KR100381745B1

KR100381745B1 - 주사식포토리소그래피를위한오프축정렬시스템

Info

Publication number: KR100381745B1
Application number: KR1019950024988A
Authority: KR
Inventors: 데이비드안겔리; 스탄드라쯔키윅; 그레그갈라틴
Original assignee: 에스브이지 리도그래피 시스템즈, 아이엔씨.
Priority date: 1994-08-17
Filing date: 1995-08-14
Publication date: 2003-07-22
Anticipated expiration: 2015-08-14
Also published as: JP2007043199A; JP4253014B2; JPH08190202A; EP0698826A1; CA2155045A1; DE69526890D1; KR960008995A; US5477057A; DE69526890T2; EP0698826B1

Abstract

본 발명은 반도체 제조에 사용되는 정렬 시스템이다. 이것은 주사 시이퀀스 동안 회로패턴을 포함하는 마스크를 웨이퍼로 정렬시키기위해 사용되는 핵심 구성요소이다. 이 정렬 시스템은 정렬 레티클 패턴을 정렬 마아크를 포함하는 웨이퍼로 영사한다. 주사동안, 정렬 레티클상으로 부터의 광은 웨이퍼와 이의 정렬 마아크에 의해 반사되고 산란된다. 다수개의 검출기가 정렬 시스템의 퓨플 평면에 위치되어 명시야 및 암시야 영역에서 반사 및 산란광을 집광한다. 이 정렬 시스템은 주사식 포토리소그래피 장치의 투영 광학부를 사용하지 않거나 "통하여 보지" 않는다. 정렬 조명을 위해 사용되는 광대역 스펙트럼은 심부까지 도달하는 UV 파장을 위한 투명 광학부에 바람직하지 않은 결과없이 사용되지 않을 수 있다. 이 정렬 시스템에 이용되는 광대역 스펙트럼 조명에 의해 만날 수 있는 다양한 공정 웨이퍼 구조에 무관하게 웨이퍼 정렬 마아크의 검출을 개선시킨다.

Description

주사식 포토리소그래피를 위한 오프 축 정렬 시스템

본 발명은 일반적으로 반도체 제조에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 주사식 포토리소그래피 제조 툴에 사용되는 정렬 시스템에 관한 것이다.

반도체 회로의 제조는 주로 포토리소그래피 기술에 의해 이루어진다. 이 제조 공정에서, 다층 회로 패턴층이 반도체 웨이퍼 상에 형성된다. 이것은 회로패턴을 포함하는 마스크의 상을 일반적으로 포토레지스트로 알려진 감광성 화합물로 도포된 웨이퍼 상으로 투영함으로써 이루어진다. 반도체 웨이퍼 상에 형성된 회로패턴의 형상크기는 전형적으로 0.5 미크론 이하의 범위에 있다. 이들 극도로 작은 형상크기와 반도체 칩을 형성할 때 공정의 부분으로 다수층을 노광해야 하는 요건 때문에, 마스크 상을 반도체 웨이퍼에 0.1미크론 보다 좋은 정확도로 정렬시키는 정렬 시스템의 사용이 필요하다.

그런 정렬 시스템의 하나가 1987년 9월 29일 프레드릭 와이. 우에게 허여된 "주사식 리소그래피 정렬기용 역 암시야 정렬 시스템 (Reverse Dark Field Alignment System for Scanning Lithographic Aligner)" 명칭의 미국-특허 제 4, 697,087 호에 개시되어 있다. 상기 특허에 개시된 것은 위에 웨이퍼 타킷을 갖는 웨이퍼와, 위에 마스크 타킷을 갖는 마스크가 서로에 관해 정렬되는 정렬 시스템이다. 이 정렬 시스템은 반도체 웨이퍼 상에 영사(映寫 : imaging)되는 마스크 패턴 상하의 스크라이브 앨리(scribe alleys)에서의 정렬 타킷을 검출하기 위해 사용되는 2개의 광학적 채널, 혹은 아암을 갖는다. 이 2개의 광학적 채널, 혹은 아암에 사용되는 광로의 부분은 회로패턴을 포함하는 마스크를 웨이퍼 상에 영사하기 위해 사용되는 투영 광학부를 통과한다. 이 시스템을 오프 축 렌즈 통과 정렬 시스템(off-axis through-the-lens alignment system)이라 한다. 이 오프 축 렌즈 통과 정렬 시스템은 여러 이점을 갖는 반면, 그 특성과 복잡성으로 인해 후술되는 여러 단점을 갖는다.

중첩 정렬 시이퀀스동안, 감광성 레지스트 도포 웨이퍼는 노광(expose)될 수 없다. 그러므로 감광성 레지스트 도포를 노광하기 위해 사용되는 심부(深部)까지 도달하는 자외선(deep ultra violet), 혹은 UV, 작용성 파장이 오프 축 렌즈 통과 정렬 시스템에 의해 사용될 수 없다. 이 오프 축 렌즈 통과 정렬 시스템은 비-작용성인 가시파장의 협대역 레이저광을 사용한다. 투영 광학부는 포토리소그래피의 작용성 파장 (즉, 심부까지 도달하는 UV)에서 최적으로 수행하기에 적합하기 때문에, 오프 축 렌즈 통과 정렬 시스템의 가시 파장에서의 투영 광학부의 성능이 다소 타협된다. 그러므로 이 정렬 시스템은 작용성 UV 파장에 비교하여 정렬 시스템의 가시파장에서 투영 광학부의 칼라 수차에 기인한 보정이 필요하다. 칼라수차에 대한 이들 조정은 상이한 광학적 정렬 채널 혹은 아암 위치에서 주기적으로 재조정되어야 한다.

또한, 오프 축 렌즈 통과 정렬 시스템의 협대역 레이저광의 사용은 웨이퍼표면 및 피복 특성에 의존하는 정렬 신호 강도 및 형상의 다양한 변화를 초래한다. 표면층의 수, 두께, 및 유형과 같은 웨이퍼 특성은 최종제품을 얻는데 필요한 공정에 따라 변화한다. 이들 공정 변화에 대한 함수로서 정렬신호에서의 변화를 공정 감도라 한다. 오프 축 렌즈 통과 정렬 시스템에 대한 공정감도는 웨이퍼 정렬 마아크(mark)를 덮고 있는 층구조에의해 야기되는 간섭 효과에 대한 잠재성 때문에 레이저광의 사용에 의해 악화된다.

