DE3915642C2 - Repetier-Projektions-Belichtungsvorrichtung - Google Patents
Repetier-Projektions-BelichtungsvorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Repetier-Projektion-Belichtungsvorrichtung
zur Verwendung bei der Herstellung von Halbleiter-Mikro
schaltvorrichtungen, wie integrierte Schaltkreise, groß
integrierte Schaltkreise u. dgl. Bauelemente. Insbesondere
befaßt sich die Erfindung mit einer Belichtungsvorrich
tung, die als Maskenjustierer bezeichnet wird.
Die Auflösung und die Ausrichtgenauigkeit sind grundsätz
liche Betriebseigenschaften oder Kennwerte, die für einen
Maskenjustierer gefordert werden. Ein weiteres herausragen
des Merkmal ist die Verarbeitungsfähigkeit (der Durchsatz)
in bezug darauf, daß der Maskenjustierer eine produktive
Vorrichtung ist. Die Tendenz zu einer weitergehenden Minia
turisierung und höheren Leistungsfähigkeit von Halbleiter-
Bauelementen hat weitere Verbesserungen in der Auflösung
und Ausrichtgenauigkeit erforderlich gemacht.
Mit der Miniaturisierung von Vorrichtungen oder Bauelemen
ten ist ein Übergang in einem Belichtungsprozeß, der bei
Maskenjustierern angewendet wird, aufgetreten, d.h., es
wurden eine Kontakt/Annäherungs-Bauart, eine 1:1-Spiegel
projektionsbauart und eine Objektivprojektions-Bauart in
dieser Reihenfolge entwickelt. Gegenwärtig setzt sich eine
Projektionsbelichtungsvorrichtung der Repetier-Bauart durch,
die als "Stepper" bezeichnet wird und ein
Belichtungslicht mit einer Wellenlänge von 350-450 nm ver
wendet.
Ferner wird ein Maskenjustierer zur Herstellung von Bauele
menten der nächsten Ära, wie ein Stepper, der eine Licht
quelle verwendet, welche Licht einer kürzeren Wellenlänge
liefern kann, z.B. ein Stepper, der einen Expositionsstrahl
mit einer relativ hohen Intensität und einer kurzen Wellen
länge in der Größenordnung von 250 nm verwendet, wie bei
spielsweise einen Laserstrahl von einem KrF-Excimer-Laser,
als leistungsfähig und effektiv betrachtet. Bei dieser Art
von Maskenjustierern ist zusammen mit Verbesserungen in
der Auflösung eine höhere Präzision im Hinblick auf die
Genauigkeit in der Leiterbildüberlagerung mit Bezug auf
das Überlagern eines Schaltschemas einer Maske oder eines
Fadenkreuzes (Gitterplatte) auf ein bereits auf einem Wafer
ausgebildetes Schema gefordert. Im Fall eines 16-Mega-DRAM
beispielsweise ist für eine Auflösung von 0,5 µm eine Genau
igkeit in der Strukturüberlagerung von etwa 0,15 µm und eine
Ausrichtgenauigkeit von etwa 0,1 µm erforderlich.
Insofern besteht der Bedarf zur Entwicklung eines außerge
wöhnlichen Ausrichtsystems, das eine Strukturüberlagerung
mit hoher Präzision gewährleistet. Im Bestreben, diesem
Bedarf zu entsprechen, wurden durch die JP-Patent-Offenle
gungsschriften Nr. 61 - 2 63 123 und Nr. 62 - 94 932
verbesserte Ausrichtsysteme vorgeschlagen.
Aus der EP 00 35 113 ist eine Belichtungsvorrichtung
bekannt, die bereits zwei optische Systeme
aufweist, die zur Belichtung des Wafers und zur Erfassung
von Ausrichtmarken vorgesehen sind. Eine
Referenzmarke 28 (Fig. 2) an der Wafer-Halteeinrichtung
wird bei Bedarf von Hand justiert; eine
sich im Laufe der (Belichtungs-)Zeit ergebende
Veränderung der Position der Referenzmarke, z. B.
durch eine mittels Temperaturschwankungen bedingte
Materialausdehnung wird hierbei jedoch
nicht berücksichtigt.
Aus der nachveröffentlichten EP 02 95 860 ist
eine Belichtungsvorrichtung bekannt, bei der jedoch
eine Waferbühne nicht relativ zur Wafer-Halteeinrichtung
drehbar angeordnet ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Belichtungsvorrichtung
zu schaffen, bei der Ausrichtung
und Belichtung mit erhöhter Präzision
durchführbar sind.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im
Patentanspruch 1 gelöst.
Die Aufgabe der Erfindung und deren Ziele wie auch deren
Merkmale und Vorteile werden aus der folgenden, auf die
Zeichnungen Bezug nehmenden Beschreibung von bevorzugten
Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes deutlich.
Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer
Belichtungsvorrichtung in einer ersten Ausführungs
form gemäß der Erfindung;
Fig. 2 einen Flußplan zum Ablauf der Ausrichtung und Belich
tung, der bei der Vorrichtung in der Ausführungsform
von Fig. 1 zur Anwendung kommt;
Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf eine Gitterplatte,
die für einen N-ten Prozeß vorbereitet ist;
Fig. 4A und 4B jeweils Draufsichten auf ein Wafer sowie eine
Wafer-Aufspannplatte für den N-ten Prozeß;
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer
Belichtungsvorrichtung in einer zweiten Ausführungs
form gemäß der Erfindung;
Fig. 6 einen Teilschnitt einer Wafer-Aufspannplatte;
Fig. 7 eine Teilansicht einer Magnetfeld-Erzeugereinrichtung;
Fig. 8 eine Darstellung zur Erläuterung des Löschens einer
magnetischen Abbildung durch die Magnetfeld-Erzeu
gereinrichtung;
Fig. 9 eine schematische Darstellung einer
Belichtungsvorrichtung in einer dritten Ausführungs
form gemäß der Erfindung.
Die in Fig. 1 gezeigte Belichtungsvorrichtung
in der ersten Ausführungsform weist eine Richtplatte 1 auf,
auf der eine Waferbühne 2 angeordnet ist, die eine Wafer-Halteeinrichtung
(Aufspannplatte) 3 tragen kann. Ein Wafer 4 wird an der Auf
spannplatte 3 durch Anziehung gehalten, wobei die Aufspann
platte in einer Ebene (X-Y-Ebene) rechtwinklig zur optischen
Achse AX einer Projektionsoptik 5 und in einer Richtung
(Z-Achsenrichtung) längs der optischen Achse AX bewegbar
ist. An der Waferbühne 2 ist ein optischer Spiegel 6 ausge
bildet, auf den ein Strahl 7 von einem Laser-Interferometer
70 projiziert wird, wodurch die Größe der Bewegung der Wafer
bühne 2 in bekannter Weise gemessen werden kann. Auch kann
die Positionskoordinate der Waferbühne 2 in der X-Y-Ebene
genau ermittelt werden. Im Ansprechen auf ein vom Interferome
ter 70 erzeugtes Signal kann die Bewegung der Waferbühne
2 über eine bestimmte Strecke in bekannter Weise geregelt
werden. Oberhalb der Projektionsoptik 5 befindet sich ein
Fadenkreuz oder eine Gitterplatte 9, das bzw. die von einem
Gitterplattenträger (Maskenbühne) 8 gehalten wird, welcher in einer zur
X-Y-Ebene parallelen Ebene bewegbar ist. Oberhalb der Gitter
platte 9 ist ein optisches Beleuchtungssystem A angeordnet.
