KR0158681B1

KR0158681B1 - 기판 마스크 패턴용 투사장치

Info

Publication number: KR0158681B1
Application number: KR1019900005457A
Authority: KR
Inventors: 비테쾨크 스테판; 아르트 반 덴 브린크 마리누스
Original assignee: 더블유. 트루스트; 에이.에스.엠.리토그래피. 비.브이.
Priority date: 1989-04-20
Filing date: 1990-04-19
Publication date: 1998-12-15
Also published as: JP2963722B2; NL8900991A; DE69012874D1; EP0393775A1; JPH033224A; US5100237A; KR900016813A; DE69012874T2; EP0393775B1

Abstract

기판(w)위에 있는 마스크 패턴(M)을 투사 렌즈 시스템(PL)을 가지고 투사하는 장치가 서술되어 있다. 상기 장치는 마스크 얼라인먼트 마크(M₁: M₂)에 대해서 기판 얼라인먼트 마크(P₁: P₂)를 정렬하는 장치로 구성되어 있다. 투사 렌즈 시스템(PL)은 얼라인먼트 장치의 부분을 형성한다. 보정 소자(25)는 이러한 시스템(PL)이 얼라인먼트 빔(b)의 파장에 대해 최적화가 안 되어 있다는 사실을 보상하기 위해 이 시스템(PL)내에 배치되어 있다.

Description

기판 마스크 패턴용 투사 장치

제1도는 기판에 마스크 패턴의 영상을 반복적으로 비추는 장치의 실시예를 나타내는 도시도.

제2도는 2차원 격자의 형태로 얼라인먼트 마크의 공지된 실시예를 나타내는 도시도.

제3도는 두 개의 얼라인먼트 장치를 구비하는 본 발명에 따른 장치의 제1실시예를 나타내는 도시도.

제4도는 상기 장치에 사용되는 보정 렌즈의 동작을 나타내는 도시도.

제5 및 6도는 본 발명에 따른 장치에 적합한 조리개 플레이트의 제1 및제2실시예를 나타내는 도시도.

제7 및 8도는 상기 장치에 사용하기 위한 조리개 플레이트의 다른 실시예를 나타내는 도시도.

제9도는 상기 장치의 제 2실시예를 나타내는 도시도.

제10, 11 및 12도는 장치의 선택적 실시예를 나타내는 도시도.

* 도면의 주요부분의 대한 부호의 설명

2 : 빔 스플리터 13 : 방사 감지 검출기

17 : 텔레비젼 카메라 19 : 분석기

21 : 위상 감지 검출 회로 25 : 보정 렌즈

30,35,37 : 조리개 플레이트 40,41 : 방사 투명 윈도우

52,54 : 반사기

본 발명은 투사 빔 제공용 조명 장치, 마스크 홀더, 투사 렌즈 시스템 및 기판 홀더를 차례로 구비하며, 또한, 마스크 얼라인먼트 마크에 대해 기판 얼라인먼트마크를 정렬시키는(alibning) 소자를 구비하며, 상기 소자는 얼라인먼트 빔 제공용 방사원과, 투사 렌즈 시스템과, 마스크 얼라인먼트 마크 및 기판 얼라인먼트마크 사이에서 상호 작용하는 얼라인먼트 빔 통로에 있는 방사 감지 검출 시스템을 구비하고, 상기 검출 시스템의 출력 신호는 얼라인먼트 마크의 상대 위치의 기준이 되는 기판상에 마스크 패턴을 투사시키는 장치에 관한 것이다.

서로에 대하여 마스크 얼라인먼트 마크와 기판 얼라인먼트 마크를 정렬시키는 것은, 서로에 대해 상기 얼라인먼트 마크를 직접 및 간접으로 정렬시키는 것을 의미한다. 직접 얼라인먼트의 경우, 마스크 얼라인먼트 마크 또는 기판 얼라인먼트 마크는, 다른 마스크, 기판 얼라인먼트 마크 또는 마스크 얼라인머트 마크상에 투사되며, 방사 감사 감지 검출 시스템은 상기 다른 얼라인먼트 마크 뒤에 배치된다. 간접 얼라인먼트 경우, 기판 얼라인먼트 마크 및 마스크 얼라인먼트 마크는 예를 들면 또다른 얼라인먼트 마크의 다른 부분에 투사되며, 한편 방사 감지검출 시스템은 또다른 얼라인먼트 마크 뒤에 배치되며, 서로에 대해 정렬되는 기판 얼라인먼트 마크와 마스크 얼라인먼트 마크의 크기는 기판 및 마스크 얼라인먼트가 또다른 얼라인먼트에 대해 정렬되는 크기를 검출함으로써 결정된다.

이러한 종류의 장치는 미합중국 특허 제 4,778,275호 기술되어 있으며, 상기 특허는 직접 회로(IC)의 패턴과 같은 마스크 패턴을 동일 기판상으로 반복하여 감소시키는 투사 장치를 기술하며, 마스크 패턴 및 기판은 기판 평면 및 마스크 평면에 병렬로 상호 수직 방향인, 즉 두 연속적인 조명 시스템 사이에서 서로에 대하여 이동된다.

직접 회로는 확산 및 마스킹 기술에 의해 제조된다. 다른 마스크 패턴을 갖는 다수의 마스크는 반도체 기판상의 동일 장소에 연속적으로 투사된다. 동일 장소에 연속적인 투사 사이에서 기판은 소정의 물리적 및 화학적 처리를 받는다. 이것을 위하여, 기판을 마스크 패턴으로 조명한 후 장치로부터 기판을 제거하고 소정의 처리 단계를 경유한 후 다시 기판을 장치내의 동일 위치에 배치하여 제2마스크 패턴으로 조명한다. 한편 제2마스크 패턴의 투사 및 연속 마스크 패턴의 투사는 기판에 대해 정확하게 이루어지도록 한다.

확산 및 마스킹 기술은 마이크로미터 정도의 미세한 치수를 갖는 다른 구조, 예를 들면, 집적 광학 시스템 또는 액정 표시 판넬의 구조 및 자기 영역 메모리의 검출 패턴의 다른 구조에도 사용될 수 있다. 이러한 구조의 제조에서, 마스크 패턴의 투사는 기판에 대해 매우 정밀하게 정렬되어야 한다.

기판의 단위 표면 면적당 다수의 전자 부품이 형성되며 이들 소자의 치수가 매우 미세하기 때문에, 직접 회로 제조시에는 매우 엄격한 정밀도가 요구된다. 그러므로, 연속적인 마스크가 기판에 투사되는 장소는 더욱 더 정밀하게 설정되어야 한다. 기판에 대한 마스크 패턴의 주사는 미합중국 특허 제4,778,275호에 따른 장치로 1마이크로미터내 수십분의 1에서, 매우 정밀한 설정을 실현하기 위하여, 상기 장치는 기판에 제공된 얼라인먼트 마크가 마스크에 제공된 얼라인먼트 마크상에 주사되는 마스크 패턴에 대하여 기판을 정렬시키는 소자를 구비한다. 기판 얼라인먼트마크의 투사가 마스크 얼라인먼트 마크에 정확하게 일치한다면, 상기 기판은 마스크 패턴에 정확히 정렬된다. 마스크 마크상에 기판 마크를 투사하는 주소자는, 마스크 패턴이 기판에 주사되는 영상 시스템 또는 투사 렌즈 시스템으로 구성된다. 기판의 면적당 더 작은 전자 소자의 증가 필요성에 기인하여, 1마이크로미터보다 작은, 예를 들면 0.2 내지 0.3 마이크로미터 정도의 미세부 또는 선폭을 반복적인 방법으로 투사를 하는 장치의 필요성이 요구되어 왔다. 이것은 투사 렌즈 시스템의 해상도 능력이 증가되는 것을 의미한다. 공지된 바와같이, 상기 해상도 능력은 NA/λ에 비례하며, 여기서 NA는 투사 렌즈 시스템의 개구수이며, λ는 투사 빔의 파장이다. 이 개구수는 공지된 투사 렌즈 시스템에 대해 NA=0.48정도로 전체적으로 높다.

다른 중요한 요소는 가능한 큰 렌즈 시스템의 촛점 깊이는 λ/NA²로 주어지며, 개구수의 확대는 파장 감소보다 촛점 깊이에 더 유해하다.

0.2내지 0.3마이크로미터의 미세한 부분에 소정의 촛점 깊이로 투사를 실현하는 것은, 종래보다 더 작은 파장을 갖는 투사 빔을 이용하는 것이다. 이러한 단파 빔에 의하여 기판에 마스크 패턴을 투사하기 위하여, 수정 렌즈 소자가 사용된다. 수정은 분산성이 매우 높기 때문에, 사용된 방사는 매우 좁은 파장 대역을 가진다. 그러므로 좁은 파장 대역내에서 큰 파워의 광을 방출하는 방사원이 사용된다. 그때 엑시머(excimer)레이저, 예를들면, 248㎚파장을 갖는 크리프톤 불화물 레이저, 또는 주파수가 4배로 되며 256㎚파장을 갖는 Nd-YAG레이저가 사용된다.

미합중국 특허 제4,778,275호에 공지된 바와같이, 633㎚파장을 갖는 헬륨이온 레이저 빔은 얼라인먼트 빔으로 사용된다. 왜냐하면, 이러한 빔은 기판에 제공된 포토리스트에 대하여 어떠한 변화도 발생시키지 않으며, 상기 포토리스트에 의해 약화되지도 않기 때문이다. 투사 렌즈 시스템은 투사 빔 파장을 적합하게 보정하며, 기판상에서 마스크 패턴의 명확한 투사를 형성할 수도 있다. 그러나, 얼라인먼트 빔은 다른 파장에 기인하여, 기판 및 마스크는 상기 빔과 투사 렌즈 시스템에 의해 상호 명료하게 투사될 수 없다. 투사 렌즈 시스템에 의해 형성된 기판 얼라인먼트 마크의 명료한 투사는, 연결된 마스크 얼라인먼트 마크로 약간 떨어져 위치된다. 그 결과, 방사-감지검출 시스템의 신호로부터 유도된 정렬 신호는, 얼라인먼트 에러에 의해 더 이상 결정되지는 않으나 기판 기울기 또는 얼라인먼트 빔의 불안정성에 의해 영향을 받는다. 얼라인먼트 신호가 소정 값을 갖는 방법으로 기판 얼라인먼트 마크를 마스크 얼라인먼트 마크로 변위시킬 때, 그 때 얼라인먼트 에러가 보존될 수도 있다.

