JP2003133229A - マスクパターン画像形成装置 - Google Patents

マスクパターン画像形成装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板上に設けたアライメントマークと上記基
板から離間して配置したマスク上に設けたアライメント
マークによる光回折に基き、基板平面における基板とマ
スク間の位置合わせと、上記マスクマークの像面位置合
わせとを連続的に履行可能とする、マスクパターン画像
形成装置を提供すること。 【解決手段】 マスクマークの空間周波数を投影レンズ
系の有効解像力と略同等の大きさとするとともにアライ
メント手段の解像力よりもかなり大きくすることによ
り、光検出信号の振幅がアライメントマーク潜像のコン
トラストの関数とされる光測定信号を生成する潜像検出
手段を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フォトリソグラフ
ィーにおけるマスクパターンの像形成用の光学系に関
し、特に、最大シャープネスをもって像面を決定する、
マスクパターン画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の技術開発状況において、フォトリ
ソグラフィーの効率限界は未だ開発途上にあるとされ
る。従来、集積半導体装置の大量生産に見合わせて、と
りわけ、Ｘ線、電子又はイオンリソグラフィーが使用さ
れてきた。最近の大量生産の開発において、以下にＮＡ
と記される開口数の範囲０．４５〜０．５６を有すると
ともに波長３６５ｎｍの紫外線を用いた投影装置を介し
て従来形式のクロムマスクの内容を転写する、いわゆる
ウェハステッパによりハーフミクロンディバイスが製造
されてきた。いわゆるグローバルアライメント装置を用
いて、いわゆるマスクフィーチャもしくはマスクマーカ
ー及びウェハマーカー間を直接的に相互保障して種々の
マスク間相互におけるオーバレイ位置の精度の改善が図
られた。工程において、アライメント検出装置からの光
にウェハを露光した際に発生される光信号の光学フイル
ター処理が行われる。
【０００３】構造体の幅の低減化を図るために、開口数
ＮＡを更に増大するとともに紫外（ＵＶ）領域における
波長を更に低減することが考慮されてきた。しかしなが
ら、この方法は鮮鋭度をかなり低下させることとなって
いた。この状況は位相シフト手段又は露光方法により像
を改善することによっても有効に変更することができな
かった。
【０００４】大量生産において、構造精度を更にうまく
向上させ得る新しい技術の適用を可能とするには、処理
しようとするウェハ上の重ね合わせ誤差及びライン幅の
バラツキ等のリソグラフィーパラメータを更に低減させ
ることが要求される。これらは、本来、写真材料又はレ
ジストに投入されたエネルギーのバラツキ、したがって
レジストにおける空間像の焦点ぼけ等の像の不鮮明さに
よって定まる。その結果、レジスト（焦点ぼけ）内の最
良鮮明度を有する空間像位置に対する技術的要因の影響
を少なくすることが重要になってくる。それ故、レジス
ト内の空間像の最適位置ならびに照射エネルギーの位置
依存変動を潜像によって決定し修正する試みがなされ
た。
【０００５】集積回路測定法、検査と工程管理Ｖ（１９
９１），pp２４５〜２５７およびpp２９４等に関する刊
行物“ＳＰＩＥ，第１４６４巻”に、投影システムを備
えた測定装置に関する記述がある。これらは、等間隔な
線と溝を備えた格子の潜像から回折された光を吸収する
という原理に基づいて構成されたものであり、上記潜像
は非化学線によるレジストの照明時に結像されるもので
ある。これは焦点の位置を推定する際に用いることがで
き、投影システムのフォトリソグラフや像のパラメ−タ
を決定することができる。ウェハ上のレジストにおい
て、いわゆるステッパを用いてマッチングマスク構造の
像を結ばすことにより、格子を発生させる。格子像によ
り回折された光を記録するため、光学的欠陥に対し厳密
に制限しなくとも、比較的高いＮＡを有する対物レンズ
を用いることが可能である。従って、レジスト内の吸収
および反射条件の非常に小さな変化に対しても、確実に
測定可能な信号が得られる。この場合、第１の欠点は余
分な装置が必要であること、すなわち余分なコストがか
かることである。第２の欠点は、最適焦点位置等の必要
情報の取得がかなり遅れることであり、この装置はテス
トウェハにしか使用できないことである。そのため、こ
