JPH06163348A - 基板上にマスクパターンを投影する装置及び方法 - Google Patents

基板上にマスクパターンを投影する装置及び方法

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JPH06163348A
JPH06163348A JP3078731A JP7873191A JPH06163348A JP H06163348 A JPH06163348 A JP H06163348A JP 3078731 A JP3078731 A JP 3078731A JP 7873191 A JP7873191 A JP 7873191A JP H06163348 A JPH06163348 A JP H06163348A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】映像位置と映像品質を迅速に決定し、映像品質
を最良化する。 【構成】調整装置及び焦点合わせ装置FD，基板台位置決
め装置(IF)と同時に投影映像検出手段を具えたリソグラ
フィー投影装置等から構成され、全ての装置が共働する
基準板RPを介して異なる装置が一緒に結合されている。
特別の方法で取り付けられている映像検出装置が基準板
内の異なる格子印P3 ,P4 ,P5 の情報を同時に処理し、
一方測定は急速且つ正確に実施でき、最良映像品質を得
られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、投影レンズシステムと
投影ビームとによって基板台内に設けられた基板上へマ
スク台に設けられたマスクパターンを投影する方法であ
って、 ‐ マスク台内にマスク基準印を有しているマスクを設
ける工程と、 ‐ 投影ビーム内に基準板を有している基準板を設ける
工程と、 ‐ 投影ビームと投影レンズシステムとによって基準板
の相当する印上のマスクの少なくとも一つの印の映像を
投影する工程と、 ‐ 放射線高感度映像検出用検出器によって照明された
基準板の印からの投影放射線を検出する工程と、 ‐ 検出信号を調整校正信号と倍率誤差信号とに電気的
に処理する工程と、 ‐ 前記のそれぞれの信号によって調整装置を調節し、
投影レンズシステムの倍率を設定する工程と、 ‐ 投影ビームから基準板を除去し且つ投影ビーム内に
製造基板を設ける工程、及び、 ‐ 製造基板上の異なる位置に製造マスクを次々と反復
して投影する工程と、を具えている基板上にマスクパタ
ーンを投影する方法に関するものである。
【０００２】本発明は特にまた、投影ビームを供給する
ための照明システム、マスク台、投影レンズ及び基板台
を具え、且つ更に製造投影過程の間相互に対してマスク
と基板とを調整し、且つ基板上にマスクパターンが映像
される倍率を設定するために用いられる調整装置と倍率
設定装置、及び製造投影過程に先立って、投影レンズシ
ステムと投影ビームとによって形成されるマスク映像を
チェックするために用いられる映像検出装置を具えた、
基板上にマスクパターンを投影する装置であって、前記
映像検出装置はマスクの相当する印の映像が上に形成さ
れる少なくとも一つの印を有する基準板と、少なくとも
一つの基準板印から生じる投影放射線を電気信号に変換
するための放射線高感度検出システムとを具えている基
板上にマスクパターンを投影する装置にも関するもので
ある。
【０００３】
【従来の技術】そのような方法と装置は米国特許第4504
277 号公報に記載されており、その公報は例えば一つの
且つ同じ基板上の集積回路（IC）のパターンであるマス
クパターンを反復し且つ縮小して映像するための装置に
関するもので、一方そのマスクパターンと基板とは二つ
の連続する照明の間を、例えば基板平面とマスク平面と
に平行な平面内で二つの互いに垂直な方向に沿って、相
互に対して動かされる装置に関連している。
【０００４】集積回路は拡散技術とマスク技術とによっ
て製造される。異なるマスクパターンを有する多数の製
造マスクが、半導体基板（製造基板）上の一つの且つ同
じ位置に連続的に投影される。同じ位置への連続する投
影の間に製造基板は必要な物理的及び化学的変化を受け
ねばならない。この目的のために、基板が製造マスクパ
ターンにより照明された後に装置から取り除かれねばな
らず、且つ基板が必要な処理工程を受けた後に第２の製
造マスクパターンにより基板を照明するように同じ位置
でその装置に再び取り付けられねばならず、以下同様で
あり、一方第２製造マスクパターンとそれに続く製造マ
スクパターンとの映像がその基板に対して正確に位置決
めされることが保証されねばならない。
【０００５】拡散技術とマスク技術とは、マイクロメー
タの桁の詳細な寸法を有するその他の構造物、例えば一
体化された光学システムの構造物あるいは強磁性磁区メ
モリの案内と検出パターン及び液晶表示パネルの構造物
の製造にも用いられ得る。これらの構造物の製造におい
ては、マスクパターンの映像は基板に対して非常に正確
に調整もされねばならない。
【０００６】基板の表面の単位面積当たりの電子構成要
素の数の多さと、結果としてのこれらの構成要素の小さ
い寸法とに関連して、段々と厳しい要求が集積回路が製
造される精度に課せられている。連続的な製造マスクが
製造基板上に映像される位置は、それ故にますます正確
に確立されねばならない。より小さい細目が投影され得
る投影レンズの焦点の小さい深さによって、もっと正確
に焦点合わせすることができなくてはならない。
【０００７】製造基板に対するマスクパターンの映像の
数十分の一マイクロメータ以内の非常に正確な必要な位
置決め精度を実現できるために、投影装置は製造マスク
パターンに対して製造基板を調整する装置を具えてい
る。この装置については、製造基板に設けられた調整印
が製造マスクに設けられた調整印上に映像される。基板
調整印の映像がマスク調整印と正確に一致する場合に
は、製造基板は製造マスクパターンに対して正しく調整
されている。製造マスク印上に製造基板印を映像するた
めの主構成要素は製造マスクパターンが製造基板上にそ
れにより映像される投影レンズシステムによって構成さ
れている。
【０００８】この投影レンズシステムは投影ビームの波
長に対して設計され、且つ光学的に修正されている。投
影レンズシステムの同じ開口数で最小の可能な細目が投
影できるように、この波長はできる限り小さくする。現
在の投影装置では、この波長は例えば約0.7 μm の線幅
がそれにより投影できる365 nmである。調整ビーム即ち
調整装置に用いられるビームは製造基板上のフォトレジ
ストがそれに感じないような波長を有しているので、そ
のようなビームはその基板上に設けられたフォトレジス
トに変化を起こさせることができず、且つこのフォトレ
ジストにより弱められない。この調整ビームは、例えば
633 nmの波長を有するヘリューム−ネオンレーザービー
ムである。この調整ビームの波長が投影レンズシステム
に適用されなくてさえも、修正素子、例えばレンズが調
整ビームのみの通路内に配設された場合には、製造マス
クと製造基板との調整印は相互に対して充分に調整され
得る。
【０００９】しかしながら、投影ビームと調整ビームと
は異なる波長を有するので、例えば温度のような周囲パ
ラメータの変化が投影ビームと調整ビームとによりそれ
ぞれ形成される映像への異なる影響を有すると言う問題
点が残る。従って、調整装置はこの装置に付随する調整
印の充分な相互調整を検出できて、一方投影ビームによ
って形成されるマスク映像はその基板に対して不正確に
位置決めされる。この調整装置により検出され得ない投
影装置内の機械的ドリフトも起こり得る。それ故に例え
ば一日に一回又は数回周期的に普通の調整システムを校
正することが必要である。
【００１０】この目的のために、米国特許第4540277 号
明細書による装置は、特に投影ビームにより形成される
映像をチェックするための映像検出装置を具えている。
この装置は基板台へ固定的に接続されている基準板を具
えており、その基準板には４個の放射線伝達スリットが
設けられ、且つそれはそのスリットの下に配設され、且
つ基板台に設けられた４個の放射線高感度検出器を更に
設けられる。投影装置の周期的検査のために、試験ある
いは基準マスクがマスク台上に設けられ、そのマスクは
基準板上の印に相当すに印を有している。この板が基準
マスクの下で且つ投影ビームの通路内で摺動されて、そ
の後基準板の４個の印上に４個の基準マスク印の映像を
形成形成するようにこのビームがスイッチオンされる。
基準板印により伝達された放射線を受け取る４個の検出
器がそのとき基準板に対する基準マスクの調整の程度を
それから得ることができる信号を供給する。基準板は普
通の調整システムと共働する調整印も設けられているの
で、この映像検出システムによって検出された調整の程
度が普通の調整装置により測定された調整の程度と一致
するか一致しないかが確認され得る。このチェックの助
けにより、前記の装置が校正され得る。
【００１１】米国特許第4540227 号明細書は投影ビーム
により形成される映像の倍率誤差もこの映像検出装置に
よって、マスク基準印の映像が同じ程度に基準板の印を
覆うかどうかを確立することにより測定され得る。米国
特許第4540277 号による装置内の投影レンズシステム
は、対象側あるいはマスク側において非遠心的（non-te
lecentric)であるから、倍率誤差はマスクと投影レンズ
システムとの間の距離を適用させることにより除去され
得る。
【００１２】既知の映像検出装置は、伝達において動作
するので、基板台内に検出器を設けることが必要であ
る。これらの検出器は特別の空間を必要とするので、基
板台は一層大きく且つ重くなくてはならず、また測定の
間に一層大きい距離にわたって動かされなくてはならな
い。これによってサーボ装置に対して付加的な問題点が
生じ、且つ測定精度と設定精度とに負の影響を有する。
【００１３】既知の映像検出装置の印は、二つの相互に
垂直な(X-Y) 方向での測定を可能にするように、二次元
的であり得るスリットから成っている。必要な位置決め
精度を達成するために、このスリットは非常に狭くなく
てはならず、且つ従って検出器上の放射線の量は小さく
また信号対雑音比は遺憾な点が多く、一方非常に厳格な
要求がこのスリットの形状に課せられねばならない。
【００１４】基準板の各印に対してはただ１個の検出器
のみが存在するので、付随する基準格子印に関する基準
板の各印に対するＸ及びＹ位置は二次元スリットを用い
る場合でさえも個別には決定され得ない。
【００１５】調整ビームと投影ビームとの異なる波長に
より、正しいとして調整ビームにより検出される調節は
投影放射線における正しい調整に一致する必要がないと
言う上述の問題点は、表面単位面積当たりにより多くの
電子構成要素を基板上に設けられねばならぬので一層大
きくなる。これらの構成要素はこのときなおさら小さい
寸法を有さねばならず、且つ細部あるいは線幅が１マイ
クロメータより相当小さい映像を反復的方法で作り得る
投影装置が必要である。これは投影レンズシステムの分
解能が増大されねばならぬことを意味する。既知のよう
に、この分解能はNA／λに比例しており、ここでNAは投
影レンズシステムの開口数であり、λは投影ビームの波
長である。開口数はすでにかなり高く、例えば既知の投
影レンズシステムに対してNA＝0.48である。
【００１６】もう一つの重要な要素は、できる限り大き
くなくてはならぬレンズシステムの焦点の深さがλ／NA
2 に比例するので、開口数の増大が波長の減少よりも焦
点の深さに対して有害であることである。
【００１７】実質的に、必要な焦点の深さにより大体0.