그럼에도 불구하고 기판 얼라인먼트 마크가 투사용 얼라인먼트 빔의 적합하지 않은 파장에도 불구하고 마스크 얼라인먼트 마크에 명료하게 투사될 수도 있도록, 미합중국 특허 제 4,778,275호는 투사 렌즈 시스템 뒤에 얼라인먼트 빔의 방사통로에서 부가적인 보정 소자를 배치시키며, 상기 보정 소자에서 방사 통로가 폴드(fold)되어 얼라인먼트 빔용 광학 통로 길이가 확대되는 것을 기술한다. 투사 렌즈 시스템 및 보정 소자의 결합은, 기판 얼라인먼트 마크가 마스크 얼라인먼트 마크에 명료하게 투사되도록 한다.

그러나 실제로 이러한 보정 방법은 투사 빔과 정렬 빔에 대한 광학 길이 사이에 차이가 너무 크지 않은 경우에만 사용된다. 상기 통로 길이 차이는 Δŉ*Δλ로 주어지며, Δλ는 얼라인먼트 빔과 투사 빔의 파장 사이의 차이이며, Δn은 이러한 두 파장에 대하여 투사 렌즈 시스템의 물질 굴절율 사이에서 실효 차이이다. 엑시머 레이저 빔이 투사 빔으로 사용되고 헬륨 이온 레이저 빔이 얼라인먼트 빔으로 사용되는 장치에서, Δλ는 클 뿐만 아니라 Δn도 사용될 렌즈 재료인 수정에 대해 매우 크다. 상기 Δn은 광학 유리로서 이용 가능한 다른 렌즈 재료를 결합하여도 감소될 수 없다. 상기 경우, Δn·Δλ곱은 매우 크며 2㎜정도의 렌즈 통로 길이를 발생한다. 얼라인먼트 빔이 공지된 보정 소자에서 여러번 폴드된다 할지라도, 상기 소자는 너무 커 투사 장치는 구비할 수 없다. 더욱더 중요한 것은 이러한 큰 소자는 예를 들면 소자 기울기같은 기계적 불안정과 온도 변화에 민감하다.

통로 길이 차이를 보상하기 위하여, 특정 렌즈는 투사 렌즈 시스템 뒤 얼라인먼트 빔 방사 통로에 배치된다. 그 때 상기 렌즈는 매우 큰 능력을 갖기 때문에 기계적 및 열적 불안정에 대단히 민감하다.

본 발명은 특별한 공간을 요구하지 않고 단순하고 양호한 안정 수단이 촛점 에러를 정확하게 보정하는 마스크 얼라인먼트 마크에 기판 얼라인먼트 마크를 정렬시키는 장치를 제공하는 것이다. 이러한 목적을 위한 상기소자에 있어서, 굴절보정 소자는 얼라인먼트 빔 통로 및 투사 렌즈 시스템에 배치되고, 상기 보정 소자의 치수는 투수 렌즈 시스템의 직경보다 더 작으며, 상기 보정 소자는 얼라인먼트 빔의 제1얼라인먼트 마크에 의해 1차 회절광으로서 편향된 보조빔만을 제2얼라인먼트 마크상으로 편향시키며 집중시키는 특징이 있다.

제1얼라인먼트 마크는 다른 마크에 투사된 마크이며, 직접 얼라인먼트의 경우, 제2얼라인먼트 마크는 마스크 얼라인먼트 마크 또는 기관 얼라인먼트 마크이며, 간접 얼라인먼트의 경우 제2얼라인먼트는 또다른 얼라인먼트 마크이다.

본 발명에 따라서, 굴절 보정 소자는 투사 렌즈 시스템의 퓨리에 평면에 배치되는 특징이 있다.

투사 렌즈 시스템은 제1그룹 및 제2그룹에 배치될 수도 있는 다수 렌즈소자를 갖는 합성 렌즈 시스템이며, 퓨리에 평면은 렌즈 소자의 그룹 사이에 존재한다. 제1그룹은 물체의 퓨리에 평면에서 이른바 퓨리에 변환을 형성하며, 한편, 렌즈 소자의 제2그룹은 물체 영상안으로 상기 퓨리에 변환을 재변환시킨다. 물체에 의해 형성되는 얼라인먼트 빔의 다수의 회절된 부분은 집중되고 퓨리에 평면에서 상호 분리된다.

더우기, 보정 소자는 매우 작고, 상기 빔으로 형성되는 마스크 영상과 투사빔에 영향을 미치지 않은 위치에 배치된다.

보정 소자가, 그들 사이를 통과하는 광선의 방향에 영향을 미치며 이들 광선이 결합되는 지점의 위치를 직접 변위시키는 굴절 소자라면, 상기 보정 소자는 방사 통로만을 폴드시키는 보정 소자보다 더 효율적이다. 더욱이, 굴절 보정 소자가 제2얼라인먼트 마크에서 보다 멀리 떨어져 배치될 때, 그것의 효율성은 증가된다. 그러므로, 상기 소자의 광학 능력은 제한되어, 유지될 수 있기 때문에 기계적 및 열적 불안정에 덜 민감하다.

정상적인 보정 소자의 부가적 장점은, 상기 소자가 제1얼라인먼트 마크의 영상에서 1차 회절용 공간 필터로써 동작하는 것이다. 왜냐하면, 상기 필터는 1차 회절된 제2얼라인먼트 마크에 정렬 빔의 한 부분만을 편향시키기 때문이다. 그 결과 공지된 장치에서는 방사 통로에서 분리 1차 필터를 배치시키는 것 없이도 양호한 장점을 가지는데, 상기 장점은 다음과 같다. 제1얼라인먼트 마크가 제2얼라인먼트 마크에 영상에 비쳐주는 대비(contrast)가 증가되어, 제1얼라인먼트 마크에서의 가능한 불규칙성은 얻어진 얼라인먼트 신호에 영향을 미치지 못하며, 서로에 대해 두 개의 마크가 정렬되는 정확성은 영상을 비추는 동안 얼라인먼트 빔의 제로 순차 보조 빔을 사용하는 경우 두배로 확대된다.

굴절 보정 소자는 여러 형태를 가질 수도 있고, 예를 들면, 이중 광학 웨지(double optical wedge)로 구성될 수도 있다.

장치의 양호한 실시예에서, 굴절 보정 소자는 렌즈이다.

상기 보정 렌즈에서는, 촛점 위치를 보정할 수 있을 뿐만 아니라 제1얼라인먼트 마크가 비쳐지는 배율도 더 크게 보정될 수 있다.

그러므로 얻어진 배율 에러 보정은 여러 가지 경우에도 충분하다. 임의의 환경하에서 나머지 배율 에러를 보정하는 것이 바람직하다면 장치에서 제1얼라인먼트 마크가 제2얼라인먼트 마크상에 영상이 비쳐주는 배율을 보정하는 특정 렌즈는 제1 및 제2얼라인먼트 마크 사이 얼라인먼트 빔 통로와 투사 렌즈 시스템에 배치되는 특징이 있다.

처음에 본 발명은 투사 빔이 스펙트럼의 자외선 범위 파장을 갖으며 한편 얼라인먼트 빔이 붉은 빔을 이용한 투사 장치의 필요성을 야기시킨다. 상기 경우에서, 다른 회절 치수를 갖는 얼라인먼트 빔 부분은 충분하게 분리되여 1차 회절부분만이 제2얼라인먼트 마크에 도달하게 한다. 그런, 본 발명은 투사 빔이 더 긴 파장을 가지며, 투사 빔과 얼라인먼트 빔의 파장차가 작아, 색지움 또는 칼라 보정 렌즈가 미합중국 특허 제4,778,275호에 따른 장치에 사용될 수도 있다. 상기 최종 언급된 장치의 보정 소자는 큰 용적을 갖기 때문에 엄격한 공차 요건이 요구된다. 그 때 상기 보정 소자는 엄격한 공차 요건이 필요하진 않은 본 발명에 의한 더 작은 보정 소자롤 대체된다. 더우기, 상기 장치는 배율 에러의 1차 보정을 위한 분리 렌즈를 요구하지 않는다. 왜냐하면, 상기 보정은 정상적인 보정 소자에 의해 보정되기 때문이다.

상기 렌즈는 미세한 보정만을 위해 필요함으로, 상기 렌즈는 단지 작은 능력을 가지며, 상기 렌즈에 필요한 안정성은 미합중국 특허 제4,778,275호에 따른 장치에서 대응 렌즈로 사용되는 것보다 약간 떨어진다.

다른 특성에 따라서 특정 렌즈는 제1얼라인먼트 마크 근처 또는 제2얼라인먼트 마크 근처에 배치된다.

특정, 또는 배율 에러 보정 렌즈는, 그것이 물체 근처, 즉, 얼라인먼트 마크 중 하나, 또는 영상 근처, 즉, 다른 얼라인먼트 마크 근처에 배치될 때 더 효과적이다.

장치의 양호한 실시예에 있어서, 특정 렌즈는 투사 렌즈 시스템과 마스크 얼라인먼트 마크 사이에 배치되는 특징이 있다. 실지로 마스크와 투사 렌즈 시스템 사이에서 이용 가능한 투사 장치의 공간은, 투사 렌즈 시스템과 기판 사이 공간보다 더 크다.

상술된 바와같이, 어떠한 경우에도 굴절 보정 소자에 의해 1차 회절된 얼라인먼트 방사가 제2얼라인먼트 마크에 도달하는 것을 보장한다.

그러나, 투사 빔과 얼라인먼트 빔의 파장 사이의 작은 차이와 색 지움 렌즈 소자를 이용한 경우, 2차 이상의 회절 방사가 제2얼라인먼트 마크에 도달한다. 이것이 제공되는 장치의 실시예에서, 조리개는 투사 렌즈 시스템에 배치되고, 상기 조리개는 2차 이상의 회절 차수를 갖는 제1얼라인먼트 마크에서 나오는 얼라인먼트 빔부분을 차단한다.

상기 조리개는 보정 소자의 근처에, 양호하게는 상기 소자의 평면에 배치된다.

상기 장치의 제1실시예에서, 조리개는 투사빔과 얼라인먼트 빔에 투명한 층으로 구성되며, 상기 층은 2차 이상의 회절 차수를 갖는 얼라인먼트 빔 부분이 상기 층에 도달하는 위치에서 얼라인먼트 빔의 방사를 차단하는 영역을 갖는 특징이 있다.

3 및 5차에서 편향되는 얼라인먼트 빔의 방사를 실질적으로 차단하는 상기 총 표면 영역은, 투사 렌즈 시스템의 동공(pupil)의 5내지 10%의 영역이며, 이러한 영역은 투사 빔에 아무런 영향을 미치지 못한다. 상기 층은 렌즈와 동일한 물질이며, 상기 영역은 흡수 물질의 작은 패드로 구성된다.

