JPH033374B2 - - Google Patents
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- JPH033374B2 JPH033374B2 JP60045023A JP4502385A JPH033374B2 JP H033374 B2 JPH033374 B2 JP H033374B2 JP 60045023 A JP60045023 A JP 60045023A JP 4502385 A JP4502385 A JP 4502385A JP H033374 B2 JPH033374 B2 JP H033374B2
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- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/4257—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors applied to monitoring the characteristics of a beam, e.g. laser beam, headlamp beam
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- G—PHYSICS
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
- G03F7/70133—Measurement of illumination distribution, in pupil plane or field plane
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/70591—Testing optical components
- G03F7/706—Aberration measurement
-
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Epidemiology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、リソグラフイー装置の性能を評価し
測定するため装置、さらに具体的にいえば、シリ
コン・ウエハ上に作られた光電検出器のアレイか
らの瞬間的電気読取り技術を、リソグラフイー装
置のリアルタイム特性化のためおよび電子ビー
ム、イオンビーム、Ｘ線の光学的パラメータ評価
のためのコンピユータと併せて用いて、投射リソ
グラフイー・システムの光学パラメータをモニタ
するための装置に関するものである。
測定するため装置、さらに具体的にいえば、シリ
コン・ウエハ上に作られた光電検出器のアレイか
らの瞬間的電気読取り技術を、リソグラフイー装
置のリアルタイム特性化のためおよび電子ビー
ム、イオンビーム、Ｘ線の光学的パラメータ評価
のためのコンピユータと併せて用いて、投射リソ
グラフイー・システムの光学パラメータをモニタ
するための装置に関するものである。
光学系のモニタにシリコン上に作られた光電検
出器を一般に使用することは、先行技術で記載さ
れている。
出器を一般に使用することは、先行技術で記載さ
れている。
アイ・ビー・エムのテクニカル・デイスクロー
ジヤー・ブリテン、第23巻、第12号、1981年５月
5601頁は、シリコン検出装置で光学的検出を行な
う方法を記載している。この検出器は、それぞれ
２個のｐ−ｎ接合素子を含む複数の検出セルから
なつている。
ジヤー・ブリテン、第23巻、第12号、1981年５月
5601頁は、シリコン検出装置で光学的検出を行な
う方法を記載している。この検出器は、それぞれ
２個のｐ−ｎ接合素子を含む複数の検出セルから
なつている。
米国特許第4329049号は、レンズの屈折特性を
決定するために、電気的に走査する線形フオトダ
イオード・アレイをコンピユータと併せて使用す
ることを教示している。
決定するために、電気的に走査する線形フオトダ
イオード・アレイをコンピユータと併せて使用す
ることを教示している。
米国特許第3938894号は、レンズの焦点条件を
検出するために基板上で複数のフオトダイオード
を使用することを開示している。
検出するために基板上で複数のフオトダイオード
