KR100517159B1

KR100517159B1 - 노광장치 및 방법

Info

Publication number: KR100517159B1
Application number: KR10-2003-0018095A
Authority: KR
Inventors: 이나히데키
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2002-03-26
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2005-09-26
Also published as: JP3780221B2; EP1349011A3; US6975384B2; US20030193655A1; KR20040002468A; TWI282115B; EP1349011A2; TW200305928A; JP2003282420A

Abstract

레티클에 형성된 패턴을 피처리체에 노광하는 노광방법은, 상기 피처리체의 평면도를 계측해서 얻어진 정보를 기억하는 평면도계측공정과, 상기 피처리체의 복수의 개소의 위치를 계측하는 위치계측공정과, 상기 평면도계측공정에서 얻어진 정보와 상기 위치계측공정에서 얻어진 위치의 정보에 의거해서 피처리체의 위치 및 경사의 적어도 한쪽을 변화시키는 변화공정을 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

노광장치 및 방법{EXPOSURE APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 일반적으로 노광장치 및 방법에 관한 것으로, 특히, 반도체웨이퍼용의 단결정 기판, 액정디스플레이("LCD")용의 유리기판 등의 피처리체를 투영노광하는 노광장치 및 방법에 관한 것이다.

포토리소그래피기술을 이용해서 반도체소자, LCD소자, 박막자기헤드 등의 디바이스를 제조할 때에, 마스크 또는 레티클(본 출원에 있어서는 이들 용어를 교환가능하게 사용함)에 형성된 회로패턴을 투영광학계에 의해서 웨이퍼 등에 투영해서 회로패턴을 전사하는 투영노광장치가 종래부터 사용되어 왔다.

투영노광장치에 있어서는, 집적회로의 미세화 및 고밀도화에 따라, 보다 높은 해상력으로 레티클의 회로패턴을 웨이퍼에 투영노광하는 것이 요구되고 있다. 투영노광장치에서 전사될 수 있는 최소의 치수(해상도)는, 노광에 이용되는 광의 파장에 비례하고, 투영광학계의 개구수(NA)에 반비례한다. 따라서, 파장을 짧게 하면 할수록 해상도는 좋게 된다. 이 때문에, 근년의 광원은, 초고압수은램프(g선(파장 약 436nm), i선(파장 약 365nm)을 포함)로부터 보다 파장이 짧은 KrF엑시머레이저(즉, 파장 약 248nm)로, 나아가서는 ArF엑시머레이저(파장 약 193nm)로 전이되어, F₂레이저(파장 약 157nm)의 실용화도 진행되고 있다. 또, 노광영역의 더한층의 확대도 요구되고 있다.

이들 요구를 달성하기 위해, 대략 정방형상의 노광영역을 웨이퍼에 축소해서 일괄투영노광하는 스텝앤드리피트방식의 노광장치("스테퍼"라고도 칭함)로부터, 노광영역을 직사각형의 슬릿형상으로 해서 레티클과 웨이퍼를 상대적으로 고속주사해서 대화면을 정밀하게 노광하는 스텝앤드스캔방식의 노광장치("스캐너"라고도 칭함)가 주류로 대체되고 있다.

스캐너에서는, 노광중에 있어서, 웨이퍼의 소정의 위치가 노광슬릿영역으로 이동하기 전에, 사선의 광투영계의 표면위치검출기에 의해서 그 웨이퍼의 소정의 위치에 있어서의 표면위치를 계측하고, 그 소정의 위치를 노광할 때에 웨이퍼표면을 최적의 노광상면위치에 맞게 보정을 행해서 웨이퍼의 평면도의 영향을 저감하는 것이 가능하다. 특히, 노광슬릿의 길이방향(즉, 주사방향과 직교방향)에는, 웨이퍼의 표면위치의 높이(초점(즉, 포커스))뿐만 아니라 표면의 경사(틸트)를 계측하기 위해, 노광슬릿영역의 전단 및 후단에 복수의 점의 계측점을 지니고 있다. 일반적으로, 노광주사는, 상단으로부터와 후단으로부터의 양 방향으로부터 행한다. 따라서, 노광하기 전에 웨이퍼의 초점 및 경사를 계측가능하게 하기 위해서 노광슬릿의 영역의 전단 및 후단에 계측점을 배치한다. 이러한 초점 및 경사의 계측방법은, 예를 들면, 일본국 공개특허 평9-45609호 공보(미국특허 제 5,750,294호에 대응)에 제안되어 있다.

