KR20090089820A - 노광 장치 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

노광 장치 및 디바이스 제조 방법 Download PDF

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신-이찌로 고가
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

본 노광 장치는 원판의 패턴을 투영 광학계를 이용하여 기판상에 투영함으로써 상기 기판을 노광하도록 구성되며, 상기 기판을 유지하도록 구성된 기판 스테이지, 상기 투영 광학계의 광축 방향에 수직인 평면에서 서로 직교하는 제1 방향 및 제2 방향에서의 상기 기판상의 마크들의 위치들을 검출하도록 구성된 제1 검출기, 및 상기 기판 스테이지를 실질적으로 상기 제1 방향을 따라 이동시키면서 상기 기판상의 마크의 위치를 검출하도록 상기 제1 검출기를 제어하고, 상기 기판 스테이지를 실질적으로 상기 제2 방향을 따라 이동시키면서 상기 기판상의 마크의 위치를 검출하도록 상기 제1 검출기를 제어함으로써, 상기 제1 검출기에 의해 획득된 검출 결과들에 기초하여 상기 기판의 위치 결정 및 노광을 제어하도록 구성된 제어기를 포함한다.
노광 장치, 투영 광학계, 기판 스테이지, 검출기, 제어기

Description

노광 장치 및 디바이스 제조 방법{EXPOSURE APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 원판의 패턴을 투영 광학계를 이용하여 기판 상에 투영함으로써, 기판을 노광하는 노광 장치, 및 노광 장치를 이용하여 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것이다.
최근 몇년 동안에, 예를 들어, 반도체 집적 회로 디바이스들 및 액정 패널 디바이스들에 있어서의 미세 패터닝의 발전 및 패킹(packing) 밀도의 증가와 더불어, 이들 디바이스들을 제조하기 위한 리소그래피에 이용되는 노광 장치의 정밀도 및 기능에 있어서의 개선이 진행중이다. 특히, 원판(마스크 또는 레티클이라고도 지칭됨) 및 기판(예를 들어, 웨이퍼 또는 유리 판)을 그 얼라인먼트를 위해 나노미터 단위로 위치결정하는 기법이 이용가능할 것으로 기대된다.
노광 장치는, 기판을 스텝 단위로 이동시키면서, 원판의 패턴을 기판상의 복수의 샷 영역(shot region)들에 순차적으로 전사한다. 원판 및 기판이 멈춰진 동안 이러한 전사를 행하는 노광 장치를 스텝퍼(stepper)라 칭한다. 원판 및 기판을 스캐닝하는 동안 이러한 전사를 행하는 노광 장치를 스캐너 또는 스캐닝 스텝퍼라 칭한다.
최근에는, 겹침 정밀도(overlay accuracy) 및 스루풋(throughput)의 향상이라고 하는 두가지 요구들을 만족시키기 위해 2개의 기판 스테이지들을 탑재한 노광 장치가 제공되어 왔다. 그러한 노광 장치는 기판을 노광하는 노광 스테이션과 기판을 계측하는 계측 스테이션을 포함한다. 노광 장치가 노광 스테이션에서 기판을 노광하는 동안, 다음에 노광될 기판을 계측 스테이션에서 계측한다. 이것은 겹침 정밀도를 향상하기 위해 기판의 계측 시간을 확보하면서, 스루풋을 향상하는 것을 가능케 한다(일본 특허공개공보 제2006-108582).
기판 위치결정 방법으로서 글로벌 얼라인먼트 방식이 이용가능하다. 도 10은 기판(5) 상의 샷 영역들의 배열을 도시하는 도면이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 전프로세스(preprocessing)에 의해 형성된 복수의 샷 영역들 ST가 기판(5) 상에 배열된다. 모든 샷 영역들에는 일반적으로 동일한 패턴들이 형성된다. 또한, 모든 샷 영역들에는 얼라인먼트 마크들이 배치된다. 기판은, 모든 이러한 샷 영역들로부터 얼라인먼트 마크들의 위치들을 계측하기 위한 샷 영역들(계측 샷 영역들)을 선택하고, 선택된 샷 영역들의 얼라인먼트 마크들의 위치들을 계측함으로써 위치결정될 수 있다.
도 11은 계측 샷 영역들을 도시하는 도면이다. 예를 들어, 도 11에서는, 해칭된(hatched) 계측 샷들 MS의 얼라인먼트 마크들의 위치들이 계측된다. 기판상의 샷 영역들의 배열 정보는 각각의 얼라인먼트 마크의 계측 값을 통계적으로 계산함으로써 획득될 수 있다. 얼라인먼트 마크의 위치를 계측할 시에는, 얼라인먼트 마 크를 검출계의 시야로 이동시키고, 이 시야에서 정지시킨다. 이러한 동작은, 예를 들어, 도 11에서 화살표로 나타내어진 순서로 얼라인먼트 마크들을 선택함으로써 수행된다. 도 11의 화살표는 검출계의 시야가 기판에 대해 이동하는 상태를 개략적으로 도시한다. 실제로는, 검출계의 시야는 위치가 고정되어 있으므로, 기판, 즉, 얼라인먼트 마크들은, 검출계의 시야에 대해 화살표로 나타내어진 것들의 반대 방향으로 이동한다.
도 12는 기판 위치결정(얼라인먼트) 계측(얼라인먼트 계측)의 시퀀스를 도시하는 흐름도이다. 단계 S401은 샷 영역들의 배열을 개략적으로 계측하는, 개략 얼라인먼트 프로세스(coarse alignment process)이다. 개략 얼라인먼트 프로세스에서는, 얼라인먼트 마크 촬상 프로세스 및 얼라인먼트 마크 위치 산출 프로세스(이하에 설명됨)에 이용되는 것보다 적은 샷 영역들이 계측 대상으로서 이용된다(후술됨). 또한, 개략 얼라인먼트 프로세스에서, 얼라인먼트 마크 촬상 프로세스에 이용되는 검출계의 시야보다 더 넓은 시야를 갖는 검출계에 의해 얼라인먼트 마크들이 촬상되고, 그것들의 위치들이 계측된다. 개략 얼라인먼트 프로세스에서, 예를 들어, 2개의 샷 영역들의 얼라인먼트 마크들이 검출된다.
이하의 단계에서, 기판 스테이지는 개략 얼라인먼트 프로세스에서 계측된 얼라인먼트 마크들의 위치들에 기초하여 구동된다. 단계 S402는 스텝 구동 프로세스이다. 이 프로세스에서, 기판 스테이지는, 얼라인먼트 마크들이 개략 얼라인먼트 프로세스에서 획득된 계측 결과에 기초하여 검출계의 시야 내에 들어오도록 구동되고, 이 시야에 정지하여 유지된다. 단계 S403은 얼라인먼트 마크 촬상 프로세스이 다. 이 프로세스에서, 검출계는 얼라인먼트 마크 상들을 촬상한다. 단계 S404는 얼라인먼트 마크 위치 산출 프로세스이다. 이 프로세스에서, 얼라인먼트 마크들의 위치들은 촬상된 얼라인먼트 마크 상들에 기초하여 정확하게 검출된다. 단계들 S402 내지 S404는, 모든 계측 샷 영역들의 얼라인먼트 마크들이 계측되었다고 단계 S405에서 판정될 때까지 반복되고, 계측 프로세스가 종료된다.