보정 소자의 평면에서 조리개를 갖는 장치의 제2실시예에서, 조리개는 투사 빔에 투명하고 얼라인먼트 빔에 불투명한 이색 물질 층으로 구성되고, 상기 층은 얼라인먼트 빔의 1차 회절 빔 부분이 상기 층에 도달하는 위치에서 얼라인먼트 빔에 투명한 영역을 갖는 특징이 있다.

상기 조리개는 투사에 대한 장애물을 구비하지 않으며, 2차 이상의 얼라인먼트 빔의 회절 방사를 차단할 때는 더 효과적인 장점을 가진다.

조리개가 투사 렌즈 시스템, 양호하게는 보정 소자의 평면에 배열될 때, 검출시스템에 의해 관찰된 제2얼라인먼트 마크상에서 제1얼라인먼트 마크의 영상은 얼라인먼트 빔의 1차 회절된 부분에 의해서만 달성되는 가능성이 있다.

상기 가능성이 실현되는 본 발명에 따른 장치의 제1실시예에서, 조리개는 투사 렌즈 시스템과 제2얼라인먼트 사이에 배치되고, 상기 조리개는, 제1얼라인먼트 마크에 의한 1차 회절되는 얼라인먼트 빔 부분이 상기 조리개에 도달하는 영역에서 방사에 대해 투명한 특징이 있다.

조리개가 투사 렌즈 시스템의 외부이며 제1 얼라인먼트 마크의 투사에 인접하여 배치될 때, 얼라인먼트 빔의 고차 회절 방사, 특히 얼라인먼트 빔의 3 및 5차 회절 방사는 조리개 개구를 통과하여 검출 시스템에 도달하는 여건하에서 발생할수도 있다. 이것을 방지하기 위하여, 최종 언급된 실시예에서, 제1얼라인먼트 마크 및 제2얼라인먼트 마크에 의해 방사 감지 검출 시스템으로 1차 회절되는 얼라인먼트 빔만을 통과하는 조리개 시스템은 제2얼라인먼트 마크와 상기 검출 시스템 사이에 배치되는 특징이 있다.

상기 조리개 시스템은 1차 회절 빔 부분용의 개구를 갖는 조리개 플레이트일 수도 있으며, 그것은 1차 회절광만 통과시키는 다수의 방사-도통 파이프로 구성될수도 있다.

전술한 1차 회절 빔 부분용의 상이한 필터 소자가 결합될 수 있다.

보정 소자의 직경은 투사 렌즈 시스템의 직경의 1/10보다 작으며, 상기 보정 소자는 투사 렌즈 시스템내에 배치되고, 상기 소자는 투사 빔의 방사 통로에 가능한 적은 영향을 미치며, 기판상에서 마스크 패턴의 영상 질은 양호한 상태로 유지된다. 이러한 조건하에서, 본 발명에 따른 장치에 있어서, 조명 시스템은 투사 렌즈 시스템의 보정 소자 평면에서 환형 단면을 갖는 투사 빔을 제공한다. 보정소자 영역에서 환형 단면의 내부 직경은 보정 소자의 표면 영역보다 훨씬 크다.

본 발명에 따른 장치에 다른 주 실시예가 있다. 상기 실시예는 기판 및 마스크 얼라인먼트 마크는 상호 투사되고 가능하다면 다른 얼라인먼트 마크에 투사되는 방법으로 상호 구별된다.

본 발명에 따른 장치의 제1실시예에서, 제1얼라인먼트 마크는 마스크 얼라인먼트 마크이며, 제2얼라인먼트 마크는 기판 얼라인먼트 마크이며, 반사기는 얼라인먼트 보조 빔 부분의 통로에 배치되고, 상기 보조 빔 부분은 제1차수에 있는 마스크에 의해 회절된 후에, 제1차수에 있는 기판 얼라인먼트 마크에 의해 회절되며, 상기 반사기는 검출 시스템으로 상기 얼라인먼트 보조 빔부분만을 반사시키는 특징이 있다.

본 발명에 따른 장치의 제2실시예에 있어서, 제2얼라인먼트 마크는 기판 및 마스크 외부에 위치된 또다른 얼라인먼트 마크로 형성되고, 마스크 얼라인먼트 마크 및 기판 얼라인먼트 마크는 제1얼라인먼트 마크이며, 양쪽 마크는 다른 마크에 투사되는 특징이 있다.

본 발명에 따른 장치의 제3실시예에 있어서, 얼라인먼트 소자의 방사원은, 기판 얼라인먼트 마크의 평면 및 마스크 얼라인먼트 마크의 평면에서 간섭 패턴을 형성하는 두 방사 빔을 제공하며, 제1얼라인먼트 마크는 상기 간섭 패턴의 한 부분으로 형성되고, 제 2얼라인먼트 마크는 기판 얼라인먼트 마크로 형성되는 특징이 있다.

상기 실시예에서, 간섭 패턴의 다른 부분은 마스크 얼라인먼트 마크상에 투사되고, 기판 얼라인먼트 마크에 대한 마스크 얼라인먼트 마크의 얼라인먼트 크기는 상기 패턴에 대한 기판 얼라인먼트 마크 및 마스크 얼라인먼트 마크의 위치에 의해 결정된다.

투사 장치의 제4실시예에 있어서, 제1얼라인먼트 마크는 기판 얼라안먼트 마크이며, 제2얼라인먼트 마크는 마스크 얼라인먼트 마크이며, 기판 얼라이먼트 마크를 향해 얼라인먼트 빔을 반사하는 반사기는 보정 소자와 상기 마크 사이에 배치되는 특징이 있다.

상기 실시예의 또다른 특징은, 보정 소자가 투사 렌즈 시스템의 배면 촛점평면에 위치되는 것이다.

상기 배면 촛점 평면은 기판의 측면인 촛점 평면이다. 투사 렌즈 시스템은 상기 기판면의 중간에 위치하며, 종종 현재의 보정 장치인 경우도 있다.

얼라인먼트 빔은 제1얼라인먼트 마크와 제2얼라인머트 마크 사이 방사 통로에서 다른 방법으로 인입될 수 있다. 제1가능성은 투사 렌즈 시스템내로 얼라인먼트 빔을 반사시키기 위하여 투사 렌즈 시스템과 마스크 테이블 사이에 반사기를 배치시키는 것이다. 또한 본 발명의 장치에서, 제1얼라인먼트 마크에서 나오는 얼라인먼트 빔의 2차 이상 및 제로 차이상의 회절광을 차단시키는 조리개 시스템은, 투사 렌즈 시스템과 검출 시스템 사이에 배치되는 특징이 있다.

투사 렌즈 시스템내 정렬 빔을 반사시키는 제2가능성은 다음 실시예에서 실현되며, 즉, 투사 렌즈 시스템의 홀더는 얼라인먼트 빔이 상기 시스템의 광축과 직교하여 인입하는 방사 투명 윈도우를 가지며, 기판 테이블로 인입 정렬 빔을 반사시키는 반사기는 투사 렌즈 시스템에 배치되는 특징이 있다.

미합중국 특허 제4,778,275호에 기술된 바와같이, 기판에 마스크 패턴을 투사하는 장치는, 제1얼라인먼트 마크에 제1마스크 얼라인먼트 마크를 정렬시키는 장치와, 제2얼라인먼트 빔에 의해 제1얼라인먼트 마크에 제2마스크 얼라인먼트 마크를 정렬시키는 제2아날로그 장치를 구비한다. 그때, 마스크 패턴 및 기판의 상대 각도를 직접적으로 광학적으로 설정할 수 있으며, 투사 렌즈 시스템에 의해 기판에 마스크 패턴의 영상을 비추는 배율이 결정될 수 있다. 본 발명이 사용되는 이러한 장치에 있어서, 제1 및 제2얼라인먼트 장치는 하나의 공통 보정소자를 갖는 특징이 있다.

상기 장치에 있어서, 반사기는 기판 테이블에 각각 제1 및 제2얼라인먼트 빔을 반사시키는 제1 및 제2반사면을 가지며, 상기 면은 투사 렌즈 시스템의 광축에 각도는 반대이나 동일한 크기로 연장하며, 투사 렌즈 시스템의 홀더는 상기 반사면의 반대편에 위치된 두 개의 방사 투명 윈도우를 갖는 특징이 있다.

제1 및 제2얼라인먼트 빔은 분리 방사원에 의해 제공되며, 분리 소자(예를 들면 상기 방사 투명 윈도우를 통하여 투사 렌즈 시스템의 홀더내로 방사를 인입함으로써)를 통하여 제1얼라인머트 마크와 제2얼라인먼트 마크 사이 방사 통로로 인입된다.

그러나, 이러한 장치에 있어서, 제1 및 제2얼라인먼트 소자는 다른 방향으로부터 투사 렌즈 시스템의 홀더의 방사 투명 윈도우에 도달하는 두 개의 얼라인먼트 빔 제공용 하나의 공통 방사원을 가지며, 얼라인먼트 빔중 하나가 반사면중 하나에 직접 입사되며, 한편, 다른 얼라인먼트 빔은 제2방사 투명 윈도우를 통해 상기 홀더를 출발하여 제2반사면에 상기 얼라인먼트 빔을 반사시키는 또다른 반사기에 입사되는 특징이 있다.

마스크 얼라인먼트 마크가 기판 얼라인먼트 마크에 투사되는 이중 얼라인먼트 소자를 구비하는 장치에 있어서, 제1 및 제2얼라인먼트 소자는 얼라인먼트 빔의 이중 회절된 빔부분(+1,-1) 및 (-1,+1)을 연결된 검출 시스템을 향해 반사시키는 공통인 반사기를 구비하며, 1 및 2차의 회절이 각각 마스크 얼라인먼트 마크와 기판 얼라인먼트 마크에 연관되는 특징이 있다.

장치의 양호한 실시예에서, 기판 마스크는 위상 회절 격자로 구성되고 마스크 마크는 진폭 회절 격자로 구성되는 특징이 있다.

미합중국 특허 제4,251,160호에 기술된 바와같이, 사각형 마크 또는 수직으로 가로지르는 스트립 같은 다른 얼라인먼트 마크와 비교될 때 주기적인 회절 격자는, 위치 오차를 측정하는 경우 회절 격자 전체에서 평균화된 오차가 측정되는 장점을 가진다. 그 결과, 격자가 격자 스트립을 정상 폭으로부터 편차, 또는 프로파일 격자의 경우, 격자 홈의 정상 프로파일로부터의 편차와 같이, 불규칙성을 가진다 할지라도, 정확하게 정렬시키는 것은 가능하다. 기판 격자는 집적 회로의 전체 제조 싸이클 동안 한 번만 제공하며, 각각의 새로 제공된 층에 제공될 필요는 없다. 진폭 격자와 비교될 때, 기판상의 위상 격자는 가사화의 장점이 있다. 더욱이, 위상 격자는 직접 회로 제조 동안 기판이 수용하는 다수의 확산 공정에 있어서 충분한 내구성을 가진다.

