KR20090084754A

KR20090084754A - 노광 장치 및 디바이스의 제조 방법

Info

Publication number: KR20090084754A
Application number: KR1020090007551A
Authority: KR
Inventors: 즈또무 다께나까
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2008-01-31
Filing date: 2009-01-30
Publication date: 2009-08-05
Also published as: US8665416B2; JP5219534B2; JP2009182253A; TW200947159A; US20090195764A1

Abstract

노광 장치는 투영 광학계의 수차를 계측하는 계측계를 포함한다. 계측계는 원판 스테이지 상에 배치된 수차 계측용 제1 패턴과, 기판 스테이지 상에 배치된 수차 계측용 제2 패턴과, 상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴을 정렬하기 위해 상기 원판 스테이지 상에 배치된 제3 패턴과, 상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴을 정렬하기 위해 상기 기판 스테이지 상에 배치된 제4 패턴과, 상기 제3 패턴과 상기 제4 패턴 간의 상대 위치를 검출하는 검출계; 및 상기 검출계에 의해 검출된 상기 제3 패턴과 상기 제4 패턴 간의 상대 위치에 기초하여, 상기 제3 패턴으로부터 미리 정해진 거리만큼 떨어진 위치에 배치된 상기 제1 패턴과, 상기 제4 패턴으로부터 미리 정해진 거리만큼 떨어진 위치에 배치된 상기 제2 패턴을 정렬하기 위해 상기 원판 스테이지 및 상기 기판 스테이지 중 적어도 어느 하나를 제어하는 제어기를 포함한다.

노광 장치, 투영 광학계, 수차, 계측계, 패턴

Description

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

본 발명은 노광 장치 및 디바이스 제조 방법에 관련된다.

종래에는, 포토리소그래피를 사용해서 반도체 디바이스나 액정 디바이스 등의 디바이스를 제조함에 있어서, 원판의 패턴은 감광제로 도포된 감광 기판 위로 투영 광학계를 통하여 노광에 의해 전사되었다.

최근 디바이스의 고집적화가 점점 가속화됨에 따라, 감광 기판 상의 미세패터닝의 발전도 현저하다. 미세패터닝의 중심 역할을 하는 노광 장치들의 예로서, 미러 투영 얼라이너, 스테퍼, 및 스캐너 등이 있다. 미러 투영 얼라이너는 원호 형상의 노광 영역을 가지는 등배(non-scaled) 미러 광학계에 대하여 원판과 감광 기판을 주사하면서 노광하는 등배 투영 노광 장치이다. 스테퍼는 원판의 패턴 이미지를 굴절 광학계에 의해 감광 기판 상에 형성하고, 감광 기판을 스텝 앤드 리피트(step and repeat) 방식으로 노광하는 축소 투영 노광 장치이다. 스캐너는 원판을 주사하는 것과 동기시켜서 감광 기판을 주사하면서 노광하는 축소 투영 노광 장치이다.

최근에는, 투영 노광 장치에 탑재되는 투영 광학계의 고해상력화에 따라, 투영 광학계의 수차의 보정에 엄격한 요구가 이루어지고 있다. 그러므로 노광 장치의 본체에 투영 광학계를 탑재한 후에 투영 광학계의 수차를 계측해 검사하는 것이 불가결하다.

이러한 요구를 충족시키기 위해, 노광 장치의 본체에 투영 광학계의 수차를 계측할 수 있는 간섭계를 탑재한 노광 장치가 일본 특허 출원 공개 제2000-277411호 공보 및 제2000-277412호 공보에 개시되어 있다.

상기 간섭계는, 광의 회절 한계 이하의 직경을 갖는 핀 홀이나, 광의 회절 한계 이하의 폭을 갖는 슬릿 등의 수차 계측용 패턴을 사용해서 간섭 프린지들을 형성하고, 상기 간섭 프린지들을 예를 들면 촬상 소자 등을 이용하여 계측한다. 또한, 피조(Fizeau) 간섭계나 전단(shearing) 간섭계를 사용한 계측 방법도 있다.

미세한 수차 계측용 패턴(예를 들어, 핀 홀들이나 슬릿들 등)을 사용해서 형성된 간섭계에 의해 투영 광학계의 수차를 계측하기 위해, 원판측 및 감광 기판측의 수차 계측용 패턴들은 적절한 위치들에 높은 정밀도로 정렬되어야 한다. 원판측의 수차 계측용 패턴은, 원판 상에 또는 그 근방에 형성되고, 감광 기판측의 수차 계측용 패턴은, 감광 기판 상에 또는 그 근방에 형성된다.

촬상 소자 등에 의해, 조명 광학계로부터 원판측의 수차 계측용 패턴과, 투영 광학계와, 감광 기판측의 수차 계측용 패턴을 통해 그에 안내되는 광량을 계측하고, 원판측 및 감광 기판측의 수차 계측용 패턴들의 상대 위치를 정렬하는 방법이 있다. 이 방법에서는, 적절한 위치와 이 위치에서의 광량의 상관 관계를 미리 조사해 두고, 원판측 및 감광 기판측의 수차 계측용 패턴들 중 어느 한쪽, 또는 양쪽을 주사함에 의해, 바람직한 광량이 계측되는 위치가, 적절한 위치로서 결정된다.

그러나, 각 수차 계측용 패턴은 광의 회절 한계 이하의 크기를 갖는 미세패턴이기 때문에, 원판측과 감광 기판측 수차 계측용 패턴들 사이의 상대 위치를 구하는 것은 어렵다. 광량 검출기에 의해 적절한 광량을 계측하기 위해서는, 원판측과 감광 기판측의 수차 계측용 패턴들 중 어느 한쪽 또는 양쪽의 주사를 몇번이나 반복할 필요가 있었다. 그 결과, 수차 계측용 패턴들을 정렬하는 데에 시간이 많이 걸리고, 이는 투영 광학계의 수차를 적시에 측량할 수 없게 한다.

본 발명의 목적은 투영 광학계의 수차를 계측하기 위해서 사용되는 수차 계측용 패턴들을 단시간에 정렬할 수 있는 노광 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 측면에 따르면, 원판의 패턴으로 기판을 노광하는 노광 장치가 제공되는데, 상기 노광 장치는, 상기 원판을 지지하는 원판 스테이지와; 상기 기판을 지지하는 기판 스테이지와; 상기 원판의 패턴을 상기 기판 상에 투영하는 투영 광학계; 및 상기 투영 광학계의 수차를 계측하는 계측계를 구비하고, 상기 계측계는, 상기 원판 스테이지 상에 배치된 수차 계측용 제1 패턴과; 상기 기판 스테이지 상에 배치된 수차 계측용 제2 패턴과; 상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴을 정렬 하기 위해 상기 원판 스테이지 상에 배치된 제3 패턴과; 상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴을 정렬하기 위해 상기 기판 스테이지 상에 배치된 제4 패턴과; 상기 제3 패턴과 상기 제4 패턴 간의 상대 위치를 검출하는 검출계; 및 상기 검출계에 의해 검출된 상기 제3 패턴과 상기 제4 패턴 간의 상대 위치에 기초하여, 상기 제3 패턴으로부터 미리 정해진 거리만큼 떨어진 위치에 배치된 상기 제1 패턴과, 상기 제4 패턴으로부터 미리 정해진 거리만큼 떨어진 위치에 배치된 상기 제2 패턴을 정렬하기 위해 상기 원판 스테이지 및 상기 기판 스테이지 중 적어도 어느 하나를 제어하는 제어기를 포함한다.