따라서, 투영 광학부에 독립적으로 작동할 수 있는 정렬 시스템에 대한 요구가 있다. 이것은 투영 광학부와 정렬 시스템 모두를 두 시스템사이의 어떤 타협없이 독립적으로 최적화되도록 한다. 특히, 이러한 분리는 정렬 시스템이 오프 축 렌즈 통과 정렬 시스템에서와 같은 칼라 보정에 대한교정 혹은 조정이 필요없도록 설계되는 것을 가능하게 한다. 이것은 정렬 시스템이 광대역광에 의해 동작하도록 설계되어 간섭효과를 제거함으로써 공정감도를 감소시키도록 한다. 또한, 정확하고, 신뢰성 있고, 용이하게 보수관리되는 더 간단하고 비싸지 않은 정렬 시스템에 대한 필요가 투영 광학부를 바이패스하는 것에 의해 한층 용이하게 달성될 수 있다. 정렬 시스템의 부분으로 투영 광학부의 사용은 필요한 보수관리 뿐만 아니라 비용과 복잡성을 증가시켜 결국 포토리소그래피 스캐너의 신뢰성을 감소시킨다.

본 발명은 회로패턴을 갖는 마스크를 이전부터 존재하는 패턴을 갖는 반도체 웨이퍼로 정확하게 정합시키는, 주사식 포토리소그래피 제조 툴(tool) 상에 수행되는 정렬 시이퀀스에 관련된 필수 구성요소이다. 본 발명은 투영광학부에 인접하여 장착되는 정렬 시스템이다. 본 발명은 소정 패턴을 갖는 정렬 레티클(reticle)을조명하기 위해 광대역 광원을 사용한다. 정렬 레티클 패턴을 웨이퍼 평면으로 영사하기 위해 광학부가 사용된다. 영상광(imaging light)은 웨이퍼가 정지 정렬 레티클 상을 지나 스캔됨에 따라 웨이퍼 상의 정렬 마아크에 의해 반사 및 산란된다. 이 반사 및 산란광은 영상 광학부에 의해 집광되어 비임 스플릿터(beam splitter)를 통해 퓨플 평면으로 지향된다. 검출기들이 특징 영역의 퓨플 평면에 배치된다. 분리 검출을 제공하는 이들 영역은 웨이퍼에서 반사 및 산란광의 특정 각 분배{즉 개구수(開口數 :numerical aperture) 혹은 NA}에 대응한다. 즉, 퓨플은 정렬 레티클 영상 NA(즉 명시야: bright-field)에 대응하는 반사광을 집광하는 중앙영역과 정렬 레티클 영상 NA(즉 암시야: dark-field)를 넘는 산란광을 집광하는 4개의 외부영역으로 나뉘어진다. 또한 이들 4개의 외부영역은 중앙 레티클 영상 NA의 좌우(즉 플러스 및 마이너스 NA)로 산란된 광 사이를 구분한다.

따라서, 본 발명의 목적은 주사식 포토리소그래피 시스템에서 웨이퍼와 마스크 사이의 정렬 정확도를 개선하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 회로 패턴을 영사하는데 사용되는 리소그래피의 작용성 투영 광학부에 독립적인 정렬시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 웨이퍼 정렬 마아크를 덮은 층의 수, 두께, 및 유형과 같은 층 구조 특성에 독립적인 더 나은 정렬 정확도를 제공하는 것이다. 즉, 본 발명의 목적은 공정 감도를 감소시키는 것이다.

광대역 광원이 사용될 수 있는 것이 본 발명의 특징이다.

웨이퍼 평면으로 광대역 조명된 정렬 레티클을 영사시키는 정렬 시스템 광학부는 비점수차(astigmatism), 구면 및 필드 곡률, 축 및 측면 칼라를 포함하는 수차에 대해 잘 보정될 수 있고, 코마(coma) 및 이의 고차변화와 같은 비대칭 수차에 대해 잘 보정될 수 있는 것이 본 발명의 특징이다.

본 발명은 큰 초점 깊이로 유용한 정렬 신호를 나타내는 것이 특징이다.

정렬 시스템이 웨이퍼에서 원격중심성(telecentric)이 되는 것이 본 발명의 특징이다.

명시야 및 암시야 웨이퍼 평면 개구수에 대응하는 반사 및 산란광을 검출하기 위해 별개의 검출기가 사용되는 것이 본 발명의 특징이다.

암시야 영역이 중심 레티클 영상 NA의 좌우(즉 플러스 및 마이너스 NA)로 산란된 광을 집광하는 검출영역으로 더욱 세분되는 것이 본 발명의 특징이다.

열을 생성하는 구성요소가 온도 민감한 투영 광학부와 웨이퍼 스테이지로부터 분리된 것이 본 발명의 특징이다.

정렬 신호 생성 광학 경로에 있어서, 영상 및 퓨플 영역 모두에서 동시적으로 균일한 강도 분포가 있는 것이 본 발명의 특징이다.

정렬 신호 광원이 정렬 시스템을 재정렬 혹은 교정할 필요없이 규칙적인 간격으로 교체될 수 있는 것이 본 발명이 특징이다.

정렬 신호를 생성하는 자동 모드와 웨이퍼의 TV 모니터 영상을 생성하는 수동 모드의 그 동작 모드 사이에서 전환될 수 있는 것이 본 발명의 특징이다.

오프 축 렌즈 투과 정렬 시스템보다 덜 복잡하고, 정렬 및 통합하기가 더 용이하며, 교정, 조정, 및 유지보수가 덜 필요하고, 더 낮은 비용이 들고, 더 향상된신뢰성을 갖는 것이 본 발명의 특징이다.

