NL8600639A - Werkwijze voor het ten opzichte van elkaar uitrichten van een masker en een substraat en inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze. - Google Patents

Description

4 V * . 4.- PHN 11,682 1 ASM Lithography B.V. te Veldhoven.

N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Werkwijze voor het ten opzichte van elkaar uitrichten van een masker en een substraat en inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het ten opzichte van elkaar uitrichten van een in een masker aanwezig maskerpatroon en een substraat waarop het maskerpatroon afgebeeld moet worden, onder gebruikmaking van in het masker en in het substraat 5 aanwezige uitrichtkenmerken, waarbij een eerste substraatkenmerk ten opzichte van een eerste maskerkenmerk en een tweede substraatkenmerk ten opzichte van het eerste maskerkenmerk worden uitgericht, bij welke uitrichtingen gebruik gemaakt wordt van het lenzenstelsel waarmee het maskerpatroon op het substraat wordt afgebeeld. De uitvinding heeft ook 10 betrekking op een inrichting voor het uitvoeren van deze werkwijze.

Een dergelijke werkwijze en inrichting zijn bekend uit onder andere het Amerikaanse octrooischrift no. 4.251.160. Dit octrooischrift beschrijft een apparaat voor het repeterend en verkleind afbeelden van een maskerpatroon, bijvoorbeeld het patroon van een 15 geïntegreerde schakeling (IC), op eenzelfde substraat, waarbij tussen twee opeenvolgende belichtingen het maskerpatroon en het substraat ten opzichte van elkaar bewogen worden langs twee onderlinge loodrechte richtingen in een vlak evenwijdig aan het substraatvlak en het maskervlak.

20 Geïntegreerde schakelingen worden vervaardigd met behulp van diffusie- en maskeringstechnieken. Daarbij worden na elkaar een aantal maskers met verschillende maskerpatronen op eenzelfde plaats op een halfgeleidersubstraat afgebeeld. Tussen de opeenvolgende afbeeldingen op dezelfde plaatsen moet het substraat de gewenste 25 fysische en chemische veranderingen ondergaan. Daartoe moet het substraat nadat het met een maskerpatroon belicht is uit het apparaat verwijderd worden en, nadat het de gewenste processtappen ondergaan heeft, daarin weer in eenzelfde positie terug geplaatst worden om het te belichten met een tweede maskerpatroon, enzovoorts, waarbij er voor 30 gezorgd moet worden dat de afbeelding van het tweede maskerpatroon en van de volgende maskerpatronen nauwkeurig ten opzichte van het substraat gepositioneeerd is.

£•500530 •ί ΡΗΝ 11.682 2

Diffusie- en maskeringstechnieken kunnen ook worden toegepast bij de fabrikage van andere strukturen met detailafmetingen in de orde van mikrometers. Te denken valt daarbij aan strukturen van geïntegreerde optische systemen of aan geleidings- en detektiepatronen 5 van magnetische-domeinen geheugens. Ook bij de fabrikage van deze strukturen moeten afbeeldingen van maskerpatronen zeer nauwkeurig ten opzichte van een substraat worden uitgericht.

In verband met het grote aantal elektronische komponenten per oppervlakte-eenheid van het substraat en de dientengevolge kleine 10 afmetingen van deze komponenten, wordt aan de nauwkeurigheid waarmee geïntegreerde schakelingen vervaardigd worden steeds hogere eisen gesteld. De plaats waar de opeenvolgende maskers op het substraat afgeheeld worden, moeten derhalve steeds nauwkeuriger vastliggen.

In het Amerikaanse octrooischrift no. 4.251.160 is een 15 inrichting voor het uitrichten van een substraat ten opzichte van een maskerpatroon beschreven waarin een in het substraat aangebracht uitrichtkenmerk wordt afgebeeld op een uitrichtkenmerk dat in het masker, buiten het af te beelden maskerpatroon, is aangebracht. De uitrichtkenmerken in het substraat en in het masker zijn 20 diffraktierasters. Indien de afbeelding van het substraatkenmerk nauwkeurig samenvalt met het maskeruitrichtkenmerk is het substraat goed uitgericht ten opzichte van het maskerpatroon. Het hoofdelement voor het afbeelden van het substraatkenmerk op het maskerkenmerk wordt gevormd door het.projektielenzenstelsel, of afbeeldingstelsel, waarmee het 25 maskerpatroon op het substraat wordt afgebeeld.

Bij de gewenste zeer grote positioneernauwkeurigheid, binnen enkele tienden van één mikrometer, van de afbeelding van het maskerpatroon ten opzichte van het substraat kan niet volstaan worden met het lokaal uitrichten van dit substraat en maskerpatroonafbeelding 30 in twee onderling loodrechte, X en Y, richtingen evenwijdig aan het maskervlak en substraatvlak, maar moet ook een hoekuitrichting van het substraat en de maskerpatroonafbeelding plaatsvinden. In de bekende inrichting wordt daartoe een eerste substraatkenmerk ten opzichte van een eerste maskerkenmerk uitgericht. Daarmee is het substraat ter 35 plaatse van het eerste substraatkenmerk goed gepositioneeerd. Vervolgens wordt het substraat in de X-richting verplaatst over een afstand gelijk aan de afstand tussen het eerste substraatkenmerk en een' tweede -V K v ii 0 -3 -i £ Λ ΡΗΝ 11.682 3 substraatkenmerk en wordt er voor gezorgd dat het tweede substraatkenmerk ten opzichte van het eerste maskerkenmerk wordt uitgericht. Daartoe kan het substraat effektief gedraaid worden om een as loodrecht op het substraatvlak en door het centrum van de 5 maskerafbeelding. De effektieve draaiing kan bestaan uit een kombinatie van een draaiing om een as en een verplaatsing dwars op die as. De verplaatsing van het substraat en de substraattafel wordt gemeten met bijvoorbeeld een interferometersysteem dat als referentie heeft het gestel van het belichtingsapparaat of een onderdeel van dit gestel. De 10 hoekoriêntatie van het substraat is aldus gerelateerd aan het gestel van het belichtingsapparaat.

Voor het onder de juiste hoek positioneren van het maskerpatroon wordt een tweede maskerkenmerk via een afzonderlijk optisch stelsel afgebeeld op het eerste maskerkenmerk. Er wordt voor 15 gezorgd dat de in de X-richting verlopende lijnen van de afbeelding van het tweede rasterkenmerk samenvallen met de in de X-richting verlopende lijnen van het eerste maskerkenmerk. De X-richting is de richting waarin het substraat bewogen wordt tijdens het uitrichten van de twee substraatkenmerken ten opzichte van het eerste maskerkenmerk, welke X-20 richting via het interferometersysteem aan het gestel van het belichtingsapparaat gekoppeld is. In de bekende inrichting is dus ook de hoekoriêntatie van het masker gerelateerd aan het gestel,.en dientengevolge is de onderlinge hoekoriêntatie van het masker en het substraat vastgelegd via dit gestel. Daarbij worden hoge eisen gesteld 25 aan de stabiliteit van het gestel, met name de thermische stabiliteit, naar zeker ook aan het kruipvrij zijn van het gestel. Met kruipen wordt bedoeld de kontinue verlenging van het materiaal op langere termijn onder belasting.

Het belichtingsapparaat voor het repeterend afbeelden van 30 maskerpatronen volgens het Amerikaanse octrooischrift no. 4.251.160 heeft bewezen zeer geschikt te zijn om gebruikt te worden bij de fabrikage van geïntegreerde schakelingen met minimum details, of lijnbreedtes, in de orde van één mikrometer of hoger. Vanwege de steeds sterker wordende vraag naar meer elektronische komponenten per 35 oppervlakte-eenheid van het substraat, dus naar nog kleinere afmetingen van deze komponenten, is er steeds meer behoefte aan een apparaat dat repeterend afbeeldingen kan maken waarvan de details of lijnbreedtes S* i ^ t λ z- <i ΡΗΝ 11.682 4 kleiner dan één mikrometer zijn.