본 발명의 제2 측면에 따르면, 원판의 패턴으로 기판을 노광하는 노광 장치가 제공되고, 상기 노광 장치는, 상기 원판을 지지하는 원판 스테이지와; 상기 기판을 지지하는 기판 스테이지와; 상기 원판의 패턴을 기판 상에 투영하는 투영 광학계; 및 상기 투영 광학계의 수차를 계측하는 계측계를 포함하고, 상기 계측계는, 상기 원판 스테이지 상에 배치된 수차 계측용 제1 패턴과; 상기 기판 스테이지 상에 배치된 수차 계측용 제2 패턴과; 상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴을 촬상하고, 그 촬상 결과로부터 상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴 간의 상대 위치를 결정하는 검출계; 및 상기 검출계에 의해 결정된 상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴 간의 상대 위치에 기초하여, 상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴을 정렬하기 위해 상기 원판 스테이지 및 상기 기판 스테이지 중 적어도 어느 하나를 제어하는 제어기를 포함한다.

본 발명에 따르면, 투영 광학계의 수차를 계측하기 위해 사용되는 수차 계측 용 패턴들을 단시간에 정렬할 수 있는 노광 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 다른 특징들은 첨부된 도면들을 참조하여 다음의 예시적인 실시예들의 설명으로부터 명백해질 것이다.

[제1 실시예]

도1은 원판의 패턴을 기판 상에 투영하는 투영 광학계의 수차를 계측하는 계측계를 탑재한 노광 장치의 일례를 나타내는 도면이다. 도1을 참조하면, 엑시머 레이저 등과 같은 노광 광원(1)에 의해 출사된 광속(light beam)은, 중계 광학계(2)에 의해, 노광 장치의 본체의 제1 조명계(3)에 중계된다. 광속의 전부 또는 일부는, 제2 조명계(도시하지 않음)를 통해서 TTR 얼라인먼트 스코프(4)에도 중계된다. TTR 얼라인먼트 스코프(4)는, 레티클(원판)(6) 상에 또는 그 근방에 배치된 얼라인먼트 마크 AMR와, 웨이퍼(감광 기판)(9) 상에 또는 그 근방에 배치된 얼라인먼트 마크 AMW를, 투영 광학계(7)를 통해서 정밀하게 정렬한다. 통상의 노광에 있어서, TTR 얼라인먼트 스코프(4)는, 투영 광학계의 광로 밖에 물러나 배치되어 있다. 얼라인먼트에 있어서, TTR 얼라인먼트 스코프(4)의 일부 혹은 전부가 구동되고, 투영 광학계(7)의 광로 내로 삽입된다.

제1 조명계(3)에 입사한 광속은, 예를 들면 광속의 정형화, 코히런트 광으로의 변환, σ 조정, 및 시야의 조정 등을 겪고, 레티클(6)을 조명한다. 레티클(6)은 레티클 스테이지(원판 스테이지)(5) 상에 지지되고, 레티클 스테이지(5)는 주사 노광 장치에서 노광 진행에 따라 구동된다. 제어기 C는 레티클 스테이지(5) 및 웨 이퍼 스테이지(기판 스테이지)(8)를 제어한다.

레티클(6) 상에 형성된 전사 패턴은 투영 광학계(7)를 통해 웨이퍼 스테이지(8)에 의해 지지된 웨이퍼(9) 상에 투영되어 전사된다. 레티클 스테이지(5)에 의해 지지된 레티클(6)의 근방에는, 투영 광학계(7)의 수차를 계측하기 위한 수차 계측용의 제1 패턴이 형성된 제1 마스크(20)가 탑재된다. 본 실시예에서는 레티클(6)을 정렬하기 위한 얼라인먼트 마크 AMR도 제1 마스크(20) 상에 형성된다. 웨이퍼 스테이지(8) 상에는, 투영 광학계(7)의 수차를 계측하기 위해서, 제2 마스크(10), 촬상 소자(11), 및 통신용 케이블(12)이 탑재된다.

제2 마스크(10) 상에는, 투영 광학계(7)의 수차를 계측하기 위한 수차 계측용의 제2 패턴이 형성되어 있다. 본 실시예에서는, 웨이퍼(9)를 정렬하기 위한 얼라인먼트 마크 AMW도 제2 마스크(10) 상에 형성된다. 제1 마스크(20)와 제2 마스크(10) 상에 형성된 2개의 수차 계측용 패턴들 사이의 상대적인 위치를 적절하게 정렬함에 의해, 촬상 소자(11) 상에 간섭 프린지들이 형성되고 계측된다. 계측된 간섭 프린지들은, 통신용 케이블(12)을 통해 수차를 연산하는 처리 장치(도시되지 않음)에 의해 신호 처리를 받고, 이에 의해 투영 광학계(7)의 수차가 계측된다.

투영 광학계(7)의 수차를 계측하는 방법에 관해서 간단하게 설명될 것이다. 도2는 레티클 측에 배치되는 제1 마스크(20)를 나타내는 개략도이다. 제1 마스크(20)는 90°의 각도 간격을 갖는 2 종류의 슬릿들(40, 41)을 포함한다. 슬릿들(40, 41)은 폭과 길이가 동일하고 방향만 다르다. 슬릿들(40, 41)은, 레티클 측의 수차 계측용의 제1 패턴을 구성한다. 이하 본 명세서에서 슬릿(40)은 0°슬릿 이라고 일컬어지고, 슬릿(41)은 90°슬릿이라고 일컬어질 것이다. 슬릿들(40, 41)은 각각 다음의 수학식 1에 의해 결정되는 회절 한계 이하의 폭을 갖고,

여기서 NAo는 투영 광학계(7)의 레티클 측, 즉 물체측의 개구수이고, λ는 노광 파장이다.

수학식 1을 만족하도록 슬릿폭 △r을 조정함으로써, 슬릿들(40, 41)에 의해 회절된 광선들이 NAo의 범위 내에서 서로 등위상이 되도록 한다. 길이 Lr은 충분한 광량을 보장하기 위해 가능한 긴 것이 바람직하지만, 투영 광학계(7)의 수차가 균일한 소위 아이소플래네틱 영역(isoplanatic region) 내에 들어와야만 한다.

제1 조명계(3)로부터의 광속은 우선 0°슬릿(40)에만 조사된다. 슬릿(40)은 회절 한계 이하의 폭을 갖기 때문에, 그것을 통과한 후의 광은 도2 중의 x 방향으로 발산하고, x 방향에서 서로 등위상의 파면들을 갖는 회절광이다.

슬릿(40)의 y 방향 즉, 길이 방향에서의 광의 회절의 양은 작기 때문에, 제1 조명계(3)는 도2의 y 방향에 대해서는, 투영 광학계(7)의 물체측 즉, 레티클측의 개구수 이상의 개구수를 갖는 광속으로 슬릿(40)을 조사한다. 이러한 작동에 의해, 투영 광학계(7)의 광학 동공의 전면이 광으로 조사된다. 게다가, 슬릿(40)의 측면 방향으로 회절된 광은 서로 등위상의 파면들을 갖는다.

도3은 본 실시예에 따른 광선 분할 유닛(18)을 도시한다. 도3을 참조하면, 광선 분할 유닛(18)은 진폭형의 회절 격자이다. y 방향으로 긴 측을 갖는 슬 릿(40)을 사용한 계측에 있어서, 도3의 참조번호 42로 도시되고, x 방향으로 라인들이 정렬되어 있는 회절 격자가 사용된다. 회절 격자(42)는 도 3의 x 방향으로 광속을 분할한다. 분할된 복수의 광속들은 투영 광학계(7)에 의해 제2 마스크(10) 상에 이미지를 형성한다.