이들 및 다른 목적, 이점, 및 특징들은 다음의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

제 1 도는 본 발명을 구성하는 주요 구성요소의 블록도이다. 정렬시스템(12)의 정렬 센서 헤드(10)가 마운트(16)를 사용하는 자외선, 혹은 UV 투영 광학부(14)에 부착된다. 제 1 도에 표시된 바와 같이, 정렬 시스템(12)은 작용성 광원(2), 마스크(4), 및 투영 광학부(14)로 이루어지는 주사식 포토리소그래피 노광계의 광학 경로로부터 독립적이다. 작용성 파장에서 작동하는 투영 광학부(14)는 회로패턴을 포함하는 마스크(4)를 감광성 레지스트(6)가 도포되어 있는 웨이퍼(18)상으로 영사시킨다. 마운트(16)는 정렬 센서 헤드(10)의 초점을 맞추고 그리하여 초기 셋업의 일부로서 기판 또는 웨이퍼(18)에 대하여 경사지게 하여 노광 툴 상에 정렬 시스템을 집약한다. 초점 서브 시스템(20 : focus subsystem)은 정렬 센서 헤드(10)에 부착된다. 초점 서브 시스템은 정렬 주사동안 웨이퍼 초점을 정렬 센서 헤드(10)에 관해 유지시키기 위해 용량성 게이지를 이용한다. 초점 서브 시스템(20)에 대한 상세한 설명은 본 발명 설명의 범위가 아니다. 정렬 시스템(12)의 나머지 서브 시스템은 정렬 조명부(22), 정렬 검출부(24), 카메라 조명부(26), 및 CCD 카메라(28)를 포함한다. 이들은 광섬유(30)를 통해 원격적으로 위치된다. 이들 서브 시스템을 원격적으로 위치시키는 것에 의해 온도에 민감한 투영 광학부(14) 및 웨이퍼(18)로부터 열원을 제거하고 본 발명에 작업성, 유지보수성, 개장(改裝)성을 주는 모듈성을 부가한다. 정렬 센서 헤드(10), 정렬 조명부(22), 정렬 검출부(24), 카메라조명부(26) 및 CCD 카메라(28)의 서브 시스템들을 포함하는 정렬 시스템(12)에 대해 설명한다.

정렬 신호 생성

제 2 도는 정렬 신호를 생성하는 본 발명의 구성요소를 개략적으로 나타낸다. 이것은 정렬 센서 헤드((10), 정렬 조명부(22) 및 정렬 검출부(24)의 서브 시스템들을 포함한다.

정렬 센서 헤드 서브 시스템(10)은 정렬 시스템(12)의, 특히, 최종적으로 중첩 등록이 이루어지는 정렬 신호의 발생을 위한 주요 구성요소이다. 정렬 조명부 시스템(22)로부터의 광대역 광은 정렬 마아크(34, 34')를 포함하는 반도체 웨이퍼(18)상으로 영사되는 패턴(32)을 조명하기 위해 사용된다. 광대역 조명원(68)은 400nm 내지 700nm의 파장을 갖는 사용가능한 연속 광 스펙트럼을 갖는다. 최소한 100 나노미터 범위로 이격된 4개의 광파장이 광대역 등가성을 주기 위해 사용되어야 한다. 레이저광이 조명을 위해 사용될 수도 있다.

광은 소정의 패턴을 포함하는 레티클(32)로 지향되어 광의 일부분이 통과한다. 광학부(36)는 어퍼춰 정지부(38)를 통해 광을 중간영상 평면 및 필드 정지부(40)위치에 비춘다. 광학부(36)는 레티클(32)이 합리적으로 제조되도록 크기 조정될 수 있는 배율을 제공한다. 어퍼춰 정지부(38)는 웨 이퍼(18)상의 입사광의 NA를 0.25로 설정한다. 필드 정지부(40)는 스트레이(stray) 혹은 다른 원치 않는 광을 제거하기 위한 배플(baffle)로서 사용된다.

필드 정지부(40)를 지나, 광은 비임 스플릿터(42)를 통과한다. 비임 스플릿터(42)의 빗변(44)은 금속, 유전체 혹은 그들이 조합일 수 있는 광대역이며, 각도와 무관하게 공칭(nominal) 50% 투과/50% 반사 로팅을 갖는다. 비임 스플릿터(42)는 공칭 50/50이므로 광의 반은 반사로서 소실된다. 이러한 원치 않는 반사광은 비임 차단부(46)에 의해 차단되어 흡수된다.

비임 스플릿터(42)를 통과하자 마자, 광은 중간 영상을 웨이퍼(18)평면으로 재영사하는 광학부(48, 50)에 입사된다. 웨이퍼(18)평면에 영사된 광은 웨이퍼(18) 및 정렬 마아크(34, 34')에 의해 반사되고 산란된다. 이 반사 및 산란광은 광학부(48, 50)에 의해 집광되어 비임 스플릿터(42)로 보내진다. 비임 스플릿터(42)는 광을 중간 영상 평면 및 필드 정지부(52) 위치로 반사한다. 필드 정지부(52)는 중간 영상 평면에 배치되어 비임 스플릿터와 다른 표면으로부터 일어나는 원치 않는 광을 제거하는 배플로서 작동한다. 필드 정지부(52)를 지나, 광은 퓨플 평면 위치에 있는 검출 마스크(54)로 입사된다.

광학부(42, 48, 50)는 영사 및 집광경로 둘 다에서 작동되기 때문에 이중 기능을 수용할 수 있어야 한다. 즉, 이들 광학부(42, 48, 50)는 0.25의 웨이퍼 평면 NA에 레티클(32)의 잘 보정된 영상을 제공하고 동시에 웨이피(18)로부터 0.7의 높은 NA인 산란광을 집광한다. 또한, 웨이퍼(18) 평면에서의 영상이 원격 중심성(telecentric)이기 때문에, 퓨플은 광학부(50)에 인접하여 접근할 수 없는 위치에 배치된다. 광학부(48)는 퓨플을 재영사하고 비임 스플릿터(42)와 함께 2개의 퓨플 평면에 대한 접근을 제공한다. 한편으로 영상 NA는 어퍼춰 정지부(38)에 의해 설정되고 다른 한편으로 검출 마스크(54)가 배치된다.

정렬 검출 서브 시스템(24)은 검출될 웨이퍼(18) 평면에서의 반사 및 산란광의 각 분포를 결정하여 검출광을 전기신호로 변환한다. 이들 전기신호는 정렬 마아크(34, 34')가 투영 정렬 레티클 패턴을 통과하는 시간을 결정하도록 처리되어 그들의 후속 위치를 결정하게 된다. 이 서브 시스템은 집광하는 5개의 특징영역으로 분할되는 검출 마스크(54)로 이루어진다. 각 영역은 전체 5개의 검출기(58, 60, 62, 64, 66)를 위한 원격 검출기에 연결된다. 웨이퍼(18)에 의해 반사된 광을 집광하는 하나의 중앙 명시야 영역 검출기(58)가 있다. 이 영역과 관련된 검출기(58)는 포토다이오우드인 것이 바람직하다. 4개의 외부 암시야 영역 검출기(60, 62, 64, 66)는 웨이퍼정렬 마아크(34, 34')로부터 산란된 광을 검출한다. 산란광의 크기는 작아질 수 있기 때문에, 관련된 암시야 검출기(60, 62, 64, 66)는 광전자 증배관(photo multiplier tube)인 것이 바람직하다. 광은 광섬유 케이블(30)을 통하여 마스크(54)로부터 검출기(60, 62, 64, 66)로 전달된다. 광섬유 케이블(30)은 5개의 광섬유 다발로 이루어지며 이들 각각은 끝과 끝으로 랜덤하게(인코히어런트하게) 정합된 다수개의 개별 광섬유를 갖는다.