Het projektielenzenstelsel, of afbeeldingsstelsel, voor een dergelijk apparaat, waarmee het maskerpatroon op het substraat wordt afgebeeld en dat ook wordt gebruikt voor het afbeelden van de 5 substraatkenmerken op het maskerkenmerk, moet een zeer groot oplossend vermogen hebben terwijl het beeldveld relatief groot moet zijn, bijvoorbeeld een diameter in de orde van 23 mm moet hebbben. Bij gebruik van een dergelijk projektielenzenstelsel kan een probleem dat tot nu toe niet ernstig was een grote rol gaan spelen, het probleem namelijk dat Ί0 het gedrag van het projektielenzenstelsel afhankelijk is van omgevingsinvloeden. Bij variërende omgevingsparameters, met name de luchtdruk, kunnen de relatieve brekingsindices in het projektielenzenstelsel zodanig veranderen dat onder andere de vergroting van dit stelsel verandert. Er ontstaat aldus behoefte om de 15 vergrotingsfout te kunnen detekteren om daarvoor te kunnen korrigeren.

Behalve de vergrotingsfout die ontstaat door afwijkingen in het projektielenzenstelsel zelf, kunnen bij het afbeelden van het maskerpatroon op het substraat ook nog vergrotingsfouten ontstaan door dimensievariaties in het maskerpatroon, ten gevolge van 20 temperatuurvariaties en ten gevolge van maskerdeformaties en door thermische uitzetting van de ophangingen van het projektielenzenstelsel en het masker in het belichtingsapparaat. Daarnaast blijven ook de dimensievariaties in het substraat die ook al in de bekende inrichting een rol spelen, een grote invloed uitoefenen op de kwaliteit van de 25 maskerpatroonafbeeiding.

De onderhavige uitvinding heeft ten doel een werkwijze en inrichting voor het uitrichten van een maskerpatroon ten opzichte van een substraat te verschaffen waarbij de relatieve hoekoriêntatie van het maskerpatroon en het substraat direkt, langs optische weg, wordt 30 vastgelegd en niet meer via het gestel van het belichtingsapparaat, en waarbij tevens de vergroting waarmee het projektielenzenstelsel het maskerpatroon op het substraat afbeeldt langs optische weg wordt bepaald. Volgens een eerste aspekt van de uitvinding vertoont de werkwijze als kenmerk, dat bovendien minstens één substraatkenmerk 35 ten opzichte van een tweede maskerkenmerk wordt uitgericht onder gebruikmaking van het genoemde lenzenstelsel.

Bij deze zogenaamde twee-punts uitrichtmethode waarbij Λ 4 ΡΗΝ 11.682 5 minstens drie afzonderlijke uitrichtingen worden uitgevoerd kunnen, bij gelijktijdig gebruik van het verplaatsingsmeetsysteem voor het substraat, minstens zes voor de maskerpatroonafbeelding relevante parameters worden bepaald. Deze parameters zijn de lokale positie in 5 twee richtingen van de maskerpatroonafbeelding op het substraat, de beeldgrootte van deze maskerpatroonafbeelding, de afstand tussen de substraatkenmerken, de hoekoriêntatie van de maskerpatroonafbeelding op het substraat en de hoekoriêntatie van het substraat. De laatste twee parameters leggen de hoekoriêntatie van de 10 maskerpatroonafbeelding ten opzichte van het substraat vast. Deze zes parameters worden gebruikt om de maskerpatroonafbeelding niet alleen in twee richtingen maar ook in hoek korrekt ten opzichte van het substraat te positioneren. Bovendien kan met de verkregen informatie de grootte van de afbeelding van het maskerpatroon aangepast worden aan de schaal 15 van het substraat, welke schaal is vastgelegd door de afstand tussen de centra van twee substraatkenmerken die aan weerszijden buiten het gebied op het substraat waarin het maskerpatroon meervoudig afgebeeld moet worden gelegen zijn. Deze twee substraatkenmerken worden gebruikt om, voordat met het repeterend afbeelden begonnen wordt, de positie en de 20 grootte van de maskerpatroonafbeelding vast te leggen.

Het is ook mogelijk om, in plaats van met twee, met drie substraatkenmerken uit te richten. Twee van deze substraatkenmerken zijn dan beide buiten een eerste zijde van het gebied waarin het maskerpatroon herhaald afgebeeld moet worden aangebracht en wel op een 25 dusdanige onderlinge afstand dat zij gelijktijdig op de twee bijbehorende maskerkenmerken worden afgebeeld. Het derde substraatkenmerk ligt dan buiten een, tegenover de eerste zijde gelegen, tweede zijde van dit gebied en wordt uitgericht nadat het substraat en het masker ten opzichte van elkaar verplaatst zijn, zodanig dat een van 30 de maskerkenmerken op dit derde substraatkenmerk wordt afgebeeld. Dan kunnen de zes parameters bepaald worden in slechts twee na elkaar plaatsvindende uitrichtstappen.

In vele gevallen wil men echter een grotere vrijheid hebben in de keuze van de posities en het aantal van de 35 substraatrasters. De werkwijze volgens de uitvinding vertoont dan ook bij voorkeur als verder kenmerk, dat de afzonderlijke uitrichtingen na elkaar in de tijd worden uitgevoerd. Tussen de uitrichtstappen kan het 3 3 r, - 5 *? ü j 'w / » V ^ PHN 11.682 6 substraat, gekontroleerd door zijn verplaatsingssysteem, bewogen worden om een volgend substraatkenmerk tegenover een maskerkenmerk te plaatsen. Dan kan ook met twee substraatkenmerken worden volstaan en bovendien worden dan geen extra eisen gesteld aan de grootte van het 5 beeldveld van het projektielenzenstelsel.

Met behulp van de twee, of drie, substraatkenmerken wordt een eerste richting waarin, tijdens het repeterend belichten, het substraat en het masker ten opzichte van elkaar bewogen worden vastgelegd. De tweede verplaatsingsrichting is dan de richting loodrecht 10 op de eerste richting.

Een uitvoeringsvorm van de uitrichtwerkwijze waarbij de twee verplaatsingsrichtingen niet loodrecht behoeven te zijn vertoont als verder kenmerk, dat twee extra substraatkenmerken ten opzichte van de twee maskerkenmerken worden uitgericht. Deze werkwijze geeft de 15 additionele mogelijkheid om vervormingen langs een as die scheef staat op de X-verplaatsingsrichting te konstateren en daarvoor te korrigeren tijdens het repeterend belichten. Bij gebruik van nog meer substraatkenmerken kan voor nog verdere niet-lineaire deformaties of onregelmatigheden in het substraat gekorrigeerd worden.

20 De uitvinding kan niet alleen toegepast worden bij het éénmaal uitrichten van het hele substraat, met behulp van substraatkenmerken die buiten het gebied waarin een aantal afbeeldingen van het maskerpatroon gevormd moeten worden gelegen zijn, maar ook bij het herhaald uitrichten van dit substraat telkens vóórdat een 25 maskerpatroonafbeelding gevormd wordt. Daartoe vertoont de werkwijze volgens de uitvinding als verder kenmerk, dat substraatkenmerken gelegen in het substraatgebied en tussen deelgebiedjes in elk waarvan één maskerpatroon afgebeeld moet worden uitgericht worden ten opzichte van de maskerkenmerken.

30 Volgens een tweede aspekt van de uitvinding vertoont de inrichting voor het uitvoeren van de uitrichtprocedure, welke inrichting voorzien is van een eerste optisch uitrichtsysteem voor het uitrichten van een eerste maskerkenmerk ten opzichte van substraatkenmerken, welk uitrichtsysteem bevat een een uitrichtbundel leverende stralingsbron, 35 een lenzenstelsel voor het op elkaar afbeelden van een substraatkenmerk en het eerste maskerkenmerk en een stralingsgevoelig detektiestelsel in de weg van de uitrichtbundel die in wisselwerking is geweest met zowel J*.

