NL1011888C2 - Stepper welke een reticule heeft en een werkwijze voor het positioneren van een reticule in een stepper, een vervaardigingsproces van een halfgeleiderinrichting onder gebruikmaking van een dergelijke stepper. - Google Patents

Description

Stepper welke een reticule heeft en een werkwijze voor het positioneren van een reticule in een steppen een vervaardiginesproces van een halfeeleiderinrichting onder gebruikmaking van een dereeliike stepper.

5 Achtergrond van de uitvinding

De onderhavige uitvinding heeft in het algemeen betrekking op het vervaardigen van halfgeleiderinrichtingen en meer in het bijzonder op een belichtingsinrichting of stepper welke wordt gebruikt voor het projecteren van een patroon op een halfgelei-derwafel en een reticule welke in een dergelijke stepper wordt gebruikt voor het in pa-10 troon brengen van een belichtingsbundel. Verder heeft de onderhavige uitvinding betrekking op het positioneren van een reticule in een stepper.

Steppers worden op grote schaal gebruikt bij het vervaardigingsproces van halfgeleiderinrichtingen voor het projecteren van het patroon van een inrichting op een halfgeleiderwafel. In een stepper wordt een oorspronkelijk beeld van een patroon van 15 een inrichting dat gevormd is op een reticule op de halfgeleiderwafel geprojecteerd met een graad van verkleining. In een stepper voor gebruik bij het produceren van recente,, in hoge mate geïntegreerde en geminiaturiseerde halfgeleiderinrichtingen, is het vereist dat het oorspronkelijke patroon van de inrichting op de reticule wordt geprojecteerd op de halfgeleiderwafel met een uiterste graad van precisie, zelfs na de verkleining.

20 Fig. 1 toont een gedeelte van een gebruikelijke stepper 10 weergeeft, waarbij dient te worden opgemerkt dat figuur 1 op een vergrote schaal een gedeelte van de stepper 10 dat een reticule 11 en een wafel 25 omvat.

Verwijzend naar figuur 1 omvat de reticule 11, op een bovenoppervlak daarvan, een uitrichtingsmerk 12 voor het positioneren van de reticule 11 in de stepper 10, waar-25 bij het uitrichtingsmerk 12 wordt onderzocht door middel van een reticule-microscoop 29 welke boven de reticule 11 is gelegen om een goede uitrichting te verkrijgen.

De reticule 11 is op zijn beurt bevestigd op een reticule-podium 13, waarbij het reticule-podium 13 een zuiggat omvat dat niet is geïllustreerd, en de reticule 11 op het reticule-podium 13 wordt vastgehouden door het uitoefenen van een vacutimkracht via 30 het zuiggat. Verder dient men op te merken dat het reticule-podium 13 op een perifeer oppervlak of een perifere wand daarvan dat/welke het reticule-podium 13 omringt, een reflector 17 van de X-richting en een reflector 18 van de Y-richting draagt, en dat een interferometer 22 van de X-richting zodanig is verschaft dat deze gericht is naar de 1011888 2 reflector 17 van de X-richting. Op soortgelijke wijze is een interferometer 23 van de Y-richting zodanig verschaft dat deze gericht is naar de reflector 18 van de Y-richting. De interferometer 22 zendt hierbij een laserbundel in de X-richting uit en bepaalt de positie van de reticule 11 in de X-richting op basis van de reflectie van de laserbundel op de 5 reflector 17. Op soortgelijke wijze zendt de interferometer 23 een laserbundel in de Y-richting uit en bepaalt de positie van de reticule 11 in de Y-richting op basis van de reflectie van de laserbundel op de reflector 18.

Verder is een aandrijfmechanisme 14 voor het aandrijven van het reticule-podium beneden het reticule-podium 13 gelegen, waarbij het aandrijfmechanisme 14 een eerste 10 motor 15 omvat voor het verplaatsen van het reticule-podium 13 in de X-richting en een tweede motor 16 voor het verplaatsen van het reticule-podium 13 in de Y-richting.

Men dient op te merken dat het reticule-podium 13 en het aandrijfmechanisme 14 respectieve centrale openingen hebben, waarbij de centrale openingen zodanig zijn uitgericht dat een optische bundel welke wordt geproduceerd door een optische bron, 15 welke niet is geïllustreerd, door het reticule-podium 13 en daarna door het aandrijfme-l chanisme 14 kan gaan na in patroon te zijn gebracht door de reticule 11.

Beneden het aandrijfmechanisme 14 voor het aandrijven van het reticule-podium is een verkleinend lenzenstelsel 20 verschaft dat een verkleinend optisch stelsel vormt waarbij het lenzenstelsel 20 in staat is de verkleiningsfactor te variëren onder de bestu-20 ring van een lenzenstelsel-besturingsorgaan 21.

Verder is beneden het lenzenstelsel 20 een X-Y-podium 24 verschaft dat daarop een halfgeleiderwafel 25 draagt, waarbij het X-Y-podium 24 op een bovenoppervlak daarvan een referentiemerk 26 draagt dat wordt gebruikt als referentie wanneer de positie van de reticule 11 wordt uitgericht.

25 Verder omvat het X-Y-podium 23 een eerste aandrijfmotor 27 voor het verplaat sen van het podium 23 in de X-richting en een tweede aandrijfmotor 28 voor het verplaatsen van het podium 23 in de Y-richting.

Bij de stepper 10 van de hierboven beschreven constructie wordt de optische bundel die uitgezonden wordt door de optische bron, welke niet is geïllustreerd, der-30 halve in patroon gebracht wanneer deze door de reticule 11 gaat, en wordt de optische bundel welke aldus in patroon is gebracht door middel van de reticule 11 met een graad 7" van verkleining gefocusseerd op de wafel 25 door middel van het lenzenstelsel 20.