の装置ではオンラインおよび現場での必要技術的チェッ
クが不可能であり、したがって生産ウェハ上の露光パラ
メ−タを直接測定し管理することが不可能である。
【０００６】前述の著書“ＳＰＩＥ、pp２８６〜２９
７”第1261巻に技術的記述が掲載されており、それによ
ると溝などのアライメントマーカーの複数像が、焦点ぼ
けの度合いが様々な状態で段階的にレジスト層内でまず
結ばれる。溝の潜像の解像力がアライメント装置により
測定され、焦点ぼけの度合いが比較される。この場合、
アライメント装置は光学測定装置から構成される。光測
定コントラストが最大となるように焦点を設定すること
により、最適の基板の高さ（または焦点）が定められ
る。そのためアライメント用ステッパに用いる測定装置
は、反射角測定のためにも使用可能である。従って、こ
の場合それ以外の装置は不要である。しかしながら、重
畳システムが化学光線で作動することが欠点である。従
来のレジストは、化学光線を基本的にかなり吸収すると
いう事実を示している。その結果、半導体基板により反
射する光学信号すなわち測定信号は弱い。しかも測定時
間は長く、測定精度は低い。実際上、この技術は限定さ
れた品質のテストウェハにしか使用できない。その上、
レジストおよびいわゆる技術的層構造の層厚、すなわち
最大反射領域の厚さを厳しく監視する必要が生じる。
【０００７】その上、装置幅を減少させるための技術的
改善がさらに進捗していることから、半導体技術に上記
装置を用いることがより一層困難になっている。レジス
トを着色する場合、干渉効果を抑制するため非反射層を
用いる場合、またはコントラスト強調層を採用する場合
等には、特に上述の事実が当てはまる。装置が複雑にな
ればなる程欠陥も増してくる。その上、生産ウェハ上の
焦点を現場でチェックすることが実際上不可能である。
【０００８】カリフォルニヤ州サンタクララで開催され
た光学マイクロリソグラフィＩＶに関するＳＰＩＥシン
ポジウム（１９８５年３月１０日〜１５日）で発表され
た、S.Wittekoek, J.v.d.Werf & R.A.Georgeの論文に、
最新式アライメント装置を有するウェハステッパが既述
されている。これらの装置はアライメントマーカーから
発せられた信号の濾波技術に基いて作用するものであ
る。上記光を用いた先行技術に係る方法を、これらウェ
ハステッパには使用することができない。前述のステッ
パで指定されたアライメントマーカーのように段階的に
焦点ぼけした像を結ばせた場合、アライメント信号の強
さを測定すると、弱くて無作意に変動する値しか得られ
ない。マーカーの露光時に基板高さを設定する場合に、
これらの値からは何のヒントも得られない。その理由
は、露光中あるいはアライメント中のマーカーの焦点ぼ
けが検出信号に、すなわちアライメント精度にできるだ
け影響を及ぼさないように、重畳マーカーとアライメン
ト装置が設計されているからである。アライメントマー
カーよりも高い位置周波数を有する格子を用いると、実
質的に重畳信号は得られない。その理由は、この構造に
より回折された光波が光学アライメント装置の影像ビ−
ム経路に存在するエッジフィルターによって濾過される
からである。低位置周波数格子状構造を有するこの種ア
ライメント装置は、重畳信号を抽出するための光学濾過
技術に応用される。しかしながら、これまでに、オンラ
イン方式、すなわち、その場で基板の最適高さとか基板
表面に対し最適な像鮮明度を有する面の傾きを決定する
方式のアライメント装置に対し何ら技術的な解決手段が
見出されていなかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上述の
欠点を解決する手段を提供することにあり、そのため
に、本発明に係るアライメント系に光学フイルターと格
子形アライメントマーカーを備える。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のマスクパターン
画像形成装置は、基板における感光層にマスクパターン
画像を形成する装置であって、マスクホルダー、基板ホ
ルダー、上記マスクホルダーと上記基板ホルダーとの間
に配置された投影レンズ系及び上記基板の感光層に投影
光線により形成されたマスクパターンの未現像画像を測
定する潜像検出手段により構成される。上記潜像検出手
段は、非化学線を使用し、上記投影レンズ系を介して上
記基板に対しマスクパターンを整列させるとともにマス