PHN 11.682 7 het substraatkenmerk als het eerste raaskerkenmerk, waarbij het uitgangssignaal van het detektiestelsel een maat is voor de onderlinge positie, van de genoemde uitrichtkenmerken, als kenmerk, dat een tweede analoog optisch uitrichtsysteem aanwezig is voor het ten opzichte van 5 elkaar uitrichten van een tweede maskerkenmerk en een substraatkenmerk, waarbij het eerste en tweede uitrichtsysteem het lenzenstelsel gemeen hebben. Met analoog wordt bedoeld dat het tweede uitrichtsystyeem dezelfde funktie heeft als, en op analoge wijze werkt als, het eerste uitrichtsysteem, waarbij kleinere verschillen tussen de elementen van 10 beide systemen mogelijk zijn.

Er is aldus voorzien in een afzonderlijk uitrichtsysteem voor elk van de twee maskerkenmerken. Indien toegepast in kombinatie met twee substraatkenmerken worden deze uitrichtsystemen na elkaar en niet gelijktijdig gebruikt, waarbij bovendien bij de overgang van het ene 15 uitrichtsysteem op het andere het substraat ten opzichte van het masker verschoven wordt. Omdat de substraatkenmerken niet gelijktijdig afgeheeld worden, wordt de toepassing van de uitrichtinrichting niet beperkt door de grootte van het beeldveld van het projektielenzenstelsel.

20 De inrichting volgens de uitvinding kan dan ook als verder kenmerk hebben, dat de afstand tussen de optische assen van de twee uitrichtsystemen instelbaar is. Daardoor kan deze inrichting gebruikt worden bij diverse uitvoeringsvormen van het projektielenzenstelsel die voorwerpsvelden van verschillende grootte 25 hebben en bij diverse maskers met verschillende afstanden tussen de maskerkenmerken.

Opgemerkt wordt dat uit de Europese octrooiaanvrage no.

0.164.165 een inrichting voor het positioneren van een substraat ten opzichte van referentieassen bekend is die twee optische 30 uitrichtsystemen bevat. Deze inrichting heeft echter ten doel het substraat vóór uit te richten voordat dit substraat in een apparaat voor het belichten van het substraat met een maskerpatroon wordt aangebracht. In deze inrichting worden de substraatkenmerken niet op maskerkenmerken afgeheeld, maar rechtstreeks op stralingsgevoelige 35 detektoren. De twee uitrichtsystemen van de bekende inrichting hebben niet het projektielenzenstelsel gemeen.

Verder wordt in de ter inzage gelegde Duitse ... Λ , ·,

·. ·; J

ΡΗΝ 11.682 8 ϊ· ·» octrooiaanvrage no. 3.242.002 een inrichting voor het uitrichten van een maskerpatroon ten opzichte van een substraat beschreven, die twee afzonderlijke optische uitrichtsystemen bevat. Elk van deze uitrichtsystemen is echter toegevoegd aan één substraatkenmerk en 5 wordt slechts gebruikt voor het uitrichten van dit kenmerk ten opzichte van het slechts aan dit kenmerk toegevoegde maskerkenmerk. Er is voor beide uitrichtsystemen slechts één stralingsbron aanwezig en de door deze bron geleverde bundel wordt door een roterende spiegel alternerend in het ene dan wel in het andere uitrichtsysteem gestuurd.

10 Een voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting vertoont als verder kenmerk, dat de substraatkenmerken worden gevormd door fase-diffraktierasters en de maskerkenmerken door amplitude-diffraktierasters.

Zoals beschreven in het Amerikaanse octrooischrift no.

4.251.160 hebben periodieke rasters ten opzichte van andere 15 uitrichtkenmerken, zoals bijvoorbeeld vierkante kenmerken of zich loodrecht snijdende stroken, het voordeel dat bij het meten van positiefouten over de rasters gemiddeld wordt. Daardoor kan nauwkeurig uitgericht worden, zelfs wanneer een of meer rasterlijnen ontbreken of wanneer de rasterlijnen gekartelde lijnen in plaats van rechte lijnen 20 zijn. Speciaal bij de fabrikage van geïntegreerde schakelingen hebben substraatrasters het voordeel dat zij tijdens de opeenvolgende diffusieprocessen niet asymmetrisch kunnen aangroeien of dichtgroeien, zoals bij gebruik- van andere uitrichtkenmerken, bijvoorbeeld vierkanten, wel mogelijk is. De substraatrasters behoeven voor de hele 25 vervaardigingscyclus van een geïntegreerde schakeling slechts één keer aangebracht te worden en niet opnieuw in elke nieuw opgebracht laag. Faserasters op het substraat hebben ten opzichte van amplituderasters het voordeel dat zij goed "zichtbaar" blijven. De faserasters zijn bovendien goed bestand tegen de vele diffusieprocessen 30 die het substraat tijdens het maken van geïntegreerde schakelingen moet ondergaan.

De voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding kan als verder kenmerk vertonen, dat in elk van de optische uitrichtsystemen in de stralingsweg van de uitrichtbundel tussen het 35 lenzenstelsel en het stralingsgevoelige detektiestelsel met periodieke signalen gestuurde middelen aanwezig zijn voor het periodiek ten opzichte van elkaar verplaatsen van een door het detektiestelsel -η. .·*« λ ^ ·.·' ,, o >· * PHN 11.682 9 waargenomen maskerkenmerk en de afbeelding op dit kenmerk van een substraatkenmerk. In het geval van rasterkenmerken is verplaatsing in de orde van een halve periode van het maskerraster.

De genoemde middelen kunnen gevormd worden door een 5 aandrijver voor het masker, zodat het maskerkenmerk periodiek wordt bewogen, of door een polarisatiemodulator in kombinatie met polarisatiegevoelige elementen die er voor zorgen dat de afbeelding van het substraatkenmerk effektief wordt geoscilleerd over een maskerkenmerk. Door het periodiek verplaatsen van de door het 10 detektiestelsel waargenomen afbeelding van het substraatkenmerk ten opzichte van het maskerkenmerk wordt een dynamisch uitrichtsignaal verkregen, en wordt de nauwkeurigheid van de uitrichting aanzienlijk verbeterd.

Bij gebruik van rasters als uitrichtkenmerken splitsen de 15 substraatrasters de invallende uitrichtbundel in een aantal deelbundels van verschillende diffraktie-ordes, namelijk een nulde orde deelbundel, een aantal eerste orde deelbundels en een aantal deelbundels van tweede en hogere ordes. In principe kunnen alle lagere orde deelbundels gebruikt worden voor het afbeelden van een substraatraster.

20 Bij voorkeur echter vertoont de inrichting volgens de uitvinding als verder kenmerk, dat in elk van de optische uitrichtsystemen in de stralingsweg van de uitrichtbundel tussen het masker en het detektiestelsel een tweede lenzenstelsel is aangebracht voor het afbeelden van de pupil van het lenzenstelsel dat beide 25 uitrichtsystemen gemeen hebben, en dat in het vlak van de pupilafbeelding een diafragma is aangebracht dat openingen bevat op die posities die getroffen worden door bundelgedeeltes die bestaan uit door een maskerraster in de nulde en eerste ordes afgebogen gedeeltes van de door een substraatraster in de eerste diffraktie-ordes afgebogen 30 deelbundels.

Door het gebruik van het diafragma, ook wel orde-diafragma genoemd, wordt bereikt dat het kontrast van de afbeelding van een substraatraster verhoogd wordt, dat verstoringen in een substraatraster en in een maskerraster vrijwel geen invloed hebben op 35 het verkregen uitrichtsignaal, en dat de nauwkeurigheid waarmee een substraatraster ten opzichte van een maskerraster kan worden uitgericht tweemaal zo groot is dan in het geval geen orde-diafragma aanwezig zou * * PHN 11.682 10 zijn.