또, 스캐너에 있어서의 웨이퍼의 표면위치계측과 보정방법으로서, 일본국 공개특허 평6-260391호 공보(미국특허 제 5,448,332호에 대응)에는, 노광영역외의 예비주사영역에 복수의 계측점을 배치시키고, 초점 및 주사방향과 비주사방향의 경사를 계측하는 제안이 되어있다. 또, 일본국 공개특허 평 6-283403호 공보에는, 노광영역내에 복수의 계측점을 배치시키고, 초점 및 주사방향과 비주사방향의 경사정보를 계측하여 보정구동하는 제안이 되어 있다.

이러한 제안에 대해서, 도 10 및 도 11을 참조해서 설명한다. 도 10은, 웨이퍼(1000)상의 초점 및 경사의 계측위치(FP1) 내지 (FP3)를 나타내는 개략단면도, 도 11은 계측결과에 의해 최적인 노광상면위치에 웨이퍼(1000)를 구동시킨 상태를 나타내는 개략단면도이다. 도 10을 참조하면, 웨이퍼(1000)의 초점 및 경사의 계측을 계측위치(FP1) 내지 (FP3)에서 순차 행한다. 계측위치(FP1) 내지 (FP3)의 계측으로부터 예비주사평면(PMP)을 구하고, 도 11에 표시한 바와 같이, 노광위치(즉, 노광슬릿)(2000)에 웨이퍼(1000)를 이동할 때 최량의 결상면(BFP)에 일치하도록 웨이퍼의 자세를 구동해서 노광을 행한다.

그러나, 근년에는, 노광광의 단파장화 및 투영광학계의 고NA화가 진행하여, 초점심도("DOF")가 극히 작아져, 노광해야할 웨이퍼표면을 최량의 결상면에 일치시키는 정밀도, 즉 포커스정밀도도 더욱 엄격해지고 있다.

특히, 주사방향 또는 노광슬릿의 폭방향의 웨이퍼표면의 경사도 엄밀하게 측정하여, 정밀도 좋게 보정할 필요가 생기고 있다. 표면형상의 평면도가 나쁜 웨이퍼에 있어서는, 노광영역의 포커스검출정밀도가 특히 문제로 된다. 예를 들면, 노광장치의 DOF가 0.4㎛인 경우, 웨이퍼의 평면도의 허용도는 DOF의 1/5로 하면 0.08㎛, DOF의 1/10으로 하면 0.04㎛라고 하는 바와 같이 수 nm오더의 제어가 필요하다.

한편, 노광슬릿에 걸리기 전에 웨이퍼표면위치를 사선의 광투영계의 표면위치검출계로 계측할 때, 그 계측타이밍에 간격이 있으므로, 두 타이밍간의 웨이퍼평면도에 관해서는 정보가 없고, 고려도 없었다. 그 결과, 웨이퍼의 평면도의 타이밍간에 이용가능한 정보도 없었다.

예를 들면, 이 계측타이밍으로서는, 도 12에 표시한 바와 같이, 주사방향에 대해서 웨이퍼(1000)상에 3㎜의 간격이 있다. 그러면, 웨이퍼는, 이 3㎜의 간격의 정보, 예를 들면, 도 12의 점(P1) 내지 (P2)간의 정보가 없어 불충분한 평면도를 지니게 되어, 상기 3㎜의 간격의 계측에 의해 구한 예비주사평면(PMP)으로부터, 정면위치가 Δ만큼 어긋나 있는 경우가 발생한다. 여기서, 도 12는, 예비주사평면(PMP)과 웨이퍼(1000)간의 평면도의 어긋남을 나타내는 개략단면도이다.

노광에서는, 예비주사평면(PMP)을 최량의 결상면(BFP)에 일치시켜 노광하므로, 도 12에서는, 어긋남량 Δ만큼 디포커스(초점이탈)해서 노광하는 일이 발생한다. 이 디포커스는, 이 예와 같은 주사방향뿐만 아니라, 주사방향과 직교하는 방향에서도 동일하게 발생한다. 이 원인은, 계측타이밍이 아니라, 상술한 사선의 광투영계의 계측점의 배치수에 의한 것이다.

주사방향의 계측타이밍을 미세하게 하고, 사선의 광투영계의 계측점수를 많게 함으로써, 어긋남량의 오차를 적게 하는 것은 가능하지만, 노광시의 주사속도의 저하나 계측시간의 증대에 의한 쓰루풋(throughput)의 저하, 장치 구성의 복잡화에 따른 비용증대, 트러블의 발생가능성의 증대 등, 다른 문제를 발생시킬 염려가 있다.

그래서, 본 발명은, 쓰루풋의 저하를 초래하는 일없이, 웨이퍼표면의 평면도에 대해서 우수한 초점보정을 행하는 것이 가능한 노광방법 및 장치를 제공하는 것을 예시적 목적으로 한다.