を使用することを開示している。
アイ・ビー・エムのテクニカル・デイスクロー
ジヤ・ブリテン、第25巻、第7B号、1982年12月
の3654頁は、像検出フオトダイオード・アレイの
変調伝達関数の測定手段を示している。
ジヤ・ブリテン、第25巻、第7B号、1982年12月
の3654頁は、像検出フオトダイオード・アレイの
変調伝達関数の測定手段を示している。
アイ・ビー・エムのテクニカル・デイスクロー
ジヤ・ブリテン、第25巻、第10号、1983年３月の
5052頁は、電気的装置試験に代わる光学的方法を
開示している。
ジヤ・ブリテン、第25巻、第10号、1983年３月の
5052頁は、電気的装置試験に代わる光学的方法を
開示している。
米国特許第4281927号は、回転デイスクによつ
て走査される光電セルを利用した集束技術を教示
している。
て走査される光電セルを利用した集束技術を教示
している。
光学的リソグラフイー・システムの性能を評価
するには、輝度分布、レンズ歪み、減光度
（reduction factor）、全視野位置でのレンズ変調
伝達関数、位置合せ誤差、焦点制御、線幅分布な
ど多数のパラメータを評価しなければならない。
ここで、変調伝達関数（MTF）とは光学系の出
力像と入力像のコントラストの比として定義さ
れ、 MTF＝出力像のコントラスト／入力像のコントラス
ト で表わされる。かかる評価を実現するための典型
的な方法は、評価用に特別に設計されたマスク・
パターンを使つて、フオトレジストの露光と現像
を行なうことを含んでいる。かかる撮像工程の後
に、ウエハを光学検査にかけ、またはさらに処理
して電気的に測定可能なパターンを形成する。前
者の手順は膨大な時間がかかることがしばしばで
あるが、後者の方法では、データ収集に必要な時
間が大幅に減るものの、さらにかなりの処理が必
要である。
するには、輝度分布、レンズ歪み、減光度
（reduction factor）、全視野位置でのレンズ変調
伝達関数、位置合せ誤差、焦点制御、線幅分布な
ど多数のパラメータを評価しなければならない。
ここで、変調伝達関数（MTF）とは光学系の出
力像と入力像のコントラストの比として定義さ
れ、 MTF＝出力像のコントラスト／入力像のコントラス
ト で表わされる。かかる評価を実現するための典型
的な方法は、評価用に特別に設計されたマスク・
パターンを使つて、フオトレジストの露光と現像
を行なうことを含んでいる。かかる撮像工程の後
に、ウエハを光学検査にかけ、またはさらに処理
して電気的に測定可能なパターンを形成する。前
者の手順は膨大な時間がかかることがしばしばで
あるが、後者の方法では、データ収集に必要な時
間が大幅に減るものの、さらにかなりの処理が必
要である。
従つて、従来の評価装置は、時間の多くかかる
遅いものであり、自動化するのが困難なものであ
つた。
遅いものであり、自動化するのが困難なものであ
つた。
本発明の目的は、シリコン・ウエハ上に作られ
た光電検出器のアレイからの瞬間的電気読取り技
術を用いて、投射リソグラフイー・システムの光
学パラメータをモニタする装置を提供することで
ある。
た光電検出器のアレイからの瞬間的電気読取り技
術を用いて、投射リソグラフイー・システムの光
学パラメータをモニタする装置を提供することで
ある。
本発明が先行技術と異なる所は、輝度、変調伝
達関数（MTF）、焦点、位置合せなどの特性を含
む、リソグラフイー・システムからの像投射を評
価するために、放射線感応性の検出器を備えた独
特のマスクをコンパイル手段と併用することであ
る。
達関数（MTF）、焦点、位置合せなどの特性を含
む、リソグラフイー・システムからの像投射を評
価するために、放射線感応性の検出器を備えた独
特のマスクをコンパイル手段と併用することであ
る。
本発明により、シリコン・ウエハ上に作つた光
電検出器のアレイからの瞬間的電気読取り技術を
使つた、したがつて露光、現像、試験パターンの
検査などの時間のかかる従来の手順を避けること
ができる、投射リソグラフイー・システムの光学
パラメータをモニタする装置が提供される。上記
の各パラメータを抽出するため、小型コンピユー
タを使つて各センサからのデータを処理する。
電検出器のアレイからの瞬間的電気読取り技術を
使つた、したがつて露光、現像、試験パターンの
検査などの時間のかかる従来の手順を避けること
ができる、投射リソグラフイー・システムの光学
