JPH0758680B2 - マスクと基板を互に位置合せする装置 - Google Patents
マスクと基板を互に位置合せする装置Info
- Publication number
- JPH0758680B2 JPH0758680B2 JP62052221A JP5222187A JPH0758680B2 JP H0758680 B2 JPH0758680 B2 JP H0758680B2 JP 62052221 A JP62052221 A JP 62052221A JP 5222187 A JP5222187 A JP 5222187A JP H0758680 B2 JPH0758680 B2 JP H0758680B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- grating
- substrate
- mask
- alignment
- lens system
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- 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
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7049—Technique, e.g. interferometric
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、位置合せビームを発生する放射線源と、基板
の格子とマスクの格子を互にイメージする第１レンズシ
ステムと、基板の格子とマスクの格子の両方と相互作用
した位置合せビームの通路内の放射線感応検出システム
と、位置合せの目的で特定の回折次数で回折された放射
線を選択するために基板より出た位置合せビームの通路
内に配設された絞りとを有する、共に回折格子の形の位
置合せマークをそなえたマスクと基板とを互に位置合せ
する装置に関するものである。
の格子とマスクの格子を互にイメージする第１レンズシ
ステムと、基板の格子とマスクの格子の両方と相互作用
した位置合せビームの通路内の放射線感応検出システム
と、位置合せの目的で特定の回折次数で回折された放射
線を選択するために基板より出た位置合せビームの通路
内に配設された絞りとを有する、共に回折格子の形の位
置合せマークをそなえたマスクと基板とを互に位置合せ
する装置に関するものである。
このような装置はなかんずく米国特許明細書第4251160
号より知られている。この米国特許には、マスクパター
ン例えばICパターンを反復し縮小して同じ基板にイメー
ジする装置が記載されており、この場合マスクパターン
と基板とは、２つの続いた露出間の時間間隔内に基板面
とマスク面に平行な面内を２つの互に直角な方向に相対
的に動かされる。
号より知られている。この米国特許には、マスクパター
ン例えばICパターンを反復し縮小して同じ基板にイメー
ジする装置が記載されており、この場合マスクパターン
と基板とは、２つの続いた露出間の時間間隔内に基板面
とマスク面に平行な面内を２つの互に直角な方向に相対
的に動かされる。
集積回路すなわちICは拡散とマスキング技術によってつ
くられる。異なるマスクパターンを有する多数のマスク
がこの場合半導体基板の同じ位置に続けてイメージされ
る。同じ位置における連続したイメージング工程の間に
基板は所望の物理的および化学的変化を受けねばならな
い。この目的で、基板は、第１マスクパターンを経て露
光された後、露光装置より移動されねばならず、所望の
処理工程を受けると、第２マスクパターン等々を経て露
光するために同じ位置に置き換えられねばならない。
くられる。異なるマスクパターンを有する多数のマスク
がこの場合半導体基板の同じ位置に続けてイメージされ
る。同じ位置における連続したイメージング工程の間に
基板は所望の物理的および化学的変化を受けねばならな
い。この目的で、基板は、第１マスクパターンを経て露
光された後、露光装置より移動されねばならず、所望の
処理工程を受けると、第２マスクパターン等々を経て露
光するために同じ位置に置き換えられねばならない。
基板の単位面積当りの電子素子の数が増すにつれてこれ
等素子の寸法は小さくなるので、集積回路をつくる精度
に課せられる要求は増々厳しくなる。したがって、連続
したマスクが基板上にイメージされる位置は一層の精度
をもって規定されねばならない。
等素子の寸法は小さくなるので、集積回路をつくる精度
に課せられる要求は増々厳しくなる。したがって、連続
したマスクが基板上にイメージされる位置は一層の精度
をもって規定されねばならない。
拡散およびマスキング技術は、磁区メモリ（または磁気
バルブメモリ）の移動パターンや検出パターンのような
マイクロメータのオーダーの細部寸法を有する他の構造
の製造にも用いられる。この場合種々の処理工程に用い
られるマスクパターンに対する基板の正確な位置合せは
やはり一つの問題を提起することがある。
バルブメモリ）の移動パターンや検出パターンのような
マイクロメータのオーダーの細部寸法を有する他の構造
の製造にも用いられる。この場合種々の処理工程に用い
られるマスクパターンに対する基板の正確な位置合せは
やはり一つの問題を提起することがある。
前記の米国特許には、基板に設けられた回折格子がマス
クパターンの外側でマスクに設けられた回折格子上にイ
メージされるようにした、マスクに対し基板を位置合せ
するシステムが記載されている。若し基板の格子のイメ
ージがマスクの格子と正確に一致すれば、基板は正確に
位置合せされる。基板の格子をマスクの格子にイメージ
する主な素子は、マスクパターンを基板にイメージすべ
き投写レンズシステムである。公知の装置では基板の格
子とマスクの格子の間に「次数絞り（orderdiaphrag
m）」が配設されている。この次数絞りは、位置合せ放
射線は通さず、２次元の基板の格子によって１次の回折
次数で回折されたサブビームだけをマスクの格子に通す
複数のアパーチャを有する板である。１次サブビームだ
けが用いられるので、基板の格子がマスクの格子にイメ