4 μm の細部を有する必要な映像を実現するために残さ
れた唯一の可能性は、これまで普通であった波長よりも
かなり小さい波長を有する投影ビームを利用することで
ある。そのような短波ビームによって基板上にマスクパ
ターンを投影することを可能にするために、石英のレン
ズ素子が用いられなくてはならない。石英は非常に分散
性であるから、使用される放射線は非常に狭い波長帶域
幅を有さねばならない。それ故に、狭い波長帶域幅内で
大きい出力を放射する放射線源が用いられねばならな
い。このとき実際の可能性はエキシマーレーザー、例え
ば248 nmの波長を有する弗化クリプトンレーザー、193
nmの波長を有する弗化アルゴンレーザー、あるいは周波
数が４倍され且つ256 nmの波長を有するネオジム−イッ
トリウム−アルミニウム−ガーネット（Nd-YAG）レーザ
ーの使用である。波長が調整ビームの波長の大体2.5 〜
3.2倍の波長である投影ビームがこのとき用いられなく
てはならない。
【００１８】細部の前記小さい寸法を有する映像を形成
する場合に、米国特許4540277 号明細書に記載された問
題点、即ち、調節、映像回転、倍率誤差及びアナモルフ
ィック映像誤差が大きくなるばかりでなく、主として投
影レンズシステムの映像品質に関係する新しい問題点も
発生する。
【００１９】投影レンズシステムの分野では大体0.4 μ
m の線幅が大体25mmの映像視野内に投影され得る投影レ
ンズシステムを作ることを可能にする大躍進があったと
はいえ、これらの投影レンズシステムは空気圧及び温度
のような周囲パラメータの変動に非常に感じ易い。レン
ズ材料の高分散により、投影ビームの波長の変化が映像
品質即ちこのビームにより形成される映像の位置と品質
に影響する。三次歪みと映像非点収差及び映像分野の曲
率についての問題点が投影装置に生じ得る。新奇の時代
の非常に高い分解能と比較的大きい映像視野とを有する
投影レンズシステムは、非常に小さい焦点の深さを有す
るので、特に投影レンズシステムの大きい波長依存から
生じる焦点合わせ誤差の影響は増大する。これらの誤差
は非常に正確に検出されねばならず、それで焦点誤差検
出装置も周期的に校正することが必要となる。さらにそ
の上、映像細部が一層小さくなるので機械的ドリフトの
影響が増大する。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、一方では測
定されねばならぬパラメータの数が少ししかない映像検
出装置及び方法が単純化され得て、他方では決定される
べき映像品質と映像位置とに影響する全てのパラメータ
を非常に急速に決定することを可能にするばかりでな
く、映像位置それ自身と映像品質それ自身とを非常に急
速に決定することを可能にする映像検出方法及び装置が
実現され得る映像検出に対する新奇な概念を提供するこ
とを目的としており、それによって映像品質の最良化と
同時にその映像位置が制御されるサーボシステムの校正
が急速に実現され得る。
【００２１】
【課題を解決するための手段】この目的のために、本発
明による方法は、基板台位置検出装置と光学焦点誤差検
出装置の信号とが映像検出装置の信号と同時に電気的に
処理されて、複数の映像検出検出器が各基準板印に対し
て用いられ、前記検出器は関連する基準板印からの放射
線のみを受け取り、且つ映像検出装置の信号、基板台位
置検出装置の信号、及び光学焦点誤差検出装置の信号も
焦点誤差検出装置のための校正信号と映像品質に影響す
るパラメータの少なくとも一つが調節される少なくとも
一つの制御信号とへ処理されることを特徴とする。
【００２２】前記のパラメータは、 ‐ 投影ビームの波長、 ‐ 投影レンズシステム内のガス圧力、 ‐ 投影レンズ内の温度、 ‐ 投影レンズシステム内の一つ又はそれ以上の区画内
の媒体の構成、 ‐ 投影レンズシステム内のレンズ素子間の相互距離、 ‐ 調整装置の零設定、 ‐ 焦点合わせ装置の零設定、 である。
【００２３】各基準板印に対して複数の検出器を用いる
ことにより、もっと、且つ独立に、サーボ情報を得るこ
とができる。映像検出検出器の信号に対する基準は基板
台位置情報を同時に処理することにより得られる。
【００２４】本発明は、投影品質を決定する全てではな
い個別のパラメータが正確に知られなければならない
が、全体としての映像品質と映像位置とが知られねばな
らず、且つこの品質と位置誤差との測定された劣化の場
合にはコンピュータ内でその測定信号が同時に処理され
ねばならないことの認識に基づいており、且つモデルを
介して一つ又はそれ以上の装置パラメータを修正するた
めの制御信号を形成するために全てのパラメータとそれ
らの相互関係を具えているので、その映像は必要な品質
と位置とを得る。
【００２５】普通の調整装置、焦点合わせ装置及び基板
台位置検出装置は、全ての関連パラメータが測定され得
る一体化された測定システムが得られるように、映像検
出装置を介して一緒に結合されている。
【００２６】SPIE学会誌のVol. 633のOptical Microlit
hography V 1986 の106 〜112 頁に掲載されたT.A. Bru
nnerによる論文"Characterization and Set-up Techniq
uesfor a 5X Stepper" は上に複数の蛍光帯が設けられ
た基準板を具えているいわゆる走査スリット映像検出器
を記載しており、その基準板は試験マスクの映像を走査
するように投影装置の基板台上に設けられなければなら
ない。この蛍光帯により放射された分散する散乱放射線
が一つの検出器により受け取られる。既知の映像検出装
置では、その投影レンズシステムの全体瞳からの放射線
が比較的大きい検出器へ到達し得るので、測定信号の信
号対雑音比は遺憾な点が多い。更にその上、不均一な散
乱が起こり且つ１個だけの検出器が用いられるので、投
影レンズシステムの瞳内での映像検出装置を介する実効
測定は非対称となり得る。既知の映像検出装置では、非
干渉検出方法が用いられる。本発明による映像検出装置
では、検出と実質的にコヒーレントなので、改善された
位相検出が得られる。先の"SPIE" Vol.633(1986)106 〜
112 頁による映像検出装置では、基板台位置検出装置信
号が利用されていないので、基準板は投影ビームにより
形成された全体映像にわたって小さい段階で動かされな
ければならない。更にその上、前述の刊行物は、投影品
質と映像位置との両方又はいずれか一方を修正するため
に、その映像検出装置の情報が用いられるかどうか及び
如何にして用いられるかは示されていない。
【００２７】この方法の最も単純な実施例では、二次元
の格子と４個の放射線高感度検出器との形態で一つの基
準板印が利用されている。マスク印の映像と同時にこの
映像内の非点収差の互いに垂直な三つの軸に沿う位置が
このとき検出され得る。二次元の格子の形態での一つだ
けのマスク印がこのとき用いられる。この格子印は基板
上の投影されるべきマスクパターンの外側の製造マスク
内に設けられ得るので、個別の基準マスクを用いる必要
はない。
【００２８】Ｘ，Ｙ及びＺ位置と非点収差、倍率誤差及
び投影ビーム映像の三次歪みと同時に、できる限り投影
ビーム映像の傾斜をもっと正確に測定できるようにする
ために、本発明による方法は好適に、少なくとも３個の
二次元格子印と、相当する数のアナログマスク印、及び
基準板印当たり４個の映像検出検出器が利用されること
を特徴とする。
【００２９】三つの互いに垂直な軸に沿った位置、同じ
軸についての回転についての情報と同時に倍率について
の情報、三つのマスク印の映像の非点収差と三次歪みに
ついての情報をこのとき同時に得ることができる。三つ
の印の情報が同時に処理されるので、映像検出過程は相
当低減され得る。
【００３０】三次歪みはいわゆる放射状歪み、即ち放射
方向に測定された映像視野の中心での倍率と映像視野の
他の点での倍率との間の差である。
【００３１】この三つのマスク印は基準マスク内か又は
製造基板上に投影されなくてはならぬマスクパターンの
外側の製造マスク内に再び設けられてもよい。
【００３２】本発明による方法は好適に更に、そこに一
体化された格子印を有する個別の非常に安定な基準板が
利用され、第１投影装置を測定し且つ設定した後に前記
基準板が第２及び起こり得る次の投影装置を測定し且つ
設定するために用いられることを特徴とする。
【００３３】複数の投影装置をそれらが同じ半導体基板
を処理するために相互に接して用いられるような方法で
相互に適用するために、複数の投影装置を測定し且つ設
定するための映像検出装置に付随する基準板の使用は、
"SPIE" 学会誌 Vol, 922:"Optical/Laser Microlithog
raphy" 1988 年の365 〜375 頁に掲載された T.A.Brunn
er による論文 "A Stepper Image Monitor for Precise
Set-up and Char-acterization" から本質的に既知で
あることは注意するべきである。この基準板は高度の間
の範囲より相当狭く且つそれで基準マスクの映像が形成
される入射する投影放射線を散乱させる線型の高度を具
えている。散乱された光の少しの部分が単一の大きい検
出器により受け取られる。この映像検出装置において
も、“SPIE”学会誌Vol.633(1986), 106〜112 頁による
装置と同様に、不均一な散乱と投影レンズシステムの瞳
内の非対称な測定との危険がある。この基準板でも投影
放射線により形成される映像と交差する小さい段階で、
再び動かされなくてはならず、且つ各段階の後に安定化
が設定されるまで待ち時間が遵守されねばならず、それ
が測定時間消費を起こす。更にその上、映像品質と映像
位置との両方又はいずれか一方を修正するために映像検
出装置の情報が用いられたかどうか及びいかにして用い
られるかは示されていない。
【００３４】投影ビーム用のパルス化された放射線源を
利用する本発明による方法は好適に更に、測定の間同期
化パルスの系列が用いられ、各パルスがその放射線源を
同時に点火し且つ基板台位置検出装置、映像検出装置、
及び焦点誤差検出装置の信号をサンプリングすることを
特徴とする。前記検出装置の不正確さはこのとき測定に
影響しない。
【００３５】パルス化されたエキシマーレーザーが放射
線源として用いられる場合には、パルス間の波長は次の
パルスと先行するパルスとの両方又はいずれか一方間の
波長と異なってもよい。波長の小さい変動、例えば１pm
が、投影ビーム焦点の比較的大きい移動、例えば130nm
を生じる。
【００３６】そのような波長変動が考慮された本発明に
よる方法は更に、投影ビームの波長も各パルスに対して
測定され、且つ他の測定信号と一緒に処理されることを
特徴とする。
【００３７】測定信号の処理の間にそのとき修正され得
る波長のみならず波長変動も考慮され得る。
【００３８】原理的には、基準板の表面は投影レンズシ
ステムの映像視野の寸法を有するのみを必要とする。特
に個別の基準板の思想が用いられる方法は更に、製造基
板の寸法を有し且つ少なくとも３個の格子印の複数の組