パラメータをモニタする装置が提供される。上記
の各パラメータを抽出するため、小型コンピユー
タを使つて各センサからのデータを処理する。
本発明は、リソグラフイーに使用できる他に、
集積回路技術を利用して、投射位置合せ装置用以
外の任意のレンズのレンズ試験に新機軸をもたら
す。光学台とレンズ視野の少数の点でのナイフエ
ツジ走査（knife edge scan）を用いる代りに、
精密リニア・モータまたはレーザ・テーブルで正
確に走査される準備のできた検出器マトリツクス
で、もはや全視野を覆うことができる。
集積回路技術を利用して、投射位置合せ装置用以
外の任意のレンズのレンズ試験に新機軸をもたら
す。光学台とレンズ視野の少数の点でのナイフエ
ツジ走査（knife edge scan）を用いる代りに、
精密リニア・モータまたはレーザ・テーブルで正
確に走査される準備のできた検出器マトリツクス
で、もはや全視野を覆うことができる。
第１図を参照しながら、本発明を説明する。第
１図に図示されたシステムは、紫外光源などの放
射線源２、光源２からの照射光をマスクし、投射
レンズ６を経て、Ｘ−Ｙステツプ式テーブルに取
りつけられた半導体ウエハ２８上に向う投射マス
ク４を含んでいる。
１図に図示されたシステムは、紫外光源などの放
射線源２、光源２からの照射光をマスクし、投射
レンズ６を経て、Ｘ−Ｙステツプ式テーブルに取
りつけられた半導体ウエハ２８上に向う投射マス
ク４を含んでいる。
コンピユータ３は標準的デジタル・データ処理
装置であり、テーブル８用のＸ−Ｙ駆動機構を制
御するために備えられている。コンピユータ３
は、垂直方向移動用のＺ駆動機構をも制御する。
後で説明するように、別法としてＺ駆動機構７を
レンズ６、ウエハ２８またはマスク４を移動させ
るように接着することもできる。また、望まれる
のは、三つの構造の相対移動なので、Ｘ−Ｙ駆動
機構５をマスク４またはウエハ２８に適用するこ
ともできる。例えば、レンズ６を移動させ、マス
ク４を静止させても、その逆にしてもよい。電気
制御信号に応じて構造要素をＸ、ＹまたはＺ方向
に移動させる機構は、当該技術でよく知られてい
る。
装置であり、テーブル８用のＸ−Ｙ駆動機構を制
御するために備えられている。コンピユータ３
は、垂直方向移動用のＺ駆動機構をも制御する。
後で説明するように、別法としてＺ駆動機構７を
レンズ６、ウエハ２８またはマスク４を移動させ
るように接着することもできる。また、望まれる
のは、三つの構造の相対移動なので、Ｘ−Ｙ駆動
機構５をマスク４またはウエハ２８に適用するこ
ともできる。例えば、レンズ６を移動させ、マス
ク４を静止させても、その逆にしてもよい。電気
制御信号に応じて構造要素をＸ、ＹまたはＺ方向
に移動させる機構は、当該技術でよく知られてい
る。
後で説明するように、ウエハ２８は光源２から
の放射線に応答する複数の放射線源検出器を含ん
でいる。これらの検出器は、コンピユータ３によ
つて制御される通常の電源１１を使つており、検
出器からの出力信号が導線１３によつてコンピユ
ータに接続されている。
の放射線に応答する複数の放射線源検出器を含ん
でいる。これらの検出器は、コンピユータ３によ
つて制御される通常の電源１１を使つており、検
出器からの出力信号が導線１３によつてコンピユ
ータに接続されている。
第２図は第１図に示した半導体ウエハ２８上に
配置された、複数の同一の光電検出器１０，１
２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６
を概略的に描いたもので、各検出器はウエハの横
方向に等間隔で配置され、寸法が100μｍ×100μ
ｍのオーダの正方形をしている。各光電検出器
は、フオトダイオードでも光導電体でもよい。ま
ず、各検出器を第１図に示した通常のＸ−Ｙシス
テム・ステツピング装置を用いて同じ視野位置に
ステツピングし出力を記録して、検出器の相対感
度と面積を較正（calibrate）する。ことステツ
ピング装置は、（輝度を同一にするため）ウエハ
２８を所与の視野位置に対して相対移動させる精
密リニア・モータまたはレーザ・テーブルなどで
ある。次にすべての検出器がその位置に静止した
ままで、視野照明の輝度分布をマツプ・アウトす
ることができる。
配置された、複数の同一の光電検出器１０，１
２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６
