JPH0760789B2 - 写真製版ツールを制御する方法 - Google Patents
写真製版ツールを制御する方法Info
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Landscapes
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はマスクあるいは焦点板に
対して半導体ウェファを移動させるステッパを含み、写
真製版による半導体素子並びにその他の層化素子の構成
に関し、特にマスクに対するウェファの位置決めに対す
る精度を増大させるためにフォトレジスト層に形成した
アラインメントマークの潜像を利用することに関する。
対して半導体ウェファを移動させるステッパを含み、写
真製版による半導体素子並びにその他の層化素子の構成
に関し、特にマスクに対するウェファの位置決めに対す
る精度を増大させるためにフォトレジスト層に形成した
アラインメントマークの潜像を利用することに関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば集積回路を含む多様な形態の半導
体素子が基板上に材料の層をつくり、その材料の一部を
エッチングし、続いてドーパントを含みうるその他の物
質を被着する過程により構成される。各種の半導体構造
を正確に確実に形成するよう種々材料の位置が正確に制
御される。典型的にはフォトレジスト層が被着され、マ
スクを含む写真製版装置により露光され希望する構造要
素の形状を二次元で画成する。単一のウェファから多数
のチップを構成する場合、いずれか１個のチップを構成
するのに用いたマスクが他のチップの構成にも使用され
る。このことは各々のチップの個々のウェファ領域即ち
ダイを露光するためにマスクを含む光学系によりウェフ
ァをステッピングすることにより達成される。各ダイに
おいて、光学系により典型的には紫外線を用いてフォト
レジストが露光されフォトレジスト層にマスクの潜像を
形成する。次いでウェファはステッパから取り外され、
フォトレジストに現像液が付与され潜像を現像する。露
光されたフォトレジストの現像に対して選択したエッチ
ングによりフォトレジストの一部を除去し材料被着の次
の過程あるいはその他のタイプのエッチング過程のため
にウェファを調整する。後の製造過程においてウェファ
はダイを別のマスクに対して露光すべくステッパに戻さ
れる。
体素子が基板上に材料の層をつくり、その材料の一部を
エッチングし、続いてドーパントを含みうるその他の物
質を被着する過程により構成される。各種の半導体構造
を正確に確実に形成するよう種々材料の位置が正確に制
御される。典型的にはフォトレジスト層が被着され、マ
スクを含む写真製版装置により露光され希望する構造要
素の形状を二次元で画成する。単一のウェファから多数
のチップを構成する場合、いずれか１個のチップを構成
するのに用いたマスクが他のチップの構成にも使用され
る。このことは各々のチップの個々のウェファ領域即ち
ダイを露光するためにマスクを含む光学系によりウェフ
ァをステッピングすることにより達成される。各ダイに
おいて、光学系により典型的には紫外線を用いてフォト
レジストが露光されフォトレジスト層にマスクの潜像を
形成する。次いでウェファはステッパから取り外され、
フォトレジストに現像液が付与され潜像を現像する。露
光されたフォトレジストの現像に対して選択したエッチ
ングによりフォトレジストの一部を除去し材料被着の次
の過程あるいはその他のタイプのエッチング過程のため
にウェファを調整する。後の製造過程においてウェファ
はダイを別のマスクに対して露光すべくステッパに戻さ
れる。
【０００３】ウェファの表面に一連の回路パターンをプ
リントするために前述のように写真製版装置を使用する
ことはまた、半導体素子の製造における焦点板あるいは
マスクの製作にも採用しうることが注目される。一般的
に、マスクという用語を用いる場合本発明の目的に対し
ては焦点板あるいはＥ−ビームという用語あるいはマス
クレスの直接書込み制御パターンという用語を含むもの
と理解する。
リントするために前述のように写真製版装置を使用する
ことはまた、半導体素子の製造における焦点板あるいは
マスクの製作にも採用しうることが注目される。一般的
に、マスクという用語を用いる場合本発明の目的に対し
ては焦点板あるいはＥ−ビームという用語あるいはマス
クレスの直接書込み制御パターンという用語を含むもの
と理解する。
【０００４】光学系に対してウェファを正確にかつ確実
に整合させるために、製造の初期過程において、各々の
ダイを囲む限界領域においてウェファ基板上でツール位
置決めエイドを作り出すことが一般的であり、位置決め
エイドはダイのプロダクト領域外に位置する。ツール位
置決めエイドは例えば該エイドをエッチングにより形成
するように、基板の面上のくぼみとして形成すればよ
い。また一次検証エイド即ちマークを基板上に形成して
もよい。製造過程における後続の過程において、マスク
の限界領域に位置した二次検証マークはフォトレジスト
層に投影され、現像されて一次および二次検証マークを
整合させることができる。
に整合させるために、製造の初期過程において、各々の
ダイを囲む限界領域においてウェファ基板上でツール位
置決めエイドを作り出すことが一般的であり、位置決め
エイドはダイのプロダクト領域外に位置する。ツール位
置決めエイドは例えば該エイドをエッチングにより形成
するように、基板の面上のくぼみとして形成すればよ
い。また一次検証エイド即ちマークを基板上に形成して
もよい。製造過程における後続の過程において、マスク
の限界領域に位置した二次検証マークはフォトレジスト
層に投影され、現像されて一次および二次検証マークを
整合させることができる。
【０００５】前述の方法は、フォトレジストにプリント
された検証マスクを集積回路あるいはその半導体素子の
配線パターンを形像する過程においてフォトレジストの
使用を損う事なく観察せねばならないという点で問題を
生ぜしめる。フォトレジストが現像された後はフォトレ
ジストにプリントした検証マークを使用できないという
現在の方法は、ウェファはステッパから取り外され、現
像液により処理され、次いで顕微鏡で検査され、検証マ
ークと位置決めマークとの間の整合度を検出する。この
ウェファはセンドヘッド（ｓｅｎｄ−ｈｅａｄ）ウェフ
ァとして知られ、整合が劣悪の場合は処理し直す必要が
ある。次いで、ステッパは整合を訂正するよう調整さ
れ、その後後続のウェファをステッパにより処理するこ
とができる。この方法は比較的少数のウェファを処理す
べき場合や、単一のウェファに数個のプロダクトパター
ンを位置させる必要性があるためより頻繁に焦点板を変
えることが要求される場合、特に不都合である。センド
ヘッドウェファはバッチから任意に選択したプロダクト
基板であるり、その基板は無駄になる。
された検証マスクを集積回路あるいはその半導体素子の
配線パターンを形像する過程においてフォトレジストの
使用を損う事なく観察せねばならないという点で問題を
生ぜしめる。フォトレジストが現像された後はフォトレ
ジストにプリントした検証マークを使用できないという
現在の方法は、ウェファはステッパから取り外され、現