Daardoor wordt het verkleinde beeld van de reticule 11 geprojecteerd op het oppervlak “ 1011888 3 van de halfgeleiderwafel 25.

Zoals bij de stand van de techniek gebruikelijk wordt de wafel 25 gecoat met een fotoresist, en veroorzaakt de voorafgaande projectie van het reticule-beeld op de wafel 25 een belichting van de fotoresist. Na de belichting wordt de fotoresist ontwikkeld om 5 een resistmasker te vormen in conformiteit met het reticule-beeld van de reticule 11, en wordt de wafel 25 onderworpen aan een etsproces waarbij het resistmasker als etsmas-ker wordt gebruikt. Hierdoor wordt op het oppervlak van de halfgeleiderwafel 25een uiterst klein halfgeleiderpatroon gevormd. Na het etsproces wordt het resistmasker verwijderd en wordt het oppervlak van de wafel 25 gereinigd.

10 Bij het hierboven beschreven fotolithografische proces dat wordt uitgevoerd on der gebruikmaking van de stepper 10, is het van essentieel belang dat de positie van de reticule 11 ten opzichte van de wafel 25, en derhalve ten opzichte van het X-Y-podium 24, wordt uitgericht met een uiterste graad van precisie.

De gebruikelijke manier om de uitrichting van de reticule 11 te realiseren maakt 15 gebruik van de reticule-microscoop 29, waarbij dient te worden opgemerkt dat de positie van de microscoop 29 met een hoge graad van precisie wordt bepaald ten opzichte van het referentiemerk 26 op het X-Y-podium 24. Meer specifiek wordt de reticule-microscoop 29 zodanig gepositioneerd dat het uitrichtingsmerk 12 op de reticule 11 op het dradenkruis te zien is wanneer de reticule 11 goed is gepositioneerd. Derhalve 20 wordt het positioneren van de reticule 11 uitgevoerd door middel van het bekrachtigen van het aandrijfmechanisme 14 voor het aandrijven van het reticule-podium onder waarneming met de reticule-microscoop 29, zodanig dat het centrum van het uitrichtingsmerk 12 wordt uitgericht met het dradenkruis van de microscoop 29.

Gedurende deze positioneringsprocedure wordt de beweging van het reticule-25 podium 13, waarop de reticule 11 is bevestigd, bewaakt door gebruik te maken van de interferometers 22 en 23, en wordt het resultaat van de interferometrie gebruikt voor het besturen van de motoren 15 en 16. Aangezien het positioneren van de reticule 11 derhalve wordt gerealiseerd door middel van het rechtstreeks bewaken van de verplaatsing van het reticule-podium 13, waarop de reticule 11 is bevestigd, is het mogelijk de 30 positie van de reticule 11 ten opzichte van het referentiemerk 26 te bepalen met een nauwkeurigheid van 0,01 - 0,02 pm.

Men dient op te merken dat bij een dergelijke stepper 10 de reticule 11 wordt blootgesteld aan een groot optisch vermogen van de optische bundel welke wordt ge- 10 118 8 8 4 produceerd door de optische bron. In samenhang hiermee kan de reticule 11 een thermisch effect ondergaan als gevolg van het grote optische vermogen van de optische bundel.

Meer specifiek kan de reticule 11 een uniforme thermische uitzetting ondergaan 5 als gevolg van het thermische effect. Wanneer dit gebeurt zal het patroon dat door middel van belichting op de wafel 25 wordt gevormd de neiging vertonen groter te worden dan het nominale patroon van de inrichting dat op de wafel 25 dient te worden gevormd.

Een ander ernstig probleem van het thermische effect is, dat de reticule 11 een 10 niet-uniforme thermische uitzetting kan ondergaan. De thermische uitzetting van de reticule 11 kan, bijvoorbeeld, asymmetrisch optreden rond het centrum van het reticule-podium 13. Een dergelijke niet-uniforme thermische uitzetting ontstaat als gevolg van de asymmetrie van het patroon van de inrichting dat gevormd is op de reticule 11. Men dient op te merken dat een als een karakteristiek voorbeeld te beschouwen reticule een 15 transparant substraat van kwartsglas omvat en een daarop gevormd niet-doorlatend patroon van Cr, waarbij het uit kwartsglas gevormde substraat, aangezien het transparant is voor de optische bundel welke voor de belichting wordt gebruikt, weinig tempe-1 ratuurstijging ondergaat, terwijl het Cr-patroon op het substraat een aanzienlijke tempe- j ratuurstijging ondergaat. Derhalve treedt de thermische uitzetting niet-uniform op tus- 20 sen het gedeelte van reticule 11 waarop het patroon van de inrichting met hoge dichtheid is gevormd en het gedeelte waarop het gedeelte van de inrichting met geringe dichtheid is gevormd.

Dit verschijnsel was op zichzelf reeds bekend. Teneinde derhalve het probleem van onwenselijke vervorming van het belichte patroon op de wafel 25 te vermijden, 25 was het een gebruikelijke praktijk, het uitrichtingsmerk 12 op de reticule 11 periodiek, met een voorafbepaald interval, te controleren onder gebruikmaking van de reticule-microscoop 29. Hierbij wordt de verkleiningsverhouding, derhalve de verkleiningsfactor, van het lenzenstelsel 20 veranderd door middel van het lensbesturingsorgaan 21 in responsie op het resultaat van de voorgaande periodieke controle. Bij wijze van alter-30 natief kan het X-Y-podium 24 worden verplaatst in responsie op het resultaat van de controle, zodanig dat de geëigende positionering van de reticule 11 wordt gehandhaafd ten opzichte van de wafel 25.

Figuur 2 toont het voorbeeld van de voorgaande periodieke intervalcontrole " 1011888 5 welke wordt gebruikt bij de gebruikelijke stepper 10, waarbij dient te worden opgemerkt dat de periodieke intervalcontrole in het geïllustreerde voorbeeld om de vijf wafels wordt uitgevoerd. In figuur 2 dient men op te merken dat de verticale as de afwijking van de positie van de reticule vertegenwoordigt terwijl de horizontale as het aantal 5 van de belichte wafels vertegenwoordigt.