を概略的に描いたもので、各検出器はウエハの横
方向に等間隔で配置され、寸法が100μｍ×100μ
ｍのオーダの正方形をしている。各光電検出器
は、フオトダイオードでも光導電体でもよい。ま
ず、各検出器を第１図に示した通常のＸ−Ｙシス
テム・ステツピング装置を用いて同じ視野位置に
ステツピングし出力を記録して、検出器の相対感
度と面積を較正（calibrate）する。ことステツ
ピング装置は、（輝度を同一にするため）ウエハ
２８を所与の視野位置に対して相対移動させる精
密リニア・モータまたはレーザ・テーブルなどで
ある。次にすべての検出器がその位置に静止した
ままで、視野照明の輝度分布をマツプ・アウトす
ることができる。
変調伝達関数を測定するため、両方向に幅0.5μ
ｍ−5μｍの線（開口）からなる特別用マスクを
使つて、第２図に点線で示した像３０を投射する
像３０は、一例として垂直になるように選んであ
る。同様の一組の水平線開口を使つて、Ｙ方向の
リソグラフイー・パラメータを評価する。第３図
はこのマスクで生成されるステツプ関数を表して
いる。線像３０が検出器の端を横切るとき第２図
の各検出器からの出力が同時に変位関数として記
録される。結果は、第４図に示したｆ（ｘ）のよ
うな形になる。次に、第５図のように線像の輝度
ｇ（ｘ）＝df（ｘ）／dxが復元される。検出器のデ
イメンシヨンと応答特性を予め較正しておいた場
合、線が正方形の中へ入つたとき、マスクの線幅
Ｗも出力foから決定できる。インコヒーレントな
系では、Ｘ方向の変調伝達関数は次式で表され
る。
ｍ−5μｍの線（開口）からなる特別用マスクを
使つて、第２図に点線で示した像３０を投射する
像３０は、一例として垂直になるように選んであ
る。同様の一組の水平線開口を使つて、Ｙ方向の
リソグラフイー・パラメータを評価する。第３図
はこのマスクで生成されるステツプ関数を表して
いる。線像３０が検出器の端を横切るとき第２図
の各検出器からの出力が同時に変位関数として記
録される。結果は、第４図に示したｆ（ｘ）のよ
うな形になる。次に、第５図のように線像の輝度
ｇ（ｘ）＝df（ｘ）／dxが復元される。検出器のデ
イメンシヨンと応答特性を予め較正しておいた場
合、線が正方形の中へ入つたとき、マスクの線幅
Ｗも出力foから決定できる。インコヒーレントな
系では、Ｘ方向の変調伝達関数は次式で表され
る。
MTF（fx）＝Ｇ（fx）／Ｈ（fx）
ただし、Ｇ（fx）、Ｈ（fx）は、それぞれｇ（ｘ）
と方形マスク関数ｈ（ｘ）のフーリエ変換である。
同様に、同じマスクのＹ方向（すなわち水平方
向）の線を使つて、MTF（fg）が評価できる。こ
のフーリエ法では、完全にインコヒーレントな照
明を仮定している。したがつて、インコヒーレン
ト状態に近くするため、集光レンズの口径は完全
に開かなければならない。インコヒーレント
MTFを評価した後、周知の公式を理論的に使つ
て、実際の集光レンズ設定時の変調伝達関数を計
算することができる。実際の集光レンズ設定の変
調伝達関数を評価するもう一つの方法は、第６図
に示した一組の等しい線とスペースを走査するこ
とである。その場合、線幅ｗは当該の空間周波数
によつて決まる。（g1＋g2＋g3）／３＝gnaxや
（g4＋g5）／２＝gnioなど、パターンの中央部分で
測定した輝度を使つて、次式から特定の空間周波
数（fw）と視野位置（ｕ、ｖ）での変調伝達関
数を評価することができる。
と方形マスク関数ｈ（ｘ）のフーリエ変換である。
同様に、同じマスクのＹ方向（すなわち水平方
向）の線を使つて、MTF（fg）が評価できる。こ
のフーリエ法では、完全にインコヒーレントな照
明を仮定している。したがつて、インコヒーレン
ト状態に近くするため、集光レンズの口径は完全
に開かなければならない。インコヒーレント
MTFを評価した後、周知の公式を理論的に使つ
て、実際の集光レンズ設定時の変調伝達関数を計
算することができる。実際の集光レンズ設定の変
調伝達関数を評価するもう一つの方法は、第６図
に示した一組の等しい線とスペースを走査するこ
とである。その場合、線幅ｗは当該の空間周波数
によつて決まる。（g1＋g2＋g3）／３＝gnaxや
（g4＋g5）／２＝gnioなど、パターンの中央部分で
測定した輝度を使つて、次式から特定の空間周波
数（fw）と視野位置（ｕ、ｖ）での変調伝達関