ージされるコントラストは強められ、基板の格子にあり
得る不規則は結果としての位置合せ信号に影響を与え
ず、基板の格子とマスクの格子が互に位置合せされる精
度は、次数絞りが用いられずに零次サブビームも格子の
イメージングに用いられる場合に比して倍増される。一
般的に云えば、次数絞りの使用は位置合せ信号の信号対
雑音比の改良をきたす。
クパターンの外側でマスクに設けられた回折格子上にイ
メージされるようにした、マスクに対し基板を位置合せ
するシステムが記載されている。若し基板の格子のイメ
ージがマスクの格子と正確に一致すれば、基板は正確に
位置合せされる。基板の格子をマスクの格子にイメージ
する主な素子は、マスクパターンを基板にイメージすべ
き投写レンズシステムである。公知の装置では基板の格
子とマスクの格子の間に「次数絞り（orderdiaphrag
m）」が配設されている。この次数絞りは、位置合せ放
射線は通さず、２次元の基板の格子によって１次の回折
次数で回折されたサブビームだけをマスクの格子に通す
複数のアパーチャを有する板である。１次サブビームだ
けが用いられるので、基板の格子がマスクの格子にイメ
ージされるコントラストは強められ、基板の格子にあり
得る不規則は結果としての位置合せ信号に影響を与え
ず、基板の格子とマスクの格子が互に位置合せされる精
度は、次数絞りが用いられずに零次サブビームも格子の
イメージングに用いられる場合に比して倍増される。一
般的に云えば、次数絞りの使用は位置合せ信号の信号対
雑音比の改良をきたす。
前記の米国特許の装置では、次数絞りは投写レンズシス
テム自体内に配設される。この装置は、１マイクロメー
タまたはそれ以上の最小細部または線幅を有する集積回
路の製造に用いるのに極めて適していることが立証され
ている。基板の単位面積当りより多くの電子素子すなわ
ちこれ等電子素子の更に小さな寸法に対する一層の要求
のために、細部また線幅が１マイクロメータよりも小さ
なイメージを反復してつくることのできる装置の必要が
増している。
テム自体内に配設される。この装置は、１マイクロメー
タまたはそれ以上の最小細部または線幅を有する集積回
路の製造に用いるのに極めて適していることが立証され
ている。基板の単位面積当りより多くの電子素子すなわ
ちこれ等電子素子の更に小さな寸法に対する一層の要求
のために、細部また線幅が１マイクロメータよりも小さ
なイメージを反復してつくることのできる装置の必要が
増している。
このような装置の投写レンズシステムは、イメージフィ
ールドは10×10mm2のオーダーの比較的大きなものでな
ければならない一方、極めて高い解像度をもたねばなら
ない。多数のレンズ素子を有するこのような投写レンズ
システムの製造だけでなくその設計さえも、専門光学工
業に対して極めて難かしい課題である。若しこれに加え
て次数絞りを投写レンズシステム内に入れねばならない
とすると、素子に対する僅かな公差を有するこの投写レ
ンズシステムをつくることは殆んど不可能な課題にな
る。
ールドは10×10mm2のオーダーの比較的大きなものでな
ければならない一方、極めて高い解像度をもたねばなら
ない。多数のレンズ素子を有するこのような投写レンズ
システムの製造だけでなくその設計さえも、専門光学工
業に対して極めて難かしい課題である。若しこれに加え
て次数絞りを投写レンズシステム内に入れねばならない
とすると、素子に対する僅かな公差を有するこの投写レ
ンズシステムをつくることは殆んど不可能な課題にな
る。
本発明の目的は、この問題を除き、投写レンズシステム
により厳しい要求を課すことなくまた更に改良された位
置合せ信号を供給するようにした、基板にマスクパター
ンを反復イメージする装置に用いられる位置合せ装置を
得ることにある。本発明の特徴とするところは、第１レ
ンズシステムの瞳孔をイメージする第２レンズシステム
がマスクと検出システムの間の位置合せビームの放射路
内に配設され、瞳孔イメージの面には絞りが配設され、
この絞りは，マスクの格子により零次および１次の回折
次数で回折された、基板の格子よりの１次サブビームの
成分を有するビーム部分の入射位置にアパーチャを有す
ることにある。
により厳しい要求を課すことなくまた更に改良された位
置合せ信号を供給するようにした、基板にマスクパター
ンを反復イメージする装置に用いられる位置合せ装置を
得ることにある。本発明の特徴とするところは、第１レ
ンズシステムの瞳孔をイメージする第２レンズシステム
がマスクと検出システムの間の位置合せビームの放射路
内に配設され、瞳孔イメージの面には絞りが配設され、
この絞りは，マスクの格子により零次および１次の回折
次数で回折された、基板の格子よりの１次サブビームの
成分を有するビーム部分の入射位置にアパーチャを有す
ることにある。
本発明は、投写レンズシステムの瞳孔のイメージ内に配
設された適当に適合された次数絞りは公知の装置の投写
レンズシステム内に配設された絞りの作用を行うことが
できるだけでなく更にこの作用をより良く行うことがで
きるという事実の認識に基いたものである。
設された適当に適合された次数絞りは公知の装置の投写
レンズシステム内に配設された絞りの作用を行うことが
できるだけでなく更にこの作用をより良く行うことがで
きるという事実の認識に基いたものである。
「エスピーアイイー，ボリューム470,オプティカル・マ
イクロリソグラフイIII:テクノロジー・フォー・ザ・ネ
クスト・デエケイド（SPIE,Vol.470,ptical Microlitho
graphy III:Technology for the Next Decade）」1984
年、第62〜69頁の記事「アン・インプルーブド・アライ
ンメント・システム・フォー・ウエファーステッパーズ
（An Improved Alignment System for Waferstepper
s）」には、第２図に関して、基板の格子がマスクの格
子にイメージされ、この場合絞りがマスクと放射線感応
検出システムの間に配設された位置合せ装置が示されて
いることは注目に値する。けれども、この絞りは零次サ
ブビームのみを透過する唯一つの中央アパーチャしか有
