JPS6028137B2 - 工作物上にマスクをコピ−する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、工作物上にマスクをコピーする、特に、集積
回路を作製するために半導体基板上に投影コピーを行う
ための方法および装置であって、映像面内を工作物を変
位させて、工作物の別の所定の範囲にマスクパターンを
順次に結像させるようにした形式のものに関する。

背景技術 集積回路を作製するには、多様の回路パターンを有する
一群のマスクを半導体基板の当該個所に結像させること
が必要である。

この場合、基板上の感光層を露出処理する。

この感光層は、現像後、各種マスクの像間に化学的、物
理的処理（例えば、エッチング処理、拡散処理）を実施
する際に基板の所望の個所を被覆するのに使用する。集
積回路を作製する精度に対しては、極めて高い条件が課
せられる。マスクパターンの連続する像の許容誤差は、
例えば、１仏ｍ以下である。この種の精度を達成するに
は、多くの場合、マスク上の回路パターンを、投影対物
レンズによって、例えば、１０分の１に縮少して、基板
上に結像させる。高度の集積回路については特に、各チ
ップ、即ち、同一の各回路を個々に露出処理するのが有
利である。公知の方法では、このために、投影露出装置
に関連させた固定の座標系に関して半導体基板を調節す
る。精密変位装置を用いて（例えば、レーザ干渉計法で
管理した×‐×テーブルを用いて）、後調節を行う必要
のないよう、各回路に対応する基板の範囲を投影対物レ
ンズの下方に移動する。この直接調節の欠点は明らかで
ある。何故ならば、最初の露出時にすでに、座標系に対
する基板の対応する範囲の誤調節および座標系に対する
マスクの誤調節が加算されるからである。例えば、温度
変動に帰因する誤差が考慮されない。更に、当該チップ
に対応する各範囲の露出処理前に、投影対物レンズによ
って基板をマスクに関して直接調節することも公知であ
る。

こ合場合、所定の範囲にマスクパターンを結像させるた
めの基板の運動は、前述の如く行う。しかしながら、所
定範囲の移動時、擾乱に帰因する誤差が考慮されないと
云う欠点がある。更に、各結像範囲、即ち、各チップの
ために、個有の調節マークを基板に関連させることも、
すでに、提案されている。

回路パタ−ンを結像させ、次いで、基板を次の所定範囲
に移動する毎に、投影対物レンズによって基板およびマ
スクを調節する。

この方法では、上述の方法に附随する欠点はないが、基
板の全処理時間が、各調節時間の和だけ増加する。従っ
て、処理量が減少し、経済的ではない。発明の開示 従って、本発明の目的は、処理時間を顕著に増加するこ
となく、基板の所定範囲上にマスクを結像する精度を最
大とすることができる。

冒頭に述べた種類の方法および装置を提案することにあ
る。このために、本発明にもとづき、少くとも、一群の
マスクパターンを工作物上に結像する間に、工作物上の
マスクパターンの像と対応する所定範囲との間の配列誤
差の測定を開始し、次の結像のための範囲への工作物の
所定移動値およびまたは次の結像のためのマスクの位置
を配列誤差分だけ修正すること提案する。