クアライメントマークと基板アライメントマークとの一
致を検出する、アライメント手段を用いて行われる。上
記アライメント手段は、電子信号処理回路と接続された
放射線感知検出器を含み、該電子信号処理回路におい
て、潜像を検出する目的で、上記基板の感光層に形成さ
れたマスクパターン像の潜像から発せられて上記放射線
感知検出器に入射される、放射線の振幅が算定され、上
記マスクマークの空間周波数が上記投影レンズ系の有効
解像力と略同等とされるとともに当該アライメント手段
の解像力よりもかなり大きくされる。
【００１１】本発明の一実施例において、マスクアライ
メントマークがラスターとされ、基板アライメントマー
クが位相ラスターとされ、上記ラスターマークの１つに
より回折された１次回折光のみがアライメント手段にお
ける放射線感知検出器に到達するようにされ、基板の感
光層に形成された光学影像がラスターマークとされ、該
ラスターマークは上記基板アライメントマークの周期と
投影レンズ系の解像限界にほぼ対応する周期との重ね合
わせにより得られた周期を有するようにされる。該アラ
イメント手段は、ラスターマークの一つにより回折され
た１次回折光のみを放射線感知検出器に転送する、１次
絞り手段を含む。
【００１２】本発明の別の実施例では、潜像検出手段が
サブストラクチャから成る少なくとも１つのマーカーを
含むものとされる。
【００１３】潜像検出手段における少なくとも１つのマ
ーカーは格子、例えば、繰り返し格子を形成する。
【００１４】一実施例では、マーカーは個別の位置周波
数を有する２つの矩形格子から成り、それらの周波数は
分離可能限界位置周波数のオ−ダ−であり、かつアライ
メントに用いられる格子の基本位置周波数に対応する周
波数差を有する。
【００１５】本発明装置の別の実施例では、基本アライ
メントストラクチャは、上記矩形格子を構成する、特
に、等間隔のバーおよび溝から成るアナグロ要素を交互
配置することにより形成される。
【００１６】本発明装置のさらに別の実施例によれば、
上記交互配置アナグロ要素は、それぞれ、市松模様状エ
レメントおよび矩形格子形態に区分して形成されたもの
とされる。
【００１７】それ故、本発明による装置において、像コ
ントラストが最大になる基本高さの決定がオンラインお
よび現場で可能となる。本発明は次に述べるような考え
方に基いている。すなわち、上記アライメント装置は実
際上非常に高い精度と信頼性をもって作動することがわ
かっているが、投影レンズ系の解像力よりかなり小さい
空間周波数を有する検出アライメントラスター用に設計
されたものである。それ故、例えば基板上の感光層に対
して投影レンズ系の結像面の最適位置を測定するには不
適当である。それにもかかわらず、上記アライメント装
置は上記の目的に合致するものである。そのため、空間
周波数を有するマスクパターンが付加的に用いられる。
その周波数は、投影レンズの有効解像力にほぼ匹敵する
周波数とアライメント装置の解像力にほぼ等しい周波数
とを重畳ものである。検出信号の振幅は、上記信号のゼ
ロ交点ではなく、装置内で決定される。
【００１８】上記空間周波数が確保できる内容を有する
なら、ラスターマークの代りに別のマークを用いてもよ
い。
【００１９】最適結像面位置を確定することの外に、投
影光線の最適線量の確定に本発明を適用できる。
【００２０】さらに、例えば鏡像力場曲率、非点収差お
よび像の傾き等投影レンズ系の収差を測定するために本
発明を用いることができる。これらの偏差を測定するた
め、感光層上の各点に多数のマスクパターンの潜像を形
成する必要がある。
【００２１】本発明は、さらにマスクパターンと感光層
の像を基板上に結ばせるようにしたものである。投影レ
ンズ系の有効解像力にほぼ等しくかつ測定装置の解像力
よりかなり大きい空間周波数を発生するマスクパターン
を使用し、上記マスクは感光層の上に配置される。投影
レンズ系を用いて第１波長を有する投影光線により、マ
スクパターンの像を感光層内に結ばせる。感光層の露光
部分は光学測定装置のビ−ム経路内に移動され、この測
定装置は感光層には感光しない第２波長の光線を使用す
る。マスクパターンの感光層内潜像は測定装置により検
出され、測定された信号の振幅は、潜像のコントラスト
の関数である。測定装置が供給した測定信号により示さ
れる像パラメータの瞬間値は、上記パラメータの希望値
と比べられ、前述の像パラメ−タが設定され、感光層内
の少なくとも１箇所にマスクパターンの像が結ばれる。
【００２２】