레티클에 형성된 패턴을 피처리체에 노광하는 본 발명의 일측면의 노광방법은, 상기 피처리체의 평면도를 계측해서 해당 피처리체의 평면도를 기억하는 평면도계측공정과, 상기 피처리체의 복수의 개소의 위치를 계측하는 위치계측공정과, 상기 평면도계측공정에서 얻어진 평면도의 정보와 상기 위치계측공정에서 얻어진 위치의 정보에 의거해서 피처리체의 위치 및 경사의 적어도 한쪽을 제어하는 제어공정을 포함하고 있다. 상기 위치계측공정을 노광장치내에서 행하고, 상기 평면도계측공정에서는, 상기 피처리체의 평면도를 상기 노광장치의 내부 혹은 외부에서 계측해도 된다.

본 발명의 다른 목적 또는 그외의 특성은, 첨부도면을 참조한 바람직한 실시형태예의 이하의 설명으로부터 용이하게 명백해질 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태예에 대해 상세히 설명한다.

본 발명자들은, 웨이퍼의 평면도, 특히, 노광장치의 웨이퍼척에 지지된 상태에서의, 계측점간(예를 들면, 3㎜간격)의 평면도에 관해서, 반도체프로세스를 경유해서 행하는 동안에는 변화가 발생하지 않는 경우가 있는 것을 발견하였다. 즉, 반도체 제조 프로세스를 행하기 전의 레지스트나 패턴이 없는 원래의 웨이퍼의 평면도는, 예를 들면, 산화막의 막형성이나 메탈 프로세스 등을 포함한 프로세스를 경유한 웨이퍼의 평면도와 동일하다.

웨이퍼 전체에 열이 가해지는 공정에서는 전체적인 수축이 일어나거나, 표면과 이면간의 온도차가 생기거나 해서, 형상 전체가 요철형상으로 될 경우가 있으나, 노광장치의 웨이퍼척에 지지되어서 평면교정된 후의 웨이퍼평면은, 요철형상이 없는 것으로 된다. 이와 같은 상태에서 문제로 되는 것은, 반도체제조프로세스를 행하기 전의 웨이퍼에 존재하는, 예를 들면, 3㎜간격이라고 하는 미소한 간격내에서의 평면도이다.

이하, 첨부도면을 참조해서 본 발명의 일실시형태예인 노광장치에 대해서 설명한다. 단, 본 발명은 이들 실시형태예로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 목적이 달성되는 범위에 있어서, 각 구성요소가 대표적으로 치환되어도 된다. 여기서, 도 1은, 본 발명의 일측면으로서의 노광장치(1)의 예시적 일형태를 나타내는 개략 구성도이다.

노광장치(1)는, 도 1에 표시한 바와 같이, 계측스테이션(100)과, 노광스테이션(200)을 지니고, 예를 들면, 스텝앤드리피트방식이나 스텝앤드스캔방식으로 레티클에 형성된 회로패턴을 웨이퍼에 노광하는 투영노광장치이다. 이러한 노광장치는, 서브미크론이나 쿼터미크론 리소그래피공정에 적합하며, 이하, 본 실시형태예에서는, 스텝앤드스캔방식의 노광장치("스캐너"라고도 칭함)를 예로 설명한다.

먼저, 반도체제조프로세스를 행하기 전의 웨이퍼(300) 전체의 평면도를 계측하는 계측스테이션(100)에 대해서 설명한다. 반도체프로세스에 도입하기 전의 레지스트나 패턴이 없는 실리콘웨이퍼인 각 웨이퍼(300)는 계측스테이션(100)에 반송하고, 반도체프로세스에 도입하기 위해, 노광스테이션(200)에 반송하기 전에, 전체의 평면도의 계측을 차례로 행한다. 이 때, 웨이퍼(300)의 표면에는, 스핀코터에 의해 레지스트가 표면에 도포되어 있지 않은 상태에서 행한다. 본 실시형태예에 있어서는, 웨이퍼(300) 전체의 면형상을 피조(Fizeau)간섭의 원리에 의해서 계측을 행한다.

간섭계의 광원인, 예를 들면, He-Ne레이저(110)로부터 사출된 광은, 빔스플리터(111)에서 반사되어, 빔익스팬더(beam expander)(112)에서, 검사할 웨이퍼사이즈로 되도록 확대하고, 참조광을 생성하는 데 사용되는 미러(113)에 입사된다. 참조광 미러(113)는, 1개의 반사면을 지니고, 표면에 반사된 광을 피검사물로부터의 반사광과 간섭시키는 참조광으로서 사용한다. 여기에서는, 미러(113)에서 반사된 반사광을 참조광으로서 사용하므로, (113)을 참조광 미러라 칭하였으나, 실제로는 간섭무늬의 콘트라스트인 시인성을 향상시키기 위해 이 미러를 투과하는 광의 쪽이 반사하는 광보다도 많다. 본 실시형태예에서는, 검사하는 것은 실리콘웨이퍼이므로, 그 반사율은, He-Ne레이저에서의 발진파장 633nm에서는 60%정도이며, 간섭무늬의 시인성을 가장 높게 하기 위해서는, 간섭무늬를 형성하는 면(즉, CCD카메라(116)면)에서, 피검사물로부터의 반사광과 참조광과의 강도를 동일하게 하면 좋으므로, 참조광 미러(113)의 1면의 투과율을 T, 반사율을 R이라 하면, 이하에 표시한 수식 1로부터 투과율 T가 구해진다.