像液により処理され、次いで顕微鏡で検査され、検証マ
ークと位置決めマークとの間の整合度を検出する。この
ウェファはセンドヘッド（ｓｅｎｄ−ｈｅａｄ）ウェフ
ァとして知られ、整合が劣悪の場合は処理し直す必要が
ある。次いで、ステッパは整合を訂正するよう調整さ
れ、その後後続のウェファをステッパにより処理するこ
とができる。この方法は比較的少数のウェファを処理す
べき場合や、単一のウェファに数個のプロダクトパター
ンを位置させる必要性があるためより頻繁に焦点板を変
えることが要求される場合、特に不都合である。センド
ヘッドウェファはバッチから任意に選択したプロダクト
基板であるり、その基板は無駄になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本願は、フォトレジス
ト上にプロダクトを現像していないモニタ基板を用いて
整合性をチェックできる写真製版ツールを制御する方法
を提供することを目的とする。本発明により、フォトレ
ジストの層にプリントされた検証マークの潜像がウェフ
ァの基板上に先に作られた位置決めマークと整合させる
ために採用されている、ウェファステッパ並びに写真製
版装置を採用した製造過程により前述の課題が解決さ
れ、その他の利点が提供される。/tt明細書
ト上にプロダクトを現像していないモニタ基板を用いて
整合性をチェックできる写真製版ツールを制御する方法
を提供することを目的とする。本発明により、フォトレ
ジストの層にプリントされた検証マークの潜像がウェフ
ァの基板上に先に作られた位置決めマークと整合させる
ために採用されている、ウェファステッパ並びに写真製
版装置を採用した製造過程により前述の課題が解決さ
れ、その他の利点が提供される。/tt明細書
【０００７】
【課題を解決するための手段】そこで本発明は、加工物
の表面例えばフォトレジストで作動する写真製版ツール
を制御する方法において、 前記加工物の表面を観察す
るステップを含み、前記観察するステップが、前記表面
上の第１の位置における隣接のサイトを、位相差を与え
るように分離した第１及び第２の放射ビームで観察して
前記表面からの反射により前記ビームに誘導された位相
シフト差の変動により前記表面についてのデータを取得
し、前記位相シフト差を振幅データに変換して前記第１
の位置の潜像ポイントを作ることを含み、前記方法がさ
らに、前記第１の位置から離れた別の位置において前記
観察するステップを繰り返し、全ての潜像ポイントが前
記表面の検出された像のポイントを構成することにな
る、さらに別の潜像ポイントを取得するステップと、基
準像パターンを提供するステップと、エッジ相関総和を
用いることにより検出された前記潜像を前記基準像に相
関させるステップとを備える写真製版ツールを制御する
ことにより、加工物を現像せずに位置の整合ができる決
めできる。本発明は、露光されたフォトレジストを現像
する必要なく、従ってウェファのダイのプロダクト領域
に対する主体の潜像を保存する必要なく潜像を採用しう
るという点において有利である。従って、ステッパから
ウェファを外すことなく整合を達成しうる。適当でない
整合が判明するとすれば、ウェファをステッパから取り
外すことなく整合を直すことができ、その結果整合過程
のために露光ずみの最初のダイ、あるいは最初の複数の
ダイは喪失され、一方ウェファ上の他の全てのダイを正
確な整合状態の下で露光することができる。この構成に
おいて２つのビームは、フォトレジストの露光に必要と
されるものより低度の光子エネルギによる潜像の照射を
採用した光学装置により潜像を視察する。従って、照射
中潜像を変化させることがない。例えば、潜像をつくる
ためのフォトレジストの露光が、スペクトルの深紫外線
領域の光線を用いて達成される場合、潜像の視察はスペ
クトルの近紫外線領域での低周波数光線を用いて照射す
ることにより達成される。
の表面例えばフォトレジストで作動する写真製版ツール
を制御する方法において、 前記加工物の表面を観察す
るステップを含み、前記観察するステップが、前記表面
上の第１の位置における隣接のサイトを、位相差を与え
るように分離した第１及び第２の放射ビームで観察して
前記表面からの反射により前記ビームに誘導された位相
シフト差の変動により前記表面についてのデータを取得
し、前記位相シフト差を振幅データに変換して前記第１
の位置の潜像ポイントを作ることを含み、前記方法がさ
らに、前記第１の位置から離れた別の位置において前記
観察するステップを繰り返し、全ての潜像ポイントが前
記表面の検出された像のポイントを構成することにな
る、さらに別の潜像ポイントを取得するステップと、基
準像パターンを提供するステップと、エッジ相関総和を
用いることにより検出された前記潜像を前記基準像に相
関させるステップとを備える写真製版ツールを制御する
ことにより、加工物を現像せずに位置の整合ができる決
めできる。本発明は、露光されたフォトレジストを現像
する必要なく、従ってウェファのダイのプロダクト領域
に対する主体の潜像を保存する必要なく潜像を採用しう
るという点において有利である。従って、ステッパから
ウェファを外すことなく整合を達成しうる。適当でない
整合が判明するとすれば、ウェファをステッパから取り
外すことなく整合を直すことができ、その結果整合過程
のために露光ずみの最初のダイ、あるいは最初の複数の
ダイは喪失され、一方ウェファ上の他の全てのダイを正
確な整合状態の下で露光することができる。この構成に
おいて２つのビームは、フォトレジストの露光に必要と
されるものより低度の光子エネルギによる潜像の照射を
採用した光学装置により潜像を視察する。従って、照射
中潜像を変化させることがない。例えば、潜像をつくる
ためのフォトレジストの露光が、スペクトルの深紫外線
領域の光線を用いて達成される場合、潜像の視察はスペ
クトルの近紫外線領域での低周波数光線を用いて照射す
ることにより達成される。
【０００８】本発明の別の特徴によれば、潜像の検査
は、顕微鏡と好ましくはノマルスキ（Ｎｏｍａｒｓｋ
ｉ）の干渉コントラスト差、即ち位相シフトを有する分
離した２つのビームを潜像に焦点をあわせその２つの反
射ビームの位相シフトの変動に基づき達成される。この
ためフォトレジスト層の深さまたは屈折率あるいはこれ
ら両方が変わり楕円形に偏光した波を発生させる受光ビ
ームを発生させ、前記波は、偏光分析器を通して視察す
ると、検出器の平面において振幅の変化を生じる。この
潜像の検査の理論について説明すると、非露光領域から
露光領域においては、フォトレジスト層の厚さは減少さ
れ潜像部分であるくぼみを形成している。この露光部と
非露光部とでは、厚さ及び屈折率が違って存在する。ま
た、くぼみの両側には厚さ及び屈折率の変移領域があ
る。この領域に位相シフトの相違する２本のビームを異
なる箇所に照射すると、厚さが同じ前者の領域では２つ
のビームの位相シフトの変動はないが、後者の変移領域
の異なる部分（傾斜しているために厚さが相違する）で
は２つのビームの位相シフトの変動が生じる。具体的に
述べると傾斜している変移領域を第１及び第２のビーム
で走査する場合には、変移領域を下るか上がるかの走査
の違いにより、位相シフトの変動の符合は反転するが、
この現象はつまり、第１のビームが第２のビームに対し