従って、本発明に係る方策によって、マスクパターンを
基板上に露光または結像する間に、存在する、しかしな
がら、許容できる配列誤差が求められる。

目標値に対するより大きい誤差を、時間をロスすること
なく、除くことができる。配列誤差の検知に要する時間
が、露出時間以下であれば、時間ロスは生じない、これ
に反して、配列誤差の測定時間が、露出時間よりも長い
場合には、単に、露出時間と測定時間との差に相当する
時間ロスが生じる。この場合、所定回数の結像操作また
は工作物の移動操作毎に（例えば、２回毎または３回毎
に）配列誤差を求めるのが有利である。更に、マスクパ
ターンの一連の結像操作内に、別の当該の座標（例えば
、像面の座標）において配列誤差を求めることもできる
。本発明を、実施例および図面を参照して以下に詳細に
説明する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、半導体基板上にマスクを投影コピーする装置
の略斜視図、第２図は、配列誤差の測定原理を示す図面
、第３図は、第１図の装置の機能図である。 発明を実施するための最良の形態 第１図に、マスクの投影コピー装置の本質的部分を示し
た。 公知のステップ・アンド・リピート法にもとづき露出処
理する半導体基板１６は、負圧によって、基板テーブル
１５上に固定されている。この基板テーブル１５は、ス
テップモータ２０，１９，２４によって、座標Ｘ，Ｙ内
を投影装置の光軸に沿って移動させることができる。基
板１６の上方には、投影対物レンズ１４が配置してあり
、この対物レンズの上方には、マスク用ステージ３に保
持したマスク４が配置してある。マスク用ステージ３も
、対象面の座標Ｘ，Ｙ，の内でマスクを調節するのに使
用するステップモータ１０，１１，１２を有している。
回路パターン５をコピーするには、露出装置２でマスク
４を露出処理して、回路パターン５を、投影対物レンズ
１４を介して、当該のチップに対応する基板１６の範囲
１７に結像させる。回路パターン５を基板１６の範囲１
７に既存の回路素子に正確に合わせるために、各範囲１
７には調節マーク１８が割付けてある。マスク４も、配
列用パターン６を有している。本装置を使用して、露出
光内で、マスクパターン５の像と基板の当該の所定範囲
１７との間の配列誤差を求めることができる。マスク４
の配列用パターン６は、露出光を透過する窓であるので
、露出装置２の対応するビームは、上記窓６を通って、
ハーフミラー２２に入射し、上記ミラーによって反射さ
れてマスクにもどる。マスクの対応する個所には、上記
ビームを、投影対物レンズ１４を介して、基板の当該の
範囲１７の調節マーク１８上に放射するミラー７が取付
けてある。さて、基板１６の配列用パターン６および調
節マーク１８は、投影レンズ１４、ミラー７およびハー
フミラー２２を介して、判断装置２１に投影される。こ
の判断装置は、調節マーク１８とマスク４の配列用パタ
ーンの像との間の配列誤差を求めることができ、かくし
て、所定範囲１７または該範囲に既存の回路素子に対す
るマスクパターンの像の配列誤差も求められる。配列用
パターン、調節マーク、これらの結像手段および判断装
置は、公知の任意の態様で構成できる。第２図に、実施
方法を模式的に示した。 この場合、基板の調節マーク１８は、マスク４の窓６か
ら成る配列用パターンに関連する反射性または非反射性
の十字線として構成してある。マスク４は、マスク層９
が中間に設けてある２つのガラス板８から成っている。
下部ガラス板８の基板に向く面には、投影対物レンズに
関して調節マーク１８に対して共椀な範囲に、ミラー７
が構成してある。このミラー７は、基板１６上の窓６の
像および調節マーク１８を、ハーフミラー２２を介して
、判断装置２１の検知面２８に反射する。上記検知面上
の強度値を走査すれば、例えば、当該の配列誤差に比例
する時間信号ｔ，，らを得ることができる。即ち、この
種の２つの判断装置２１、マスクの関連する配列用パタ
ーン６および基板の調節マーク１８を用いて、座標×，
Ｙ，の内の配列誤差を求めることができる。 Ｚ方向の配列誤差、即ち、基板上の像のピントの測定は
、公３句の方法（図示してない）で行う。この種の公３
句の方法は、例えば、西独公開第２，６＄，２９７号に
記載されている。ここで注意して置くが、所望の座標内
の配列誤差の汝９定法‘ま、本発明の対象で‘まな★従
って、任意の態様で測定を行うことができる。第３図に
、本発明に係る装置の機能図を示した。マスク位置決め
用のステップモータ１０，１１，１２、配列誤差を求め
る判断装置２１および基板移動用のステップモータ１９
，２０，２４は、所要の整合回路を含むインターフェー
ス２５を介して、記憶装置２７に接続したコンピュータ
２６に接続してある。本発明に係る方法は、上記装置を
用いて実施できる。マスク４の回路マスクパターン５を
、作成すべきチップに対応する範囲１７に順次に結像さ
せれば、基板１６およびマスク４が、投影対物レンズ１
４を介して、座標Ｘ，Ｙ，Ｚ，の内で相互に配列される