を有する基準板が利用され、各組は投影レンズシステム
の映像視野の寸法を有する範囲内に置かれていることを
特徴とする。
【００３９】この広範な基準板はこのとき、 "SPIE" 学
会誌 Vol.1087 の1989年２月発行の"Integrated Circui
t Memory and Process Control”に掲載されたSan Jose
米国による論文"Matching Management of Multiple Waf
er Steppers using a StableStandard and a Matching
Simulator"に記載されているように、投影装置に整合す
るように使用されるいわゆる標準あるいは校正基板（ho
ly wafer）の機能を満たし得る。この既知の標準基板は
上に複数の永久（位相）印が設けられている板を具えて
いる。フォトレジスト層がこの板の上に設けられ、続い
て標準マスクの印はこの永久印に隣接するこの層の上に
投影される。この標準基板はそれから現像され、続いて
使用された投影装置のパラメータが格子印を有する投影
された印と比較することにより決定される。第２の及び
その次の投影装置に対して、投影された印を有する層が
除去されねばならず、新しいフォトレジスト層が設けら
れねばならず、その後で露出、現像及び比較の過程が反
復される。異なる投影装置のパラメータはそのとき比較
され得て、これらの装置が整合され得る。
【００４０】製造基板の寸法と一致する寸法により、且
つ二次元の印の複数の組により特徴付けられる本発明に
よる拡大された基準板が用いられた場合には、各組は製
造マスクパターン映像を受け取るように企図されている
製造基板上の範囲に一致する基準板の個別の範囲内に存
在しており、フォトレジスト層の付与、現像及び除去の
工程がもはや必要ないので、その装置は相当急速に整合
させられ得る。更にその上、測定の数、及び従って測定
誤差の数が減少されるので、整合はもっと正確に達成さ
れ得る。
【００４１】本発明は新奇な基準板にも関係するもので
ある。この板は二次元格子の形態で少なくとも一つの基
準印が一体化されている非常に安定な材料でできた板状
の基板を特徴としている。
【００４２】正方形あるいは紐状のような他の印と比較
して、回折格子は格子の平均化が測定の間に起こると言
う長所を有している。その結果、一つ又はそれ以上の格
子線が欠けている場合、あるいは格子線が直線から離れ
ている場合でさえも、正確な測定が可能であるので、こ
れらの格子には精度の極端に厳しい要求を課する必要は
ない。特に、それらが映像検出装置に用いられる場合に
は、回折格子は入射する放射線を特定方向へ集中するの
で付随する検出器上への放射線の量が比較的大きくなり
得ると言う長所を有している。これがその装置の中で基
準板上に入射する放射線が所定の方向に回折される代わ
りに発散的に散乱される、前記の刊行物"SPIE" 学会誌
Vol, 633,1988年の 106〜112 頁及び "SPIE" 学会誌 Vo
l, 922,1988年の 365〜375 頁に記載されている装置と
比較して、信号対雑音比の大幅な増大となる。
【００４３】この基準板は好適には更に、板基板が非常
に安定な材料で作られ、且つ二次元格子の形態の少なく
とも３個の基準印が該板基板に一体化されたことを特徴
とする。
【００４４】そのような基準板は映像視野の三つの点で
同時に測定することの可能性を提供する。板印の相互位
置は石英あるいはゼロデュア（Zerodur)のような非常に
安定な板材料を使用することにより非常に安定になる。
【００４５】この基準板は更に、製造基板の寸法に相当
する寸法と複数の二次元印の組とを特徴とし、各組は製
造マスクパターンの一つの映像を受け取るように企てら
れている製造基板上の範囲に相当する基準板の個別の範
囲内に存在してばよい。
【００４６】この基準板は異なる投影装置を整合させる
のに著しく適している。
【００４７】本発明はこの方法を実行するために企図さ
れた新奇な投影装置に主として具体化される。冒頭部分
に記載した装置と比較して、この装置は、基準板印が二
次元格子印により形成され、該二次元格子印の格子縞は
Ｚ軸がこの投影レンズシステムの光軸と平行な座標のシ
ステムのＸ方向及びＹ方向に延在しており、各格子印に
対して関連する格子印により偏向された放射線を受け取
るために４個の放射線高感度検出器が存在し、且つ関連
検出器上に関連格子印のみを投影するためのレンズシス
テムが各格子印と各付随する検出器との間に配置されて
いることを特徴とする。
【００４８】格子印が二次元であり、個別の検出器が各
格子印の各寸法Ｘ及びＹに対して存在しているから、そ
のような基準格子に付随する基準マスク印の映像のＸ及
びＹ位置は個別に測定され得る。
【００４９】格子印当たりに４個の検出器を用いること
により、Ｘ及びＹ方向での位置についての情報がＺ方向
の位置から分離され得て、且つその上投影ビームの強度
変動の影響が除去され得る。
【００５０】各投影装置がその映像寸法が付随する検出
器の放射線高感度表面と等しい付随する格子の映像を形
成するので、この格子の環境からの放射線が検出器へ到
達できないことが達成され、それが測定信号の信号対雑
音比に対して好適である。
【００５１】原理的には基準板内の格子印は二つの格子
部分を具え得て、一方の格子部分の格子縞はＸ方向に延
在しており、他方の格子部分の格子縞はＹ方向に延在し
ている。しかしながら、この装置は好適に更に、各基準
板格子印が格子縞が第１の方向を有する２個の格子部分
と、格子縞が第１の方向と垂直な第２の方向を有する２
個の格子部分とを具えており、且つ４個の格子部分がそ
の格子の中心の回りに対称的に置かれていることを特徴
とする。
【００５２】Ｘ格子部分とＹ格子部分との両方が格子縞
に対して45°の角度の線に関して鏡像対称に位置決めさ
れているので、若し必要ならば、測定誤差に対して補償
することが可能である。
【００５３】本発明による装置の好適な一実施例は、各
格子印の周期がその投影レンズシステムの分解能と実質
的に等しいことを特徴とする。
【００５４】投影レンズシステムの分解能、即ちこのシ
ステムが個別に映像できるmm当たりの線の数が製造マス
ク内の最小寸法により決定されるので、測定は細部寸法
が製造マスクの細部寸法に対して可能な限り満足して一
致する基準マスクにより行われることが実現される。
【００５５】本発明による装置は更に、関連する格子印
の放射線の最大量が付随する検出器により捕捉されるよ
うに、各格子印の格子パラメータが付随するレンズシス
テムの位置及び開口数に適用されることを特徴とし得
る。
【００５６】前記格子パラメータは、格子周期、格子縞
幅と格子周期との間の比率、格子縞の深さあるいは高さ
及び格子縞の形状である。
【００５７】本発明の別の特有の特徴によると、基準板
格子が位相格子である。これらの格子は一般に振幅格子
より良好な効率を有する。更にその上、位相格子の形状
は期待される対象への適用に対する一層の可能性を与え
る。
【００５８】各基準板格子印からの付随する検出器への
放射線の量は、例えば格子溝の傾斜の角度をそれらの傾
斜が付随する検出器へ向かう放射線に向くような方法で
選択することにより最大化され得る。
【００５９】しかしながら、格子溝幅と格子周期との間
の比率はこの目的を達成するために好適に適用される。
【００６０】格子印のそのような適応が実現される投影
装置は更に、格子パラメータが投影ビームの二つの異な
る波長に対して最良化されていることを特徴としてもよ
い。
【００６１】これらの波長が248 nmと365 nmとである場
合には、投影装置は特に、格子溝幅と格子周期との間の
比率が実質的に1/4 であり、且つ格子周期がほぼ0.84μ
m であることを特徴とする。
【００６２】そのような格子印について、365 nmの波長
又は248 nmの波長を有する投影放射線は検出器上へ充分
に集中され得て、一方異なる回折順位は勿論異なる波長
に対して捕捉される。
【００６３】本発明による装置は好適に更に、格子印が
反射的であることを特徴とする。
【００６４】本発明思想は原理的には伝達格子によって
も実現され得るが、伝達格子の使用はより大きい基板台
を必要とするので、なおさら反射格子は異なる投影装置
を整合する可能性を与えるから、これまでは反射格子が
好適である。
【００６５】反射格子を使用している実施例は好適に更
に、映像検出装置に付随する全部の検出器が、前記検出
器に付随するレンズシステムと同時にその投影レンズシ
ステムへ接続されている環状の保持器に固定されている
ことを特徴とする。
【００６６】異なる検出器と投影システムとがこのと
き、正確に作られた保持器内でそれらを位置決めするこ
とにより既に調整され得る。
【００６７】本発明による装置の好適な実施例は更に、
４個の検出器の異なるセットが投影レンズシステムの映
像視野内の異なる範囲に付随し、前記範囲の中心はその
映像視野の中心から異なる距離に置かれていることを特
徴とする。
【００６８】この条件が満たされた場合には、投影放射
線によって形成された映像の三次歪みが基板台位置検出
装置の影響を受けずに測定され得る。
【００６９】紫外線放射線が用いられている投影装置は
好適に更に、投影放射線を検出器が非常に感じ易い放射
線に変換するルミネッセント板により各検出器が先立た
れることを特徴とする。
【００７０】このときは普通の検出器が用いられ得る。
【００７１】投影装置は更に、基準板が製造基板台を介
して相互に垂直な少なくとも二つの軸に沿った位置と前
記軸の回りの回転とを検出するために位置検出装置へ結
合され、且つ前記装置、映像検出装置、調整検出装置、
及び焦点誤差検出装置の信号出力端子が下記のパラメー
タ ‐ 投影ビームの波長 ‐ 投影レンズ保持器内の圧力 ‐ 投影レンズシステムのレンズ素子間の相互距離 ‐ 投影レンズ保持器の一つ又はそれ以上の区画内の媒
体の構成 ‐ 投影レンズ保持器内の温度 ‐ 調整装置の零設定 ‐ 焦点合わせ装置の零設定 ‐ その投影レンズシステムの倍率 のうちの一つまたはそれ以上の修正のための制御信号を
供給する電子信号処理装置の入力端子へ接続されている
ことを特徴とし得る。
【００７２】短波パルス化されたレーザが放射線源とし
て用いられ、且つパルス当たりの波長を測定するための
投影ビーム波長測定装置が設けられているそのような投
影装置は、波長測定装置の出力端子が電子信号処理装置
の入力端子へ接続されていることを特徴としてもよい。
【００７３】その結果、測定の瞬間における波長の大き
さは測定信号が処理される場合に考慮され得る。
【００７４】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付の図面を参照し
つつ詳細に説明する。
【００７５】図１は基板上へマスクパターンを反復して
投影するための装置の既知の態様を図式的に示してい
る。この装置の主構成要素は、投影されるべきマスクパ
ターンＣが配設されている投影支柱と、そのマスクパタ
ーンＣに関してそれにより基板が位置決めされ得る可動
基板台WTとである。
【００７６】この投影支柱は照明システムを組み込んで