て先行する場合には、下りの場合には下がるにつれて厚
さが小さくなるために第１のビームが第２のビームより
位相シフトの変化は小さいが、上りの場合にはそれとは
逆の結果になるからである。検出器はこの２つのビーム
位相シフトの変動を振幅に変換するために、電荷結合素
子（ＣＣＤ）のアレイあるいはビデコンとして構成さ
れ、検出器の平面において二次元の像のデータを抽出す
るよう走査される。検出された像にわたった強度の変動
は、それぞれマルチデジタル信号として表示される一組
のピクセルとして記憶される。記憶された信号は少なく
とも数種のグレーの色調を有し、けばけばしい（ｂｌａ
ｔａｎｔ）像を正確に観察することができる。
は、顕微鏡と好ましくはノマルスキ（Ｎｏｍａｒｓｋ
ｉ）の干渉コントラスト差、即ち位相シフトを有する分
離した２つのビームを潜像に焦点をあわせその２つの反
射ビームの位相シフトの変動に基づき達成される。この
ためフォトレジスト層の深さまたは屈折率あるいはこれ
ら両方が変わり楕円形に偏光した波を発生させる受光ビ
ームを発生させ、前記波は、偏光分析器を通して視察す
ると、検出器の平面において振幅の変化を生じる。この
潜像の検査の理論について説明すると、非露光領域から
露光領域においては、フォトレジスト層の厚さは減少さ
れ潜像部分であるくぼみを形成している。この露光部と
非露光部とでは、厚さ及び屈折率が違って存在する。ま
た、くぼみの両側には厚さ及び屈折率の変移領域があ
る。この領域に位相シフトの相違する２本のビームを異
なる箇所に照射すると、厚さが同じ前者の領域では２つ
のビームの位相シフトの変動はないが、後者の変移領域
の異なる部分（傾斜しているために厚さが相違する）で
は２つのビームの位相シフトの変動が生じる。具体的に
述べると傾斜している変移領域を第１及び第２のビーム
で走査する場合には、変移領域を下るか上がるかの走査
の違いにより、位相シフトの変動の符合は反転するが、
この現象はつまり、第１のビームが第２のビームに対し
て先行する場合には、下りの場合には下がるにつれて厚
さが小さくなるために第１のビームが第２のビームより
位相シフトの変化は小さいが、上りの場合にはそれとは
逆の結果になるからである。検出器はこの２つのビーム
位相シフトの変動を振幅に変換するために、電荷結合素
子（ＣＣＤ）のアレイあるいはビデコンとして構成さ
れ、検出器の平面において二次元の像のデータを抽出す
るよう走査される。検出された像にわたった強度の変動
は、それぞれマルチデジタル信号として表示される一組
のピクセルとして記憶される。記憶された信号は少なく
とも数種のグレーの色調を有し、けばけばしい（ｂｌａ
ｔａｎｔ）像を正確に観察することができる。
【０００９】上記の潜像の検出理論の説明より干渉コン
トラスト差（ＤＩＣ）即ち２つのビームを顕微鏡で照射
する方法では、位相シフトの変動により検出された像
が、フォトレジストの深さが低減している明るい領域
（位相シフトがプラスに変動）と、フォトレジストの深
さが増大する暗い領域（位相シフトがマイナスに変動）
とを示すという事実である。これらの２つの領域の間で
ある平坦な領域では、像はグレーの中間値（位相シフト
の変動はない）を示す。紫外線放射にフォトレジスト材
を露光することによりフォトレジストの厚さをわずかに
低減させ、かつ屈折率を変化させる。例えば２ミクロン
の幅を有する線が、明るい縞の長さから離間した暗い縞
の長さとして検出された像に現われ、これら２つの縞
は、中心で前述の２ミクロンの幅だけ離間している。縞
の幅は通常の深さと屈折率並びに低減した厚さと変更さ
れた屈折率との間の遷移領域の幅の測定値である。
トラスト差（ＤＩＣ）即ち２つのビームを顕微鏡で照射
する方法では、位相シフトの変動により検出された像
が、フォトレジストの深さが低減している明るい領域
（位相シフトがプラスに変動）と、フォトレジストの深
さが増大する暗い領域（位相シフトがマイナスに変動）
とを示すという事実である。これらの２つの領域の間で
ある平坦な領域では、像はグレーの中間値（位相シフト
の変動はない）を示す。紫外線放射にフォトレジスト材
を露光することによりフォトレジストの厚さをわずかに
低減させ、かつ屈折率を変化させる。例えば２ミクロン
の幅を有する線が、明るい縞の長さから離間した暗い縞
の長さとして検出された像に現われ、これら２つの縞
は、中心で前述の２ミクロンの幅だけ離間している。縞
の幅は通常の深さと屈折率並びに低減した厚さと変更さ
れた屈折率との間の遷移領域の幅の測定値である。
【００１０】本発明の特徴によれば、ＤＩＣで検出され
た像の前述の特徴によって、検出された像のコンポルー
ション並びに検証マークの基準像との整合により検出さ
れた検出マークの正確な位置の検出に対するノイズの作
用を低減できるようにする。前記のノイズは例えばアル
ミニウムの被着並びにウェファに存在しうるポリシリコ
ンのファセットとから発生する。検出された二次検証マ
ークの重心を一次検証マークの重心と比較することによ
り位置エラー信号を発生させ、この信号はステッパのサ
ーボ機構のエラー信号と関連して用いられステッパの精
度を精緻にする。同様にＤＩＣ検出の像は、数個のダイ
に対する検証マークが検査され共に平均化されて位置訂
正信号を発生させるような状況下においてグローバルア
ラインメントをエンハンスするために採用しうる。
た像の前述の特徴によって、検出された像のコンポルー
ション並びに検証マークの基準像との整合により検出さ
れた検出マークの正確な位置の検出に対するノイズの作
用を低減できるようにする。前記のノイズは例えばアル
ミニウムの被着並びにウェファに存在しうるポリシリコ
ンのファセットとから発生する。検出された二次検証マ
ークの重心を一次検証マークの重心と比較することによ
り位置エラー信号を発生させ、この信号はステッパのサ
ーボ機構のエラー信号と関連して用いられステッパの精
度を精緻にする。同様にＤＩＣ検出の像は、数個のダイ
に対する検証マークが検査され共に平均化されて位置訂
正信号を発生させるような状況下においてグローバルア
ラインメントをエンハンスするために採用しうる。
【００１１】また本発明によれば、検出された像の強
度、詳しくは明るい縞あるいは暗い縞の強度は露光光線
の焦点のシャープさに応じて変動する。従って、検出さ
れた像の検査は、焦点を最良にするよう光学系を調整す
るために使用できる。さらに、露光されたフォトレジス
トの厚さ、または屈折率あるいはこれら両方は、露光
量、即ち露光の強度と露光時間とによって決まり、かつ
またフォトレジスト材の加熱量とによっても変わり、フ
ォトレジスト材は露光後ベーキングする必要があるとい
う事実を鑑みれば、検出された像の検査を露光の測定お
よびベーキングの測定値として用いることができる。
度、詳しくは明るい縞あるいは暗い縞の強度は露光光線
の焦点のシャープさに応じて変動する。従って、検出さ
れた像の検査は、焦点を最良にするよう光学系を調整す
るために使用できる。さらに、露光されたフォトレジス
トの厚さ、または屈折率あるいはこれら両方は、露光
量、即ち露光の強度と露光時間とによって決まり、かつ
またフォトレジスト材の加熱量とによっても変わり、フ
ォトレジスト材は露光後ベーキングする必要があるとい
う事実を鑑みれば、検出された像の検査を露光の測定お