Wenn von diesem System A Licht auf die Gitterplatte 9 gerich
tet wird oder fällt, kann ein an der Gitterplatte 9 ausge
bildetes Schaltschema durch eine Projizierung auf eine am
Wafer 4 ausgebildete Photolackschicht durch die Projektions
optik 5 übertragen werden.
Das optische Beleuchtungssystem A umfaßt eine Lichtquelle
10, wie eine Super-Hg-Lampe, erste bis dritte Kondensorlin
sen 11-13, die dazu vorgesehen sind, die Oberfläche der
Gitterplatte 9 mit von der Lichtquelle 10 ausgesandtem Licht
gleichförmig zu beleuchten, sowie erste und zweite Spiegel
14 und 15, die dazu dienen, das Licht abzu
lenken. Eine Blende oder ein Verschluß 16 dient der Rege
lung der Belichtung.
Die zweite und dritte Kondensorlinse 12 und 13 sowie der
zweite Spiegel 15 sind für ein Zusammenwirken miteinander
ausgebildet, um an einer Position B eine Ebene zu bestimmen,
die optisch mit einer Bild- oder Struktur-Tragfläche 17 der
Gitterplatte 9 konjugiert ist, wobei diese Fläche 17 der
Projektionsoptik 5 zugewandt ist. Durch Anordnen eines ge
eigneten Abdeckelements 20 an der Ebene B kann lediglich
ein gewünschter Teil der Gitterplatte 9 beleuchtet werden.
Die ausgewählte Beleuchtung unter Verwendung eines derarti
gen Abdeckelements 20 ist in der einschlägigen Technik be
kannt und beispielsweise in der US-PS 44 74 463 beschrieben.
Bei der in Rede stehenden Ausführungsform kommen vier unab
hängig bewegbare Flügel als das Abdeckelement 20 zur Anwen
dung, wobei diese Flügel von einem Treiberkreis 72 betätigt
werden, um veränderlich eine gewünschte Apertur von recht
winkliger Gestalt abzugrenzen.
Nahe der Projektionsoptik 5 ist ein außeraxiales optisches
Ausrichtsystem C mit einer zur optischen Achse AX der Projek
tionsoptik 5 parallelen optischen Achse AX′ angeordnet. Das
optische Ausrichtsystem C ist derart ausgebildet, daß das
von einer Halogenlampe 22 ausgehende Licht durch einen Kolli
matorspiegel 23 sowie eine Kondensorlinse 24 konzentriert
wird. Nachdem das Licht mittels einer ersten Polarisations
platte 31, eines Halbspiegels 25, einer Objektivlinse 26
und eines Schwenkspiegels 27 gerichtet ist, fällt es auf
die Fläche des Wafers 4 oder auf einen Teil 40 der Fläche
der Wafer-Halteeinrichtung 3. Das von der Fläche reflektierte
Licht wandert längs seines Einfallsweges, und nach einer
Reflexion oder Übertragung durch den Schwenkspiegel 27 sowie
die Objektivlinse 26 wird es durch den Halbspiegel 25 im
rechten Winkel aufwärts umgelenkt. Damit beleuchtet das
Licht durch eine Übertragungslinse 28 eine Bezugsmarkenplat
te 310, wodurch ein an der Fläche des Wafers 4 oder der Auf
spannplatte 3 ausgebildetes Schema einmal auf der Bezugsmar
kenplatte 310 abgebildet wird.
Eine Umkehrlinse 32 (zur Bildaufrichtung) ist imstande, an
der Fläche 30 einer Bildaufnahmeröhre 29 eine an der Bezugs
markenplatte 310 ausgebildete Bezugsmarke und die Abbildung
des Schemas von beispielsweise dem Wafer 4 abzubilden. Zwi
schen der Umkehrlinse 32 und der Bildaufnahmeröhre 29 liegt
eine zweite Polarisationsplatte 33. Insofern kann lediglich
das in einer vorbestimmten Richtung polarisierte Licht von
der Bildaufnahmeröhre 29 empfangen werden, d.h., das optische
Ausrichtsystem C bildet ein Polarisationsmikroskop.
Signale von der Bildaufnahmeröhre 29 werden durch eine Über
tragungssteuereinheit (CCU) 71 zu einem Bildverarbeitungs
kreis 73 übertragen, in welchem das Bild der Bezugsmarke
der Platte 310, eine Abbildung eines Ausrichtmarkenschemas
des Wafers 4 und eine Abbildung eines an der Halteeinrichtung
3 ausgebildeten magnetischen Musters oder Schemas, worauf
noch eingegangen werden wird, verarbeitet werden kann. Bei
spielsweise kann der Bildverarbeitungskreis 73 betrieben
werden, um die Lagebeziehung der Waferausrichtmarke oder
des magnetischen Schemas mit der Bezugsmarke der Bezugsmar
kenplatte 310 zu ermitteln.
An einem Teil der Oberfläche der Wafer-Halteeinrichtung 3,
welcher außerhalb eines Wafers 4
liegt, d.h., an dem Teil der Halteeinrichtung 3, der nicht
mit dem Wafer 4 in Berührung ist, ist eine Erhebung 40 vor
gesehen, deren Oberfläche eine Höhe mit Bezug auf die Rich
tung der optischen Achse AX hat, die im wesentlichen gleich
der Höhe der Oberfläche des Wafers 4 ist. Die Oberfläche
der Erhebung 40 ist mit einem magnetooptischen Aufzeichnungs
material 106 bedeckt. Dieses magnetooptische Aufzeichnungs
material kann beispielsweise aus einer bekannten Seltenerden-
Übergangsmetallegierung gefertigt sein.
In einem magnetooptischen Aufzeichnungsmaterial ist norma
lerweise die Richtung einer Magnetisierung gleichförmig ju
stiert, z.B. aufwärts. Wenn jedoch ein umgekehrtes Magnet
feld, z.B. ein abwärts gerichtetes Magnetfeld, am magneto
optischen Aufzeichnungsmaterial zur Wirkung gebracht und
wenn darauf eine Lichtenergie aufgebracht wird, dann tritt
eine Umkehr in der Magnetisierungsrichtung lediglich in dem
Teil ein, der dem Licht ausgesetzt worden ist. Insofern tritt
ein magnetisches Schema (ein durch eine Änderung in einer
magnetischen Domäne bestimmtes Schema) in Erscheinung, das
durch ein Teil, in welchem die Magnetisierung normal ist,
und ein Teil, in welchem die Magnetisierung umgekehrt ist,
erzeugt wird, und das auf diese Weise erzeugte Schema kann
durch das optische Ausrichtsystem C, das ein Polarisations
mikroskop bildet, beobachtet werden.
Wenn ein starkes Magnetfeld, das zu dem während des Aufzeich
nens aufgebrachten Magnetfeld, z.B. einem aufwärts gerich
teten Magnetfeld, umgekehrt ist, am magnetooptischen Aufzeich
nungsmaterial einwirkt, so kehrt die Magnetisierung in ihren
ursprünglichen Normalzustand zurück. Insofern kann mit dieser
Art eines Aufzeichnungsmaterials sowohl das Einschreiben eines
Schemas als auch das Löschen des aufgezeichneten Schemas
ermöglicht werden.
