치정보를 계측하는 동시에 웨이퍼 간섭계 (31) 의 계측결과에 기초하여 웨이퍼 (W) 가 탑재되는 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Y 축, X 축, θz 방향을 포함하는 적어도 5자유도 방향에 관한 위치정보를 계측한다. 그리고, 주제어장치 (20) 는, 레티클 스테이지 (RST) 에 대해서는 X 축 방향에 관한 위치정보의 계측결과와 기억장치 (51) 내에 기억된 상술한 상관정보에 기초하여 레티클 Y 간섭계 (13y1, 13y2) 에 의한 계측오차를 보정한 제 1 스테이지의 Y 축 방향 (및 θz 방향) 에 관한 위치정보를 구하여, 그 보정 후의 레티클 스테이지 (RST) 의 Y 축 방향 (및 θz 방향) 에 관한 위치정보 및 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Y 축, X 축, θz 방향을 포함하는 적어도 5자유도 방향에 관한 위치정보에 기초하여 레티클 스테이지 (RST), 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 제어한다.
따라서, 주제어장치 (20) 에 의해 레티클 스테이지 (RST) 와 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 동기 제어, 즉 레티클 (R) 과 웨이퍼 (W) 의 동기 제어가 정밀도 좋게 실시되고, 이로써 레티클 (R) 과 웨이퍼 (W) 의 동기 정밀도 향상이나 동기 정정 시간의 단축 등이 가능해져, 고정밀도의 노광을 주사노광 방식에 의해 실현하여 레티클 (R) 의 패턴을 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트영역에 정밀도 좋게 전사하는 것이 가능해진다.
또, 상기 실시형태에서는 레티클 스테이지 (RST) 의 Y 축 방향의 위치 계측용으로서 한 쌍의 Y 간섭계 (13y1, 13y2) 를 사용하고 있기 때문에, 필연적으로 Y 축 방향에 더하여 θz 방향의 위치정보를 정밀도 좋게 구할 수 있게 되어 있지만, 이것에 한하지 않고 레티클 스테이지 (RST) 의 Y 축 방향의 위치 계측용 간섭계를 하나만으로 하는 경우에는 상술한 바와 같이 레티클 스테이지 (RST) 의 Y 축 방향의 위치정보만 정밀도 좋게 얻어지게 된다. 또, 레티클 스테이지 (RST) 의 Y 축 방향의 위치 계측용 Y 간섭계 (13y1 및 13y2) 의 적어도 일방을, 측장축을 2축 갖는 2축 간섭계로 구성하고, 각각의 측장축의 계측 빔을 대응하는 이동거울이 다른 Z 위치에 입사하는 구성을 채용하는 경우에는, 상기 Y 축 방향, θz 방향에 더하여 X 축 둘레의 회전방향인 θx 방향 (피칭 방향) 의 위치정보도 정밀도 좋게 계측하는 것이 가능해진다.
또, 상기 실시형태에서는, 레티클 스테이지 (RST) 상의 계측마크와 기준판 (FM) 상의 기준마크의 위치 어긋남량을 계측함으로써 이동거울 (15y1, 15y2) 의 정점 (반사면 상의 기준점) 의 위치 계측오차를 구하는 것으로 하였지만 이것에 한하지 않으며, 레티클 Y 간섭계 (13y1, 13y2) 의 계측치에 기초하여 레티클 스테이지 (RST) 의 Y 방향의 위치를 소정 좌표위치에 유지하면서 레티클 X 간섭계 (13x) 의 계측치를 사용하여 레티클 스테이지 (RST) 를 X 축 방향의 복수의 위치로 단계 이동시키고, 그 단계 위치마다 이동거울 (15y1, 15y2) 의 정점 (반사면 상의 기준점) 의 위치 계측오차를 구하는 것이라면, 그 위치오차의 계측방법 또는 산출방법은 어떤 방법이든 좋다. 예를 들어, 상술한 계측 빔, 참조 빔의 파면수차를 미리 계측해 두고 X 위치에 따라 빔의 광축 어긋남량을 상술한 도 10A, 도 10B 에서 설명한 관계로부터 산출 (추측) 하고, 그 추측결과와 상기 파면수차에 기초하여 연산에 의해 상술한 계측오차 δL (=ΔL1-ΔL2) 를 산출해도 된다 (도 10A, 도 10B 참조). 어떤 방법에 의할 것인지에 상관없이 상기 단계 위치마다 구한 위치 계측오차에 기초하여 상기 상관정보를 상술한 바와 같이 하여 작성하면 된다.