Onder verwijzing naar figuur 2 kan men zien dat een reticule-afwijking van zeker 50 nm kan optreden wanneer de periodieke intervalcontrole om de vijf wafels wordt uitgevoerd. Wanneer het gewenst is de reticule-afwijking te onderdrukken tot een waarde welke kleiner is dan 30 nm, duidt het resultaat van figuur 2 aan dat het noodza-10 kelijk is de intervalcontrole om de twee of drie wafels uit te voeren. Een dergelijke frequente intervalcontrole vermindert echter onvermijdelijk de doorvoercapaciteit van het belichtingsproces. Men dient op te merken dat een enkele intervalcontrole een tijdsduur van ongeveer 30 seconden vereist. Dit betekent dat er een tijdverlies van ongeveer 13 minuten zal zijn na het belichten van vijftig wafels, aannemend dat de intervalcontrole 15 om de twee wafels wordt uitgevoerd.

Samenvatting van de uitvinding

Het is een algemeen doel van de onderhavige uitvinding te voorzien in een nieuwe en nuttige stepper welke een reticule heeft, en in een werkwijze voor het posi-20 tioneren van een reticule in een stepper, waarbij de voomoemde problemen zijn geëlimineerd.

Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderinrichting onder gebruikmaking van een stepper waarbij het verlies van doorvoercapaciteit bij het belichten tot een mini-25 mum is verminderd.

Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een stepper, omvattend: een reticule-podium dat geschikt is voor het dragen van een reticule, waarbij de reticule daarop een belichtingspatroon draagt, waarbij de reticule verder een reflector 30 draagt op een perifeer oppervlak daarvan; een wafel-podium dat geschikt is voor het dragen van een wafel; een aandrijfmechanisme voor het zodanig aandrijven van het wafel-podium dat het zich in het algemeen verplaatst in een vlak van de wafel op het wafel-podium; t0 1 1888 6 een optisch stelsel dat het op de reticule gevormde patroon projecteert op de wafel welke wordt vastgehouden op het wafel-podium; een reticule-interferometer welke een verplaatsing van de reticule detecteert door een optische sondeerbundel te richten naar de reflector van de reticule, in een toestand 5 waarbij de reticule wordt vastgehouden op het reticule-podium; en een positionering-besturingsorgaan dat het aandrijfmechanisme voor het aandrijven van het wafel-podium aanstuurt in responsie op een reticule-verplaatsing die verkregen is door middel van de reticule-interferometer, zodanig dat de wafel op het wafel-podium uitgericht is ten opzichte van de reticule.

10 Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een reticule welke omvat: een transparant substraat; een patroon dat op het transparante substraat is verschaft; en een reflector welke is verschaft op een perifeer oppervlak van het transparante 15 substraat.

Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een werkwijze voor het positioneren van een reticule in een stepper, omvattend de stappen van: het bevestigen van een reticule op een reticule-podium van een stepper; . het bevestigen van een wafel op een wafel-podium van de stepper; j 20 het uitrichten van de reticule ten opzichte van de wafel op het wafelpodium door : gebruik te maken van een referentiemerk op het wafel-podium en een uitrichtingsmerk op de reticule; het detecteren, na de stap van het uitrichten van de reticule ten opzichte van de wafel, van een verplaatsing van de reticule; 25 het fijn bijstellen van een uitrichting van de reticule ten opzichte van de halfge- I Ieiderwafel in responsie op de verplaatsing.

Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderinrichting, omvattend de stappen van: het bevestigen van een reticule op een reticule-podium van een stepper; 30 het bevestigen van een wafel op een wafel-podium van de stepper; het uitrichten van de reticule ten opzichte van de wafel op het wafel-podium door gebruik te maken van een referentiemerk op het wafel-podium en een uitrichtingsmerk op de reticule; 1011888 7 het detecteren, na de stap van het uitrichten van de reticule ten opzichte van de wafel, van een verplaatsing van de reticule; het fijn bijstellen van een uitrichting van de reticule ten opzichte van de halfge-leiderwafel in responsie op de verplaatsing; 5 het verlichten van de reticule door middel van een optische bundel welke wordt geproduceerd door middel van een optische bron teneinde een in patroon gebrachte optische bundel te produceren overeenkomstig een patroon op de reticule; en het focusseren van de in patroon gebrachte optische bundel op de wafel op het wafel-podium door middel van een optisch stelsel.

10 Volgens de onderhavige uitvinding wordt het mogelijk in ware tijd het effect van de vervorming te compenseren welke optreedt in de reticule, door middel van het detecteren van de verplaatsing van de reticule en door middel van het verplaatsen van de wafel in responsie op het resultaat van de detectie. Een dergelijke verplaatsing van de reticule is rechtstreeks detecteerbaar door gebruik te maken van een reflector welke verschaft is 15 op het perifere oppervlak van de reticule.

Andere doelen en verdere eigenschappen van de onderhavige uitvinding zullen duidelijk worden uit de volgende gedetailleerde beschrijving wanneer gelezen in samenhang met de bijgaande tekeningen. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1011888

Korte beschrijving van de tekeningen 2

Fig. 1 is een diagram dat de constructie van een gebruikelijke stepper toont; 3

Fig. 2 is een diagram dat het probleem toont dat optreedt bij de gebruikelijke 4 stepper van figuur 1; 5

Fig. 3 is een diagram dat de constructie toont van een stepper volgens een uitvoe- 6 ringsvorm van de onderhavige uitvinding; 7

Fig. 4 is een diagram dat in detail een gedeelte toont van figuur 3; 8

Fig. 5 is een blokschema dat het besturingssysteem toont dat wordt gebruikt in de 9 stepper van figuur 3; en 10

Fig. 6 is een diagram dat het effect van de onderhavige uitvinding toont.