정렬 조명 서브 시스템(22)은 정렬 신호를 생성하기 위해 사용되는 광을 제공한다. 이 서브 시스템은 광학부(70)에 의해 광섬유 다발(72)의 끝으로 영사되는 광대역원(68 : broad band source)으로 이루어진다. 유전체 유리 필터(74)가 광원 스펙트럼의 가시(400nm 내지 700nm)부분을 통과시키고, 원치 않는 광원의 열{700nm 보다 큰 IR 방사(radiation)}을 반사하며 UV(400nm 이하)를 흡수하기 위해 사용된다. 광원(68)이 3개의 수직축에서 이동되도록 하고 램프 교체 및 정렬/최적화를 촉진하는 하우징(22) 내부에 있다. 끝과 끝으로 랜덤하게(인코히어런트하게) 정합된 다수개의 개별 광섬유로 이루어지는 광섬유 다발(72)은 광대역 가시광을 정렬 센서 헤드(10)에 전달한다. 다발(72)로부터 나타나는 광은 먼저 광 확산 유리(76)에 입사된다. 인코히어런트한 광섬유 다발과 확산 유리(76)의 조합은 레티클(32)의 공간적으로 인코히어런트한 조명을 제공하고 정렬 센서 헤드(10)의 레티클(32)과 어퍼춰 정지부(38) 양자를 가로질러 균일한 강도 분포를 보장한다.

제 3, 4 및 5 도는 웨이퍼(18)가 레티클(321의 정지 상에 주사됨에 따라 정렬 신호의 특성을 결정하는 구성요소를 상세하게 설명한다. 제 3 도는 불투명 시야에서의 투과 교차 패턴으로 이루어지는 레티클(32)을 나타낸다. 교차부는 2개의 세그먼트(31, 33)로 구성된다. 2개의 세그먼트(31, 33)는 동일한 길이와 폭이고 서로에 대해 직교한다.

제 4 도는 반도체 웨이퍼(18)상에 나타나는 대로의 웨이퍼 평면 정렬 마아크(34, 34')를 나타낸다. 정렬 마아크(34, 34')는 그들의 배향에 따라 분류된다. 플러스 웨이퍼 정렬 마아크(34')는 제 4 도에 나타낸 바와 같이, X-Y 평면에서 포지티브 기울기로 배향되고, 마이너스 정렬 마아크(34)는 X-Y 평면에서 네가티브 기울기로 배향된다. 제 4 도에서 볼 수 있는 바와 같이, 레티클 상(96)은 교차부의 세그먼트(31, 33)가 마이너스와 플러스 정렬 마아크(34, 34')에 각각 나란히 놓인다.

제 5 도는 검출 마스크(54)를 나타낸다. 검출 마스크(54)는 불투명 시야에서 5개의 별개의 투과영역(58', 60', 62', 64', 66')을 포함한다. 이들 5개의영역(58', 60', 62', 64', 66')은 5개의 검출기(58, 60, 62, 64, 66)에 대응한다. 중앙 영역(58')은 웨이퍼로부터의 반사광을 집광한다. 기타 영역(60', 62', 64', 66')은 산란광을 검출하고 제 5 도에 나타낸 배향으로 중앙 영역 주위에 배치된다.

제 4 도 및 제 5 도를 참조하여 설명하면, 레티클 상(96)이 웨이퍼(18) 정면 정렬 마아크(34 혹은 34')와 일치하지 않았을 때 영상광은 특히 플랫 웨이퍼에 의해 입사광의 그것과 동일한 NA로 반사된다. 검출 마스크(54)의 중앙 명시야 영역(58')은 0.25의 웨이퍼 평면 NA에 대응하는 광을 집광하는 크기로 만들어진다. 레티클 상(96)이 정렬 마아크(34, 34')와 일치할 때, 영상광의 일부분은 중앙 명시야 영역(58')에 대응하는 각을 넘어산란된다. 검출 마스크(54)의 암시야 영역(60', 62', 64', 66')은 이 산란광의 부분을 집광한다. 각 영역의 기하도형적 배역이 집광된 산란광의 웨이퍼 평면의 각 분포를 결정한다. 암시야 영역(60', 62', 64', 66') 각각으로 산란된 광의 양은 정렬 마아크(34, 34')의 배향, 정렬 마아크(34, 34')의 구조, 정렬 마아크(34, 34')를 덮는 층의 특성에 의존한다. 본 발명에서, 암시야 영역(60', 62', 64', 66')은 0.35 내지 0.7사이의 웨이퍼(18) 평면 NA에 대응한다.

일반적으로, 플러스 정렬 마아크(34')에 의해 생성된 가장 큰 산란성분은 레티클 상(96)의 세그먼트(33)와의 교차에 의해 야기되고, 암시야 영역(60', 66')으로 지향된다. 암시야 영역(66')은 "우(right)" 산란광, 즉, 플러스 정렬 마아크(34')에 의해 제 4 도에 나타낸 포지티브 x방향으로부터 방향 45도로(시계방향으로) 0.35 내지 0.70사이의 NA범위로 산란된 광을 집광한다. 한편 암시야영역(60')은 "좌(left)" 산란광, 즉, 플러스 정렬 마아크(34')에 의해 제 4 도에 나타낸 포지티브 y방향으로부터 방향 45도로(반시계방향으로) 0.35 내지 0.70사이의 NA범위로 산란된 광을 집광한다. 유사하게, 마이너스 정렬 마아크(34)에 의해 생성된 가장 큰 산란 성분은 레티클 상(96)의 세그먼트(31)와의 교차에 의해 야기되고, 암시야 영역(62', 64')으로 지향된다. 암시야 영역(62')은 "우(right)" 산란광, 즉 마이너스 정렬 마아크에 의해 제 4 도에 나타낸 포지티브 x방향으로부터 방향 45도로(반시계방향으로) 0.35 내지 0.70사이의 NA범위로 산란된 광을 집광한다. 한편 암시야 영역(64')은 "좌(left)" 산란광, 즉 플러스 정렬 마아크에 의해 제 4 도에 나타낸 마이너스 y방향으로부터 방향 45도로(시계방향으로) 0.35 내지 0.70사이의 NA범위로 산란된 광을 집광한다.