おり、その照明システムは、例えばレーザーLA、ビーム
拡幅器Ｅx 、投影ビームPB内の放射線の均一な分布を生
じるインテグレータとも呼ばれる素子IN、及び集光レン
ズCOを具えている。投影ビームPBがマスクＭ内に存在す
るマスクパターンＣを照明し、そのマスクはマスク台MT
上に配設されている。
【００７７】マスクパターンＣを通過するビームPBは投
影支柱内に配設され且つ図式的にのみ示されている投影
レンズシステムPLを横切り、そのシステムが基板Ｗ上に
そのパターンＣの映像を形成する。この投影レンズシス
テムは、例えば倍率Ｍ＝1/5,開口数NA＝0.84、及び22mm
の直径を有する回折制限された映像視野を有する。
【００７８】基板Ｗは、例えば空気軸受内に支持される
基板台WT上に配設されている。投影レンズシステムPLと
基板台WTとは、下側では例えば花崗岩の基台盤BPにより
閉じられ、上側ではマスク台MTにより閉じられているハ
ウジングHO内に配設されている。
【００７９】図１に示したように、マスクMAは二つの調
整印M1とM2とを有している。これらの印は好適には回折
格子から成っているが、それらは代わりに印の周囲から
光学的に区別される正方形あるいは紐状のような他の印
により形成されてもよい。この調整印は好適には二次元
的であり、即ち図１ではＸ及びＹ方向である相互に垂直
な二つの方向にそれらは延在する。例えばパターンＣの
並んで配設された幾つかの映像が上に形成されねばなら
ない半導体基板は、複数の調整印と、好適には二次元回
折格子をも具え、その回折格子のうちの２個、P1とP2と
が図１に示されている。印P1とP2とは製造基板Ｗ上のパ
ターンＣの映像が形成されねばならない範囲の外側に置
かれている。好適には格子印P1とP2とは位相格子の形態
であり、格子印M1とM2とは振幅格子の形態である。
【００８０】図２は二つの同じ基板位相格子の一つの実
施例を拡大して示している。このような格子は、４個の
補助格子P1,a、P1,b、P1,c及びP1,dを具えてもよく、そ
れらのうちの２個P1,bとP1,dとはＸ方向の調整のために
用いられ、他の２個の補助格子P1,aとP1,cとはＹ方向の
調整のために用いられる。２個の補助格子P1,bとP1,cと
は例えば16μm の格子周期を有しており、補助格子P1,a
とP1,dとは例えば17.6μm の格子周期を有している。各
補助格子は例えば200 ×200 μm の寸法を有してもよ
い。原理的には0.1 μm より小さい調整精度がこの格子
と適当な光学システムとにより達成され得る。調整装置
の捕捉領域を増大するように異なる格子周期が選択され
る。
【００８１】図３は製造基板に関して製造マスクを調整
するために用いられる、この装置の光学的要素を示して
いる。この装置は、投影レンズシステムPLの光軸AA′に
関して対称的に置かれている二つの個別の同じ調整シス
テムAS1 とAS2 とを具えてた二重調整検出システムを具
えている。調整システムAS1 はマスク調整印M2に関連し
ており、調整システムAS2 はマスク調整印M1に関連して
いる。二つの調整システムの相当している要素は同じ参
照符号により表示され、システムAS2 の符号にはシステ
ムAS1 の符号にダッシュを付して区別してある。
【００８２】マスク印M2と例えば基板印P1との相対位置
が決定される方法と同時に、このシステムAS1 の構造を
以下に説明する。
【００８３】調整システムAS1 は放射線源１、例えば調
整ビームｂを放射するヘリウム−ネオンレーザーを具え
ている。このビームはビーム分割器２により製造基板Ｗ
に向けて反射される。ビーム分割器は部分的透明鏡ある
いは部分的透明プリズムであってもよいが、好適にはそ
れはλがこのビームｂの波長であるλ／４板３により引
き継がれる偏光高感度分割プリズムである。投影レンズ
システムPLはビームｂを基板Ｗ上に大体１mmの直径を有
する小さい放射線点Ｖへ焦点を合わせる。この基板がそ
のビームの一部をビームb1としてマスクMAの方向に反射
する。このビームb1は投影レンズシステムPLを通り、そ
のシステムがマスク上の放射線点Ｖを映像する。基板が
照明装置内に配置される前に、基板はその装置に結合さ
れた予備調整装置、例えば欧州特許出願第0164165 号に
記載された装置内で予備調整されるので、放射線点Ｖは
基板印P2上に置かれる。この印はこのときマスク印M2上
にビームb1により映像される。投影レンズシステム倍率
Ｍを考慮して、マスク印M2の寸法が基板印P2の寸法に適
用されるので、二つの印が正しい方法で相互に位置決め
された場合には、基板印P2の映像がマスク印M2と正確に
一致する。
【００８４】ビームｂとb1とはそれの基板Ｗへと基板Ｗ
からの通路上で放射線源１から来る直線偏光されたビー
ムｂの偏光の方向に45°の角度で延在するλ／４板３を
２回通過する。このときλ／４板を通過するビームb1は
ビームｂに対して90°回転される偏光の方向を有するの
で、このビームb1は偏光分割プリズム２を通過する。こ
のλ／４板と組み合わせた偏光分割プリズムの使用は、
調整ビームを調整システムの放射線通路内へ結合した場
合に、最小放射線損失の利点を与える。
【００８５】調整印M2を通過したビームb1はプリズム11
により反射され且つ例えば別の反射プリズム12により放
射線高感度検出器13の方へ向けられる。この検出器は、
例えば図２による補助格子の数と一致する例えば４個の
個別の放射線高感度範囲を有する混成フォトダイオード
である。これらの検出器の出力信号は基板印P2の映像と
の印M2の一致の尺度である。これらの信号は電気的に処
理され得て、駆動システム（図示せず）によって基板に
対してマスクを移動するために用いることができるの
で、印P2の映像が印M2と一致する。従って、自動調整装
置が得られる。
【００８６】例えば部分的透明プリズムの形態でのビー
ム分割器14がプリズム11と検出器13との間に配設されて
もよく、そのビーム分割器がビームb1の一部分をビーム
b2として分割する。分割ビームb2はそれから例えば二つ
のレンズ15と16とを介して、上に調節印P2とM2とが照明
装置の運転者に見える監視装置（図示せず）へ結合され
ているテレビジョンカメラ17へ入射する。この運転者は
それから二つの印が一致しているかどうかを確認するこ
とができ、且つ必要な場合には、運転者はマニピュレー
タによって印を一致させるように基板Ｗを移動できる。
【００８７】先に印M2とP2とに対して説明したのと同様
に、印M1とP2と及び印M1とP1とがそれぞれ相互に関して
調節され得る。調節システムAS2 は二つの先に述べた印
M1とP2と及び印M1とP1との調節のために用いられる。
【００８８】調節システムによる調節過程の詳細に対し
ては、米国特許第4778275 号公報が参照される。この特
許にも述べられているように、調整システムAS1 とAS2
とは調整過程の間マスクに関する基板の移動を測定する
ための、極端に正確な二次元運動測定システムと非常に
密接な作業関連性がある。調整印P1とP2及びM1とM2の位
置及びそれらの間の相互距離が、運動測定システムによ
り決定される座標のシステム内で決定され得る。図１で
はIFにより表されている運動測定システムは、例えば米
国特許第4251160 号公報に記載された干渉計である。
【００８９】投影レンズシステムPLは、必要な大きい分
解能を考慮してできる限り小さくされなくてはならず、
且つそれ故に調整ビームの波長とは相当異なり得る投影
ビームPBの波長に対して設計されているから、互いの上
に調整印P1，P2及びM1，M2を映像するためにこのシステ
ムPLを使用する場合には偏差が生じ得る。このとき基板
調整印P1，P2はマスク調整印が置かれているマスクパタ
ーンの平面内に映像されないで、そこから所定の距離に
映像されて、その距離は投影ビームの波長と調整ビーム
の波長との間の差及び二つの波長に対する投影レンズ素
子の材料の屈折率の間の差に依存する。投影ビームが例
えば248 nmの波長を有し、調整ビームが633 nmの波長を
有する場合には、この距離は２ｍと同じ大きさになり得
る。更にその上、前記波長差によって、基板調整印が必
要な倍率から逸脱した倍率でマスク調整印上に映像さ
れ、一方偏差は増大する波長差と共に増大する。
【００９０】前記の偏差を修正するために、投影支柱PL
に特別レンズ即ち修正レンズ25を組み込んでもよい。図
３に示したものと比較して、調整ビームが投影レンズ上
の位置で装置内へ結合されずに、レンズ保持器内の窓を
通して且つこの修正レンズの下でまたその付近の楔のよ
うな反射要素により結合される。この修正レンズは投影
支柱内で調整ビームの異なる回折順位の補助ビーム（そ
の補助ビームは基板調整印により形成される）がこれら
の補助ビームに個別に影響することができるように修正
レンズの平面内で充分に分割されるような高さに配設さ
れ、一方この修正レンズは投影ビームとそれにより形成
されるマスク映像とには無視できる影響しか有しない。
この修正レンズは好適に投影レンズの後部焦点平面内に
置かれている。このシステムが基板側で遠中心的な場合
には、この焦点平面はこのシステムの出口瞳の平面と一
致する。図３に示したように、この修正レンズ25が調整
ビームｂとb1との主光線が互いに交差する平面24内に置
かれた場合には、このレンズは二つの調整ビームを修正
するために同時に用いられ得る。
【００９１】この修正レンズは、格子により第１順位で
回折される補助ビームの方向を、これらのビームの主光
線が互いにマスク調整印M2の平面で交差するように変え
るような力を有している。更にその上、修正レンズは第
１順位補助ビームより大きい角度で印P2により回折され
る一層高い順位の補助ビームがこのレンズを通過しない
ような小さい直径を有している。更に、この修正レンズ
を通過してくる零順位の補助ビームｂ(0),ｂ′(0) を妨
害する要素が補助レンズに配設されている。この要素は
調整ビームを投影レンズシステム内へ結合するために用
いられる前記楔の形態であってもよい。第１順位の補助
ビームのみが格子M2上に格子P2を映像するために用いら
れることが前記手段により達成されるので、幾らかの付
加的利益を得られる。
【００９２】零順位の補助ビームを抑制することによ
り、P2の映像内のコントラストが相当増大され得る。第
２及びより高い順位の補助ビームが抑制されるので、格
子P2内の不規則性は調整信号になんらの影響をも有しな
い。第１順位の補助ビームのみを用いた場合、格子P2の
第２高調波はそれがあった通りに投影され、即ち投影レ
ンズシステムPLの倍率Ｍから離れて、P2の映像は格子P2
の周期の半分の周期を有する。格子M2の格子周期がP2の
映像の格子周期と等しい、即ち格子P2の格子周期のm/2
倍に等しいことが補償された場合には、格子M2とP2とが
調整される精度は完全なビームｂが投影に対して用いら
れる場合の大きさの２倍となる。
【００９３】マスク調整印M2を基板調整印に対して調整
するために用いられるこのシステムAS1 を説明した後
に、マスク調整印M1が基板調整印に対して調整されるシ
ステムAS2 はさらに説明される必要はない。システムAS