しない、すなわち、１次サブビームは検出システムに達
することができない。その上前記の記事には絞りを投写
レンズシステムの瞳孔のイメージ内に配設せねばならな
いことについては何等述べられていない。
イクロリソグラフイIII:テクノロジー・フォー・ザ・ネ
クスト・デエケイド（SPIE,Vol.470,ptical Microlitho
graphy III:Technology for the Next Decade）」1984
年、第62〜69頁の記事「アン・インプルーブド・アライ
ンメント・システム・フォー・ウエファーステッパーズ
（An Improved Alignment System for Waferstepper
s）」には、第２図に関して、基板の格子がマスクの格
子にイメージされ、この場合絞りがマスクと放射線感応
検出システムの間に配設された位置合せ装置が示されて
いることは注目に値する。けれども、この絞りは零次サ
ブビームのみを透過する唯一つの中央アパーチャしか有
しない、すなわち、１次サブビームは検出システムに達
することができない。その上前記の記事には絞りを投写
レンズシステムの瞳孔のイメージ内に配設せねばならな
いことについては何等述べられていない。
以下に本発明を添付の図面を参照して実施例で更に詳し
く説明する。
く説明する。
第１図においてマスク１は回折格子の形の２つの位置合
せマークM1とM2を有する。これ等のマークの間にICパタ
ーン２が点線で線図的に表されている。このパターンの
多数のイメージが半導体基板３上に互に隣接して形成さ
れねばならないが、この基板もまた回折格子の形の多数
の位置合せマークを有する。図にはそのうちの２つの格
子P1とP2が示されている。この格子P1とP2は、パターン
２のイメージが形成されるべき基板の領域の外側に位置
される。格子M1とM2は例えば振幅格子で、格子P1とP2は
位相格子である。クロスラインのような他のマークに比
べてのこの格子マークの利点については前記の米国特許
を参照され度い。ICパターン２が基板３上にイメージさ
れる場合、図示しない放射線源よりの投写ビームPBはパ
ターン２だけを照射する。格子M1とM2はイメージされな
い。
せマークM1とM2を有する。これ等のマークの間にICパタ
ーン２が点線で線図的に表されている。このパターンの
多数のイメージが半導体基板３上に互に隣接して形成さ
れねばならないが、この基板もまた回折格子の形の多数
の位置合せマークを有する。図にはそのうちの２つの格
子P1とP2が示されている。この格子P1とP2は、パターン
２のイメージが形成されるべき基板の領域の外側に位置
される。格子M1とM2は例えば振幅格子で、格子P1とP2は
位相格子である。クロスラインのような他のマークに比
べてのこの格子マークの利点については前記の米国特許
を参照され度い。ICパターン２が基板３上にイメージさ
れる場合、図示しない放射線源よりの投写ビームPBはパ
ターン２だけを照射する。格子M1とM2はイメージされな
い。
第１図は、格子の所望位置と実際位置の相対的なずれを
検出するのに用いられる光学素子のみを示す。基板とマ
スクとを互に正しく位置決めする役をする機械素子のう
ちマスクテーブルMTと基板テーブルWTだけが示されてい
る。放射線源10を除いたすべての光学素子は、図示しな
い投写筒に入れられている。この筒と基板テーブルと
は、基板テーブルの面と平行な互に直角な２つの方向Ｘ
とＹに相互に動くことができる。
検出するのに用いられる光学素子のみを示す。基板とマ
スクとを互に正しく位置決めする役をする機械素子のう
ちマスクテーブルMTと基板テーブルWTだけが示されてい
る。放射線源10を除いたすべての光学素子は、図示しな
い投写筒に入れられている。この筒と基板テーブルと
は、基板テーブルの面と平行な互に直角な２つの方向Ｘ
とＹに相互に動くことができる。
種々の格子が互に位置合せされる順序、基板テーブルが
投写筒に対して動かされる方法およびこの運動が制御さ
れる方法の詳細については前記の米国特許が参考にな
る。本発明は、基板の格子P1とP2をマスクの格子M1とM2
に対して位置合せする装置にのみ関するものである。
投写筒に対して動かされる方法およびこの運動が制御さ
れる方法の詳細については前記の米国特許が参考にな
る。本発明は、基板の格子P1とP2をマスクの格子M1とM2
に対して位置合せする装置にのみ関するものである。
第１図に示すように、本発明の装置は位置合せビームｂ
を放出する放射線源10例えばヘリウム−ネオンレーザよ
り成る。
を放出する放射線源10例えばヘリウム−ネオンレーザよ
り成る。
偏光感応プリズムが適当であるビームスプリッタ11が前
記のビームを基板３上に反射する。マスクパターン２を
基板３上にイメージする投写レンズシステムであるレン
ズシステムPLはビームｂを集束し、基板上に例えば1mm
の直径の小さな放射線スポットＶを形成する。この基板
はビームをビームｂ′としてマスク１に向けて反射す
る。このビームｂ′は再び投写レンズシステムを横切
り、このためこの投写レンズシステムは放射線スポット
Ｖをマスク上にイメージする。基板は、出願公開された
本願人の出願に係る欧州特許出願第0164165号に記載さ
れているように、放射線スポットＶが格子P2上にあるよ
うに前位置合せされる。したがって、基板の格子P2は格
子P2′としてマスクの格子M2上にイメージされる。
記のビームを基板３上に反射する。マスクパターン２を
基板３上にイメージする投写レンズシステムであるレン
ズシステムPLはビームｂを集束し、基板上に例えば1mm
の直径の小さな放射線スポットＶを形成する。この基板
はビームをビームｂ′としてマスク１に向けて反射す
る。このビームｂ′は再び投写レンズシステムを横切
り、このためこの投写レンズシステムは放射線スポット
Ｖをマスク上にイメージする。基板は、出願公開された
本願人の出願に係る欧州特許出願第0164165号に記載さ
れているように、放射線スポットＶが格子P2上にあるよ
うに前位置合せされる。したがって、基板の格子P2は格
子P2′としてマスクの格子M2上にイメージされる。
λ/4プレート18（λはビームｂの波長）が偏光感応プリ
