JPS59132621A - 走査マスクアライナ用の位置合せ系及び焦点調節系 - Google Patents
走査マスクアライナ用の位置合せ系及び焦点調節系Info
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- JPS59132621A JPS59132621A JP58238996A JP23899683A JPS59132621A JP S59132621 A JPS59132621 A JP S59132621A JP 58238996 A JP58238996 A JP 58238996A JP 23899683 A JP23899683 A JP 23899683A JP S59132621 A JPS59132621 A JP S59132621A
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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
- 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
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-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- 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
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
-
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- 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
-
- 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
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- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
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- G03F9/7076—Mark details, e.g. phase grating mark, temporary mark
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、マイクロリソグラフィーの分野、埜に走査マ
スクアライナ用の位置合せ系及び/又は焦点調節系に関
する。本発明による系は、他の予想される使用の中でス
テップ・アンド・スキャン(5tep and 5ca
n )−rイクロリソグラフィー投影系を用いる使用に
対して特に適当である。
スクアライナ用の位置合せ系及び/又は焦点調節系に関
する。本発明による系は、他の予想される使用の中でス
テップ・アンド・スキャン(5tep and 5ca
n )−rイクロリソグラフィー投影系を用いる使用に
対して特に適当である。
マイク日回路を製造する場合、一般的方法は、「俊化物
皮膜を半導体基板上に発生させ、;この酸化物皮膜をフ
ォトレジスタで彼覆し、次にこのフォトレジスタをマス
クを介して照明し、レジスタの選択された部分を露光す
ることよりなる。露光後、このフォトレジスタは、現像
され、(7) /9rJTt!11され、かつ後処理される。前記工程
が1回行なわれると、同じ工程は、何回も繰り返される
。フォトレジスト上の露光パターンは、目的をもって製
造されるマスクによって決定される。別個のマスクは、
それぞれの逐次的工程のために使用される。全てのマス
クパターンをマイクロ回路上の適当な場所に現わすこと
ができる場合には、高度の位置合せが工程間で必要とさ
れる。これまで使用された典型的な位置合せ系は、例え
ば米国特許第3975364号明細書、同第40110
11号明細書、同第4006645号明細書及び米国特
許出願第19964号に記載されている。
皮膜を半導体基板上に発生させ、;この酸化物皮膜をフ
ォトレジスタで彼覆し、次にこのフォトレジスタをマス
クを介して照明し、レジスタの選択された部分を露光す
ることよりなる。露光後、このフォトレジスタは、現像
され、(7) /9rJTt!11され、かつ後処理される。前記工程
が1回行なわれると、同じ工程は、何回も繰り返される
。フォトレジスト上の露光パターンは、目的をもって製
造されるマスクによって決定される。別個のマスクは、
それぞれの逐次的工程のために使用される。全てのマス
クパターンをマイクロ回路上の適当な場所に現わすこと
ができる場合には、高度の位置合せが工程間で必要とさ
れる。これまで使用された典型的な位置合せ系は、例え
ば米国特許第3975364号明細書、同第40110
11号明細書、同第4006645号明細書及び米国特
許出願第19964号に記載されている。
殆んど全ての現在の自動位置合せ系は、マスク及びウェ
ファ−を位置合せ過程の間に位置合せ系に対して実質的
に固定することが必要とされる。このことは、ステップ
−アン1−リピート型の系の場合には問題がないが、そ
れは、マスク及びウェファ−を投影系に対して移動させ
る場合に位置の狂いが起こりうるので走査投影(8) 型印刷機においては理想からは程遠いことである。更に
、良好な位置合せは、走査視野にわたって1つの場所で
位置合せするよりもむしろ走査及び露光の間に連続的に
位置合せする場合に達成される。これは、生産を増大さ
せる走査及び露光の間の静的な位置合せの間に時間的損
失をな(すだけでなく、殊に大きい二次的視野で良好な
仕事を行なう。更に、この系により、適度に高い位置合
せ系のバンド幅であっても高いs / N比が得られる
。
ファ−を位置合せ過程の間に位置合せ系に対して実質的
に固定することが必要とされる。このことは、ステップ
−アン1−リピート型の系の場合には問題がないが、そ