또한, 상기 실시형태에 있어서, 상관정보로서 함수데이터 (y = f1(x), y = f2(x)) 가 아니라 테이블 데이터 (보정 맵) 를 작성하는 경우에는, 주제어장치 (20) 에서는 실제로 레티클 스테이지 (RST) 의 위치를 계측할 때, 계측된 레티클 스테이지 (RST) 의 X 축 방향에 관한 위치정보에 따라 보정 맵 중 상기 단계 위치마다의 위치 계측오차 (이산데이터) 를 소정의 보간연산에 의해 보간한 연산결과를 사용하여, 그 X 위치에서의 레티클 Y 간섭계 (13y1, 13y2) 의 계측오차를 산출하게 해도 되고, 이 경우에는 그 산출된 계측오차가 보정된 위치정보를 산출하게 하면 된다.
그리고, 상기 실시형태에서는 주제어장치 (20) 가, 상술한 상관정보에 기초하여 레티클 Y 간섭계 (13y1, 13y2) 의 계측치 (즉, 주사방향의 위치와 θz 방향의 회전량) 를 보정하고, 이 보정치에 기초하여 레티클 스테이지 (RST) 의 주사방향의 위치나 회전을 제어하는 것으로 하였지만 이것에 한하지 않으며, 주제어장치 (20) 는 레티클 Y 간섭계 (13y1, 13y2) 에 의한, 주사방향의 위치와 θz 방향의 회전량 중 적어도 일방에 관한 계측오차에 기인하여 발생하는 레티클 (R) 과 웨이퍼 (W) 의 상대적인 위치오차를 보정하기 위해, 레티클 스테이지 (RST) 대신 또는 그것과 조합하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 주사방향의 위치나 회전을, 상술한 상관정보와 레티클 스테이지 (RST) 의 비주사방향에 관한 위치정보를 사용하여 제어해도 된다. 또, 주제어장치 (20) 는, 레티클 Y 간섭계 (13y1, 13y2) 의 계측치를 보정하지 않고 상술한 상관정보와 레티클 스테이지 (RST) 의 비주사방향에 관한 위치정보를 사용하여 상술한 계측오차를 산출하기만 해도 되며, 이 경우에는 이 계측오차에 기인하여 생기는 레티클 (R) 과 웨이퍼 (W) 의 상대위치오차가 거의 0 이 되도록, 그 산출한 계측오차에 기초하여 레티클 스테이지 (RST) 와 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 적어도 일방에서 그 위치 및 회전의 적어도 일방을 제어하면 된다. 그리고, 주제어장치 (20) 는 상술한 상관정보와 레티클 스테이지 (RST) 의 비주사방향에 관한 위치정보에 근거하여 레티클 스테이지 (RST) 와 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 적어도 일방에서 주사방향 (Y 축 방향) 에 관한 그 목표위치정보를 보정하여, 이 보정한 목표위치정보와 Y 간섭계의 계측치가 거의 일치하도록 그 적어도 일방의 스테이지의 이동을 제어해도 된다.
또, 상기 실시형태에서는 상술한 상관정보 또는 테이블 데이터 등의 작성시에 한 쌍의 레티클 얼라인먼트계 (RA1, RA2) 에서 각각 n 개의 계측마크 (RM1n , RM2n) 가 검출되도록 레티클 스테이지 (RST) 를 X 축 방향으로 단계 이동시키는 것으로 하였지만, 계측마크 (RM1n, RM2n) 의 검출시에 레티클 스테이지 (RST) 를 위치 결정 (정지) 하지 않고 레티클 스테이지 (RST) 를 연속적으로 이동시켜 검출해도 된다.
그리고, 상기 실시형태에서는 레티클 얼라인먼트계 (RA1, RA2) 에 의한 계측마크 (RM1n, RM2n) 의 검출시에 레티클 Y 간섭계 (13y1, 13y2) 의 계측치에 근거하여 레티클 스테이지 (RST) 의 Y 축 방향의 위치를 소정의 좌표위치에 유지하면서 이동시키는 것으로 하였지만, 이 이동시에 레티클 스테이지 (RST) 의 Y 축 방향의 위치를 소정의 좌표위치에 유지하지 않아도 된다. 이 경우, 레티클 얼라인먼트계 (RA1, RA2) 에 의한 계측마크 (RM1n, RM2n) 의 검출시에 얻어지는 레티클 Y 간섭계 (13y1, 13y2) 의 계측치에 근거하여, 예를 들어 레티클 얼라인먼트계 (RA1, RA2) 의 검출결과 (상술한 위치 어긋남량 Δy1n, Δy2n) 를 보정함으로써, 레티클 스테이지 (RST) 의 Y 축 방향의 위치변동이나 회전량 (요잉량) 의 영향을 제외하고 그 보정치를 사용하여 상술한 상관정보 또는 테이블 데이터 등을 산출하면 된다.
또, 상기 실시형태에서는, 상술한 상관정보 또는 테이블 데이터 등의 작성시에 레티클 기준판 (RFM) 이나 기준마크판 (FM) 의 설치오차 및 제조오차 (즉, 계측마크 (RM1n, RM2n) 나 기준마크 (WM1, WM2) 의 형성위치에 관한 오차) 등을 고려하지 않고 있지만, 이들 오차 중 적어도 하나를 사용하여 상술한 상관정보 등을 산출해도 된다. 또, 이들 오차가 진동이나 열 등에 의해 경시적으로 변동할 때에는 계산이나 시뮬레이션 등에 의한 그 오차정보의 갱신, 또는 그 실측을 정기적으로 실시하고, 그 결과에 기초하여 상술한 상관정보 등의 산출, 즉 레티클 스테이지 (RST) 와 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 적어도 일방의 위치 제어를 실시해도 된다.