격자형 얼라인먼트 마크를 결합하고 동시에 1차 보조빔을 필터링함으로써, 정렬 신호는 고차의 보조빔에 영향을 받지 않는다.

본 발명에 따른 장치의 양호한 실시예에서, 얼라인먼트 통로에 주기적인 신호에 의해 제어되는 수단이 배치되며, 검출 시스템에 의해 관측되는 제2얼라인먼트 마크 및 상기 제2얼라인먼트 마크상의 제1얼라인먼트 마크의 영상을 상호 주기적으로 변위시키도록 구성한 특징이 있다. 회절 마크의 경우, 변위는 마스크 격자의 1/2정도로 한다.

상기 수단은 마스크 얼라인먼트 마크가 주기적으로 이동가능한 마스크용 구동 부재로 구성될 수도 있으며, 기판 얼라인먼트 마크의 투사가 마스크 얼라인먼트 마크를 가로질러 효율적으로 발생되는 것을 보장하는 편광 감지 소자와 결합한 편광 변조기로 구성될 수도 있다. 검출 시스템에 의해 관측된 제1얼라인먼트 마크의 투사를 제2얼라인먼트 마크에 대해 주기적으로 변위시킴으로써, 동적 정렬 신호가 얻어지며, 장치의 감지성 및 정밀성은 양호하게 개선된다. 기판 얼라인먼트 마크가 약한 양으로 반사되면 후자는 매우 중요하다. 얼라인먼트 마크의 상호 이동은 제 1얼라인먼트 마크로 작용하는 러닝(running)간섭 패턴을 사용함으로써 교호적으로 실현될 수도 있다.

본 발명의 양호한 실시예는 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 기술하기로 한다.

제1도는 기판에 마스크 패턴의 영상을 반복적으로 비추는 장치의 실시예를 도시한다. 상기 장치의 주요 소자는 영상이 비추어지는 마스크 패턴 C 가 배열되는 투사 칼럼과, 기판이 마스크 패턴 C 에 대해 위치될 수 있는 이동 가능한 기판 테이블 WT이다.

투사 칼럼은, 레이저 LA, 빔 와이디너 Ex, 소자 IN(투사 빔 PB내로 방사의 균일한 분배를 발생하는 적분기로도 칭함) 및 집광 렌즈 CO 를 구비하는 조명 시스템을 포함한다. 투사 빔 PB 는 마스크 M 에 있는 마스크 패턴 C 를 비추며, 상기 마스크 M 는 마스크 테이블 WT 상에 배치된다.

마스크 패턴 C 를 통과하는 빔 PB 는 투사 칼럼에 배치되고 개략적으로 도시된 투사 렌즈 시스템 PL 을 가로지르며, 상기 시스템은 기판 W 상에서 패턴 C 의 영상을 형성한다. 투사 렌즈 시스템은, 22㎜ 의 직경을 갖는 회절 한정 영상 필드, 배율 M=1/5, 개구수 N.A.=0.48 을 가진다.

기판 W 은 에어 베어링에 지지되는 기판 테이블 WT 에 배치된다. 투사 렌즈 시스템 PL 및 기판 테이블 WT 는, 예를 들면, 그래니트(granite)의 베이스 플레이트 BP 옆의 하부면과 마스크 테이블 MT 옆의 상부면에 가까이 위치한 하우징 HO 에 배치된다.

제1도에 도시된 바와같이, 마스크 MA 는, 두 개의 얼라인먼트 마스크 M₁및 M₂를 가진다. 이러한 마크는 회절 격자로 구성되나, 이러한 회절 격자는 격자 둘레와 광학적으로 구별되는 사각형 또는 스트립 같은 다른 마크로 교호적으로 형성될 수도 있다. 얼라인먼트 마크는 양호한 두 차원이며, 상기 얼라인먼트 마크는 제1도에서와 같이 X,Y방향이 서로 수직으로 연장한다. 패턴 C 가 여러 번 투사되는 기판 W 는, 예를 들면 반도체 기판은 다수의 얼라인먼트 마크와, 2차원의 회절격자(제1도에서는 P₁및 P₂로 도시됨)를 구비한다. 마크 P₁및 P₂는 패턴 C의 투사가 형성되는 기판 영역 외부에 위치된다. 바람직하게는 격자 마크 P₁및 P₂는위상 격자 형태이며, 격자 마크 M₁및 M₂는 진폭 격자 형태이다.

제2도는 확대된 두 개의 동일 기판 위상 격자중 하나의 실시예를 도시한다. 이러한 격자는 4개의 보조 격자 P_1.a,P_1.b, P_1.c및 P_1.d를 구비할 수도 있으며, 그 중 2개 P_1.b및 P_1.d는 X방향의 얼라인먼트에 사용되며, 나머지 보존 격자 P_1.a및 P_1.c는 Y 방향의 얼라인먼트에 사용된다. 두 개의 보조 격자 P_1.b및 P_1.c는 16㎛ 격자 주기를 가지며, 보조 격자 P_1.a및 P_1.d는 17.6m 격자 주기를 가진다. 각 보조 격자는 200 × 200㎛ 치수를 가진다. 원칙적으로 0.1㎛ 보다 작은 얼라인먼트의 정밀성은 상기 격자와 적합한 광학 시스템에서 달성될 수 있다. 다른 격자 주기는 얼라인먼트 소자의 포착 범위를 증가시키도록 선택된다.

제3도는 본 발명에 따른 장치의 제1실시예에 사용되는 광학 소자를 도시한다. 상기 장치는, 투사 렌즈 시스템 PL 의 광축 AA'에 대해 대칭적으로 위치되는 두 개의 분리 및 동일한 얼리인먼트 시스템 AS1 및 AS2 을 구비한다. 얼라인먼트 시스템 AS1 는 마스크 얼라인먼트 마크 M₁에 연결되고, 얼라인먼트 시스템 AS₂는 마스크 얼라인먼트 마크 M₁에 연결된다. 두 얼라인먼트 시스템의 대응 소자는 동일한 참조번호로 표시되며, 시스템 AS₂의 참조번호는 프라임 부호에 의해 시스템 AS₁의 참조번호와 구별된다.

마스크 마크 M₂및 기판 마크 P₁의 상호 위치가 결정되는 방법과 시스템 AS1의 구조는 지금부터 기술된다.

얼라인먼트 시스템 AS₁는 방사원(1) 예를 들면, 얼라인먼트 빔 b 을 방출시키는 헬륨-네온 레이저를 구비한다. 상기 빔은 빔 스플리터(2)에 의해 기판을 향해 반사된다. 빔 스플리터는 반투명 미러 또는 반 투명 프리즘일 수도 있으나, 상기 빔 스플리터는, Δλ가 빔 b 의 파장인 λ/4 플레이트(3)에 의해 연속되는 편광 감지 스플리팅 프리즘인 것이 더 양호하다. 투사 렌즈 시스템 PL 은 빔 b을 기판 W 상에서 1㎜ 정도의 직경을 갖는 작은 방사점 V 에 촛점을 맞춘다. 상기 기판은 마스크 M 방향에서 빔 b₁처럼 빔의 한 부분을 반사한다. 빔 b₁는 투사 렌즈 시스템 PL 를 가로지르며, 상기 시스템은 마스크상의 방사점 V에 투사시킨다. 기판이 조명 장치내에 배치되기 전에, 상기 기판은, 방사점 V이 기판 마크 P₂에 위치되는 유럽 특허출원 제0,164,165호에 기술된 바와 같은 장치에 접속된 선 배치위치(pre-aligning station)에 선 배치된다. 상기 마크는 마스크 마크 M₂상의 빔b₁에 의해 영상된다. 투사 렌즈 시스템의 배율 M을 고려하면, 마스크 마크 M₂의 치수는 기판 마크 P₂의 치수에 적합하며, 두 마크가 보정 방법으로 상호 위치된다면 P₂의 영상은 마크 M₂와 일치한다.

기판으로 향하는 통로 및 기판에서 나오는 통로에서 빔 b 및 b₁은 λ/4 플레이트(3)를 2 회 관통하며 광축은 방사원(1)에서 나오는 선형으로 편광된 빔 b의 편광 방향에 대해 45°각도로 연장한다. λ/4플레이트를 관통하는 빔 b₁은 빔b에 대하여 90°회전되는 편광 방향을 가지며, 그 결과, 빔 b₁은 편광 스플리팅 프리즘(2)에 의해 통과된다. λ/4플레이트와 결합한 편광 스플리팅 프리즘의 사용은, 얼라인먼트 빔이 얼라인먼트 시스템의 방사 통로에 결합할 때 최소한의 방사 손실을 갖는 장점을 구비한다.

얼라인먼트 마크 M₂에 의해 통과된 빔 b₁은 프리즘(11)에 의해 반사되며, 또 다른 반사 프리즘(12)에 의해 방사 감지 검출기(13)쪽으로 반사된다. 상기 검출기는 제2도에 따른 보조 격자 수와 일치하는 4개의 분리 방사 감지 영역을 갖는 합성 포토다이오드이다. 이러한 검출기의 출력 신호는 기판 마크 P₂영상과 마크 M₂의 일치하는 측정값이다. 상기 신호는 전자적으로 처리될 수도 있으며, 운전시 시스템(도시되지 않음)에 의해 기판에 대해 마크를 이동하는데 사용되며, 마크 P₂의 영상은 마크 M₂와 일치한다. 그러므로 자동 얼라인먼트 소자가 얻어진다.

반 투명 프리즘 형태인 빔 스플리터(14)는 프리즘(11)과 검출기(13)사이에 배치될 수도 있으며, 빔 스프리터는 빔 b₂처럼 빔 b₁의 한 부분을 분할한다. 분활된 빔 b₂은 모니터(도시되지 않음)에 결합된 텔레비젼 카메라(17)상에서 두 렌즈(15,16)를 통해 입사되며, 얼라인먼트 마크 P₂및 M₂는 조명 장치의 작동자에게 가시화된다. 그때 작동자는 두 마크가 일치하는지 아닌지를 조사할 수 있으며, 필요하다면 작동자는 마크를 일치시키도록 조정 장치에 의해 기판 W 을 이동시킬 수도 있다.

마크 M₂및 P₂에 대해 전술된 바와같이, 마크 M₁, P₂및 마크 M₁, P₁는 각각 서로 정렬될 수 있으며, 얼라인먼트 시스템 AS₂는 두 개의 최종 언급된 얼라인먼트에 사용된다.