れは、マスク及びウェファ−を投影系に対して移動させ
る場合に位置の狂いが起こりうるので走査投影(8) 型印刷機においては理想からは程遠いことである。更に
、良好な位置合せは、走査視野にわたって1つの場所で
位置合せするよりもむしろ走査及び露光の間に連続的に
位置合せする場合に達成される。これは、生産を増大さ
せる走査及び露光の間の静的な位置合せの間に時間的損
失をな(すだけでなく、殊に大きい二次的視野で良好な
仕事を行なう。更に、この系により、適度に高い位置合
せ系のバンド幅であっても高いs / N比が得られる
。
殆んどの焦点調節系は、間接的であり、ウニ7アーを固
定位置にもたらすっ最高の焦点位置を移動させる投影系
の熱変化は、間接的系によって調節され/よい。本発明
による系は、直接的であり、走査系に対して理想的に適
合し、かつ系の性能を分解し5る如何なる振動動作をも
必要としない。直接的な作業系は、マスクを保護するた
めにがラスカバーを使用する場合に著しく重要である。
定位置にもたらすっ最高の焦点位置を移動させる投影系
の熱変化は、間接的系によって調節され/よい。本発明
による系は、直接的であり、走査系に対して理想的に適
合し、かつ系の性能を分解し5る如何なる振動動作をも
必要としない。直接的な作業系は、マスクを保護するた
めにがラスカバーを使用する場合に著しく重要である。
それというのも、このようなカバーは、それがそれぞれ
のマスクに異なる焦点を設定するために必要である、許
容しうる種々の厚さを有することを予想することができ
たからである。
のマスクに異なる焦点を設定するために必要である、許
容しうる種々の厚さを有することを予想することができ
たからである。
若干の異なる型の位置合せ系及び/又は焦点調節系は、
これまでに適度な成果を収めて使用されてきたけれども
、本発明による系は、次の記載から明らかになるように
このような公知技術水準の系を越えて改善された新規の
系である所望の結果を達成するために、本発明によれば
、走査方向に走る画線中でマスク及びウェファ−双方の
連続的パターンを使用する走査マスクアライナ用の新規
の改善された位置合せ系がその1つの形で得られ、この
場合には、光学格子装置を有する目視系、この目視系の
光学格子装置にわたってパターンを移動させるための装
置、格子装置を介して透過される光を強力に変調するよ
うにパターンの方向及び間隔に相当する格子装置の組合
せよりなる。更に、この系は、位置合せ誤差信号を得る
ためにマスク位置合せターデッドとウェファ−位置合せ
ターデッドからの位相変調を比較するための装置を有す
る。本発明の1つの要件によれば、マスクパターン及ヒ
ウエファーパターンは、例えばダイヤモンド形状パター
ンであることができる。この系は、例えば明視野、暗視
野又はノマルスケ(Nomarske )相コントラス
トのような照明の多数の異なる型で使用することができ
る。本発明の1つの要件によれば、光学格子装置は、1
対の直交的に配置された光学格子を包含し、この場合1
つの光学格子は、走査方向に対して約+45°に配置さ
rL 、他方の光学格子は、それに対して約−45°に
配置されている。
これまでに適度な成果を収めて使用されてきたけれども
、本発明による系は、次の記載から明らかになるように
このような公知技術水準の系を越えて改善された新規の
系である所望の結果を達成するために、本発明によれば
、走査方向に走る画線中でマスク及びウェファ−双方の
連続的パターンを使用する走査マスクアライナ用の新規
の改善された位置合せ系がその1つの形で得られ、この
場合には、光学格子装置を有する目視系、この目視系の
光学格子装置にわたってパターンを移動させるための装
置、格子装置を介して透過される光を強力に変調するよ
うにパターンの方向及び間隔に相当する格子装置の組合
せよりなる。更に、この系は、位置合せ誤差信号を得る
ためにマスク位置合せターデッドとウェファ−位置合せ
ターデッドからの位相変調を比較するための装置を有す
る。本発明の1つの要件によれば、マスクパターン及ヒ
ウエファーパターンは、例えばダイヤモンド形状パター
ンであることができる。この系は、例えば明視野、暗視
野又はノマルスケ(Nomarske )相コントラス
トのような照明の多数の異なる型で使用することができ
る。本発明の1つの要件によれば、光学格子装置は、1
対の直交的に配置された光学格子を包含し、この場合1
つの光学格子は、走査方向に対して約+45°に配置さ
rL 、他方の光学格子は、それに対して約−45°に
配置されている。
本発明のもう1つの要件によれば、位相変調を比較する
ための装置は、マスクパターン及びウェファ−パターン
を結像する異なる検出器を包含する。実際に、複数の独
立した検出器よりなる検出器配列は、マスクパターン及
びウェファ−パターンの若干の適当な位置をそれぞれの
画線中で得ることができるように使用すること(11) ができる。
ための装置は、マスクパターン及びウェファ−パターン
を結像する異なる検出器を包含する。実際に、複数の独
立した検出器よりなる検出器配列は、マスクパターン及
びウェファ−パターンの若干の適当な位置をそれぞれの
画線中で得ることができるように使用すること(11) ができる。
更に、位置合せ系の多数の成分は、連続的焦点調節系と
一致する。この場合、マスクパターンの2つの画像は、
一方が僅かに焦点の内側でありかつ他方が僅かに焦点の
外側であるように配置されており、2つのチャンネルで
変調の大きさを比較することによって、2つのチャンネ
ルの何れが焦点に隣接し、したがってそれらのチャンネ
ルが等しくなるように焦点を如何に移動させるかを推測
することができる。
一致する。この場合、マスクパターンの2つの画像は、
一方が僅かに焦点の内側でありかつ他方が僅かに焦点の
外側であるように配置されており、2つのチャンネルで
変調の大きさを比較することによって、2つのチャンネ
ルの何れが焦点に隣接し、したがってそれらのチャンネ
ルが等しくなるように焦点を如何に移動させるかを推測
することができる。
従って、前記の記載は、本発明の重要な実施態様の詳細
な記載を以下で一層理解することができかつ本発明の目
的を一層評価することができるようにむしろ広範に略述