도4는 제2 마스크(10)의 상세를 도시한다. 제2 마스크(10)는, 0°방향을 따라 배치된 슬릿(44)과 윈도우(45)의 쌍과, 90°방향을 따라 배치된 슬릿(46)과 윈도우(47)의 쌍을 포함한다. 슬릿들(44, 46)과 윈도우들(45, 47)은, 웨이퍼측 상의 수차 계측용의 제2 패턴을 구성한다. 슬릿(44)과 윈도우(45)의 쌍과, 슬릿(46)과 윈도우(47)의 쌍은, 폭, 간격 등은 동일하나 방향이 다르다.

슬릿들(44, 46) 각각은 회절 한계 이하이며 다음의 수학식 2에 의해 결정되는 폭 △w를 갖고,

여기서, NAi는 투영 광학계(7)의 웨이퍼측 즉, 상(이미지)측의 개구수이다.

슬릿들(44, 46) 각각의 폭 △w가 수학식 2를 만족하도록 조정함으로써, 슬릿들(44, 46)에 의해 회절된 광속들이 NAi의 범위 내에서 서로 등위상으로 되도록 한다.

윈도우의 폭 △w'는 측정될 투영 광학계(7)의 공간 주파수에 따라 결정된다. 윈도우의 폭 △w'는 고주파 성분들이 계측될 경우에는 넓게, 저주파 성분들이 계측 될 경우에는 좁게 설정된다. 윈도우의 폭 △w'는 다음과 같이 주어지고,

△w' = 2 × f × λ/NAi

여기서 f는 투영 광학계(7)의 동공의 공간 주파수이다. 동공 반경에 정합하는 주기를 갖는 파면 수차의 주파수 f는 1이라고 가정된다는 것에 유의한다.

슬릿(44)과 윈도우(45) 각각의 길이 Lw는 충분한 광량을 확보하기 위해 가능한 긴 것이 바람직하지만, 투영 광학계(7)의 수차가 균일한 소위 아이소플래네틱 영역 내에 들어와야 한다.

슬릿(40) 및 회절 격자(42)에 의해 회절된 광 성분 중, 0차 광 성분이 슬릿(44) 상에 상(이미지)을 형성하고, 1차 광 성분이 윈도우(45) 상에 이미지를 형성하도록, 회절 격자(42)의 피치가 결정된다. 다른 회절된 광 성분들은 제2 마스크(10)의 차광 영역에 의해 차광된다. -1차 광 성분이 1차 광 성분 대신에 사용될 수 있다.

윈도우(45)를 통과한 광속은 투영 광학계(7)의 파면 수차의 영향을 받게 된다. 한편, 슬릿(44)은 회절 한계 이하의 폭을 갖기 때문에, 슬릿 사출 후의 광은 도4의 x 방향으로 발산한 회절된 광이고, 따라서 x 방향에서 투영 광학계(7)의 파면 수차 정보를 지니지 않으며, 즉 x 방향으로 서로 등위상의 파면들을 갖는다. 도5는 슬릿(44)과 윈도우(45)의 중심들을 통과한 광속들을 나타내는 모식도이다.

슬릿(44)과 윈도우(45)로부터의 2개의 광속들의 간섭 프린지들은 CCD 등의 촬상 소자(11)에 의해 관찰된다. 도6은 간섭 프린지들을 도시한다. 슬릿(44)과 윈도우(45) 사이의 간격만큼 중심들이 서로 어긋난 투영 광학계(7)의 동공의 두개 의 상들이 촬상된다. 간섭 프린지들은 이 상들의 공통 영역에서 발생한다. 도6을 참조하면, 상(48)은 슬릿(44)으로부터의 광속을 나타내고, 상(49)은 윈도우(45)로부터의 광속을 나타낸다.

x 방향에서 광속(49)의 파면들은 서로 등위상이다. 따라서, 도6에 도시된 간섭 프린지들로부터 위상 정보를 추출하면, 투영 광학계(7)의 x 방향의 파면 수차를 구할 수 있다.

그러나, 촬상 소자(11) 상에 간섭 프린지들을 형성하기 위해, 제1 마스크(20)와 제2 마스크(10) 상에 동일한 방향을 갖는 수차 계측용 패턴들이 상대적으로 적절한 위치로 정렬되어야 한다. 예를 들어, 제1 마스크(20) 상의 슬릿(40)의 위치는 제2 마스크(10) 상의 슬릿(44) 또는 윈도우(45)의 위치와 상대적으로 정렬되어야 하며, 또는 제1 마스크(20) 상의 슬릿(41)의 위치는 제2 마스크(10) 상의 슬릿(46) 또는 윈도우(47)와 상대적으로 정렬되어야 한다. 본 명세서에서, 상대적으로 적절한 위치란 투영 광학계(7)의 수차를 계측하기 위한 최적의 위치를 의미한다.

이하, 본 실시예에 따른 정렬 방법에 관해 설명될 것이다.

본 실시예에서는, 제1 마스크(20)와 제2 마스크(10) 상에 동일한 방향을 갖는 마크들을 상대적으로 적절한 위치에 정렬하기 위해, 제1 마스크(20) 상에 얼라인먼트 마크(1)가 형성되고, 제2 마스크(10) 상에 얼라인먼트 마크(2)가 형성된다(도7, 도8 참조). 이하의 설명에서는, 얼라인먼트 마크(1)는 AM1이라고 일컬어지고, 얼라인먼트 마크(2)는 마크 AM2라고 일컬어질 것이다. 마크 AM1은, 제1 마스 크(20) 상에 수차 계측용 패턴(예를 들어 슬릿(40))으로부터 미리 정해진 거리만큼 이격된 위치에 형성된다. 또한, 제2 마스크(10) 상의 수차 계측용 패턴(예를 들어 슬릿(44))으로부터 미리 결정된 거리만큼 이격된 위치에 마크 AM2가 형성된다. 마크들 AM1과 AM2는, 레티클 측의 수차 계측용 패턴과 웨이퍼 측의 수차 계측용 패턴을 정렬하기 위한 제3 패턴과 제4 패턴을 각각 구성한다. 제어기 C는 마크들 AM1과 AM2를 사용하여 수차 계측용 제1 패턴과 수차 계측용 제2 패턴을 상대적으로 정렬한다. 본 실시예에서는, 얼라인먼트 마크들 AM1 및 AM2의 양쪽을 동시에 촬상하고, 촬상 결과로부터 마크들 AM1과 AM2 간의 상대 위치를 결정하는 TTR 얼라인먼트 스코프(4)가 마크들 AM1과 AM2를 정렬하는 검출계로서 사용된다. TTR 얼라인먼트 스코프(4)를 이용하여, 마크 AM1이 조명되고, 마크 AM1 상의 광 반사 영역에 의해 반사된 광을 이용하여 관찰된다. 마크 AM1 상의 투광 영역을 통해 투과한 조명광은, 투영 광학계(7)를 통해 마크 AM2를 조명하고, 마크 AM2에 의해 반사된 광은 역시 투영 광학계(7)를 통해 관찰된다. 마크들 AM1과 AM2가 동시에 관찰될 수 있기 때문에, 그들의 상대 위치는 예를 들면 TTR 얼라인먼트 스코프(4)의 시간적인 변화의 영향을 받지 않고, 높은 정밀도로 계측될 수 있다. 계측된 정보를 사용해서 마크들 AM1과 AM2 간의 상대 위치를 높은 정밀도로 적절한 위치에 정렬하는 것이 가능하다. 마크들 AM1과 AM2가 정렬된 후, 제1 마스크(20)가, 상기 제1 마스크(20) 상의 수차 계측용 제1 패턴(40)과 마크 AM1 간의 거리만큼 이동되고, 제2 마스크(10)가, 상기 제2 마스크(10) 상의 수차 계측용 제2 패턴(44)과 마크 AM2 간의 거리만큼 이동된다. 이것은, 제1 마스크(20) 상의 수차 계측용 패턴(40)과 제2 마 스크(10) 상의 수차 계측용 패턴(44)을 정렬하는 것을 가능하게 한다.