2 はシステムAS1 と同じ要素を具えて同じ方法で動作す
る。図３にすでに示したように、システムAS2 とAS1 と
は共通で修正レンズ25を有している。二重調整装置の代
わりに、投影装置は例えば米国特許第4251160 号明細書
に記載されたような単一の調整装置を具えてもよい。
【００９４】この投影装置は、製造基板上への製造マス
クの反復的な映像の間に、この投影レンズシステムの映
像平面と製造基板の平面との間の偏差を検出するため
の、焦点誤差検出装置を具えている焦点サーボ装置をも
設けられている。そのような偏差が生じた場合には、焦
点合わせは焦点誤差検出装置により、例えば投影レンズ
をそれの光軸に沿って動かすことにより供給される信号
によって修正され得る。
【００９５】この焦点誤差検出装置FDは図４に図式的に
示されている。この図は映像検出装置の基準板RPと、例
えば二つの部品IF1 及びIF2 とから成る基板台のための
位置検出装置とをも示している。
【００９６】焦点誤差検出装置FDは、放射線源、例えば
焦点合わせビームｂf を供給するダイオードレーザーDL
と、この投影レンズシステムの光軸がこの板と交差する
基準板RP上の点へ向けてこのビームを反射するプリズム
PR1 とを具えている。単純化のためにこのビームの主光
線のみを示してある。ダイオードレーザーDLとプリズム
PR1 との間に配置されたレンズL1がこのビームを基準板
上の放射線点へ焦点を合わせる。基準板により反射され
たビームｂf は第２プリズムPR2 により放射線高感度検
出器DEへ向けて反射される。プリズムPR2 と検出器との
間のレンズL2が検出器DE上へ基準板上に形成された放射
線点を映像する。ｚ方向における投影レンズシステムと
基準板との間の距離が変化する場合には、検出器DE上に
形成される放射線点が検出器自身の平面内を動く。この
検出器は位置高感度検出器であるか又は二つの個別の検
出要素を具えているので、放射線点の移動及びそれに相
当する焦点誤差が決定され得る。かくして得られた情報
は、例えば図５に図式的に示した既知の平行四辺形構造
によって基板台WTのＺ位置を修正するために用いられ得
る。焦点誤差検出装置の異なる要素は、例えばこの投影
レンズシステムの保持器へ固定的に接続されている二つ
の円筒形の保持器内に配設される。
【００９７】米国特許第4356392 号明細書に記載された
ように、焦点合わせビームが検出器上へ入射する前に基
準板により二回反射されることを保証する反射器が検出
器DEの位置に配設されてもよい。この焦点誤差検出装置
の好適な実施例は、焦点誤差測定が基準板又は製造基板
の傾きにより、あるいはこの基板の部分的反射の差によ
り影響を受けないと言う利点を有する。
【００９８】基板台のＸ及びＹ位置を非常に正確に決定
するために、この投影装置は、例えば二つの部品から成
る複合干渉計システムを具えている。部品IF1 がＹ方向
に基板台の反射性の側面へ、一つ又はそれ以上のビーム
を放射し、且つ反射されたビームを受け取りもする。こ
の台のＸ位置はこれにより決定され得る。同様に、基板
台のＹ位置が干渉計部品IF2 によって検出され得る。こ
の干渉計システムは米国特許第4251160 号明細書に記載
されたように実行されてもよく、且つそのときそのシス
テムは二つのビームにより動作する。このいわゆる２軸
干渉計システムの代わりに米国特許第4737823 号明細書
に記載されたような３軸システム、あるいは多軸システ
ムが用いられ得る。
【００９９】調整印P1とP2及びM1とM2の位置とそれらの
間の相互距離とは、基板台位置検出装置又は干渉計シス
テムを用いることにより、干渉計システムにより限定さ
れる座標のシステムにおける調整の間に決定され得る。
このとき投影装置の枠あるいはこの枠の構成要素を参照
する必要はないので、例えば温度変動、機械的歪みなど
によるこの枠内の変動は、この測定になんらの影響をも
有しない。
【０１００】より良い洞察のために、投影装置が図５に
今回は断面図でもう一度示されている。照明システムは
図１とは少し異なる構造を有し、レーザーLA、例えば弗
化クリプトンレーザー、レンズシステムLO、反射材RE、
及び集光レンズCOを具えている。照明システムは、それ
によりレーザー放射線の波長がチェックされ得る、図式
的に示した既知のシステムLWC を具えている。このシス
テムLWC は、SPIE学会誌Vol.1138(1989) 121頁他に掲載
された論文"Design Principles for an Illu-mination
Systen using an Excimer Laser as a Light Source"
に記載されている。
【０１０１】二重調整検出装置が、入射ビームｂと二つ
の出現調整ビームb1とb1′によって及び修正レンズ25、
放射線高感度検出器13，13、及びレンズ22, 22′により
指示されている。米国特許第4778275 号明細書に記載さ
れているように、マスクが基板上に映像される倍率の誤
差は、この二重調整検出装置によって決定され得る。こ
の倍率誤差測定は、しかしながら、投影ビームの波長で
は実行されずに、調整ビームの波長で実行される。これ
らの波長の間に大きい差がある場合には、倍率誤差は映
像検出装置によっても決定されなくてはならない。
【０１０２】図５は更にレンズL1とL2及び左から入って
きて且つ製造基板又は基準板により最初に反射される焦
点合わせビームｂf をそれ自身に沿って反射する逆反射
体RRとを有する焦点誤差検出装置を示している。反射さ
れたビームｂf は部分的に透明なプリズムPR1 により検
出器DEへ向けて反射される。
【０１０３】図５は映像検出装置の一部分、即ち基準板
格子印に付随し且つ各々が投影レンズL3，L4及び検出器
DT3, DT4を具えている二つの検出システムをも示してい
る。投影ビームPBの部分を形成するビームの一部PB
1 が、如何にマスクの一部、例えばマスク印が基準板上
に映像されるかを指示する。
【０１０４】ビームIFb がこの装置が基板台位置検出装
置をも設けられていることを示している。
【０１０５】PSとTSとはそれぞれ圧力センサーと温度セ
ンサーとの参照符号である。
【０１０６】図４に示した基準板RPはマスク台WTの固定
された部分であってもよい。好適には、この板はこの投
影装置内に使用中はマスク台WTへ動けないように接続さ
れ、且つ従って基板台位置検出装置へ結合されている個
別の要素である。第１投影装置内で映像検出過程が完了
した後に、この板は第２投影装置内でも映像検出過程を
実行するためにこの装置内に設けられ得て、続いて第３
投影装置で、以下同様にである。かくして、同じ基準に
よって投影装置の全系列を設定し、且つ従ってそれらを
非常に正確に揃えることが可能であり、その投影装置
は、例えば毎回異なる製造マスクにより製造基板の系列
の照明を連続的に実行するために用いられる。
【０１０７】この基準板は寸法が温度、湿度その他のよ
うな周囲パラメータにより実質的に影響されない石英あ
るいはガラスのような非常に安定な材料から作られてい
る。このとき板印の位置及び板印間の相互距離は変化し
ないことが保証される。
【０１０８】図４に示したように、基準板RPは投影レン
ズシステムの映像視野より少しだけ大きい小さい表面を
有してもよい。しかしながら、異なる投影装置を整合さ
せるために用いられるいわゆる標準基板（holy wafer)
の特殊態様に対して基準板を延長することもその代わり
に可能である。標準基板とのこの整合が達成される方法
は、特に "SPIE" 学会誌Vol.1087の1989年２月発行のSa
n Jose米国による論文"Matching Management of Multip
le Wafer Steppers using a Stable Standardand Match
ing Simulator" に記載されている。映像検出装置と広
範な基準板とが用いられた場合には、異なる投影装置の
相互整合は、フォトレジストを標準基板上に設け、この
レジストを現像し且つ再び除去することが不必要である
から相当もっと急速に達成される。
【０１０９】図４は如何にして標準基板あるいは広範な
基準板SWが投影装置内に設けられ得るかを示している。
図６は標準基板を平面図で示している。この基板はその
幾つかのみが拡大した尺度で図６に示されている複数の
範囲SWa に分割されている。実際には標準基板上の範囲
SWa の数は、製造基板上に形成されなくてはならぬ集積
回路（IC）の数、例えば27と等しい。各範囲SWa は基準
板RP内の印と同様に３個の格子印P3，P4及びP5を具えて
いる。標準基板は全体としてこの基板を調整するために
幾つかの付加的印P8 P9，P10, P11, P12, P13を具えて
もよい。更に、Ｘ及びＹ軸に沿う十文字内に配設され
た、基板台WTの側面上の鏡の平面度を測定するために用
いられる幾つかの印ＰS が存在してもよい。
【０１１０】図４の実施例では、基準板RPは、製造マス
クの、あるいは映像検出過程の間に投影装置内に設けら
れる基準マスクの３個の印M3, M4及びM5に相当する３個
の印P3, P4及びP5を有する。この過程の間に投影ビーム
PBはスイッチオンされ、そのビームが基準マスクを照明
する。このマスクは投影レンズシステムPLにより、その
寸法が製造照明過程の次の工程内で照明される製造基板
の部分の寸法と一致する基準板部分（図６ではSWa ）上
へ映像さる。印M3, M4及びM5はそれぞれ印P3,P4及びP5
上へ映像される。
【０１１１】本発明によると、印P3, P4及びP5は位相格
子であり、印M3, M4及びM5は振幅格子であって、一方で
は格子M3, M4及びM5の格子周期と他方では格子P3, P4及
びP5の格子周期との間の比率は投影レンズシステムの倍
率、例えば1/5 に等しい。
【０１１２】図７ａは基準板格子P3の一つを平面図で示
している。原理的には、この格子はその格子縞がＸ方向
とＹ方向とにそれぞれ延在する二つの部分を具えてい
る。基準マスク内の相当する格子M3は勿論同じ形状を有
している。格子P3とM3とは好適に、格子P3の中心CEの回
りに対称に置かれている、格子P3に対する４個の格子部
分P3,1, P3,2, P3,3及びP3,4を具えている。若し必要な
場合には、測定誤差がこれにより最小化され得る。
【０１１３】図７ｂは格子縞GS及び中間縞GSI を有する
格子部分P3,2の一部を断面図で示している。この格子は
周期Ｐi を有している。格子縞の多価さｈは好適にはλ
／４であり、ここでλは格子映像内の最大コントラスト
を得るように、投影ビームの波長である。二つの波長λ
1 とλ2 に対して適する格子印に対しては、多価さｈが
1/4λ1 と 1/4λ2 との間の値を有する。格子P4とP5と
は、図７ａ及び７ｂに示したのと同じ形状、及び格子P3
と同じ格子周期、格子縞幅及び格子縞高さを有してい
る。
【０１１４】格子P3, P4及びP5上へ入射する投影ビーム
の部分はマスク格子M3, M4及びM5により幾つかの回折順
位へ既に分割される。入れ代わって反射格子P3, P4及び