したものである。
な記載を以下で一層理解することができかつ本発明の目
的を一層評価することができるようにむしろ広範に略述
したものである。
勿論、以下に記載される本発明の付加的な実施態様は、
これに係属される特許請求の範囲に記載された請求項の
目的を形成する。本発明の開示に基づく概念を、本発明
の幾つかの目的を実施する他の系を設計するための基礎
として簡単に利用することができることは、当業者にと
つ(12) て評価される。従って、このような同価値の系を包含す
ると見なされる特許請求の範囲に記載された請求項が本
発明の要件及び範囲からずれていないことは、重要/ま
ことである。
これに係属される特許請求の範囲に記載された請求項の
目的を形成する。本発明の開示に基づく概念を、本発明
の幾つかの目的を実施する他の系を設計するための基礎
として簡単に利用することができることは、当業者にと
つ(12) て評価される。従って、このような同価値の系を包含す
ると見なされる特許請求の範囲に記載された請求項が本
発明の要件及び範囲からずれていないことは、重要/ま
ことである。
本発明の詳細な実施態様は、例示及び記載の目的に対し
て選択され、本明細書の一部を形成する添付図面に示さ
れている。
て選択され、本明細書の一部を形成する添付図面に示さ
れている。
詳説される本発明の実施態様において、位置合せターデ
ッドは、走査方向と平行に走る、マスク画線及びウェフ
ァ−画線中に含まれる連続的ダイヤモンドパターンであ
る。第1図は、低周波パターン及び高周波パターンを示
し、これらのパターンのいずれかは、位置合せのために
マスク画線上又はウェファ−画線中に配置することがで
きる。ウェファ−パターンは、例えば10で示されたよ
うな凹凸のダイヤモンドパターンは、暗視野照明の場合
に黒地の明るい線として現われる端縁を有する。暗視野
照明を12で示されたようなマスクに使用する場合にも
、マスクパターンは、そのつと目視系で見ることができ
る端縁でのみ不透明であることができるか又は透明であ
ることができる。一般に、マスク信号は、パターン端縁
がウェファ一端縁よりも細(、鋭角を有するので実質的
にウェファ−信号よりも弱<、シたがって光を目視系中
に殆んど散乱しないっマスクパターン信号は、14で示
されたような明視野照明及び不透明な地の狭いスロット
からなるパターンを使用することによって実質的に増大
させることができるっこノスロットは、暗視野マスクパ
ターンの端縁位置に応じて配置される。マスクパターン
及びウェファ−パターンの双方の1つの重要な実施態様
は、これら双方がエツチング過度又は不足であるかない
かは何れにせよ中心を留めることである。
ッドは、走査方向と平行に走る、マスク画線及びウェフ
ァ−画線中に含まれる連続的ダイヤモンドパターンであ
る。第1図は、低周波パターン及び高周波パターンを示
し、これらのパターンのいずれかは、位置合せのために
マスク画線上又はウェファ−画線中に配置することがで
きる。ウェファ−パターンは、例えば10で示されたよ
うな凹凸のダイヤモンドパターンは、暗視野照明の場合
に黒地の明るい線として現われる端縁を有する。暗視野
照明を12で示されたようなマスクに使用する場合にも
、マスクパターンは、そのつと目視系で見ることができ
る端縁でのみ不透明であることができるか又は透明であ
ることができる。一般に、マスク信号は、パターン端縁
がウェファ一端縁よりも細(、鋭角を有するので実質的
にウェファ−信号よりも弱<、シたがって光を目視系中
に殆んど散乱しないっマスクパターン信号は、14で示
されたような明視野照明及び不透明な地の狭いスロット
からなるパターンを使用することによって実質的に増大
させることができるっこノスロットは、暗視野マスクパ
ターンの端縁位置に応じて配置される。マスクパターン
及びウェファ−パターンの双方の1つの重要な実施態様
は、これら双方がエツチング過度又は不足であるかない
かは何れにせよ中心を留めることである。
ウェファ−に関連した位置合せパターンのサイズは、使
用に適合するように変えることができるが、典型的には
5又は10μの幅であり、したがって画線が典型的に約
0.1016又は約0.1270−m(4又は5ミル)
の幅である場合には、画線中に約10のパターン又はト
ラックの間隔が存在する。1つの方法は、各マスキング
工程でマスク位置合せパターン及びウェファ−位置合せ
パターンを含むトラックを切換えることである。これは
、第2図で16で示されたような各トラックを監視する
異なる検出器間での切換えを意味する。各検出器の幅は
、ウェファ−上で約10μに相当し、その長さは、投影
系の良好な補正帯域の幅と同じ長さであることができた
。実際に、ビームスノリツタ−を介してマスクとウェフ
ァ−の同一部分を検出する2つの検出器配列が存在し、
このことは、さらに十分に下記に詳説される。各検出器
配列に光学的に重ねた光学格子は、位置合せターデッド
端縁の間隔に相当する、規則的に間隔を有する透明な線
及び不透明な線よりなる。1つの格子は、第1図で18
で示されるように右上に傾斜する線を有し、他方の格子
は、第1図で20で示されるように左上に傾斜する線を
有する。スキャニング操作は、強力に変調された信号を
相当(15) する検出素子上に生じる格子にわたって位置合せパター
ンを移動させるっ第6図は、ウェファ−パターンの端縁
からの光が同じ配向の格子によって如何に変調されるの
かを説明する格子パターンと位置合せパターンの相当位
置を示すっ第1図で22で示されるような得られた信号
は、マスク位置合せパターン及びウェファ−位置合せパ
ターンと等しい周期を有する。従って、最大振幅範囲は
、±昼の位置合せパターン時間に等しい。こうして、9
μの時間位置合せパターンは、±4.5μの最大振幅範
囲を生じろ。第1図に示した低周波パターンは、パター
ンの幅を増大させることなしに周期を如何に変調させる
ことができるかを示す。一般に、振幅範囲は、S/N比
及び位置合せ精度に相応することができる。位置合せパ
ターンは、投影系のスリット幅、特に1.5〜2.04
.II+11 にわたって見ることができ、これは多数
の端縁を含むので、この位置合せパターンは、大きいS