数を評価することができる。
MTF（fw、ｕ、ｖ）＝gnax（fw、ｕ、ｖ）−gnio（fw
、ｕ、ｖ）／gnax＋gnio g1、g2、g3など内部の線の中心での輝度は、原
則としてgnaxとみなすことができる。ノイズや他
の実際上の欠陥による測定誤差を最小にするため
の平均を取る。外側の２本の線は、近似条件が異
なるので、計算から除外する。
、ｕ、ｖ）／gnax＋gnio g1、g2、g3など内部の線の中心での輝度は、原
則としてgnaxとみなすことができる。ノイズや他
の実際上の欠陥による測定誤差を最小にするため
の平均を取る。外側の２本の線は、近似条件が異
なるので、計算から除外する。
視野を横切る焦点条件を見つけるために、ウエ
ハの垂直位置を様々に（例えば第１図に示すよう
な光学軸に並行な２方向の各位置）変えて、上記
の手順を繰返し、各位置で最も鮮明な像を決定す
る。先に述べたように、ウエハ、レンズ６または
マスク４は垂直位置に移動することができる。レ
ンズ歪と減光誤差も、変調伝達関数の測定中に各
検出器間で線プロフイルの相対位置を比較するこ
とによつて決定される。レーザ干渉計テーブルを
備えた既存の測定手段を用いて、各検出器端部の
間隔、およびマスク上の各線の間隔を予め決定す
ることができる。別法としては、ステツプアンド
リピート式位置合せ装置を試験するとき、各検出
器を特定のマスク像を横切つてステツピングする
ことによつて、検出器位置を較正する。第２の方
法を用いると、チヤツキング偏差（chucking
variations）による検出器の変位をなくすことが
できる。
ハの垂直位置を様々に（例えば第１図に示すよう
な光学軸に並行な２方向の各位置）変えて、上記
の手順を繰返し、各位置で最も鮮明な像を決定す
る。先に述べたように、ウエハ、レンズ６または
マスク４は垂直位置に移動することができる。レ
ンズ歪と減光誤差も、変調伝達関数の測定中に各
検出器間で線プロフイルの相対位置を比較するこ
とによつて決定される。レーザ干渉計テーブルを
備えた既存の測定手段を用いて、各検出器端部の
間隔、およびマスク上の各線の間隔を予め決定す
ることができる。別法としては、ステツプアンド
リピート式位置合せ装置を試験するとき、各検出
器を特定のマスク像を横切つてステツピングする
ことによつて、検出器位置を較正する。第２の方
法を用いると、チヤツキング偏差（chucking
variations）による検出器の変位をなくすことが
できる。
この検出器マトリツクスを使つて、多数の位置
合せ状況を研究することができる。チヤツキング
偏差は、今考察したオンチヤツク較正法を使つて
検出器位置を決定し、すべての検出器を含むウエ
ハを解除し再チヤツクした後で第２の読取値と比
較することによつて評価できる。検出器を含むウ
エハをしつかりチエツクして較正しておけば、温
度変化とマスク・レンズ間距離の変化による位置
合せ誤差を、瞬間的に得ることができる。
合せ状況を研究することができる。チヤツキング
偏差は、今考察したオンチヤツク較正法を使つて
検出器位置を決定し、すべての検出器を含むウエ
ハを解除し再チヤツクした後で第２の読取値と比
較することによつて評価できる。検出器を含むウ
エハをしつかりチエツクして較正しておけば、温
度変化とマスク・レンズ間距離の変化による位置
合せ誤差を、瞬間的に得ることができる。
本発明の原理にもとづくシリコン・ウエハ上の
紫外線感応性検出器のアレイを製造するための２
つの実施例について説明する。一つの実施例で
は、検出器はイオン注入した光起電ダイオードで
あり、もう一つの実施例では、検出器は基板から
絶縁されたポリシリコンなどの光導電体の被着膜
でできている。フオトダイオードは、ゼロ・バイ
アスで作動することができ、検出器領域で吸収さ
れる光子の数に比例する接合電流を読取るための
相互コンダクタンス型増幅器が続いている。第７
図には、ｎ型基板３２のｐ＋領域の選択的注入に
よつてダイオードを形成する概略構造が示してあ
る。接合の下に穴ができることによる漏話が隣接
の検出器によつて捨われるのを避けるため、接合
の深さは、シリコンの紫外吸収係数（α）の逆数
よりもずつと大きくすべきである。400nｍの紫
外光では、αは大体５×104cm-1であり、1μｍの
接合で充分である。ダイオードの形成後、２レベ
ルのメタライゼーシヨン３４と３６を利用する。
第１レベルのメタライゼーシヨン３６は、電気信