ズム11と投写レンズシステムPLの間で放射線通路内に配
設され、この場合このプレートの光軸は、放射線源10よ
りのビームｂの偏光の方向に対して45°の角度で配置さ
れる。基板への途中と戻りの途中でビームはλ/4プレー
ト18を２回横切るので、このビームの偏光の方向は全部
で90°回転され、基板３で反射されたビームはマスク１
に伝送される。偏光感応プリズム11とλ/4プレートの組
合せは放射線損失が最小であるという利点を有する。例
えば半透鏡のような偏光−ニュトラルビームスプリッタ
を用いることも可能である。
ズム11と投写レンズシステムPLの間で放射線通路内に配
設され、この場合このプレートの光軸は、放射線源10よ
りのビームｂの偏光の方向に対して45°の角度で配置さ
れる。基板への途中と戻りの途中でビームはλ/4プレー
ト18を２回横切るので、このビームの偏光の方向は全部
で90°回転され、基板３で反射されたビームはマスク１
に伝送される。偏光感応プリズム11とλ/4プレートの組
合せは放射線損失が最小であるという利点を有する。例
えば半透鏡のような偏光−ニュトラルビームスプリッタ
を用いることも可能である。
投写レンズシステムPLは、所望の高解像度の見地からで
きる限り小さくあるべき投写ビームPBの波長に対して設
計されまた位置合せは別の波長のビームｂで行われるの
で、レンズシステムPLが格子P2をイメージする倍率は所
望の倍率と僅かにずれることがあり、その上、イメージ
P2′がマスク１の面の僅かに外側に位置することがあ
る。これを補償するために、少なくとも２つの素子を有
するシステム20がビームｂ′の通路に配設される。この
システムは２つのレンズ21と22より成るものでもよく、
これ等のレンズは、投写レンズシステムPLと共に、イメ
ージP2′が正しい寸法を有しまた正しい軸方向位置に形
成されることを保証する。このシステムは、前記の２つ
のレンズの代りに、第１図の左部分に破線で示したよう
に、レンズ40と複数のミラー41,42,43および44との組合
せを有してもよい。
きる限り小さくあるべき投写ビームPBの波長に対して設
計されまた位置合せは別の波長のビームｂで行われるの
で、レンズシステムPLが格子P2をイメージする倍率は所
望の倍率と僅かにずれることがあり、その上、イメージ
P2′がマスク１の面の僅かに外側に位置することがあ
る。これを補償するために、少なくとも２つの素子を有
するシステム20がビームｂ′の通路に配設される。この
システムは２つのレンズ21と22より成るものでもよく、
これ等のレンズは、投写レンズシステムPLと共に、イメ
ージP2′が正しい寸法を有しまた正しい軸方向位置に形
成されることを保証する。このシステムは、前記の２つ
のレンズの代りに、第１図の左部分に破線で示したよう
に、レンズ40と複数のミラー41,42,43および44との組合
せを有してもよい。
格子の幾何の説明については前記の米国特許が参考にな
る。これ等の格子は２次元格子であるということ、すな
わち、これ等の格子はＸ方向とＹ方向に延在する互に直
角な格子線を有するサブ格子より成るということおよび
格子M2の格子周期（Period）が格子P2のそれに適合され
るということに留意され度い。
る。これ等の格子は２次元格子であるということ、すな
わち、これ等の格子はＸ方向とＹ方向に延在する互に直
角な格子線を有するサブ格子より成るということおよび
格子M2の格子周期（Period）が格子P2のそれに適合され
るということに留意され度い。
格子M2で透過されたビームはプリズム12によって放射線
感応形成器例えばフォトダイオードに向けて反射され、
この場合この検出器の出力信号は、格子M2の格子P2のイ
メージとの合なりの尺度である。放射線の一部をスプリ
ットするビームスプリッタ14を前記のプリズム12と検出
器との間に設けることができる。スプリットされた放射
線部分は、反射プリズム15および必要ならばレンズ16を
経てTVカメラ17に向けられるが、このTVカメラは、装置
のオペレータに対して格子M2とP2が表示される図示しな
いモニタに結合される。
感応形成器例えばフォトダイオードに向けて反射され、
この場合この検出器の出力信号は、格子M2の格子P2のイ
メージとの合なりの尺度である。放射線の一部をスプリ
ットするビームスプリッタ14を前記のプリズム12と検出
器との間に設けることができる。スプリットされた放射
線部分は、反射プリズム15および必要ならばレンズ16を
経てTVカメラ17に向けられるが、このTVカメラは、装置
のオペレータに対して格子M2とP2が表示される図示しな
いモニタに結合される。
位置合せの精度は出力信号を固定周波数で変調すること
によって著しく改良される。この目的で前記の刊行物の
頁に記載してあるように、マスク１したがって格子M2が
周期的に動かされることができる。前記の米国特許に記
載されている動的な位置合せ信号を得るためのより良い
代りの方法が第１図に示してある。ビームｂ′は格子M2
に達する前に先づλ/4プレート18と偏光感応プリズム11
を横切るので、このビームは特定の偏光方向で直線偏光
され、次いで複屈折プレート19例えばその光軸が前記の
特定偏光方向に対し45°に位置する石英プレートを横切
る。互に直角に偏光された２つのビームは複屈折プレー
ト19より出、格子M2の場所でこの格子の格子周期の半分
に等しい距離だけ互に離される。検出器13の前に偏光変
調器25例えば弾性光学的（elasto−optical）変調器と
検光子26とを置いてもよい。この変調器は、発生器27で
供給される電圧VBにより駆動される。この結果、変調器
より出るビームは交互に90°シフトされる。検光子26は
プリズム11と同じ主透過方向を有しているので、第１偏
光方向を有し且つ格子M2にP2の非シフトイメージを形成
する第１ビームと、第２偏光方向を有し且つ格子M2に1/
2格子周期だけシフトされたイメージを形成する第２ビ
ームとは、交互に検出器に透過される。検出器よりの信
号は位相感応検出回路28内で増幅され処理され、この回
路にはやはり信号VBが加えられる。この回路28の出力信
号SAは所望の動的位置合せ信号である。