얼라인먼트 시스템에 의한 정렬 처리에 대한 상세한 설명은 미합중국 특허 제 4,778,275호에 기술되어 있다. 상기 특허에 기술된 바와 같이, 얼라인먼트 시스템 AS₁및 AS₂는 정렬 처리동안 마스크에 대한 기판의 이동을 측정하기 위하여 매우 정밀한 2 차원이동 측정 시스템과 매우 밀접한 관계가 있다. 얼라인먼트 마크 P₁, P₂및 M₁, M₂사이의 상호 거리 및 위치는, 이동 측정 시스템에 의해 결정되는 좌표 시스템에서 결정된다. 제1도에서 IF 로 표시된 이동 측정 시스템은, 미합중국 특허 제4,21,160호에 기술된 간섭계 시스템이다.

투사 렌즈 시스템 PL 은 투사 빔 PB 의 파장에 대해 설계되었으므로, 상기 투사 빔은 필요한 해상도 능력을 갖도록 작아야 하며, 편차는 얼라인먼트 빔에 의해 상호 얼라인먼트 마크 P₁, P₂및 M₁, M₂의 영상을 비추는 상기 시스템 PL를 사용할 때 발생한다. 예를들면, 기판 얼라인먼트 마크 P₁, P₂는 마스크 얼라인먼트 마크가 위치되는 마스크 패턴 평면에 위치되지 않고, 그로부터 주어진 거리에 영상이 비쳐진다. 상기 거리는 투사 빔과 얼라인먼트 빔의 파장 사이의 차이와 두 파장에 대한 투사 렌즈 소자 물질의 굴절율 차이에 따른다. 투사 빔이 248㎚ 파장을 가지며 얼라인먼트 빔은 633㎚ 파장을 가진다면, 상기 거리는 2m 정도로 길다. 더욱이, 상기 파장 차이에 기인하여, 기판 얼라인먼트 마크는 소정의 배율에 벗어나는 배율로 마스크 얼라인먼트 마크에 영상이 비쳐지며, 한편, 편차는 증가하는 파장 차이에 따라 증가한다.

상기 편차를 보정하기위하여, 투사 칼럼 PL 는 본 발명에 따른 특정 렌즈, 또는 보정 렌즈(25)를 포함한다. 보정 렌즈는 투사 칼럼 위에 배치되고, 보조 빔이 기판 얼라인먼트 마크에 의해 형성되는 얼라인먼트 빔의 차등 회절 보조 빔은, 상기 보조 빔을 분리시키기 위하여 보정 렌즈의 평면에서 충분히 분리된다. 한편, 상기 보정 렌즈는 그들 사이에 형성된 마스크 영상과 투사 빔에 영향을 받지 않는다. 보정 렌즈는 투사 렌즈 시스템의 후 촛점 평면에 양호하게 위치된다. 상기 시스템이 기판면 중심에 있다면, 상기 촛점 평면은 상기 시스템의 출구 동공(exit pupil)표면과 일치한다. 제3도에 도시된 바와 같이, 보정 렌즈(25)가, 얼라인먼트 b 및 b'의 중심선이 상호 교차하는 평면에 위치된다면, 상기 렌즈는 두 얼라인먼트 빔을 보정시키는데 동시에 사용될 수도 있다.

보정 렌즈(25)의 효과는, 보정 렌즈와 기판 얼라인먼트 마크 사이에서 얼라인먼트 빔 방사 통로 일부를 도시하는 제4도를 참조하여 기술하기로 한다. 이러한 마크는 회절 격자 형태이다. 격자 P₂에 입사한 얼라인먼트 빔 b 은, 빔 b 의 수직 입사 경우에 빔 b과 동일한 방향을 갖는 제로 차의 보조 빔(0), 1차의 두 보조 빔 b(+1), b(-1) 및 제3, 제5차 등 등의 보조 빔의 다수쌍으로 분할된다. 이러한 보조 빔은 투사 렌즈 시스템에 반사된다. 1차 보조 빔은 평면(24)에 위치된 보정 렌즈(25)에 도달한다. 상기 렌즈는 상기 빔의 중심선이 마스크 얼라인먼트 마크 M₂의 평면에서 상호 교차하는 방법으로 1차 보조 빔 b(-1) 및 b(+1)의 방향을 변위시키는 능력을 가진다. 더욱이, 보정 렌즈는 1차 보조 빔보다 큰 각도로 마크 P₂에 의해 회절되는 고차의 보존 빔이 상기 렌즈를 통과하지 못하는 작은 직경을 가진다. 또한, 소자는 보정 렌즈에 배치되고, 상기 소자는 제로 차 보조빔 b(0), b'(0)이 보정 렌즈를 통과하지 못하도록 한다. 제4도의 실시예에서, 상기 소자는 반사 이중 쐐기(rdflecting duoble wedge)(26)의 형태이며, 상기 쐐기는 얼라인먼트 빔 b, b'를 투사 렌즈 시스템에 결합시키는데 사용된다. 상기 쐐기는 각각 입사 얼라인먼트 빔 b,b'를 향해 제로 차 보조 빔 b(0) 및 b'(0)을 반사시킨다. 이것은 상기 측정에 의해 1차 보조 빔만이 격자 M₂에 격자 P₂의 영상을 비추는데 사용되는 부가적인 장점이 얻어진다.

제로 차 보조 빔은 격자 P₂의 위치에 대한 정보를 구비하지 못한다. 상기 보조 빔의 강도는 중간 격자 스트립의 폭과 격자 홈의 폭 사이의 비율과, 격자 홈의 강도와 격자의 대칭에 의존하는 1차 보조 빔의 세기와 비교되어 상당히 중요하다. 제로 차 보조 빔을 억압함으로써, P₂영상에서의 대비는 상당히 많이 증가된다. 2차 이상의 보조 빔이 억압될 때, 격자 P₂의 불규칙성은 얼라인먼트 신호에 어떠한 영향도 미치지 못한다. 1차 보조 빔만이 사용될 때, 격자 P₂의 2차 고조파 성분이 영상된다. 즉, 투사 렌즈 시스템 PL 의 배율 M 은 별문제로 하고 P₂의 영상은 격자 P₂의 영상의 1/2 주기를 가진다. 걱자 M₂의 격자 주기가 P₂의 영상주기와 동일하다면 즉, 격자 P₂의 격자 주기 m/2 배와 동일하게 한다면, 격자 M₂및 P₂가 배치되는 정밀성은 빔 b 전체를 이용하여 영상이 되는 경우보다 두배가 크다.

투사 빔 PB 와 얼라인먼트 빔 b,b'의 파장 사이에서 더 적은 차이를 갖는 환경하에서, 투사 렌즈 시스템에서 색지움 렌즈 소자를 사용할 때, 2차 이상의 회절차를 갖는 보조 빔이 투사 렌즈 시스템을 통하여 마스크 얼라인먼트 마크 M₂에 도달한다. 상기 경우, 조리개 플레이트는 1차 보조 빔만 통과시키는 보정 렌즈(25)에 인접하여 배치된다.

간결성을 위하여, 상기 조리개 플레이트(30)의 두 실시예는 제5도와 제6도로 분리하여 도시된다. 제5도에서, 상기 플레이트의 물질(31)은 투사 빔 및 얼라인먼트 빔에 대해 투명하고, 얼라인먼트 빔의 방사를 차단하는 영역(33)은, 이차 이상의 회절광을 갖는 얼라인먼트 빔의 위치가 플레이트에 도달하는 장소에서 플레이트(30)에 위치된다. 이러한 영역은 작으며, 상기 영역은 투사 렌즈 시스템의 동공표면 영역의 5내지 10% 만 덮으며 영역(33)은 투사 빔에 영향을 받지 않는다. 물질(31)은 투사 렌즈 소자의 물질과 동일한 형태일 수도 있으며, 영역(33)은 흡수 또는 반사하는 물질로 구성될 수도 있다.

제6도의 조리개 플레이트 물질(32)은 이색성이며 투사 빔에 투명하나 얼라인먼트 빔에는 불투명하다. 얼라인먼트 빔의 방사를 통과하는 영역(34)은, 1차 얼라인먼트 보조 빔이 조리개 플레이트(30)에 도달하는 장소에 있는 층(32)에 제공된다. 상기 조리개 플레이트는 투사 빔에 장애가 되지 않으며 좀더 효과적으로 얼라인먼트 빔의 고차 보조 빔을 차단시키는 장점을 제공한다.

투사 렌즈 시스템에 배열된 조리개 대신에, 투사 렌즈 시스템과 마스크 사이에 배치된 조리개는, 검출 시스템에 의해 관측된 마스크 얼라인먼트 마크상의 기판 얼라인먼트 마크가 얼라인먼트 빔의 1차 회절된 부분에 의해서만 이동되는 영상을 만드는데 사용될 수 있다. 이러한 가능성은 제7도에서 개략적으로 도시된다. 상기 도면에서, 참조번호 PL 는 투사 렌즈 시스템을 표시하고, MA 는 마스크를 표시한다. 참조 번호(35)는 얼라인먼트 빔에는 불투명하나 얼라인먼트 빔 b'(도시되지 않음)의 1차 보조 빔에 대하여 투명 개구(36)를 갖는 조리개 플레이트를 표시한다.

조리개 플레이트(35)가 투사 렌즈 시스템 뒤 기판 얼라인먼트 마크의 영상 근처에 배치되기 때문에, 높은 차수, 즉 3 및 5차에서 회절되는 얼라인먼트 빔의 방사가 개구(36)를 통과하여 검출 시스템(13＇)에 도달할 수도 있다. 이것을 방지하기 위하여, 기판 얼라인먼트 마크 및 연결된 마스크 얼라인먼트 마크에 의해 1차 회절된 얼라인먼트 빔의 보조 빔을 위한 개구(38)를 갖는 또다른 조리개 플레이트(37)는 마스크 MA 와 검출 시스템(13＇)사이에 배치되며 제7도에 도시된다.

제2조리개 플레이트(37) 대신에, 방사 투명 파이프(39)는 검출 시스템(18＇)과 제8도에 개략적으로 도시된 프리즘(11＇)사이에 배치될 수도 있으며, 상기 파이프는 1차 회절된 얼라인먼트 빔만이 검출 시스템(13＇)에 도달하도록 한다.