제 5 도를 참조하여 설명하면, 검출 마스크(54)상에 불투명 영역이 있으며 그로부터 어떠한 광도 집광되지 않는다. 이것은 중앙 명시야 영역(58')과 4개의 외부 암시야 영역(60', 62', 64', 66')사이에 있으며, 보호대역 영역(84)이라 한다. 정렬 마아크(34, 34')를 덮고 있는 층으로부터 예를들어, 레지스트에서의 얇게 움푹 팬 곳에 의해 야기될 수 있는, 산란 혹은 반사된 원치 않는 광을 차단하는 것이 중요하다. 본 실시예에서, 보호 대역(84)은 0.25 내지 0.35사이의 웨이퍼(18) 평면 NA에 대응한다.

이 검출 마스크(54)의 기하도형적 배열과 관련 검출기는 단순하고 효과적인 것으로 밝혀졌지만, 퓨플 평면을 또한 분할하는 다른 더 복잡한 마스크가 구현될 수 있다.

정렬 신호 발생의 도시예

제 4 도의 화살표(82)에 의해 나타내지는 바와 같이 웨이퍼가 x방향으로 일정 속도로 주사됨에 따라 정렬 신호가 생성된다. 제 6 도는 일련의 신호의 예를 나타내는 차아트이다. 제 6 도는 정렬 신호 발생 원리를 명확하게 하기 위한 예로서 사용된 개략도(즉 측정 데이터가 아님)이고 실제 경우를 나타내는 것은 아니다.

5개의 그래프(86, 94, 88, 90, 92) 각각은 웨이퍼 주사 동안 시간의 함수로써 검출기 하나의 출력을 나타낸다. 웨이퍼와 정렬 마아크를 포함하는 스테이지는 장소로서 참조되고 정렬 주사는 일정 속도에 있으므로, 시간은 위치로 변환될 수 있다. 그러므로 다음 설명에서, 시간과 공간(혹은 위치)은 상호변환 가능하도록 사용된다. 그래프(86)는 명시야 검출기(58)의 출력을 나타내고 그래프(94, 88, 90, 92)는 각각 4개의 암시야 검출기(66, 60, 62, 64)로부터의 출력을 나타낸다. 제 6 도 및 제 7 도를 참조하여 설명하면, 그래프 각각은 주사 동안 특정시간 t1-t8에서 수직적으로 기록된다. 이들 수직 분리 경계 각각은 정렬 레티클 상(96)이 정렬 마아크(34, 34')의 길이방향 에지와 교차할 때 일어난다. 제 7 도는 8번의 마아크에관해 정의된 9개의 상이한 시간 영역에서 웨이퍼 정렬 마아크(34, 34')와 레티클 상(96)을 개략적으로 도시하는 도면이다.

웨이퍼 정렬 마아크(34, 34')가 투영 정렬 레티클 상에 관해 왼쪽에서 오른쪽으로 주사됨에 따라, 광은 정렬 마아크가 어떻게 투영 정렬 레티클 상(96)과 교차하느냐에 따라 반사 혹은 산란된다.

시간 구간 t<t1, t2<t<t3, t4<t<t5, t6<t<t7, t<t8에서, 정렬 마아크(34,34')는 레티클 상(96)과 교차하지 않는다. 그러므로, 어떠한 산란광도 없다. 명시야 신호(86)는 모든 암시야 신호(94, 88, 90, 92)가 로우(low)일 때, 하이(high)이다.

시간 구간 t1<t<t2 및 t3<t<t4에서, 플러스 정렬 마아크(34' )는 레티클 상(96)과 교차한다. 광은 명시야 영역(58' )으로부터 플러스 우측 및 좌측 암시야 영역(66' , 60' )으로 산란된다. 명시야 신호(86)는 하강하고 플러스 암시야 신호(94, 88)는 상승한다. 본 예에서, 정렬 마아크의 선두 에지는 광을 대부분 플러스 우측 암시야 영역(66' )으로 산란시키는 반면 꼬리 에지는 광을 대부분 플러스 좌측 암시야 영역(60' )으로 반사시켜 암시야 플러스 우측 신호(94)가 암시야 좌측 신호(88)전에 피이크에 이르게 한다. 다른 2개의 암시야 신호(90, 92)는 로우를 유지한다.

시간 구간 t5<t<t6 및 t7<t<t8에서, 마이너스 정렬 마아크(34)는 레티클 상(96)과 교차한다. 광은 명시야 영역(58' )으로부터 마이너스 우측 및 좌측 암시야 영역(62' , 64' )으로 산란된다. 명시야 신호(86)는 하강하고 마이너스 암시야 신호(90, 92)는 상승한다. 본 예에서, 정렬 마아크(34)의 선두 에지는 광을 대부분 마이너스 우측 암시야 영역(62' )으로 산란시키는 반면 꼬리 에지는 광을 대부분 마이너스 좌측 암시야 영역(64' )으로 반사시켜 암시야 마이너스 우측 신호(90)가 암시야 좌측 신호(92)전에 피이크에 이르게 한다. 다른 2개의 암시야 신호(88, 94)는 로우를 유지한다.

정렬 신호 분석

정렬 신호를 발생시키는 목적은 웨이퍼 공간에서 정렬 마아크(34, 34')의 위치를 결정하는 것이다. 이것은 제 6 도에 나타낸 바와 같이 명시야 혹은 암시야 신호를 분석하는 것에 의해 이루어진다. 앞서 설명한 대로, 웨이퍼(18)는 일정한 속도로 주사되기 때문에, 시간척도는 위치로 변환될 수 있다. 명시야 신호는 공정에 더 민감하기 때문에, 암시야가 일반적으로 선택된다. 하나의 정렬 마아크(34 혹은 34')로부터의 암시야 좌우 신호는 정렬 마아크 에지에 의해 발생되며 조만간 분리된다. 정렬 마아크의 중심은 좌우 암시야 신호 모두를 고려하여 결정될 수도 있다. 예를들어, 제 6 도 및 제 7 도를 참조하면, 선두 정렬 마아크(34')의 중심은 먼저 우측 신호 피이크(98)와 좌측 신호 피이크(100)를 별개로 발견한 다음 이러한 2개의 결과를 평균함으로써 결정될 수 있다. 이것에 의해 좌우측 신호의 중간점 즉, 정렬 마아크(34')의 중심을 얻는다.