/N比及び広い振幅範囲を有することができるっ (16) 位置合せ系の略図、L工、第4図に示さgており、24
で示された暗視野マスク照明は、マスク26上で焦点調
節される。マスクパターンは、一般に30で示される投
影系(これは、レンズ装置を含む)によってウェファ−
28上に結像される。このウェファ−は、マスク画像の
鏡として作用し、したがってマスクは、再び結像され、
ウェファ−は、投影系のビームスシリツタ−34を介し
てリレーレンズ装置の焦点面に結像される。リレーレン
ズ後方の第2のビームスシリツタ−36は、中継された
画像を2つの成分に分割し、したがって2つの格子を使
用することができ、この格子の一方は、+45°で配向
され、その他方は、−45°で配向されているう従って
、1つの成分は、汁−45°の格子38、レンズ系40
及び検出器配列42を含むっマスク信号及びウェファ−
信号を感知するのに適した検出器は、マルチプレクサ、
すなわちマスク信号MUX 44又はウェファ−信号M
IJX J 6によって選択されるうこれらのマルチプ
レクサから、変調された信号は、+45°の位相コンパ
レーター48に供給される。ビームスプリッタ−36か
らの他の成分は、−45°のモワレ格子50、レンズ系
52及び検出器配列54に反射されるっマスク信号及び
ウェファ−信号を感知するのに適した検出器は、マルチ
プレクサ、すなわちマスク信号MUX S 6又はウェ
ファ−信号MUX 58によって選択される。これらの
マルチプレクサから、変調された信号は、−45°の位
相コンパレーター60に供給される0 2つの位相コン
パレーター48.60からの出力は、相当する光学格子
±45°に対して垂直方向の位置合せ誤差に相当するっ
これらの信号は、座標変換系62のX及びY又はOo及
び90°の位置合せ信号に簡単に変換され、この座標変
換系は、マスク+ウニ7アーステージ補正信号64を発
信する。
用に適合するように変えることができるが、典型的には
5又は10μの幅であり、したがって画線が典型的に約
0.1016又は約0.1270−m(4又は5ミル)
の幅である場合には、画線中に約10のパターン又はト
ラックの間隔が存在する。1つの方法は、各マスキング
工程でマスク位置合せパターン及びウェファ−位置合せ
パターンを含むトラックを切換えることである。これは
、第2図で16で示されたような各トラックを監視する
異なる検出器間での切換えを意味する。各検出器の幅は
、ウェファ−上で約10μに相当し、その長さは、投影
系の良好な補正帯域の幅と同じ長さであることができた
。実際に、ビームスノリツタ−を介してマスクとウェフ
ァ−の同一部分を検出する2つの検出器配列が存在し、
このことは、さらに十分に下記に詳説される。各検出器
配列に光学的に重ねた光学格子は、位置合せターデッド
端縁の間隔に相当する、規則的に間隔を有する透明な線
及び不透明な線よりなる。1つの格子は、第1図で18
で示されるように右上に傾斜する線を有し、他方の格子
は、第1図で20で示されるように左上に傾斜する線を
有する。スキャニング操作は、強力に変調された信号を
相当(15) する検出素子上に生じる格子にわたって位置合せパター
ンを移動させるっ第6図は、ウェファ−パターンの端縁
からの光が同じ配向の格子によって如何に変調されるの
かを説明する格子パターンと位置合せパターンの相当位
置を示すっ第1図で22で示されるような得られた信号
は、マスク位置合せパターン及びウェファ−位置合せパ
ターンと等しい周期を有する。従って、最大振幅範囲は
、±昼の位置合せパターン時間に等しい。こうして、9
μの時間位置合せパターンは、±4.5μの最大振幅範
囲を生じろ。第1図に示した低周波パターンは、パター
ンの幅を増大させることなしに周期を如何に変調させる
ことができるかを示す。一般に、振幅範囲は、S/N比
及び位置合せ精度に相応することができる。位置合せパ
ターンは、投影系のスリット幅、特に1.5〜2.04
.II+11 にわたって見ることができ、これは多数
の端縁を含むので、この位置合せパターンは、大きいS
/N比及び広い振幅範囲を有することができるっ (16) 位置合せ系の略図、L工、第4図に示さgており、24
で示された暗視野マスク照明は、マスク26上で焦点調
節される。マスクパターンは、一般に30で示される投
影系(これは、レンズ装置を含む)によってウェファ−
28上に結像される。このウェファ−は、マスク画像の
鏡として作用し、したがってマスクは、再び結像され、
ウェファ−は、投影系のビームスシリツタ−34を介し
てリレーレンズ装置の焦点面に結像される。リレーレン
ズ後方の第2のビームスシリツタ−36は、中継された
画像を2つの成分に分割し、したがって2つの格子を使
用することができ、この格子の一方は、+45°で配向
され、その他方は、−45°で配向されているう従って
、1つの成分は、汁−45°の格子38、レンズ系40
及び検出器配列42を含むっマスク信号及びウェファ−
信号を感知するのに適した検出器は、マルチプレクサ、
すなわちマスク信号MUX 44又はウェファ−信号M
IJX J 6によって選択されるうこれらのマルチプ
レクサから、変調された信号は、+45°の位相コンパ
レーター48に供給される。ビームスプリッタ−36か
らの他の成分は、−45°のモワレ格子50、レンズ系
52及び検出器配列54に反射されるっマスク信号及び
ウェファ−信号を感知するのに適した検出器は、マルチ
プレクサ、すなわちマスク信号MUX S 6又はウェ
ファ−信号MUX 58によって選択される。これらの
マルチプレクサから、変調された信号は、−45°の位
相コンパレーター60に供給される0 2つの位相コン
パレーター48.60からの出力は、相当する光学格子
±45°に対して垂直方向の位置合せ誤差に相当するっ
これらの信号は、座標変換系62のX及びY又はOo及
び90°の位置合せ信号に簡単に変換され、この座標変
換系は、マスク+ウニ7アーステージ補正信号64を発
信する。
投影系及び目視系に対してマスク及びウェスf−を走査
することにより、各検出器配列中で交流中で交流信号2
2(第1図)を発生させる。