보정 렌즈(25)는 얼라인먼트 빔이 마스크 평면상에 뚜렷이 포커스되도록 할 뿐만 아니라, 기판 얼라인먼트 마크가 마스크 얼라인먼트 마크상에 영상이 비추어지는 배율 에러를 보정하도록 하며, 상기 배율 에러는, 투사 렌즈 시스템이 투사 빔의 파장에 작합하도록 설계되고 얼라인먼트 빔에는 적합하지 않도록 설계된 사실에 기인한다. 이러한 배율 에러 보정은 여러 경우에 충분하다. 248㎚ 의 파장을 갖는 강 자외선 빔이 투사 빔으로 사용되는 장치에서, 보정 렌즈(25)가 배열 에러를 완전히 보정할 수 없을 수도 있다. 이러한 경우, 나머지 배율 에러를 제거하기 위하여, 특정 렌즈(9)가 투사 렌즈 시스템 PL 의 외부인 통로에 배치될 수도 있다. 렌즈(9)는 그것이 기판 얼라인먼트 마크 또는 마스크 얼라인먼트 마크 근처에 배치될 때 최대 효과를 가진다. 투사 장치에서 마스크와 투사 렌즈 시스템 사이의 공간은 상기 시스템과 기판 사이 공간보다 더 크므로, 렌즈(9)는 제3도에 도시된 바와 같이 투사 렌즈 시스템과 마스크 사이에 양호하게 배치된다.

Y-Z 평면에서 1차 회절된 빔에 의하여 X방향에서의 얼라인먼트 마크 P₂, M₂의 얼라인먼트는 전술되었다. 제2도에 도시된 바와 같이 2차원의 회절 격자를 사용할 때, X-Z 평면에서 동리한 회절 차수를 갖는 보조 빔은 Y-Z 평면에서 발생된다. 이미 제7도 및 8도에 도시된 바와 같이, 이러한 보조 빔의 1차 보조빔은 필터될 수 있고 Y 방향의 얼라인먼트에 사용될 수 있다. 그때 X 얼라인먼트에 대한 동일 보정 렌즈와 조리개 수단이 사용될 수 있고, 조리개 수단은 두 개의 보조 빔 대신에 4개의 보조 빔에 적합하다.

기판 얼라인먼트 마크에 대해 마스크 얼라인먼트 마크 M₂를 정렬시키는데 사용되는 시스템 AS1를 기술하였으므로, 마스크 얼라인먼트 마크 M₁가 기판 얼라인먼트 마크에 대해 정렬되는 시스템 AS2 는 또다른 설명은 필요하지 않는다. 시스템 AS₂는 시스템 AS₁와 유사한 소자를 구비하며 AS1 와 동일한 방법으로 동작한다. 제4도에 도시된 바와같이, 보정 렌즈(25)는 시스템 AS1 와 AS2 에 공통이다.

기판 얼라인먼트 마크가 마스크 얼라인먼트 마크에 대하여 정렬되는 정밀성은, 고정 주파수를 갖는 검출기(13,13＇)의 출력 신호를 변조시킴으로써 향상된다. 이것을 위하여, 마스크 M 및 마스크 마크 M₂는 주기적으로 이동되며, 이것은 제목 SPIE, Vol. 470 Optical Microlithography Ⅲ Technology for the next Decade1984, 페이지 62 내지 69 에 기술되었다. 미합중국 특허 제 4,251,160호에 기술된 동적 얼라인먼트 신호를 얻는 방법을 이용하여 본 발명에 따른 얼라인먼트 소자의 정밀도를 향상시킬 수 있으며 제3도에 도시되었다.

마크 M₂에 도달하기 전에, 빔 b₁은 편광 감지 스플리팅 프리즘(2)을 관통하여 상기 빔은 선형으로 편광되고 주어진 편광 방향을 가진다. 계속하여, 빔 b1 이, 예를 들면 수정같은 복굴절 물질의 플레이트(8)를 관통하며, 광축은 프리즘(2)에서 나온 빔의 편광 방향에 45°각도로 연장한다. 소자(8)는 사바트(Savart) 플레이트 또는 월스톤(Wollaston) 프리즘일 수도 있다. 상호 수직인 두 개의 편광된 빔이 플레이트(8)를 출발한 후, 상기 빔은, 마크 M₂의 대칭에 의해 결정되는 주어진 거리를 통해 마스크 마크 M 의 위치에서 서로에 대해 이동된다. 얼라인먼트 마크로서 격자를 사용할 때, 상기 거리는 격자 M₂의 격자 주기의 1/2 과 동일하다. 편광 변조기(18) 및 편광 분석기(19)는 검출기(13) 전면에 배치된다. 변조기(18), 예를 들면, 탄성 광학 변조기는 발생기(20)에 의해 제공되는 전압 Vo에 의해 제어된다. 변조기를 통과하는 빔의 편광 방향은 90°로 전환된다. 분석기(19)는 동일한 주 방향을 갖거나 또는, 편광 감지 스플리팅 프리즘(2)과 동일한 방향을 통과하여, 빔이 형성되는 M₂상에서 P₂의 비 이동된 영상에 대해 제1편광 방향을 갖는 제1방사 빔과, 빔이 형성되는 격자 주기의 절반 동안 이동된 M₂상에서 P₂의 영상에 대해 제2편광 방향을 갖는 제2방사 빔은 검출기(13)로 통과된다. 검출기(13)의 신호는 증폭되고 신호 V_B가 인가되는 위상 감지 검출 회로(21)에서 처리된다. 출력 신호 S_A는 필요한 동적 정렬 신호이다. 변조기(18) 및 분석기(19)는 마스크 얼라인먼트 마크 전면에 있는 방사 통로에 교호적으로 배치될 수도 있다.

제9도는 이중 정렬 시스템을 사용하는 장치의 제2실시예를 도시한다. 상기 도면은 본 발명에서 필요한 중요 소자만을 도시한다. 투사 렌즈 시스템 PL의 홀더는 얼라인먼트 빔 b,b'가 통과하는 두 개의 방사 투명 윈도우(40,41)를 가진다. 얼라인먼트 빔 b,b'는 반사 프리즘(26)의 반사면(27,28)상에 각각 입사되며, 얼라인먼트 마크(도시되지 않음)가 존재하는 기판 W 를 향하여 반사된다. 상기 마크는 관련 얼라인먼트 빔을 다른 회절 차수의 다수의 보조 빔으로 분할한다. 제로 차수 보조 빔은 반사면(27,28)에 의해 외부로 반사된다. 얼라인먼트 빔 b₁, b₂의 1차 보조 빔은 프리즘(26)위에 배치되는 보정 렌즈(25)에 의해 마스크 MA 의 평면에서 간섭을 야기시키며, 평면 얼라인먼트 마크(도시되지 않음)가 존재한다. 1차 보조 빔에 의해 형성된 기판 얼라인먼트 마크의 영상은 각각 방사 감지 검출기(13,13')에 의해 연결된 마스크 얼라인먼트 마크와 함께 관측된다. 제3도에 도시된 소자(10, 11, 12, 14 내지 19 및 10', 11', 12', 14' 내지 19')를 수용하는 블록(43,43')은 상기 검출기 전면에 배치된다.

필요하다면 제5, 6, 7 및 8도를 참조로 기술된 조리개 수단은 임의의 하나의 얼라인먼트 빔 통로에 배치될 수도 있다.

더우기, 특정 렌즈(9,9')는 기판 얼라인먼트 마크가 마스크 얼라인먼트 마크상에 영상이 비쳐지는 배율을 보정하기 위하여 얼라인먼트 빔 b₁,b₁의 통로에 배열될 수도 있다.

얼라인먼트 빔은 분리 방사원에 의해 제공된다. 그러나, 제 9도에 도시된 바와 같이, 공통 방사원(50)이 양호하게 사용된다. 상기 방사원에 의해 제공된 빔은 빔 스플리터(51)에 의해 두 개의 빔 b,b'으로 분할된다. 반사기(53)는 방사 투명 윈도우(41)를 통해 프리즘(26)의 반사면(27)으로 얼라인먼트 빔 b'을 반사시킨다. 얼라인먼트 빔 b 은 반사기 (52,54)를 통해 방사 투명 윈도우(41)에 도달한다. 상기 빔은 개략적으로 배열된 제2방사 투명 윈도우(40)을 통해 투사 렌즈 시스템 PL 의 홀더에서 출발하며 계속적으로 특정 반사기(42)에 의해 프리즘(26)의 반사면(28)에 반사된다.

평면 병렬 플레이트의 특정 소자(55,56,57,58) 및 렌즈(59,60,61,62)는 빔 b,b'의 통로에 배치될 수도 있으며, 이러한 소자들은 두 빔이 평행한 빔같이 기판상에 수직으로 입사하도록 한다.

본 발명은 두 개의 얼라인먼트 소자를 구비하는 장치에 대하여 기술되어있다. 그러나 제3도에 도시된 AS₁같은 단지 하나의 소자만을 구비하는 장치에서도 동일한 효과를 발생할 수도 있다. 단일 얼라인먼트 시스템을 갖는 장치는 미합중국 특허 제4,251,160 호에 기술되어 있다. 그러나, 이중 얼라인먼트 시스템을 갖는 장치도 양호하다. 왜냐하면, 마스크 패턴 및 기판 사이의 상대 각도 배치가 광학적으로 한정되며, 투사 렌즈 시스템의 배율 에러는 물론 기판과 마스크의 변형이 측정될 수 있기 때문이다.

본 발명에 따라 배열된 보정 렌즈는 투사 빔 PB에 영향을 받지 않으며, 기판상에서 마스크의 영상 질이 유지되도록 한다. 보정 렌즈(25)가 장치의 축 AA'에 배치될때 상기 렌즈의 표면 영역은 투사 빔의 단면적의 1/10이며, 이 정도는 충분하다. 특정한 측정에서 투사빔은 라운드 단면 대신에 환상 단면으로 주어질 수도 있다. 이것을 위하여, 집적기(제1도에서 IN)는 독일 연방 공화국 특허 제2,608,176호에 기술된 바와 같이 환상 형태를 가질 수도 있다.

제4, 5. 6 및 9 도와 관련하여 기술된 실시예에서, 기판 얼라인먼트 마크는 마스크 얼라인먼트 마크상에 투사된다. 그러나, 본 발명은 미합중국 특허 제4,778,275호, 제4,636,077호 및 제4,771,180 호에 기술된 방법으로 마스크 얼라인먼트 마크가 기판 얼라인먼트 마크에 투사되는 얼라인먼트 장치에 사용될 수있다. 제10도는 본 발명이 사용되는 얼라인먼트 장치를 개략적으로 도시한다.