글로벌 얼라인먼트 방식은, 높은 스루풋 및 높은 정밀도를 획득할 수 있기 때문에 우수하다. 더욱이, 글로벌 얼라인먼트 방식은, 전체 기판 영역에 걸쳐서 동일한 보정 방식에 따른 얼라인먼트를 허용하기 때문에 편리하다(일본특허공개공보 제09-218714호).
최근에 얼라인먼트 정밀도에 대한 요구가 엄격해지고 있기 때문에, 종래에는 양이 너무 적어서 문제가 되지 않는 오차 성분들도 무시할 수 없게 되고 있다. 이러한 상황들 하에서, 예를 들어, 계측 샷 영역의 복수의 얼라인먼트 마크들을 계측함으로써 샷 영역의 위치뿐만 아니라 그 형상을 산출하고, 패턴이 전사되는 샷 영역의 형상을 보정함으로써 얼라인먼트 정밀도를 개선하는 제안이 이루어져 있다. 이 경우, 샷 영역의 형상을 산출하기 위해, 샷 영역의 주변에 배치된 복수의 스크라이브 라인(scribe line)들 상의 얼라인먼트 마크들을 계측하는 것이 정밀도의 관점에서 이점이 있다.
예를 들어, 샷 영역의 형상을 나타내는 샷 배율(shot magnification)이 산출 되는 경우가 고려될 것이다. 1개의 스크라이브 라인 상에 배치된 (예를 들어, 2개의)얼라인먼트 마크들이 계측된다고 가정하면, 샷 배율은 스크라이브 라인의 방향을 따라 산출될 수 있으나, 스크라이브 라인에 대해 수직인 방향에서 산출될 수 없다. 이것은, 예를 들어, 스크라이브 라인을 따른 방향으로부터 스크라이브 라인에 대한 수직 방향에서의 샷 배율을 추정하는 방법을 이용할 필요가 있다. 반대로, 2개의 직교하는 방향의 스크라이브 라인들 상의 얼라인먼트 마크들이 계측되면, 이러한 2개 방향들에서의 샷 배율이 산출될 수 있다.
불행하게도, 계측되는 얼라인먼트 마크들의 수를 증가시키면, 차례로, 얼라인먼트 마크 계측에 필요한 기판 스테이지의 구동 동작들의 수 및 검출계의 시야에 정지되어 유지되어야 하는 횟수를 증가시킨다. 따라서, 결과적인 계측 처리 시간은 전술한 바와 같은, 2개의 기판 스테이지들을 탑재하는 노광 장치에서의 전체 스루풋에 불리하게 영향을 줄 수 있다.
본 발명의 예시적인 목적은, 계측 횟수가 증가된 경우에도 계측에 요구되는 시간의 증가를 억제하는 유리한 기법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 양태에 따라, 원판의 패턴을 투영 광학계를 이용하여 기판상에 투영함으로써 상기 기판을 노광하는 노광 장치로서, 상기 기판을 유지하도록 구성된 기판 스테이지; 상기 투영 광학계의 광축 방향에 수직인 평면에서 서로 직교하는 제1 방향 및 제2 방향에서의 상기 기판상의 마크들의 위치들을 검출하도록 구성된 제1 검출기; 및 상기 기판 스테이지를 실질적으로 상기 제1 방향을 따라 이동 시키면서 상기 기판 상의 마크의 위치를 검출하도록 상기 제1 검출기를 제어하고, 상기 기판 스테이지를 실질적으로 상기 제2 방향을 따라 이동시키면서 상기 기판상의 마크의 위치를 검출하도록 상기 제1 검출기를 제어함으로써, 상기 제1 검출기에 의해 획득된 검출 결과들에 기초하여, 상기 기판의 위치 결정 및 노광을 제어하도록 구성된 제어기를 포함하는 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 제2 양태에 따라, 원판의 패턴을 투영 광학계를 이용하여 기판상에 투영함으로써 상기 기판을 노광하는 노광 장치로서, 상기 기판을 유지하도록 구성된 기판 스테이지; 상기 투영 광학계의 광축 방향에 수직인 평면에서 서로 직교하는 제1 방향 및 제2 방향에서의 상기 기판상의 마크들의 위치들을 검출하도록 구성된 제1 검출기; 상기 광축 방향에서의 상기 기판의 표면 위치를 검출하도록 구성된 제2 검출기; 및 상기 광축에 수직인 평면 상에서 상기 기판을 유지하는 상기 기판 스테이지를 이동시키면서 위치 검출을 실행하도록 상기 제2 검출기를 제어하고, 상기 제2 검출기에 의해 획득된 검출 결과에 기초하여 상기 광축 방향에서의 상기 기판의 표면 위치를 제어하면서 위치 검출을 실행하도록 상기 제1 검출기를 제어함으로써, 상기 제1 검출기 및 상기 제2 검출기에 의해 획득된 검출 결과들에 기초하여 상기 기판의 위치 결정 및 노광을 제어하도록 구성된 제어기를 포함하는 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 제3 양태에 따라, 전술된 노광 장치를 이용하여 기판을 노광하는 단계; 및 상기 기판을 현상하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 추가의 특징들은 첨부된 도면들을 참조하여 이하의 예시적인 실시 예들의 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예들이 첨부하는 도면들을 참조하여 이하에 설명될 것이다.
[제1 실시예]
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 노광 장치의 개략적 구성을 도시하는 도면이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 노광 장치 EX는 계측 스테이션(1) 및 노광 스테이션(2)을 포함한다. 본 명세서에서 설명된 노광 장치 EX는 단지 일 실시예일 뿐이며, 본 발명은 계측 스테이션(1)과 노광 스테이션(2)이 일체화된 노광 장치에도 적용된다는 것을 유의한다. 또한, 기판을 스캐닝하면서 노광하는 스캐닝 노광 장치가 노광 장치 EX로서 예시될 것이나, 본 발명에 따른 노광 장치는 기판을 정지시킨 상태에서 노광하는 노광 장치(스텝퍼)일 수 있다.
노광 스테이션(2)은 원판(레티클)을 유지하는 원판 스테이지(레티클 스테이지)(4), 원판(3)을 노광 광으로 조명하는 조명 광학계(8), 및 노광 광으로 조명된 원판(3)의 패턴을 기판들(웨이퍼들)(5, 즉, 5a 및 5b) 상에 투영하는 투영 광학계(9)를 포함한다.