또, 상기 실시형태에서는, 레티클 Y 간섭계 (13y1, 13y2) 로부터의 측정 빔이 조사되는 이동거울 (15y1, 15y2) 을 중공 레트로 리플렉터로 형성하는 경우에 대하여 설명하였지만, 이것은, 파면수차와 워크오프의 상호작용으로 발생하는 계측오차가 비교적 커지는 경향이 있는 중공 레트로 리플렉터를 사용하더라도 그 계측오차를 보정할 수 있는 점, 요잉의 영향에 의한 계측오차를 발생시키기 어려운 점 등을 고려한 것이다. 그러나, 본 발명이 이것에 한정되는 것은 아니며 프리즘 그 외의 반사면을 사용해도 된다.
또, 참조거울 (14y1, 14y2) 로는 중공 레트로 리플렉터 이외의 프리즘, 중공이 아닌 레트로 리플렉터 (코너큐브 프리즘이라고도 함) 등은 물론, 평면 미러를 사용해도 된다. 또, 레티클 스테이지 (RST) 의 비주사방향의 위치 계측장치로는 레이저 간섭계에 한하지 않고, 인코더 그 외의 위치 계측장치를 사용해도 상관없다.
또, 레티클 스테이지 (RST) 의 비주사방향의 위치 계측장치로서 레이저 간섭계를 사용할 때, 상술한 레티클 X 간섭계는 비주사방향 (X 축 방향) 의 위치정보에 더하여 θy 방향과 θz 방향의 적어도 일방의 회전량을 계측할 수 있게 복수의 측장축을 갖는 다축 간섭계로 해도 된다.
또, 상기 실시형태에서는 계측마크가 형성된 레티클 기준판 (RFM) 을 사용하여 상술한 오차계측을 하는 경우에 대하여 설명하였지만 이것에 한정되지 않으며, 전용의 계측 레티클 또는 디바이스 제조용 레티클에 계측마크를 형성한 것 등을 사용해도 된다. 또, 어느 경우에도 계측마크의 제조오차는 미리 계측해 두어, 레티클 스테이지의 위치 계측시, 위치 제어시 또는 상술한 상관정보의 작성시 등에 이 계측오차를 보정하는 것이 바람직하다. 그리고, 레티클 기준판 (RFM) 또는 계측 레티클에 형성하는 계측마크는 십자마크에 한정되는 것은 아니며, 그 형상 등은 임의이어도 상관없다.
또한, 상기 실시형태에서는 상술한 상관정보 등을 구할 때 촬상 방식의 레티클 얼라인먼트계를 사용하는 것으로 하였지만, 레티클 얼라인먼트계는 촬상 방식에 한정되는 것은 아니며 상술한 계측마크나 기준마크에서 발생하는 산란광 또는 회절광 등을 검출하는 방식 등이어도 되고, 레티클 얼라인먼트계는 다른 광학센서 등을 사용해도 된다. 예를 들어, 투영광학계의 물체면측에 배치되는 계측마크와 그 이미지면측에 배치되는 기준마크 중 일방에 코히어런트 빔을 조사하는 동시에, 투영광학계를 통하여 그 일방의 마크에서 발생하는 회절광을 타방의 마크에 조사하여, 그 타방의 마크에서 발생하는 동차수의 회절광끼리를 간섭시켜 검출하는 방식이어도 된다.
또, 상기 실시형태에서는, 레티클 Y 간섭계 (13y1, 13y2) 로서 싱글패스 방식의 헤테로다인 간섭계를 사용하는 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명이 이것에 한정되지 않는 것은 물론이다. 즉, 레티클 Y 간섭계 (13y1, 13y2) 로서, 이른바 더블패스 방식의 레이저 간섭계를 사용해도 되고, 이 경우에도 주제어장치 (20) 는 상술한 바와 같은 순서에 의해 정밀도 좋게 보정한 레티클 스테이지 (RST) 의 위치 계측, 위치 제어를 하는 것이 가능해진다. 또한, 헤테로다인 간섭계뿐만 아니라 기타 방식의 레이저 간섭계는 물론 기타 광파간섭식 측장기를 사용하는 경우라 해도 본 발명은 바람직하게 적용할 수 있다.