Bij voorkeur vertoont de inrichting volgens de uitvinding als verder kenmerk, dat in elk van de optische uitrichtsystemen in de stralingsweg van de uitrichtbundel tussen het lenzenstelsel en het 5 maskerkenmerk een optisch korrektie-element is aangebracht voor het korrigeren van de grootte en de axiale positie van de door het lenzenstelsel gevormde afbeelding van het substraatkenmerk.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van de tekening. Daarin tonen: 10 figuur 1 een, bekende, uitvoeringsvorm van een apparaat voor het repeterend afbeelden van een maskerpatroon op een substraat, figuur 2 een, bekende, uitvoeringsvorm van een uitrichtkenmerk in vorm van een tweedimensionaal raster, figuur 3 een uitvoeringsvorm van de uitrichtinrichting 15 volgens de uitvinding, de figuren 4, 5, 6 en 7, schematisch, het principe van en variaties op de uitrichtprocedure volgens de uitvinding, en figuur 8 de werking van een orde-diafragma in een optisch uitrichtsysteem.

20 In figuur 1 is een uitvoeringsvorm van een bekend apparaat voor het repeterend afbeelden van een maskerpatroon op een substraat weergegeven. De hoofdonderdelen van dit apparaat zijn een projektiekolom, waarin een af te beelden patroon c is aangebracbt, en een beweegbare substraattafel WT, waarmee het substraat ten opzichte van 25 het maskerpatroon C gepositioneerd kan worden.

In de projektiekolom is opgenomen een verlichtingsstelsel, dat kan bestaan uit een lamp LA, bijvoorbeeld een kwiklamp, een elliptische spiegel EM, een element IN, ook wel aangeduid met integrator, dat een homogene stralingsverdeling binnen de 30 projektiebundel PB bewèrkstelligt, en een codensorlens CO. De bundel PB verlicht het in het masker M aanwezige maskerpatroon C, welk masker is aangebracht op een maskertafel MT.

De door het maskerpatroon C tredende bundel PB doorloopt een in de projektiekolom aangebracht, en slechts schematisch aangegeven, 35 projektielenzenstelsel PL dat een afbeelding van het patroon C op het substraat W vormt. Het projektielenzenstelsel heeft bijvoorbeeld een vergroting M = 1/5, een numerieke apertuur N.A. = 0,38 en een ïj .

4 +- 3.

PHN 1t.682 11 buigingsbegrensd beeldveld met een diameter van 23 mm.

Het substraat W is aangebracht op een bijvoorbeeld luchtgelagerde substraattafel WT. Het projektielenzenstelsel PD en de substraattafel WT zijn aangebracht in een behuizing HO die*aan de 5 onderkant afgesloten wordt door een, bijvoorbeeld granieten, grondplaat BP en aan de bovenkant door de maskertafel MT.

Zoals in figuur 1 is aangegeven bevat het masker MA twee uitrichtkenmerken en M2. Deze kenmerken bestaan bij voorkeur uit diffraktierasters, maar kunnen ook gevormd worden door andere kenmerken, 10 zoals vierkanten of stroken die zich optisch van hun omgeving onderscheiden. De uitrichtkenmerken zijn tweedimensionaal, dat wil zeggen dat zij deelkenmerken bevatten die zich in twee onderling loodrechte richtinge, de X- en Y-richting in figuur 1, uitstrekken. Het substraat W, bijvoorbeeld een halfgeleidersubstraat, waarop het patroon 15 C een aantal malen naast elkaar afgeheeld moet worden, bevat een aantal uitrichtkenmerken, bij voorkeur ook weer tweedimensionale diffraktierasters, waarvan er twee, P1 en P2, in figuur 1 zijn aangegeven. De kenmerken P^ en P2 zijn gelegen buiten de gebieden op het substraat W waar de afbeeldingen van het patroon C gevormd moeten 20 worden. Bij voorkeur zijn de rasterkenmerken P^ en P2 uitgevoerd als faserasters en de raskterkenmerken en M2 als amplituderasters.

In figuur 2 is een uitvoeringsvorm van een van de twee identieke substraatfaserasters vergroot weergegeven. Een dergelijk raster kan bestaan uit vier deelrasters P1a, pifb' p1,c en 25 P1fCj, waarvan er twee, P1b en P^ d dienen voor het uitrichten in de X-richting en de twee overige, P1a en P^ c voor het uitrichten in de Y-richting. De twee deelrasters P^ ^ en Pj c hebben een rasterperiode van bijvoorbeeld 16 pm en de deelrasters P^ a en een rasterperiode van bijvoorbeeld 17,6 pm. Elk van de deelrasters kan 30 een afmeting van bijvoorbeeld 200x200 pm hebben. Met deze raster en een geschikt optisch stelsel kan een uitrichtnauwkeurigheid van in principe kleiner dan 0,1 pm bereikt worden.

Figuur 3 toont een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding waarmee deze uitrichting tot stand gebracht kan 35 worden zonder dat daarbij het gestel van het belichtingsapparaat, of een onderdeel van dit gestel, als referentie wordt gebruikt, zodat, bijvoorbeeld thermische, instabiliteiten van het gestel geen invloed op Λ ' »*>·* Λ . ' * ; 1 w/ .; - PHN 11.682 12 de uitrichtnauwkeurigheid kunnen hebben.'Bovendien maakt deze inrichting het mogelijk de vergroting waarmee het patroon C op het substraat W wordt afgebeeld te kontroleren.

Zoals figuur .3 laat zien bestaat de uitrichtinrichting 5 uit twee afzonderlijke en identieke uitrichtsystemen AS^ en AS2 die symmetrisch ten opzichte van de optische as AA' van het projektielenzenstelsel PL gepositioneerd zijn. Het uitrichtsysteem AS1 is toegevoegd aan het maskerkenmerk M2 en het uitrichtsysteem AS2 aan het maskerkenmerk . De overeenkomstige elementen van de twee 10 uitrichtsystemen zijn met gelijke verwijzingscijfers aangeduid waarbij die van het systeem AS2 zich door het accentteken van die van het systeem AS^ onderscheiden.

Thans zal eerst de opbouw van het systeem AS., beschreven worden, alsmede de wijze waarop met dit systeem de onderlinge 15 positie van het maskerkenmerk M2 en het substraatkenmerk P., wordt vastgesteld.

Het uitrichtsysteem AS., bevat een stralingsbron 1, bijvoorbeeld een Helium-Neon laser, die een uitrichtbundel b uitzendt. Deze bundel wordt door een bundeldeler 2 naar het substraat W 20 gereflekteerd. De bundeldeler kan bestaan uit een halfdoorlatende spiegel of een halfdoorlatend prisma, maar wordt bij voorkeur gevormd door een polarisatiegevoelig deelprisma dat gevolgd wordt door een λ/4-plaat 3, waarin λ de golflengte van de bundel b is. Het projektielenzenstelsel PL fokusseert de bundel b in een kleine 25 stralingsvlek V, met een diameter in de orde van 1 mm, op het substraat tf. Dit substraat reflekteert een deel van de bundel, als bundel b.,, in de richting van het masker M. De bundel b., doorloopt het projektielenzenstelsel PL waarbij dit stelsel de stralingsvlek V afbeeldt op het masker. Voordat het substraat in het belichtingsapparaat 30 wordt aangebracht is het vóór-uitgericht in een met het apparaat gekoppeld vóór-uitrichtstation, bijvoorbeeld het station dat beschreven is in de Europese octrooiaanvrage no. 0.164.165, zodanig dat de stralingsvlek V op het substraatkenmerk P., gelegen is. Dit kenmerk wordt dan door de bundel b., afgebeeld op het maskerkenmerk H2- De 35 dimensie van het maskerkenmerk M2 is, rekening houdende met de vergroting M van het projektielenzenstelsel, aangepast aan die van het substraatkenmerk P.,, zodat bij een goede onderlinge positionering van Λ ·Λ .'V --Ί ;* ; i . .1 : ; PHN 11.682 13 de twee kenmerken het beeld van het kenmerk nauwkeurig samenvalt met het kenmerk M2.

Op zijn heen- en terugweg naar en van het substraat W heeft de bundel b, respektievelijk b^, tweemaal de λ/4-plaat 3 5 doorlopen, waarvan de optische as onder een hoek van 45° staat met de polarisatierichting van de van de bron 1 afkomstige lineair gepolariseerde bundel b. De door de λ/4-plaat tredende bundel b1 heeft dan een polarisatierichting die over 90° gedraaid is ten opzichte van de bundel b, zodat de bundel b^ door het polarisatiedeelprisma 2 wordt 10 doorgelaten. Het gebruik van het polarisatiedeelprisma in kombinatie met de λ/4-plaat biedt het voordeel van een minimaal stralingsverlies bij het inkoppelen van de uitrichtbundel in de stralingsweg van het uitrichtsysteem.