노광 장치 EX는, 2개의 스테이션들(1 및 2) 간에서 이동할 수 있는 2개의 기판 스테이지들(웨이퍼 스테이지들)(6, 즉, 6a 및 6b)을 포함한다. 기판 스테이지들(6, 즉, 6a 및 6b)은 스테이지 정반(stage surface plate)(7)에 의해 지지된다. 하나의 기판 스테이지에 의해 유지된 기판(제1 기판)은 노광 스테이션(2)에서 노광 되며, 그외의 기판 스테이지에 의해 유지된 기판(제2 기판)은 계측 스테이션(1)에서 계측된다. 제1 기판의 노광 및 제2 기판의 계측이 종료된 경우, 2개의 기판 스테이지들의 위치들이 교체되어, 계측된 제2 기판은 노광 스테이션(2)에 반송되고, 노광된 제1 기판은 다음 프로세스를 위한 디바이스(통상적으로, 현상 디바이스)로 반송된다. 그리고 나서, 제1 기판 대신에, 기판 스테이지에 제공된 새로운 기판(제3 기판)이 계측 스테이션(1)에서 계측된다. 노광 장치 EX는 전술한 방식으로 계측 및 노광을 동시에 실행한다. 기판 스테이지들의 수는 1개 또는 3개 이상일 수 있다.
이 명세서에서는, 투영 광학계(9)의 광축에 평행한 방향이 Z 방향으로서 정의되며, Z 방향에 수직인 평면에서의 2개의 직교하는 방향들은 X 및 Y 방향들로서 정의된다. 다시 말해서, 이 명세서에서는 X-Y-Z 좌표계에 기초하여 방향이 정의된다. 편의성을 위해, 원판(3) 및 기판(5)의 스캐닝 방향은 Y 방향으로 가정한다. 또한, X-축, Y-축, 및 Z-축에 관한 회전 방향들은 각각 θX, θY, 및 θZ 방향들로 가정한다. 특허청구범위의 범주에서 설명된 제1 방향 및 제2 방향은 각각 X 방향 및 Y 방향으로서 해석될 수 있거나, 각각 Y 방향 및 X 방향으로 해석될 수 있다.
원판(3)은 조명 광학계(8)에 의해 균일한 조도 분포를 갖는 노광 광으로 조명된다. 조명 광학계(8)로부터 방사되는 노광 광은, 예를 들어, 수은 램프, KrF 엑시머 레이저, ArF 엑시머 레이저, F2 레이저, 또는 EUV(Extreme Ultra Violet) 광원에 의해 방사되는 광일 수 있다. 그러나, 노광 광은 특별히 이것들에 한정되는 것은 아니다.
원판 스테이지(4)는 투영 광학계(9)의 광축에 수직인 평면, 즉, X-Y 평면상에서 2차원적으로 이동할 수 있고, θZ 방향에서 미세하게 회전할 수 있다. 원판 스테이지(4)는, 리니어 모터(linear motor)와 같은 원판 스테이지 구동 메커니즘(도시되지 않음)에 의해 구동된다. 레이저 간섭계(도시되지 않음)에 의해 원판 스테이지(4)의 위치를 계측하기 위해 원판 스테이지(4) 상에 미러가 배치된다. X-Y 평면상에서의 원판 스테이지(4)(결과로서, 원판(3))의 위치 및 그 회전 각도 θZ가 실시간으로 레이저 간섭계에 의해 계측되며, 계측 결과들이 제어기 CNT에 전송된다. 제어기 CNT는 레이저 간섭계에 의해 획득된 계측 결과들에 기초하여 원판 스테이지 구동 메커니즘을 제어하여 원판(3)을 위치결정한다.
투영 광학계(9)는 원판(3)의 패턴을 미리 결정된 투영 배율 β로 기판(5)상에 투영한다. 이러한 동작으로 기판(5)이 노광된다. 투영 광학계(9)는, 통상적으로 금속 광학계 통(metallic optical system barrel)에 의해 지지되는 복수의 광학 소자들을 포함한다. 투영 광학계(9)의 투영 배율 β는, 예를 들어, 1/4 또는 1/5로 설정될 수 있다.
기판 스테이지(6)는, 기판(5)을 유지하는 기판 척(substrate chuk)을 포함하는 Z 스테이지, Z 스테이지를 지지하는 X-Y 스테이지, X-Y 스테이지를 지지하는 베이스(base)를 포함할 수 있다. 기판 스테이지(6)는, 리니어 모터와 같은 기판 스테이지 구동 메커니즘(도시되지 않음)에 의해 구동된다. 기판 스테이지 구동 메커니즘은 제어기 CNT에 의해 제어된다.
레이저 간섭계(도시되지 않음)를 이용하여 기판 스테이지(6)의 위치를 계측하기 위해 기판 스테이지(6) 상에 미러가 배치된다. X-Y 평면상에서의 기판 스테이지(6)(결과로서, 기판(5))의 위치 및 그 회전 각도 θZ가 레이저 간섭계를 이용하여 실시간으로 계측되며, 계측 결과들이 제어기 CNT에 전송된다. 마찬가지로, Z 방향에서의 기판 스테이지(6)의 위치 및 그 회전 각도들 θX 및 θY가 레이저 간섭계를 이용하여 실시간으로 계측되며, 계측 결과들이 제어기 CNT에 전송된다. 제어기 CNT는, 레이저 간섭계에 의해 획득된 계측 결과들에 기초하여 기판 스테이지 구동 메커니즘을 제어하여, X, Y, 및 Z 방향들에서의 기판(5)의 위치 및 그 회전 각도들 θX, θY, 및 θZ을 조정한다.
원판 얼라인먼트 검출계는 원판 스테이지(4) 근방에 배치된다. 원판 얼라인먼트 검출계는, 원판 스테이지(4) 상에 설정된 원판 스테이지 기준 마크(10) 및 투영 광학계(9)를 통해 기판 스테이지들(6) 상의 기판 스테이지 기준 마크들(11, 즉, 11a 및 11b)을 검출한다. 원판 얼라인먼트 검출계를 이용하면 원판 스테이지 기준 마크(10)에 대해 기판 스테이지 기준 마크들(11)의 얼라인먼트를 가능케 한다.
계측 스테이션(1)은 기판(5) 및 기판 스테이지 기준 마크(11)의 위치들을 검출하는 얼라인먼트 검출계(제1 검출기), 및 기판(5)의 표면 위치 정보(Z 방향에서의 위치 정보 및 경사 정보)를 검출하는 포커스 검출계(제2 검출기)를 포함한다. 포커스 검출계(12)는 기판(5)의 표면에 검출광을 투사하는 투사계, 및 기판(5)에 의해 반사된 광을 수광하는 수광계를 포함한다. 포커스 검출계(12)에 의해 획득된 검출 결과(계측 값)는 제어기 CNT에 전송된다. 제어기 CNT는 포커스 검출계(12)에 의해 획득된 검출 결과에 기초하여 Z 스테이지를 구동하며, Z 스테이지에 의해 유지된 기판(5)의 Z 방향에서의 위치(포커스 위치) 및 경사각을 조정한다. 얼라인먼트 검출계(13)에 의해 획득된, 기판(5) 및 기판 스테이지 기준 마크(11)의 위치 검출 결과들(계측 값들)은 위치결정 정보의 부분들로서 제어기 CNT에 전송된다.