号を取り出して光学的面積を定義するためのもの
であり、第２レベルのメタライゼーシヨン３４
は、各装置間の第ｎ領域をuv放射線から遮蔽す
るために使用される。第２レベルにメタライゼー
シヨン・セグメント３５を形成するが、これはシ
リコン基板に電流を通すためのものである。第１
のメタライゼーシヨンのエツジによる回折効果
は、それが検出器の強い吸収領域から0.5μｍ以内
の所にあるために無視できる。ｐ＋領域の上の酸
化物３８の厚さは、入射光エネルギーの85％以上
がシリコン中で吸収されたように選択できる。第
７図のフオトダイオード構造の平面図が、第１１
図に示してある。ここでは、第１レベルのメタラ
イゼーシヨン３６と領域３５の間の光誘導電流を
測定する。光導電体アレイの場合、概略的断面は
第９図に示した光導電体アレイのレベル・メタラ
イゼーシヨンしか必要でない実施例である。メタ
ライゼーシヨン４０と光導電体４４が基板上に配
置されている。光導電体４４はポリシリコンでで
きている。第９図の光導電体構造の平面図が、第
１２図に示してある。ここではメタライゼーシヨ
ン４０と４１の間で抵抗を測定する。
紫外線感応性検出器のアレイを製造するための２
つの実施例について説明する。一つの実施例で
は、検出器はイオン注入した光起電ダイオードで
あり、もう一つの実施例では、検出器は基板から
絶縁されたポリシリコンなどの光導電体の被着膜
でできている。フオトダイオードは、ゼロ・バイ
アスで作動することができ、検出器領域で吸収さ
れる光子の数に比例する接合電流を読取るための
相互コンダクタンス型増幅器が続いている。第７
図には、ｎ型基板３２のｐ＋領域の選択的注入に
よつてダイオードを形成する概略構造が示してあ
る。接合の下に穴ができることによる漏話が隣接
の検出器によつて捨われるのを避けるため、接合
の深さは、シリコンの紫外吸収係数（α）の逆数
よりもずつと大きくすべきである。400nｍの紫
外光では、αは大体５×104cm-1であり、1μｍの
接合で充分である。ダイオードの形成後、２レベ
ルのメタライゼーシヨン３４と３６を利用する。
第１レベルのメタライゼーシヨン３６は、電気信
号を取り出して光学的面積を定義するためのもの
であり、第２レベルのメタライゼーシヨン３４
は、各装置間の第ｎ領域をuv放射線から遮蔽す
るために使用される。第２レベルにメタライゼー
シヨン・セグメント３５を形成するが、これはシ
リコン基板に電流を通すためのものである。第１
のメタライゼーシヨンのエツジによる回折効果
は、それが検出器の強い吸収領域から0.5μｍ以内
の所にあるために無視できる。ｐ＋領域の上の酸
化物３８の厚さは、入射光エネルギーの85％以上
がシリコン中で吸収されたように選択できる。第
７図のフオトダイオード構造の平面図が、第１１
図に示してある。ここでは、第１レベルのメタラ
イゼーシヨン３６と領域３５の間の光誘導電流を
測定する。光導電体アレイの場合、概略的断面は
第９図に示した光導電体アレイのレベル・メタラ
イゼーシヨンしか必要でない実施例である。メタ
ライゼーシヨン４０と光導電体４４が基板上に配
置されている。光導電体４４はポリシリコンでで
きている。第９図の光導電体構造の平面図が、第
１２図に示してある。ここではメタライゼーシヨ
ン４０と４１の間で抵抗を測定する。
典型的なリソグラフイー・システムでは、紫外
線強度は100ｍＷ／cm2のオーダーであり、検出器
上で２×1017／sec・cm2の光子束と同等である。
この場合、1μｍ×100μｍの線像からの光誘導電
流は３×10-8Aとなり、ダイオードと増幅器のノ
イズ限界より上である。さらに、刻時式シフト・
レジスタで駆動されるオンチツプまたはオフチツ
プMOSスイツチを使つて、検出器信号を直列出
力に変換する場合には、すべての並列検出器信号
を処理するのに、一つのビデオ増幅器しか要らな
い。第１１図に示した第７図のフオトダイオード
構造の平面図をミニコンピユータにインターフエ
ースすると、このような光検出器のアレイは、光
学的投射システムの特性を記述する際に非常に有
用な工具となる。
線強度は100ｍＷ／cm2のオーダーであり、検出器
上で２×1017／sec・cm2の光子束と同等である。
この場合、1μｍ×100μｍの線像からの光誘導電
流は３×10-8Aとなり、ダイオードと増幅器のノ
イズ限界より上である。さらに、刻時式シフト・