【発明の実施例の説明】本発明のさらに他の利点や特徴
が以下の詳細な記述から明らかとなろう。第１図は光学
システムを線図形式で示し、ウェハステッパにより処理
すべきウェハが内蔵されている。光学システムはレンズ
一式から成り、これらのレンズは入射光線のビ−ム経
路、たとえば光線ビ−ム１０内に配置されている。入射
光線１０はレンズ１、２(選択可能）を介してその下流側
に位置するウェハ３に当たるようになっている。ウエハ
３は、例えば従来のシリコン基板で構成されていてキャ
リヤ９上に置かれ、ウェハの底面がそこに当接してい
る。ウェハ３の上面は、交互に突出するリブと介在スロ
ットを配列してできた特定の形状を有する。光学システ
ム、特に光学システムの入射側に配置したマスク４によ
りこの形状は異なる。マスクはある形状を有しこれは上
記光線ビーム１０により光学システムを介してウェハ３
の上面に転写される。さらに関連する詳細部分を以下に
説明する。放射光線１０の一部は、ウェハ３に当たると
回折角に応じてウェハにより反射される。さらに、アラ
イメント信号を測定するために検出装置、特にエレクト
ロニクス装置を設けてある。アライメントマーカーで回
折された反射光のうち、望ましくない周波数を除去する
ため、戻り光路内に少なくとも１つの１次絞り７を備え
ている。
【００２３】さらに、アライメントマークまたはアライメ
ントマーカー８を少なくとも１個ウェハーの上に設けて
ある。上記少なくとも１つのアライメントマーカーはウ
ェハ３の上記シリコン基板内に配置した、例えば２個の
位相格子から構成されている。上記位相格子は、それぞ
れ、例えば、基本位置周波数62.5mm-1、56.82mm-1を有
する、実質的に等間隔をもって連続したリブ１１とスロ
ット１２から成っている。露光波長365nに対しレンズの
ＮＡは0.50である。さらに、露光レンズ５が備えてあ
り、光線例えば波長633mmを有する非化学光線がマーカ
ー８に直角に入射できるように露光レンズを配置してあ
る。前述の光線は格子において回折する。この回折によ
り上記光波Ａ±nの変化が生じる。ここでｎ＝０，・・
・Ｎ。光波は角度βn でマーカーを離れレンズ１を通過
する（簡単のため第１図では１個の単一レンズを線図で
表してある）。その結果、対物レンズ内に存在する絞り
７を通過すると、一次の回折光を除き、高次の回折光波
Ａnが除去される。ウェハマーカー格子の像が位置周波
数の一致によりマスクマーカー格子内に結ばれた結果、
マスク面に光の分散が発生する。上記光の分散は、重畳
測定システムに対するウェハ３の横移動によりウェハ面
内で走査される。ウェハ位置座標の関数とされる、マス
クマーカー後面側に転送された放射光の変調は、上記電
子検出装置６によって測定される。一致位置は、座標と
関連して次の条件をもって定義される。すなわち、測定
で得た移行光線が２個の格子に対し異なる個別周波数を
有すること、同一であること、および実質的にゼロであ
ること、の３条件による。マスクマーカー格子を通過す
る光線の変調は、ウェハマーカーの横方向移動または移
行中に測定される。この場合、光線は一次のオーダーの
回折波の強さを推定する手段である。従って上記光線は
関連する測定量であり、この量は本発明による問題解決
の手段に以後応用される。
【００２４】次に、レジスト内に結像面を鮮明に確定す
る方法について述べる。これは、第１図に示す光学シス
テムの光軸上の最適基板高さを求めることを意味する。
【００２５】結像面測定構造（ＩＰＭＳ）の像は、感光
層（例えばフォトレジスト）によって覆われている基板
３の上に段階的に結ばれる。光軸に沿って基板高さを変
化させながら像が結ばれる。もし好ましくないないな
ら、露光量を変えながら行なうことも可能である。そう
することにより、レジストの光学特性、吸収量そして特
に屈折率が変化する。従って、光学的改良を促進する目
的で化学処理のための化学的手段を提供することが可能
となる。
【００２６】従って基板３は段階的な移行を行ない、そ
れにより結像面測定構造がアライメント装置の走査窓の
ゾ−ンに到達する。走査窓の内側で結像面測定構造が移
動すると同時に、検出装置６によってマスクマーカー４
を通過する光線の変調が測定される。次に、上記変調の
内容はステッパのメモリ−内に記録され保存され、その
値は光軸上の基板高さに付加される。
【００２７】その後、周知の、いわゆる、曲線あてはめ
法が測定した関数値SS（ΔＺ）に適用される（ここでＺ
＝二次多項式で求めた基板高さの変化）。次にＳＳの極