P5は異なる順位のビームの各々一つを別の補助ビームに
分割する。これらの補助分割はＸ方向とＹ方向との両方
に影響される。(0,0) と等しい全ての組み合わせ順位
(a,b)x, (a,b)y（ここでａはマスク格子の順位であり、
ｂは基準板格子の順位である）が、相当する基準マスク
格子に対する付随する基準板格子のそれぞれＸ方向及び
Ｙ方向における調整の程度についての情報と、理想的焦
点合わせ平面に対する基準板格子のＺ位置の偏差につい
ての情報とを具えている。本発明によると各格子部分に
対して個別の検出システムがある。12個の検出システム
が図８に示してあり、その図は格子P3, P4及びP5を平面
図で示している。このとき映像倍率と映像回転とが最良
の方法で測定され得るので、これらの格子は好適に投影
レンズシステムの映像視野の縁に置かれ、その縁は破線
BLで表してある。更にその上図８は標定の目的のための
二つの格子印P6とP7とを示しており、それらの印は上に
一つのマスク映像が形成される製造基板の範囲を調整す
るために用いられる。検出システムは DE3〜DE14により
表されており、検出システムDE3, DE4, DE5 及びDE6 は
格子P3に関連しており、それぞれ+X, -X, +Y及び-Y方向
に偏向された放射線を受け取るために用いられる。同様
に、検出システム DE7〜DE10は格子P4に関係しており、
また検出システムDE11〜DE14は格子P5に関係している。
【０１１５】図９は、一つの方向、例えばＸ方向に対す
る、一つの格子、例えば格子P3に関係する二つの検出シ
ステムを示している。他の方向即ち、Ｙ方向に対する二
つの検出システムと二つの他の格子の各々に対する４個
の検出システムとは図９の検出システムと同じである。
本発明によると検出システムは放射線高感度検出器、例
えばフォトダイオードDT3 とDT4 とを具えるのみなら
ず、単純化のために単一のレンズによって図解されてい
るレンズシステムL3とL4をも具えている。それぞれ絞り
板DF3, DF4が検出器の前方に配設されている。レンズL3
により形成される格子P3の映像は検出器DT3 の放射線高
感度表面を正確に覆うことが保証された。絞り板DF3 が
その格子の付近からの放射線が検出器DT3 へ到達しない
ことを保証する。検出器DT3 の出力信号が充分な信号対
雑音比を有することがこれにより達成される。この検出
方法は、その既知の装置では放射線が基準板により発散
的に散乱され、且つ一つの検出器が投影レンズシステム
の全体映像視野から生じる放射線を受け取り得る、SPIE
学会誌Vol.633, Optical Microlithography V (1986)10
6〜112 頁及びSPIE学会誌Vol.922, Laser Microlithogr
aphy (1988), 366 〜375 頁の論文に記載されている映
像検出装置に用いられている検出方法と異なっている。
【０１１６】基準板の平面と検出器DT3 により捕捉され
るビームb3の主光線との間の角度βが投影レンズと基板
台との間の有効な空間により決定される。映像検出装置
の一実施例では、この角度は大体12°である。ビームb3
の開き(sinα) は約0.05である。レンズL3は約1/4 の倍
率と約10mmの焦点距離と、約５mmの直径とを有してい
る。格子P3の中心とレンズL3の第１主面との間の距離d1
は約50mmであり、レンズの第２主面と検出器との間の距
離d2は約12.5mmである。
【０１１７】反射格子P3により形成される異なる回折順
位の補助ビームは格子面の垂線に対して異なる角度で格
子を退去し、大きい反射角ほど高い回折順位に関連す
る。
【０１１８】検出システムDE3 は小さい開きを有するの
で、放射線の最大可能量は（β−α／２）と（β＋α／
２）の間の角度以内で反射されることが保証されなくて
はならない。一つ以上の組み合わせ順位がこのときこの
検出システムへ入り得る。投影ビームの波長を考慮して
いる間に、検出器DT3 上の放射線の量がその格子パラメ
ータの適当な選択により最大化され得る。これらの格子
パラメータは格子周期Ｐi と、比率Ｗi ／Ｐi と、格子
縞GSの深さあるいは高さｈと、及び格子縞の形状と、で
ある。
【０１１９】格子縞の形状の適用はこれらの縞の壁が図
10に示したように角度βあるいは角度βに近似した角度
で放射線を反射するような角度γでこれらの縞の壁が傾
けられることを意味する。格子縞の壁の急峻さの代わり
に、または格子縞の壁の急峻さと組み合わせて、他の格
子パラメータが特定の組み合わせ順位が角度βで回折さ
れるように、一方これらの順位での強度が他の順位での
強度を犠牲にして増幅されるように選択され得る。
【０１２０】放射線が回折される角度をも決定する他の
格子パラメータの一つは格子周期であり、格子周期が小
さいほど格子面上の垂線と異なる回折順位の主光線との
間の角度が大きくなる。本発明によると、格子周期は製
造照明の間に投影レンズシステムにより投影されなくて
はならない映像の細部（線幅）の寸法に適用される。異
なる映像パラメータが今や製造目的物に対する大きい拡
がりに相当する基準目的物によって決定されるので、こ
れらの測定は非常に正確であり信頼できる。上述の適用
によって一旦格子周期が決定されると、角度βにおける
必要な回折が他の格子パラメータの適切な選択により実
現され得る。角度βが約12°であり、レンズL3が約10mm
の焦点距離と約0.05の開きとを有する映像検出装置の一
実施例では、その格子は約0.84μm の周期ｐi と約0.21
μm の格子縞幅とによる真っ直ぐな格子縞を有する。こ
の格子は、それが投影ビームに対して、365nm の波長で
と248nの波長でとの両方で用いられ得ると言う利点を有
する。365nm の波長においては(+1,+1) 及び(0,+2)順位
で回折された放射線が検出器へ到達する。248 nmの波長
においては、それは(0,+3), (-1,+4), (+1,+2), (0,+4)
及び(+1,+3) 順位で回折された放射線である。
【０１２１】特に248nm の波長を有する深い紫外線のよ
うな非常に短い波長の放射線が用いられる場合には、フ
ォトダイオードのような既知の放射線高感度検出器は映
像検出装置に用いるためにはすぐには適していない。こ
の種類の放射線に特に感じ易く且つ他の放射線には低い
感度を有する検出器が使用されなければならない。本発
明によると、ルミネセンスの板LP3, LP4が各検出システ
ムDE3, DE4その他に配設され、その板は短波投影放射線
を普通の検出器がそれに対して感じ易い長い波長の放射
線へ変換する。
【０１２２】短波投影放射線のその他の態様は、それが
弗化クリプトンレーザーのようなパルス化されたレーザ
ーにより供給されるので、測定が例えば20nsecのパルス
期間を有する短い放射線パルスの間にのみ行われことが
信頼性のために保証されなければならない。本発明によ
ると、投影レーザーパルスと測定との電子的同期がこの
投影装置においては成し遂げられる。図11はこの同期の
原理を示している。参照符号TBはそれに沿ってパルスＰ
u の系列が映像検出過程の間通過するバスを表してい
る。これらのパルスはこのレーザーを点火するようにレ
ーザーLAへ印加されるので、レーザーは投影レンズシス
テムPLと基準マスクとを介して基板台上の基準板RPへ短
い放射線パルスを送る。λの記された線が、レーザーへ
結合された波長測定装置により測定された値がコンピュ
ータのメモリME3 へ送られ且つ記憶されることを示し、
そのコンピュータが全ての測定信号を処理する。単位時
間当たりのパルスの数が装置PD内で二倍された後に、こ
れらのパルスが、パルス期間中に測定された位置と方位
のみが第２メモリME1 内へ通過し且つ記憶されることを
保証するように、基板台位置検出装置IFへ印加される。
この基板台位置検出装置IFは基板台とこの基板台上の基
準板とのＸ，Ｙ及びＺ位置と、Ｚ軸の回りのそれの回転
との両方を決定できる。しかしながら、Ｚ位置はそれへ
パルスＰu ′が印加される焦点誤差検出装置FDによって
も供給され得るので、パルス期間中に測定されたＺ値は
コンピュータのメモリME4 内へ通過し且つ記憶される。
検出システムDE3 〜DE14を具えている映像検出装置ISの
信号はパルス制御されるサンプルアンドホールド回路SA
へ印加されるので、映像検出装置ISからの信号はパルス
期間の間だけ中央コンピュータのメモリへ通過し且つ記
憶される。
【０１２３】このパルス周波数と使用されるパルス期間
とにおいては、信号処理のために交流連結増幅器の代わ
りに直流連結増幅器が使用されなければならない。信号
対雑音比を増大するために、レーザー放射線が好適にパ
ルスＰu 間の時間間隔内にも測定され、パルス期間中の
測定値がパルスの間の時間間隔中の測定値と比較され
る。
【０１２４】基準板印が最良調整位置を決定するように
動かされた場合には、この映像検出過程ではパルス期間
の間のみ信号が受け取られるので、得られる信号はＸ，
Ｙ，Ｚ，φ2 検出装置の不正確さ及びサーボシステムと
は無関係である。
【０１２５】これらの装置により供給される信号は、３
個の基準板印と３個のマスク印とのＸ，Ｙ及びＺ位置に
ついての情報を具えているので、12の自由度の全部が測
定される。
【０１２６】全部の検出装置が同じ基準板上で同時に測
定するので、これらの装置は一緒に結合されている。
【０１２７】検出システムDE3 〜DE14は、図12ａに示し
たように、投影レンズシステムPLの低部へ固定されてい
る円環状保持器HOD 内に配設されている。図12ｂはこの
円環状保持器HOD の断面図である。この保持器は中に溝
V3〜V14 が正確に決められた位置に存在し且つ正確に決
められた形状と寸法とを有する固体本体であってもよ
い。検出システムがこの保持器内へ挿入された場合に
は、検出システムは既に最大程度に調整されており、修
正される必要がないか、又は投影装置の組立の間に少し
の程度修正されるのみでよい。
【０１２８】基準板上とマスク上の３個の二次元格子印
と、各格子印に対する４個の検出器とを用いる場合に
は、12個の装置パラメータ、即ち自由度が原理的には測
定され得る。実際には投影装置内の９個のパラメータが
重要であるので、測定には所定の冗長度がある。測定さ
れるパラメータは、Ｘ，Ｙ及びＺ方向での投影放射線に
よりこの投影レンズシステムにより形成された映像の位
置と、Ｘ，Ｙ及びＺ軸の回りのこの映像の回転とであ
る。これらの位置と回転とは基板台に関して測定され、
一方基板台位置検出装置により限定される座標のシステ
ムは、映像検出装置に対する照合を構成する。Ｚ軸の回
りの回転は映像自身の面内の映像の回転である。Ｘ軸及
びＹ軸の回りの回転はそれぞれＹ軸及びＸ軸に沿った映
像の傾斜を表す。
【０１２９】投影光により形成される映像の傾斜につい
ての、映像検出装置により供給される情報は、新奇な世
代の投影装置内に建造される傾斜検出装置を校正するた
めに用いられ得て、その装置は投影放射線以外の放射線
により動作し、且つその装置の動作はオートコリメータ
ーの原理に基づいている。