11

Gedetailleerde beschrijving van de voorkeursuitvoeringsvormen [Eerste uitvoeringsvorm]

Figuren 3-5 tonen de constructie van een stepper 30 volgens een uitvoeringsvorm 8 van de onderhavige uitvinding, waarbij figuur 3 de algemene constructie van de stepper 30 toont terwijl figuur 4 een gedeelte van de stepper 30 toont dat een reticule 31 omvat. Verder toont figuur 5 het besturingssysteem van de stepper 30 in een blokschema. In ieder van de figuren 3-5 dient men op te merken dat de illustratie van de optische bron 5 of lamp welke wordt gebruikt voor het verlichten van de reticule 31 is weggelaten ten behoeve van de eenvoud.

De reticule 31 omvat een transparant substraat dat uit een kwartsglas is gevormd en draagt daarop een niet-doorlatend patroon dat karakteristiek van Cr is overeenkomstig het belichtingspatroon. Wanneer de reticule wordt verlicht door middel van een 10 optische bundel die geproduceerd wordt door middel van een optische bron zoals een Hg-lamp, wordt daarom de optische bundel in patroon gebracht volgens het niet-door-latende patroon op de reticule 31, en wordt de in patroon gebrachte optische bundel welke aldus is gevormd, gefocusseerd op een wafel 45 na verkleining door middel van een verkleinend optisch stelsel 40.

15 Zoals reeds is opgemerkt heeft het Cr-patroon van de reticule 31 een andere thermische uitzettingscoëfficiënt dan het uit kwartsglas gevormde substraat, en treedt als gevolg hiervan een niet-uniforme thermische uitzetting op in de X-richting en de Y-richting van de reticule 31 wanneer de reticule 31 wordt geplaatst in het een optische I pad van de optische bundel welke geproduceerd wordt door de krachtige optische bron.

j 20 Zoals aangeduid in figuren 3 en 4 draagt de reticule 31 op een bovenoppervlak daarvan een paar uitrichtingsmerken 32 voor het realiseren van een verderop te be-: schrijven positionering van de reticule 31, waarbij de reticule 31 verder, op een perifeer : buitenoppervlak daarvan, reflectoren 50X|, 50X2, 50Yi en 5OY2 draagt welke karakte ristiek gevormd zijn uit een Al-film. Zoals aangeduid in figuur 4 zijn de reflectoren 25 50Xi, 50X2, 50Yi en 5OY2 op het perifere buitenoppervlak van de reticule 31 gelegen, zodanig dat de reflectoren 50Xi en 50X2 tegenover elkaar gelegen zijn in de X-richting terwijl de reflectoren 50Yi en 5OY2 tegenover elkaar gelegen zijn in de Y-richting. In het geïllustreerde voorbeeld zijn de voomoemde reflectoren 50Xi, 50X2, 50Yj en 5OY2 verschaft op respectieve overeenkomstige verdiepingen 59 die gevormd zijn op het 30 perifere buitenoppervlak, derhalve de periferale buitenwand, van de reticule 31. Door de reflectoren 50Χι, 5OX2, 50Y) en 5OY2 te vormen in deze verdiepingen 59, wordt beschadiging van de reflectoren positief geëlimineerd, zelfs in het geval waarbij de reflectoren 50Xi, 50X2, 50Y1 en 5OY2 zijn gevormd uit een dunne film van Al.

1011888 9

Bovendien omvat de stepper 30, zoals aangeduid in figuur 4, verder laserinter-ferometers 52Xi, 52X2, 52Y| en 52Y2, zodanig dat de laserinterferometers 52Xj, 52X2, 52Yj en 52Y2 gericht zijn naar de respectieve overeenkomstige reflectoren 50Xi, 50X2, 50Y] en 50Y2. Meer specifiek is de laserinterferometer 52X) zodanig gelegen dat hij 5 gericht is naar de reflector 50X1, is de laserinterferometer 52X2 zodanig gelegen dat hij gericht is naar de reflector 50X2, is de laserinterferometer 52Yj zodanig gelegen dat hij gericht is naar de reflector 50Y|, en is de laserinterferometer 52Y2 zodanig gelegen dat hij gericht is naar de reflector 50Y2.

Men dient op te merken dat figuur 3 de laserinterferometers 52Xi, 52X2, 52Yi en 10 52Y2 toont in de vorm van een blok, maar dit is slechts ten behoeve van de eenvoud van de illustratie. De laserinterferometers 52X|, 52X2, 52Yj en 52Y2 omvatten feitelijk een gemeenschappelijke laser 57 voor het verlichten van de reflectoren 50Xi, 50X2, 50Y] en 50Y2 door middel van een laserbundel via overeenkomstige spiegels 62 en 63 en detectoren 58Xi, 58X2, 58Y| en 58Y2 voor het detecteren van de laserbundel welke 15 is gereflecteerd door de respectieve overeenkomstige reflectoren 50Xi, 50X2, 50Yi en 50Y2. De detectoren 58Xi, 58X2, 58Yi en 58Y2 detecteren door middel daarvan de interferentie van de laserbundel welke is uitgezonden door de laser 57 en de gereflecteerde laserbundel welke is teruggeflecteerd door de reflectoren 50X|, 50X2, 50Yi respectievelijk 50Y2.

20 Men dient op te merken dat detectoren 58X|, 58X2, 58Y| en 58Y2 respectievelijk rechtstreeks de verplaatsing van de reticule 31 meten, op basis van de interferentie van de laserbundel welke is gereflecteerd door de reflectoren 50Xi, 50X2, 50Y| en 50Y2. Door middel hiervan wordt een zeer nauwkeurige meting, met een resolutie van zeker 0,02 pm,van de verplaatsing van de reticule 31 gerealiseerd. In de geïllustreerde con-25 structie van de reticule 31 kan het uitgangssignaal van de detectoren 58Xi, 58X2, 58Yj en 58Y2 worden verkregen in de vorm van getalwaarden, waarbij een eenheids-getal-waarde de voomoemde resolutie van 0,02 pm vertegenwoordigt.