。次いで、基板テーブル１５によって、最初に露光すべ
き範囲１７を投影対物レンズの投影範囲の下方に送った
後、マスクパターン５を結像させる。本発明にもとづき
、上記結像の間、即ち、露出の間、配列用パターンの位
置を調節マークと比較して、基板上の配列用パターンと
基板の対応する所定範囲１７との間の配列誤差を求める
。配列誤差のこの測定は、マスクパターンの結像にも使
用される露出装置の光の中で行えば、有利である。「し
かしながら、配列用パターンおよび調節マークの結像の
ために、個有の光源を使用することもできる。」露出終
了後、ステップモータ１９，２川こよって基板テーブル
１５をずらし、次の範囲１７を投影対物レンズ１４の投
影範囲に送る。この変位は、あらかじめプログラム化し
た数値にもとづき行う。例えば、温度変動およびステッ
プモータの変位公差に帰因する誤調節が加算されるのを
避けるために、マスク４の位置を、先行して測定した配
列誤差分だけ修正する。次いで、新しい範囲１７の露出
操作を行うことができる。この場合、実際の配列誤差を
求める。容易に理解されるように、本発明に係る上記方
法によって、余分な時間を要することなく、配列誤差の
加算を防止することができる。配列誤差の測定が、マス
クパターンの結像のための所定の露出時間よりも長く続
く場合に限り、配列誤差の測定が終了するまで、次の範
囲の変位を遅らせる必要がある。しかしながら、この場
合、判断装置に依存して時間が得られるならば、一連の
結像操作内で、別の座標において配列誤差を求め、対応
して修正を行うこともできる。更に、基板の所定回数の
結像操作または移動操作毎に（例えば、２回または３回
毎に）配列誤差を求めることも考え得る。本発明に係る
方法を実施するための前提条件は、移動装置のある程度
の基本精度だけである。 即ち、基板１６の範囲１７の移動は、配列誤差の許容範
囲内で可能である。マスクを測定誤差の範囲内で常に修
正するのを避けるために、謀調節を上記限界値と比較し
て限界値を越えた場合にのみ修正を行えば、有利である
。マスク位置の修正値が極度に大きい場合には、マスク
位置はそのままとし、その代わりに、基板移動の所定値
を修正する。本発明に作る方法にもとづき、マスクの位
置は不変とし、基板の移動路を変更して謀調節の修正を
行うか、あるいは、所望の座標内でマスクおよび基板を
修正することができる。 「ｉ９．’ 「ｉ９．２ Ｆｉ９．３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 映像面内を工作物を変位させて、工作物の別の所定
   範囲にマスクパターンを順次に結像させるようにした形
   式のものにおいて、少くとも、一群のマスクパターンを
   工作物上に結像する間に、工作物上のマスクパターンの
   像と対応する所定範囲との間の配列誤差の測定を開始し
   、次の結像操作のための範囲への工作物の所定移動値お
   よびまたは次の結像のためのマスクの位置を配列誤差分
   だけ修正することを特徴とする工作物上にマスクをコピ
   ーする方法。 ２ 配列誤差を限界値と比較し、限界値を越えている場
   合には、次の結像のための範囲への工作物の所定移動値
   およびまたは次の結像のためのマスクの位置を配列誤差
   分だけ修正することを特徴とする請求の範囲第１項記載
   の方法。 ３ 工作物の所定回数の結像操作または移動操作毎に（
   例えば、２回または３回毎に）配列誤差を求めることを
   特徴とする請求の範囲第１項または第２項記載の方法。 ４ マスクパターン結像用の露出光内でそれ自体は公知
   の態様で、マスクの配列用パターンの位置を工作物の当
   該の所定範囲に関連する調節マークと比較して、配列誤
   差を求めることを特徴とする請求の範囲第１〜３項の１
   つに記載の方法。５ マスクの配列用パターンを工作物
   の当該の所定範囲に関連する調節マークと比較して配列
   誤差を求め、この場合、配列誤差および調節マークの結
   像のために、マスクパターン結像用の露出光とは波長が
   異なる光源を設けることを特徴とする請求の範囲第１〜
   ３項の１つに記載の方法。 ６ 配列誤差の測定を開始するマスクパターン結像操作
   後、配列誤差の測定が終了するまで、次の結像のための
   工作物の移動を遅らせることを特徴とする請求の範囲第
   １〜５項の１つに記載の方法。 ７ マスクパターンの一連の結像操作の間、別の座標内
   で（例えば、映像面の座標内で）配列誤差の測定を開始
   することを特徴とする請求の範囲第１〜６項の１つに記
   載の方法。 ８ 連続する結像操作の間に、被写体面内のマスクの位
   置を当該の配列誤差分だけ修正することを特徴とする請
   求の範囲第１〜７項の１つに記載の方法。 ９ マスク位置の修正値が所定限界値を越えた場合、次
   の結像のための範囲への工作物の所定移動値を修正する
   ことを特徴とする請求の範囲第１〜８項の１つに記載の
   方法。