値に相当する基板高さΔＺｆが結像面測定構造の設計用
参考値として計算される。この極値は、レジスト内で空
間像の最適鮮明度を得るための基板高さの点を表す。上
記極値は、レジスト内の潜像の最大鮮明度に対して、最
適リソグラフ焦点に正確に付加できる限定された手段で
ある。
【００２８】第２図は、本発明による結像面測定構造を
示す。例えば結像面ＩＰＭＳ３０の測定構造の正方形表
面が線図で示してある。本発明によれば、これは少なく
とも２種類のサブストラクチャ３１および３２に分割さ
れる。サブストラクチャは両方とも例えば、正方形にな
っており、幾何学的比例係数が互いに相異するだけであ
る。従ってマスク上に現れるサブストラクチャの一例に
つき以下詳細に説明する。
【００２９】このようなサブストラクチャを第３図およ
び第６図〜第９図に示す。本発明では、各サブストラク
チャはさらに部分サブストラクチャに分けられる。部分
サブストラクチャ３１１、３１２の配列の周期は、基本
位置周波数の半分に合致するのが望ましい。この場合、
各周期はサブストラクチャ３１の一辺に対し平行に延び
るストリップで構成され、基本格子のリブとスロットの
数に合致する数により決まる。図の例によれば、部分サ
ブストラクチャ３１１および３１２のストリップ幅は異
なる。それら部分サブストラクチャ３１１、３１２のス
トリップ幅の比率は自由に選べる。
【００３０】第４図および第５図の詳細図は、部分サブ
ストラクチャ３１１，３１２がさらに細部形状３１１
１，３１１２，３１２１，３１２２に分けられる状態を
示す。上記細部形状は、例えば縞形または矩形になって
いる。もちろん別の形状も可能である。しかしながら、
本発明の細部形状の基本条件は、部分サブストラクチャ
３１１または３１２のうち少なくとも一方の細部形状の
寸法が、投影システムの解像度限界と同じオーダーの大
きさとしなければならないことである。本発明によれ
ば、細部形状の配列は位置周波数ゼロを有する周期的格
子で構成される（極端な場合）。第４図の詳細図では、
部分サブストラクチャ３１１は、透明および不透明な
（例えばクロ−ム皮覆した）正方形３１１１および３１
１２から構成される市松模様を有している。正方形３１
１１のサイズは、例えば、0.3 〜1（λ／ＮＡ）の範囲
であり、本実施例では、0.55（λ／ＮＡ）とされる。
【００３１】一方、サブストラクチャ３１２は、例えば
大きさが1000mm-1のオ−ダ−の位置周波数を有する等間
隔リブおよびスロットを備えた矩形格子から構成され
る。各種サブストラクチャの幅は約８μｍであることが
望ましく、その長さは少なくとも基本アライメントマー
ク８の長さと同じでなければならない。
【００３２】サブストラクチャの細部形状として、単一
格子の代わりに位置周波数の異なる数個の格子を用いる
ことも可能である。この場合、サブストラクチャ３１は
二方向に分割される。言い換えれば、基本格子のリブと
スロットに対し直角に分割すると共に、少なくとも一組
のサブストラクチャに対しリブとスロットに平行な分割
が行われる。図示の例では、細部形状として３個の矩形
格子が設けてあり、これらは1000 〜1500mm-1の範囲に
ある位置周波数を有する。
【００３３】更に、サブストラクチャ３１１の細部形状
として、市松模様の代わりに2000mm-1の位置周波数を有
する格子を設けてもよい。この場合、基本格子８のリブ
に対し直角のリブを配設する。結像面ＩＰＭＳの測定構
造に関する本実施例では、一つの影像高さに対する結像
面測定マークの照射を少なくとも２段階で行い、各々基
準照射量の半分を用いるのが望ましい。このようにすれ
ば、ウェハは基本格子８のリブに平行に移行して、一回
目の照射時に照射されなかった細部形状３１２の領域
が、二回目の照射時に照射されて好都合である。
【００３４】第６図は本発明によるサブストラクチャの
実施例を示す。これは解像限界付近の周波数ν１及びν
２を有する、２つの矩形格子の透明度を付加することに
よって得たものであり、両周波数の差Ｖは基本格子の位
置周波数の半分に正確に一致する。
【００３５】単一測定マークに３つの格子の組合わせを
用いることも可能である。更に、本発明によれば、基本
格子のリブに対し直角方向にサブストラクチャ３１の細
部形状３１１を設けることもできる。この場合も、それ
ぞれ位置周波数ν１,ν２,ν ３が解像限界に近い矩形格
子の配列で構成されるサブストラクチャ３１を設けるこ