De reticule 31 welke de hierboven beschreven constructie heeft is bevestigd op het reticule-podium 33, waarbij het reticule-podium 33 een zuigopening 54 omvat 30 welke is verbonden met een vacuümpomp die niet is geïllustreerd. Door middel hiervan wordt de reticule 31 stevig vastgehouden op het reticule-podium 33 door middel van het activeren van de vacuümpomp.

Bovendien omvat de stepper 30 een reticule-microscoop 49 welke boven de reti- 10 1 18 8 # 10 cule 31 is gelegen in de toestand waarin de reticule 31 wordt vastgehouden op het reti-cule-podium 33, waarbij de reticule-microscoop 49 wordt gebruikt voor het onderzoeken van het uitrichtingsmerk 32 dat gevormd is op het bovenoppervlak van de reticule 31. De reticule-microscoop 49 omvat verder een vaste-stof-beeldvormingsinrichting 5 voor het vormen van een beeld van het uitrichtingsmerk 32, en het centrum van het uitrichtingsmerk 32 wordt gedetecteerd door middel van het uitvoeren van een beeld-bewerkingsprocedure op het beeld van het uitrichtingsmerk 32 dat aldus is verkregen.

Verder dient men op te merken dat het reticule-podium 33 verder reflectoren 37X en 37Y draagt op een perifeer buitenoppervlak daarvan, waarvan de reflectoren 37X en 10 37Y kunnen zijn gevormd uit een dunne AI-fïlm welke is gecoat op het perifere buiten oppervlak van het reticule-podium 33, op soortgelijke wijze als de reflectoren 50Xi, 50X2, 50Yj en 5OY2. Men dient op te merken dat de reflector 37X gelegen is aan de zijde van de X-richting van het periferale buitenoppervlak van het reticule-podium 33, terwijl de reflector 37Y gelegen is aan de zijde van de Y-richting van het perifere bui-15 tenoppervlak van het reticule-podium 33.

In overeenstemming met de reflector 37X is een interferometer 42 verschaft, zodanig dat deze gericht is naar de reflector 37X zoals aangeduid in figuur 3 voor het meten van de verplaatsing van het reticule-podium 33 in de X-richting, terwijl een andere interferometer 43 zodanig is gelegen dat hij naar de reflector 37Y is gericht, waar-20 bij de interferometer 43 de verplaatsing van het reticule-podium 33 in de Y-richting meet.

Hoewel de interferometers 42 en 43 in figuur 3 zijn voorgesteld in de vorm van \ een eenvoudig blok, is dit slechts ten behoeve van de eenvoud van de illustratie, en omvat de interferometer 42 feitelijk een laser 55 voor het verlichten van de reflector 25 37X door middel van een laserbundel en een detector 56X welke is verschaft in over eenstemming met de reflector 37X, waarbij de detector 56X detectie verricht van de laserbundel die gereflecteerd is door de reflector 37X. Op soortgelijke wijze omvat de interferometer 43 dezelfde laser 55 voor het verlichten van de reflector 37Y door middel van een laserbundel en een detector 56Y welke is verschaft in overeenstemming 30 met de reflector 37Y, terwijl de detector 56Y detectie verricht van de laserbundel die gereflecteerd is door de reflector 37Y. Derhalve meten de detectoren 56X en 56Y de verplaatsing van het reticule-podium 33 in de X-richting respectievelijk de Y-richting, op basis van de interferentie van de gereflecteerde laserbundel die gereflecteerd is door 1011888 11 de reflectoren 37X en 37Y met de laserbundel die uitgezonden is door de laser 55. Wanneer de door de detectoren 56X en 56Y gedetecteerde laserbundels rechtstreeks worden gereflecteerd door de reflectoren 37X en 37Y op het perifere buitenoppervlak van het reticule-podium 33, kunnen de detectoren 56X en 56Y de verplaatsing van het 5 reticule-podium 33 detecteren met een resolutie van zeker 0,02 pm. De detectoren 56X en 56Y produceren daarbij uitgangssignalen die een indicatie zijn van de gedetecteerde verplaatsing in de vorm van getalwaarden, waarbij de eenheids-getalwaarde overeenkomt met de voomoemde resolutie van 0,02 pm.

Verder omvat de stepper 30 van figuur 3 een voor het aandrijven van het reticule-10 podium verschaft mechanisme 34 dat beneden het reticule-podium 33 gelegen is, waarbij het aandrijfmechanisme 34 een eerste motor 35 omvat voor het verplaatsen van het reticule-podium 33 in de X-richting en een tweede motor 36 voor het verplaatsen van het reticule-podium 33 in de Y-richting.

Men dient op te merken dat het reticule-podium 33 en het aandrijfmechanisme 34 15 respectieve centrale openingen hebben, waarbij de centrale openingen zodanig zijn uitgericht dat een optische bundel, die wordt geproduceerd door middel van een optische bron welke niet is geïllustreerd, door het reticule-podium 33 en vervolgens door het aandrijfmechanisme 34 kan gaan na in patroon te zijn gebracht door middel van de reticule 31.

20 Beneden het aandrijfmechanisme 34 voor het aandrijven van het reticule-podium is een verkleinend lenzenstelsel 40 verschaft dat een verkleinend optisch stelsel vormt, waarbij het lenzenstelsel 40 in staat is de verkleiningsfactor te variëren onder de besturing vim een lenzenstelsel-besturingsorgaan 41.