よびベーキングの測定値として用いることができる。
【００１２】フォトレジストにおいて潜像を視察するこ
とに基づくフォトレジストのパラメータを測定する本発
明の理論は、フォトレジスト層が使用されている広範囲
の製造状況に適用しうることに注目すべきである。多層
半導体デバイスの構成は、構成過程においてフォトレジ
ストを採用している状況に共通して起こることを代表し
ている。しかしながら、例えばその他の重要な製造状況
は、小型化した記録ヘッドにおける強誘電性材料の構成
や各種のデバイスの構成に使用するマスクや焦点板の構
成に係わる。従って、本発明の方法は、広範囲の製造過
程に適用性があり、かつ半導体デバイスの構成に限定さ
れるものではない。また本発明は、光学露光ツールに限
定されるものでなく、むしろＥビーム、イオンおよびＸ
線露光ツールも包含する。本発明の前述の局面並びにそ
の他の特徴は添付図面と関連して以下の説明において説
明される。
とに基づくフォトレジストのパラメータを測定する本発
明の理論は、フォトレジスト層が使用されている広範囲
の製造状況に適用しうることに注目すべきである。多層
半導体デバイスの構成は、構成過程においてフォトレジ
ストを採用している状況に共通して起こることを代表し
ている。しかしながら、例えばその他の重要な製造状況
は、小型化した記録ヘッドにおける強誘電性材料の構成
や各種のデバイスの構成に使用するマスクや焦点板の構
成に係わる。従って、本発明の方法は、広範囲の製造過
程に適用性があり、かつ半導体デバイスの構成に限定さ
れるものではない。また本発明は、光学露光ツールに限
定されるものでなく、むしろＥビーム、イオンおよびＸ
線露光ツールも包含する。本発明の前述の局面並びにそ
の他の特徴は添付図面と関連して以下の説明において説
明される。
【００１３】
【実施例】図１Ａから図１Ｄまでは、後述する写真製版
装置においてウェファ２０を焦点板即ちマスクと整合さ
せるため本発明の実施において採用したアラインメント
マークを示す。図１Ａは例として６個が１組のダイ２２
を示すが実際にはウェファには数百個のダイが存在して
いることを理解すべきである。写真製版装置のステッパ
内にウェファを位置させる際ウェファ２０を初期整合さ
せるためにグローバルアラインメントマーク２４が設け
られている。
装置においてウェファ２０を焦点板即ちマスクと整合さ
せるため本発明の実施において採用したアラインメント
マークを示す。図１Ａは例として６個が１組のダイ２２
を示すが実際にはウェファには数百個のダイが存在して
いることを理解すべきである。写真製版装置のステッパ
内にウェファを位置させる際ウェファ２０を初期整合さ
せるためにグローバルアラインメントマーク２４が設け
られている。
【００１４】図１Ｂにおいては、特定の図示として、図
１Ａのウェファ２０の一部が拡大されてダイ２２と該ダ
イ２２を囲む限界領域２６とを示している。２個の一次
検証マーク２８と２個のツール位置決めマーク２８Ｂと
が限界領域２６内でダイ２２の周りに配置され、かつウ
ェファ２０の表面内に直接形成されている。本発明の実
施において、フォトレジスト層がウェファ２０の上に配
置される製造過程の間焦点板あるいはマスクにより提供
された二次検証マークがフォトレジスト層に投影され
る。そのような二次検証マーク３０が２個図１Ｂに示さ
れている。検証マーク３０は例えば図１Ｂに示すように
四角のピクチャフレーム（ｐｉｃｔｕｒｅｆｒａｍ
ｅ）、あるいは代替的な一次検証マーク２８Ａや図１Ｄ
の代替的な二次検証マークにより示されるＬ字形のよう
な希望する形状とすればよい。検証マーク３０または３
０Ａは検証マーク２８または２８Ａより著しく大きく、
かつそれらを囲むことによって、後述のようにステッパ
の光学系によりウェファ２０をステッパに初期整合させ
ると一次検証マーク２８または２８Ａが二次検証マーク
３０または３０Ａの中に入る。二次検証マーク３０また
は３０Ａは一次検証マーク２８または２８Ａより大きい
ものとして示しているが、相対的な寸法は逆にすること
によって二次検証マークを一次検証マーク（図示せず）
より小さくして後者が前者を囲むようにしうることが理
解される。
１Ａのウェファ２０の一部が拡大されてダイ２２と該ダ
イ２２を囲む限界領域２６とを示している。２個の一次
検証マーク２８と２個のツール位置決めマーク２８Ｂと
が限界領域２６内でダイ２２の周りに配置され、かつウ
ェファ２０の表面内に直接形成されている。本発明の実
施において、フォトレジスト層がウェファ２０の上に配
置される製造過程の間焦点板あるいはマスクにより提供
された二次検証マークがフォトレジスト層に投影され
る。そのような二次検証マーク３０が２個図１Ｂに示さ
れている。検証マーク３０は例えば図１Ｂに示すように
四角のピクチャフレーム（ｐｉｃｔｕｒｅｆｒａｍ
ｅ）、あるいは代替的な一次検証マーク２８Ａや図１Ｄ
の代替的な二次検証マークにより示されるＬ字形のよう
な希望する形状とすればよい。検証マーク３０または３
０Ａは検証マーク２８または２８Ａより著しく大きく、
かつそれらを囲むことによって、後述のようにステッパ
の光学系によりウェファ２０をステッパに初期整合させ
ると一次検証マーク２８または２８Ａが二次検証マーク
３０または３０Ａの中に入る。二次検証マーク３０また
は３０Ａは一次検証マーク２８または２８Ａより大きい
ものとして示しているが、相対的な寸法は逆にすること
によって二次検証マークを一次検証マーク（図示せず）
より小さくして後者が前者を囲むようにしうることが理
解される。
【００１５】図１Ｃは位置決めマーク２８および検証マ
ーク３０の誘導のさらに詳細を示す。図１Ｃにおいて
は、各マークのピクチャフレームの隅の部分が除去さ
れ、四角の形状に配置された４個の真直のセグメントを
残している。検証マーク２８，３０の各々における４個
のマークセグメントはウェファをステッパに初期整合し
たときに起りうることであるが、マーク同士の重心が相
互にずれたとしても検証マーク３０および２８の対応す
るマスクセグメント間で重なりがあるようにするに十分
長いものである。Ｘ−Ｙ座標系のＸ軸で測定した重心位
置間のずれも図１Ｃに示されている。
ーク３０の誘導のさらに詳細を示す。図１Ｃにおいて
は、各マークのピクチャフレームの隅の部分が除去さ
れ、四角の形状に配置された４個の真直のセグメントを
残している。検証マーク２８，３０の各々における４個
のマークセグメントはウェファをステッパに初期整合し
たときに起りうることであるが、マーク同士の重心が相
互にずれたとしても検証マーク３０および２８の対応す
るマスクセグメント間で重なりがあるようにするに十分
長いものである。Ｘ−Ｙ座標系のＸ軸で測定した重心位
置間のずれも図１Ｃに示されている。
【００１６】追って開示するが、座標軸例えばＸ軸に沿
って検出された像を走査することにより検証マーク２
８，３０を視察すると、マークセグメントのエッジライ
ンは検出された像の強度の変化により注目されるが、こ
れがマークの視察に採用される顕微鏡系のノマルスキ
（Ｎｏｍａｒｓｋｉ）干渉コントラスト差（ＮＤＩＣ）
レスポンスの特徴である。そのようなＮＤＩＣレスポン
スはまたＸ軸に対して平行で、かつＹ軸に対して平行の
検証マーク３０の一部を交差する走査ラインに沿って検