De door het uitrichtkenmerk M2 doorgelaten bundel b1 15 wordt door een prisma 11 gereflekteerd en door bijvoorbeeld een verder reflekterend prisma 12 naar een stralingsgevoelige detektor 13 gericht. Deze detektor is bijvoorbeeld een samengestelde fotodiode met bijvoor eeld vier afzonderlijke stralingsgevoelige gebiedjes in overeenstemming met het aantal deelrasters volgens figuur 2. De uitgangssignalen van 20 deze detektoren zijn een maat voor het samenvallen met het kenmerk M2 met de afbeelding van het substraatkenmerk Pj. Deze signalen kunnen elektronisch verwerkt worden en gebruikt worden om met behulp van, niet weergegeven, aandrijfsystemen het masker en het substraat ten opzichte van elkaar te bewegen zodanig dat de afbeelding van het kenmerk P^ 25 samenvalt met het kenmerk M2. Aldus is een automatisch uitrichtapparaat verkregen.

Tussen het prisma 11 en de detektor 13 kan een bundeldeler 14, in de vorm van bijvoorbeeld een gedeeltelijk doorlatend prisma, aangebracht zijn die een gedeelte van de bundel b^, als bundel 30 b2, afgesplitst. De afgesplitst bundel b2 valt via bijvoorbeeld twee lenzen 15 en 16 in op een televisiekamera 17 die gekoppeld is met een, niet weergegeven, monitor waarop de uitrichtkenmerken en M2 voor een bedienaar van het belichtingsapparaat zichtbaar zijn. Deze bedienaar kan dan konstateren of beide kenmerken samenvallen en eventueel door 35 middel van manipulatoren het substraat V verschuiven om de kenmerken te laten samenvallen.

Op analoge manier als hierboven beschreven voor de t PHN 11.682 14 kenmerken M2 en P.j kunnen ook de kenmerken en Pj respektievelijk de kenmerken en P2 ten opzichte van elkaar uitgericht worden. Voor de twee laatstgenoemde uitrichtingen wordt het uitrichtsysteem AS2 gebruikt. In figuur 4 is schematisch aangegeven 5 hoe de uitrichtprocedure volgens de uitvindingt verloopt. De verschillende uitrichtstappen zijn met 1, 2 en 3 aangegeven. De uitrichtsystemen AS^ en AS2 zijn gerepresenteerd door hun uitrichtbundels b en b'.

Voordat het substraat W in het belichtingsapparaat wordt 10 gebracht is het in een vóór-uitrichtstation al grof, dat wil zeggen binnen enkele tientallen pm nauwkeurig, uitgericht zodanig dat een van de uitrichtbundels, b of b', op een van de substraatkenmerken P-j of P2 invalt. Er kan voor gezorgd worden dat eerst het substraatkenmerk P.j in de stralingsweg van het systeem AS^, dus in de bundel b 15 geplaatst is, stand 1 in figuur 4. Met behulp van het systeem AS1 en door het verplaatsen van het substraat en het masker ten opzichte van elkaar in de X- en Y-richting worden de kenmerken P^ en M2 ten opzichte van elkaar uitgericht.

De verplaatsing van het substraat en het masker ten 20 opzichte van elkaar wordt gemeten met een zeer nauwkeurig tweedimensionaal verplaatsingssysteem, bijvoorbeeld het interferometersysteem dat in het Amerikaanse octrooischrift no.

4.251.160 beschreven is. Dit systeem, dat in figuur 1 schematisch met IF is aangegeven, werkt zeer nauw samen met de uitrichtsystemen AS1 en 25 AS2. Op het moment dat het uitrichtsystemen AS^ konstateert dat de kenmerken P1 en M2 goed zijn uitgericht, wordt met behulp van het interferometersysteem vastgesteld waar het substraatkenmerk P^ zich bevindt in het door het interferometersysteem vastgelegde koördinatensysteem. Dan is de positie van de afbeelding op het 30 substraat van het maskerkenmerk M2 bekend, en dus ook de positie, in de X- en Y-richting, van de lokale afbeelding van het maskerpatroon C op het substraat.

Vervolgens wordt het substraatkenmerk in de weg van de bundel b' gebracht en wordt het uitrichtsysteem AS2 gebruikt om 35 dit kenmerk uit te richten ten opzichte van het maskerkenmerk , stand 2 in figuur 4. Met het verplaatsingsmeetsysteem is dan vastgesteld onder welke hoek en over welke afstand het substraat in het door dit PHN 11.682 15 systeem vastgelegde koördinatenstelsel verschoven is om het kenmerk P.j onder het kenmerk H1 te brengen. Daarmee is niet alleen de hoekoriêntatie van de afbeelding van de lijn die de centra van de maskerkenmerken en M2 verbindt, dus de hoekoriêntatie van het 5 masker MA bekend, maar is ook bekend met welke vergroting de afstand tussen de kenmerken en M2 in het masker in het substraatvlak afgebeeld wordt. Dientengevolge is bekend met welke vergroting het maskerpatroon C op het substraat afgebeeld wordt. Deze informatie kan gebruikt worden om de vergroting waarmee het projektielenzenstelsel PL 10 afbeeldt te korrigeren, bijvoorbeeld door de afstand tussen het masker en het lenzenstelsel aan te passen. Deze aanpassing zal de kwaliteit van de afbeelding nauwelijks beïnvloeden.

Tenslotte wordt het substraatkenmerk P2 in de weg van de uitrichtbundel b' gebracht, stand 3 in figuur 4, en worden, weer 15 met het systeem AS2, de kenmerken P2 en M1 ten opzichte van elkaar uitgericht. Bij deze uitrichting wordt de hoekoriêntatie van het substraat, dat wil zeggen de hoek die de lijn die de centra van de kenmerken P^ en P2 verbindt maakt met de X-richting. Bij het uitrichten van het kenmerk P2 ten- opzichte van het kenmerk M-j wordt 20 het substraat bewogen, bijvoorbeeld door een kombinatie van verplaatsing en draaiing, zodat tijdens deze uitrichting een eventuele hoekfout geëlimineerd wordt. Omdat ook tijdens de overgang van de stand 2 naar de stand 3 de verplaatsing van het substraat, met het interferometersysteem gemeten wordt is ook de afstand tussen de 25 substraatkenmerken P-j en P2 bekend. Er kan dan tijdens het repeterend afbeelden van het maskerpatroon C op het substraat gekorrigeerd worden voor variaties in deze afstand, welke variaties bijvoorbeeld veroorzaakt kunnen worden door thermische uitzetting van het substraat of door kromtrekken van dit substraat.

30 Na het uitvoeren van de uitrichtprocedure volgens de uitvinding zijn het masker en het substraat niet alleen in de X- en Y-richting goed ten opzichte van elkaar uitgericht maar is ook een eventuele hoekfout tussen de lijn die de centra van de maskerkenmerken verbindt en de lijn die de centra van de substraatkenmerken verbindt, 35 geëlimineerd. Bovendien is dan informatie verkregen over de vergroting waarmee het maskerpatroon wordt afgebeeld, en over de thermische uitzettingen en vervormingen van het substraat en het masker, zodat de Λ ' " * · _ 1. j$ PHN 11.682 16 vergroting van het belichtingsapparaat aangepast kan worden en de systemen voor het ten opzichte van elkaar verplaatsen van het substraat en het masker geijkt kunnen worden.

Bij deze uitrichtprocedure worden alleen de kenmerken op 5 het substraat en op het masker als referenties gebruikt in kombinatie met het verplaatsingsmeetsysteem. Er behoeft niet gerefereerd te worden aan het gestel, of aan een onderdeel van dit gestel, van het apparaat, zodat instabiliteiten van dit apparaat geen invloed hebben op de uitrichtnauwkeurigheid.