기판 스테이지 기준 마크(11)는 기판(5)의 표면과 거의 동일한 높이로 설정되며, 원판 얼라인먼트 검출계 및 얼라인먼트 검출계(13)에 의한 위치 검출에 이용된다. 또한, 기판 스테이지 기준 마크(11)는 평탄한 표면 부분을 가지므로, 포커스 검출계(12)의 기준 평면으로서 기능한다. 기판 스테이지 기준 마크들(11)은 기판 스테이지(6)의 복수의 코너들에서 설정될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 기판(5)은 얼라인먼트 검출계(13)에 의해 위치들이 검출되는, 복수의 얼라인먼트 마크들(이하, 간단히 마크로서 지칭되기도 함) AM1 내지 AM8을 포함한다. 이러한 역할의 복수의 얼라인먼트 마크들이 기판(5) 상의 각각의 샷 영역들 주변에 배치되며, X 및 Y 방향들에서의 얼라인먼트 마크들 및 샷 영역 간의 위치적 관계는 주지되어 있다. 따라서, 샷 영역의 위치는 얼라인먼트 마크들의 위치들을 검출함으로써 검출될 수 있다.
노광 장치 EX의 동작이 이하에 설명될 것이다. 기판(5)이 계측 스테이션(1) 내에 로딩된 후, 기판 스테이지 기준 마크(11)는 얼라인먼트 검출계(13)에 의해 검출된다. 이러한 동작을 구현하기 위해, 제어기 CNT는, 레이저 간섭계로부터의 출력을 모니터링하면서 X-Y 스테이지를 이동시켜서, 기판 스테이지 기준 마크(11)가 얼라인먼트 검출계(13)의 시야 내로 들어오도록 한다. 이러한 동작으로, 얼라인먼 트 검출계(13)는, 레이저 간섭계에 의해 정의된 좌표계 상에서의 기판 스테이지 기준 마크(11)의 위치 정보를 검출한다. 계측 스테이션(1)에서, 포커스 검출계(12)는 기판 스테이지 기준 마크(11)의 표면 위치 정보를 검출한다.
기판(5) 상에 정의된 복수의 샷 영역들의 위치들이 검출된다. 제어기 CNT는, 레이저 간섭계로부터의 출력을 모니터링하면서 X-Y 스테이지를 이동시켜서, 기판(5) 상의 각각의 샷 영역의 주변(스크라이브 라인)에 배치된 얼라인먼트 마크들이 얼라인먼트 검출계(13)의 시야를 통과하도록 한다. 이동 처리 중에, 얼라인먼트 검출계(13)는 기판(5) 상의 샷 영역의 주변에 형성된 복수의 얼라인먼트 마크들의 위치들을 검출한다. 이러한 동작은 X 및 Y 방향들을 따라 확장하는 복수의 스크라이브 라인들에 대해 반복됨으로써, 선택된 얼라인먼트 마크들을 검출한다. 이러한 동작으로, 레이저 간섭계에 의해 정의된 좌표계 상에서의 각각의 얼라인먼트 마크들의 위치가 검출된다. 얼라인먼트 마크 계측의 상세 부분은 이후에 설명될 것이다.
얼라인먼트 검출계(13)에 의해 획득된 기판 스테이지 기준 마크(11) 및 각각의 얼라인먼트 마크의 검출 결과들에 기초하여, 기판 스테이지 기준 마크(11)와 각각의 얼라인먼트 마크 간의 위치 관계가 획득된다. 각각의 얼라인먼트 마크와 각각의 샷 영역 간의 위치적 관계는 주지되어 있으므로, X-Y 평면에서의 기판 스테이지 기준 마크(11)와 기판(5) 상의 각각의 샷 영역 간의 위치 관계 또한 결정될 수 있다.
포커스 검출계(12)는 기판(5) 상의 모든 샷 영역들에서 기판(5)의 표면 위치 정보의 부분들을 검출한다. 검출 결과들은, 레이저 간섭계에 의해 정의된 좌표계 상에서의 X 및 Y 방향들에서의 위치들과 연관되며, 제어기 CNT에 기억된다.
포커스 검출계(12)에 의해 획득된 기판 스테이지 기준 마크(11)의 표면 위치 정보 및 기판(5)의 각각의 샷 영역 상의 표면 위치 정보의 검출 결과들에 기초하여, 기판 스테이지 기준 판(14)의 표면들과 각각의 샷 영역 간의 위치적 관계가 결정된다.
계측 스테이션(1)에서 획득된 기판(5)의 계측 결과들에 기초하여 기판이 노광 스테이션(2)에서 노광된다.
제어기 CNT는 X-Y 스테이지를 이동시켜, 기판 스테이지 기준 마크(11)가 원판 얼라인먼트 검출계의 시야 내에 들어오도록 한다. 원판 얼라인먼트 검출계는 원판 스테이지 기준 마크(10) 및 투영 광학계(9)를 통해 기판 스테이지 기준 마크(11)를 검출한다. 즉, X 및 Y 방향들에서의 원판 스테이지 기준 마크(10)와 기판 스테이지 기준 마크(11) 간의 위치 관계, 및 Z 방향에서의 위치적 관계가 투영 광학계(9)를 통해 검출된다. 이러한 동작으로, 투영 광학계(9)에 의해 기판 상에 투영된 원판 패턴의 상 위치가 기판 스테이지 기준 마크(11)를 이용하여 검출된다.
투영 광학계(9)에 의해 형성된 원판 패턴의 상 위치가 검출되면, 제어기 CNT는 X-Y 스테이지를 이동시켜 기판(5) 상의 각각의 샷 영역을 노광한다. 계측 스테이션(1)에서 획득된 계측 결과들을 이용하여, 각각의 샷 영역이 스캐닝되고 노광된다. 각각의 샷 영역의 노광에 있어서, 제어기 CNT는, 계측 스테이션(1)에서 획득된 정보(기판 스테이지 기준 마크(11)와 각각의 샷 영역 간의 위치 관계)와, 노광 스테이션(2)에서 획득된 정보(기판 스테이지 기준 마크(11)와 원판 패턴의 상 간의 위치 관계)에 기초하여, 원판(3)과 기판(5) 상의 각각의 샷 영역 간의 정렬을 제어한다.
제어기 CNT는 또한 스캐닝 노광 동안에, 기판(5)의 표면이 투영 광학계(9)의 상면(image plane)과 정렬하도록 기판(5)의 표면 위치를 제어한다. 이러한 제어는, 계측 스테이션(1)에서 획득된, 기판 스테이지 기준 마크(11)의 표면과 기판(5)의 표면 간의 위치 관계와, 노광 스테이션(2)에서 획득된, 기판 스테이지 기준 마크(11)의 표면과 투영 광학계(9)에 의해 형성된 원판 패턴의 상면 간의 위치 관계에 기초하여 행해진다.
다음으로, 본 실시예에 따른 얼라인먼트 마크 계측이 상세하게 설명될 것이다. 도 3은 얼라인먼트 마크 계측 방법을 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 4는, 기판 스테이지(6)의 이동 동안의, 기판(5) 상의 샷 영역 ST, 얼라인먼트 마크 AM1 내지 AM8, 및 얼라인먼트 검출계(13)의 시야 AF를 개략적으로 도시하는 도면이다. 전술한 바와 같이, 복수의 샷 영역들 ST이 기판(5) 상에 배치되고, 얼라인먼트 마크들은 각각의 샷 영역의 주변(스크라이브 라인)에 배치된다.