그리고, 상기 실시형태에서는 한 쌍의 Y 축 이동거울 (15y1, 15y2) 을 레티클 스테이지 (RST) 의 상면에 고정하는 것으로 하였지만, 그 배치는 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 레티클 스테이지 (RST) 의 측면에 고정해도 되고, 또는 레티클 스테이지 (RST ; 레티클 미동 스테이지) 의 단부를 가공하여 이동거울로 하는 일체 구조로 해도 된다. 또, 투영광학계 (PL) 의 광축 방향 (Z축 방향) 에 관하여 레티클 Y 간섭계의 측장축 (측정 빔) 을 레티클 (R) 의 패턴면과 거의 일치시키는 것이 바람직하기 때문에, Y 축 이동거울은 이 상태로 측정 빔을 반사 가능하게 되어 있으면 그 배치는 임의이어도 상관없다. 또, Y 축 이동거울 (15y1, 15y2) 은 그 수가 하나 또는 셋 이상이어도 된다. 그리고, 상기 실시형태에서는 레티클 간섭계 (13) 의 참조거울 (14x, 14y1, 14y2) 을 투영광학계 (PL) 의 경통에 고정하는 것으로 하였지만 이것에 한정되는 것은 아니며, 그 배치는 임의이어도 된다. 또, 상기 실시형태에서는 레티클 미동 스테이지에 이동거울을 형성하는 것으로 하고 있지만, 이것에 더하여 레티클 조동 스테이지에도 Y 축 간섭계를 배치하고 이것에 대응하여 그 단부에 이동거울 (레트로 리플렉터) 을 형성해도 되며, 이 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다. 그리고, 레티클 스테이지 (RST) 는 조미동 스테이지에 한정되는 것은 아니며 그 구성은 임의이어도 상관없다.
또, 상기 실시형태에서는 본 발명이 스텝 앤드 스캔 방식의 투영노광장치에 적용된 경우에 대하여 설명하였지만 이것에 한정되지 않으며, 1축 방향에 비교적 큰 이동 스트로크를 갖는 스테이지 장치를 적어도 하나 구비하는 노광장치라면, 본 발명은 바람직하게 적용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 마스크 스테이지와 기판 스테이지가 동기하여 투영광학계에 대하여 예를 들어 동일 방향으로 이동하는 등배의 주사형 노광장치 (액정노광장치로서 사용됨) 등의 경우에는, 마스크 스테이지 대신에, 또는 마스크 스테이지와 함께 기판 스테이지에 대해서도 본 발명의 위치 계측방법 및 위치 제어방법을 적용하는 것이 가능하다. 그리고, 본 발명의 위치 계측방법 및 위치 제어방법은 노광장치의 스테이지에 한하지 않으며, 반사면이 형성되어 적어도 1 축 방향에 소정 스트로크를 갖고, 상기 1 축에 직교하는 방향으로도 이동 가능한 이동체라면 바람직하게 적용하는 것이 가능하다.
또, 상기 실시형태에서는 본 발명이 반도체 제조용 노광장치에 적용된 경우 에 대하여 설명하였지만 이것에 한하지 않고, 예를 들어 각형의 유리플레이트 상에 액정표시소자 패턴을 전사하는 액정용 노광장치나, 플라즈마 디스플레이나 유기 EL 등의 표시장치, 박막자기헤드의 제조에 사용되는 디바이스 패턴을 세라믹웨이퍼 상에 전사하는 노광장치 및 촬상소자 (CCD 등), 마이크로머신, DNA 칩 등의 제조에 사용되는 노광장치 등에도 적용할 수 있다. 또, 반도체소자 등의 마이크로 디바이스뿐만 아니라 광노광장치, EUV 노광장치, X 선 노광장치 및 전자선 노광장치 등에서 사용되는 레티클 또는 마스크를 제조하기 위해 유리기판 또는 규소 웨이퍼 등에 회로패턴을 전사하는 노광장치에도 본 발명을 적용할 수 있다. 여기에서, DUV (원자외) 광이나 VUV (진공자외) 광 등을 사용하는 노광장치에서는 일반적으로 투과형 레티클이 사용되고, 레티클 기판으로는 석영유리, 불소가 도핑된 석영유리, 형석, 불화마그네슘 또는 수정 등이 사용된다. 또한, 프록시미티 방식의 X 선 노광장치 또는 전자선 노광장치 등에서는 투과형 마스크 (스텐실 마스크, 멤브레인 마스크) 가 사용되고, 마스크 기판으로는 규소 웨이퍼 등이 사용된다.