することにより、各検出器配列中で交流中で交流信号2
2(第1図)を発生させる。
マスク信号とウェファ−信号との間の相対的値(19)
相は、パターン線に対して直交方向の位置合せ01つの
尺度である。互いに直交する格子パターンが存在するの
で、位置合せ信号は、X及びY等のような全ての所望の
座標系に対して代数学的に結合させることができる。
尺度である。互いに直交する格子パターンが存在するの
で、位置合せ信号は、X及びY等のような全ての所望の
座標系に対して代数学的に結合させることができる。
ウェファ−上の位置合せパターンのサイズは、チップと
、必要とされる多数の異なる位置合せパターンとの間の
距離によって限定される。それというのも、早期パター
ンは、その後のウェファ−処理によって劣化されるか又
は特に厳密な位置合せは、2つの層を第6の層に心合せ
することよりもむしろ1つの層を直接に位置合せするこ
とを必要とするからである。マスクパターンを印刷する
必要はなく、実際にこのことを回避するのは、著しく望
ましい。マスクパターンを印刷することが回避不可能で
ある場合には、この印刷は、ウェファ−の適度に清潔な
部分で行なわなければならない。マスクパターンとウェ
ファ−パターンをそれらの端縁が一致するように重ねよ
うと試みる場合には、ウェファ−(20) 表面の傾斜端縁によって投影系アパーチャーから回折さ
れた後の光の損失のために位置合せの誤差が生じる。同
じ理由により、マスクパターンを印刷する場合のいずれ
においても逐次的にマスクパターンを重ねることは、恐
ら(良い考えではない。従って、2(n−1)の予想さ
れるマスクターゲット及びウェファ−ターゲットの位置
は、線間で必要とされ、この場合nは、層の数であり、
(n−1)は、位置合せの数である。信号処理電子装置
及びマスクレイアウト定規をマスク信号の相がウェファ
−信号の相と常に180゜ずれているように配置する場
合には、マスクターゲットは、先に使用されたウェファ
−ターデッドに重ね合せることができ、ターゲット位置
の数は、新しいウェファ−ターゲットが一段スつ下げら
れることによりn−1に減少させることができる。この
電子装置及びマスクレイアウト定規をマスク信号とウェ
ファ−信号の間の位相が00又は180°であるように
変える場合には、ターゲット位置の数は、(n+m)/
2 (但し、mはウェファ−ターゲット位置の数である
)程度の小さい数であることができる。この選択により
、相対的位相を間違って入力した場合に誤差を誘起した
オペレーターには、n=12、m=4である最悪の場合
を考慮してトラックの数を8に減少させるという方法が
得られる。これは、各位置合せパターンを8又は9μの
幅にすることができる。
、必要とされる多数の異なる位置合せパターンとの間の
距離によって限定される。それというのも、早期パター
ンは、その後のウェファ−処理によって劣化されるか又
は特に厳密な位置合せは、2つの層を第6の層に心合せ
することよりもむしろ1つの層を直接に位置合せするこ
とを必要とするからである。マスクパターンを印刷する
必要はなく、実際にこのことを回避するのは、著しく望
ましい。マスクパターンを印刷することが回避不可能で
ある場合には、この印刷は、ウェファ−の適度に清潔な
部分で行なわなければならない。マスクパターンとウェ
ファ−パターンをそれらの端縁が一致するように重ねよ
うと試みる場合には、ウェファ−(20) 表面の傾斜端縁によって投影系アパーチャーから回折さ
れた後の光の損失のために位置合せの誤差が生じる。同
じ理由により、マスクパターンを印刷する場合のいずれ
においても逐次的にマスクパターンを重ねることは、恐
ら(良い考えではない。従って、2(n−1)の予想さ
れるマスクターゲット及びウェファ−ターゲットの位置
は、線間で必要とされ、この場合nは、層の数であり、
(n−1)は、位置合せの数である。信号処理電子装置
及びマスクレイアウト定規をマスク信号の相がウェファ
−信号の相と常に180゜ずれているように配置する場
合には、マスクターゲットは、先に使用されたウェファ
−ターデッドに重ね合せることができ、ターゲット位置
の数は、新しいウェファ−ターゲットが一段スつ下げら
れることによりn−1に減少させることができる。この
電子装置及びマスクレイアウト定規をマスク信号とウェ
ファ−信号の間の位相が00又は180°であるように
変える場合には、ターゲット位置の数は、(n+m)/
2 (但し、mはウェファ−ターゲット位置の数である
)程度の小さい数であることができる。この選択により
、相対的位相を間違って入力した場合に誤差を誘起した
オペレーターには、n=12、m=4である最悪の場合
を考慮してトラックの数を8に減少させるという方法が
得られる。これは、各位置合せパターンを8又は9μの
幅にすることができる。
マスクターゲットの印刷を画線照明からの紫外線成分を
除去することによって回避することができる場合には、
ウェファ−パターンが種々の処理工程で如伺に十分に耐
えるのかに応じて、例えばマスクのための1つのトラッ
ク及びウェファ−のための若干のトラックのような若干
のトラックが必要とされるにすぎない。
除去することによって回避することができる場合には、
ウェファ−パターンが種々の処理工程で如伺に十分に耐
えるのかに応じて、例えばマスクのための1つのトラッ
ク及びウェファ−のための若干のトラックのような若干
のトラックが必要とされるにすぎない。
この位置合せ系を使用する最も簡単な方法は、できるだ
け投影視野の中心に隣接するように位置合せトラックを
保持することである。これは、歪み及び増幅の効果を最
小化しかつ問題なしに投影系視野の幅、20又は25m
翼、と同じ長さを表わし、チップの少なくとも2列をマ
スク」二に包含することができるようにチップサイズの
幅の少なくとも2倍である。スリット方向の増幅は、走
査方向に沿って増幅を測定することによって間接的に推
定することができる。増幅を走査方向に調節することに
より、ウェファ−の等方性変化と思われる他の方向にも
増幅を補正しなげればならない。歪みは、投影系の横方
向の位置合せのずれによって惹起され、恐らく特殊なマ
スク又はウェファ−で周期的にチェックすることによっ