상기 도면에서, 참조 번호 MA는 마스크 얼라인먼트 마크 M₁및 M₂를 갖는 마스크를 표시하며, W는 얼라인먼트 마크 P₁및 P₂를 갖는 기판을 표시한다. PL는 투사 렌즈 시스템이며, 프리즘(70)는 마스크 얼라인먼트 마크 M₁를 향해 얼라인먼트 빔 b를 반사시킨다. 투사 렌즈 시스템 PL는 얼라인먼트 빔 b의 방사에 의해 기판 얼라인먼트 마크 P₁상에 마크 M₁의 영상을 비춘다. 마스크 얼라인먼트 마스크는 파선으로 표시된 제로-차 보조-빔 b(0), 두 개의 1차 보조-빔(-1), b(+1)과, 도시되지는 않았지만 고차의 보조-빔에서 빔 b을 회절시킨다.

본 발명에 따라서, 투사 렌즈 시스템은 얼라인먼트 빔의 보조-빔이 충분하게 분리되는 위치에서 보정 소자, 예를 들면, 렌즈(25')를 구비하며, 상기 소자는 보조-빔 b(-1) 및 b(+1)만을 마크 P₁에 도달시켜 집중시키도록 한다. 그러므로, 마크 P₁상에서 마크 M₁의 명료한 영상은 1차 보조-빔 b(-1) 및 b(+1)에 의해서만 형성된다. 기판 마크 P₁에 의해 반사되고 +1차 및 -1차, 이중 순차 보조-빔 b(-1,+1) 및 b(+1,-1)에서 회절되는 보조 빔 부분은 마크 M1에서 나오는 보조 빔 b(0)의 방향과 반대인 방향을 가진다. 마크 M₁및 P₁의 상호 위치에 관한 정보를 구비하는 보조 빔 b(-1,+1) 및 b(+1,-1)는 검출 시스템(71)을 향하여 반사기(26')에 의해 반사되며, 검출 시스템을 출력 신호는 마크 M₁의 영상과 마크 P₁의 영상이 일치성을 나타내는 척도이다. 반사기(26')는 마크 M₁에서 나오는 제로 차 보조 빔 b(0)을 차단한다.

제10도에 도시된 장치는 제3도의 장치와 유사한 두 개의 얼라인먼트 장치를 구비한다. 유사한 보정 소자(25')는 제2얼라인먼트 빔 b'은 물론 제1얼라인먼트 빔 b 에 사용될 수 있다. 두면에 반사시키는 반사기(26')는 2차 빔 b'의 이중 차수 보조 빔 b'(-1,+1) 및 b'(+1,-1)를 반사시킨다.

제10도의 장치에는, 제3도를 참조하여 기술된 것과 유사한 빔 변조 수단 및 제5, 6, 7 및 8도를 참조하여 기술된 것과 유사한 조리개 수단이 사용될 수 있다.

제11도는 마스크 얼라인먼트 마크 M₂및 기판 얼라인먼트 마크 P₂가 제3얼라인먼트 마크 M_R에 투사 장치의 한 실시예를 개략적으로 도시한다. 상기 장치에서 얼라인먼트 빔 b 은, 부분 반사 소자(80), 예를 들면, 부분 투명 미러를 통하여 마스크 MA 내로 마스크 얼라인먼트 마크 M₂와 병렬 윈도우(81)를 조사시킨다. 마스크 얼라인먼트 마크는 제3얼라인먼트 마크 M_R를 향해 방사를 반사시킨다. 렌즈(82)는 마크 MR 상에 마크 M₂를 비추며, 한편, 마크 M₂에 의해 1차회절된 보조 빔만이 투사에 참여한다. 그리하여, 퓨리에 렌즈 시스템이 사용될 수 있으며, 상기 시스템은 필터 플레이트(84)가 배열되는 촛점 평면 뒤에서 제1퓨리에 편형 렌즈(92)와, 필터 플레이트(84)의 평면과 일치하는 전면 촛점 평면에서 제2퓨리에 편형 렌즈(83)를 구비한다. 제1렌즈(82)는 얼라인먼트 마크 M₂에서 1차 회절된 빔만을 통과시키는 제1필터 플레이트상에 빔 부분 br 을 집중시킨다. 제2렌즈(83)는 제3얼라인먼트 마크 M_R의 제1부분에 마크 M₂의 영상을 형성한다. 상기 부분 및 M₂의 중첩된 영상은 제1검출기(86)상에 있는 렌즈(85)에 의해 비추어진다. 윈도우(81)를 통과하는 얼라인먼트 빔 부분 bw 은 투사 렌즈 시스템 PL 를 통해 기판 얼라인먼트 마크 P₂에 조사한다. 본 발명에 따라 보정 렌즈(25)를 포함하는 상기 투사 렌즈 시스템은, 마스크 얼라인먼트 마크 M₂의 평면에서 기판 얼라인먼트 마크 P₂를 비추며, 한편, 마크 P₂에 의해 1차 회절된 보조 빔만이 사용된다. 그때, 빔 부분 bw은 렌즈(82)를 통과하며, 필터 플레이트(84) 및 렌즈(82)는 반사된 빔부분 br 과 유사한 방법으로 통과하여, 얼라인먼트 마크 P₂는 기준 얼라인먼트 마크 M_R의 제2부분에 영상이 비추어진다. 상기 부분 및 P₂의 중첩된 영상은 제2반사기(87)상에서 렌즈(85)에 의해 비추어진다. 상기 검출기의 출력 신호 위상을 비교함으로써, 얼라인먼트 마크 M₂및 P₂의 상호 얼라인먼트 크기는, 미합중국 특허 제3,811,779호에 기술된 것과 유사한 방법으로 결정된다.

제12도는 서로에 대해 기판 얼라인먼트 마크와 마스크 얼라인먼트 마크를 간접적으로 정렬시키는 또다른 가능성을 개략적으로 도시하며, 여기서, 물리적인 얼라인먼트 마크 대신에 인공적인 얼라인먼트 마크가 제3마크로서 사용된다. 상기 제3마크는 마스크 얼라인먼트 마크 M₂의 평면에서 서로 간섭하는 두 개의 빔 b_a,b_b에 의해 생성된 간섭 패턴 IP로 구성된다. 상호간에 기판 얼라인먼트 마크와 마스크 얼라인먼트 마크를 정렬시키는 간섭 패턴을 사용하는 원리는 1989년 9월 28일 Programme and Abstracts Cambridge(GB)에서 Microcircuit Engineer내 제목 Heterodyne Holographic Nanometer Alignment for a Waferstepper에 기술되어 있다.

제12도는 반사 격자로서 사용되는 마스크 얼라인먼트 마크 M₂상에 중첩되는 간섭 패턴 IP 를 도시한다. 상기 격자는 제1검출기(92)의 방향으로 다른 회절 차수에 입사 방사를 편향시킨다. 1차 보조 빔만이 통과하는 필터(91)는 검출기 전면에 배치된다. 검출기의 출력 신호는 간섭 패턴 IP에 대한 마크 M₂의 위치를 표시한다.

마크 M₂다음에, 마스크 MA 는 투사 렌즈 시스템 PL 으로 간섭 빔 ba, b_b를 통과시키는 윈도우(94)를 가진다. 상기 시스템은 제12도에 도시된 바와같이, 기판 얼라인먼트 마크 P₂상에 간섭 패턴 IP 를 비춘다. 반사 격자로서 사용되는 마크 P₂는 다수의 반사된 회절 차수로 입사 방사를 편향시킨다. 반사된 방사는 투사 렌즈 시스템을 통한 제2검출기(97)와 부분 투명 프리즘(95)에 도달한다. 본 발명에 따라서, 투사 렌즈 시스템 PL 은 간섭 패턴이 마크 P₂상에 명료히 비추어지는 것을 보장하는 보정 렌즈(25)를 포함한다. 1차 보조 빔을 선택하는 필터(96)는 검출기(94)와 프리즘(95)사이에 배치될 수도 있다.

제10도에 도시된 것과 유사하게, 보정 소자(25) 아래에 반사기(26')를 배치시키는 것은 가능하며, 반사기는 1차 보조 빔을 우측으로 반사하여, 상기 빔은 파선으로 도시된 바와같이 투사 렌즈 홀더의 벽부에서 윈도우를 통하여 투사 렌즈를 통과한다.

빔 ba, b_b은 서로 다른 두 개의 빔에 대하여 변조 주파수를 갖는 빔으로 변조될 수도 있다. 형성된 간섭 패턴은 시간에 따라 변화하고, 간섭 패턴은 마스크얼라인먼트 마크와기판 얼라인먼트 마크를 가로질러 주기적으로 얼라인먼트 신호를 변화시킨다. 검출기(92,97)의 출력 신호 위상 차이는 마크 M₂및 P₂가 상호 정렬되는 크기를 표시한다,

제11 및 12도에 도시된 얼라인먼트 장치는 제3도에 도시된 장치에 유사하며 이중으로 될 수도 있다. 상기 장치는 제5,6,7, 및 8도를 참조로 기술된 것과 유사한 조리개 수단을 구비할 수도 있고, 제3도에 도시된 유사한 빔 변조 수단이 제공될 수도 있다.

얼라인먼트 마크가 기술된 실시예에서 회절 격자인 사실은, 본 발명이 그에 제한되는 것을 의미하지는 않는다. 방사 투명 또는 반사 스트립의 형태인 마크를 정렬시킬 때, 본 발명에 따른 보정 렌즈는 필요한 배율과 함께 보정 위치에서 상기 마크를 영상시키는데 사용될 수도 있다.

기술된 정렬 소자가 마스크 M에 존재하는 패턴 C종류에 무관하게 동작함으로 본 발명은 매우 미세하고 상세한 패턴이 기판상에 전송될때마다 사용될 수 있고 상기 패턴은 기판에 대해 매우 정밀하게 정렬된다. 실시예는 집적 광학 시스템 또는 자기 도메인 메모리에 사용될 수 있는 장치이다. 패턴이 투사되는 장치는 반복적인 투사 장치를 필요로 하지 않는다. 본 발명은 패턴이 기판상에만 투사되는 장치에 유용할 수도 있다.