出された像の走査が遂行される状況について図１Ｃに示
されている。
って検出された像を走査することにより検証マーク２
８，３０を視察すると、マークセグメントのエッジライ
ンは検出された像の強度の変化により注目されるが、こ
れがマークの視察に採用される顕微鏡系のノマルスキ
（Ｎｏｍａｒｓｋｉ）干渉コントラスト差（ＮＤＩＣ）
レスポンスの特徴である。そのようなＮＤＩＣレスポン
スはまたＸ軸に対して平行で、かつＹ軸に対して平行の
検証マーク３０の一部を交差する走査ラインに沿って検
出された像の走査が遂行される状況について図１Ｃに示
されている。
【００１７】図２はステッパ内でウェファを正確に位置
づけるために採用すべき一次検証マークと二次検証マー
クの間のずれの精密測定を達成するために本発明が採用
した光学系３２を示す。光学系３２は典型的には近紫外
線である光源３４と、光源３４からの光線を平行にする
集光レンズ３６と、レンズ３６から回転器３８に入射す
る平行光線の電気ベクトルの該回転器３８とを含む。回
転器３８は電気光学液晶位相シフタからなり、該位相シ
フタはレンズ３６から回転器３８に入射する光線の電気
ベクトルの直交成分に差をつける位相シフトを導入す
る。位相シフト差の量は電圧制御装置４０から回転器３
８へ供給された電圧に応答して設定される。回転器３８
からの光線の出力ビームは線４２により示されている。
づけるために採用すべき一次検証マークと二次検証マー
クの間のずれの精密測定を達成するために本発明が採用
した光学系３２を示す。光学系３２は典型的には近紫外
線である光源３４と、光源３４からの光線を平行にする
集光レンズ３６と、レンズ３６から回転器３８に入射す
る平行光線の電気ベクトルの該回転器３８とを含む。回
転器３８は電気光学液晶位相シフタからなり、該位相シ
フタはレンズ３６から回転器３８に入射する光線の電気
ベクトルの直交成分に差をつける位相シフトを導入す
る。位相シフト差の量は電圧制御装置４０から回転器３
８へ供給された電圧に応答して設定される。回転器３８
からの光線の出力ビームは線４２により示されている。
【００１８】光学系３２はさらにビディコン４４、偏光
分析器４６、銀の層５２をプレート５０の表面に設けて
あるガラスプレート５０を含む半銀付けミラー４８と、
境界６０に沿って合流する２個のプリズム素子５６，５
８を含むノマルスキにより修正したウォラストン（Ｗｏ
ｌｌａｓｔｏｎ）プリズム５４、および顕微鏡対物レン
ズ６２を含む。また、図２にはステッパ６４の構成要
素、即ち対物レンズ６２の前方でウェファ２０を支持す
る（簡素化して図示する）ステージ６６と、光学系３２
の使用により生じた指令信号に従ってウェファ２０を整
合させるためにステージ６６を位置決めするサーボユニ
ット６８とが示されている。
分析器４６、銀の層５２をプレート５０の表面に設けて
あるガラスプレート５０を含む半銀付けミラー４８と、
境界６０に沿って合流する２個のプリズム素子５６，５
８を含むノマルスキにより修正したウォラストン（Ｗｏ
ｌｌａｓｔｏｎ）プリズム５４、および顕微鏡対物レン
ズ６２を含む。また、図２にはステッパ６４の構成要
素、即ち対物レンズ６２の前方でウェファ２０を支持す
る（簡素化して図示する）ステージ６６と、光学系３２
の使用により生じた指令信号に従ってウェファ２０を整
合させるためにステージ６６を位置決めするサーボユニ
ット６８とが示されている。
【００１９】ビディコン４４は例としてウェファ２０の
主体の像の検出器として設けてられているが、例えば電
荷結合デバイスのような別の形態の領域検出器をビディ
コン４４の代りに採用しうることを理解すべきである。
ビディコン４４は形像装置７０の一部を構成しており、
該形像装置７０はさらに走査制御装置７２と、ビディコ
ン４４に接続されたデジタイザ７４と、このデジタイザ
７４の出力端子に接続されたランダムアクセスメモリの
ようなメモリ７６とを含む。走査制御装置７２は、ビデ
ィコン４４が該ビディコン４４に入射される像をラスタ
走査できるよう向けられ、ビディコン４４が、それぞれ
が走査ラインのシーケンスの形態で像のデータを提供す
る走査フレームのシーケンスとてし像のデータを出力で
きるようにする。ビディコン４４により出力されたデジ
タイザ７４によりサンプリングされ、例えば８ビットの
ワードのマルチビットデジタルワードのシーケンスに変
換され、該マルチビットデジタルワードのシーケンスは
メモリ７６に付与され記憶される。コンピュータ８０と
タイミング回路８２とを含む像／信号プロセッサ７８が
走査制御装置７２とデジタイザ７４との作動を同期化す
るためのタイミング信号を出力する。さらに、プロセッ
サ７８はメモリ７６からデータを得るためメモリ７６を
アドレス指定する。さらに、プロセッサ７８はウェファ
２０に主体の像を発生させる過程の間電気ベクトルの必
要な回転量を提供するためにある量の位相シフトを指定
するよう電圧制御装置４０に信号を付与する。
主体の像の検出器として設けてられているが、例えば電
荷結合デバイスのような別の形態の領域検出器をビディ
コン４４の代りに採用しうることを理解すべきである。
ビディコン４４は形像装置７０の一部を構成しており、
該形像装置７０はさらに走査制御装置７２と、ビディコ
ン４４に接続されたデジタイザ７４と、このデジタイザ
７４の出力端子に接続されたランダムアクセスメモリの
ようなメモリ７６とを含む。走査制御装置７２は、ビデ
ィコン４４が該ビディコン４４に入射される像をラスタ
走査できるよう向けられ、ビディコン４４が、それぞれ
が走査ラインのシーケンスの形態で像のデータを提供す
る走査フレームのシーケンスとてし像のデータを出力で
きるようにする。ビディコン４４により出力されたデジ
タイザ７４によりサンプリングされ、例えば８ビットの
ワードのマルチビットデジタルワードのシーケンスに変
換され、該マルチビットデジタルワードのシーケンスは
メモリ７６に付与され記憶される。コンピュータ８０と
タイミング回路８２とを含む像／信号プロセッサ７８が
走査制御装置７２とデジタイザ７４との作動を同期化す
るためのタイミング信号を出力する。さらに、プロセッ
サ７８はメモリ７６からデータを得るためメモリ７６を
アドレス指定する。さらに、プロセッサ７８はウェファ
２０に主体の像を発生させる過程の間電気ベクトルの必
要な回転量を提供するためにある量の位相シフトを指定
するよう電圧制御装置４０に信号を付与する。
【００２０】作動時、回転器３８は電気ベクトルの位置
を交互に９０度回転させることにより、分析器４６を用
いて、ビディコン４４が一方のフレームを走査する間プ
リズム５４のウォラストンシャー（ｓｈｅａｒ）方向に
対して４５度、および次のフレームの間はウォラストン
シャー方向に対して１３５度の角度で入射光線を視察す
ることにより受光光線を視察することができる。前述の
視察角度は一連の走査フレームと同時に交番する。この
ため後述のように像を向上させる。
を交互に９０度回転させることにより、分析器４６を用
いて、ビディコン４４が一方のフレームを走査する間プ
リズム５４のウォラストンシャー（ｓｈｅａｒ）方向に
対して４５度、および次のフレームの間はウォラストン
シャー方向に対して１３５度の角度で入射光線を視察す
ることにより受光光線を視察することができる。前述の