Die Fig. 6 zeigt einen Teilschnitt einer Wafer-Halteeinrichtung
3, die bei der beschriebenen Ausführungsform zur An
wendung kommen kann. Obwohl viele Arten von Anordnungen als
die Einrichtung zur Erzeugung von schwachen magnetischen
Kraftlinien (Magnetfeld) zur Ausbildung einer derartigen
magnetischen Abbildung verwendbar sind, kommt bei der in
Rede stehenden Ausführungsform ein Permanentmagnet zum Ein
satz, der in die Halteeinrichtung 3 eingebettet ist. Dadurch
ist es möglich, das System kontinuierlich zur Ausbildung
einer magnetischen Abbildung bereitzuhalten. Im Gegensatz
hierzu ruft die Verwendung einer Spule od. dgl. eine Mög
lichkeit zu Erzeugung von Hitze auf Grund eines der Spule
zugeführten Stroms und deren Widerstandes hervor. Die Verwen
dung eines Permanentmagneten ist dagegen billig und sicher.
Die Halteeinrichtung 3 ist an ihrer Auflagerfläche für das
Wafer 4 mit einer Abdichtfläche 101 von ringartiger Gestalt,
die an einem Umfangsteil der Halteeinrichtung ausgebildet ist,
und mit einem inneren Stift-Spannfutter, das eine Anzahl
von Stiften 102 aufweist, versehen. Das Stift-Spannfutter
wird durch einen in der Halteeinrichtung 3 ausgebildeten Kanal
103 evakuiert, so daß ein Wafer 4 gegen die Halteeinrichtung
angezogen und dessen Ebenheit korrigiert werden kann.
Rund um die Halteeinrichtung 3 ist ein Ring 105 angeordnet,
der durch Schrauben 108 gehalten ist. An
der Oberfläche des Ringes 105 ist in einer Schichtenstruktur
durch einen Verdampfungs- oder Sprühvorgang ein magnetoop
tisches Aufzeichnungsmaterial 106 ausgebildet. Wie bereits
gesagt wurde, ist die Lage der Oberfläche des Aufzeichnungs
materials mit Bezug zur Richtung der optischen Achse AX des
Projektionsobjektivs 5 im wesentlichen dieselbe wie die Lage
der Oberfläche des Wafers 4.
Im Ring 105 ist eine Rinne ausgebildet, in die der Permanent
magnet 107 eingeklebt ist. Dieser Magnet 107 hat N-Pole an
seinem oberen und S-Pole an seinem unteren Teil, wie in Fig. 6
dargestellt ist, so daß der Permanentmagnet magnetische Kraft
linien 109, die als gestrichelte Linien dargestellt sind,
erzeugt. Der Permanentmagnet 107 ist so angeordnet, daß seine
Kraftlinien 109 die Aufzeichnungsfläche der magnetooptischen
Aufzeichnungsmaterialschicht 106 annähernd senkrecht oder
rechtwinklig schneiden.
Die Fig. 7 zeigt eine Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung, die
um die Projektionsoptik 5 herum vorgesehen ist.
Der Magnetfelderzeuger 201 von Fig. 7, der aus einem Magnet
kopf besteht, wird dazu verwendet, ein auf dem magnetoopti
schen Aufzeichnungsmaterial 106 aufgezeichnetes magneti
sches Bild zu löschen.
Die Folge im Löschen eines magnetischen Bildes ist: zuerst
wird die Waferbühne 2 so verlagert, daß ein Teil des Aufzeich
nungsmaterials 106, in welchem ein magnetisches Bild ausge
bildet ist, zu einer Stelle unterhalb des Löschkopfes 201
gebracht wird; dann wird, wie die Fig. 7 zeigt, durch einen
Treiberkreis 701 ein elektrischer Strom zu einer Spule 202
des Magnetkopfes 201 geführt, so daß an einem Eisenkern 203,
der sich innerhalb der Spule 202 befindet, magnetische Kraft
linien erzeugt werden.
Im einzelnen fließt, wie in Fig. 7 gezeigt ist, der Strom
i durch die Spule 202, so daß der N-Pol auf der einen Seite
des Magnetkopfes 201 bestimmt wird, d.h., die Spule 202 wird
erregt, um zu gewährleisten, daß der N-Pol sich auf der
der Halteeinrichtung 3 zugewandten Seite des Kerns 203 befindet,
während der S-Pol an einer Stirnseite des Kerns 203, die
von der Spannplatte 203 entfernt ist, bestimmt wird. Wenn
die magnetischen Kraftlinien im Vergleich mit den magneti
schen Kraftlinien 109 des Permanentmagneten 107 ausreichend
stark sind, so überwinden sie die Kraftlinien des Permanent
magneten 107, der in die Halteeinrichtung 3 eingebettet ist, so
daß zu den Kraftlinien 109 umgekehrte magnetische Kraftli
nien im wesentlichen rechtwinklig zur magnetooptischen Auf
zeichnungsmaterialschicht 106 gebildet werden. Als Ergebnis
dessen kann die magnetische Abbildung gelöscht werden.
In Fig. 7 ist lediglich ein Magnetfelderzeuger 201 darge
stellt. Tatsächlich werden jedoch mehrere solche Magnetfeld
erzeuger rund um die Projektionsoptik 5 herum vorgesehen.
In diesem Fall ist eine lediglich geringe Bewegung der Bühne
ausreichend, um rasch eine an irgendeiner Stelle auf der
Halteeinrichtung 3 ausgebildete magnetische Abbildung zu lö
schen.
Unter Bezugnahme auf den Flußplan von Fig. 2 sowie die Drauf
sicht auf eine Gitter- oder Fadenkreuzplatte von Fig. 3 als
auch auf die Draufsichten auf ein Wafer sowie eine Wafer-Halteeinrichtung 3
der Fig. 4A und 4B wird ein Beispiel eines Ab
laufs einer Ausrichtung und Belichtung, der bei der Belich
tungsvorrichtung gemäß der Erfindung zur Anwendung kommen
kann, erläutert.
Es sei angenommen, daß der Ausricht- und Belichtungsvorgang,
der erläutert werden soll, zu einem N-ten Prozeß zur Ausführung
des Strukturierens einer N-ten Schicht einer jeden Halbleiter
vorrichtung gehört, wobei die Fig. 3 eine Fadenkreuzplatte
50 für den N-ten Prozeß zeigt. Gemäß Fig. 3 sind in einem Teil
52, der einer gravierten Linie entspricht, welche einen tat
sächlichen Struktur- oder Elementbereich 51 umgibt, automa
tische Wafer-Ausrichtmarken, die im folgenden als "AA-Mar
ken" bezeichnet werden, 53L und 53R ausgebildet, die in
einem oder mehreren Prozessen, der bzw. die sich an den
N-ten Prozeß anschließen, verwendet werden sollen. Obgleich
diese Marken 53L und 53R jeweils als eine auf eine magne
tooptische Aufzeichnungsmaterialschicht, die am Umfangsteil
einer Wafer-Halteeinrichtung vorgesehen ist, zu projizieren
de Marke verwendet werden können, werden bei der in Rede
stehenden Ausführungsform solche Marken 55D, 55U, 55L und
55R, die in einem solchen Feld, welches einem Bereich außer
halb des tatsächlichen Strukturbereichs 51 (52)
und innerhalb des effektiven Belichtungsbereichs 54 (effekti
ves Bildfeld der Projektionsoptik 5) entspricht, ausgebildet
sind, für die an der magnetooptischen Aufzeichnungsmaterial
schicht 106 an der Halteeinrichtung 3 aufzuzeichnende Struktur
verwendet.