또, 상기 실시형태에서는 광원으로서 KrF 엑시머 레이저 광원 등의 자외광원, F2 레이저, ArF 엑시머 레이저 등의 진공자외역의 펄스 레이저 광원을 사용하는 것으로 하였지만 이것에 한하지 않고 Ar2 레이저 광원 (출력파장 126㎚) 등의 다른 진공자외 광원을 사용해도 된다. 또, 예를 들어 진공자외광으로서 상기 각 광원에서 출력되는 레이저광에 한하지 않고, DFB 반도체 레이저 또는 화이버 레이저에서 발진되는 적외역, 또는 가시역의 단일파장 레이저광을, 예를 들어 에르븀 (Er ; 또는 에르븀과 이테르븀 (Yb) 의 양방) 이 도핑된 화이버 증폭기로 증폭하여 비선형 광학결정을 사용해 자외광으로 파장변환한 고조파를 사용해도 된다. 그리고, 예를 들어 EUV 광 또는 X 선, 또는 전자선이나 이온 빔 등의 하전입자선을 사용하는 노광장치 등에도 본 발명을 적용할 수 있다. 이 밖에, 예를 들어 국제공개 WO99/49504호 등에 개시되는 투영광학계 (PL) 와 웨이퍼 사이에 액체가 채워지는 액침형 노광장치 등에도 본 발명을 적용해도 된다. 또, 각각 독립적으로 가동인 2개의 웨이퍼 스테이지를 갖는 노광장치에 본 발명을 적용해도 된다. 이 트윈 웨이퍼 스테이지 방식의 노광장치는, 예를 들어 일본 공개특허공보 평10-214783호 및 대응하는 미국특허 제6,341,007호, 또는 국제공개 WO98/40791호 및 대응하는 미국특허 제6,262,796호 등에 개시되어 있고, 본 국제출원에서 지정한 지정국 또는 선택한 선택국의 국내법령이 허용하는 한 상기 공보 및 미국특허에서의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
또, 상기 실시형태에서는 투영광학계로서 축소계 또한 굴절계를 사용하는 경우에 대하여 설명하였지만 이것에 한하지 않고, 투영광학계로서 등배 또는 확대계를 사용해도 되며, 굴절계, 반사굴절계 또는 반사계 중 어느 하나를 사용해도 된다. 또, 상기 실시형태와 같은 축소계를 사용하는 경우, 그 투영배율 β는 1/5, 1/6 등이어도 되고, 이러한 경우에는 계측마크, 기준마크의 사이즈, 배치 등을 그 투영배율에 따라 정하는 것이 바람직하다.
또, 복수의 렌즈로 구성되는 조명광학계, 투영광학계 (PL) 를 노광장치 본체에 장착하여 광학조정하는 동시에 다수의 기계부품으로 이루어지는 레티클 스테이지 (RST) 나 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 노광장치 본체에 부착하여 배선이나 배관을 접속하고, 다시 종합조정 (전기조정, 동작확인 등) 함으로써 본 실시형태의 노광장치 (100) 를 제조할 수 있다. 또, 노광장치의 제조는 온도 및 클린도 등이 관리된 클린 룸에서 실시하는 것이 바람직하다.
《디바이스 제조방법》
다음에 상술한 노광장치를 리소그래피 공정에서 사용한 디바이스 제조방법의 실시형태에 대하여 설명한다.
도 7 에는, 디바이스 (IC 나 LSI 등의 반도체 칩, 액정패널, CCD, 박막자기헤드, 마이크로머신 등) 의 제조예의 플로우차트가 나타나 있다. 도 7 에 나타나는 바와 같이, 먼저 단계 201 (설계 단계) 에 있어서 디바이스의 기능ㆍ성능 설계 (예를 들어, 반도체 디바이스의 회로 설계 등) 를 하고, 그 기능을 실현하기 위한 패턴 설계를 한다. 계속해서, 단계 202 (마스크제작 단계) 에 있어서, 설계한 회로 패턴을 형성한 마스크를 제작한다. 한편, 단계 203 (웨이퍼제조 단계) 에 있어서 규소 등의 재료를 사용하여 웨이퍼를 제조한다.
다음에, 단계 204 (웨이퍼처리 단계) 에 있어서 단계 201∼단계 203 에서 준비한 마스크와 웨이퍼를 사용하여, 후술하는 바와 같이 리소그래피 기술 등에 의하여 웨이퍼 상에 실제 회로 등을 형성한다. 이어서, 단계 205 (디바이스 조립 단계) 에 있어서, 단계 204 에서 처리된 웨이퍼를 사용하여 디바이스를 조립한다. 이 단계 205 에는 다이싱 공정, 본딩 공정 및 패키징 공정 (칩 봉입) 등의 공정이 필요에 따라 포함된다.
마지막에, 단계 206 (검사단계) 에 있어서, 단계 205 에서 작성된 디바이스의 동작확인 테스트, 내구 테스트 등의 검사를 한다. 이러한 공정을 거친 후에 디바이스가 완성되어 이것이 출하된다.
도 8 에는, 반도체 디바이스에서의 상기 단계 204 의 상세한 플로우예가 나타나 있다. 도 8 에 있어서, 단계 211 (산화 단계) 에서는 웨이퍼의 표면을 산화시킨다. 단계 212 (CVD 단계) 에서는 웨이퍼 표면에 절연막을 형성한다. 단계 213 (전극형성 단계) 에서는 웨이퍼 상에 전극을 증착에 의해 형성한다. 단계 214 (이온 주입 단계) 에서는 웨이퍼에 이온을 주입한다. 이상의 단계 211∼단계 214 각각은 웨이퍼 처리 각 단계의 전처리 공정을 구성하고 있으며, 각 단계에서 필요한 처리에 따라 선택되어 실행된다.