て制御することができる。
け投影視野の中心に隣接するように位置合せトラックを
保持することである。これは、歪み及び増幅の効果を最
小化しかつ問題なしに投影系視野の幅、20又は25m
翼、と同じ長さを表わし、チップの少なくとも2列をマ
スク」二に包含することができるようにチップサイズの
幅の少なくとも2倍である。スリット方向の増幅は、走
査方向に沿って増幅を測定することによって間接的に推
定することができる。増幅を走査方向に調節することに
より、ウェファ−の等方性変化と思われる他の方向にも
増幅を補正しなげればならない。歪みは、投影系の横方
向の位置合せのずれによって惹起され、恐らく特殊なマ
スク又はウェファ−で周期的にチェックすることによっ
て制御することができる。
2つの位置合せトラックを各マスク上に、すなわち1つ
は頂部及び1つは底部に配置する方法も存在する。この
配置により、X及びYの位置合せ、スリットに油っての
増幅、ならびに歪みを制御するために使用することがで
きる4つの位置合せ信号の全体が誘導される。歪みは、
投影系要素の1つの横方向の運動によって調節すること
ができるか又はマスクをウェファ−に対して回転させる
ことによって調節することが(26) できる。スリット調整装置に沿っての増幅は、恐らく投
影系屈折成分の1つの軸方向運動によって得ることがで
きる。歪み及びスリットに沿っての増幅を補正すること
の代りに視野の頂部及び底部での位置の狂いを平衡にさ
せることによって効果は、最小化することができる。
は頂部及び1つは底部に配置する方法も存在する。この
配置により、X及びYの位置合せ、スリットに油っての
増幅、ならびに歪みを制御するために使用することがで
きる4つの位置合せ信号の全体が誘導される。歪みは、
投影系要素の1つの横方向の運動によって調節すること
ができるか又はマスクをウェファ−に対して回転させる
ことによって調節することが(26) できる。スリット調整装置に沿っての増幅は、恐らく投
影系屈折成分の1つの軸方向運動によって得ることがで
きる。歪み及びスリットに沿っての増幅を補正すること
の代りに視野の頂部及び底部での位置の狂いを平衡にさ
せることによって効果は、最小化することができる。
位置合せを測定するために使用されろ同じ系は、若干の
ふさい変化によってマスクをウェファ−上で如伺に十分
に焦点調節するかを測定するために使用することもでき
る。必要な変化は、第5図に図示されている。+45°
のパターン格子は、焦点の内側で僅かに移動し、−45
°のパターン格子は、焦点の外側で僅かに移動した。ウ
ェファ−十のマスクの焦点は、内側焦点検出器及び外側
焦点検出器上のマスクターゲット又はウェファ−ターゲ
ットの相対変調振幅を測定することによって決定される
。目視リレーレンズは、物理的にマスク画像面に隣接し
て配置することができるので、リレーされた兵役焦点は
、正確にマスク位置を表わすはずである。しく24) カシ、マスクターデッド焦点誤差及ヒウエファーターデ
ット焦点誤差の双方を誘導することによって投影系焦点
誤差とリレー系焦点誤差を分離することができる。ウェ
ーファー多−ゲット誤差は、投影系誤差と目視リレー系
誤差との合計に比例し、これに反してマスクターゲット
誤差は、2倍の投影系焦点誤差と目視リレー系焦点誤差
との合計に比例する。なお、第5図に関連して、マスク
パターン変調検出器66は、マスク信号MTJX 44
の後方に配置されており、第2のマスクパターン変調検
出器68は、マスク信号MTJX 55の後方に配置さ
れている。内部焦点変調及び外部焦点変調を減算させる
ことにより、小さい焦点誤差に対するデフォーカスの大
きさの符号及び増幅を示す信号を生じる。変調検出器に
よって実施される処理は、変調に比例する信号を得ろこ
とができろ。最大信号レベル及び最小信号レベルがVm
ax及び’I#+inである場合、変調は、次式で示さ
れる: 変調=□ VmaX + Vmln 2つの変調信号は、デフォーカス信号72を発信する演
算増幅器70によって減算される。
ふさい変化によってマスクをウェファ−上で如伺に十分
に焦点調節するかを測定するために使用することもでき
る。必要な変化は、第5図に図示されている。+45°
のパターン格子は、焦点の内側で僅かに移動し、−45
°のパターン格子は、焦点の外側で僅かに移動した。ウ
ェファ−十のマスクの焦点は、内側焦点検出器及び外側
焦点検出器上のマスクターゲット又はウェファ−ターゲ
ットの相対変調振幅を測定することによって決定される
。目視リレーレンズは、物理的にマスク画像面に隣接し
て配置することができるので、リレーされた兵役焦点は
、正確にマスク位置を表わすはずである。しく24) カシ、マスクターデッド焦点誤差及ヒウエファーターデ
ット焦点誤差の双方を誘導することによって投影系焦点
誤差とリレー系焦点誤差を分離することができる。ウェ
ーファー多−ゲット誤差は、投影系誤差と目視リレー系
誤差との合計に比例し、これに反してマスクターゲット
誤差は、2倍の投影系焦点誤差と目視リレー系焦点誤差
との合計に比例する。なお、第5図に関連して、マスク
パターン変調検出器66は、マスク信号MTJX 44
の後方に配置されており、第2のマスクパターン変調検
出器68は、マスク信号MTJX 55の後方に配置さ
れている。内部焦点変調及び外部焦点変調を減算させる
ことにより、小さい焦点誤差に対するデフォーカスの大
きさの符号及び増幅を示す信号を生じる。変調検出器に
よって実施される処理は、変調に比例する信号を得ろこ
とができろ。最大信号レベル及び最小信号レベルがVm
ax及び’I#+inである場合、変調は、次式で示さ
れる: 変調=□ VmaX + Vmln 2つの変調信号は、デフォーカス信号72を発信する演
算増幅器70によって減算される。
マスクを正確にウェファ−上に焦点調節する場合には、
変調振幅は、2つのマスクパターン変調検出器上で同じ
でなければならず、その差は、零でなければならない。
変調振幅は、2つのマスクパターン変調検出器上で同じ
でなければならず、その差は、零でなければならない。
マスクを焦点からずらす場合には、変調レベルは、異な
り、デフォーカス信号が発生する。