10 In plaats van een tweedimensionaal interferometersysteem kan ook een ander verplaatsingsmeetsysteem, bijvoorbeeld een rastermeetsysteem, gebruikt worden voor het bepalen van de verplaatsing van het substraat. Essentieel is slechts dat een dergelijk meetsysteem een tweedimensionaal koördinatensysteem vastlegt in het substraatvlak, 15 en daarmee een aantal referentiepunten in dit vlak.

Opgemerkt wordt dat de in figuur 4 vastgelegde volgorde van uitrichten niet essentieel is; er kan ook een andere volgorde of een andere uitrichtkombinatie gebruikt worden. Belangrijk is slechts dat twee maskerkenmerken ten opzichte van drie substraatkenmerken worden 20 uitgericht, waarbij twee van de drie substraatkenmerken dezelfde kenmerken kunnen zijn, zoals in figuur 4 is aangegeven.

Het is echter ook mogelijk drie aparte substraatkenmerken te gebruiken, zoals in figuur 5 schematisch is aangegeven. Een van deze kenmerken, P.j, bevindt zich aan een zijde van het gebied W’ waarin 25 het maskerpatroon meervoudig afgebeeld moet worden en de twee andere kenmerken P2 en P3 aan de andere zijde van dit gebied. Zoals in figuur 5 is weergegeven, worden de twee substraatkenmerken P2 en P3 gelijktijdig ten opzichte van de maskerkenmerken M2 en uitgericht, zodat in één uitrichtstap vier van de hierboven genoemde 30 zes parameters bepaald worden. De andere twee parameters worden verkregen door verplaatsen van het substraat zodanig dat het kenmerk P^ onder een der maskerkenmerken M2, komt te liggen en door uitrichten van het kenmerk P^ ten opzichte van een der kenmerken M2, M.j. Ook hierbij wordt weer gebruik gemaakt van het 35 substraatverplaatsingsmeetsysteem.

Bij het op elkaar afbeelden van de uitrichtkenmerken wordt het projektielenzenstelsel gebruikt. Echter, indien de PHK 11.682 17 uitrichtprocedure volgens figuur 4 gebruikt wordt, worden door het beeldveld van dit lenzenstelsel geen beperkingen gesteld aan de uitrichtinrichting omdat steeds slechts één maskerkenmerk op één substraatkenmerk wordt afgebeeld. De substraatkenmerken behoeven zich 5 niet gelijktijdig in het beeldveld van het projektielenzenstelsel te bevinden. Daardoor is het mogelijk de inrichting zodanig te konstrueren dat de beide uitrichtsystemen AS1 en AS2 in tegengestelde richting en symmetrisch ten opzichte van de optische as AA' van het lenzenstelsel PD verschoven kunnen worden, zoals aangegeven met de 10 pijlen en D2 in figuur 3. Dan kan de inrichting gebruikt worden voor diverse soorten projektielenzenstelsels met verschillende groottes van het voorwerpsveld en voor diverse maskers met verschillende afstanden tussen de maskerkenmerken.

In plaats van twee, of drie, buiten het projektiegebied 15 W' gelegen substraatkenmerken kunnen ook vier buiten dit gebied gelegen, en in twee paren gerangschikte, substraatkenmerken gebruikt worden, zoals in figuur 6 is aangegeven. Het kenmerkenpaar ,P£ kan uitgericht worden met de procedure die aan de hand van figuur 4 beschreven is. Daarnaast kunnen de extra kenmerken P3 en P4 op 20 analoge manier uitgericht worden, waarbij weer een van de maskerkenmerken M|, M2 op de twee substraatkenmerken wordt uitgericht en het tweede maskerkenmerk ten opzichte van één van de substraatkenmerken, dit alles weer in samenwerking met het substraatverplaatsingsmeetsysteem.

25 De uitrichtprocedure volgens figuur 6 kan met voordeel worden toegepast indien in het substraat vervormingen en instabiliteiten optreden die niet cirkelsymmetrisch zijn, maar verlopen in een richting onder een willekeurige hoek met de X-as. Via de uitrichtprocedure volgens figuur 6 wordt ook over deze vervormingen en andere 30 onregelmatigheden informatie verkregen, die weer gebruikt wordt bij het regelen van de verplaatsingen en/of vergrotingen tijdens het repeterend belichten met het maskerpatroon van het substraat.

Tot nu toe is alleen gesproken over substraatkenmerken die buiten het gebied W' op het substraat waarin het maskerpatroon 35 meervoudig afgebeeld moet worden gelegen zijn, welke substraatkenmerken gebruikt worden om het maskerpatroon en het substraat uit te richten vóórdat met het repeterend afbeelden begonnen wordt. Er kunnen PHN 11.682 18 echter ook substraatkenmerken, bijvoorbeeld rasters aangebracht zijn tussen de deelgebiedjes waarbinnen telkens één maskerpatroonafbeelding gevormd wordt, zoals in figuur 7 aangegeven is. Deze substraatrasters Pd bestaan uit twee deelrasters Pd j en P^2 5 waarvan de rasterlijnen in de Y-richting, respektievelijk de X-richting, verlopen en die dienen voor het uitrichten in de X-richting, respektievelijk de Y-richting. Deze rasters behoeven niet voor elke richting twee deelrasters met een verschillende rasterperiode te hebben, omdat bij gebruik van deze rasters het uitrichtsysteem slechts een zeer 10 klein invangbereik behoeft te hebben. Het doel vein twee deelrasters voor elk van de twee richtingen, welke deelrasters verschillende rasterperiodes hebben, in het rasterkenmerk volgens figuur 2 is het invangbereik van het uitrichtsysteem te vergroten.

De substraatrasters P^ tussen de gebiedjes W^' 15 maken het mogelijk om voor elke maskerpatroonafbeelding afzonderlijk uit te richten. Daarbij kunnen de in het voorgaande beschreven werkwijze en inrichting gebruikt worden met dezelfde maskerkenmerken die gebruikt worden bij het uitrichten van de substraatkenmerken gelegen buiten het gebied W'. Er kan nu ook gekorrigeerd worden voor lokale vervormingen 20 en andere onregelmatigheden in het substraat.

De nauwkeurigheid van de inrichting wordt aanzienlijk verhoogd door de uitgangssignalen van de detektoren 13 en 13' met een vaste frequentie te moduleren. Daartoe kan, zoals in het artikel in "SPIE", Vol. 470 "Optical Microlithography" III "Technology for the next 25 Decade" 1984, pag. 62-69 beschreven is, het masker M en daarmee bijvoorbeeld het maskerkenmerk Mj periodiek bewogen worden. Een beter alternatief voor het verkrijgen van een dynamisch uitrichtsignaal, dat beschreven is in het Amerikaanse octrooischrift no. 4.251.160, en waarmee ook de nauwkeurigheid van de uitrichtinrichting volgens de 30 uitvinding kan worden verhoogd, is in figuur 3 aangegeven.

Alvorens het kenmerk M2 te bereiken heeft de bundel b.j het polarisatiegevoelige deelprisma 2 doorlopen zodat deze bundel lineair gepolariseerd is en een bepaalde polarisatierichting heeft. Vervolgens doorloopt de bundel b^ een plaat 8 uit dubbelbrekend 35 materiaal, bijvoorbeeld kwarts, waarvan de optische as een hoek van 45° maakt met de polarisatierichting van de uit het prisma 2 tredende bundel. Het element 8 kan ook bestaan uit een Savart-plaat of uit een ; ” * V»

* . - - · sJ

PHN 11.682 19 prisma van Wollaston. Uit de plaat 8 treden twee onderling loodrechte gepolariseerde bundels die, ter plaatse van het maskerkenmerk M2 ten opzichte van elkaar verschoven zijn over een bepaalde afstand die bepaald wordt door de geometrie van het kenmerk M2. Bij gebruik van 5 rasters als uitrichtkenmerken is de genoemde afstand gelijk aan de helft van de rasterperiode van het raster M2. Vóór de detektor 13 zijn een polarisatiemodulator 18 en een polarisatieanalysator 19 aangebracht. De modulator 18, bijvoorbeeld een elasto-optische modulator, wordt gestuurd door een spanning νβ geleverd door een 10 generator 20. Daardoor wordt de polarisatierichting van de door de modulator tredende bundel alternerend over 90° geschakeld. De analysator 19 heeft dezelfde hoofdrichting, of doorlaatrichting, als het polarisatiegevoelige deelprisma 2 zodat alternerend een eerste stralingsbundel met een eerste polarisatierichting welke bundel 15 bijvoorbeeld een niet verschoven afbeelding van P^ op M2 gevormd heeft, en een tweede stralingsbundel met een tweede polarisatierichting, welke bundel bijvoorbeeld een over een halve rasterperiode verschoven beeld van P^ op M2 gevormd heeft, naar de detektor 13 doorgelaten.