レジスタで駆動されるオンチツプまたはオフチツ
プMOSスイツチを使つて、検出器信号を直列出
力に変換する場合には、すべての並列検出器信号
を処理するのに、一つのビデオ増幅器しか要らな
い。第１１図に示した第７図のフオトダイオード
構造の平面図をミニコンピユータにインターフエ
ースすると、このような光検出器のアレイは、光
学的投射システムの特性を記述する際に非常に有
用な工具となる。
一例として光学的リソグラフイーを使用した
が、本発明はＸ線リソグラフイー・システムにも
応用できる。電子ビームおよびイオン・ビーム・
リソグラフイーの走査にも、検出器信号を予めわ
かつている電子線走査時定数にもとづいて適当に
積分する限りで、この体系が応用できる。しか
し、第７図の第２の金属層や第９図の金属層のよ
うな遮蔽導線でもこれらの荷電粒子によつて電流
が誘導されるので、検出器の設計を変更しなけれ
ばならない。フオトダイオードでは、第８図に示
すように光を遮蔽する第１の金属層３４を拡大し
接地して信号を収集する第２の金属層３６を保護
すべきである。ただし、層３４と３６は絶縁体４
６で分離されている。光導電体の場合は、第１０
図に示すような、絶縁層５０で層４４から分離さ
れた追加的遮蔽金属層４８が必要である。
が、本発明はＸ線リソグラフイー・システムにも
応用できる。電子ビームおよびイオン・ビーム・
リソグラフイーの走査にも、検出器信号を予めわ
かつている電子線走査時定数にもとづいて適当に
積分する限りで、この体系が応用できる。しか
し、第７図の第２の金属層や第９図の金属層のよ
うな遮蔽導線でもこれらの荷電粒子によつて電流
が誘導されるので、検出器の設計を変更しなけれ
ばならない。フオトダイオードでは、第８図に示
すように光を遮蔽する第１の金属層３４を拡大し
接地して信号を収集する第２の金属層３６を保護
すべきである。ただし、層３４と３６は絶縁体４
６で分離されている。光導電体の場合は、第１０
図に示すような、絶縁層５０で層４４から分離さ
れた追加的遮蔽金属層４８が必要である。
本発明により、チツプ上の光起電ダイオードま
たは光導電体のマトリツクス・アレイを、リング
ラフイー装置のリアルタイム特性化および電子ビ
ーム、イオン・ビーム、Ｘ線の光学的パラメータ
評価のためのコンピユータと併せ用いたモニタ装
置が提供され、投射リソグラフイ・システムの光
学パラメータを迅速に評価することができる。
たは光導電体のマトリツクス・アレイを、リング
ラフイー装置のリアルタイム特性化および電子ビ
ーム、イオン・ビーム、Ｘ線の光学的パラメータ
評価のためのコンピユータと併せ用いたモニタ装
置が提供され、投射リソグラフイ・システムの光
学パラメータを迅速に評価することができる。
また、本発明により、輝度、変調伝達関数、焦
点、位置合せの各特性を含む、リソグラフイー・
システムからの光投射を評価するために、光感応
性検出器を備えた独特のマスクを使用する、モニ
タ装置が提供され、モニタ装置の自動化がはかれ
る。
点、位置合せの各特性を含む、リソグラフイー・
システムからの光投射を評価するために、光感応
性検出器を備えた独特のマスクを使用する、モニ
タ装置が提供され、モニタ装置の自動化がはかれ
る。
さらに、本発明により、Ｘ線や電子ビームなど
他のリソグラフイー・システムにも応用できる、
光学的リソグラフイー装置を自動的に迅速に特性
化し評価するための装置を提供することができ、
半導体装置製造の自動化に寄与する。
他のリソグラフイー・システムにも応用できる、
光学的リソグラフイー装置を自動的に迅速に特性
化し評価するための装置を提供することができ、
半導体装置製造の自動化に寄与する。
第１図は、本発明の原理にもとづく、リソグラ
フイー装置用リアルタイムモニタ装置を概略的に
示したブロツク図である。第２図は、第１図の装
置に使用できる光電検出器のマトリツクスを特殊
なマスクと一緒に概略的に示した平面図である。
第３図、第４図、第５図は、第２図に示した光電
検出器のマトリツクスの操作を説明するのに役立
つ、一連の波形を示した波形図である。第６図
は、本発明に使用される別の変調伝達関数測定体
系の概略図である。第７図、第８図は、本発明の
一実施例に使用できるフオトダイオード・デバイ
スの概略的断面図である。第９図、第１０図は、
本発明の一実施例に使用できる光導電体デバイス
の概略的断面図である。第１１図は、第７図に示