Gemäß dem Flußplan von Fig. 2 wird zuerst ein Wafer 60, das
einem (N-1)-ten Prozeß unterworfen wurde, an der Halteeinrichtung
3 angeordnet und durch Anziehung an dieser gehalten (Schritt
101), wobei die Fig. 4A diesen Zustand zeigt. In Fig. 4 sind
die rechtwinkligen Schemata 61, die am Wafer 60 in Reihen
angeordnet sind, die tatsächlichen Aufnahmebereiche ("Schuß
bereiche"), die bis zum (N-1)-ten Prozeß gebildet worden sind.
Innerhalb der gravierten Linien zwischen diesen tatsächlichen
Aufnahmebereichen befinden sich Wafer-AA-Marken 62 für den
N-ten Prozeß, die während des vorhergehenden Prozesses ausgebil
det worden sind. An der magnetooptischen Aufzeichnungsmate
rialschicht 40 am Umfangsteil der Wafer-Halteeinrichtung 3
ist zu dieser Zeit kein Schema ausgebildet.
Im Schritt 102 werden Wafer-AA-Marken 62, die wenigstens
an zwei beabstandeten Stellen vorgesehen sind, durch das
optische Ausrichtsystem C erfaßt, und die Halteeinrichtung
3 wird in einer Θ-Richtung durch Drehen justiert, so daß
die Richtung einer Reihe der Aufnahmebereiche am Wafer 60
mit einer vorbestimmten Bezugsrichtung der Vorrichtung, z.B.
einer X-Achsenrichtung, ausgerichtet ist. Da die Richtung
der Waferreihe mit der Bezugsrichtung fluchtet, ist die
Θ-Position des Wafers 4 fest. Weil der hierzu nötige Vorgang
im wesentlichen derselbe ist wie derjenige einer vorherigen
Ausrichtung, der in einem herkömmlichen Stepper unter Verwen
dung eines außeraxialen Mikroskops durchgeführt wird, sollen
hier nähere Erläuterungen unterbleiben. Selbstverständlich
werden ermittelte Werte (Δ ui, Δ vi), die auf jede Wafer-AA-
Markenposition bezogen sind, wenn die Θ-Position des Wafers
fest ist, wie auch die Koordinatenposition (xi, yi) der Büh
ne 2 zu jeder entsprechenden oder zugeordneten Zeit durch
den Bildverarbeitungskreis 73, das Laser-Interferometer 70
und eine Zentraleinheit (CPU) 74 in einen Speicher 75 einge
speichert.
Anschließend wird im Schritt 103 die Ausbildung einer oder
mehrerer magnetischer Abbildungen durchgeführt. Zu diesem
Zweck wird die Waferbühne 2 in Aufeinanderfolge zu vorgewähl
ten Stellen (auf der X-Y-Positionskoordinate), die zur Aus
bildung von magnetischen Abbildungen gewählt worden sind,
bewegt, wobei an jeder Stelle die Blende 16 geöffnet wird,
um Ausrichtmarken 55 der Gitterplatte 50 einem Licht auszu
setzen, so daß durch die Projektionsoptik 5 magnetische
Abbildungen der belichteten Ausrichtmarken 55 in einem vorge
wählten Teil der an der Wafer-Halteeinrichtung 3 angeordneten
magnetooptischen Aufzeichnungsmaterialschicht 40 ausgebildet
werden. Bis die Belichtungen einer vorbestimmten Anzahl be
endet oder vollständig ausgeführt sind, wird das "Weiter
schalten und Belichten" wiederholt. Selbstverständlich wird
die Koordinatenposition (Exj, Eyj) der Bühne bei jeder Be
lichtung ausgelesen und im Speicher 75 gespeichert.Die Wahl
der Ausrichtmarken 55D, 55U, 55L und 55R der Gitterplatte
50 für eine Magnetbildausbildung, um eine Abbildung an einer
geeigneten Position auf der magnetooptischen Aufzeichnungs
materialschicht 40 zu drucken, wird unter dem Einfluß des
Abdeckelements 20 durchgeführt. Auch wird dieses Abdeckele
ment 20 dazu verwendet zu verhindern, daß irgendein effek
tiver Aufnahmebereich am Wafer während der Belichtung der
Magnetbild-Abbildungsmarken 55D-55R belichtet wird. Die
als Ergebnis dieser Belichtungen erzeugten Magnetbilder
sind in Fig. 4B dargestellt.
Bei dieser Ausführungsform werden, wie die Fig. 4B zeigt,
vier Belichtungen ausgeführt, um acht Magnetbildmarken 65
am oberen, unteren, linken sowie rechten Teil (bei Betrach
tung dieser Figur) der Halteeinrichtung 3 auszubilden.
Im Schritt 104 werden unter Verwendung des optischen Aus
richtsystems C und des Laser-Interferometers 70 die Position
einer jeden magnetischen Bildmarke 65j (j = L, R, U, D, . . .)
wie auch die Position einer jeden Wafer-AA-Marke 62i (i=
1, 2, 3, . . .), d.h. (Δ uj, Δ vj) und (Δ ui, Δ vi) ermittelt,
und zusätzlich wird die Koordinatenposition (xj, yj) (xi,
yi) der Bühne zu jeder entsprechenden Zeit gelesen. Die Ma
gnetbildmarken und die Wafer-AA-Marke können hier in irgend
einer gewünschten Reihenfolge gelesen werden. Jedoch ist
es vorzuziehen, die Reihenfolge so zu bestimmen, daß die
Gesamtzeit auf das Minimum herabgesetzt wird.
Es ist hier zu bemerken, daß die Anzahl der zu ermittelnden
Wafer-AA-Marken, die Anzahl der Abbildungen (Schüsse) für
ein Drucken von magnetischen Bildern, die Anzahl der als
Gegenstand des Druckens zu wählenden Marken, die Anzahl
der zu erfassenden magnetischen Abbildungen, die Zeiten
zur Ermittlung von Operationen, die für jede magnetische
Abbildung durchzuführen sind, u.dgl. während der Schritte
102-104 in Übereinstimmung mit der geforderten Überlage
rungspräzision für den N-ten Prozeß bestimmt werden sollen.
Soweit die Wafer-AA-Marken im Schritt 104 beispielsweise
betroffen sind, so ist die maximale Anzahl diejenige von
allen Marken aller Aufnahmebereiche. Soweit dagegen das Mi
nimum betroffen ist, kann in manchem Fall die Angabe im
Schritt 102 als ausreichend angesehen werden, so daß die
Anzahl der Ermittlungen im Schritt 104 zu Null gemacht werden
kann.
Bei dieser Ausführungsform können bei einigen der oben be
schriebenen Schritte die Projektionsvergrößerung der Pro
jektionsoptik 5 und jeglicher Θ-Fehler der Gitterplatte
9 geprüft werden. Auch kann im einen oder anderen Fall ir
gendein Lagefehler des Wafers 4 in der Richtung der opti
schen Achse durch Erfassen des Kontrasts der magnetischen
Abbildung beispielsweise ermittelt werden.