웨이퍼 프로세스의 각 단계에서, 상술한 전처리 공정이 종료하면 아래와 같이 하여 후처리 공정이 실행된다. 이 후처리 공정에서는, 먼저 단계 215 (레지스트형성 단계) 에 있어서 웨이퍼에 감광제를 도포한다. 계속해서, 단계 216 (노광단계) 에 있어서 위에서 설명한 노광장치 및 노광방법에 의해 마스크의 회로패턴을 웨이퍼에 전사한다. 다음에, 단계 217 (현상단계) 에서는 노광된 웨이퍼를 현상하고, 단계 218 (에칭단계) 에서 레지스트가 잔존하고 있는 부분 이외의 부분의 노출부재를 에칭에 의해 제거한다. 그리고, 단계 219 (레지스트제거 단계) 에 있어서, 에칭이 끝나 불필요해진 레지스트를 제거한다.
이들 전처리 공정과 후처리 공정을 반복하여 실시함으로써 웨이퍼 상에 다중으로 회로패턴이 형성된다.
이상 설명한 본 실시형태의 디바이스 제조방법을 사용하면, 노광공정 (단계 216) 에서 상기 실시형태의 노광장치 및 그 노광방법이 사용되기 때문에, 정밀도 좋게 레티클의 패턴을 웨이퍼 상에 전사할 수 있다. 그 결과, 고집적도의 마이크로 디바이스의 생산성 (수율을 포함함) 을 향상시키는 것이 가능해진다.
산업상 이용가능성
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 위치 계측방법은, 반사면이 형성된 이동체의 위치정보를 광파간섭식 측장기를 사용하여 계측하는 데 적합하다. 또, 본 발명의 위치 제어방법은, 1축 방향의 위치정보가 광파간섭식 측장기를 사용하여 계측되는 이동체의 위치를 제어하는 데 적합하다. 또한, 본 발명의 노광방법 및 노광장치는 감광물체 상에 마이크로 디바이스의 패턴을 전사하는 데 적합하다. 또, 본 발명의 디바이스 제조방법은 마이크로 디바이스의 생산에 적합하다.

Claims (32)

  1. 반사면이 형성된 이동체의 적어도 1축 방향의 위치정보를 광파간섭식 측장기(測長器)를 사용하여 계측하는 위치계측방법으로서,
    상기 반사면에 측정빔을 조사하고 그의 반사광속을 수광하는 상기 광파간섭식 측장기의 출력에 기초하여 제 1 축 방향에 관한 상기 이동체의 위치정보를 계측하는 동시에, 상기 제 1 축에 직교하는 제 2 축 방향에 관한 상기 이동체의 위치정보를 제 2 축 방향 위치계측장치를 사용하여 계측하는 공정; 및
    상기 광파간섭식 측장기의 측정빔의 광축과 참조빔의 광축과의 위치관계에 적어도 기인하는 상기 반사면 상의 기준점의 위치계측오차와 이것에 대응하는 상기 제 2 축 방향에 관한 상기 이동체의 위치와의 관계를 나타내는 상관정보와, 계측된 상기 제 2 축 방향에 관한 상기 이동체의 위치정보에 기초하여, 상기 광파간섭식 측장기에 의한 상기 제 1 축 방향에 관한 상기 이동체의 위치정보의 계측오차를 산출하는 공정;을 포함하는 위치계측방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 계측하는 공정에 앞서, 상기 반사면에 측정빔을 조사하고 그의 반사광속을 수광하는 상기 광파간섭식 측장기의 출력에 기초하여 상기 이동체의 상기 제 1 축 방향의 위치를 검출하면서, 상기 제 2 축 방향 위치계측장치를 사용하여 상기 이동체를 상기 제 2 축 방향으로 이동시켜, 상기 제 2 축 방향의 복수의 위치에서의 상기 반사면 상의 기준점의 위치계측오차를 각각 구하고, 그 위치마다 구한 위치계측오차에 기초하여 상기 상관정보를 작성하는 공정을 더 포함하는 위치계측방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 광파간섭식 측장기의 계측 광축의 기준 광축에 대한 어긋남량과 상기 이동체의 제 2 축 방향의 위치정보에 기초하여 소정의 연산에 의해 상기 반사면 상의 기준점의 위치계측오차를 산출하는 것을 특징으로 하는 위치계측방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 반사면 상의 기준점의 위치계측오차는, 상기 이동체의 일부에 형성된 계측마크와 기준물체 상에 형성된 기준마크와의 위치관계를 계측한 계측결과에 기초하여 구해지는 것을 특징으로 하는 위치계측방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 상관정보는, 상기 제 2 축 방향의 위치마다 구해진 상기 반사면 상의 기준점의 위치계측오차를 소정의 좌표계 상에 플롯한 각 플롯점의 데이터에 기초하여 산출한 함수의 데이터인 것을 특징으로 하는 위치계측방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 상관정보는, 상기 제 2 축 방향의 위치마다 구해진 상기 반사면 상의 기준점의 위치계측오차를 사용하여 작성된 테이블 데이터인 것을 특징으로 하는 위치계측방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 계측오차를 산출하는 공정에서는, 계측된 상기 제 2 축 방향에 관한 상기 이동체의 위치정보에 따라 상기 상관정보 중의 상기 제 2 축 방향의 위치마다의 상기 위치계측오차를 소정의 보간연산에 의해 보간한 연산결과를 사용하여 상기 오차를 산출하는 것을 특징으로 하는 위치계측방법.