수식 1

T+R = 1

0.6T² = R

따라서, 투과율 T는 0.703으로 되어, 참조광미러(113)에서는 70%의 광을 투과시키는 것이 최적인 것을 알 수 있다.

참조광 미러(113)를 투과한 광은, 피검사물인 웨이퍼(300)의 표면을 조명한다. 이러한 웨이퍼(300)는 웨이퍼척(114)으로 지지되어 있다. 웨이퍼(300)에서 반사된 광은, 조명 때와는 반대로, 참조광 미러(113), 빔익스팬더(112), 빔스플리터(111)를 투과해서, 빔스플리터(111)를 투과한 광의 간섭무늬를 광전변환하는 CCD카메라(116)의 크기로 되도록 빔익스팬더(115)에서 확대된다. CCD카메라(116)에 입사한 광은, 광전변환되어 비데오신호로 되어서, 웨이퍼(300)의 평면도 정보를 입수하는 것이 가능해진다.

다음에, 웨이퍼(300)내에서의 평면도 정보를 입수가능한 간격을 구한다. 먼저, CCD카메라(116)에 2/3인치크기의 광전변환면을 지닌 것을 사용해서, 각 수광셀의 간격을 13㎛로 한다. 이어서, 검사할 웨이퍼크기를 직경 12인치(300㎜)로 한다. 2/3인치의 광전변환면의 크기는 6.6×8.8㎟이므로, 직경 6㎜의 수광이 가능해진다.

그래서, 직경 300㎜를 직경 6㎜로 한다. 즉, 웨이퍼(300)로부터 CCD카메라(116)의 광학배율을 6/300 = 1/50으로 하면, CCD카메라(116)의 각 수광셀의 간격 13㎛로부터, 웨이퍼(300)상에서의 분리가능한 간격은, 13×50 = 650㎛로 된다.

이와 같이, CCD카메라(116)의 1화소로부터, 1정보의 평면도를 구하는 것이 가능하다. 따라서, 0.65㎜마다 웨이퍼(300)의 평면도를 계측하는 것이 가능하고, 노광스테이션(200)의 주사방향의 초점계측간격, 예를 들면, 3㎜의 계측간격사이의 평면도의 정보를 얻는 일이 가능해진다.

즉, 계측스테이션(100)은, 피조간섭의 원리를 이용함으로써, 웨이퍼(300)의 평면도의 계측을, 노광스테이션(200)에 있어서 초점 및 경사를 검출하는 검출계(260)의 검출보다도 상세하게 행하는 것이 가능해진다. 따라서, 검출계(260)의 검출간격의 사이의 웨이퍼(300)의 평면도정보를 얻는 것이 가능하고, 이러한 평면도 정보를 웨이퍼마다 데이터베이스화해서, 노광스테이션(200)의 참조테이블로서 제어기(270)에 이용가능할 때에, 반도체프로세스가 진행한 단계에서도 각 웨이퍼를 인식해서, 이 평면도정보 및 노광스테이션(200)에서 검출하는 웨이퍼의 초점 및 경사정보에 의거해서 노광하는 것이 가능하다.

계측스테이션(100)에서 노광전에 웨이퍼의 평면도 정보가 계측된 후에 웨이퍼(300)는, 도 1에 표시한 바와 같이, 노광스테이션(200)으로 이동되어, 웨이퍼(300)의 평면도 정보에 의거해서 노광이 행해진다. 이 때, 이동하는 웨이퍼(300)는, 1매씩의 이동이 전체의 흐름을 중단하지 않고 쓰루풋을 높게 하므로 최적의 구성이나, 쓰루풋을 어느 정도 떨어뜨리는 일이 허용되면, 웨이퍼캐리어(도시생략) 등으로, 예를 들면, 각 25매의 웨이퍼를 노광스테이션(200)으로 이동시켜도 된다.