Im Schritt 105 kann auf der Grundlage der in den Schritten
102-104 erhaltenen Daten eine Berechnung durchgeführt wer
den, um die tatsächliche Reihenkoordinate der Abbildungs
schemata (Aufnahmebereiche) am Wafer 4 zu bestimmen, wobei
diese Koordinate in der Repetierbelichtung in einer späteren
Stufe zu verwenden ist. Wenngleich auch in diesem Fall die
Koordinate auf verschiedenen Wegen berechnet werden kann,
so kann grundsätzlich ein solches Koordinatensystem, das
während der Ausbildung und Ermittlung der magnetischen Ab
bildungen erhalten worden ist, als ein Bezug verwendet wer
den, um die Koordinatendaten der Wafer-AA-Marke zu korrigie
ren. Dann werden im Schritt 106 aufeinanderfolgende schritt
weise Bewegungen der Waferbühne 2, die von Belichtungen be
gleitet sind, in Übereinstimmung mit der Koordinate der Ab
bildungsschemareihe, die im Schritt 105 bestimmt wurde,
durchgeführt.
In diesem Fall werden die Flügel des Abdeckelements 20 ver
wendet, um den Beleuchtungsbereich durch das Licht einzu
schränken, so daß das Beleuchtungslicht auf die Schaltstruk
tur-Tragfläche 17 der Gitterplatte 9 gerichtet werden kann,
wobei das Beleuchtungslicht jedoch daran gehindert wird,
auf die Ausrichtmarken 55 der Gitterplatte 9 für die Aus
bildung der magnetischen Abbildung gerichtet zu werden.
Im Schritt 107 werden die in einem Teil des magnetoopti
schen Aufzeichnungsmaterials 40 an der Wafer-Halteeinrichtung
3 ausgebildeten magnetischen Abbildungen gelöscht. Wenn
die Halteeinrichtung 3 selbst mit einer geeigneten Löschein
richtung versehen ist, dann kann die magnetische Abbildung
vor dem Schritt 106 gelöscht werden, oder sie kann alterna
tiv im Verlauf des Schritts 105 oder 106 gelöscht werden.
Wenn eine Löscheinrichtung der Halteeinrichtung 3 selbst hin
zuzufügen ist, so kann der oben beschriebene Magnetkopf 201
innerhalb der Halteeinrichtung eingebettet werden. Bei einem
solchen Aufbau kann eine magnetische Abbildung in jeder Wa
ferbühnenposition ohne eine Bewegung der Bühne 2 gelöscht
werden. Ferner kann ein solcher eingebetteter Magnetkopf
auch für die Erzeugung eines Magnetfelds zur Ausbildung
einer magnetischen Abbildung verwendet werden.
Der Ausrichtvorgang ist nicht auf den oben beschriebenen
beschränkt. Das bedeutet, daß das, was bei dieser Ausführungs
form nach einer Fixierung der Θ-Position des Wafers durchzu
führen ist, das Folgende ist:
(1) jede vorgewählte Ausrichtmarke an einem Wafer 4 wird in ein Bildfeld des optischen Ausrichtsystems C eingeführt, und eine Angabe über die ermittelte Position der Marke wie auch eine Angabe über die Bühnenposition zur zugehörigen Zeit werden als eine Information gespeichert;
(2) eine magnetische Bildmarke der Gitterplatte wird an einer vorgegebenen Position gebildet und gleichzeitig damit wird eine auf die Position der Bühne zu dieser Zeit bezoge ne Angabe ermittelt sowie gespeichert, während andererseits jede magnetische Bildmarke in das Bildfeld des optischen Ausrichtsystems C eingeführt wird und eine Angabe zur ermit telten Position der Bildmarke wie auch eine Angabe zur Posi tion der Bühne zu dieser Zeit als eine Information gespei chert werden;
(3) unter Verwendung der bei (1) und (2) erhaltenen Daten wird die Koordinate der Reihe des tatsächlichen Abbildungs schemas (Aufnahmebereichs) für das "Weiterschalten und Be lichten" berechnet.
(1) jede vorgewählte Ausrichtmarke an einem Wafer 4 wird in ein Bildfeld des optischen Ausrichtsystems C eingeführt, und eine Angabe über die ermittelte Position der Marke wie auch eine Angabe über die Bühnenposition zur zugehörigen Zeit werden als eine Information gespeichert;
(2) eine magnetische Bildmarke der Gitterplatte wird an einer vorgegebenen Position gebildet und gleichzeitig damit wird eine auf die Position der Bühne zu dieser Zeit bezoge ne Angabe ermittelt sowie gespeichert, während andererseits jede magnetische Bildmarke in das Bildfeld des optischen Ausrichtsystems C eingeführt wird und eine Angabe zur ermit telten Position der Bildmarke wie auch eine Angabe zur Posi tion der Bühne zu dieser Zeit als eine Information gespei chert werden;
(3) unter Verwendung der bei (1) und (2) erhaltenen Daten wird die Koordinate der Reihe des tatsächlichen Abbildungs schemas (Aufnahmebereichs) für das "Weiterschalten und Be lichten" berechnet.
Die Ordnung dieser Vorgänge ist nicht von Bedeutung. Ferner
ist es ausreichend, daß eine magnetische Abbildung vor der
folgenden Ausbildung einer neuen magnetischen Abbildung im
selben Bereich gelöscht wird.
Bei dem oben beschriebenen Ausrichtvorgang muß die Wafer
bühne 2 häufig bewegt werden. Wenn der Vorgang exakt in Über
einstimmung mit der Folge des Flußplans von Fig. 2 durchge
führt wird, so wird deshalb das gesamte Bewegungsausmaß der
Waferbühne 2 groß, d.h., die Zeit für eine Bewegung wird
lang, was eine verlängerte Verarbeitungszeit pro einem Wa
fer zum Ergebnis hat.
Da tatsächlich die Positionen der zu ermittelnden Wafer-Aus
richtmarken und die Positionen der zu bildenden sowie zu
erfassenden magnetischen Abbildungen vorbestimmt sind, kann
deshalb eine geeignete Folge bevorzugterweise festgelegt
werden, um die Zeit für eine Bewegung der Bühne zu vermin
dern, und das kann ohne Schwierigkeiten unter Verwendung
einer Zentraleinheit programmiert werden.
Obwohl bei der Belichtungsvorrichtung der vor
liegenden Ausführungsform ein außeraxiales Ausrichtsystem
verwendet wird, können die Unannehmlichkeiten und Schwie
rigkeiten in bezug auf eine Präzision, die bei herkömmli
chen Vorrichtungen vorliegen, erheblich gemindert werden,
weshalb die Präzision bedeutend gesteigert werden kann. Fer
ner wird ein spezieller Vorteil darin gesehen, daß die oben
beschriebenen Wirkungen ohne einen dem System innewohnenden
Schwachpunkt und ohne eine besondere Behinderung in der Ver
wirklichung der Konstruktion bewerkstelligt werden können.
Im Gegensatz zu der bisher beschriebenen Ausführungsform
kann das magnetooptische Aufzeichnungsmaterial durch ein
photochromes (lichtempfindliches) Material ersetzt werden.
Wenn ein lichtempfindliches Material verwendet wird, so wer
den Vorteile erreicht insofern, als eine spezielle Voraus
setzung zur Verwendung eines Magnetfelds zum Einschreiben
nicht besteht, und daß, weil das lichtempfindliche Material
eine Anhäufungsreaktion zeigt, selbst wenn die Belichtungs
energie niedrig ist, eine Abbildung mit Sicherheit ausgebil
det werden kann, obwohl eine längere Zeit erforderlich ist.