ができる。リブとスロットの幅に対し等距離に矩形格子
を配置することが望ましいことは一般論的に事実であ
る。本発明によれば、サブストラクチャは光学的に均質
な領域、すなわち非構造物、被覆または非被覆領域とし
て設計される。
【００３６】特定の応用例に関して述べた上記プロセス
は、鏡像力場の中心部以外に，特に鏡像力場の周端部を
含んだ複数の結像点の場合にも同様に適用される。これ
は、光軸またはウェハ表面に対し最も鮮明な像を結ぶ面
の傾きを決定し修正することが、本発明によって可能と
なることを示すものである。その上、両同一座標に関し
結像面測定マークの像を結びそれらを測定することによ
り、投影光学系の非点収差を確定するために用いること
も可能である。
【００３７】これらの応用により、いわゆる技術的層状
構造の使用も可能となる。本発明によれば、上述の測定
マークを例えばエッチングスロット（いわゆるスクライ
ブライン）に露光することもできる。さらに、例えば本
発明を用いて生産ウェハを実際に露光する前に、最適鮮
明度を得るための焦点設定が確定できる。この最適鮮明
度の設定において、実際のマスク内容が生産ウェハ上に
露光される。こうして、生産ウェハへの現場測定やウェ
ハ高さの現場修正、すなわち望ましいオンライン監視や
オンライン修正が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ウェハステッパにおけるアライメント装置の
説明線図である。
【図２】 本発明による結像面測定構造の説明線図であ
る。
【図３】 結像面サブストラクチャの第１実施例の説明
線図である。
【図４】 図３の一部分の詳細線図である。
【図５】 図３における更に別の部分の詳細図である。
【図６】 結像面サブストラクチャの第２実施例の説明
線図である。
【図７】 結像面サブストラクチャの第３実施例の説明
線図である。
【図８】 結像面サブストラクチャの第４実施例の説明
線図である。
【図９】 結像面サブストラクチャの第５実施例の説明
線図である。
【符号の説明】
１ レンズ ２ レンズ ３ ウェハ（シリコン基板） ４ マスク ５ 露光レンズ ６ 電子検出装置 ７ １次絞り ８ アライメントマーク又はアライメントマーカー ９ キャリヤ １０ 入射光線（ビーム） １１ リブ １２ スロット ３０ 結像面測定構造（ＩＰＭＳ） ３１ サブストラクチャ ３２ サブストラクチャ ３１１ 部分サブストラクチャ ３１２ 部分サブストラクチャ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 レイナー・プフォール ベルギー国 ベー−3012 ウィルセーレ、 ポンプストラート 16番 (72)発明者 スティーブ・ウィッテコエック オランダ国 エヌエル−5571 ベルゲイ ク、ブレムドリーフ １番 (72)発明者 ロルフ・ゼルトマン ドイツ国 デー−8010 ドレスデン、ホー エ シュトラッセ 21番 Ｆターム(参考） 5F046 BA04 EA07 EB01 EB02 ED01 FA11 FB14

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板における感光層にマスクパターン画
    像を形成する装置であって、マスクホルダー、基板ホル
    ダー、上記マスクホルダーと上記基板ホルダーとの間に
    配置された投影レンズ系及び上記基板の感光層に投影光
    線により形成されたマスクパターンの未現像画像を測定
    する潜像検出手段により構成される、マスクパターン画
    像形成装置において、 上記潜像検出手段は、非化学線を使用し、上記投影レン
    ズ系を介して上記基板に対しマスクパターンを整列させ
    るとともにマスクアライメントマークと基板アライメン
    トマークとの一致を検出する、アライメント手段を含
    み、 上記アライメント手段は、電子信号処理回路と接続され
    た放射線感知検出器を含み、該電子信号処理回路におい
    て、潜像を検出する目的で、上記基板の感光層に形成さ
    れたマスクパターン像の潜像から発せられて上記放射線
    感知検出器に入射される、放射線の振幅が算定され、上
    記マスクマークの空間周波数が上記投影レンズ系の有効
    解像力と略同等とされるとともに当該アライメント手段
    の解像力よりもかなり大きくされたことを特徴とする、
    マスクパターン画像形成装置。
  2. 【請求項２】 マスクアライメントマークがラスターと