이 실시예에서, 얼라인먼트 검출계(13)는, 샷 영역들의 배열에서의 X 및 Y 방향들에 평행하게 기판 스테이지(6)를 이동시키면서 복수의 얼라인먼트 마크들의 위치들을 검출한다. 얼라인먼트 검출계(13)는 이미지 센서를 포함한다는 점을 유의한다. 이미지 센서는 얼라인먼트 마크들을 촬상하고, 획득된 화상을 처리함으로써 얼라인먼트 검출계(13)의 시야에서의 얼라인먼트 마크들의 위치들을 검출한다.
예를 들어, 얼라인먼트 마크들은 거의 X 방향을 따라 스크라이브 라인들 상에 배치된 마크 군(도 4에서의 마크들, AM5, AM6, AM7, 및 AM8) 및 거의 Y 방향을 따라 스크라이브 라인들 상에 배치된 마크 군(도 4에서의 마크들, AM1, AM2, AM3, 및 AM4)을 포함한다. 실제로는, 스크라이브 라인들의 방향들이 샷 영역 또는 그 배열의 변형에 기인하여 X 또는 Y 방향에 정확하게 평행하지 않을 수 있다는 사실을 고려하여 본 명세서에서 "거의"가 사용된다.
편의상, 전자는 제1 마크 군으로 지칭될 수 있으며, 후자는 제2 마크 군으로서 지칭될 수 있다. 또한, X 방향은 제1 방향으로 지칭될 수 있으며, Y 방향은 제 2 방향으로 지칭될 수 있다. 이러한 정의하에서, 제어기 CNT는 기판 스테이지(6)를 거의 제1 방향을 따라 이동시키면서 얼라인먼트 검출계(제1 검출기)(13)를 제어하여 제1 마크 군을 검출한다. 제어기 CNT는 또한, 거의 제2 방향을 따라 기판 스테이지(6)를 이동시키면서 얼라인먼트 검출계(13)를 제어하여 제2 마크 군의 각각의 마크의 위치를 검출한다. 제어기 CNT는 제2 방향에서 기판 스테이지(6)의 위치를 변경시키며, 그 위치의 모든 변경에 대하여 거의 제1 방향을 따라 기판 스테이지(6)를 이동시키면서 얼라인먼트 검출계(13)를 제어하여 위치 검출을 실행한다. 제어기 CNT는 또한, 제1 방향에서의 기판 스테이지(6)의 위치를 변경하며, 그 위치의 모든 변경에 대해 거의 제2 방향을 따라 기판 스테이지(6)를 이동시키면서 얼라인먼트 검출계(13)를 제어하여 위치 검출을 실행한다.
전술한 계측 방법은, 기판 스테이지(6)를 이동시키면서 스크라이브 라인과 접하는 복수의 샷 영역(예를 들어, 스크라이브 라인과 접하는 모든 샷 영역들)에 대응하는 복수의 얼라인먼트 마크의 위치들을 검출할 수 있다.
도 3 및 도 4에서의 화살표들은, 얼라인먼트 검출계(13)의 시야가 기판에 대해 이동하는 상태를 개략적으로 도시한다는 점을 유의한다. 실제로는, 얼라인먼트 검출계(13)는 위치가 고정되어 있으므로, 기판, 즉, 얼라인먼트 마크들은 화살표로 나타내어진 방향들의 반대 방향들로 이동한다.
얼라인먼트 정밀도를 개선하고자 하는 요구를 만족하기 위해, 계측 샷 영역들의 수뿐만 아니라 각각의 계측 샷 내의 계측 얼라인먼트 마크들의 수를 증가시킬 필요가 있다. 이러한 이유로, 1개의 스크라이브 라인 상의 얼라인먼트 마크들뿐만 아니라 복수의 스크라이브 라인들 상의 얼라인먼트 마크들을 계측하는 것이 바람직하다. 동일한 방향에서의 스크라이브 라인들 상의 얼라인먼트 마크들을 계측하는 것은 각각의 샷 영역의 형상을 산출하기에 불충분하다. 예를 들어, 도 3에서의 Y 방향을 따라 스크라이브 라인 상의 얼라인먼트 마크들 만이 계측되는 경우, 오직 도 4에서의 얼라인먼트 마크들 AM1 및 AM2 (Y 방향을 따라 2개의 스크라이브 라인들이 계측되는 경우는, 얼라인먼트 마크들 AM1 내지 AM4)만이 계측될 수 있다. 이 경우, X 방향을 따라 각각의 샷 영역의 형상의 변화를 계측하는 것은 불가능하다. 따라서, X 및 Y 방향 모두를 따라 스크라이브 라인들 상에 배치된 얼라인먼트 마크들을 계측하는 것이 바람직하다.
이것은 다수의 얼라인먼트 마크들을 계측할 뿐 아니라 각각의 샷 영역의 2차원적 형상을 계측하므로, 각각의 샷 영역의 위치 및 형상을 보정하고 노광을 행하는 것을 가능케 한다.
도 3은 1열 걸러, 그리고 1행 걸러의 스크라이브 라인들 상에서 얼라인먼트 마크들이 계측되는 경우를 예시하고 있으나, 이것은 단지 하나의 예일 뿐이다. 요구되는 얼라인먼트 정밀도에 따라 계측하는 스크라이브 라인들이 결정될 수 있다. 기판의 주변부의 샷 영역들과 같이, 더 높은 정밀도를 요구하는 부분이 존재하는 경우, 계측하는 스크라이브 라인들의 밀도는 위치에 따라 변화할 수 있다. 또한, 얼라인먼트 마크들의 위치 및 수는 도 4에 도시된 것들에 한정되지 않는다.
도 1은 얼라인먼트 마크 계측의 시퀀스를 나타내는 흐름도이다. 이 시퀀스는 제어기 CNT에 의해 제어된다. 우선, 단계 S101은 샷 영역들의 배열을 개략적으로 계측하는 개략 얼라인먼트 프로세스이다. 개략 얼라인먼트 프로세스는 도 12의 단계 S401에서의 것과 동일하다.
단계 S102에서, 제어기 CNT는, 스크라이브 라인 상의 얼라인먼트 마크들이 얼라인먼트 검출계(13)의 시야를 통과하도록 정해진 목표 구동 경로에 따라 기판 스테이지(6)의 구동을 개시한다. 더욱 구체적으로, 기판 스테이지(6)는 얼라인먼트 검출계(13)의 시야가 도 3의 화살표들에 의해 나타내어진 방향들로 이동하도록(기판 스테이지(6)는 화살표들에 의해 나타내어진 방향들의 반대 방향으로 이동하도록) 구동된다.