Ferner kann, soweit das Löschen betroffen ist, eine Abbil
dung leicht unter Verwendung von Wärme oder weißem Licht
gelöscht werden. Zusätzlich ist es bei Verwendung eines
lichtempfindlichen Materials nicht notwendig, das außeraxia
le optische Ausrichtsystem vorzusehen, indem ein Polarisa
tionsmikroskop verwendet wird. Ein herkömmliches außeraxia
les Ausricht-Betrachtungssystem oder ein übliches Mikroskop
können Anwendung finden.
Andererseits hat das bei der vorher beschriebenen Ausfüh
rungsform verwendete magnetooptische Aufzeichnungsmaterial
nicht die Eigenschaft einer Energieanhäufung, wobei, wenn
die optische Energie pro Zeiteinheit niedriger wird als ein
gewisser kritischer Wert, eine magnetische Abbildung nicht
ausgebildet werden kann. Insofern ist es notwendig, die Be
leuchtungsstärke des auf die Abbildungsfläche einstrahlen
den Lichts mit einem ausreichenden Niveau festzusetzen.
Im Hinblick hierauf kann es vorzuziehen sein, obwohl der
Aufbau etwas kompliziert werden kann, wie in Fig. 5 gezeigt
ist, die eine zweite Ausführungsform gemäß der Erfindung dar
stellt, eine optische Energie, die stärker als diejenige
des regulären Belichtungslichts ist, in konzentrierter Weise
auf den die magnetische Abbildung bildenden Markenteil auf
zubringen. Im einzelnen wird bei der Ausführungsform von
Fig. 5 ein Spiegel 90, der für die reguläre Belichtung ver
wendet werden kann, um das Licht von einer Lichtquelle 91
auf das optische Beleuchtungssystem A zu richten, zurückzieh
bar ausgestaltet derart, daß für die Ausbildung eines magne
tischen Bildes der Spiegel 90 in eine gestrichelt angegebe
ne Position 90′ verlagert wird. Das ermöglicht es, das Licht
von der Lichtquelle 91 unmittelbar in Fasern 92, die getrennt
vorgesehen sind, einzuführen, wobei das von den Fasern aus
tretende Licht direkt auf solche Teile 95 der Oberfläche
der Gitterplatte 9, an denen Ausrichtmarken für eine Ausbil
dung einer magnetischen Abbildung vorhanden sind, projiziert
wird. Alternativ können die Fasern 92 bis nahe zum Abdeckele
ment 20 erstreckt werden, so daß die Wafer-Halteeinrichtung
3 indirekt bestrahlt und dem Licht von den Fasern 92 mittels
einer optischen Anordnung ausgesetzt wird, welche mit Bezug
auf den Weg des Lichts stromab von der Abdeck- oder Masken
fläche 95′ angeordnet ist. Ferner kann anstelle der Verwen
dung von Fasern 92 eine separate Laserlichtquelle zur Erzeu
gung von Licht hoher Intensität vorgesehen sein, um zu ermö
lichen, daß die Teile 95 der Oberfläche der Gitterplatte
mit dem Laserstrahl von einer Laserquelle bestrahlt und die
sem ausgesetzt werden.
Ferner kann als die in Fig. 5 gezeigte Lichtquelle 91 ein
KrF-Excimer-Laser verwendet werden, was bedeutet, daß bei
Anwendung der Erfindung auf einen Excimer-Laser-Stepper
jede magnetische Abbildung während einer kontinuierlichen
Bewegung einer Waferbühne 2 ohne deren Anhalten gedruckt
werden kann. Um die Zeit zu vermindern und den Durchsatz
zu steigern, kann folglich ein als "laufende Belichtung"
zu bezeichnender Vorgang zur Anwendung kommen.
Ein Excimer-Laser ist ein gepulster Laser und seine Impuls
dauer ist etwa 20 ns/Impuls. Wenn sich die Bühne mit einer
Geschwindigkeit von 100 mm/s bewegt, dann läuft sie in
20 ns über 0,02 µm. Insofern tritt das Problem eines "Bild
flusses" nicht in Erscheinung. Wenngleich die Belichtung
von tatsächlichen Baustein- oder Strukturmustern gemäß dem
Prozeß der "laufenden Belichtung", wie in der einschlägi
gen Technik bekannt ist, auf der Möglichkeit beruht, daß
die Bühne einen bestimmten Zielpunkt passiert, der wenig
stens mit Bezug auf die zwei Achsenrichtungen einer X-Y-
Koordinate vorbestimmt ist, so wird die Belichtung genau
im Moment des Durchlaufs durchgeführt. Jedoch ist der "laufen
de Belichtungs"-Vorgang, der bei dieser Ausführungsform zur
Anwendung kommt, lediglich ein solcher, daß die Belichtung
während einer wesentlichen Zeitspanne des Durchlaufs der
Bühne durch ein bestimmtes Toleranzfeld eines bestimmten
Bereichs ausgeführt wird, und es ist ausreichend, daß die
Koordinatenposition der Bühne genau zum Moment der Belich
tung unter Verwendung eines Laser-Interferometers gelesen
wird. Klarerweise kann deshalb der Vorgang sehr leicht im
Vergleich mit dem vorher genannten Vorgang ausgeführt
werden.
Der KrF-Excimer-Laser-Stepper von Fig. 5 enthält eine Ein
richtung zur Verengung eines Bandes, die beispielsweise ein
Etalon oder ein Gitter umfassen kann und innerhalb der Licht
quelle 91 angeordnet ist. Durch diese Verengungseinrichtung
kann die Bandbreite Δ λ des KrF-Lasers in einer Größenord
nung von Δ λ=0,05 nm verengt werden. Ferner umfaßt die Pro
jektionsoptik mehrere Linsen- oder Objektivelemente, die
alle aus SiO2 gefertigt sind, und die Projektionsoptik ist
imstande, den KrF-Laserstrahl einer Wellenlänge λ in der
Größenordnung von λ=248,4 nm in ausreichender, zufrieden
stellender Weise zu übertragen.
Die Fig. 9 zeigt schematisch eine Ausricht- und Belichtungs
vorrichtung in einer dritten Ausführungsform gemäß der Erfin
dung, wobei zu den Ausführungsformen von Fig. 1 und 5 gleiche
Elemente mit denselben Bezugszahlen bezeichnet sind. Ferner
ist zur Vereinfachung das optische Beleuchtungssystem A le
diglich schematisch dargestellt. Aus dem gleichen Grund sind
einige Elemente eines außeraxialen Ausrichtsystems C nicht
gezeigt. Das das Ausrichtsystem C wie bei der vorherigen
Ausführungsform ein Polarisationsmikroskop umfaßt, wird kein
Spiegel, wie der Spiegel 27, zur Ablenkung des Strahlengan
ges verwendet.
Ein wesentliches Merkmal dieser Ausführungsform besteht dar
in, daß eine Gitterplatten-Ausrichtoptik B verwendet wird,
um eine eine magnetische Abbildung ausbildende Ausrichtmarke
der Gitterplatte 9 zu beleuchten, so daß eine magnetische
Abbildung der Marke in einem Teil der an der Wafer-Halteeinrichtung
vorgesehenen magnetooptischen Aufzeichnungsmaterial
schicht ausgebildet wird.