【０１３０】映像の位置、回転及び傾斜についての情報
に加えて、映像検出装置は映像品質における変化、特
に、投影ビームの波長の変動及び空気圧、温度その他の
ような周囲パラメータの変動によって起こる、倍率、非
点収差及び三次歪みについての情報をも供給する。更に
その上、周囲パラメータにより起こる視野の曲率と非点
収差の変化とは一定の関連性を有するので、視野の曲率
を非点収差から得ることができる。
【０１３１】検出器DT3 の信号は基準板印P3に関するマ
スク印M3の映像のＸ位置についての情報を具えている
が、この映像のＺ位置についての情報も具えている。独
立したＸ位置信号とＺ位置信号とは単一の信号検出器DT
3 では得られない。検出器DT4の信号内にはＺ位置に依
存する寄与（又はＸ位置に依存する寄与）が検出器DT3
の信号内のこの寄与と異なる符号を有し、一方これら二
つの信号内のＸ位置に依存する寄与（又はＺ位置に依存
する寄与）は同じ符号を有するので、Ｘ位置（又はＺ位
置）についての独立した情報はこれら二つの検出器信号
を加算することにより得ることができ、Ｚ位置（又はＸ
位置）についての独立した情報は、これら二つの検出器
信号を減算することにより得ることができる。マスク印
M3の映像のＸ位置を決定するために、基準板が一定Ｚで
Ｘ方向に動かされ、検出器DT3 上の放射線の強度がその
移動の関数として測定される。かくして得られた強度−
移動の曲線の位相を基準曲線と比較することにより、Ｘ
位置が得られる。焦点合わせ（Ｚ位置）を決定するため
に、基準板が一定ＸでＺ方向に動かされ、再び強度が移
動の関数として測定される。かくして得られた強度−移
動の曲線も再びそれからＺ位置Z3,xが続く基準と比較さ
れる。Z3,xがＸ方向での印P3の位置での焦点合わせ誤差
についての情報を与える。同様に位置信号Y3と焦点誤差
信号Z3,yが検出器DT5 とDT6 との信号から得ることがで
きる。マスク印M3の映像のＸ及びＹ位置はかくして、基
準板印P3の位置でのＸ及びＹ方向の焦点合わせ誤差、従
ってまた映像の非点収差と同時に知られる。
【０１３２】同じ方法で、位置信号X4とY4及び焦点誤差
信号Z4,xとZ4,yは基準板印P4に関連する検出器DT7, D
T8, DT9 及びDT10の信号から得ることができ、一方位置
信号X5とY5及び焦点誤差信号Z5,xとZ5,yは印P5に関連す
る検出器DT11, DT12, DT13及びDT14の信号から得られ
る。映像中の３個の印のＸ，Ｙ及びＺ位置はこのとき知
られるから、投影放射線で投影レンズシステムにより形
成される全映像のＸ，Ｙ及びＺ位置ＰT,x , ＰT,y 及び
ＰT,z も知られる。
【０１３３】原理的にはＰT,x , ＰT,y 及びＰT,z も、
一つの格子印、例えばP3に関連する４個の検出器、例え
ばDT3, DT4, DT5 及びDT6 の信号のみによっても決定さ
れ得ることは注目されるべきである。これらの検出器も
全体映像の非点収差AST についての情報を既に与える。
この位置情報は３個の印を測定した場合に得られる情報
ほど正確ではないが、事情によっては充分に使用でき
る。
【０１３４】付随する基準板印に関する３個のマスク印
の映像の位置が知られた場合には、映像面φx 及びφy
即ちＸ及びＹ軸の回りの３個のマスク印を通る面の傾斜
は、それぞれ３個のＸ及びＹ方向での映像位置を比較す
ることにより決定され得る。
【０１３５】Ｚ軸の回りの投影映像の回転は異なるマス
ク印映像のＸ及びＹ位置で反対の変動を生じる。映像回
転はそれ故にマスク印映像のＸ及びＹ位置を比較するこ
とにより決定され得る。
【０１３６】それぞれＸ及びＹ軸での倍率誤差MEの場合
には、第１マスク印、例えばM3の映像は第２マスク印、
例えばM4の映像に関してそれぞれＸ方向及びＹ方向での
反対の感覚で動かされる。倍率誤差はＸ及びＹ方向での
これらの位置偏移を比較することにより決定され得る。
【０１３７】３個の基準板印が投影レンズシステムPLの
光軸から異なる距離に置かれている場合には、三次歪み
即ち放射状歪みD3は３個の印の全ての位置情報を比較す
ることにより決定され得る。印が光軸から等しい距離に
置かれている場合には、三次歪みは基準として基板台位
置検出装置の情報を用いることにより決定され得る。
【０１３８】９個の関連するパラメータＸT ，ＹT ，Ｚ
T ，φx ，φy ，φz ，ME, AS及びD3が確かに測定され
得ることが先に示されていることは注目されるべきであ
る。検出信号それら自身の処理は、これら検出信号を基
準値と比較する中央コンピュータを用いて、実際には種
々の方法で実行され得る。測定された信号曲線をコンピ
ュータ内に記憶された基準曲線と比較する、いわゆる曲
線あてはめ手順がこのとき好適に用いられる。この比較
の結果が投影装置の種々のサーボ装置に対する制御信号
を生み出す。そのときそれは投影品質に影響する全ての
パラメータ、即ち検出信号からを除いて周囲温度、投影
ビームの波長、機械的ドリフト、正確に知られるべきそ
の他に対しては必要なく、コンピュータが投影レズシス
テムにより形成された映像が正しくなく、それで種々の
サーボ装置に対する調節信号と、波長、投影レンズ内の
ガス圧力と温度その他のような装置パラメータに対する
制御信号とを発生することを、全ての影響するパラメー
タが組み込まれているモデルを介して確かめ得るので、
投影された映像の位置と品質とが最良化される。
【０１３９】既知の映像検出装置と比較されるように、
本発明による検出装置は特に次の利点を有する。 ‐ 映像視野の３個の異なる点において且つＸ及びＹ方
向同時に測定することにより、測定回数が６の係数で減
少され、一方幾らかの回数測定されるＸ及びＹ位置と非
点収差のようなパラメータの精度が平均によって増強さ
れ、且つ映像回転、倍率及び三次歪みのような、映像視
野内の多数の点で達成されなくてはならないパラメータ
の測定が基板台位置検出装置、波長測定装置及び焦点誤
差検出装置の不正確さに影響されない。 ‐ 基準板の各格子印が関連する検出器上に正確に映像
されるので、正しい方向に回折された全ての放射線が受
け取られ、一方そのような格子の周囲からの放射線は受
け取られないので、信号対雑音比が発散的に散乱する放
射線が用いられる検出装置よりも良好であり、且つその
上に、各検出器が関連する格子からのみ放射線を受け取
るので、複数の格子上で同時に測定することができる。 ‐ 各格子印に対して及び方向Ｘ及びＹの各々に対して
２個の検出器が設けられ且つコヒーレント検出が実行さ
れ、測定への投影ビームの強度変化の影響が無視され得
る。
【０１４０】本発明による映像検出装置の別の重要な利
点は、一層急速に測定及び修正が可能なばかりでなく、
一層正確に測定及び修正が可能なことである。その波長
が遠紫外線領域である、例えば248nm の投影ビームによ
る投影装置では、Ｘ及びＹ方向で大体５nmの不安定性を
測定することが可能であり、Ｚ方向で大体50nmの不安定
性を測定することが可能である。影響するパラメータそ
れ自身が測定されかつ基準値と比較される投影装置で
は、温度、波長、マスクのＺ位置及び空気圧がそれぞれ
0.015°Ｋ、0.5pm 、0.15μm 及び 0.5mbarの精度で測
定されなくてはならない。これらの測定精度を達成する
ことが全く可能な場合には、この目的に対して非常に高
度に洗練された測定技術が用いられ得る。更にその上、
測定された値は投影レンズシステムの収差へ変換され得
て、この場合このシステム内に不均一性が生じないこと
が一層必要である。更に、投影装置内の機械的ドラフト
はこのとき考慮されていない。
【０１４１】図13はサーボ装置と投影装置内に用いられ
るそれらの結合とを示している。箱で表した異なる装置
間の単一接続線は既知の投影装置にも存在する。これら
の箱は、LAは放射線源、例えばレーザー、LWC はレーザ
ー波長制御装置、ILS は照明システム、MTはマスク台、
MAZ はマスク台のＺ位置をチェックする装置、PLは投影
レンズ、PLTCは投影レンズの温度を制御する装置、ALI
は調整放射線により形成された映像、IFは基板台位置検
出装置、FDは焦点誤差検出装置、AS1(AS2)は単一の（二
重の）調整装置、を表している。この投影装置内に配設
され、且つ破線で表された特別補助システムはELI は投
影放射線によって形成された映像、ISは映像検出装置、
及びICは映像校正装置即ちコンピュータ、である。二重
接続線は映像検出装置を用いる場合に処理される特別信
号を示す。これらの信号は、 ‐ 基板台位置検出装置IF、波長監視装置LWC 及び焦点
誤差検出装置FDの信号であって、それらの信号は映像検
出装置へ印加される信号、 ‐ 投影放射線によって形成される映像の映像情報信
号、 ‐ レーザー波長制御装置LWC と、マスク高さチェック
装置MAZ と、投影レンズ温度制御装置PLTCと、焦点誤差
検出装置FD、及び調整装置AS1(AS2)、へ印加される映像
校正装置の信号、である。投影装置は１個またはそれ以
上の下記の装置を具えてもよい。 ‐ 投影レンズシステム内の圧力を制御するための装置
(PLPC) ‐ 投影レンズシステム内の媒体の構成を制御するため
の装置(PLGM) ‐ レンズ要素間の相互距離を制御するための装置(PLD
C) これらの装置PLPC, PLGM, 及びPLDCは装置PLTCと同様に
装置ICから制御される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は基板上へマスクパターンを反復的に投影
するための装置の一実施例を図式的に示している。
【図２】図２は二次元格子の形態での調整印の既知の態
様を示している。
【図３】図３は製造基板に対して製造ルミナンスを調整
するための二重調整検出装置を示している。
【図４】図４は焦点誤差検出装置と、基準板と基準マス
クとが組み込まれている投影装置の基板台位置検出装置
とを示している。
【図５】図５は投影装置を断面図で示している。
【図６】図６は標準基板の形態での基準板を示してい
る。
【図７】図７ａは基準板格子印の一実施例を平面図で示
しており、図７ｂは前記格子印の一部分を断面図で示し
ている。
【図８】図８は基準板格子印と付随する検出システムと
を図式的に示している。
【図９】図９は放射線高感度検出システムの詳細を示し
ている。
【図１０】図10は基準板格子印のもう一つの実施例の一
部分を示している。
【図１１】図11はパルス化されたビームが用いられる投
影装置の異なる検出装置の同期回路を示している。
【図１２】図12ａは投影レンズシステムの低部へ固定さ
れている円環状保持器を示す斜視図であり、図12ｂはそ
の円環状保持器の断面図である。
【図１３】図13は投影装置の異なるサーボ装置とそれら
の装置間の結合との回路図を示している。
【符号の説明】
１，１′放射線源 ２，２′，14 ビーム分割器 ３，３′λ／４板 11，12 プリズム 13 放射線高感度検出器 15，16，22 レンズ 25 修正レンズ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成３年５月２８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１２１】特に２４８ｎｍの波長を有する深い紫外線