Beneden het lenzenstelsel 40 is een X-Y-podium 44 verschaft dat daarop een 25 halfgeleiderwafel 45 draagt, waarbij het X-Y-podium 44 op een bovenoppervlak daarvan een referentiemerk 46 draagt dat gebruikt wordt als referentie bij het bepalen van de positie van de reticule 31.

Verder omvat het X-Y-podium 43 een eerste aandrijfmotor 47 voor het verplaatsen van het podium 43 in de X-richting en een tweede aandrijfmotor 48 voor het ver-30 plaatsen van het podium 43 in de Y-richting.

Bij de stepper 30 van de voomoemde constructie wordt de optische bundel die verzonden is door de optische bron, welke niet geïllustreerd is, aldus in patroon gebracht wanneer hij door de reticule 31 wordt geleid, en wordt de optische bundel welke 1011888 12 aldus door de reticule 31 in patroon is gebracht, gefocusseerd op de wafel 45 door middel van het lenzenstelsel 40, met een graad van verkleining. Door middel daarvan wordt een verkleind beeld van de reticule 31 geprojecteerd op het oppervlak van de halfgelei-derwafel 45.

5 Zoals bij de stand van de techniek gebruikelijk wordt de wafel 45 gecoat met een fotoresist, en veroorzaakt de voomoemde projectie van het reticule-beeld op de wafel 45 een belichting van de fotoresist. Na de belichting wordt de fotoresist ontwikkeld teneinde een resistmasker te vormen in conformiteit met het reticule-beeld van de reticule 31, en wordt de wafel 45 onderworpen aan een etsproces waarbij het resistmasker 10 als etsmasker wordt gebruikt. Daarbij wordt op het oppervlak van de halfgeleiderwafel 45een uiterst klein halfgeleiderpatroon gevormd. Na het etsproces wordt het resistmasker verwijderd en wordt het oppervlak van de wafel 45 gereinigd.

Figuur 5 toont de constructie van een besturingssysteem van de stepper 30, waarbij figuur 5 uitsluitend een gedeelte van het besturingssysteem toont dat wordt gebruikt 15 voor het besturen van het lenzenstelsel 40 en het X-Y-podium 44 in responsie op het detecteren van de verplaatsing van de reticule 31.

Verwijzend naar figuur 5 worden de uitgangssignalen van de detectoren 58X|, 58X2, 58Yi en 58Y2, welke ieder een indicatie zijn van een verplaatsing van de reticule 31, toegevoerd aan een besturingseenheid 60 welke in een karakteristiek voorbeeld een 20 microcomputer omvat, waarbij de besturingseenheid 60 een uniforme uitzetting E, een verplaatsing Lx in de X-richting en een verplaatsing Ly in de Y-richting voor de reticule 31 berekent op basis van de uitgangssignalen van de detectoren 58Xi, 58X2, 58Y| en 58Y2.

De voomoemde uniforme uitzetting E, de verplaatsing Lx en de verplaatsing Ly 25 worden berekend, op basis van de verplaatsing X| welke is gedetecteerd door middel van de detector 5 8X1, de verplaatsing X2 welke is gedetecteerd door middel van de detector 58X2, de verplaatsing Y| welke is gedetecteerd door middel van de detector 58Yi en de verplaatsing Y2 welke is gedetecteerd door middel van de detector 58Y2, als: 30 E={(X,-X2) + (Y2-Y,)}/2,

Lx = (X, + X2)/2, en Ly = (Y,+Y2)/2.

1011888 13

Nadat de uniforme uitzetting E, verplaatsing Lx en de verplaatsing Ly als zodanig zijn verkregen, berekent de besturingseenheid 60 de gecorrigeerde verkleiningsfactor van het lenzenstelsel 40 op basis van de uitzetting E die een indicatie is van de uniforme thermische uitzetting van de reticule 31, zodanig dat het effect van de uitzetting 5 E wordt opgeheven in het patroon van de inrichting dat geprojecteerd wordt op de wafel 45. Verder berekent de besturingseenheid 60 de offset van het X-Y-podium 44 op basis van de voorgaande verplaatsingen Lx en Ly, zodanig dat de voomoemde verplaatsingen Lx en Ly worden opgeheven in het patroon van de inrichting op de wafel 45.

10 Vervolgens stuurt de besturingseenheid 60 het Ienzenstelsel-besturingsorgaan 41 aan overeenkomstig de gecorrigeerde verkleiningsfactor welke gebaseerd is op de uitzetting E, teneinde de verkleiningsfactor zodanig te veranderen dat de uitzetting E wordt opgeheven. Verder drijft de besturingseenheid 60 het X-Y-podium 61 zodanig aan dat de voomoemde verplaatsingen Lx en Ly worden opgeheven.

15 [Tweede uitvoeringsvorm]

Vervolgens zal een beschrijving worden gegeven van het proces waarmee een positie-uitrichting wordt gerealiseerd tussen de reticule 31 en de wafel 45 overeenkomstig een tweede uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

20 Het uitrichtingsproces begint met de stap van het plaatsen van de reticule 31 op een voorafbepaalde positie van het reticule-podium 33, gevolgd door een stap waarbij vacutimwerking wordt uitgeoefend op de reticule 31 via de zuigopening 54, zodanig dat de reticule 31 stevig wordt vastgehouden op het reticule-podium 33. Verder wordt de wafel 45 bevestigd op een voorafbepaalde positie van het X-Y-podium 44.

25 Vervolgens wordt het aandrijfmechanisme 34 voor het aandrijven van het reti cule-podium geactiveerd, waarbij het referentiemerk 46 op het X-Y-podium 44 en het uitrichtingsmerk 32 op de reticule 31 zodanig worden gebruikt dat de reticule 31 wordt gepositioneerd op een voorafbepaalde referentiepositie (eerste uitrichtingsproces).