단계 S103에서, 제어기 CNT는 얼라인먼트 검출계(13)가 얼라인먼트 마크를 촬상하는 순간의 기판 스테이지(6)의 위치를 산출한다. 더욱 구체적으로, 제어기 CNT는 개략 얼라인먼트 프로세스에서 계측된 샷 배열 위치들 및 미리 설정된 샷 영역에 대응하는 얼라인먼트 마크들의 설계 위치들에 기초하여, 얼라인먼트 마크가 얼라인먼트 검출계(13)의 시야로 들어가는 순간의 기판 스테이지(6)의 위치를 산출한다.
기판 스테이지(6)가 X-Y 평면을 따라 이동하는 동안의 Z 방향에서의 기판 스테이지(6)(기판(5))의 위치가 본 명세서에서 설명될 것이다. 얼라인먼트 마크가 얼라인먼트 검출계(13)에 의해 촬상된 경우, 얼라인먼트 마크는 얼라인먼크 검출계(13)의 물체면(초점 위치)와 정렬될 필요가 있다. 얼라인먼트 마크가 물체면과 정렬되지 않는 경우, 얼라인먼트 마크를 촬상함으로써 획득된 화상의 콘트라스트가 감소하며, 계측 정밀도의 저하를 야기한다. 이러한 상황을 회피하기 위해, 이 실시예에서, 얼라인먼트 마크가 얼라인먼트 검출계(13)의 물체면과 정렬되는 경우, 포커스 검출계(12)에 의해 획득된 계측 값이 기억된다. 기판 스테이지(6)의 구동 동안에, 포커스 검출계(12)는 Z 방향에서의 기판(5)의 표면 위치를 계측하고, Z 방향에서의 기판 스테이지(6)의 위치는, 항상 포커스 검출계(12)에 의해 획득된 계측 값이 먼저 기억된 것과 일치하도록 제어된다. 이것은 기판 스테이지(6)의 구동 동안에 얼라인먼트 검출계(13)의 물체면과 얼라인먼트 마크가 정렬되는 것을 가능케 한다.
단계 S104에서, 제어기 CNT는 기판 스테이지(6)가 단계 S103에서 산출된 촬상 위치에 도달할 때까지 대기한 후, 얼라인먼트 검출계(13)를 제어하여 얼라인먼트 마크를 촬상한다. 제어기 CNT는 얼라인먼트 마크의 촬상시의 기판 스테이지(6)의 위치를 저장한다.
단계 S105에서, 제어기 CNT는 촬상된 얼라인먼트 마크 화상에 기초하여 얼라 인먼트 검출계(13)의 시야에서의 얼라인먼트 마크의 위치를 주지된 방법을 이용하여 산출한다. 다음으로, 제어기 CNT는 얼라인먼트 마크를 촬상할 때의 기판 스테이지(6)의 위치 및 얼라인먼트 검출계(13)의 시야에서의 얼라인먼트 마크의 위치에 기초하여 기판(5) 상의 얼라인먼트 마크의 위치를 산출한다. 얼라인먼트 마크를 촬상한 직후 얼라인먼트 검출계(13)의 시야에서의 얼라인먼트 마크의 위치가 산출되는 경우가 본 명세서에서 하나의 예로서 설명되었다. 그러나, 얼라인먼트 마크의 위치는 모든 얼라인먼트 마크들을 촬상하고, 촬상된 데이터가 기억된 후에 산출될 수 있다.
단계들 S103 내지 S105에서의 처리는, 1개의 스크라이브 라인 상에서 계측되는 모든 얼라인먼트 마크들이 계측되었다고 단계 S106에서 판정될 때까지 반복된다.
1개의 스크라이브 라인 상에서 계측되는 모든 얼라인먼트 마크들이 계측되었다고 단계 S106에서 판정하면, 제어기 CNT는 단계 S107에서 기판 스테이지(6)의 스캔 구동을 종료한다. 단계들 S102 내지 S107에서 전술된 처리에 의해, 1개의 스크라이브 라인 상에 배치된 얼라인먼트 마크들이 계측되었다.
후속하여, 모든 스크라이브 라인들 상의 얼라인먼트 마크들이 계측되었다고 단계 S108에서 판정될 때까지 단계들 S102 내지 S107에서의 처리가 그외의 스크라이브 라인들 상에 배치된 얼라인먼트 마크들에 대해 실행된다.
이 실시예에 따라, 기판 스테이지를 이동시키면서, X 및 Y 방향들을 따라 스크라이브 라인 상의 얼라인먼트 마크들이 계측된다. 이것은 계측 정밀도를 개선하 는 한편 계측 처리에 걸리는 시간을 감소시키는 것을 가능케 한다.
[제2 실시예]
제2 실시예에서, 포커스 검출계(제2 검출기)(12)는 얼라인먼트 검출계(제1 검출기)(13)에 의한 위치 검출에 병행하여, 투영 광학계(9)의 광축 방향(Z 방향)에서의 기판(5)의 표면 위치를 검출한다. 본 명세서에서 있어서, 하나의 동작과 또 다른 동작이 병행하여 실행되는 경우, 하나의 동작의 주기의 적어도 일부분이 다른 동작의 주기의 적어도 일부분과 중첩된다.
제2 실시예에 따른 노광 장치의 구성 및 동작으로서 구체적으로 언급하지 않은 세부 사항들은 제1 실시예에서와 동일할 수 있다. 이하의 설명에서, 기판 표면 위치 검출 또는 계측은 포커스 검출 또는 계측으로서 지칭될 것이다.
도 5는 얼라인먼트 마크들의 위치들 및 기판의 표면 위치를 계측하는 방법을 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 5에서 굵은 화살표에 의해 나타내어진 방향들에서 기판 스테이지(6)를 이동시키는 중에 얼라인먼트 마크 계측 및 포커스 계측이 병행하여 실행된다. 도 5에서의 얇은 화살표에 의해 나타내어진 방향들에서 기판 스테이지(6)를 이동시키는 중에는 오직 얼라인먼트 마크 계측만이 실행된다. 포커스 검출계(12)는, 오직 기판 스테이지(6)가 도 5에서의 굵은 화살표들에 의해 나타내어진 방향들(Y 방향)에서 이동하는 경우에만 포커스 계측을 수행할 수 있도록 구성된다. 그러나, 포커스 검출계(12)는, 기판 스테이지(6)가 X 방향에서 이동하는 경우 및 Y 방향에서 이동하는 경우 모두 포커스 계측을 수행할 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 구성에서, 기판 스테이지(6)가 X 방향에서 이동하는 경우 및 Y 방향에서 이동하는 경우 모두 얼라인먼트 마크 계측 및 포커스 계측이 병행하여 실행될 수 있다.
얼라인먼트 마크 계측 및 포커스 계측을 병행하여 실행하면, 기판(5)을 계측하는데 소요되는 시간을 감소시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 포커스 검출계(12)에 의해 획득된 기판 표면 위치의 검출 결과에 기초하여 기판 표면 위치를 얼라인먼트 검출계(13)의 물체면과 정렬시키면서 얼라인먼트 검출계(13)가 위치 검출을 실행하는 것이 가능하다.