視察角度は一連の走査フレームと同時に交番する。この
ため後述のように像を向上させる。
【００２１】線４２上のビームはミラー４８により反射
されプリズム５４および対物レンズ６２を介して伝播さ
れ、ウェファ２０から反射され、プリズム５６およびミ
ラー４８並びに分析器４６を介してビディコン４８まで
戻る。ウォラストンプリズム５４において、線８４を介
してプリズム５４へ反射される線４２上の光線の部分は
２本の平行のビーム８６，８８に分割され、それらは次
いでウェファ２０を照射する。ビーム８６と８８との間
の間隔が光学系３２の分解能を規定する。２本のビーム
８６，８８は離隔される以外に直線偏光され、相互に直
交する。２本のビームの間の位相シフト差は典型的に９
０度までウォラストンプリズムにより設定される。ウェ
ファ２０から反射軌道に沿って戻る２本のビーム８６，
８８が伝播される間、２本のビームはプリズム５４によ
り線８４上の１本のビームに集合される。線９０上でミ
ラー４８を出たあと、線８４上の反射された一本のビー
ムは、ミラー４８がエネルギの半分が反射の毎に失われ
る半銀付けミラーであるため、（ウェファ２０上でのエ
ネルギの吸収を無視すれば）線４２上のビームのエネル
ギの概ね１／４に等しいエネルギを有する。
されプリズム５４および対物レンズ６２を介して伝播さ
れ、ウェファ２０から反射され、プリズム５６およびミ
ラー４８並びに分析器４６を介してビディコン４８まで
戻る。ウォラストンプリズム５４において、線８４を介
してプリズム５４へ反射される線４２上の光線の部分は
２本の平行のビーム８６，８８に分割され、それらは次
いでウェファ２０を照射する。ビーム８６と８８との間
の間隔が光学系３２の分解能を規定する。２本のビーム
８６，８８は離隔される以外に直線偏光され、相互に直
交する。２本のビームの間の位相シフト差は典型的に９
０度までウォラストンプリズムにより設定される。ウェ
ファ２０から反射軌道に沿って戻る２本のビーム８６，
８８が伝播される間、２本のビームはプリズム５４によ
り線８４上の１本のビームに集合される。線９０上でミ
ラー４８を出たあと、線８４上の反射された一本のビー
ムは、ミラー４８がエネルギの半分が反射の毎に失われ
る半銀付けミラーであるため、（ウェファ２０上でのエ
ネルギの吸収を無視すれば）線４２上のビームのエネル
ギの概ね１／４に等しいエネルギを有する。
【００２２】後述するように、ウェファ２０を露光する
ことにより入射光線の軌道長さに影響させる変化を発生
させ、そのためウェファ２０から反射するとビーム８
６，８８には異なる位相シフトが発生する。従って、線
８４，９０上の合成された反射ビームは、９０度の直角
位相プラスウォラストンプリズムからの９０度の位相シ
フト、プラスウェファの異なる部分へ衝突することによ
る位相シフト差分だけ空間的にシフトした成分を有して
いる。その結果、線９０上の光線は楕円形に偏光され、
分析器４６は位相変動を振幅変動に変換してビディコン
４４に提供する。図３は、投影光学装置９２、マスクあ
るいは焦点板９４、典型的には深紫外線である光源９
６、およびこの光源９６からの光線を平行にし、焦点板
９４並びに投影光学装置９２を介して導きウェファ２０
を照射する集光レンズ組立体９８とを含むステッパ６４
の詳細を示す。ウェファ２０はチャック１００によりス
テージ６６に保持されている。位置指示装置１０２がス
テージ６６に位置され、レーザ１０４によりチャック１
００が照射され、かつ検出器１０６により反射光線が検
出されると、ステージ６６のＸおよびＹ軸位置を公知の
方法により検出することができる。さらに、公知の方法
により投影光学装置９２の軸線に対して平行のＺ軸のず
れがＸ軸位置を検出することにより提供される。図示の
簡略化のため図３ではＺ軸座標を省略している。
ことにより入射光線の軌道長さに影響させる変化を発生
させ、そのためウェファ２０から反射するとビーム８
６，８８には異なる位相シフトが発生する。従って、線
８４，９０上の合成された反射ビームは、９０度の直角
位相プラスウォラストンプリズムからの９０度の位相シ
フト、プラスウェファの異なる部分へ衝突することによ
る位相シフト差分だけ空間的にシフトした成分を有して
いる。その結果、線９０上の光線は楕円形に偏光され、
分析器４６は位相変動を振幅変動に変換してビディコン
４４に提供する。図３は、投影光学装置９２、マスクあ
るいは焦点板９４、典型的には深紫外線である光源９
６、およびこの光源９６からの光線を平行にし、焦点板
９４並びに投影光学装置９２を介して導きウェファ２０
を照射する集光レンズ組立体９８とを含むステッパ６４
の詳細を示す。ウェファ２０はチャック１００によりス
テージ６６に保持されている。位置指示装置１０２がス
テージ６６に位置され、レーザ１０４によりチャック１
００が照射され、かつ検出器１０６により反射光線が検
出されると、ステージ６６のＸおよびＹ軸位置を公知の
方法により検出することができる。さらに、公知の方法
により投影光学装置９２の軸線に対して平行のＺ軸のず
れがＸ軸位置を検出することにより提供される。図示の
簡略化のため図３ではＺ軸座標を省略している。
【００２３】図２に示すサーボ装置６８を図３において
さらに詳細に示しており、サーボ装置６８はサーボドラ
イブ１０８と総和回路１１０を含むものとして示されて
いる。２個のモータ１１２，１１４はサーボドライブ１
０８により付勢され、それぞれＸ座標およびＹ座標に沿
ってステージ６６を位置させるよう作用する。サーボド
ライブ１０８は、コンピュータ１１８により発生する線
１１６上のエラー信号に応答してステージ６６を位置決
めするためにステッパ６４に対して好ましい動的応答を
提供するよう周知の増幅器とフィルタ（図示せず）とを
含む。コンピュータ１１８は検出器１０６の位置信号に
応答して線１１６上で必要なエラー信号を発生させてス
テージ６６を焦点板９４と整合する位置まで駆動する。
またコンピュータ１１８は端子Ａを介して光源９６に接
続されて光源９６を付勢してウェファ２０上にフォトレ
ジストを露光する。また、プロセッサ７８とコンピュー
タ１１８の間が接続され、プロセッサ７８からコンピュ
ータ１１８へ露光量に対するリクエストを伝達する。
さらに詳細に示しており、サーボ装置６８はサーボドラ
イブ１０８と総和回路１１０を含むものとして示されて
いる。２個のモータ１１２，１１４はサーボドライブ１
０８により付勢され、それぞれＸ座標およびＹ座標に沿
ってステージ６６を位置させるよう作用する。サーボド
ライブ１０８は、コンピュータ１１８により発生する線
１１６上のエラー信号に応答してステージ６６を位置決
めするためにステッパ６４に対して好ましい動的応答を
提供するよう周知の増幅器とフィルタ（図示せず）とを
含む。コンピュータ１１８は検出器１０６の位置信号に
応答して線１１６上で必要なエラー信号を発生させてス
テージ６６を焦点板９４と整合する位置まで駆動する。
またコンピュータ１１８は端子Ａを介して光源９６に接
続されて光源９６を付勢してウェファ２０上にフォトレ
ジストを露光する。また、プロセッサ７８とコンピュー
タ１１８の間が接続され、プロセッサ７８からコンピュ
ータ１１８へ露光量に対するリクエストを伝達する。
【００２４】本発明によれば、図２に示す光学系３２と