Het signaal van de detektor 13 wordt versterkt en verwerkt in een 20 fasegevoelig detektiecircuit 21 waaraan tevens het signaal VB is toegevoegd. Het uitgangssignaal SA is het gewenste dynamische uitrichtsignaal.

Bij gebruik van rasters als uitrichtkenmerken kunnen . grote voordelen behaald worden door een diafragma in de weg van de 25. uitrichtbundel aan te brengen. Zoals in figuur 3 getoond is kunnen in de stralingsweg tussen het rasterkenmerk M2 en het detektiestelsel 13 twee lenzen 10 en 22 aangebracht zijn. De lens 10 brengt een afbeelding van de pupil van het projektielenzenstelsel PL tot stand en in het vlak van deze afbeelding is een diafragma 23 aangebracht. De werking van deze 30 lenzen en van het diafragma kan het best worden begrepen aan de hand van figuur 8 waarin schematisch de voor de afbeelding van de rasters P^ en M2 op de detektor 13 belangrijke elementen zijn weergegeven.

In deze figuur is het projektielenzenstelsel weer met PL aangeduid. Dit stelsel bestaat uit een groot aantal lenselementen die 35. niet afzonderlijk weergegeven zijn. Het stelsel PL heeft een uittreepupil die, gezien vanaf het masker M gelegen is in het vlak 25.

Het vlak 25 is dus het vlak waarin de uittreepupil wordt afgebeeld door J· Vv PHN 11.682 20 de lenselementen van het stelsel PL die zich boven dit vlak bevinden.

De door het substraatraster P1 gereflekteerde bundel is door dit raster opgesplitst in een nulde orde bundel b^(0), twee eerste orde deelbundels b^i+1) en b^f-1) en een aantal hogere ordes 5 deelbundels, die voor het begrip van de afbeelding niet essentieel zijn en daarom niet weergegeven zijn. Al deze deelbundels samen geven in het vlak van het masker M een getrouwe afbeelding, P-j', van het raster

Pj. Deze afbeelding wordt tot stand gebracht door het projektielenzenstelsel PL·. Er is voor gezorgd dat bij een goede 10 uitrichting van het substraat en het maskerpatroonbeeld het beeld P.)' samenvalt met het raster M2- Zoals in figuur 8 is aangegeven, zijn in het vlak 25 de in de verschillende diffraktie-ordes afgebogen deelbundels b.,(0), b^+1) en b^(-1) ruimtelijk van elkaar gescheiden. In dit vlak zou een diafragma aangebracht kunnen worden met 15 openingen ter plaatse van deelbundels, b^(+1) en b^i-1), zodat de nulde orde deelbundel en de deelbundels van de tweede en hogere ordes onderdrukt worden. De nulde orde deelbundel bevat geen informatie over de positie van het raster P.j. De intensiteit van deze deelbundel kan in afhankelijkheid van de geometrie van het raster, met name de diepte 20 van' de rastergroeven en de verhouding van de breedte van deze groeven tot de breedte van de rastertussenstroken aanzienlijk zijn vergeleken met de intensiteit van de eerste orde deelbundel. Door onderdrukken van de nulde orde deelbundel kan het kontrast in de afbeelding P^' aanzienlijk worden verhoogd. Doordat de tweede en hogere ordes 25 deelbundels onderdrukt worden hebben onregelmatigheden in het raster P^ geen invloed op het uitrichtsignaal. Bij gebruik van alleen de eerste orde deelbundels wordt als het ware de tweede harmonische van het raster P^ afgeheeld, met andere woorden de afbeelding ' heeft, afgezien van de vergroting M van het projektielenzenstelsel PL·, een 30 periode die de helft is van die van het raster P^. Indien er voor gezorgd wordt dat de rasterperiode van het raster M2 gelijk is aan die van de afbeelding P1', dus gelijk is aan 1M maal de 1 1 rasterperiode van het raster P^, is de nauwkeurigheid waarmee de rasters M2 en P^ uitgericht worden tweemaal zo groot dan in het 35 geval de volledige bundel b^ voor de afbeelding gebruikt wordt.

In werkelijkheid is een diafragma dat de hierboven beschreven funktie vervuld aangebracht buiten het projektielenzenstelsel ' ’ ' ·· * ·) PHN 11.682 21 PL·. Zoals duidelijk zal zijn kan dit diafragma alleen zijn funktie vervullen indien het geplaatst is in een vlak waar de deelbundels van de verschillende buigingsordes goed gescheiden zijn. Een dergelijk vlak wordt gekreëerd met behulp van de lens 10 die het vlak 25, het vlak 5 van de pupil van het stelsel PL, afbeeldt in een vlak 25'. In dit vlak is het diafragma 23 geplaatst. 0e tweede lens, 22, zorgt er, samen met de lens 10, voor dat het raster M2 en het daarop gesuperponeerde beeld P-l' van het raster P-j wordt afgebeeld op de detektor 13. Het diafragma bevat openingen 26 en 27.

10. Omdat de bundel bf voordat hij op het raster M2 invalt niet gefilterd is, bevat hij in principe alle diffraktie-ordes.

De rasterperiode van het raster M2 bepaalt onder welke hoeken de deelbundels van de verschillende diffraktie-ordes worden afgebogen door dit raster, dus welke deelbundels afkomstig van het substxaatraster P^ 15 en het maskerraster M2 worden doorgelaten naar de detektor 13. Er is voor gezorgd dat de gedeelten van de eerste ordes deelbundels van het raster Pf die door het raster M2 niet worden afgebogen, dus de nulde orde gedeeltes van de bundels b1(+1) en b1(-1) worden doorgelaten.

Deze bundelgedeeltes kunnen worden voorgesteld door: b1(+1,0) en 20 bj(-1,Ö), waarin de tweede index de diffraktie-orde van het maskerraster M2 voorstelt.

Omdat het door het raster M2 in de +1 orde afgebogen gedeelte van de bundel b^(+1), dus de deelbundel b^(+1,+1) samenvalt met de deelbundel b^-1,0) wordt ook de deelbundel b1 (+1,+1) door de 25 opening 27 doorgelaten. Het door het raster M2 in de -1 orde afgebogen gedeelte van de deelbundel b.j(-1), dus de deelbundel (-1,-1) valt samen met de deelbundel bj(+1,0), zodat de deelbundel b^(-1,-1) door de opening 26 wordt doorgelaten naar de detektor 13.

Alle straling, buiten de deelbundels b|(+1) en 30 b^(-1), die op het raster M2 invalt en door dit raster in de nulde orde wordt doorgelaten wordt door het diafragma 23 geblokkeerd. Daardoor wordt het kontrast van de afbeelding op de detektor nog verder verbeterd. De op het raster M2 invallende straling die door dit raster wordt afgebogen in de tweede of hogere ordes treedt niet door het 35 diafragma, zodat ook de onregelmatigheden in het maskerraster M2 het uitrichtsignaal niet kunnen beïnvloeden. Het gedeelte van de nulde orde deelbundel bj(0) afkomstig van het raster P^ dat door het PHN 11.682 22 fi raster M2 in de +1 orde of in de -1 orde wordt afgebogen komt, zo het al de lens 22 kan binnentreden, buiten de openingen 26 en 27 terecht. Aldus is bereikt dat de door het raster M2 in de nulde orde en in de eerste orde afgebogen gedeeltes van de eerste orde deelbundels van het 5 raster naar de detektor worden doorgelaten, met alle voordelen van dien.