Die Gitterplatten-Ausrichtoptik B enthält eine Blende 120
zur Begrenzung des Beleuchtungsbereichs, eine Bildaufnahme
vorrichtung 110 und ein optisches Objektivsystem 140, und
sie ist zu betreiben, um einen Teil des Kopierlichts (Licht
drucklicht) von dem optischen Beleuchtungssystem A, bei
spielsweise einem Excimer-Laserstrahl, herauszuziehen, um
(nicht dargestellte) Gitterplatten-Ausrichtmarken zu beleuch
ten. Durch das optische Objektivsystem 140 wird eine Abbil
dung der Gitterplatten-Ausrichtmarke mittels der Bildaufnahme
vorrichtung 110 aufgenommen, und es wird jegliche Abweichung
der Gitterplatten-Ausrichtmarke hinsichtlich eines Bezuges,
der an einem ortsfesten Teil der Belichtungsvorrichtung vor
gesehen ist, erfaßt. Auf der Basis des Ergebnisses der Er
fassung kann die Position der Gitterplatte oder des Faden
kreuzes 9 justiert (ausgerichtet) werden.
Das optische Objektivsystem 140 ist längs der Fläche (der
das Schema tragenden Fläche) der Gitterplatte 9 bewegbar
oder verschiebbar. Insofern kann ohne Rücksicht auf die Posi
tion der Gitterplatten-Ausrichtmarke diese durch das optische
System 140 erfaßt werden. Bei dieser Ausführungsform wird
nach Beendigung der Ausrichtung der Gitterplatte 9 die Posi
tion des optischen Objektivsystems 140 verändert, um eine
Beleuchtung einer eine magnetische Abbildung bildenden Marke
53 zuzulassen. Dann wird mit dem Licht von der Gitterplatten-
Ausrichtoptik die Marke 53 beleuchtet und durch die Projek
tionsoptik 5 eine Abbildung der Marke 53 auf die an der
Wafer-Halteeinrichtung 3 befindliche magnetooptische Aufzeich
nungsmaterialschicht projiziert. Dadurch wird eine magneti
sche Abbildung in einem Teil dieser Aufzeichnungsmaterial
schicht ausgebildet. Die Ausrichtung von Gitterplatte zu Wa
fer, die das auf diese Weise gebildete magnetische Bild ver
wendet, kann im wesentlichen auf die gleiche Weise durchge
führt werden, wie mit Bezug auf die vorhergehenden Ausfüh
rungsformen beschrieben wurde, weshalb eine nähere Erläute
rung hier unterbleiben kann.
Bei dieser Ausführungsform kann die auf diese Weise gebilde
te magnetische Abbildung für eine Messung des Abstandes
zwischen den optischen Achsen der Projektionsoptik 5 und
des außeraxialen Ausrichtsystems C verwendet werden. Der
Abstand zwischen diesen optischen Achsen wird als "Stand
linie" bezeichnet und ist einer der bedeutungsvollen System
parameter in einer Belichtungsvorrichtung, die eine außer
axiale Ausrichtoptik oder ein außeraxiales Ausrichtsystem
C enthält. Das bedeutet, daß in einer solchen Belichtungs
vorrichtung üblicherweise die Position einer Ausrichtmarke
an einem Wafer 4 durch eine außeraxiale Ausrichtoptik C er
faßt und dann eine Waferbühne 2 in Übereinstimmung mit einem
vorbestimmten Wert für den Abstand zwischen den optischen
Achsen verlagert wird, um das Wafer 4 mit Bezug zu der Posi
tion in Lage zu bringen, an welcher durch die Projektions
optik 5 ein Schema projiziert werden soll. Tatsächlich ist
jedoch der Abstand zwischen den optischen Achsen mit der
Zeit veränderlich. Insofern ist es erwünscht, die Änderung
im Abstand oder den veränderten Abstand zwischen den opti
schen Achsen exakt zu ermitteln.
Bei dieser Ausführungsform wird in Übereinstimmung mit den
den Abstand zwischen den optischen Achsen betreffenden Da
ten, die vorbereitend gespeichert worden sind, die Waferbüh
ne 2 verlagert, um eine in einem Teil der magnetooptischen
Aufzeichnungsschicht an der Halteeinrichtung 3 ausgebildete
magnetische Abbildung in das Bildfeld der außeraxialen Aus
richtoptik C einzuführen. Dann wird die Position der ma
gnetischen Abbildung im Hinblick auf einen vorbestimmten
Bezug, der in der Ausrichtoptik C vorgesehen ist, ermittelt.
Auf der Basis dieser Ermittlung können die auf den Abstand
zwischen den optischen Achsen bezogenen Daten korrigiert und
damit der gegenwärtige Abstand exakt ermittelt werden.
In Übereinstimmung mit der Erfindung, wie sie bisher erläu
tert wurde, wird eine Wafer-Halteeinrichtung, die ein Wafer
durch Anziehung hält, mit einer Aufzeichnungsschicht aus bei
spielsweise einem magnetischen Aufzeichnungsmaterial oder ei
nem lichtempfindlichen Material versehen. Eine oder mehrere
Ausrichtmarken einer Gitterplatte oder eines Fadenkreuzes wer
den durch ein Projektionssystem auf diese Aufzeichnungsschicht
übertragen, und auf der Grundlage einer Lagebeziehung zwischen
der übertragenen Abbildung der Ausrichtmarke und einer am Wa
fer vorgesehenen Ausrichtmarke können die Ausrichtung der Git
terplatte zum Wafer oder die Ausrichtung eines jeden Aufnah
mebereichs (Schußbereichs) des Wafers zur Gitterplatte exakt
ausgeführt werden.
Demzufolge wird ohne Rücksicht auf einen Wafer-Prozeß immer
eine Ausrichtung mit hoher Präzision gewährleistet.
Da das magnetooptische Aufzeichnungsmaterial oder das licht
empfindliche Material ein solches Aufzeichnungsmaterial ist,
das sowohl ein Einschreiben als auch ein Löschen zuläßt, ist
der spezielle Vorteil gegeben, daß das Aufzeichnungsmaterial
wiederholt verwendet werden kann.
Zusätzlich können auf der Grundlage des Zustandes einer auf
eine Aufzeichnungsschicht der Wafer-Halteeinrichtung übertrage
nen Ausrichtmarkenabbildung, d.h. durch Ermittlung der Posi
tion oder des Kontrasts der Abbildung, jeglicher Fehler in der
Vergrößerung eines Projektionslinsensystems (Projektionsop
tik), jeglicher Fehler in der Drehrichtung (Θ-Richtung) ei
ner Gitterplatte oder eines Fadenkreuzes, jeglicher Fehler
im Abstand (Standlinie) zwischen den optischen Achsen der
Projektionsoptik und eines außeraxialen Mikroskops, jeglicher
Fehler in der Position des Wafers mit Bezug zur Richtung der
optischen Achse der Projektionsoptik, d.h. ein Fokusfehler,
u. dgl. erfaßt werden.