によって著しく改良される。この目的で前記の刊行物の
頁に記載してあるように、マスク１したがって格子M2が
周期的に動かされることができる。前記の米国特許に記
載されている動的な位置合せ信号を得るためのより良い
代りの方法が第１図に示してある。ビームｂ′は格子M2
に達する前に先づλ/4プレート18と偏光感応プリズム11
を横切るので、このビームは特定の偏光方向で直線偏光
され、次いで複屈折プレート19例えばその光軸が前記の
特定偏光方向に対し45°に位置する石英プレートを横切
る。互に直角に偏光された２つのビームは複屈折プレー
ト19より出、格子M2の場所でこの格子の格子周期の半分
に等しい距離だけ互に離される。検出器13の前に偏光変
調器25例えば弾性光学的（elasto−optical）変調器と
検光子26とを置いてもよい。この変調器は、発生器27で
供給される電圧VBにより駆動される。この結果、変調器
より出るビームは交互に90°シフトされる。検光子26は
プリズム11と同じ主透過方向を有しているので、第１偏
光方向を有し且つ格子M2にP2の非シフトイメージを形成
する第１ビームと、第２偏光方向を有し且つ格子M2に1/
2格子周期だけシフトされたイメージを形成する第２ビ
ームとは、交互に検出器に透過される。検出器よりの信
号は位相感応検出回路28内で増幅され処理され、この回
路にはやはり信号VBが加えられる。この回路28の出力信
号SAは所望の動的位置合せ信号である。
本発明によれば、投写レンズシステムPLの瞳孔はマスク
と検出器13との間の位置でイメージされ、絞り32はイメ
ージの面に配される。この目的のために、２つのレンズ
30と31がマスク１後方の放射線通路内に配設される。こ
れ等のレンズおよび前記の絞りの作用は、イメージング
に含まれる素子を線図的に示した第２図に詳しく図示さ
れている。
と検出器13との間の位置でイメージされ、絞り32はイメ
ージの面に配される。この目的のために、２つのレンズ
30と31がマスク１後方の放射線通路内に配設される。こ
れ等のレンズおよび前記の絞りの作用は、イメージング
に含まれる素子を線図的に示した第２図に詳しく図示さ
れている。
この図面において投写レンズシステムはやはりPLで示さ
れている。このシステムは個々には図示しない多数のレ
ンズ素子を有している。このシステムPLは、マスク１よ
り見て、平面35内に位置する出口瞳孔を有する。このこ
とは、平面35は、この平面上方に位置するレンズ素子に
より出口瞳孔がイメージされる平面であることを意味す
る。
れている。このシステムは個々には図示しない多数のレ
ンズ素子を有している。このシステムPLは、マスク１よ
り見て、平面35内に位置する出口瞳孔を有する。このこ
とは、平面35は、この平面上方に位置するレンズ素子に
より出口瞳孔がイメージされる平面であることを意味す
る。
格子P2は、この格子によって反射されたビームを、１つ
の零次サブビームｂ′（０）と２つの１次サブビーム
ｂ′（＋１）およびｂ′（−１）と多数の高次サブビー
ムにスプリットするが、この高次のサブビームは本発明
の正確な理解には関係なくしたがって図示してない。こ
れ等のサブビームは一緒にマスク１の平面に格子P2の正
確なイメージP2′をつくる。このイメージは投写レンズ
システムPLによって形成される。基板とマスクが相互に
正確に位置合せされた時イメージP2′が格子M2と一致す
るようにする。第２図に示したように、種々の回折次数
で回折されたサブビームｂ′（０）,b′（＋１）および
ｂ′（−１）は平面35で相互に空間的に分けられてい
る。したがって、この平面に、サブビームｂ′（＋１）
とｂ′（−１）が入射する場所にアパーチャを有する絞
りを配設し、零次サブビーム、２次サブビームおよび高
次サブビームが抑止されるようにすることが可能であ
る。零次サブビームは格子P2についての情報を有しな
い。この格子の幾何、特に格子溝の深さおよび格子溝の
幅と中間条帯の幅との比に依存して、このビームの強さ
は１次サブビームの強さと対比して考えることができ
る。零次サブビームを抑止することによってイメージ
P2′のコントラストが著しく増強されることができる。
２次および高次サブビームは抑止されるので、格子P2の
不規則性は位置合せ信号に影響を与えない。１次サブビ
ームのみを用いることにより格子P2の第２高周波が実際
にイメージされる。云い換えれば、投写レンズシステム
PLの倍率を無視するとイメージP2′は格子P2の周期の半
分の周期を有する。格子M2の回折周期がイメージP2′の
周期に等しければ、すなわち格子P2の回折周期の1/2M倍
に等しければ、格子M2とP2が位置合せされる精度は全ビ
ームｂ′がイメージングに使用される場合の２倍も大き
い。
の零次サブビームｂ′（０）と２つの１次サブビーム
ｂ′（＋１）およびｂ′（−１）と多数の高次サブビー
ムにスプリットするが、この高次のサブビームは本発明
の正確な理解には関係なくしたがって図示してない。こ
れ等のサブビームは一緒にマスク１の平面に格子P2の正
確なイメージP2′をつくる。このイメージは投写レンズ
システムPLによって形成される。基板とマスクが相互に
正確に位置合せされた時イメージP2′が格子M2と一致す
るようにする。第２図に示したように、種々の回折次数
で回折されたサブビームｂ′（０）,b′（＋１）および
ｂ′（−１）は平面35で相互に空間的に分けられてい
る。したがって、この平面に、サブビームｂ′（＋１）
とｂ′（−１）が入射する場所にアパーチャを有する絞
りを配設し、零次サブビーム、２次サブビームおよび高
次サブビームが抑止されるようにすることが可能であ
る。零次サブビームは格子P2についての情報を有しな
い。この格子の幾何、特に格子溝の深さおよび格子溝の
幅と中間条帯の幅との比に依存して、このビームの強さ
は１次サブビームの強さと対比して考えることができ
る。零次サブビームを抑止することによってイメージ
P2′のコントラストが著しく増強されることができる。
２次および高次サブビームは抑止されるので、格子P2の
不規則性は位置合せ信号に影響を与えない。１次サブビ