Men dient op te merken dat gedurende dit eerste uitrichtingsproces de besturings- 30 eenheid 60 van figuur 5 een bewerking verricht van het beeld dat verworven is door middel van de reticule-microscoop 49 door gebruik te maken van een beeldprocessor, welke niet is geïllustreerd, waarbij de besturingseenheid 60 de afwijking, derhalve de offset, berekent tussen het centrum van het dradenkruis van de reticule-microscoop 49 10 11888 14 en het centrum van het uitrichtingsmerk 32. Verder drijft de besturingseenheid 60 het reticule-podium 34 zodanig aan dat de voomoemde afwijking wordt opgeheven.

Bij de voomoemde operatie berekent de besturingseenheid 60 de verplaatsing van het reticule-podium 33, waarop de reticule 31 is bevestigd, op basis van de uitgangssig-5 nalen van de detectoren 56X en 56Y, waarbij het resultaat van de berekening wordt gebruikt voor het besturen van de motoren 35 en 36. Wanneer overeenstemming is verkregen tussen het centrum van het dradenkruis van de reticule-microscoop 49 en het uitrichtingsmerk 32, zijn de reticule 31 en de wafel 45 geëigend uitgericht.

Door middel van het rechtstreeks detecteren van de verplaatsing van het reticule-10 podium 33 door middel van de optische interferometrie, is het mogelijk de positie van de reticule 31 te bepalen binnen de nauwkeurigheid van 0,01 - 0,02 pm ten opzichte van het referentiemerk 46.

Zoals reeds is gesteld, wordt de voomoemde initiële uitrichting van de reticule 31 en de wafel 45 niet gehandhaafd wanneer de belichting van het reticule-patroon op de 15 wafel 45 wordt voortgezet gedurende een langere tijd en wanneer de reticule 31 een grote optische energie verzamelt. Wanneer dit gebeurt kan de reticule 31 een thermische uitzetting ondergaan, welke het effect omvat van uniforme uitzetting ten opzichte r. 1 ; j van het centrum van reticule 31, en het effect van niet-uniforme uitzetting welke ! ] asymmetrisch optreedt ten opzichte van het centrum van de reticule 31. Het Iaatstge- 20 noemde effect induceert de afwijking, derhalve de offset, van de reticule 31 zoals hierboven verklaard.

Derhalve worden in de tweede uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding de reticule-interferometers 52Xi, 52X2, 52Yi en 52Y2 gebruikt voor het verkrijgen van de voomoemde afwijkingen Lx en Ly van de reticule 31, en wordt het X-Y-podium 44 25 zodanig aangedreven dat opheffing plaatsvindt van de afwijkingen Lx en Ly welke aldus zijn verkregen (tweede uitrichtingsproces). Bij dit tweede uitrichtingsproces wordt de wafel 45 op het X-Y-podium 44 verplaatst naar een positie waarbij de afwijking van de reticule 31 is opgeheven.

Derhalve wordt, door het uitvoeren van het tweede uitrichtingsproces na het eer-30 ste uitrichtingsproces, de mogelijkheid verkregen, in ware tijd en rechtstreeks een detectie van de afwijking van de reticule 31 ten opzichte van het reticule-podium 33 uit te voeren door gebruik te maken van de reticule-interferometers 52X), 52X2, 52Yi en 52Y2. Door middel daarvan wordt een belichting met een hoge graad van nauwkeurig- *“ 10 118 8 8 15 heid mogelijk terwijl overal een hoge graad van belichting wordt gehandhaafd.

Men dient op te merken dat bij de onderhavige uitvoeringsvorm de correctie van de verkleiningsfactor eveneens in het tweede uitrichtingsproces wordt verkregen, in toevoeging op de correctie van de afwijking, door gebruik te maken van de uniforme 5 uitzetting E die verkregen wordt op basis van de uitgangssignalen van de reticule-inter-ferometers 52Xi, 52X2, 52Yj en 52Y2. De uitzetting E wordt daarbij gebruikt voor het veranderen van de verkleiningsfactor van het lenzenstelsel 40 via het lenzenstelsel-be-sturingsorgaan 41.

Het patroon van de inrichting op de wafel 45 wordt in de onderhavige uitvoe-10 ringsvorm derhalve gehandhaafd op een voorafbepaalde grootte, zelfs wanneer een uniforme thermische uitzetting optreedt in de reticule 31, en wordt een belichting van het patroon van de inrichting op de wafel 45 wordt met een hoge graad van precisie gerealiseerd. Willekeurig welke uitzetting van de reticule 31 wordt in de onderhavige uitvoeringsvorm onmiddellijk opgevangen door middel van een proces in ware tijd, en 15 de modificatie van de verkleiningsfactor van het lenzenstelsel 40 wordt efficiënt gerealiseerd zonder dat de doorvoercapaciteit bij het belichten wordt verminderd.

Figuur 6 toont de afwijking van de reticule 31 ten opzichte van de wafel 45 voor het geval waarbij na iedere vijf wafels een intervalcontrole wordt verricht in de stepper 30 van figuur 3. Op soortgelijke wijze als hierboven is verklaard met betrekking tot 20 figuur 2 vertegenwoordigt de verticale as van figuur 6 de afwijking van de reticule 31 terwijl de horizontale as het aantal van de belichte wafels vertegenwoordigt.

Verwijzend naar figuur 6 is te zien dat de afwijking van de reticule 31 wordt onderdrukt tot een waarde welke ruimschoots kleiner is dan 30 nm. Het resultaat van figuur 6 duidt verder aan dat de intervalcontrole achterwege kan worden gelaten indien 25 de afwijking van 30 nm aanvaardbaar is voor de reticule 31. Hierdoor wordt de doorvoercapaciteit van het belichtingsproces dat door middel van de stepper 30 van figuur 3 wordt uitgevoerd, aanzienlijk verbeterd. Men dient op te merken dat dezelfde tendens ook kan worden waargenomen met betrekking tot de afwijking van de verkleiningsfactor.