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 상관정보를 작성하는 공정에서는, 상기 광파간섭식 측장기의 출력에 기초하여 상기 이동체의 상기 제 1 축 방향의 위치를 소정의 좌표위치에 실질적으로 유지하면서 상기 이동체를 상기 제 2 축 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 위치계측방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 계측오차를 산출하는 공정에서는, 상기 이동체의 자세를 추가로 고려하여 상기 계측오차를 산출하는 것을 특징으로 하는 위치계측방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 상관정보에 포함되는 상기 위치계측오차는, 상기 측정빔에 발생하는 파면수차에 추가로 기인하는 것임을 특징으로 하는 위치계측방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사면은, 상기 이동체에 고정된 중공 레트로 리플렉터의 반사면인 것을 특징으로 하는 위치계측방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 계측오차가 보정된 상기 제 1 축 방향에 관한 상기 이동체의 위치정보를 산출하는 공정;을 더 포함하는 위치계측방법.
  13. 적어도 1 축 방향의 위치정보가 광파간섭식 측장기를 사용하여 계측되는 이동체의 위치를 제어하는 위치제어방법으로서,
    제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 위치계측방법을 실행하여 상기 이동체의 상기 제 1 축 방향의 위치정보를 계측하는 위치계측공정; 및
    상기 위치계측공정에서 얻어진 정보를 고려하여, 상기 이동체의 적어도 상기 제 1 축 방향의 위치를 제어하는 공정;을 포함하는 위치제어방법.
  14. 마스크와 감광물체를 소정 방향으로 동기 이동시켜 상기 마스크에 형성된 패턴을 상기 감광물체 상에 전사하는 노광방법으로서,
    상기 마스크가 탑재되는 제 1 이동체와 상기 감광물체가 탑재되는 제 2 이동체 중 적어도 일방의 상기 소정방향의 위치정보를, 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 위치계측방법을 사용하여 계측하고, 그 계측의 결과 얻어진 정보를 고려하여, 상기 제 1 이동체와 상기 제 2 이동체 중 적어도 일방의 상기 소정방향의 위치를 제어하여 상기 감광물체 상으로 상기 패턴을 전사하는 노광방법.
  15. 리소그래피 공정을 포함하는 디바이스 제조방법으로서,
    상기 리소그래피 공정에서는, 제 14 항에 기재된 노광방법을 사용하여 마이크로 디바이스의 패턴을 감광물체 상에 전사하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  16. 마스크와 감광물체를 소정의 주사방향으로 동기 이동시켜 상기 마스크에 형성된 패턴을 상기 감광물체 상에 전사하는 노광장치로서,
    상기 마스크가 탑재되는 동시에 반사면이 형성된 제 1 스테이지;
    상기 감광물체가 탑재되는 제 2 스테이지;
    상기 제 1 스테이지와 상기 제 2 스테이지를 구동하는 구동계;
    상기 반사면에 측정빔을 조사하여 상기 주사방향에 관한 상기 제 1 스테이지의 위치정보를 계측하는 광파간섭식 측장기와, 상기 제 1 스테이지의 상기 주사방향에 직교하는 비주사방향에 관한 위치정보를 계측하는 계측장치를 갖는 제 1 계측계;
    상기 제 2 스테이지의 적어도 상기 주사방향에 관한 위치정보를 계측하는 제 2 계측계; 및
    상기 제 1 및 제 2 계측계의 계측결과와, 상기 광파간섭식 측장기의 측정빔의 광축과 참조빔의 광축과의 위치관계에 적어도 기인하는 상기 반사면 상의 기준점의 위치계측오차와 이것에 대응하는 상기 비주사방향에 관한 상기 제 1 스테이지의 위치관계를 나타내는 상관정보에 기초하여 상기 구동계를 제어하는 제어장치;를 구비하는 노광장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 상관정보와 상기 제 1 스테이지의 상기 비주사방향에 관한 위치정보를 사용하여, 상기 광파간섭식 측장기에 의한 상기 제 1 스테이지의 계측오차에 기인하는 상기 마스크와 상기 감광물체와의 상기 주사방향에 관한 상대적인 위치오차를 보정하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 상관정보와 상기 제 1 스테이지의 상기 비주사방향에 관한 위치정보에 기초하여, 상기 광파간섭식 측장기에 의한 상기 제 1 스테이지의 계측오차에 관한 정보를 산출하고, 상기 제 1 스테이지가 상기 주사방향으로 이동할 때 상기 산출된 정보를 사용하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 상관정보와 상기 제 1 스테이지의 상기 비주사방향에 관한 위치정보에 기초하여, 상기 광파간섭식 측장기에 의한 계측오차를 보정한 상기 제 1 스테이지의 상기 주사방향에 관한 위치정보를 산출하고, 상기 제 1 스테이지가 상기 