제1 마스크(20) 상의 수차 계측용 패턴(40)과 제3 패턴 AM1 간의 위치 관계와 제2 마스크(10) 상의 수차 계측용 패턴(44)과 제4 패턴 AM2 간의 위치 관계는 투영 광학계의 축소율을 고려하여 바람직하게 결정된다. 이 상태에서, 제3 패턴 AM1과 제4 패턴 AM2 간의 상대 위치의 정렬은, 제1 마스크 상의 수차 계측용 패턴과 제2 마스크 상의 수차 계측용 패턴 간의 상대 위치의 정렬의 양으로 된다. 즉, 제1 마스크 및 제2 마스크를 이동시키지 않고서, 제1 마스크 상의 수차 계측용 패턴과 제2 마스크 상의 수차 계측용 패턴 간의 상대 위치가 높은 정밀도로 단시간에 정렬될 수 있다.

수차 계측용 패턴들을 정렬함에 있어서, 얼라인먼트 마크들은 투영 광학계의 수차를 계측하기 위해 필요한 최소한의 조명 영역의 외부에 들어오도록 배치될 수 있다. TTR 얼라인먼트 스코프에 의해 각 얼라인먼트 마크들을 관찰함에 있어서도, 그들은 상기 조명 영역의 외부에 들어오도록 배치될 수 있다. 이것은, 투영 광학계의 수차를 계측함에 있어서 TTR 얼라인먼트 스코프를 광로 밖으로 대피시킬 필요를 없애고, 대피 시간을 생략하는 것을 가능하게 한다. 그러므로, 제1 마스크 상의 수차 계측용 패턴과 제2 마스크 상의 수차 계측용 패턴 간의 상대 위치가 정렬된 후, 단시간에 수차의 계측을 개시하는 것이 가능하다.

본 실시예에서는, 수차 계측용 패턴들과 마크들 AM1 및 AM2가 별개의 마크들이지만, 본 발명은 특별히 이것에 한정되는 것은 아니다.

[제2 실시예]

이하, 제2 실시예가 설명될 것이다. 전술한 제1 실시예에서와 동일한 참조 부호들이 제2 실시예의 동일한 혹은 유사한 구성 부분들을 지시하고, 그 설명은 간략히 주어지거나 또는 생략될 것임에 유의한다.

도9는 본 실시예에 따른 노광 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다. 본 실시예에서는, TTR 얼라인먼트 스코프(4)가 아니고, 제3 패턴으로서 기능하는 AM1과 제4 패턴으로서 기능하는 AM2 양쪽을 투과한 광의 광량을 검출하는 광량 검출기(13)가 그들을 정렬하기 위해 이용된다. 광량 검출기(13)는, 예를 들어, 포토다이오드이며, 웨이퍼 스테이지 상의 제2 마스크(10)의 아래쪽에 놓인다. 대안적으로, 중계 광학계가 제2 마스크(10) 아래쪽에 놓일 수 있으며, 광량 검출기가 웨이퍼 스테이지의 내부 또는 외부의 임의의 위치에 배치될 수 있다.

본 실시예에 있어서, 레티클 측의 수차 계측용 패턴과 웨이퍼 측의 수차 계측용 패턴을 정렬하는 방법에 대해서 설명될 것이다. 노광 광원(1)에 의해 출사된 광은 제1 조명계(3)를 통해 전파시 제1 마스크(20) 상의 마크 AM1을 조사한다. 마크 AM1 상의 투광 영역을 투과한 광은, 투영 광학계(7)를 통해 전파시 제2 마스크(10) 상의 마크 AM2를 조사한다. 마크 AM2 상의 투광 영역을 투과한 광은 광량 검출기(13)에 입사한다. 입사하는 광의 광량은, 마크들 AM1과 AM2 간의 상대 위치 관계에 따라 결정된다. 일반적으로, 광량 검출기(13)는, 마크들 AM1과 AM2를 투과한 광의 광량이 즉, 광량 검출기(13)로부터의 출력이 최대로 되는 최적의 상대 위치 관계를 마크들 AM1과 AM2가 갖도록 설계된다. 그러나 본 발명은 특별히 이것에 한정되지 않고, 광량 검출기(13)는, 마크들 AM1과 AM2가 상기 광량이 최소로 되는 최적의 상대 위치 관계를 갖도록 설계될 수 있으며, 혹은 그들의 상대적인 위치가 별도의 특성들로부터 산출될 수도 있다.

본 실시예에서는, 마크들 AM1과 AM2가 동시에 관찰될 수 있기 때문에, 그들의 상대적인 위치는, 예를 들면 TTR 얼라인먼트 스코프(4)의 시간적인 변화 등에 영향을 받지 않고서, 높은 정밀도로 계측될 수 있다. 또한, 계측에 필요한 구성 요소들의 수가 작기 때문에, 시스템적인 오차를 저감하는 것이 가능하다. 마크들 AM1과 AM2 간의 상대 위치가 정렬된 후, 제1 마스크가, 상기 제1 마스크 상의 수차 계측용 패턴과 마크 AM1 간의 거리만큼 이동되고, 제2 마스크가, 제2 마스크 상의 수차 계측용 패턴과 마크 AM2 간의 거리만큼 이동된다. 이것은, 제1 마스크 상의 수차 계측용 패턴과 제2 마스크 상의 수차 계측용 패턴을 정렬하는 것을 가능하게 한다.

비록 본 실시예에서는, 투영 광학계의 수차 계측계로서 기능하는 광량 검출기(13)와 촬상 소자(11)가 별개의 구성 요소로서 설명되었지만, 본 발명은 특별히 이것에 한정되지 않고, 그들은 동일한 구성 요소일 수 있다.

본 실시예에서는, 제1 조명계(3)를 사용해서 마크들 AM1 및 AM2가 조명되고 정렬되었지만, 본 발명은 이것에 특별히 한정되지 않는다. 마크들 AM1과 AM2는 별도로 준비된 조명계를 이용하여 조명될 수 있고, 정렬될 수 있다.

[제3 실시예]

이하, 제3 실시예에 대해서 설명될 것이다. 전술한 제1 및 제2 실시예에서와 동일한 참조 부호들이 제3 실시예의 동일한 혹은 유사한 구성 부분들을 지시하 고, 그 설명은 간략히 주어지거나 또는 생략될 것임에 유의한다.