Claims

투사 빔 제공용 조명 시스템, 마스크 홀더, 투사 렌즈 시스템 및 기판 홀더를 차례로 구비하며, 또한 마스크 얼라인먼트 마스크에 대해 기판 얼라인먼트 마크를 정렬시키는 소자를 더 구비하며, 상기 소자는 얼라인먼트 빔 제공용 방사원과, 투사 렌즈 시스템과, 마스크 얼라인먼트 마크 및 기판 얼라인먼트 마크 사이에서 상호 작용하는 얼라인먼트 빔 통로에 있는 방사 감지 검출 시스템을 구비하고, 상기 검출 시스템의 출력 신호는 얼라인먼트 마크의 상대 위치의 측정이 되는 기판상에 마스크 패턴을 투사시키는 장치에 있어서, 굴절 보정 소자는 얼라인먼트빔의 통로에 있으며 투사 렌즈 시스템내에 배치되고, 상기 보정 소자의 치수는 상기 소자의 평면에 있는 투사 렌즈 시스템의 적경보다 상당히 작으며, 상기 보정 소자는 제1얼라인먼트 마크에 의해 제1회절차수로 편향된 얼라인먼트 빔의 보조 빔만을 제2얼라인먼트 마크상으로 편향시키며 집중시키는 것을 특징으로 하는 투사 장치.
제1항에 있어서, 상기 굴절 보정 소자는 투사 렌즈 시스템의 퓨리에 평면에 배치되는 것을 특징으로 하는 투사 장치.
제1 또는 2항에 있어서, 상기 굴절 보정 소자는 렌즈인 것을 특징으로 하는 투사 장치.
제1 또는 2항에 있어서, 상기 제1얼라인먼트 마크가 제2얼라인먼트 마크상에 영상이 비쳐지는 배율을 보정하는 특정 렌즈는, 제1 및 제2얼라인먼트 마크 사이에 있으며 투사 렌즈 시스템의 외부의 얼라인먼트 빔 방사 통로에 배치되는 것을 특징으로 하는 투사 장치.
제4항에 있어서, 상기 특정 렌즈는 제1얼라인먼트 마크에 인접하거나 또는 제2얼라인먼트 마크에 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 투사 장치.
제5항에 있어서, 상기 특정 렌즈는 투사 렌즈 시스템과 마스크 얼라인먼트 마크 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 투사 장치.
제1 또는 2항에 있어서, 조리개는 투사 렌즈 시스템에 배치되고, 상기 조리개는 제1얼라인먼트 마크에서 나오는 2차 이상의 회절 차수를 갖는 정렬 빔 부분을 차단하는 것을 특징으로 하는 투사 장치.
제7항에 있어서, 상기 조리개는 투사 빔과 얼라인먼트 빔에 투명한 층으로 구성되며, 상기 층은 2차 이상의 회절 차수를 갖는 얼라인먼트 빔 부분이 상기 층에 도달하는 위치에서 얼라인먼트 빔의 방사를 차단하는 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 투사 장치.
제7항에 있어서, 상기 조리개는 투사 빔에 투명하고 얼라인먼트 빔에 불투명한 이색 물질층으로 구성되며, 상기 층은 얼라인먼트 빔의 1차 회절 빔 부분이 상기 층에 도달하는 위치에서 얼라인먼트 빔에 투명한 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 투사 장치.
제1 또는 2항에 있어서, 상기 조리개는 투사 렌즈 시스템과 제2얼라인먼트 마크 사이에 배치되고, 상기 조리개는 제1얼라인먼트 마크에 의해 1차수들로 회절되는 얼라인먼트 빔 부분이 상기 조리개에 도달하는 영역에서 방사에 대해 투명한 것을 특징으로 하는 투사 장치.
제10항에 있어서, 상기 제1얼라인먼트 마크와 상기 제2얼라인먼트 마크에 의해 1차수들로 회절된 얼라인먼트 빔 부분만을 방사 감지 검출 시스템으로 통과시키는 조리개 시스템은, 제2얼라인먼트 마크와 상기 검출 시스템사이에 배치되는 것을 특정으로 하는 투사 장치.
제1 또는 2항에 있어서, 상기 조명 시스템은 투사 렌즈 시스템의 보정 소자 평면에서 환형 단면을 갖는 투사 빔을 제공하는 것을 특징으로 하는 투사 장치.
제1 또는 2항에 있어서, 상기 제1얼라인먼트 마크는 마스크 얼라인먼트 마크이며, 상기 제2얼라인먼트 마크는 기판 얼라인먼트 마크이며, 반사기가 얼라인먼트 보조 빔 부분의 경로에 배치되고, 상기 보조 빔 부분은 마스크 얼라인먼트 마크(mask alkgnmentmark)에 의해 제1차수들로, 회절한 후에, 기판 얼라인먼트 마크에 의해 제1차수들로 회절되며, 상기 반사기는 검출 시스템에 향하여 상기 얼라인먼트 보조 빔 부분만을 반사시키는 것을 특징으로 하는 투사 장치.
제1 또는 2항에 있어서, 상기 제2얼라인먼트 마크는 기판과 마스크 외부에 위치된 다른 얼라인먼트 마크로 형성되며, 마스크 얼라인먼트 마크 및 기판 얼라인먼트 마크는 제1얼라인먼트 마크이며, 양쪽 마크는 또다른 마크상에 투사되는 것을 특징으로 하는 투사 장치.
제1 또는 2항에 있어서, 얼라인먼트 소자의 방사원은, 마스크 얼라인먼트 마크의 평면과 기판 얼라인먼트 마크 평면에서 간섭 패턴을 형성하는 두 개의 방사 빔을 제공하며, 제1얼라인먼트 마크는 상기 간섭 패턴의 일 부분으로 형성되고, 제2얼라인먼트 마크는 기판 얼라인먼트 마크로 형성되는 것을 특징으로 하는 투사 장치.
제1 또는 2항에 있어서, 제1얼라인먼트 마크는 기판 얼라인먼트 마크이며, 제2얼라인먼트 마크는 마스크 얼라인먼트 마크이며, 기판 얼라인먼트 마크를 향해 얼라인먼트 빔을 반사시키는 반사기는 보정 소자와 상기 마크 사이에 배치되는 것을특징으로 하는 투사 장치.
제16항에 있어서, 상기 보정 소자는 투사 렌즈 시스템의 배면 초점평면에 위치되는 것을 특징으로 하는 투사 장치.
제1 또는 2항에 있어서, 상기 반사기는 얼라인먼트 빔을 투사 렌즈 시스템으로 반사시키기 위해 투사 렌즈와 마스크 테이블 사이에 배치되며, 기판 얼라인먼트 마크에서 나오는 얼라인먼트 빔의 2차 이상 및 제로 차 이상의 회절차수를 갖는 부분을 차단하는 조리개 시스템은, 투사 렌즈 시스템과 검출 시스템 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 투사 장치.
제16항에 있어서, 상기 투사 렌즈 시스템의 홀더는 얼라인먼트 빔이 상기 시스템의 광축과 직교하여 인입하는 방사 투명 윈도우를 가지며, 인입 얼라인먼트 빔을 기판 테이블에 반사시키는 반사기는 투사 렌즈 시스템에 배치되는 것을 특징으로 하는 투사 장치.
제1 또는 2항에 있어서, 제2얼라인먼트 빔에 의하여 기판 얼라인먼트 마크에 제2마스크 얼라인먼트 마크를 정렬시키는 제2소자와, 기판 얼라인먼트 마크에 제1마스크 얼라인먼트 마크를 정렬시키는 상기 소자를 구비하며, 상기 제1 및 제2얼라인먼트 소자는 하나의 공통 보정 소자를 갖는 것을 특징으로 하는 투사 장치.
제16항에 있어서, 상기 반사기는 제1 및 제2정렬 빔을 기판 테이블에 각각 반사시키는 제1 및 제2반사면을 가지며, 상기 반사면은 투사 렌즈 시스템의 광축에 각도는 반대이나 동일한 크기로 연장하며, 투사 렌즈 시스템의 홀더는 상기 반사면의 반대편에 위치되는 두 개의 방사 투명 윈도우를 갖는 것을 특징으로 하는 투사 장치.
제21항에 있어서, 제1 및 제2 얼라인먼트 소자는 다른 방향으로부터 투사 렌즈 시스템의 홀더의 방사투명 윈도우에 도달하는 두 개의 얼라인먼트 빔을 제공하는 하나의 공통 방사원을 가지며, 얼라인먼트 빔중 하나는 반사면 중 하나에 직접 입사하며, 한편 다른 얼라인먼트 빔은 제2방사 투명 윈도우를 통해 상기 홀더로부터 출발하여 상기 얼라인먼트 빔을 제2반사면에 반사시키는 또다른 반사기에 입사하는 것을 특징으로 하는 투사 장치.
제13항에 있어서, 제1 및 제2얼라인먼트 소자를 구비하여, 상기 제1 및 제2얼라인먼트 소자는 얼라인먼트 빔의 이중 회절차수들의 부분(+1,-1) 및 (-1,+1)을 연결된 검출 시스템을 행해 반사시키는 공통인 반사기를 구비하며, 회절차수들중 제1과 제2의 회절은 마스크 얼라인먼트 마크와 기판 얼라인먼트 마크에 각각 연관하는 것을 특징으로 하는 투사 장치.
제14항에 있어서, 상기 다른 얼라인먼트 마크는 투사 렌즈 시스템에 떨어져 위치한 마스크면에 배치되고, 상기 마스크 얼라인먼트 마크는 반사체이며, 상기 마스크는 기판 얼라인먼트 마크를 향해 얼라인먼트 방사와 기판 얼라인먼트 마크로 반사된 얼라인먼트 방사를 통과시키는 상기 마스크 근처에서 투명 윈도우를 구비하는 것을 특징으로 하는 투사 장치.
제24항에 있어서, 상기 퓨리에 렌즈 시스템은 상기 마스크와 상기 다른 얼라인먼트 마크 사이에 배치되고, 공간 필터는 퓨리에 렌즈 시스템에 포함되는 것을 특징으로 하는 투사 장치.
제24항에 있어서, 상기 다른 얼라인먼트 마크 뒤에 있는 얼라인먼트 방사 통로에서 두 개의 검출기는 각각 마스크 얼라인먼트 마크와 기판 얼라인먼트 마크로부터의 방사를 포착하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 투사 장치.
제26항에 있어서, 영상 렌즈는 상기 다른 얼라인먼트 마크와 상기 두 검출기 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 투사 장치.
제25항에 있어서, 마스크를 향해 얼라인먼트 빔을 반사시키며, 다른 얼라인먼트 마크를 향해 마스크 얼라인먼트 마크 및 기판 얼라인먼트 마크로부터 반사된 얼라인먼트 방사를 전송시키는 부분 전송 반사기가 상기 퓨리에 렌즈 시스템과 마스크 사이에, 배치되는 것을 특징으로 하는 투사 장치.
제1 또는 2항에 있어서, 상기 기판 및 마스크 얼라인먼트 마크는 각각 위상 및 진폭 회절 격자의 형태로 한 것을 특징으로 하는 투사 장치.
제1 또는 2항에 있어서, 얼라인먼트 통로에 주기적인 신호에 의해 제어되는 수단이 배치되며, 검출 시스템에 의해 관찰된 제2얼라인먼트 마크 및 제1얼라인먼트 마크의 상기 마크상에 있는 영상을 상호 주기적으로 변위시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 투사 장치.