    され、基板アライメントマークが位相ラスターとされ、
    上記ラスターマークの１つにより回折された１次回折光
    のみがアライメント手段における放射線感知検出器に到
    達するようにされ、基板の感光層に形成された光学影像
    がラスターマークとされ、該ラスターマークは上記基板
    アライメントマークの周期と投影レンズ系の解像限界に
    ほぼ対応する周期との重ね合わせにより得られた周期を
    有するようにした、請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 アライメント手段がラスターマークの一
    つにより回折された１次回折光のみを放射線感知検出器
    に転送する、１次絞り手段を含む、請求項２に記載の装
    置。
  4. 【請求項４】 更に、基板にマスクマークの一連の潜像
    を形成するために、上記基板の感光層に対し投影レンズ
    系の像面位置を変更する手段を有し、該像面位置変更手
    段が電子信号処理回路と同期してそれぞれの関連する影
    像のコントラストを示す一連の信号を発生させるととも
    に最適像面位置を示す極限値を算定するようにした、請
    求項１〜請求項３のいずれかに記載の装置。
  5. 【請求項５】 基板の感光層にマスクパターンの一連の
    影像を結像させる目的で、投影放射線エネルギーを変化
    させる手段を含み、該エネルギー変化手段が電子信号処
    理回路と同期化されることにより、該電子信号処理回路
    は関連する影像のコントラストを示す一連の信号を発生
    可能とされるとともに最適投影放射線エネルギーを示す
    極値信号を算定可能とした、請求項１〜請求項３のいず
    れかに記載の装置。
  6. 【請求項６】 潜像検出手段がサブストラクチャから成
    る少なくとも１つのマーカーを含む、請求項１に記載の
    装置。
  7. 【請求項７】 潜像検出手段における少なくとも１つの
    マーカーが格子により形成された、請求項６に記載の装
    置。
  8. 【請求項８】 各サブストラクチャがサブマークにより
    形成された、請求項６又は請求項７に記載の装置。
  9. 【請求項９】 サブストラクチャの配列が周期的に繰り
    返されるものとされた、請求項８に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 各サブマークが微細サブマークにより
    形成され、これらの微細サブマークの形状寸法は、該ス
    トラクチャパラメータが露光器に対し最小解像力を有す
    るような大きさとした、請求項８又は請求項９に記載の
    装置。
  11. 【請求項１１】 各微細マークは、当該マークに入射さ
    れた第２放射線が回折されて該回折光の少なくとも一部
    が位置検出器の測定チャンネルに到達し、該測定チャン
    ネルにおいて光電変換手段を介して回折放射線強度を算
    定可能に分布するようにした、請求項１０に記載の装
    置。
  12. 【請求項１２】 サブストラクチャ表面がそれぞれ位置
    周波数ν１及びν２を有する、２つの互いに平行な矩形
    格子の配列をもって形成された、請求項６〜請求項１１
    のいずれかに記載の装置。
  13. 【請求項１３】 位置周波数ν１及びν２が露光器によ
    る分離可能限界の位置周波数に相当するオーダーのもの
    とされ、これらの位置周波数差が基本格子の位置周波数
    に相当するものとされる、請求項１２に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 サブマークが四角形格子を市松模様状
    に交互配列して成るマークとされ、該マークの形状寸法
    が露光器の解像限界範囲内の大きさとされる、請求項６
    〜請求項１３のいずれかに記載の装置。
  15. 【請求項１５】 少なくとも１つのサブストラクチャが
    透明あるいは不透明とされる、請求項６〜請求項１４の
    いずれかに記載の装置。
  16. 【請求項１６】 基板の上面に少なくとも１つのマーカ
    ーが配置された、請求項６〜請求項１５のいずれかに記
    載の装置。
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