ームのみを用いることにより格子P2の第２高周波が実際
にイメージされる。云い換えれば、投写レンズシステム
PLの倍率を無視するとイメージP2′は格子P2の周期の半
分の周期を有する。格子M2の回折周期がイメージP2′の
周期に等しければ、すなわち格子P2の回折周期の1/2M倍
に等しければ、格子M2とP2が位置合せされる精度は全ビ
ームｂ′がイメージングに使用される場合の２倍も大き
い。
本発明によれば、前記の作用を行う絞りは投写レンズシ
ステムPLの外側に配設される。この絞りは、異なる回折
次数が適当に分離された平面に配設された場合だけその
作用を行うことができる。このような平面は、投写レン
ズシステム内の平面35をイメージするすなわちこのシス
テムの瞳孔の平面を平面35′にイメージするレンズ30に
よって得ることができる。絞り32は後者の平面内に配設
される。第２レンズ31は、第１レンズと共に、格子M2と
これに重畳されて格子P2のイメージP2′が検出器13にイ
メージされるのを保証する。絞り32はアパーチャ36と37
を有する。
ステムPLの外側に配設される。この絞りは、異なる回折
次数が適当に分離された平面に配設された場合だけその
作用を行うことができる。このような平面は、投写レン
ズシステム内の平面35をイメージするすなわちこのシス
テムの瞳孔の平面を平面35′にイメージするレンズ30に
よって得ることができる。絞り32は後者の平面内に配設
される。第２レンズ31は、第１レンズと共に、格子M2と
これに重畳されて格子P2のイメージP2′が検出器13にイ
メージされるのを保証する。絞り32はアパーチャ36と37
を有する。
ビームｂ′は格子M2に入射する前に炉波されないので、
このビームは原理的にはすべて回折次数を含む。格子M2
の回折周期は、種々の回折次数のサブビームがこの格子
により回折される角度を決める。したがってこの格子
は、アパーチャ36と37の位置と共に、基板の格子P2とマ
スクの格子より出るサブビームのどれが検出器30に透過
されるかを決める。格子M2によって回折されない格子P2
よりの１次サブビームの部分すなわちビームｂ′（＋
１）とｂ′（−１）の零次成分は透過されないようにす
る。これ等のビーム成分はｂ′（＋1,0）、ｂ′（−1,
0）で表され、２度目のインデックスはマスクの格子M2
の回折次数を示す。
このビームは原理的にはすべて回折次数を含む。格子M2
の回折周期は、種々の回折次数のサブビームがこの格子
により回折される角度を決める。したがってこの格子
は、アパーチャ36と37の位置と共に、基板の格子P2とマ
スクの格子より出るサブビームのどれが検出器30に透過
されるかを決める。格子M2によって回折されない格子P2
よりの１次サブビームの部分すなわちビームｂ′（＋
１）とｂ′（−１）の零次成分は透過されないようにす
る。これ等のビーム成分はｂ′（＋1,0）、ｂ′（−1,
0）で表され、２度目のインデックスはマスクの格子M2
の回折次数を示す。
格子M2により＋１次の次数で回折されたビームｂ′（＋
１）の成分すなわちサブビームｂ′（＋1,＋１）はサブ
ビームｂ′（−1,0）と一致するので、サブビームｂ′
（＋1,＋１）もやはりアパーチャ37で透過される。格子
M2により−１次の次数で回折されたサブビームｂ′（−
１）の成分すなわちサブビームｂ′（−1,−１）はサブ
ビームｂ′（＋1,0）と一致するので、サブビームｂ′
（−1,−１）はアパーチャ36により検出器に透過され
る。
１）の成分すなわちサブビームｂ′（＋1,＋１）はサブ
ビームｂ′（−1,0）と一致するので、サブビームｂ′
（＋1,＋１）もやはりアパーチャ37で透過される。格子
M2により−１次の次数で回折されたサブビームｂ′（−
１）の成分すなわちサブビームｂ′（−1,−１）はサブ
ビームｂ′（＋1,0）と一致するので、サブビームｂ′
（−1,−１）はアパーチャ36により検出器に透過され
る。
格子M2に入射し且つこの格子により零番目の次数で透過
されたすべての放射線は、サブビームｂ′（＋１）と
ｂ′（−１）を除いて、絞り32により阻止される。この
結果検出器上のコントラストが更に増される。格子M2に
入射し且つこの格子により２次または高次の次数で回折
された放射線は絞りを横切ることができないので、マス
クの格子M2の不規則性が位置合せ信号に影響することが
ない。格子P2より出且つ格子M2により＋１次または−１
次の次数で回折された零次サブビームｂ′（０）の部分
は、かりにもレンズ30に入ることができても、アパーチ
ャ36および37に達することはできない。格子P2より出且
つ格子M2により零次および１次回折された１次サブビー
ムの成分は、結果として得られるすべての利点を伴って
検出器に透過される。
されたすべての放射線は、サブビームｂ′（＋１）と
ｂ′（−１）を除いて、絞り32により阻止される。この
結果検出器上のコントラストが更に増される。格子M2に
入射し且つこの格子により２次または高次の次数で回折
された放射線は絞りを横切ることができないので、マス
クの格子M2の不規則性が位置合せ信号に影響することが
ない。格子P2より出且つ格子M2により＋１次または−１
次の次数で回折された零次サブビームｂ′（０）の部分
は、かりにもレンズ30に入ることができても、アパーチ
ャ36および37に達することはできない。格子P2より出且
つ格子M2により零次および１次回折された１次サブビー
ムの成分は、結果として得られるすべての利点を伴って
検出器に透過される。
第２図は一平面内のみの状態を示したものであることに
注意され度い。格子P2とM2は２次元格子なので、回折は
第２図の紙面に直角な別の面内にも起きる。アパーチャ
36と37に加え、絞り32は１次元に対するアパーチャ36と
37と同じ２次元に対して同様な回折次数を透過する２つ
の別のアパーチャ38と39を有する。
注意され度い。格子P2とM2は２次元格子なので、回折は
第２図の紙面に直角な別の面内にも起きる。アパーチャ
36と37に加え、絞り32は１次元に対するアパーチャ36と
37と同じ２次元に対して同様な回折次数を透過する２つ
の別のアパーチャ38と39を有する。