다음에, 노광스테이션(200)에 대해서 설명한다. 엑시머레이저 등의 광원(210)으로부터 사출된 광은, 노광에 최적인 소정의 형상의 노광광속으로 성형된 조명광학계(220)를 경유해서, 레티클(230)에 형성된 패턴을 조명한다. 레티클(230)의 패턴은 노광해야할 IC회로패턴을 포함하고, 이러한 패턴으로부터 사출된 광은 투영광학계(240)를 통과해서 결상면에 상당하는 웨이퍼(300)면 근방에 상을 형성한다.

레티클(230)은, 투영광학계(240)의 광축에 직교하는 평면내 및 이 광축방향으로 이동가능한 구성으로 되어 있는 레티클스테이션(235)상에 놓여 있다.

웨이퍼(300)는, 계측스테이션(100)으로부터 반송되어, 투영광학계(240)의 광축에 직교하는 평면내 및 이 광축방향으로 이동가능하게 경사보정가능한 구성으로 되어 있는 웨이퍼스테이지(250)상에 계측스테이션(100)과 동일한 유지방법으로 놓여 있다.

레티클스테이지(235)와 웨이퍼스테이지(250)를 노광배율의 비율의 속도로 상대적으로 주사시킴으로써 레티클(230)의 각 샷영역의 노광을 행한다. 원샷노광이 종료한 후에는 웨이퍼스테이지(250)는 다음의 샷으로 스텝이동하고, 먼저와는 역방향으로 주사노광을 행하여 다음의 샷이 노광된다. 이것을 반복함으로써 웨이퍼(300) 전역에 대해서 샷노광한다.

원샷내의 주사노광중에는, 초점 및 경사를 계측하는 검출계(260)에 의해 웨이퍼(300)의 표면의 면위치정보를 취득하고, 노광상면으로부터의 어긋남량을 산출하고, 초점(높이) 및 경사(틸트)방향으로 스테이지(250)를 구동시켜, 거의 노광슬릿단위로 웨이퍼(300)표면의 높이방향의 형상에 맞추는 동작이 행해진다.

검출계(260)는, 광학적인 높이계측시스템을 사용하고 있다. 웨이퍼(300)표면에 대해서 큰 각도(저입사각도)로 광속을 입사시키고, 웨이퍼로부터의 반사광의 상어긋남을 CCD카메라 등의 위치검출소자로 검출하는 방법을 취하고 있다. 웨이퍼(300)상의 복수의 계측해야할 점에 광속을 입사시키고, 각각의 광속을 개별의 센서에 유도시켜, 다른 위치의 높이계측정보로부터 노광해야할 면의 경사를 산출하고 있다.

도 2 및 도 3에 표시한 바와 같이, 노광영역(즉, 노광슬릿위치)(500)의 전단 및 후단의 영역(510) 및 (520)내에는 복수의 계측점(K1) 내지 (K5)이 면형상을 형성하도록 배치되어 있고, 주사노광중의 노광슬릿이 노광영역(500)으로 이동하기 전에 웨이퍼(300)의 초점 및 경사정보, 특히 주사방향의 경사정보의 동시계측을 가능하게 하고 있다. 도 2 및 도 3은, 노광영역(500)에 대한 계측점(K1) 내지 (K5)의 배치를 나타낸 개략도로, 도 2는, 3점의 계측점(K1) 내지 (K3)을 배치한 경우, 도 3은 5점의 계측점(K1) 내지 (K5)을 배치한 경우를 나타내고 있다.

도 3을 참조하면, 노광영역(500)에 대해서, 전방의 영역내(510)에 5점의 계측점(K1) 내지 (K5)을 투영하도록 구성하고, 노광영역(500)으로 이동하기 전에 고정밀도로 노광직전의 초점 및 경사정보를 취득하고, 노광위치의 보정구동이 가능하도록 하고 있다. 마찬가지로 역방향의 스캔노광에 대응하도록, 후방(520)영역에도 마찬가지로 5점의 계측점(K1) 내지 (K5)이 투영되도록 구성되어 있다.

도 4에, 도 1에 표시한 영역(A)의 확대도를 표시한다. 여기에서, 도 4는, 노광스테이션(200)에 있어서의 초점 및 경사의 계측시스템을 나타내는 광학개략도이다. 단, 도 4에 있어서는, 예시의 편의상, 초점 및 경사의 측정영역(예를 들면, 전단의 영역(510))내에 5점의 계측점(K1) 내지 (K5)을 배치하고 있는 태양만을 표시한다. 특히, 본 실시형태예에서는, 계측점(K2) 및 (K4)사이의 간격과 계측점 (K1), (K3) 및 (K5)사이의 간격이 상이한 배치로 되도록 투영되는 마크(M1) 내지 (M5)의 형상을 나타낸다. 초점 및 경사의 계측용의 복수의 광축은 주사방향과 거의 직교방향으로부터 복수의 광축이 입사되도록 배치되어 있고, 각 계측점(K1) 내지 (K5)에 투영되는 마크(M1) 내지 (M5)는 각각 초점 및 경사의 계측광학계의 광축에 수직인 단면내에서 소정량 회전시켜서 투영된다. 그 결과, 웨이퍼(300)상에서는 계측슬릿이 경사지게 대면하고, 또, 슬릿의 핀치방향이 중심계측점을 향한다.