り、デフォーカス信号が発生する。
従って、本発明により、実際に荷動に前記目的に適合す
る改善された位置合せ系及び/又は熱点調節系が得られ
ることが判明する。特殊な実施態様を詳説し、記載した
けれども、この特殊な実施態様は、単に特許請求の範囲
に記載の請求項によって限定することができる本発明の
要件及び目的から逸脱することなしに種々の変法馨行な
うことができる当業者にとって明白なものである。
る改善された位置合せ系及び/又は熱点調節系が得られ
ることが判明する。特殊な実施態様を詳説し、記載した
けれども、この特殊な実施態様は、単に特許請求の範囲
に記載の請求項によって限定することができる本発明の
要件及び目的から逸脱することなしに種々の変法馨行な
うことができる当業者にとって明白なものである。
第1図は、本発明による幾つかのマスクパターン、ウェ
ファ−パターン、格子パターン及び信号パターンを示す
略図、第2図は、マスクパターン及びウェファ−パター
ンが結像される検出器配列を示す平面図、第3図は、ウ
ェファ−パターンの端縁からの光が同じ配向の格子によ
って如伺に変調されるかを示す格子パターン及び位置合
せパターンの逐次的相対位置を示す略図、第4図は、本
発明による投影系及び位置合せ系を示す略図、かつ第5
図は、本発明による帰点感知系を示す略図である。 10・・・暗視野ウェファ−パターン 12・・暗視野
マスクパターン 14・・・明視野マスクパターン 1
6・・・検出器 18・・・+45°モワレパターン
20・・・−45°モワレパターン 22・・・典型的
な位置合せ信号 24・・暗視野マスク照明26・・・
マスク 2B・・・ウェファ−30・投影系 32・・
・リレーレンズ装置 34.36・・ビームスプリッタ
−38・・・+45°モワレ格子40.52・・・レン
ズ系 42.54・・検出器配列 44156・−マス
ク信号MTJX46.58・・ウェファ−信号MUX
4 B・・・+45°位相コン(27) パレータ 50・・・−45°モワレ格子 60・・・
−45°位相コンパレータ 62・・座標変換系64
・マスク+ウェファーステージ補正信号66.68・変
調検出器 70・・演算増幅器72・・・デフォーカス
信号 (28) FIG、 / 11とミFl j皮ノ\−〉ンーン 「U−ロココ]
ファ−パターン、格子パターン及び信号パターンを示す
略図、第2図は、マスクパターン及びウェファ−パター
ンが結像される検出器配列を示す平面図、第3図は、ウ
ェファ−パターンの端縁からの光が同じ配向の格子によ
って如伺に変調されるかを示す格子パターン及び位置合
せパターンの逐次的相対位置を示す略図、第4図は、本
発明による投影系及び位置合せ系を示す略図、かつ第5
図は、本発明による帰点感知系を示す略図である。 10・・・暗視野ウェファ−パターン 12・・暗視野
マスクパターン 14・・・明視野マスクパターン 1
6・・・検出器 18・・・+45°モワレパターン
20・・・−45°モワレパターン 22・・・典型的
な位置合せ信号 24・・暗視野マスク照明26・・・
マスク 2B・・・ウェファ−30・投影系 32・・
・リレーレンズ装置 34.36・・ビームスプリッタ
−38・・・+45°モワレ格子40.52・・・レン
ズ系 42.54・・検出器配列 44156・−マス
ク信号MTJX46.58・・ウェファ−信号MUX
4 B・・・+45°位相コン(27) パレータ 50・・・−45°モワレ格子 60・・・
−45°位相コンパレータ 62・・座標変換系64
・マスク+ウェファーステージ補正信号66.68・変
調検出器 70・・演算増幅器72・・・デフォーカス
信号 (28) FIG、 / 11とミFl j皮ノ\−〉ンーン 「U−ロココ]
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、 走査方向に走る画線中でマスクもしくはウェファ
−又はこれら双方のパターンを使用する走査マスクアラ
イナ用の位置合せ系において、 光学格子装置を有する目視系; この目視系の光学格子装置にわたってパターンを移動さ
せる装置、この場合この格子装置は、格子装置を介して
透過される光が強力に変調されるようにパターンの方向
及び間隔に相当し;かつ 位置合せ誤差信号を得るためにマスク位置合せターゲッ
トとウェファ−位置合せ夕〜プツトからの位相変調を比
較する装置を組合せてなることを特徴とする、走査マス
グア2イナ用の位置合せ系及び焦点調節系。 2、パターンがダイヤモンP形状パターンである、時計
請求の範囲第1項記載の系。 6、 パターンが暗視野照明で照明されている、特許請
求の範囲第1項記載の系。 4、 パターンが明視野照明で照明されている、特許請
求の範囲第1項記載の系。 5、 パターンを移動させる装置が走査処理装置である
、特許請求の範囲第1項記載の系。 6、 光学格子装置が1対の直交的に配置された光学格
子を特徴する特許請求の範囲第1項記載の系。 Z 光学格子装置が走査方向に対して約+45゜を有す
る第1の格子及び約−45°を有する第2の格子を特徴
する特許請求の範囲第1項記載の系。 8、位相変調を得るための装置がマスクパターン及びウ
ェファ−パターンを別々に結像するマルチゾル検出器を
特徴する特許請求の範囲第1項記載の系。 9 走査方向に走る画線中でマスク及びウェアアー双方
の連続的パターンを使用する走査マスクアライナ用の位
置合せ系において、ウェファ−に対して間隔をおいてマ
スクを取付ける装置、 マスクパターンが投影系によってウェファ−上に結像さ
れ、ウェファ−がマスク画像の鏡として作用し、したが
ってマスクが再び結像され、かつウェファ−が第1のビ
ームスプリッタ−を介して目視リレーレンズ装置の焦点
面に結像されるように第1のビームスプリッタ−を含め
てマスクとウェファ−との間に中間配置された投影系、 リレーされた画像を2つの成分に分割するリレーレンズ
装置の後方の第2のビームスシリツタ−1 検出器配列、格子装置、マルチプレクサ、及びそれぞれ
の成分のための位相コンパレータ、この場合この検出器
は、変調された信号を位相コンパレータに供給するマル
チプレクサによって選択されたマスク信号及びウエフ゛