マスクの格子M2に対する基板の格子P2の位置合せに対す
る前述の考えは云う迄もなくマスクの格子M1に対する基
板の格子P1の位置合せにも当嵌る。
る前述の考えは云う迄もなくマスクの格子M1に対する基
板の格子P1の位置合せにも当嵌る。
この位置合せ装置はマスク１のパターンの形式と無関係
に働くので、本発明は、極めて微細なパターンを移し、
基板に対して極めて正確に位置すべきすべての場合に用
いることができる。その例は、集積光学システムの製造
や磁区メモリの製造に用いられる装置等である。
に働くので、本発明は、極めて微細なパターンを移し、
基板に対して極めて正確に位置すべきすべての場合に用
いることができる。その例は、集積光学システムの製造
や磁区メモリの製造に用いられる装置等である。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明装置の線図的斜視図、 第２図は本発明の原理を図解するための装置のイメージ
ング素子を有する放射線路を示す。 １…マスク、２…パターン ３…基板、10…放射線源 11…偏光感応プリウム（ビームスプリッタ） 12…プリズム 13…放射線感応検出器、14…ビームスプリッタ 18…λ/4プレート、19…複屈折プレート 20…補償システム、25…偏光変調器 30…第１レンズ、31…第２レンズ 32…絞り、35′…瞳孔イメージ面 36〜39…アパーチャ、M1，M2…マスクの格子 MT…マスクテーブル、P1，P2…基板の格子 PB…投写ビーム PL…投写レンズシステム WT…基板テーブル
ング素子を有する放射線路を示す。 １…マスク、２…パターン ３…基板、10…放射線源 11…偏光感応プリウム（ビームスプリッタ） 12…プリズム 13…放射線感応検出器、14…ビームスプリッタ 18…λ/4プレート、19…複屈折プレート 20…補償システム、25…偏光変調器 30…第１レンズ、31…第２レンズ 32…絞り、35′…瞳孔イメージ面 36〜39…アパーチャ、M1，M2…マスクの格子 MT…マスクテーブル、P1，P2…基板の格子 PB…投写ビーム PL…投写レンズシステム WT…基板テーブル
Claims (1)
- 【請求項１】位置合せビームを発生する放射線源と、基
板の格子とマスクの格子を互にイメージする第１レンズ
システムと、基板の格子とマスクの格子の両方と相互作
用した位置合せビームの通路内の放射線感応システム
と、位置合せの目的で特定の回折次数で回折された放射
線を選択するために基板より出た位置合せビームの通路
内に配設された絞りとを有する、共に回折格子の形の位
置合せマークをそなえたマスクと基板とを互に位置合せ
する装置において、第１レンズシステムの瞳孔をイメー
ジする第２レンズシステムがマスクと検出システム間の
位置合せビームの放射路内に配設され、瞳孔イメージの
面には絞りが配設され、この絞りは、マスクの格子によ
り零次および１次の回折次数で回折された、基板の格子
より１次サブビームの成分を有するビーム部分の入射位
置にアパーチャを有することを特徴とするマスクと基板
を互に位置合せする装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8600638A NL8600638A (nl) | 1986-03-12 | 1986-03-12 | Inrichting voor het ten opzichte van elkaar uitrichten van een masker en een substraat. |
| NL8600638 | 1986-03-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62224025A JPS62224025A (ja) | 1987-10-02 |
| JPH0758680B2 true JPH0758680B2 (ja) | 1995-06-21 |
Family
ID=19847701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62052221A Expired - Lifetime JPH0758680B2 (ja) | 1986-03-12 | 1987-03-09 | マスクと基板を互に位置合せする装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4749278A (ja) |
| EP (1) | EP0237102B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0758680B2 (ja) |
| DE (1) | DE3782441T2 (ja) |
| NL (1) | NL8600638A (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2862307B2 (ja) * | 1990-02-05 | 1999-03-03 | キヤノン株式会社 | 位置ずれ検出方法 |
| US5225892A (en) * | 1990-02-05 | 1993-07-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Positional deviation detecting method |
| US5638211A (en) | 1990-08-21 | 1997-06-10 | Nikon Corporation | Method and apparatus for increasing the resolution power of projection lithography exposure system |
| US6252647B1 (en) | 1990-11-15 | 2001-06-26 | Nikon Corporation | Projection exposure apparatus |
| US6897942B2 (en) * | 1990-11-15 | 2005-05-24 | Nikon Corporation | Projection exposure apparatus and method |