形像装置７０とは図３に示す支柱１２０により投影光学
装置９２に取り付けられている。図２に示すプロセッサ
７８は図３に示すシステムと共に採用されており、プロ
セッサ７８はケーブル１２２により光学系３２と形像装
置７０とに接続され、線１２４でエラー信号をサーボ装
置６８に出力する。詳しくは、線１２４は総和回路１１
０の入力端子に接続され、そのため総和回路１１０によ
りサーボドライブ１０８に出力された信号は線１１６上
の相対的に粗いエラー信号と、線１２４上の相対的に細
かいエラー信号との要素を含んでいる。線１２４上の信
号は、検証マーク３０（図１）の潜像を用いることによ
りウェファ２０の調整の間のみ介在する。ウェファ位置
の精密調整の間、線１１６上のエラー信号は零に近い値
を有しており、一方線１２４上のエラー信号は著しく大
きく、サーボ装置６８を駆動してステージ６６を位置決
めする。
形像装置７０とは図３に示す支柱１２０により投影光学
装置９２に取り付けられている。図２に示すプロセッサ
７８は図３に示すシステムと共に採用されており、プロ
セッサ７８はケーブル１２２により光学系３２と形像装
置７０とに接続され、線１２４でエラー信号をサーボ装
置６８に出力する。詳しくは、線１２４は総和回路１１
０の入力端子に接続され、そのため総和回路１１０によ
りサーボドライブ１０８に出力された信号は線１１６上
の相対的に粗いエラー信号と、線１２４上の相対的に細
かいエラー信号との要素を含んでいる。線１２４上の信
号は、検証マーク３０（図１）の潜像を用いることによ
りウェファ２０の調整の間のみ介在する。ウェファ位置
の精密調整の間、線１１６上のエラー信号は零に近い値
を有しており、一方線１２４上のエラー信号は著しく大
きく、サーボ装置６８を駆動してステージ６６を位置決
めする。
【００２５】本発明の代替実施例として、もし適当な光
学的接続を投影光学装置９２に対して行うとすれば、投
影光学装置９２を使用することによっても位相コントラ
スト差を得ることが可能なことが注目される。
学的接続を投影光学装置９２に対して行うとすれば、投
影光学装置９２を使用することによっても位相コントラ
スト差を得ることが可能なことが注目される。
【００２６】図４Ａは、フォトレジストの表面に向けら
れた放射エネルギＥにフォトレジスト層を露光すること
の作用を示している。フォトレジストは層として基板上
に配置されている。図４Ａは、放射エネルギに露光され
ていない領域に保持されているフォトレジスト層の初期
厚さを示す。露光領域においては、フォトレジスト層の
厚さは減少されくぼみを形成している。さらに、屈折率
は２種類、即ち放射エネルギに露光されていないフォト
レジストの領域における屈折率と露光された領域におけ
る屈折率がある。図４Ａはまた、露光された領域と露光
されていない領域との間の厚さの変移を示しており、そ
の変移はフォトレジストの上面からの傾斜として示して
おり、変移は幅ｄを有し、くぼみの両側に変移領域があ
る。また図４Ａには放射エネルギに露光されることによ
り発生するくぼみの厚さ即ち深さの変化が示されてい
る。この厚さの変化は、２本のビーム８６，８８が変移
領域並びにくぼみの異なる部分に衝突するので、図２に
示す光学系３２を用いる上で重要である。その結果、光
路の長さは異なり、ビーム８６，８８の反射に加えられ
る位相シフトの差を生ぜしめる。また、屈折率が異なる
ためにビーム８６，８８の位相シフトが異なるようにさ
せる。くぼみは本発明の原理を示すために誇調して示し
てある。フォトレジスト上にマスクあるいは焦点板の形
状を投影することより発生するマスクあるいは焦点板の
潜像は露光領域から構成され、その各々は図４Ａのくぼ
みに似ている。従って、潜像は通常の検査では見えない
が本発明による光学的方法を用いれば見えるようにな
る。
れた放射エネルギＥにフォトレジスト層を露光すること
の作用を示している。フォトレジストは層として基板上
に配置されている。図４Ａは、放射エネルギに露光され
ていない領域に保持されているフォトレジスト層の初期
厚さを示す。露光領域においては、フォトレジスト層の
厚さは減少されくぼみを形成している。さらに、屈折率
は２種類、即ち放射エネルギに露光されていないフォト
レジストの領域における屈折率と露光された領域におけ
る屈折率がある。図４Ａはまた、露光された領域と露光
されていない領域との間の厚さの変移を示しており、そ
の変移はフォトレジストの上面からの傾斜として示して
おり、変移は幅ｄを有し、くぼみの両側に変移領域があ
る。また図４Ａには放射エネルギに露光されることによ
り発生するくぼみの厚さ即ち深さの変化が示されてい
る。この厚さの変化は、２本のビーム８６，８８が変移
領域並びにくぼみの異なる部分に衝突するので、図２に
示す光学系３２を用いる上で重要である。その結果、光
路の長さは異なり、ビーム８６，８８の反射に加えられ
る位相シフトの差を生ぜしめる。また、屈折率が異なる
ためにビーム８６，８８の位相シフトが異なるようにさ
せる。くぼみは本発明の原理を示すために誇調して示し
てある。フォトレジスト上にマスクあるいは焦点板の形
状を投影することより発生するマスクあるいは焦点板の
潜像は露光領域から構成され、その各々は図４Ａのくぼ
みに似ている。従って、潜像は通常の検査では見えない
が本発明による光学的方法を用いれば見えるようにな
る。
【００２７】例であるが、潜像のくぼみの形成におい
て、フォトレジスト層としてジアゾベースのポリマのフ
ォトレジンを用いる場合、露光は図３に示す光源９６に
より提供される約３５０ナノメートル（ｎｍ）の波長の
紫外線放射により行われ、一方潜像の観察は、図２に示
す光源３４により生じる約５５０ｎｍの波長の放射によ
り達成される。酸触媒のレジストの場合、フォトレジス
ト層は異なる波長を有する放射に感応する。詳しくは、
酸触媒のレジストは図３に示す光源９６により提供され
る２４０ｎｍの深紫外線に感応し、かつ図２に示す光源
３４により提供される３００ｎｍ以上の波長の放射に感
応して潜像を観察する。例として、図１Ｃに示す潜像の
構成においては検証マーク３０のセグメントの幅と長さ
はそれぞれ２ミクロンと１０ミクロンに概ね等しい。
て、フォトレジスト層としてジアゾベースのポリマのフ
ォトレジンを用いる場合、露光は図３に示す光源９６に
より提供される約３５０ナノメートル（ｎｍ）の波長の
紫外線放射により行われ、一方潜像の観察は、図２に示
す光源３４により生じる約５５０ｎｍの波長の放射によ
り達成される。酸触媒のレジストの場合、フォトレジス
ト層は異なる波長を有する放射に感応する。詳しくは、
酸触媒のレジストは図３に示す光源９６により提供され
る２４０ｎｍの深紫外線に感応し、かつ図２に示す光源
３４により提供される３００ｎｍ以上の波長の放射に感
応して潜像を観察する。例として、図１Ｃに示す潜像の
構成においては検証マーク３０のセグメントの幅と長さ
はそれぞれ２ミクロンと１０ミクロンに概ね等しい。
【００２８】図４Ｂは、ビディコン４４の像平面上に、
図２に示す光学系３２により作られた像の結果を示す。
像は図２に示すビーム８６，８８に対してウェファの主
体が異なる位相シフトを導入する個所に作られるので、
その結果像の要素はくぼみの各々の変移領域に現われ