도10은 본 실시예에 따른 노광 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다. 노광 장치는 레티클 및 제1 마스크를 X 및 Y 방향으로 정렬하기 위한 레티클 얼라인먼트 스코프(원판 얼라인먼트 스코프)(26)와, 그들을 Z 방향으로 정렬하기 위한 레티클 포커스 센서(27)를 포함한다. 레티클 얼라인먼트 스코프(26)는, 예를 들어, CCD 등과 같은 촬상 소자와 복수의 광학 소자들을 포함한다. 촬상 소자는 레티클 표면 및 제1 마스크 표면과 공액(conjugate)일 수 있고, 이 상태에서 레티클 표면과 제1 마스크 표면이 관찰될 수 있다. 레티클 포커스 센서(27)는, 예를 들어, 경사 입사 광학계와, CCD 등과 같은 촬상 소자를 포함하고, 레티클 표면 및 제1 마스크 표면의 Z 방향의 위치들을, 촬상 소자 상의 오정렬(misalignment)로서 검출한다.

노광 장치는 웨이퍼 및 제2 마스크를 X 및 Y 방향으로 정렬하기 위한 웨이퍼 얼라인먼트 스코프(기판 얼라인먼트 스코프)(16)와, 그들을 Z 방향으로 정렬하기 위한 웨이퍼 포커스 센서(17)를 포함한다. 웨이퍼 얼라인먼트 스코프(16)는, 예를 들어, CCD 등과 같은 촬상 소자와 복수의 광학 소자들을 포함한다. 촬상 소자는 웨이퍼 표면 및 제2 마스크 표면과 공액일 수 있고, 이 상태에서 웨이퍼 표면과 제2 마스크 표면이 관찰될 수 있다. 웨이퍼 포커스 센서(17)는, 예를 들어, 경사 입사 광학계와, CCD 등과 같은 촬상 소자를 포함하고, 웨이퍼 표면 및 제2 마스크 표면의 Z 방향의 위치들을, 촬상 소자 상의 오정렬로서 검출한다.

제1 마스크 상에 형성된 수차 계측용 패턴의 X, Y 방향의 상대 위치를 정렬 함에 있어서, 레티클 얼라인먼트 스코프(26)는 마크 AM1을 계측한다. 또한, 제1 마스크 상에 형성된 수차 계측용 패턴의 Z 방향의 상대 위치를 정렬함에 있어서, 레티클 포커스 센서(27)는 마크 AM1을 계측한다. 마크 AM1과 수차 계측용 패턴 간의 상대 위치는 설계값 혹은 미리 구해 둔 값으로부터 알 수 있다. 마찬가지로, 제2 마스크 상에 형성된 수차 계측용 패턴의 X 및 Y 방향의 상대 위치를 정렬함에 있어서, 웨이퍼 얼라인먼트 스코프(16)는 마크 AM2를 계측한다. 또한, 제2 마스크 상에 형성된 수차 계측용 패턴의 Z 방향의 상대 위치를 정렬함에 있어서, 웨이퍼 포커스 센서(17)는 마크 AM2를 계측한다. 마크 AM2와 수차 계측용 패턴 간의 상대 위치는 설계값 혹은 미리 구해 둔 값으로부터 알 수 있다.

전술한 방식으로 계측된 마크들 AM1과 AM2의 위치들에 기초하여, 제1 마스크 상의 수차 계측용 패턴과 제2 마스크 상의 수차 계측용 패턴 간의 상대 위치를 정렬할 수 있다.

비록 레티클 포커스 센서(27)가 마크 AM1을 계측하고, 웨이퍼 포커스 센서(17)가 마크 AM2를 계측하고 있지만, 본 발명은 특별히 이것에 한정되지 않는다. 포커스 센서들이 둘다 경사 입사 광학계를 사용한 오정렬 검출 스킴을 채택하고 있기 때문에, 그들은 제1 마스크 및 제2 마스크 상의 평면들을 이용한 계측을 수행할 수 있다.

본 실시예에서는, 레티클 포커스 센서(27)와 웨이퍼 포커스 센서(17)는 마크들 AM1과 AM2를 각각 계측하지만, 본 발명은 특별히 이것에 한정되는 것은 아니다. 포커스 센서들(27, 17)이 둘다 경사 입사 스킴을 사용하기 때문에, 그들은 마스크 평면들 상의 임의의 점들을 계측할 수 있다. 따라서, 마크들 AM1 및 AM2의 위치들 대신에 마스크 평면들 상의 임의의 점들에서의 계측값들을 사용하여 정렬을 수행할 수 있다.

마스크 평면 상의 복수의 점들을 계측함으로써, 마스크 표면의 왜곡이 계측될 수 있기 때문에, 정렬은 그 왜곡량 만큼 측정값들을 보정함으로써 높은 정밀도로 수행될 수 있다.

[제4 실시예]

본 발명의 제4 실시예가 도1을 참조하여 설명될 것이다. 전술한 제1 실시예에서와 동일한 참조 부호들이 제4 실시예의 동일한 혹은 유사한 구성 부분들을 지시하고, 그 설명은 간략히 주어지거나 또는 생략될 것임에 유의한다.

제1 실시예에서는, TTR 얼라인먼트 스코프(4)가 마크들 AM1 및 AM2를 계측하지만, 제4 실시예에서는 수차 계측용 패턴들을 직접 계측한다.

전술한 바와 같이, 종래 기술들에서는 수차 계측용 패턴들을 정렬하기 위해 촬상 소자(11)를 사용하여, 예를 들어 슬릿(40)과 슬릿(44) 혹은 윈도우(45) 양쪽을 투과한 광량을 검출한다. 종래 기술들은, 광량 검출 스킴을 채택하므로, 미세한 패턴인 슬릿(40)을 투과한 광은 그 조사 범위가 좁기 때문에, 거의 검출할 수 없었다. 즉, 검출 범위가 좁아서, 검출 범위 외부에 들어오는 영역을 검색하면서 계측하기 위해서 시간이 걸린다. 이에 반해, 본 실시예에서는, 광량 검출 방식을 채택하지 않고, 수차 계측용 패턴들을 현미경(TTR 얼라인먼트 스코프)에 의해 촬상하고, 그 촬상 결과로부터 수차 계측용 패턴들의 위치들을 결정하는 검출 스킴을 채택한다. 이 때문에, 수차 계측용 패턴들이 TTR 얼라인먼트 스코프(4)의 시야 내로 들어오는 한, 오정렬의 양이 계측될 수 있다. TTR 얼라인먼트 스코프(4)의 시야는 전형적으로 100㎛² 정도의 크기(제2 마스크 상에서의 크기)를 가지며, 슬릿(40)과 비교해서 매우 크므로, 검출 범위가 종래 기술들의 것보다 확대될 수 있다. TTR 얼라인먼트 스코프(4)의 시야가 클수록, 검출 범위가 더 넓어진다. 그러나, 시야의 적절한 크기는 TTR 얼라인먼트 스코프(4)의 거대화 및 설계 난이도의 증가 등의 시야 확대의 단점을 고려하여 바람직하게 선택된다.

TTR 얼라인먼트 스코프(4)의 이용은, 제1 마스크 상의 수차 계측용 패턴과 제2 마스크 상의 수차 계측용 패턴을 동시에 측량하는 것을 가능하게 하기 때문에, 단시간에 정렬을 행하도록 해준다.

그러나, 본 발명은 특별히 동시 계측에 한정하는 것이 아니다. 예를 들어, 제2 마스크 상의 수차 계측용 패턴의 위치를 TTR 얼라인먼트 스코프에 의해 측량하고, 후속적으로 제1 마스크 상의 수차 계측용 패턴의 위치를 그것에 의해 계측함으로써, 이들 패턴들 간의 상대 위치가 구해질 수 있고, 정렬될 수 있다. 비록 본 명세서에서 제2 마스크 상의 수차 계측용 패턴이 먼저 계측되지만, 제1 마스크 상의 수차 계측용 패턴이 먼저 계측될 때에도 같은 효과가 얻어질 수 있다.