주사방향으로 이동할 때 상기 산출된 정보를 사용하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 상관정보는, 상기 제어장치가 상기 광파간섭식 측장기의 출력에 기초하여 상기 제 1 스테이지의 상기 주사방향의 위치를 검출하면서, 상기 구동계를 통하여 상기 제 1 스테이지를 상기 비주사방향으로 이동시켜, 상기 비주사방향의 복수의 위치에서 각각 얻어지는 상기 반사면 상의 기준점의 위치 계측오차에 기초하여 미리 작성된 것임을 특징으로 하는 노광장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 상관정보의 작성시에 상기 구동계를 통하여 상기 제 1 스테이지의 이동을 제어하는 동시에, 상기 작성된 상관정보를 기억하는 기억장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 스테이지의 일부에 형성된 계측마크와 기준물체 상에 형성된 기준마크와의 위치관계를 계측하는 마크계측계를 추가로 구비하고,
    상기 반사면 상의 기준점의 위치계측오차는 상기 마크계측계의 계측결과에 기초하여 얻어진 것임을 특징으로 하는 노광장치.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 상관정보는, 상기 비주사방향의 위치마다 구해진 상기 반사면 상의 기준점의 위치계측오차를 사용하여 작성된 테이블 데이터인 것을 특징으로 하는 노광장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 계측된 상기 제 1 스테이지의 상기 비주사방향에 관한 위치정보에 따라 상기 상관정보 중의 상기 비주사방향의 위치마다의 상기 위치계측오차를 소정의 보간연산에 의해 보간한 연산결과를 사용하여 상기 광파간섭식 측장기의 계측오차를 산출하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  25. 제 20 항에 있어서,
    상기 상관정보는, 상기 비주사방향의 위치마다 구해진 상기 반사면 상의 기준점의 위치계측오차를 소정의 좌표계 상에 플롯한 각 플롯점의 데이터에 기초하여 산출한 함수의 데이터인 것을 특징으로 하는 노광장치.
  26. 제 20 항에 있어서,
    상기 상관정보를 작성할 때, 상기 제어장치는 상기 제 1 스테이지를 상기 광파간섭식 측장기의 출력에 기초하여 상기 주사방향에 관해 소정위치에 실질적으로 유지하면서 상기 비주사방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  27. 제 16 항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 제 1 스테이지의 자세를 추가로 고려하여 상기 위치계측오차를 산출하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  28. 제 16 항에 있어서,
    상기 상관정보에 포함되는 상기 위치계측오차는, 상기 측정빔에 발생하는 파면수차에 추가로 기인하는 것임을 특징으로 하는 노광장치.
  29. 제 16 항에 있어서,
    상기 반사면은, 중공 레트로 리플렉터의 반사면인 것을 특징으로 하는 노광장치.
  30. 제 1 물체와 제 2 물체를 동기 이동시켜 상기 제 1 물체의 패턴을 상기 제 2 물체 상에 전사하는 노광장치로서,
    상기 제 1 물체를 유지하는 제 1 가동체와, 상기 제 2 물체를 유지하는 제 2 가동체와, 상기 제 1 및 제 2 가동체를 각각 독립적으로 구동하는 구동계를 갖는 스테이지계;
    상기 제 1 가동체에 설치되는 레트로 리플렉터에 측정빔을 조사하여 상기 제 1 물체가 동기 이동되는 주사방향에 관한 상기 제 1 가동체의 위치정보를 계측하는 제 1 간섭계 시스템;
    상기 제 2 가동체의 위치정보를 계측하는 제 2 간섭계 시스템; 및
    상기 제 1 및 제 2 간섭계 시스템의 계측결과와, 상기 레트로 리플렉터에 기인하는 상기 제 1 가동체의 위치계측에 관한 오차정보에 기초하여 상기 구동계를 제어하는 제어장치;를 구비하는 노광장치.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 주사방향과 직교하는 비주사방향에 관한 상기 제 1 가동체의 위치에 따라 상이한 오차정보를 사용하여 상기 구동계를 제어하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  32. 리소그래피 공정을 포함하는 디바이스 제조방법으로서,
    상기 리소그래피 공정에서는, 제 16 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 기재된 노광장치를 사용하여 노광하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
KR1020057001001A 2002-07-31 2003-07-30 위치계측방법, 위치제어방법, 노광방법 및 노광장치,그리고 디바이스 제조방법 KR20050025626A (ko)

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