주의할 점은 좌우측 신호의 피이크가 별개로 결정된 다음 결과가 조합된다는 것이다. 이 방법은 정렬 마아크(34, 34')의 진정한 중심을 얻기 위하여 좌우측 신호가 진폭에 있어 정합되어야 함을 요구하지 않는다. 이것은 좌우측 신호의 생성에 관련된 별개의 광학 경로를 정합(예를들어 투과정합)시키는 문제를 완화시킨다. 이것은 또한 공정 특성에 연결되는 산란 비대칭을 분석하는 수단을 제공한다.

제 6 도 및 제 7 도에 도시된 신호 생성의 설명을 간략하게 하기 위해 가정하였으며, 이는 정렬 마아크(34, 34')의 위치를 실질적으로 발견할 조건만을 나타내고자 한 것이 아님을 반복하고자 한다. 사실, 정렬 마아크(34, 34')의 각각의 에지로부터 레티클(32) 상의 산란광 분포가 좌우측 신호를 생성하여 신호가 별개로분석된 다음 평균될 때, 그 결과가 정렬 마아크(34, 34')의 진정한 중심을 산출하는 한, 정렬 시스템은 다양한 조건하에서 정확할 수 있다.

웨이퍼 평면 TV 모니터 관찰

때때로 웨이퍼를 관찰할 필요가 있다. 이것은 수동 중간 정렬을 목적으로, 초기 셋업, 혹은 웨이퍼 시각 검사를 위한 것일 수 있다. 본 발명에서, 장치는 정렬 신호를 생성하는 자동 정렬 모드로부터 웨이퍼의 TV 모니터 상을 생성하는 수동 모드로 전환될 수 있다. 제 8 도는 웨이퍼 TV 모니터 상을 생성하는 구성요소를 개략적으로 나타낸다. 이것은 정렬 센서헤드(10), 카메라 조명부(26), CCD 카메라(28)와 같은 서브시스템을 포함한다.

TV 모니터 웨이퍼(18) 상을 생성하기 위한 영사 경로는 다음과 같다. 웨이퍼(18) 정면으로부터 시작하여, 웨이퍼(18) 평면으로부터의 광은 광학부(50, 48)에 의해 집광되어 필드 정지부(52)가 있는 중간 상 평면으로 재영사된다. 필드 정지부(52)를 지나, 자동 정렬 모드에서 검출 마스크(54)로 전달될 광을 차단하는 위치에 가동(可動) 거울(102)이 있다. 광은 상기 가동 거울(102)에 반사되어 광학부(104)를 통과하고, 플레이트 비임 스플릿터(106)에서 섬유 상 다발(110)의 면(108)에 있는 최종 상 평면으로 반사된다.

광학부(50, 48, 104)는 웨이퍼(18) 평면으로부터 광학 상 다발면(108)에서의 최종 상평면으로의 대략 16x의 배율을 제공한다. 플레이트 비임 스플릿터는 정면에 공청 광대역 50% 투과/50% 유전체 코팅과 제 2 면에 광대역 반사방지 코팅을 가져 고스트 상을 방지한다. 상 다발(100)은 정렬센서 헤드에서의 섬유면(108)으로부터의 CCD 카메라(28) 서브시스템에서의 섬유면(112)으로 상을 1:1 전송하도록 끝과 끝이 코히어런트하게 정합된 다수개의 섬유로 이루어진다. CCD 카메라(28) 서브시스템에서, 광학부(114)는 섬유 상 다발(110)의 면(112)을 CCD 검출기 어레이(116)로 재영사 시킨다. 그런 다음 웨이퍼(18)의 상은 TV 모니터(118)에 전달된다. 이 TV 카메라 웨이퍼 상은 1 미크론의 해상도와 150 미크론의 관찰 시야를 갖는다. 이들 한계는 섬유 상 다발(110)에 있는 해상도 소자의 수에 의해 주로 결정된다.

조명부는 카메라 조명 서브시스템(26)에 의해 제공된다. 카메라 조명 서브시스템(26)은 '쿨(cool)' 가시광 즉, 적외선이 없는 광을 전달하도록 스펙트럼적으로 필터된 상업적으로 이용가능한 필라멘트 램프(120)로 이루어진다. 이 광은 램프(120)로부터 광섬유 다발(131)을 통하여 정렬 센서헤드에 전달된다. 광섬유 다발(131)은 끝과 끝이 랜덤하게(인코히어런트하게) 정할된 다수개의 개별 섬유로 이루어진다. 광은 정렬 센서 헤드(10)의 섬유 다발(131)의 끝에서 나타나서 어퍼취 정지부(122), 필드 정지부(124), 광학부(126), 플레이트 비임 스플릿터(106)를 통과한다. 플레이트 비임 스플릿터(106)로부터, 광은 상기 설명한 카메라 영사 경로를 가로질러 웨이퍼(18)평면에 조명을 제공한다.

필드 정지부(124)는 웨이퍼(18) 평면, 따라서 상 섬유 다발(110)의 정면(108)에 결합된다. 인코히어런트한 섬유 다발(110)로부터의 광은 필드 정지부(124)를 균일하게 채워 웨이퍼(18) 평면, 따라서 균일하게 조명된 TV 모니터(118) 상에 균일한 조명을 제공한다. 카메라 영사 시스템의 퓨플에 콘쥬게이트된 어퍼춰 정지부(122)의 크기는 조명 부분 코히어런스를 설정한다. 램프(120)의교체 주기를 증가시키기 위해, 램프(120)는 필요시에만 켜진다. 이것은 가동 거울의 위치 센서(130)의 상태에 의해 활성화되어 광은 거울(102)이 웨이퍼(18)의 상을 제공하기 위한 위치로 움직일 때만 온(on)이다.

제 1 도는 본 발명에 관련한 주요구성요소의 블록도.

제 2 도는 정렬 센서 헤드, 정렬 조명, 정렬 검출 서브시스템을 특징으로 하는 본 발명의 정렬 신호 발생 경로의 개략도.

제 3 도는 정렬 레티클의 평면도.