본 실시예에서는, TTR 얼라인먼트 스코프(4)가 수차 계측용 패턴들을 직접 계측한다. 그러므로, 예를 들어 마크 AM1과 제1 마스크 상의 수차 계측용 패턴 간의 상대 위치가 예를 들면 제조 오차나 마스크 표면의 왜곡 등에 기인하여 설계값 과 다르다는 사실에 기인한 제1 내지 제3 실시예에서 발생할 수 있는 정렬 오차를 걱정할 필요가 없다. 마크 AM2와 제2 마스크 상의 수차 계측용 패턴 간의 상대 위치가 예를 들면 제조 오차나 마스크 표면의 왜곡 등에 기인하여 설계값과 다르다는 사실에 기인한 정렬 오차도 마찬가지로 걱정할 필요가 없다. 이것은 정렬을 높은 정밀도로 가능하게 해준다.

[제5 실시예]

이하 본 발명의 제5 실시예가 도10을 참조하여 설명될 것이다. 전술한 제3 실시예에서와 동일한 참조 부호가 제5 실시예의 동일한 혹은 유사한 구성 부분을 지시하고, 그 설명은 간략하게 주어지거나 혹은 생략될 것임에 유의한다.

제3 실시예의 레티클 얼라인먼트 스코프(26) 및 레티클 포커스 센서(27)가 마크 AM1을 계측하고, 제3 실시예의 웨이퍼 얼라인먼트 스코프(16) 및 웨이퍼 포커스 센서(17)가 마크 AM2를 계측하지만, 제5 실시예에서 그들은 수차 계측용 패턴들을 직접 계측한다.

제4 실시예와 마찬가지로, 제5 실시예에서는, 광량 검출 스킴을 채택하지 않고, 현미경들(레티클 얼라인먼트 스코프(26) 및 웨이퍼 얼라인먼트 스코프(16))에 의해 패턴 형상들을 관찰하는 형상 검출 스킴을 채택한다. 그로 인해, 수차 계측용 패턴들이 레티클 얼라인먼트 스코프(26) 및 웨이퍼 얼라인먼트 스코프(16)의 시야들 내로 들어오는 한, 오정렬의 양이 계측될 수 있고, 계측값에 기초하여 정렬이 수행될 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 제1 마스크 상의 수차 계측용 패턴의 위치를 검출하 는 검출기들(26, 27)이 제2 마스크 상의 수차 계측용 패턴의 위치를 검출하는 검출기들(16, 17)과 다르므로, 단시간에 정렬을 행할 수 있게 해준다.

본 실시예에서는, 레티클 얼라인먼트 스코프(26) 및 웨이퍼 얼라인먼트 스코프(16)가 수차 계측용 패턴들을 직접 계측한다. 따라서, 예를 들어 마크 AM1과 제1 마스크 상의 수차 계측용 패턴 간의 상대 위치가 예를 들면 제조 오차 등에 기인하여 설계값과 다르다는 사실 등에 기인한 정렬 오차를 걱정할 필요가 없다. 마크 AM2와 제2 마스크 상의 수차 계측용 패턴 간의 상대 위치가 예를 들면 제조 오차 등에 기인하여 설계값과 다르다는 사실 등에 기인한 정렬 오차도 마찬가지로 걱정할 필요가 없다. 이것은 높은 정밀도로 정렬을 행하는 것을 가능하게 해준다.

레티클 포커스 센서(27) 및 웨이퍼 포커스 센서(17)도 수차 계측용 패턴들을 직접 계측한다. 그러므로, 계측 결과들은, 예를 들면 수차 계측용 패턴들이 형성되어 있는 마스크들의 평탄도나 왜곡 등에 기인하는, 포커스 센서들에 의해 계측되는 점들(포인트들)과 수차 계측용 패턴들 간의 높이 차의 영향을 받지 않는다. 이것은 보다 높은 정밀도의 계측을 가능하게 해준다.

[변형예]

제1 내지 제5 실시예가, 스캐너 등과 같이 레티클 스테이지를 주사하는 장치에 적용될 때, 제1 마스크 상의 패턴과 마크 AM1이 주사 방향으로 정렬할 수 있다. 이 경우, 마크 AM1과 마크 AM2 간의 상대 위치가 정렬된 후에, 마크들 AM1과 AM2를 이동하는 것만으로 제1 마스크 상의 수차 계측용 패턴과 제2 마스크 상의 수차 계측용 패턴이 단시간에 정렬될 수 있다. 그런 다음, 마크들 AM1과 AM2는 투영 광학 계에 대하여 동일한 상 높이에 배치될 수 있다. 이것은 결상 위치에 영향을 주는 예를 들면 투영 광학계의 배율이나 왜곡 등의 영향을 균일하게 만들 수 있다. 또한, 이것은 예를 들면 투영 광학계의 상면 만곡과 비점 수차 등의 영향도 균일하게 만들 수 있다. 이것은 보다 높은 정밀도의 정렬을 가능하게 해준다.

제1 내지 제5 실시예에서는 하나의 마크 AM1과 하나의 마크 AM2가 형성되지만, 본 발명은 특별히 이것에 한정되는 것이 아니고, 복수의 마크들 AM1과 복수의 마크들 AM2가 형성될 수 있다. 예를 들어, 도11에 도시된 바와 같이 제1 마스크 상의 수차 계측용 패턴들을 통해 얼라인먼트 마크들 AM1과 AM1'이 서로 대향하도록 배치된다. 제2 마스크 상의 얼라인먼트 마크들 AM2와 AM2'도 마찬가지로, 제2 마스크 상의 수차 계측용 패턴들을 통해 서로에 대향하도록 배치된다(도 12). 이 경우, 하나의 얼라인먼트 마크만이 각각의 마스크 상에 배치되는 경우와 달리, 마스크 평면 상의 회전 성분들과 마스크 및 투영 광학계의 배율 성분들을 계측할 수 있다. 이러한 성분들을 고려하여 스테이지를 구동하고 투영 광학계를 보정하는 것은 높은 정밀도로 수차 계측용 패턴들을 정렬할 수 있게 해준다. 또한, 각각의 마스크 상의 2개의 얼라인먼트 마크들을 이용한 계측은 계측 오차들을 평균화하여, 보다 높은 정밀도로 계측할 수 있게 해준다.

이때, 제1 마스크 상의 얼라인먼트 마크들 AM1과 AM1'과 수차 계측용 패턴 간의 상대 위치 관계와, 제2 마스크 상의 얼라인먼트 마크들 AM2와 AM2'과 수차 계측용 패턴 간의 상대 위치 관계는 투영 광학계의 축소율을 고려하여 바람직하게 결정된다. 얼라인먼트 마크들 간의 정렬은 수차 계측용 패턴들 간의 정렬의 양으로 된다. 따라서, 단시간으로 수차 측정이 준비될 수 있다.

배치된 얼라인먼트 마크들의 개수는 특별히 두개로 한정되지 않고, 더 많은 개수의 얼라인먼트 마크들이 배치될 때에도 동일한 효과가 얻어지는 것으로 기대된다. 예를 들어, 왜곡 성분의 계측 및 보정이나 평균화의 효과에 의해 고정밀도화가 얻어지는 것으로 기대된다.