30 Verder is de onderhavige uitvinding op geen enkele wijze begrensd tot de hierbo ven beschreven uitvoeringsvormen, maar zijn diverse variaties en modificaties denkbaar zonder dat dit een afwijking inhoudt ten opzichte van de reikwijdte van de uitvinding.

10 11888 16

De onderhavige aanvrage is gebaseerd op de Japanse prioriteitsaanvrage nr.

10-117247, ingediend op 27 april 1998, waarbij de gehele inhoud daarvan door middel van verwijzing hierbij geacht wordt te zijn inbegrepen.

Ί i j 1011888

Claims (10)

1. Stepper (30), omvattend: een reticule-podium (33) dat geschikt is voor het dragen van een reticule 5 (31), waarbij de reticule daarop een belichtingspatroon draagt, waarbij de reticule ver der een reflector (50X|, 50X2, 50Υι, 5OY2) draagt op een perifeer oppervlak daarvan; een wafel-podium (44) dat geschikt is voor het dragen van een wafel (45); een aandrijfmechanisme (47, 48) voor het zodanig aandrijven van het wafel-podium dat het zich in het algemeen verplaatst in een vlak van de wafel op het wafel-po-10 dium; een optisch stelsel (40) dat het op de reticule gevormde patroon projecteert op de wafel welke wordt vastgehouden op het wafel-podium; een reticule-positiedetector (52Xi, 52X2, 52Y|, 52Y2) welke een verplaatsing van de reticule detecteert door een optische sondeerbundel naar de reflector van de reticule 15 te richten, in een toestand waarbij de reticule wordt vastgehouden op het reticule-podium; en een positioneringsbesturingsorgaan (60) dat het aandrijfmechanisme voor het aandrijven van het wafel-podium aanstuurt in responsie op een verplaatsing van de reticule welke is verkregen door middel van de reticule-positiedetector, zodanig dat de 20 wafel op het wafel-podium in uitrichting is met de reticule.

2. Stepper volgens conclusie 1, waarbij het optische stelsel (40) in staat is een verkleiningsfactor te veranderen, waarbij de stepper verder omvat: een besturingsor-gaan (41) dat de verkleiningsfactor van het optische stelsel bestuurt in responsie op een 25 uitgangssignaal van de reticule-positiedetector, zodanig dat het belichtingspatroon op de reticule wordt geprojecteerd op de wafel op het wafel-podium met een voorafbepaalde verkleiningsfactor.

3. Stepper volgens conclusie 1, waarbij de reticule-positiedetector (52X|, 52X2, 30 52Υι, 52Y2) een laser-interferometer omvat.

4. Reticule (30), omvattend: een transparant substraat; 1011888 een patroon dat verschaft is op het transparante substraat; en een reflector (50Xi, 50X2, 50Υι, 5OY2) welke verschaft is op een perifeer oppervlak van het transparante substraat.

5. Reticule volgens conclusie 4, waarbij het transparante substraat een verdieping (59) draagt op het perifere oppervlak daarvan, en waarbij de reflector (50Xi, 50X2, 50Yi, 50Y2) is verschaft in de verdieping.

6. Werkwijze voor het positioneren van een reticule in een stepper, omvattend de 10 stappen van: het bevestigen van een reticule (31) op een reticule-podium (33) van een stepper (30); het bevestigen van een wafel (45) op een wafel-podium (44) van de stepper; het uitrichten van de reticule ten opzichte van de wafel op het wafelpodium door 15 gebruik te maken van een referentiemerk (46) op het wafel-podium en een uitrich-tingsmerk (32) op de reticule; het na de stap van het uitrichten van de reticule ten opzichte van de wafel detecteren van een verplaatsing van de reticule; het fijn bijstellen van een uitrichting van de reticule ten opzichte van de wafel in 20 responsie op de verplaatsing.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, verder omvattend de stap van het besturen, in samenloop met de stap van het fijn bijstellen van de uitrichting van de reticule, van een verkleiningsfactor van een optisch stelsel (40) dat gebruikt wordt om een optische bun- 25 del welke door de reticule (31) is geleid te focusseren op de wafel (45) op het wafel-podium (44).

8. Werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderinrichting, omvattend de stappen van: 30 het bevestigen van een reticule (31) op een reticule-podium (33) van een stepper (30); het bevestigen van een wafel (45) op een wafel-podium (44) van de stepper; het uitrichten van de reticule ten opzichte van de wafel op het wafel-podium door ; 101188S gebruik te maken van een referentiemerk (46) op het wafel-podium en een uitrich-tingsmerk (32) op de reticule; het na de stap van het uitrichten van de reticule ten opzichte van de wafel detecteren van een verplaatsing van de reticule; 5 het fijn bijstellen van een uitrichting van de reticule ten opzichte van de halfge- leiderwafel in responsie op de verplaatsing; het verlichten van de reticule door middel van een optische bundel welke geproduceerd wordt door middel van een optische bron teneinde een in patroon gebrachte optische bundel te produceren overeenkomstig een patroon op de reticule; en 10 het focusseren van de in patroon gebrachte optische bundel op de wafel op het wafel-podium door middel van een optisch stelsel (40).

9. Werkwijze volgens conclusie 8, verder omvattend de stap van het besturen, in samenloop met de stap van het fijn bijstellen van de uitrichting van de reticule (31), van 15 een verkleiningsfactor van het optische stelsel (40) dat gebruikt wordt voor het focusseren van de in patroon gebrachte optische bundel op de wafel (45).

10. Werkwijze volgens conclusie 8, waarbij de stappen van het detecteren van de verplaatsing van de reticule (31) en het fijn bijstellen van de uitrichting van de reticule 20 worden verricht na de stap van het focusseren van de in patroon gebrachte optische bundel op de wafel (45). 10 118 8 6