제 4 도는 웨이퍼 평면에서의 웨이퍼 정렬 마아크 및 정렬 레티클 상의 평면도.

제 5 도는 퓨플(pupil) 평면 검출기 마스크의 평면도.

제 6 도는 본 발명에 의해 얻은 정렬신호의 예를 나타내는 차아트.

제 7 도는 특정간격에서의 웨이퍼 정렬 마아크와 정렬 레티클 상과의 관계를 도시하는 웨이퍼 정렬 주사의 설명도.

제 8 도는 정렬 센서 헤드, 카메라 조명, CCD 카메라 서브시스템을 특징으로 하는 본 발명의 TV모니터, 웨이퍼 상 발생 경로의 개략도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

2 : 작용성 광원 4 : 마스크

10 : 정렬 센서 헤드 12 : 정렬 시스템

14 : 투영 광학부 18 : 웨이퍼

22 : 정렬 조명부 24 : 정렬 검출부

26 : 카메라 조명부 28 : CCD 카메라

Claims

조명원,

상기 조명원으로부터 광을 수광(receiving)하도록 위치된 레티클,

상기 레티클로부터 수광된 광을 지향(directing)시키는 제 1 렌즈수단,

어퍼춰 정지부,

상기 제 1 렌즈 수단으로부터 광을 수광하도록 위치된 비임 스플릿터,

상기 비임 스플릿터와 연관되며 광을 웨이퍼로 지향시키고 플러스 및 마이너스 정렬 마아크를 갖는 웨이퍼로부터 반사되고 산란된 광을 집광하는 제 2 렌즈 수단,

상기 비임 스플릿터와 연관되어 웨이퍼로부터 반사된 광을 검출하는 제 1 검출기 수단,

상기 비임 스플릿터와 연관되며 웨이퍼 상의 플러스 정렬 마아크로부터 산란된 광을 검출하는 제 2 검출기 수단,

상기 비임 스플릿터와 연관되며 웨이퍼 상의 마이너스 정렬 마아크로부터 산란된 광을 검출하는 제 3 검출기 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 주사식 포토리소그래피 툴에 사용하는 정렬 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 검출기 수단은 제 1 좌측 산란광 검출기와 제 1 우측 산란광 검출기를 구비하고,

상기 제 3 검출기 수단은 제 2 좌측 산란광 검출기와 제 2 우측 산란관 검출기를 구비하는 것을 특징으로 하는 주사식 포토리소그래피 툴에 사용하는 정렬 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 레티클은 2개의 직교하는 사각형 어퍼춰를 갖고,

웨이퍼 상의 단일 정렬 마아크들은 사각형인 것을 특징으로 하는 주사식 포토리소그래피 툴에 사용하는 정렬 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 조명원은 광대역 스펙트럼 범위에 걸쳐 조명을 제공하는 것을 특징으로 하는 주사식 포토리소그래피 툴에 사용하는 정렬 시스템.
제 4 항에 있어서,

상기 광대역 스펙트럼 범위는 400 나노미터 내지 700 나노미터 사이인 것을 특징으로 하는 주사식 포토리소그래피 툴에 사용하는 정렬 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 조명원은 100 나노미터 이상의 범위로 이격된 적어도 4개의 상이한 광파장을 포함하는 것을 특징으로 하는 주사식 포토리소그래피 툴에 사용하는 정렬 시스템.
조명원,

상기 조명원으로부터 광을 수광하도록 설치된 레티클,

상기 레티클로부터 수광된 광을 지향시키는 제 1 렌즈 수단,

어퍼춰 정지부,

상기 제 1 렌즈 수단으로부터 광을 수광하도록 위치된 비임 스플릿터,

상기 비임 스플릿터와 연관되며 광을 웨이퍼로 지향시키고 플러스 및 마이너스 정렬 마아크를 갖는 웨이퍼로부터 반사되고 산란된 광을 집광하는 제 2 렌즈 수단,

상기 비임 스플릿터와 연관되고 제 1 소정의 개구수(numerical aperture)로 반사광을 수광하도록 위치된, 웨이퍼로부터 반사된 광을 검출하는 제 1 검출기 수단,

상기 비임 스플릿터와 연관되고 제 2 소정의 개구수로 반사광을 수광하도록 위치된, 웨이퍼 상의 플러스 정렬 마아크로부터 산란된 광을 검출하는 제 2 검출기 수단,

상기 비임 스플릿터와 연관되고 제 2 소정의 개구수로 반사광을 수광하도록 위치된, 웨이퍼 상의 마이너스 정렬 마아크로부터 산란된 광을 검출하는 제 3 검출기 수단,

상기 제 1 검출기 수단과 상기 제 2 및 제 3 검출기 수단사이에 위치하여 원치 않는 산란 및 반사광의 검출을 방지하는 보호대역 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조에 이용되는 주사식 포토리소그래피 툴에 사용하는 정렬 시스템.
제 7 항에 있어서,

상기 제 1 의 소정의 개구수는 상기 제 2 의 소정의 개구수 보다 작은 값을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 제조에 이용되는 주사식 포토리소그래피 툴에 사용하는 정렬 시스템.
제 7 항에 있어서,

상기 제 2 검출기 수단은 제 1 좌측 산란광 검출기와 제 1 우측 산란광 검출기를 구비하고,

상기 제 3 검출기 수단은 제 2 좌측 산란광 검출기와 제 2 우측 산란광 검출기를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조에 이용되는 주사식 포토리소그래피 툴에 사용하는 정렬 시스템.
제 7 항에 있어서,

상기 레티클은 2개의 직교하는 사각형 어퍼춰를 갖고,

웨이퍼상의 단일 정렬 마아크들은 사각형인 것을 특징으로 하는 반도체 제조에 이용되는 주사식 포토리소그래피 툴에 사유하는 정렬 시스템.
제 7 항에 있어서,

상기 조명원은 광대역 스펙트럼 범위에 걸쳐 조명을 제공하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조에 이용되는 주사식 포토리소그래피 툴에 사용하는 정렬 시스템.
제 11 항에 있어서,

상기 광대역 스펙트럼 범위는 400 나노미터 내지 700 나노미터 사이인 것을 특징으로 하는 반도체 제조에 이용되는 주사식 포토리소그래피 툴에 사용하는 정렬 시스템.
제 7 항에 있어서,