도 5는 얼라인먼트 검출계(13)의 시야 및 포커스 검출계(12)의 시야가 기판에 대해 이동하는 상태를 개략적으로 도시한다는 점을 유의한다. 실제로는, 얼라인먼트 검출계(13) 및 포커스 검출계(12)는 위치가 고정되어 있으므로, 기판은 화살표에 의해 나타내어진 방향들의 반대 방향으로 이동한다.
도 6은 얼라인먼트 검출계(13) 및 포커스 검출계(12)의 시야들을 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 6에 개략적으로 도시된 바와 같이, 포커스 검출계(12)의 시야의 중심은 얼라인먼트 검출계(13)의 시야의 중심과 거의 동일할 수 있다. 또한, 도 6에 개략적으로 도시된 바와 같이, 스크라이브 라인이 얼라인먼트 검출계(13)의 시야 AF를 통과하면, 시야 FF를 갖는 포커스 검출계(12)는 스크라이브 라인을 통해 인접하는 샷 영역들 ST의 표면 위치들을 계측한다. 도 6의 화살표는 기판 이동 방향을 나타낸다.
도 7은 얼라인먼트 마크 계측의 시퀀스를 도시하는 흐름도이다. 이러한 시퀀스는 제어기 CNT에 의해 제어된다. 우선, 단계 S201은 샷 영역들의 배열을 개략 적으로 계측하는 개략 얼라인먼트 프로세스이다. 개략 얼라인먼트 프로세스는 도 12의 단계 S401에서의 것과 동일하다.
단계 S202에서, 제어기 CNT는, 스크라이브 라인 상의 얼라인먼트 마크들이 얼라인먼트 검출계(13)의 시야를 통과하도록 정해진 목표 구동 경로에 따라 기판 스테이지(6)의 구동을 개시한다. 보다 구체적으로는, 기판 스테이지(6)는 얼라인먼트 검출계(13)의 시야가 도 6의 화살표에 의해 나타내어진 방향에서 이동(기판 스테이지(6)가 화살표에 의해 나타내어진 것과 반대 방행으로 이동)하도록 구동된다.
단계 S203에서, 제어기 CNT는 기판 스테이지(6)의 현재의 구동이, 얼라인먼트 계측만을 실행하려는 것인지 또는 얼라인먼트 계측 및 포커스 계측을 동시에 실행하려는 것인지의 여부를 판정한다. 이 구동이 얼라인먼트 계측만을 실행하려 하는 것이면, 제어기 CNT는 단계들 S204 내지 S207을 반복한다. 단계들 S204 내지 S207은 전술한 단계들 S103 내지 S106과 동일하다.
기판 스테이지(6)의 현재의 구동이 얼라인먼트 계측 및 포커스 계측을 동시에 실행하려는 것이면, 제어기 CNT는 단계들 S208, S204' 내지 S207', 및 S211의 처리를 실행한다. 단계 S208에서, 제어기 CNT는 포커스 검출계(12)를 제어하여 포커스 계측을 개시한다. 단계 S208에 후속하는 단계들 S208' 내지 S207'의 처리는 단계 S204 내지 S207에서의 것들과 동일하다. 단계 S211에서, 제어기 CNT는, 기판 스테이지(6)가 현재의 스크라이브 라인 상의 포커스 계측 종료 점에 대응하는 위치에 도달할 때까지 대기한 후, 포커스 계측을 종료한다.
계측이 종료되었다고 단계 S207에서 판정하거나, 또는 단계 S211이 실행된 후에, 단계 S209에서 제어기 CNT는 기판 스테이지(6)의 스캔 구동을 종료한다. 단계 S202 내지 단계 S209로부터의 전술한 처리에 의해, 1개의 스크라이브 라인 상에 배치된 얼라인먼트 마크들의 계측 및 그것과 병행하여 실행되는 포커스 계측이 종료된다.
후속하여, 전술한 처리는, 모든 스크라이브 라인들 상의 얼라인먼트 마크들이 계측되었다고 단계 S210에서 판정될 때까지 목표 스크라이브 라인을 그외의 스크라이브 라인으로 변경하여 반복된다.
노광 스테이션(2)에서의 노광은, 계측 스테이션(1)에서의 전술한 얼라인먼트 마크 계측 및 포커스 계측의 결과들에 기초하여, 각각의 샷 영역을 위치결정하고 샷 영역의 표면 위치와 투영 광학계(9)의 상면을 정렬시킴으로써 수행된다.
이 실시예에 따라, 얼라인먼트 마크 계측 및 포커스 계측은 병행하여 실행되므로, 기판 계측에 요구되는 시간을 감소시킨다.
[제3 실시예]
제3 실시예는 제1 또는 제2 실시예로부터 개선된 기법을 제공한다. 본 명세서에서 특별하게 언급되지 않은 세부 사항들은 제1 또는 제2 실시예에서와 동일할 수 있다.
제3 실시예에서, 기판(5) 상의 샷 영역들의 배열의 변형으로 인하여 얼라인먼트 마크들의 배열 방향이 X 및 Y 방향들로부터 벗어나 있는 경우, 제어기 CNT는 배열 방향에 기초하여 기판 스테이지(6)의 이동 방향을 보정한다. 예를 들어, 제 어기 CNT는 현재 계측된 얼라인먼트 마크 바로 전에 계측된 2개 이상의 얼라인먼트 마크들의 위치들에 기초하여, 기판 스테이지(6)의 이동 방향(목표 구동 경로)과 샷 영역들의 배열 방향 간의 차를 산출하고, 산출된 차에 기초하여 기판 스테이지(6)의 이동 방향(목표 구동 경로)을 보정한다.
도 8은, 2개의 얼라인먼트 마크들 AM1 및 AM2의 위치 계측 값들에 기초하여, 다음 얼라인먼트 마크를 계측하기 전에, 기판 스테이지(6)의 목표 구동 경로 TP를 제어기 CNT가 보정하는 상태를 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 8의 화살표는 얼라인먼트 검출계(13)의 시야가 기판에 대해 이동하는 상태를 개략적으로 도시한다. 실제로는, 얼라인먼트 검출계(13)의 시야가 위치가 고정되어 있으므로, 기판, 즉, 얼라인먼트 마크들은 얼라인먼트 검출계의 시야에 대해 화살표에 의해 나타내어진 방향의 반대 방향으로 이동한다.
목표 구동 경로의 이러한 보정은 제1 실시예에 따라 얼라인먼트 마크 계측에서 실행될 수 있거나, 또는 제2 실시예에 따라 얼라인먼트 마크 계측 및 포커스 계측의 병행 처리에서 실행될 수 있다.
도 9는, 제1 실시예에 따라 목표 구동 경로 보정 기능이 구성에 부가된 경우의 처리의 시퀀스를 도시하는 흐름도이다. 이러한 처리는, 도 1에 도시된 시퀀스에서, 단계들 S105와 S106 사이에 단계 S300이 부가된 경우이다.