도 5는, 도 4에 표시한 계측점의 배치를 실현시키기 위한 계측광학계의 개략 배치도이다. 5개의 조명렌즈(261)는, 광원(도시생략)으로부터 공급된 광에 의해, 초점 및 경사의 계측용 투영패턴마스크(262)에 형성된 초점계측용 슬릿형상마크를 조명한다. 광원으로서는, 웨이퍼(300)상의 감광성 레지스트를 감광시키지 않은 파장의 광인 것과, 레지스트박막 간섭의 영향을 받기 어렵도록, 어느 정도 파장폭이 넓은 할로겐 램프나 LED 등이 바람직하다. 마스크(262)에는, A방향으로부터 본 선도에 표시한 바와 같이, 복수의 계측점만큼의 슬릿형상 마크가 형성되어 있다. 복수의 간섭마크에 각각 조명되어 형성된 광속은 광로합성프리즘(263)에 의해 광로합성되어, 초점마크투영광학계(264)에 의해 웨이퍼(300)상에 경사투영된다.

웨이퍼(300)표면에서 반사된 광속은 초점수광광학계(265)에 의해 광로분할프리즘(266)내에 중간결상점을 형성한다. 광로분할프리즘(266)에 의해 계측점마다 광로분할된 후에는 계측분해능을 향상시키기 위해, 계측점 마다 배치된 확대검출광학계(267)에 의해 상기 광이 계측점마다의 위치검출소자(268)에 도입된다. 위치검출소자(268)는, 본 실시형태예에서는, 1차원 CCD를 이용하고 있고, 소자의 배치방향이 계측방향이다. B방향으로부터 본 도면에는, 계측용 마크와 위치검출소자(268)와 확대검출광학계(267)와의 관계를 표시하고 있고, 각 계측점의 위치검출소자(268)는, 슬릿형상 마크와 직교방향으로 설치되어 있다.위치검출소자(268)로서는, 1차원 CCD를 이용하고 있으나, 2차원 CCD를 배치해도 된다. 혹은, 수광소자결상면에 참조슬릿판을 형성하고, 참조슬릿판의 바로 앞에 있어서 광속을 주사하고, 참조슬릿판으로부터의 투과광량을 검출하도록 구성해도 된다.

여기서, 스캔노광시의 포커스 및 경사의 계측에 의한 면위치보정의 개략에 대해서 설명한다. 도 6에 표시한 바와 같이, 주사방향(SD)으로 요철형상을 지닌 웨이퍼(300)가 노광위치(EP)로 이동하기 전에 노광슬릿전방에 평면을 형성하도록 복수점 배치된 초점 및 경사의 계측위치(FP)에서 웨이퍼(300)의 표면위치의 초점, 노광슬릿영역의 길이방향(주사방향(SD)에 수직인 방향)의 경사("경사 X"라 칭함)에 가해서, 노광슬릿의 폭방향(주사방향(SD))의 경사("경사 Y"라 칭함)를 계측한다. 그래서, 계측된 정보 및 계측스테이션(100)에 의해서 제어기(270)에 데이터베이스화되어 있는 웨이퍼(300)의 평면도정보에 의거해서, 도 7에 표시한 바와 같이, 웨이퍼스테이지(250)를 구동시켜 노광위치(EP)에의 보정구동을 행한다. 도 7에 있어서, 노광전에 계측된 영역이 노광슬릿으로 이동할 때에는 이미 보정이 완료되어 있어, 노광슬릿에서 노광된다. 또, 제어기(270)는, 계측스테이션(100)과 통신가능하며, 계측스테이션(100)에서 얻어진 웨이퍼(300)의 평면도정보의 데이터베이스틀 취득, 보존하는 것이 가능하다. 여기서, 도 6은, 노광위치(EP)와 웨이퍼(300)상의 초점 및 경사의 계측위치(FP)를 나타한 개략사시도이고, 도 7은 계측스테이션(100) 및 노광스테이션(200)에서 얻어진 웨이퍼(300)의 평면도정보에 의거해서 노광위치(EP)에 웨이퍼(300)를 구동시킨 상태를 나타낸 개략사시도이다.

이제까지의 설명에는, 각 면위치계측영역에 계측점을 5개 배치한 구성예로 행하였으나, 각 계측영역에 3점의 배치라도 이제까지의 설명과 마찬가지이다.