상기 조명원은 100 나노미터 이상의 범위로 이격된 적어도 4개의 상이한 광파장을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조에 이용되는 주사식 포토리소그래피 툴에 사용하는 정렬 시스템.
400 내지 700 나노미터 범위의 대역폭을 갖는 조명원,

상기 조명원으로부터 광을 수광하도록 위치되며 2개의 직교하는 직사각형 어퍼춰를 갖는 레티클,

상기 레티클로부터 광을 수광하는 제 1 렌즈,

웨이퍼에 전달된 광의 개구수를 제한하도록 상기 제 1 렌즈를 잇따르는 어퍼춰 정지부,

상기 제 1 렌즈로 부터의 광을 수광하도록 위치된 비임 스플릿터,

상기 제 1 렌즈를 대향하여 상기 비임 스플릿터의 일측에 일치된 제 2 렌즈,

상기 제 2 렌즈에 근접하여 위치된 웨이퍼,

플러스 및 마이너스 배향으로 이루어지는 웨이퍼 상의 복수개의 웨이퍼 정렬 마아크,

상기 비임 스플릿터와 연관되고 제 1 소정의 개구수로 반사광을 수광하도록 위치된, 웨이퍼와 상기 복수개의 웨이퍼 정렬 마아크로부터 반사된 광을 검출하는 제 1 검출기 수단,

상기 비임 스플릿터와 연관되고 제 2 소정의 개구수로 산란광을 수광하도록 위치된, 상기 복수개의 웨이퍼 정렬 마아크의 플러스 정렬 마아크 배향으로부터 좌방향으로 산란된 광을 검출하는 제 1 좌측 산란광 검출기 수단,

상기 비임 스플릿터와 연관되고 제 2 소정의 개구수로 산란광을 수광하도록 위치된, 상기 복수개의 웨이퍼 정렬 마아크의 플러스 정렬 마아크 배향으로부터 우방향으로 산란된 광을 검출하는 제 1 우측 산란광 검출기 수단,

상기 비임 스플릿터와 연관되고 제 2 소정의 개구수로 산란광을 수광하도록 위치된, 상기 복수개의 웨이퍼 정렬 마아크의 마이너스 정렬 마아크 배향으로부터 좌방향으로 산란된 광을 검출하는 제 2 좌측 산란광 검출기 수단,

상기 비임 스플릿터와 연관되고 제 2 소정의 개구수로 산란광을 수광하도록위치된, 상기 복수개의 웨이퍼 정렬 마아크의 마이너스 정렬 마아크 배향으로부터 우방향으로 산란된 광을 검출하는 제 2 우측 산란광 검출기 수단,

상기 제 1 검출기 수단과 상기 제 2 및 제 3 검출기 수단사이에 위치하여 원치 않는 산란 및 반사광의 검출을 방지하는 보호대역 수단을 구비하고,

상기 제 1 소정의 개구수는 상기 제 2 소정의 개구수 보다 작은 값을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 제조에 이용되는 주사식 포토리소그래피 툴에 사용하는 정렬 시스템.
플러스 및 마이너스 정렬 마아크를 가지며 위에 형성된 정렬 마아크를 갖는 웨이퍼 상에 패턴 상을 투영할 수 있는 투영 광학부,

상기 투영 광학부에 인접하여 부착되고 조명원으로부터 정렬 조명을 수광하며 정렬 조명이 상기 투영 광학부에 의해 집광되지 않도록 상기 투영 광학부와 독립적인 정렬 광학부,

웨이퍼 및 그 위에 형성된 복수개의 정렬 마아크로부터 산란되고 반사되어 상기 정렬 광학부에 의해 집광된 광을 수광하는 복수개의 검출기를 구비하고,

상기 복수개의 검출기 중 하나는 플러스 정렬 마아크로부터 산란된 광을 검출하며 상기 복수개의 검출기 중 다른 하나는 마이너스 정렬 마아크로부터 산란된 광을 검출하며,

상기 웨이퍼는 상기 복수개의 검출기에 의해 수광된 광의 검출에 의해 패턴과 정렬되는 포토리소그래피 툴.
제 15 항에 있어서,

상기 투영 광학부는 자외선으로 전자기 방사(radiation)를 영사하는 포토리소그래피 툴.
제 15 항에 있어서,

상기 정렬 광학부는 400 내지 700 나노미터의 파장범위에서 웨이퍼로부터 산란 및 반사광을 집광하는 포토리소그래피 툴.
제 17 항에 있어서,

상기 정렬 광학부를 통하여 광을 지향시키는 조명원을 또한 구비하고,

상기 조명원은 100 나노미터 이상의 범위로 이격된 적어도 4개의 상이한 광파장을 갖는 광대역 조사를 제공하는 포토리소그래피 툴.
제 18 항에 있어서,

상기 조명원은 레이저를 포함하는 포토리소그래피 툴.
제 15 항에 있어서,

상기 복수개의 검출기중의 하나가 반사광을 검출하고, 상기 복수개의 검출기중의 하나가 산란광을 검출하는 포토리소그래피 툴.
제 15 항에 있어서,

상기 웨이퍼와, 상기 복수개의 웨이퍼 정렬 마아크, 및 투영된 정렬 레티클 상을 시각적으로 관찰하기 위한 TV 카메라를 또한 구비하는 포토리소그래피 툴.
제 21 항에 있어서,

상기 복수개의 검출기 혹은 상기 TV카메라 중 하나의 광을 지향시키도록 선택적으로 위치되는 가동 거울을 또한 구비하는 포토리소그래피 툴.
위에 형성된 복수개의 플러스 및 마이너스 정렬 마아크를 갖는 웨이퍼 상에 패턴 상을 투영할 수 있는 투영 광학부,

상기 투영 광학부에 인접하게 부착되고 웨이퍼를 조명하는 조명원으로부터 정렬 조명을 수광하는 정렬 광학부,

웨이퍼로부터 반사된 정렬 조명을 수광하도록 위치된 제 1 검출기,

웨이퍼 상의 상기 복수개의 플러스 정렬 마아크 중 하나로부터 산란된 정렬 조명을 수광하도록 위치된 제 2 검출기,

웨이퍼 상의 사익 복수개의 마이너스 정렬 마아크 중 하나로부터 산란된 정렬 조명을 수광하도록 위치된 제 3 검출기를 구비하여,

상기 웨이퍼는 상기 제 1, 제 2, 제 3 검출기에 의해 수광된 광을 검출함으호써 패턴과 정렬되는 포토리소그래피 툴.