단계 S306에서, 제어기 CNT는 직전의 단계 S105에서 산출된 얼라인먼트 마크 상(예를 들어, 도 8에 도시된 얼라인먼트 마크 AM1에 대응함)의 위치, 및 이전 단계 S305에서 산출된 얼라인먼트 마크 상(예를 들어, 도 8에 도시된 얼라인먼트 마 크 AM2에 대응함)의 위치에 기초하여, 기판 스테이지(6)의 이동 방향(목표 구동 경로 TP)과 샷 영역들의 배열 방향 간의 차를 산출한다. 이동 방향과 샷 영역들의 배열 방향 간의 차가 허용 값을 초과하면, 제어기 CNT는 기판 스테이지(6)의 이동 방향(목표 구동 경로 TP)을 보정한다.
[응용 예]
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디바이스 제조 방법은 디바이스들(예를 들어, 반도체 디바이스 및 액정 디바이스)의 제조에 적합하다. 이러한 방법은, 포토레지스트로 피복된 기판을 전술한 노광 장치를 이용하여 광에 노광하는 단계, 및 노광 단계에서 노광된 기판을 현상하는 단계를 포함할 수 있다. 전술한 단계들에 부가하여, 디바이스 제조 방법은 그외의 주지된 단계들(예를 들어, 산화, 성막, 증발, 도핑, 평탄화, 에칭, 레지스트 제거, 다이싱(dicing), 본딩(bonding), 및 패키징(packaging) 단계들)을 포함할 수 있다.
본 발명은 예시적인 실시예들을 참조하여 설명되었으나, 본 발명은 개시된 예시적인 실시예들로 한정되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 이하의 특허청구범위의 범주는, 그러한 모든 변경들 및 등가 구조들 및 기능들을 포함하도록, 가장 넓게 해석되어야 한다.
도 1은 얼라인먼크 마크 계측의 시퀀스를 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 노광 장치의 개략적 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 얼라인먼트 마크 계측 방법을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4는 얼라인먼크 마크들의 배치의 예를 도시하는 도면이다
도 5는 얼라인먼트 마크들의 위치들 및 기판의 표면 위치를 계측하는 방법을 개략적으로 도시하는 도면이다
도 6은 얼라인먼트 검출계 및 포커스 검출계의 시야를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 7은 얼라인먼트 마크 계측의 시퀀스를 도시하는 흐름도이다
도 8은 기판 스테이지의 목표 구동 경로의 수정을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 9는 목표 구동 경로를 수정하는 기능을 포함하는, 얼라인먼트 마크 계측의 시퀀스를 도시하는 흐름도이다.
도 10은 샷 배치의 예를 도시하는 개략도이다.
도 11은 계측 샷들의 예를 도시하는 개략도이다.
도 12는 얼라인먼트 계측의 시퀀스를 도시하는 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2: 노광 스테이션
3: 원판
4: 원판 스테이지
5a: 기판
5b: 기판
6a: 기판 스테이지
6b: 기판 스테이지
7: 스테이지 정반
8: 조명 광학계
9: 투영 광학계
10: 원판 스테이지 기준 마크
11a: 기판 스테이지 기준 마크
11b: 기판 스테이지 기준 마크
12: 포커스 검출계
13: 얼라인먼트 검출계

Claims (7)

  1. 원판의 패턴을 투영 광학계를 이용하여 기판 상에 투영함으로써 상기 기판을 노광하는 노광 장치로서,
    상기 기판을 유지하도록 구성된 기판 스테이지;
    상기 투영 광학계의 광축 방향에 수직인 평면에서 서로 직교하는 제1 방향 및 제2 방향에서의 상기 기판 상의 마크들의 위치들을 검출하도록 구성된 제1 검출기; 및
    상기 기판 스테이지를 실질적으로 상기 제1 방향을 따라 이동시키면서 상기 기판 상의 마크의 위치를 검출하도록 상기 제1 검출기를 제어하고, 상기 기판 스테이지를 실질적으로 상기 제2 방향을 따라 이동시키면서 상기 기판 상의 마크의 위치를 검출하도록 상기 제1 검출기를 제어함으로써, 상기 제1 검출기에 의해 획득된 검출 결과들에 기초하여, 상기 기판의 위치 결정 및 노광을 제어하도록 구성된 제어기
    를 포함하는 노광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제2 방향에서의 상기 기판 스테이지의 위치를 변경하고, 그 위치의 모든 변경에 대해 상기 기판 스테이지를 실질적으로 상기 제1 방향을 따라 이동시키면서 위치 검출을 실행하도록 상기 제1 검출기를 제어하고, 상기 제1 방향에서의 상기 기판 스테이지의 위치를 변경하고, 그 위치의 모든 변경에 대해 상기 기판 스테이지를 실질적으로 상기 제2 방향을 따라 이동시키면서 위치 검출을 실행하도록 상기 제1 검출기를 제어하는 노광 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 검출기에 의한 위치 검출과 병행하여, 상기 기판을 이동시키면서 상기 광축 방향에서의 상기 기판의 표면 위치를 검출하도록 구성된 제2 검출기를 더 포함하고,
    상기 제어기는, 상기 제2 검출기에 의해 획득된 검출 결과에 기초하여 상기 광축 방향에서의 상기 기판의 표면 위치를 제어하면서 위치 검출을 실행하도록 상기 제1 검출기를 제어하는 노광 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 기판의 노광 시에, 상기 제1 검출기에 의해 획득된 검출 결과들에 기초하여 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에서의 상기 기판의 위치를 제어하고, 상기 제2 검출기에 의해 획득된 검출 결과에 기초하여 상기 광축 방향에서의 상기 기판의 위치를 제어하는 노광 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 기판 상의 마크들의 배열 방향이 상기 제1 방향 및 상 기 제2 방향으로부터 벗어나면, 상기 배열 방향에 기초하여 상기 기판 스테이지의 이동 방향을 보정하는 노광 장치.
  6. 원판의 패턴을 투영 광학계를 이용하여 기판 상에 투영함으로써 상기 기판을 노광하는 노광 장치로서,
    상기 기판을 유지하도록 구성된 기판 스테이지;
    상기 투영 광학계의 광축 방향에 수직인 평면에서 서로 직교하는 제1 방향 및 제2 방향에서의 상기 기판 상의 마크들의 위치들을 검출하도록 구성된 제1 검출기;
    상기 광축 방향에서의 상기 기판의 표면 위치를 검출하도록 구성된 제2 검출기; 및
    상기 광축에 수직인 평면 상에서 상기 기판을 유지하는 상기 기판 스테이지를 이동시키면서 위치 검출을 실행하도록 상기 제2 검출기를 제어하고, 상기 제2 검출기에 의해 획득된 검출 결과에 기초하여 상기 광축 방향에서의 상기 기판의 표면 위치를 제어하면서 위치 검출을 실행하도록 상기 제1 검출기를 제어함으로써, 상기 제1 검출기 및 상기 제2 검출기에 의해 획득된 검출 결과들에 기초하여 상기 기판의 위치 결정 및 노광을 제어하도록 구성된 제어기
    를 포함하는 노광 장치.
  7. 디바이스 제조 방법으로서,
    제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 정의된 노광 장치를 이용하여 기판을 노광하는 단계; 및
    상기 기판을 현상하는 단계
    를 포함하는 디바이스 제조 방법.
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