したフオトダイオード・デバイスのレイアウトを
示す平面図である。第１２図は、第９図に示した
光導電体デバイスのレイアウトを示す平面図であ
る。 ２……放射線源、３……コンピユータ、４……
マスク、５……Ｘ、Ｙ駆動機構、６……レンズ、
７……Ｚ駆動機構、８……テーブル、２８……ウ
エハ。
フイー装置用リアルタイムモニタ装置を概略的に
示したブロツク図である。第２図は、第１図の装
置に使用できる光電検出器のマトリツクスを特殊
なマスクと一緒に概略的に示した平面図である。
第３図、第４図、第５図は、第２図に示した光電
検出器のマトリツクスの操作を説明するのに役立
つ、一連の波形を示した波形図である。第６図
は、本発明に使用される別の変調伝達関数測定体
系の概略図である。第７図、第８図は、本発明の
一実施例に使用できるフオトダイオード・デバイ
スの概略的断面図である。第９図、第１０図は、
本発明の一実施例に使用できる光導電体デバイス
の概略的断面図である。第１１図は、第７図に示
したフオトダイオード・デバイスのレイアウトを
示す平面図である。第１２図は、第９図に示した
光導電体デバイスのレイアウトを示す平面図であ
る。 ２……放射線源、３……コンピユータ、４……
マスク、５……Ｘ、Ｙ駆動機構、６……レンズ、
７……Ｚ駆動機構、８……テーブル、２８……ウ
エハ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 放射線源及び収束された放射線を初期の平面
上に投射するための放射線集束レンズを含む、リ
ソグラフイー投射装置と、 前記所期の平面内に配置されたウエハ上にマト
リツクス形に配列され、放射線に応じて電気出力
信号を生ずる、複数の放射線感応性検出器と、 前記放射線源と前記放射線感応性検出器の間の
集束放射線経路中に配置され、前記放射線感応性
検出器の各々の選択された部分にそれぞれ線像を
形成するように線状の開孔が設けられたマスク
と、 前記ウエハと前記マスクの前記放射線集束レン
ズに対する相対的位置を前記平面に平行な方向に
逐次的に変えて、前記放射線感応性検出器に対す
る前記線像の相対位置を変化させるための駆動機
構と、 前記複数の放射線感応性検出器の各々に接続さ
れ、前記線像のプロフイルを決定するために前記
検出器に対する前記線像の相対的位置の関数とし
て前記各検出器によつて生成される検出された出
力信号を記録するための記録装置と、 を含む、リソグラフイー装置のモニタ装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US626496 | 1984-06-29 | ||
| US06/626,496 US4585342A (en) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | System for real-time monitoring the characteristics, variations and alignment errors of lithography structures |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6115328A JPS6115328A (ja) | 1986-01-23 |
| JPH033374B2 true JPH033374B2 (ja) | 1991-01-18 |
Family
ID=24510608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60045023A Granted JPS6115328A (ja) | 1984-06-29 | 1985-03-08 | リソグラフィー装置のモニタ装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4585342A (ja) |
| EP (1) | EP0170013B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6115328A (ja) |
| DE (1) | DE3582197D1 (ja) |
Families Citing this family (57)
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