비록 제1, 제2, 및 제4 실시예는 마스크 평면 상의 위치들, 즉, 투영 광학계의 광축에 대하여 수직한 평면들 상의 위치들이 정렬된다고 가정하고 설명되었지만, 본 발명은 특별히 이것에 한정되지 않고, 투영 광학계의 광축 방향의 정렬이 수행될 수 있다. 이것은 얼라인먼트 마크를 기준으로서 이용하여, 수차 계측용 패턴을 투영 광학계의 초점 위치에 대해 단시간에 정렬하는 것을 가능하게 해준다. 광축 방향의 정렬은, 계측이 한 점에서만 수행될 때에도 이로운 효과가 있지만, 계측이 복수 점들에서 수행될 때에는 더 많은 이로운 효과를 생성하는 것으로 기대된다. 예를 들어, 두 점들에서의 계측은 그 두 점들을 연결하는 직선의 투영 광학계의 광축 방향에 대한 경사를 구할 수 있게 한다. 두 점들을 연결하는 직선 상에 세번째 점을 추가하는 것은 투영 광학계의 광축 방향에 대한 만곡(상면 만곡)을 구할 수 있게 한다. 점들의 개수를 증가시키는 것은 더 상세하게 만곡을 구하는 것을 가능하게 한다. 또한, 두 점들을 연결하는 직선 상의 위치들이 아닌 임의의 위치에 세번째 점을 추가하는 것은 투영 광학계의 광축 방향에 대해 마스크 평면의 경사를 구할 수 있게 한다. 또한 임의의 계측 점들을 추가하는 것은 마스크 평면의 요철을 구하는 것도 가능하게 한다. 또한, 투영 광학계의 시상 방향(sagittal direction)과 자오선 방향(meridional direction)에서 광선의 초점 위치들을 구하는 것은 비점 수차(astigmatism)를 계측할 수 있게 한다.

수차 계측용 패턴들의 위치들을 정렬 시에 이 계측값들에 대응하는 양들만큼 보정함으로써, 보다 높은 정밀도로 정렬이 가능하다.

제1 내지 제5 실시예에 있어서, 얼라인먼트 마크들과 수차 계측용 패턴들 간의 위치 관계가 예를 들면 제조 오차 등에 기인하여 설계값과 다르면, 그 편차량이 바람직하게 미리 계측되고, 수차 계측용 패턴들을 정렬 시에 상기 편차량이 보정된다. 이것은 제조 오차들이 발생할 때에도 높은 정밀도로 단시간에 수차 계측용 패턴들을 정렬할 수 있게 해준다.

수차 계측용 패턴의 최적의 위치는, 촬상 소자(11)에 의해 얻어지는 광량을 계측함으로써 결정될 수 있다. 얼라인먼트 마크를 이용함으로써 얻어진 계측값과 수차 계측용 패턴의 최적의 위치 간의 차는 편차량으로서 단지 미리 기억해 둘 필요가 있다.

제1 내지 제5 실시예들에서는 제1 마스크 상에 수차 계측용 패턴과 얼라인먼트 마크가 형성되지만, 본 발명은 특별히 이것에 한정되지 않는다. 레티클 스테이지 상에 제1 마스크와는 다른 제3 마스크가 배치될 수 있고, 거기에 수차 계측용 패턴 또는 얼라인먼트 마크가 제공되어, 제1 마스크와 함께 이용될 수 있다. 예를 들어, 제3 마스크를 사용해서 얼라인먼트 마크들이 정렬될 수 있고, 제1 마스크 상의 수차 계측용 패턴을 사용해서 투영 광학계의 결상 성능이 측정될 수 있다. 이 마스크들의 역할들을 바꾸어도 동일한 효과가 얻어질 수 있다는 것은 명백하다.

이 경우들에 있어서도, 전술한 바와 같이, 얼라인먼트 마크들과 수차 계측용 패턴들 간의 위치 관계를 미리 계측해 두는 것은 더 높은 정밀도의 정렬을 가능하게 해준다.

제1 내지 제5 실시예에서는, 제2 마스크 상에 수차 계측용 패턴과 얼라인먼트 마크가 형성되지만, 본 발명은 특별히 이것에 한정되는 것은 아니다. 웨이퍼 스테이지 상에 제2 마스크와는 다른 제4 마스크를 배치하고, 거기에 수차 계측용 패턴 혹은 얼라인먼트 마크가 제공되어, 제2 마스크와 함께 이용될 수 있다. 예를 들어 제4 마스크를 사용해서 얼라인먼트 마크들이 정렬될 수 있고, 제2 마스크 상의 수차 계측용 패턴을 사용해서 투영 광학계의 결상 성능이 측정될 수 있다. 이 마스크들의 역할들을 바꾸어도 동일한 효과가 얻어질 수 있다는 것은 명백하다.

비록 상기 설명에서는, 레티클 측에 혹은 웨이퍼 측에 두개의 마스크가 제공되는 것을 가정하고 기술되었지만, 본 발명은 특별히 이것에 한정되지 않는다. 복수의 마스크들을 레티클 측 및 웨이퍼 측 양쪽에 제공하고, 관련된 상황들에 따라 그들을 독립적으로 이용하여도, 본 발명의 효과가 얻어질 수 있다. 이 경우, 레티클 측 상에 형성된 마스크들의 개수는 웨이퍼측 상에 형성된 마스크들의 개수와 항상 같을 필요는 없다.

비록 제3 및 제5 실시예들에서는, 레티클 얼라인먼트 스코프(26) 및 레티클 포커스 센서(27)가 별개의 구성 요소들이라고 가정하고 설명되었지만, 본 발명은 특별히 이것에 한정되지 않고, 그들은 동일한 구성 요소일 수 있다. 마찬가지로, 이 실시예들은 웨이퍼 얼라인먼트 스코프(16)와 웨이퍼 포커스 센서(17)를 다른 구성 요소들이라고 가정하고 설명되었지만, 본 발명은 특별히 이것에 한정되지 않고, 그들은 동일한 구성 요소일 수 있다.

제1 내지 제5 실시예는, 투영 광학계의 수차 계측용 패턴으로서 수차 계측용 슬릿 패턴들이 이용되는 경우를 예를 들어 설명되었지만, 본 발명은 특별히 이것에 한정되는 것이 아니다. 예를 들어, 핀 홀이나 회절 격자 등과 같은 패턴들을 이용해도, 레티클 측과 웨이퍼 측 상에 정밀한 수차 계측용 패턴들로서 그들을 사용하여 상대적인 위치가 정렬될 수 있는 한, 동일한 효과가 얻어지는 것으로 기대된다. 특히, 그러한 패턴들의 이용은, 오정렬에 기인하여 회절광의 성분들이 위상차를 갖게 되고 이것이 계측에 큰 영향을 부여하는 전단 간섭기 방법과 같은 측정 방법에 효과적이다.

[디바이스의 제조 방법]

디바이스들(예를 들어, 반도체 집적 회로 소자 및 액정 표시 소자 등)은, 전술한 실시예들 각각에 따른 노광 장치를 사용해서 기판을 노광하는 노광 단계와, 노광 단계에서 노광된 기판을 현상하는 현상 단계와, 현상 단계에서 현상된 기판을 처리하는 기타의 주지의 단계들(예를 들어, 에칭, 레지스트 제거, 다이싱, 본딩, 패키징 단계 등)에 의해 제조된다.

본 발명은 바람직한 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시예들에 한정되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 다음의 청구항들은 그 변형들과 등가 구조들 및 기능들을 포괄하도록 최광의로 해석되어야 한다.