다음에, 도 8 및 도 9를 참조해서, 상술한 노광장치(1)를 이용한 디바이스제조방법의 실시예를 설명한다. 도 8은, 디바이스(IC나 LSI 등의 반도체칩, LCD, CCD 등)의 제조를 설명하기 위한 순서도이다. 여기에서는, 반도체칩의 제조를 예로 설명한다. 스텝 1(회로설계)에서는 반도체디바이스의 회로를 설계한다. 스텝 2(마스크제작)에서는 설계한 회로패턴에 의거해서 마스크를 제작하고, 스텝 3(웨이퍼제조)에서는 실리콘 등의 재료를 이용해서 웨이퍼를 제조한다. 스텝 4(웨이퍼처리)에서는 이와 같이 해서 준비한 마스크와 웨이퍼를 이용해서 리소그라피기술에 의해 웨이퍼상에 실제의 회로를 형성하며, 전(前)공정이라고도 불리며, 스텝 5(조립)에서는 스텝 4에서 처리된 웨이퍼를 반도체칩으로 형성하는 조립공정(후공정이라 불림)이다. 이 공정은 어셈블리(다이싱 및 본딩)공정과 패키징(칩봉인)공정을 포함한다. 스텝 6(검사)에서는 스텝 5에서 작성된 반도체디바이스의 타당성 체크, 내구성 체크 등의 각종 시험을 수행한다. 이들 공정에 의해 반도체디바이스가 완성되어 출하된다(스텝 7).

도 9는 스텝 4의 웨이퍼처리공정의 상세한 순서도이다. 스텝 11(산화)에서는 웨이퍼의 표면을 산화하고, 스텝 12(CVD)에서는 웨이퍼표면에 절연막을 형성하고, 스텝 13(전극형성)에서는 증착법 등에 의해 웨이퍼상에 전극을 형성한다. 스텝 14(이온주입)에서는 웨이퍼에 이온을 주입하고, 스텝 15(레지스트처리)에서는 웨이퍼에 감광재를 도포한다. 스텝 16(노광)에서는 전술한 노광장치(1)를 이용해서 웨이퍼상에 마스크의 회로패턴을 노광한다. 스텝 17(현상)에서는 노광한 웨이퍼를 현상하고, 스텝 18(에칭)에서는 현상한 레지스트상이외의 부분을 에칭하고, 스텝 19(레지스트박리)에서는 에칭공정후 불필요하게 된 레지스트재를 제거한다. 이들 공정을 반복함으로써, 웨이퍼상에 다중으로 회로패턴이 형성된다. 본 실시 형태의 제조방법에 의하면, 종래보다도 고품위의 디바이스를 제조하는 것이 가능하다. 따라서, 상기 노광장치(1)를 이용한 상기 디바이스의 제조방법 및 그 결과물인 디바이스도, 본 발명의 일측면을 구성한다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 이들로 한정되지 않고 그 요지의 범위내에서 다양한 변형이나 변경이 가능하다.

이상, 본 발명의 노광방법 및 노광장치에 의하면, 쓰루풋의 저하를 초래하는 일없이 웨이퍼 표면의 평면도에 대해서 우수한 초점보정을 행하는 것이 가능하다. 또, 이러한 장치 및 방법을 사용한 디바이스제조방법은 고품위의 디바이스를 제조하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명에 의한 일실시형태예의 노광장치의 개략 블록도

도 2는 3개의 계측점을 포함하는 노광영역의 개략도

도 3은 5개의 계측점을 포함하는 노광영역의 개략도

도 4는 도 1에 표시한 노광스테이션의 계측시스템을 표시한 광학 개략도

도 5는 도 4에 표시한 계측점의 배치를 실현시키기 위한 계측 광학계의 개략 배치도

도 6은 노광위치와 웨이퍼상의 초점 및 경사의 계측위치를 표시한 개략적 사시도

도 7은 도 1에 표시한 계측스테이션 및 노광스테이션에서 얻어진 웨이퍼의 평면도 정보에 의거해서 노광위치에 웨이퍼를 구동시킨 상태를 표시한 개략 사시도

도 8은 본 발명의 노광장치를 이용한 디바이스제조방법을 설명하는 순서도

도 9는 도 8에 표시한 스텝 4의 상세한 순서도

도 10은 웨이퍼상의 초점 및 경사의 계측위치를 표시한 개략 단면도

도 11은 계측결과에 의해 최적인 노광상면 위치에 웨이퍼를 구동시킨 상태를 표시한 개략 단면도

도 12는 예비주사평면과 웨이퍼간의 어긋남을 표시한 개략 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 노광장치 100: 계측스테이션