γ−信号を感知し、 位相コンパレータからの出力を受信しかつマスク+ウェ
ファーステージ補正信号を発信する座標変換装置を組合
せてなることを特徴とする、走査マスクアライナ用の位
置合せ系及び焦点調節系。 10、格子装置の1つが約+45°程度の格子パターン
を甘し、格子装置の他方が約−45°程度のモワレパタ
ーンを有する、特許請求の範囲第9項記載の系。 11、走査方向に走る画線中でマスクもしくはウェファ
−又はこれら双方のパターンを使用する走査マスクアラ
イナ用の焦点調節系において、 光学格子装置を有する目視系、 この目視系の光学格子装置にわたってパターンを移動さ
せる装置、この場合この格子装置は、透過された光を強
力に変調するようにパターンの方向及び間隔に相当し、 マスクパターンの1つの画はを焦点の僅か(6) に内側にくるように配置する装置、 マスクパターンの第2の画像を焦点の僅かに外側に(る
ように配置する装置、 デフォーカス信号を発信するためにこれらの画像の変調
の大きさを比較する装置を組合せてなることを特徴とす
る、走査マスクアライナ用の位置合せ系及び焦点調節系
。 12、走査方向に走る画線中でマスクもしくはウェファ
−又はこれら双方のパターンを使用する走査マスクアラ
イナ用の焦点調節系において、 1対の光学格子を有する目視系、 この目視系の光学格子にわたってパターンを移動させる
装置、この場合この格子は、透過された光を強力に変調
するようにパターンの方向及び間隔に相当し、この格子
の1つは、格子の他方に対して直交的に配置されたパタ
ーンを有し、この格子の1つは、この格子にわたって移
動するパターンが焦点の内側にあるように取付けられて
おり、 (4) それぞれの格子のための変調検出器、及びデフォーカス
信号を発信するために変調検出器の出力を比較する装置
を組合せてなることを特徴とする、走査マスクアライナ
用の位置合せ系及び焦点調節系。 16、パターンがダイヤモンド形状パターンである、特
許請求の範囲第12項記載の系。 14、ウェファ−パターンが暗視野照明されている、特
許請求の範囲第12項記載の系。 15、マスクパターンが暗視野照明されている、特許請
求の範囲第12項記載の系。 16、マスクパターンが明視野照明されている、特許請
求の範囲第12項記載の系。 1Z 光学格子装置がこの走査方向に対して約+45°
で配向された緋及び間隔を有する第1の格子ならびに走
査方向に対して約−45°で配向された線及び間隔を有
する第2の格子を特徴する特許請求の範囲第12項記載
の系。 18、走査方向に走る画線中でマスクもしくはウェファ
−又はこれら双方の連続的パターンを使用する走査マス
クアライナ用の焦点調節系において、 ウェファ−に対して間隔をおいてマスクを取付ける装置
、 マスクパターンが投影系によってウェファ−上に結像さ
れ、ウェファ−がマスク画像の説として作用し、したが
ってマスクが再び結1家され、かつウェファ−が第1の
ビームスシリツタ−を介して目視リレーレンズ装置の焦
点面に結1象されるように第1のビームスプリッタ−を
含めてマスクとウェファ−との間に中間配置された投影
系、 リレー画像を2つの成分に分割するリレーレンズ装置の
後方の第2のビームスプリッタA 格子装置、マルチプレクサ、及びそれぞれの成分のため
の変調検出器、この場合この格子装置の1つは、この格
子にわたって移動するパターンが焦点の内側にあるよう
に取付けられておりかつこの格子装置の他方は、この格
子にわたって移動するパターンか焦点の外側にあるよう
に取付けられており、 デフォーカス信号を発信するために変調検出器の出力を
比較する装置を組合せてなることを特徴とする、走査マ
スクアライナ用の位置合せ系及び焦点調節系。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/451,900 US4549084A (en) | 1982-12-21 | 1982-12-21 | Alignment and focusing system for a scanning mask aligner |
US451900 | 1982-12-21 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59132621A true JPS59132621A (ja) | 1984-07-30 |
JPH0442815B2 JPH0442815B2 (ja) | 1992-07-14 |
Family
ID=23794161
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58238996A Granted JPS59132621A (ja) | 1982-12-21 | 1983-12-20 | 走査マスクアライナ用の位置合せ系及び焦点調節系 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4549084A (ja) |
EP (1) | EP0111648B1 (ja) |
JP (1) | JPS59132621A (ja) |
CA (1) | CA1253021A (ja) |
DE (1) | DE3377815D1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63128713A (ja) * | 1986-11-19 | 1988-06-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 走査型露光装置のデイスト−シヨン補正方法 |
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US4645338A (en) * | 1985-04-26 | 1987-02-24 | International Business Machines Corporation | Optical system for focus correction for a lithographic tool |
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