도1은 본 발명에 따른 노광 장치의 일례를 나타내는 도면이다.

도2는 제1 마스크의 주요부를 나타내는 개략도이다.

도3은 광선 분할 유닛의 주요부를 나타내는 개략도이다.

도4는 제2 마스크의 주요부를 나타내는 개략도이다.

도5는 슬릿과 윈도우를 통과하는 광선들의 파면들을 나타내는 개략도이다.

도6은 촬상 소자에 의해 관찰되는 간섭 프린지들을 나타내는 개략도이다.

도7은 제1 마스크 상의 패턴의 구성을 나타내는 개략도이다.

도8은 제2 마스크 상의 패턴의 구성을 나타내는 개략도이다.

도9는 본 발명에 따른 노광 장치의 다른 예를 나타내는 도면이다.

도10은 본 발명에 따른 노광 장치의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.

도11은 패턴의 구성을 나타내는 개략도이다.

도12는 패턴의 구성을 나타내는 개략도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 노광 광원

2: 중계 광학계

3: 제1 조명계

4: TTR 얼라인먼트 스코프

5: 레티클 스테이지

6: 레티클

7: 투영 광학계

8: 웨이퍼 스테이지

9: 웨이퍼

10: 제2 마스크

11: 촬상 소자

12: 통신용 케이블

13: 광량 검출기

16: 웨이퍼 얼라인먼트 스코프

17: 웨이퍼 포커스 센서

26: 레티클 얼라인먼트 스코프

27: 레티클 포커스 센서

Claims

원판의 패턴으로 기판을 노광하는 노광 장치이며, 상기 노광 장치는,

상기 원판을 지지하는 원판 스테이지와;

상기 기판을 지지하는 기판 스테이지와;

상기 원판의 패턴을 상기 기판 상에 투영하는 투영 광학계; 및

상기 투영 광학계의 수차를 계측하는 계측계

를 구비하고, 상기 계측계는,

상기 원판 스테이지 상에 배치된 수차 계측용 제1 패턴과;

상기 기판 스테이지 상에 배치된 수차 계측용 제2 패턴과;

상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴을 정렬하기 위해 상기 원판 스테이지 상에 배치된 제3 패턴과;

상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴을 정렬하기 위해 상기 기판 스테이지 상에 배치된 제4 패턴과;

상기 제3 패턴과 상기 제4 패턴 간의 상대 위치를 검출하는 검출계; 및

상기 검출계에 의해 검출된 상기 제3 패턴과 상기 제4 패턴 간의 상대 위치에 기초하여, 상기 제3 패턴으로부터 미리 정해진 거리만큼 떨어진 위치에 배치된 상기 제1 패턴과, 상기 제4 패턴으로부터 미리 정해진 거리만큼 떨어진 위치에 배치된 상기 제2 패턴을 정렬하기 위해 상기 원판 스테이지 및 상기 기판 스테이지 중 적어도 어느 하나를 제어하는 제어기

를 포함하는 노광 장치.
제1항에 있어서,

상기 검출계는, 상기 제3 패턴과 상기 제4 패턴 양쪽을 동시에 촬상하고, 그 촬상 결과로부터 상기 제3 패턴과 상기 제4 패턴 간의 상대 위치를 결정하는 TTR 얼라인먼트 스코프를 포함하고,

상기 제어기는, 상기 TTR 얼라인먼트 스코프에 의해 결정된 상기 제3 패턴과 상기 제4 패턴 간의 상대 위치에 기초하여, 상기 제1 패턴과 제2 패턴을 정렬하기 위해 상기 원판 스테이지 및 상기 기판 스테이지 중 적어도 어느 하나를 제어하는 노광 장치.
제1항에 있어서,

상기 검출계는, 상기 기판 스테이지 상에 배치되고, 상기 제3 패턴과 상기 제4 패턴 모두를 투과한 광을 검출하는 검출기를 포함하고,

상기 제어기는, 상기 검출기로부터의 출력에 기초하여, 상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴을 정렬하기 위해 상기 원판 스테이지 및 상기 기판 스테이지 중 적어도 어느 하나를 제어하는 노광 장치.
제1항에 있어서,

상기 검출계는, 상기 제3 패턴을 촬상하고 그 촬상 결과로부터 상기 제3 패 턴의 위치를 결정하는 원판 얼라인먼트 스코프와, 상기 제4 패턴을 촬상하고 그 촬상 결과로부터 상기 제4 패턴의 위치를 결정하는 기판 얼라인먼트 스코프를 포함하고,

상기 제어기는, 상기 원판 얼라인먼트 스코프에 의해 결정된 상기 제3 패턴의 위치와 상기 기판 얼라인먼트 스코프에 의해 결정된 상기 제4 패턴의 위치에 기초하여, 상기 제1 패턴과 제2 패턴을 정렬하기 위해 상기 원판 스테이지 및 상기 기판 스테이지 중 적어도 어느 하나를 제어하는 노광 장치.
제1항에 있어서,

복수의 상기 제3 패턴들 및 복수의 상기 제4 패턴들이 형성되는 노광 장치.
원판의 패턴으로 기판을 노광하는 노광 장치이며, 상기 노광 장치는,

상기 원판을 지지하는 원판 스테이지와;

상기 기판을 지지하는 기판 스테이지와;

상기 원판의 패턴을 기판 상에 투영하는 투영 광학계; 및

상기 투영 광학계의 수차를 계측하는 계측계

를 포함하고, 상기 계측계는,

상기 원판 스테이지 상에 배치된 수차 계측용 제1 패턴과;

상기 기판 스테이지 상에 배치된 수차 계측용 제2 패턴과;

상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴을 촬상하고, 그 촬상 결과로부터 상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴 간의 상대 위치를 결정하는 검출계; 및

상기 검출계에 의해 결정된 상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴 간의 상대 위치에 기초하여, 상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴을 정렬하기 위해 상기 원판 스테이지 및 상기 기판 스테이지 중 적어도 어느 하나를 제어하는 제어기

를 포함하는 노광 장치.
제6항에 있어서,

상기 검출계는, 상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴 양쪽을 동시에 촬상하고, 그 촬상 결과로부터 상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴 간의 상대 위치를 결정하는 TTR 얼라인먼트 스코프를 포함하는 노광 장치.
제6항에 있어서,

상기 검출계는, 상기 제1 패턴을 촬상하고 그 촬상 결과로부터 상기 제1 패턴의 위치를 결정하는 원판 얼라인먼트 스코프와, 상기 제2 패턴을 촬상하고 그 촬상 결과로부터 상기 제2 패턴의 위치를 결정하는 기판 얼라인먼트 스코프를 포함하고,

상기 제어기는, 상기 원판 얼라인먼트 스코프에 의해 결정된 상기 제1 패턴의 위치와 상기 기판 얼라인먼트 스코프에 의해 결정된 상기 제2 패턴의 위치에 기초하여, 상기 제1 패턴과 제2 패턴을 정렬하기 위해 상기 원판 스테이지 및 상기 기판 스테이지 중 적어도 어느 하나를 제어하는 노광 장치.
디바이스의 제조 방법이며, 상기 방법은,

청구항 제1항 내지 제8항 중 어느 하나에 정의된 노광 장치를 이용하여 기판을 노광하는 단계;

상기 노광된 기판을 현상하는 단계; 및

상기 디바이스를 제조하기 위해 현상된 기판을 처리하는 단계

를 포함하는 디바이스의 제조 방법.