| US6885433B2 (en) * | 1990-11-15 | 2005-04-26 | Nikon Corporation | Projection exposure apparatus and method |
| US6967710B2 (en) | 1990-11-15 | 2005-11-22 | Nikon Corporation | Projection exposure apparatus and method |
| US6710855B2 (en) * | 1990-11-15 | 2004-03-23 | Nikon Corporation | Projection exposure apparatus and method |
| US5719704A (en) | 1991-09-11 | 1998-02-17 | Nikon Corporation | Projection exposure apparatus |
| US5274420A (en) * | 1992-04-20 | 1993-12-28 | International Business Machines Corporation | Beamsplitter type lens elements with pupil-plane stops for lithographic systems |
| US5837169A (en) * | 1996-11-19 | 1998-11-17 | Northern Telecom Limited | Creation of bragg reflactive gratings in waveguides |
| TWI282909B (en) * | 1999-12-23 | 2007-06-21 | Asml Netherlands Bv | Lithographic apparatus and a method for manufacturing a device |
| KR100391983B1 (ko) * | 2001-07-03 | 2003-07-22 | 삼성전자주식회사 | 반도체 노광 장비의 정렬 시스템 |
| DE102009041405B4 (de) * | 2009-09-14 | 2020-08-20 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Maskeninspektionsmikroskop mit variabler Beleuchtungseinstellung |
| US10048132B2 (en) * | 2016-07-28 | 2018-08-14 | Kla-Tencor Corporation | Simultaneous capturing of overlay signals from multiple targets |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3748019A (en) * | 1968-03-02 | 1973-07-24 | Agfa Gevaert Ag | Photographic recording and reproducing method and apparatus utilizing spatial carrier frequencies |
| NL7606548A (nl) * | 1976-06-17 | 1977-12-20 | Philips Nv | Werkwijze en inrichting voor het uitrichten van een i.c.-patroon ten opzichte van een halfgelei- dend substraat. |
| FR2450468A1 (fr) * | 1979-02-27 | 1980-09-26 | Thomson Csf | Systeme optique d'alignement de deux motifs et photorepeteur mettant en oeuvre un tel systeme |
| US4390279A (en) * | 1979-07-12 | 1983-06-28 | Nippon Kogaku K. K. | Alignment device in an IC projection exposure apparatus |
-
1986
- 1986-03-12 NL NL8600638A patent/NL8600638A/nl not_active Application Discontinuation
- 1986-07-21 US US06/887,684 patent/US4749278A/en not_active Expired - Fee Related
-
1987
- 1987-02-25 EP EP87200310A patent/EP0237102B1/en not_active Expired
- 1987-02-25 DE DE8787200310T patent/DE3782441T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1987-03-09 JP JP62052221A patent/JPH0758680B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3782441T2 (de) | 1993-05-27 |
| US4749278A (en) | 1988-06-07 |
| DE3782441D1 (de) | 1992-12-10 |
| NL8600638A (nl) | 1987-10-01 |
| EP0237102A1 (en) | 1987-09-16 |
| JPS62224025A (ja) | 1987-10-02 |
| EP0237102B1 (en) | 1992-11-04 |
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