Claims (9)
1. Repetier-Projektions-Belichtungsvorrichtung, zur
sequentiellen Projektion eines Schemas einer Maske (9) auf
unterschiedlilchhe Bereiche eines Wafers (4) mittels eines
optischen Projektionssystems, wobei die Vorrichtung eine
Wafer-Halteeinrichtung (3) und eine bewegbare Waferbühne
(2) umfaßt, die die relativ dazu drehbare Wafer-
Halteeinrichtung (3) trägt, wobei
die Wafer-Halteeinrichtung (3) eine Vielzahl von Aufzeichnungsbereichen (40, 106) umfaßt, von denen jeder entweder aus einem magnetooptisschen oder photosensitiven Material besteht und die um den Wafer (4) herum angeordnet sind, der von der Wafer-Halteeinrichtung (3) gehalten ist, wobei die Waferbühne (2) die Wafer-Halteeinrichtung (3) so bewegt, daß auf jedem der Aufzeichnungsbereiche (40, 106) eine Abbildung einer Marke (65) der Maske (9) projiziert wird und durch das optische Projektionssystem aufgezeichnet wird, daß Ermittlungseinrichtungen (71, 73) die auf den Aufzeichnungsbereichen (40, 106) der Wafer-Halteeinrichtung (3) aufgezeichneten Abbildungen ermitteln, und
daß auf der Basis dieser Ermittlung die Koordinaten des Schemas auf dem Wafer (4) für die Repetier-Belichtung des Wafers (4) bestimmt wird.
die Wafer-Halteeinrichtung (3) eine Vielzahl von Aufzeichnungsbereichen (40, 106) umfaßt, von denen jeder entweder aus einem magnetooptisschen oder photosensitiven Material besteht und die um den Wafer (4) herum angeordnet sind, der von der Wafer-Halteeinrichtung (3) gehalten ist, wobei die Waferbühne (2) die Wafer-Halteeinrichtung (3) so bewegt, daß auf jedem der Aufzeichnungsbereiche (40, 106) eine Abbildung einer Marke (65) der Maske (9) projiziert wird und durch das optische Projektionssystem aufgezeichnet wird, daß Ermittlungseinrichtungen (71, 73) die auf den Aufzeichnungsbereichen (40, 106) der Wafer-Halteeinrichtung (3) aufgezeichneten Abbildungen ermitteln, und
daß auf der Basis dieser Ermittlung die Koordinaten des Schemas auf dem Wafer (4) für die Repetier-Belichtung des Wafers (4) bestimmt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Aufzeichnungsschicht (40, 106) ein magnetooptisches
Aufzeichnungsmaterial (106) umfaßen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Aufzeichnungsbereiche (40, 106) ein lichtempfindliches
Material umfassen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch eine Maskenbühne (8),
durch eine Projektionsoptik (5), die ein Schema der Maske (9) auf ein Wafer (4) projiziert,
durch eine Wafer-Halteeinrichtung (3) mit Aufzeichnungsbereichen (40, 106), die mit Bezug zu einer Richtung der optischen Achse (AX) der Projektionsoptik (5) so angeordnet ist, daß die Oberfläche des Wafers (4) und die Oberfläche der Aufzeichnungsschicht (40, 106) im wesentlichen auf derselben Höhe liegen,
durch eine Waferbühne (2), die die Wafer-Halteeinrichtung (3) trägt und in einer im wesentlichen zur optischen Achse (AX) der Projektionsoptik (5) rechtwinkligen Ebene bewegbar ist, und
durch ein optisches Erfassungssystem (C) mit einer zur optischen Achse (AX) der Projektionsoptik (5) parallelen optischen Achse (AX′) zur Ermittlung der an den Aufzeichnungsbereichen aufgezeichneten Marke.
durch eine Projektionsoptik (5), die ein Schema der Maske (9) auf ein Wafer (4) projiziert,
durch eine Wafer-Halteeinrichtung (3) mit Aufzeichnungsbereichen (40, 106), die mit Bezug zu einer Richtung der optischen Achse (AX) der Projektionsoptik (5) so angeordnet ist, daß die Oberfläche des Wafers (4) und die Oberfläche der Aufzeichnungsschicht (40, 106) im wesentlichen auf derselben Höhe liegen,
durch eine Waferbühne (2), die die Wafer-Halteeinrichtung (3) trägt und in einer im wesentlichen zur optischen Achse (AX) der Projektionsoptik (5) rechtwinkligen Ebene bewegbar ist, und
durch ein optisches Erfassungssystem (C) mit einer zur optischen Achse (AX) der Projektionsoptik (5) parallelen optischen Achse (AX′) zur Ermittlung der an den Aufzeichnungsbereichen aufgezeichneten Marke.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet
durch eine die Bewegungsgröße der Waferbühne (2) messende
Einrichtung (6, 7, 70),
durch eine Belichtungsvorrichtung (A), die eine an der Maske (9) ausgebildete Marke belichtet und durch Projektion einer Abbildung der Marke an den Aufzeichnungsbereichen im Zusammenwirken mit der Projektionsoptik (5) ein der Abbildung der Marke entsprechendes Schema in einem Teil der Aufzeichnungsbereiche (40, 106) aufzeichnet,
durch ein optisches Ermittlungssystem (C) mit einer zur optischen Achse (AX) der Projektionsoptik (5) im wesentlichen parallelen optischen Achse (AX′), das das in dem Teil der Aufzeichnungsschicht (40, 106) aufgezeichnete Schema und eine am Wafer (4) ausgebildete Ausrichtmarke erfaßt,
durch eine auf die Erfassung durch das optische Erfassungssystem (C) ansprechende Einrichtung, die ein Signal für eine Ausrichtung des Wafers (4) mit der Maske (9) erzeugt, und
durch eine auf das Signal sowie ein Signal von der Meßeinrichtung (6, 7, 70) ansprechende Einrichtung, die die Waferbühne (2) zur Ausrichtung der Maske (9) und des Wafers (4) bewegt.
durch eine Belichtungsvorrichtung (A), die eine an der Maske (9) ausgebildete Marke belichtet und durch Projektion einer Abbildung der Marke an den Aufzeichnungsbereichen im Zusammenwirken mit der Projektionsoptik (5) ein der Abbildung der Marke entsprechendes Schema in einem Teil der Aufzeichnungsbereiche (40, 106) aufzeichnet,
durch ein optisches Ermittlungssystem (C) mit einer zur optischen Achse (AX) der Projektionsoptik (5) im wesentlichen parallelen optischen Achse (AX′), das das in dem Teil der Aufzeichnungsschicht (40, 106) aufgezeichnete Schema und eine am Wafer (4) ausgebildete Ausrichtmarke erfaßt,
durch eine auf die Erfassung durch das optische Erfassungssystem (C) ansprechende Einrichtung, die ein Signal für eine Ausrichtung des Wafers (4) mit der Maske (9) erzeugt, und
durch eine auf das Signal sowie ein Signal von der Meßeinrichtung (6, 7, 70) ansprechende Einrichtung, die die Waferbühne (2) zur Ausrichtung der Maske (9) und des Wafers (4) bewegt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine
das an den Aufzeichnungsbereichen (40, 106) aufgezeichnete
Schema löschende Einrichtung (201).
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet
durch eine Einrichtung (A), die ein Schaltschema der Maske
(9) mit einem einfallenden Lichtstrahl einer Wellenlänge
belichtet, welche im wesentlichen der Wellenlänge des für
die Aufzeichnung verwendeten einfallenden Lichtstrahls
gleich ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der einfallende Lichtstrahl einen Laserstrahl von einem
Excimer-Laser (91) umfaßt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Belichtungsvorrichtung (A) eine ein Magnetfeld
an die Aufzeichnungsbereiche (40, 106) anlegende
Einrichtung (107) umfaßt.
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GB2218531B (en) | 1992-12-02 |
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