のような非常に短い波長の放射線が用いられる場合に
は、フォトダイオードのような既知の放射線高感度検出
器は映像検出装置に用いるためにはすぐには適していな
い。従ってこの種類の短波長放射線に応答する特殊検出
器が使用され得る。しかしながらそのような検出器の感
度は低い。本発明は、ルミネセンスの板ＬＰ３，ＬＰ４
が各検出システムＤＥ３，ＤＥ４その他に配設され、そ
の板が短波投影放射線を普通の検出器がそれに対して感
じ易い長い波長の放射線に変換すると言う改良を提供す
る。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１１】
フロントページの続き (72)発明者 マリヌス アルト ファン デン ブリン ク オランダ国 5503 ハーエヌ フェルドホ フェンメイエレイウェッハ15 (72)発明者 テオドルス アルト ファーネル オランダ国 5503 ハーエヌ フェルドホ フェンメイエレイウェッハ15

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 投影レンズシステムと投影ビームとによ
    って基板台内に設けられた基板上へマスク台に設けられ
    たマスクパターンを投影する方法であって、 ‐ マスク台内にマスク基準印を有しているマスクを設
    ける工程と、 ‐ 投影ビーム内に基準板を有している基準板を設ける
    工程と、 ‐ 投影ビームと投影レンズシステムとによって基準板
    の相当する印上のマスクの少なくとも一つの印の映像を
    投影する工程と、 ‐ 放射線高感度映像検出用検出器によって照明された
    基準板の印からの投影放射線を検出する工程と、 ‐ 検出信号を調整校正信号と倍率誤差信号とに電気的
    に処理する工程と、 ‐ 前記のそれぞれの信号によって調整装置を調節し、
    投影レンズシステムの倍率を設定する工程と、 ‐ 投影ビームから基準板を除去し且つ投影ビーム内に
    製造基板を設ける工程、及び、 ‐ 製造基板上の異なる位置に製造マスクを次々と反復
    して投影する工程と、を具えている基板上にマスクパタ
    ーンを投影する方法において、 基板台位置検出装置と光学焦点誤差検出装置の信号とが
    映像検出装置の信号と同時に電気的に処理されて、複数
    の映像検出検出器が各基準板印に対して用いられ、前記
    検出器は関連する基準板印からの放射線のみを受け取
    り、且つ映像検出装置の信号、基板台位置検出装置の信
    号、及び光学焦点誤差検出装置の信号も焦点誤差検出装
    置のための校正信号と映像品質に影響するパラメータの
    少なくとも一つが調節される少なくとも一つの制御信号
    とへ処理されることを特徴とする基板上にマスクパター
    ンを投影する方法。
  2. 【請求項２】 少なくとも３個の二次元格子印と、相当
    する数のアナログマスク印、及び基準板印当たり４個の
    映像検出検出器が利用されることを特徴とする請求項１
    記載の基板上にマスクパターンを投影する方法。
  3. 【請求項３】 そこに一体化された格子印を有する個別
    の非常に安定な基準板が利用され、第１投影装置を測定
    し且つ設定した後に前記基準板が第２及び起こり得る次
    の投影装置を測定し且つ設定するために用いられること
    を特徴とする請求項１又は２記載の基板上にマスクパタ
    ーンを投影する方法。
  4. 【請求項４】 投影ビームのためにパルス化された放射
    線源を利用する請求項１又は３記載の方法において、 測定の間同期化パルスの系列が用いられ、各パルスがそ
    の放射線源を同時に点火し且つ基板台位置検出装置、映
    像検出装置、及び焦点誤差検出装置の信号をサンプリン
    グすることを特徴とする基板上にマスクパターンを投影
    する方法。
  5. 【請求項５】 投影ビームの波長も各パルスに対して測
    定され、且つ他の測定信号と一緒に処理されることを特
    徴とする請求項４記載の基板上にマスクパターンを投影
    する方法。
  6. 【請求項６】 製造基板の寸法を有し且つ少なくとも３
    個の格子印の複数の組を有する基準板が利用され、各組
    は投影レンズシステムの映像視野の寸法を有する範囲内
    に置かれていることを特徴とする請求項１、２、３、４
    又は５記載の基板上にマスクパターンを投影する方法。
  7. 【請求項７】 二次元格子の形態での少なくとも一つの
    基準印が一体化されている板基板を特徴とする、請求項
    １記載の方法に使用するように企図された基準板。
  8. 【請求項８】 板基板が非常に安定な材料で作られ、且
    つ二次元格子の形態の少なくとも３個の基準印が該板基
    板に一体化されたことを特徴とする請求項７記載の基準
    板。
  9. 【請求項９】 製造基板の寸法に相当する寸法と複数の
    二次元印の組とを特徴とし、各組は製造マスクパターン
    の一つの映像を受け取るように企てられている製造基板
    上の範囲に相当する基準板の個別の範囲内に存在してい
    る請求項８記載の基準板。
  10. 【請求項１０】 投影ビームを供給するための照明シス
    テム、マスク台、投影レンズ及び基板台を具え、且つ更
    に製造投影過程の間相互に対してマスクと基板とを調整
    し、且つ基板上にマスクパターンが映像される倍率を設
    定するために用いられる調整装置と倍率設定装置、及び
    製造投影過程に先立って、投影レンズシステムと投影ビ
    ームとによって形成されるマスク映像をチェックするた
    めに用いられる映像検出装置を具えた、基板上にマスク
    パターンを投影する装置であって、前記映像検出装置は
    マスクの相当する印の映像が上に形成される少なくとも
    一つの印を有する基準板と、少なくとも一つの基準板印
    から生じる投影放射線を電気信号に変換するための放射
    線高感度検出システムとを具えている基板上にマスクパ
    ターンを投影する装置において、 基準板印が二次元格子印により形成され、該二次元格子
    印の格子縞はＺ軸がこの投影レンズシステムの光軸と平
    行な座標のシステムのＸ方向及びＹ方向に延在してお
    り、各格子印に対して関連する格子印により偏向された
    放射線を受け取るために４個の放射線高感度検出器が存
    在し、且つ関連検出器上に関連格子印のみを投影するた
    めのレンズシステムが各格子印と各付随する検出器との
    間に配置されていることを特徴とする基板上にマスクパ
    ターンを投影する装置。
  11. 【請求項１１】 各基準板格子印が格子縞が第１の方向
    を有する２個の格子部分と、格子縞が第１の方向と垂直
    な第２の方向を有する２個の格子部分とを具えており、
    且つ４個の格子部分がその格子の中心の回りに対称的に
    置かれていることを特徴とする請求項10記載の基板上に
    マスクパターンを投影する装置。
  12. 【請求項１２】 各格子印の周期がその投影レンズシス
    テムの分解能と実質的に等しいことを特徴とする請求項
    10又は11記載の基板上にマスクパターンを投影する装
    置。
  13. 【請求項１３】 関連する格子印の放射線の最大量が付
    随する検出器により捕捉されるように、各格子印の格子
    パラメータが付随するレンズシステムの位置及び開口数
    に適用されることを特徴とする請求項10、11又は12記載
    の基板上にマスクパターンを投影する装置。
  14. 【請求項１４】 基準板格子が位相格子であることを特
    徴とする請求項10、11、12又は13記載の基板上にマスク
    パターンを投影する装置。
  15. 【請求項１５】 格子パラメータが投影ビームの二つの
    異なる波長に対して最良化されていることを特徴とする
    請求項10、11、12、13又は14記載の基板上にマスクパタ
    ーンを投影する装置。
  16. 【請求項１６】 365 nm及び248 nmの投影ビーム波長に
    より用いるのに適する請求項15記載の装置において、 格子溝幅と格子周期との間の比率が実質的に1/4 であ
    り、且つ格子周期がほぼ0.84μm であることを特徴とす
    る請求項15記載の基板上にマスクパターンを投影する装
    置。
  17. 【請求項１７】 格子印が反射的であることを特徴とす
    る請求項10〜16のいずれか１項記載の基板上にマスクパ
    ターンを投影する装置。
  18. 【請求項１８】 映像検出装置に付随する全部の検出器
    が、前記検出器に付随するレンズシステムと同時にその
    投影レンズシステムへ接続されている環状の保持器に固
    定されていることを特徴とする請求項17記載の基板上に
    マスクパターンを投影する装置。
  19. 【請求項１９】 ４個の検出器の異なるセットが投影レ
    ンズシステムの映像視野内の異なる範囲に付随し、前記
    範囲の中心はその映像視野の中心から異なる距離に置か
    れていることを特徴とする請求項10〜18のいずれか１項
    記載の基板上にマスクパターンを投影する装置。
  20. 【請求項２０】 投影放射線を検出器が非常に感じ易い
    放射線に変換するルミネッセント板により各検出器が先
    立たれることを特徴とする請求項10〜19のいずれか１項
    記載の基板上にマスクパターンを投影する装置。
  21. 【請求項２１】 基準板が製造基板台を介して相互に垂
    直な少なくとも二つの軸に沿った位置と前記軸の回りの
    回転とを検出するために位置検出装置へ結合され、且つ
    前記装置、映像検出装置、調整検出装置、及び焦点誤差
    検出装置の信号出力端子が下記のパラメータ ‐ 投影ビームの波長 ‐ 投影レンズ保持器内の圧力 ‐ 投影レンズシステムのレンズ素子間の相互距離 ‐ 投影レンズ保持器の一つ又はそれ以上の区画内の媒
    体の構成 ‐ 投影レンズ保持器内の温度 ‐ 調整装置の零設定 ‐ 焦点合わせ装置の零設定 ‐ その投影レンズシステムの倍率 のうちの一つまたはそれ以上の修正のための制御信号を
    供給する電子信号処理装置の入力端子へ接続されている
    ことを特徴とする請求項10〜20のいずれか１項記載の基
    板上にマスクパターンを投影する装置。
  22. 【請求項２２】 放射線源が短波パルス化されたレーザ
    ーにより形成され、投影ビーム波長測定装置を具えた請
    求項21記載の装置において、前記測定装置の出力端子が
    電子信号処理装置の入力端子へ接続されていることを特
    徴とする基板上にマスクパターンを投影する装置。
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