Opgemerkt wordt dat in figuur 8 slechts de situatie in één vlak is weergegeven.' Omdat de rasters P^ en M2 tweedimensionale rasters zijn, treden ook diffrakties op in een tweede 10 vlak loodrecht op het vlak van tekening van figuur 8. Het diafragma 23 bevat dan ook naast de openingen 26 en 27 twee verdere openingen 28 en 29 die vóór de tweede dimensie gelijksoortige diffraktie-ordes doorlaten als de openingen 26 en 27 voor de eerste dimensie.

Omdat het projektielenzenstelsel PL is ontworpen voor de 15 golflengte van de projektiebundel PB, die in verband met het gewenste grote oplossend vermogen zo klein mogelijk moet zijn, en het uitrichten geschiedt met een bundel b die een andere golflengte heeft, kan de vergroting waarmee het stelsel PL het raster P^ afbeeldt iets afwijken van de gewenste vergroting en kan bovendien het beeld van P^ iets 20 buiten het vlak van het masker M gelegen zijn. Om daarvoor te kompenseren is in de weg van de bundel b^ een stelsel 4, bestaande uit minstens twee elementen aangebracht. Het stelsel 4 is in linkerbeneden-gedeelte van figuur 3 vergroot weergegeven en bestaat uit drie extra spiegels 5, 6 en 7 die de stralingsweg voor de uitrichtbundel b^ 25 verlengen en een platbolle lens 9. De spiegels 5, 6 en 7 kunnen samen met de spiegel 2 aangebracht zijn op een blok doorzichtig materiaal, bijvoorbeeld glas, waarop aan de onderkant de λ/4-plaat 3 en aan de bovenkant de dubbelbrekende plaat 8, of Savart-plaat of prisma van Wollaston, en de lens 9 aangebracht zijn. De kombinatie van de spiegels 30 5, 6 en 7 en de lens 9 zorgt er samen met het projektielenzenstelsel PL voor dat het beeld van het kenmerk P^ de goede maat heeft en op de juiste axiale positie gevormd wordt. Een alternatief voor het samenstel van de spiegels 5, 6 en 7 en de lens 9 kan gevormd worden door een kombinatie van een platbolle lens 41 en een dubbelbolle lens 42, 35 zoals in het linkerbeneden-gedeelte van figuur 3 met streeplijnen is aangegeven.

Vanzelfsprekend geldt datgene dat ten aanzien van het 8 $ f5 f3 $ 7, $ -s& V - ï? W "V V* V1 PHN 11.682 23 uitrichten van de kenmerken M2 en , met het systeem AS^, gezegd is met betrekking tot het opwekken van een dynamisch foutsignaal, tot het orde-diafragma en tot de golflengtekompensatiemiddelen ook ten aanzien van het uitrichten, met het systeem AS2, van respektievelijk 5 de kenmerken en P| ten opzichte van elkaar en de kenmerken Mj en P2 ten opzichte van elkaar.

Omdat de beschreven uitrichtinrichting onafhankelijk werkt van het soort patroon C dat zich in het masker M bevindt kan de uitvinding overal toegepast worden daar waar een zeer fijn gedetailleerd 10 patroon overgebracht moet worden op een substraat en dit patroon zeer nauwkeurig uitgericht moet worden ten opzichte van het substraat. Te denken valt daarbij aan apparaten die gebruikt worden bij de vervaardiging van geïntegreerde optische systemen of van magnetische-domeinen geheugens. Het apparaat waarmee een patroon afgeheeld wordt 15 behoeft geen repeterend afbeeldend apparaat te zijn; de uitvinding kan ook nuttig zijn in een apparaat waarin een patroon slechts eenmaal op een substraat wordt afgeheeld.

v V * s v

Claims (10)

1. Werkwijze voor het ten opzichte van elkaar uitrichten van een in een masker aanwezig maskerpatroon en een substraat waarop het maskerpatroon afgeheeld moet worden, onder gebruikmaking van in het masker en in het substraat aanwezige uitrichtkenmerken, waarbij een 5 eerste substraatkenmerk ten opzichte van een eerste maskerkenmerk en een tweede substraatkenmerk ten opzichte van het eerste maskerkenmerk worden uitgericht, bij welke uitrichtingen gebruik gemaakt wordt van het lenzenstelsel waarmee het maskerpatroon op het substraat wordt afgeheeld, met het kenmerk, dat bovendien minstens één 10 substraatkenmerk ten opzichte van een tweede maskerkenmerk wordt uitgericht onder gebruikmaking van het genoemde lenzenstelsel.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de afzonderlijke uitrichtingen na elkaar in de tijd worden uitgevoerd.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat twee 15 extra substraatkenmerken ten opzichte van de twee maskerkenmerken worden uitgericht.

4. Werkwijze volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat substraatkenmerken gelegen in het substraatgebied en tussen deelgebiedjes in elk waarvan één maskerpatroon afgebeeld moet 20 worden, uitgericht worden ten opzichte van de maskerkenmerken.

5. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens conclusie 1, 2, 3 of 4, welke inrichting voorzien is van een eerste optisch uitrichtsysteem voor het uitrichten van een eerste maskerkenmerk ten opzichte van substraatkenmerken, welk uitrichtsysteem bevat een een 25 uitrichtbundel leverende stralingsbron, een lenzenstelsel voor het op elkaar afbeelden van een substraatkenmerk en het eerste maskerkenmerk en een stralingsgevoelige detektiestelsel in de weg van de uitrichtbundel die in wisselwerking is geweest met zowel het substraatkenmerk als het eerste maskerkenmerk, waarbij het uitgangssignaal van het 30 detektiestelsel een maat is voor de onderlinge positie van de genoemde uitrichtkenmerken, met het kenmerk, dat een tweede analoog-optisch. uitrichtsysteem aanwezig is voor het ten opzichte van elkaar uitrichten van een tweede maskerkenmerk en een substraatkenmerk, waarbij het eerste en tweede uitrichtsysteem het lenzenstelsel gemeen hebben.

6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de afstand tussen de optische assen van de twee uitrichtsystemen instelbaar is. y* t e 4 PHN 11.682 25

7. Inrichting volgens conclusie 5 of 6, met het kenmerk, dat de substraatkenmerken worden gevormd door fase-diffraktierasters en de maskerkenmerken door amplitude-diffraktierasters.

8. Inrichting volgens conclusie 5, 6 of 7, met het kenmerk, 5 dat in elk van de optische uitrichtsystemen in de stralingsweg van de uitrichtbundel tussen het lenzenstelsel en het stralingsgevoelige detektiestelsel met periodieke signalen gestuurde middelen aanwezig zijn voor het periodiek ten opzichte van elkaar verplaatsen van een door het detektiestelsel waargenomen maskerkenmerk en de afbeelding op dit 10 kenmerk van een substraatkenmerk.

9. Inrichting volgens conclusie 5, 6, 7 of 8, met het kenmerk, dat in elk van de optische uitrichtsystemen in de stralingsweg van de uitrichtbundel tussen het masker en het stralingsgevoelige detektiestelsel een tweede lenzenstelsel is aangebracht voor het 15 afbeelden van de pupil van het lenzenstelsel dat beide uitrichtsystemen gemeen hebben, en dat in het vlak van de pupilafbeelding een diafragma is aangebracht dat openingen bevat op die posities die getroffen worden door bundelgedeeltes die bestaan uit door een maskerraster in de nulde en eerste ordes afgebogen gedeeltes van de door een substraatraster in 20 de eerste diffraktie-ordes afgebogen deelbundels.

10. Inrichting volgens een der conclusies 5 tot en met 9, met het kenmerk, dat in elk van de optische uitrichtsystemen in de stralingsweg van de uitrichtbundel tussen het lenzenstelsel dat beide uitrichtsystemen gemeen hebben en het maskerkenmerk een optisch 25 korrektie-element is aangebracht voor het korrigeren van de grootte en dé axiale positie van de door dit lenzenstelsel gevormde afbeelding van een substraatkenmerk. ^ > *1 ^ -T λ ' / J