110: 레이저 111: 빔스플리터

112: 빔익스팬더 113: 참조광 미러

114: 웨이퍼척 115: 빔익스팬더

116: CCD카메라 200: 노광스테이션

260: 검출계 261: 조명렌즈

262: 마스크 263: 광로합성프리즘

264: 초점마크투영광학계 265: 초점수광광학계

266: 광로분할프리즘 267: 확대검출광학계

268: 위치검출소자 270: 제어기

300: 웨이퍼

Claims

투영광학계를 지니고, 상기 투영광학계를 통해서 마스크의 패턴의 상을 피처리체에 노광하는 노광장치에 있어서,

상기 상을 상기 피처리체에 노광하기 위한 노광 스테이션내에 배치되어, 상기 피처리체위에 제 1간격으로 배열된 제 1복수의 개소의 각각에 대해서 상기 투영광학계의 광축에 평행한 방향으로 상기 피처리체의 위치의 계측을 행하는 제 1검출기와;

상기 피처리체위에 상기 제 1간격보다도 작은 제 2간격으로 배열된 제 2복수의 개소의 각각에 대해서 미리 계측된 평면도에 관한 정보와, 상기 제 1검출기에서 계측된 위치의 정보에 의거해서, 상기 피처리체의 위치 및 경사의 적어도 한 쪽을 제어하는 제어기를 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1항에 있어서, 상기 장치는 주사노광장치이며, 상기 제 1검출기는, 상기 피처리체의 주사동안 상기 위치의 계측을 행하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1항에 있어서, 상기 제 1검출기는, 상기 피처리체에 대해서 비스듬한 방향으로 해당 피처리체에 광을 향하게 하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1항에 있어서, 상기 제 1검출기는, 상기 피처리체에 복수의 광을 향하게 하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1항에 있어서, 상기 피처리체를 계측하기 위한 계측 스테이션내에 배치된 제 2검출기를 또 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 5항에 있어서, 상기 제어기는, 상기 제 2검출기에 의해 얻어진 평면도의 정보를 격납하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 5항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2검출기에 의한 계측동안 상기 피처리체는 동일한 유지방법으로 유지되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 5항에 있어서, 상기 제 2검출기는, 간섭방법을 이용해서 상기 평면도의 계측을 행하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1항에 있어서, 상기 장치는 반도체노광장치이며, 상기 평면도에 관한 정보는 나(裸)웨이퍼에 대한 사전 계측에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 노광장치.
투영광학계를 통해서 마스크의 패턴의 상을 피처리체에 노광하는 노광방법에 있어서,

상기 상을 상기 피처리체에 노광하기 위한 노광 스테이션내에 배치된 제 1검출기에 의해서, 상기 피처리체위에 제 1간격으로 배열된 제 1복수의 개소의 각각에 대해서 상기 투영광학계의 광축에 평행한 방향으로 상기 피처리체의 위치의 계측을 행하는 제 1계측공정과;

상기 피처리체위에 상기 제 1간격보다도 작은 제 2간격으로 배열된 제 2복수의 개소의 각각에 대해서 미리 계측된 평면도에 관한 정보와, 상기 계측공정에서 계측된 위치의 정보에 의거해서, 상기 피처리체의 위치 및 경사의 적어도 한 쪽을 제어하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 노광방법.
제 10항에 있어서, 상기 장치는 주사노광장치에 적응되고, 상기 제 1계측공정에서는, 상기 피처리체의 주사동안 상기 위치의 계측을 행하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
제 10항에 있어서, 상기 제 1계측공정에서는, 상기 피처리체에 대해서 비스듬한 방향으로 해당 피처리체에 광을 향하게 하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
제 12항에 있어서, 상기 제 1계측공정에서는, 상기 피처리체에 복수의 광을 향하게 하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
제 10항에 있어서, 상기 피처리체를 계측하기 위한 계측 스테이션내에 배치된 제 2검출기에 의해서, 상기 평면도의 계측을 행하는 제 2계측공정을 또 구비한 것을 특징으로 하는 노광방법.
제 10항에 있어서, 상기 제 2계측공정에서 얻어진 평면도의 정보를 격납하는 공정을 또 구비한 것을 특징으로 하는 노광방법.
제 10항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2계측공정에서의 계측동안 상기 피처리체를 동일한 유지방법으로 유지하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
제 10항에 있어서, 상기 제 2계측공정에서는, 간섭방법을 이용해서 상기 평면도의 계측을 행하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
제 10항에 있어서, 상기 방법은 반도체노광장치에 적응되며, 상기 평면도에 관한 정보는 나(裸)웨이퍼에 대한 사전 계측에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 노광방법.
제 1항에 규정된 노광장치를 이용해서 마스크의 패턴의 상을 피처리체에 노광하는 공정과;

상기 노광된 피처리체를 현상하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.