る。異なる位相を測定することによって変移領域の傾斜
具合に応じてグレースケールでの暗さの量をシフトさせ
る。このように、検出された像は、図４Ａにおいて下方
かつ右方へ傾いている変移傾斜１２６Ａに対応する正の
ピーク１２６を示す。反対方向のピーク１２８は下方か
つ左方へ傾いている変移傾斜１２８Ａに対応するもので
ある。このように、ピーク１２６は像平面において明る
い点を示し、ピーク１２８の方は暗い点を示し、図４Ｂ
に示す像の残りの部分はグレースケールの中間レベルを
有する。ピーク１２６と１２８の幅は概ねｄ、即ち対応
する変移領域の幅に等しい。ピーク１２６と１２８との
間の間隔はみぞの幅の測定値として供される。
図２に示す光学系３２により作られた像の結果を示す。
像は図２に示すビーム８６，８８に対してウェファの主
体が異なる位相シフトを導入する個所に作られるので、
その結果像の要素はくぼみの各々の変移領域に現われ
る。異なる位相を測定することによって変移領域の傾斜
具合に応じてグレースケールでの暗さの量をシフトさせ
る。このように、検出された像は、図４Ａにおいて下方
かつ右方へ傾いている変移傾斜１２６Ａに対応する正の
ピーク１２６を示す。反対方向のピーク１２８は下方か
つ左方へ傾いている変移傾斜１２８Ａに対応するもので
ある。このように、ピーク１２６は像平面において明る
い点を示し、ピーク１２８の方は暗い点を示し、図４Ｂ
に示す像の残りの部分はグレースケールの中間レベルを
有する。ピーク１２６と１２８の幅は概ねｄ、即ち対応
する変移領域の幅に等しい。ピーク１２６と１２８との
間の間隔はみぞの幅の測定値として供される。
【００２９】図４Ｃは、後述する状況下での位相差に比
例する像の強度が入射放射エネルギに対するフォトレジ
ストの露光量に比例することを示す。こように、基準露
光量に対して、ピーク１２６または１２８（図４Ｂ）に
対する基準強度が得られる。露光を低減することによっ
て生じる一層浅いくぼみに対しては、フォトレジストの
表面の露光された部分と露光されていない部分に入射す
る観察用ビーム８６および８８（図２）の間の位相シフ
トはより少なくなる。露光量をより多くすると、くぼみ
の形状は、ビーム８６，８８の間の位相の差をより大き
くする。約２：１の露光量範囲にわたって概ね直線の関
係が得られる。
例する像の強度が入射放射エネルギに対するフォトレジ
ストの露光量に比例することを示す。こように、基準露
光量に対して、ピーク１２６または１２８（図４Ｂ）に
対する基準強度が得られる。露光を低減することによっ
て生じる一層浅いくぼみに対しては、フォトレジストの
表面の露光された部分と露光されていない部分に入射す
る観察用ビーム８６および８８（図２）の間の位相シフ
トはより少なくなる。露光量をより多くすると、くぼみ
の形状は、ビーム８６，８８の間の位相の差をより大き
くする。約２：１の露光量範囲にわたって概ね直線の関
係が得られる。
【００３０】図４Ｄは、像の強度が図３に示す投影光学
装置９２の焦点のシャープさに応答しても変わることを
示している。焦点合わせがまずいと、ピーク１２６と１
２８とは対応する傾斜１２６Ａおよび１２８Ａの傾斜が
少なくなるので大きさが低減する。最良の焦点に対して
最大の傾斜が得られ、位相を最大限変える。従って、図
４Ｄのグラフは凸形となる。
装置９２の焦点のシャープさに応答しても変わることを
示している。焦点合わせがまずいと、ピーク１２６と１
２８とは対応する傾斜１２６Ａおよび１２８Ａの傾斜が
少なくなるので大きさが低減する。最良の焦点に対して
最大の傾斜が得られ、位相を最大限変える。従って、図
４Ｄのグラフは凸形となる。
【００３１】図５は本発明による手順を実施するために
図３に示す装置を使用することを示し、この手順は投影
光学装置９２が定焦点に保たれている場合の露光量の訂
正に関するものである。前記手順は、例えば図１Ａに示
すダイ２２のようなＮ個のウェファフィールド即ちダイ
の組を露光することから始まる。露光は投影光学装置９
２およびステッパ６４により達成される。数字Ｎは１，
２，３，あるいはそれより大きい数でよい。露光後、ウ
ェファはプロセッサ７８と協働して光学系３２および形
像装置７０を採用した顕微鏡まで移される。顕微鏡は選
定したＮ個のフィールドの各々における潜像にわたって
位相差即ち像の強度を測定するために採用されている。
計算を行うための準備として、各々のフィールドに対し
て先に測定したフォトレジストの厚さがプロセッサ７８
のコンピュータ８０に入力される。そのときコンピュー
タ８０により露光量修正の計算が行われる。計算は後述
する等式を解くことにより達成されるが、その等式は公
知の技術を用いることによりコンピュータで簡単に解く
ことができる。その際、ウェファは投影光学装置９２の
露光ヘッドまで戻され、光源９６が付勢されて新しい露
光量でフォトレジストを露光する。フォトレジストは適
正に露光され、従って製造過程を再開できる。
図３に示す装置を使用することを示し、この手順は投影
光学装置９２が定焦点に保たれている場合の露光量の訂
正に関するものである。前記手順は、例えば図１Ａに示
すダイ２２のようなＮ個のウェファフィールド即ちダイ
の組を露光することから始まる。露光は投影光学装置９
２およびステッパ６４により達成される。数字Ｎは１，
２，３，あるいはそれより大きい数でよい。露光後、ウ
ェファはプロセッサ７８と協働して光学系３２および形
像装置７０を採用した顕微鏡まで移される。顕微鏡は選
定したＮ個のフィールドの各々における潜像にわたって
位相差即ち像の強度を測定するために採用されている。
計算を行うための準備として、各々のフィールドに対し
て先に測定したフォトレジストの厚さがプロセッサ７８
のコンピュータ８０に入力される。そのときコンピュー
タ８０により露光量修正の計算が行われる。計算は後述
する等式を解くことにより達成されるが、その等式は公
知の技術を用いることによりコンピュータで簡単に解く
ことができる。その際、ウェファは投影光学装置９２の
露光ヘッドまで戻され、光源９６が付勢されて新しい露
光量でフォトレジストを露光する。フォトレジストは適
正に露光され、従って製造過程を再開できる。
【００３２】図６は図５に示す過程で用いたのと同じ設
備を採用した、本発明による別の手順を示す。図６に示
す手順は、露出が一定に保たれている状況での投影光学
装置９２の焦点を修正するために使用される。本手順
は、図３に示すステッパ６４を用いて、焦点を段階的に
して図１Ａに示す最初の１０個のフィールド即ちダイ２
２を露光することから始まる。次いで、ウェファを顕微
鏡まで動かす。顕微鏡は、Ｎ個のフィールドの各々にお
ける潜像にわたって位相差即ち像の強度を測定するため
に採用されている。次いでプロセッサ７８のコンピュー
タ８０を用いて、多項式に最良に適合するものを用いて
演算により最良の焦点を計算する。演算は後述する。次
いでウェファは投影光学装置９２の露光ヘッドまで戻さ
れる。投影光学装置９２は焦点の新しい数値に焦点を合
わせ直され、その後焦点の新しい数値を用いて露光が再
開される。次いで、フォトレジストは適正に露光され、
従って半導体デバイスの構成のための装置過程を再開す
ることができる。
備を採用した、本発明による別の手順を示す。図６に示
す手順は、露出が一定に保たれている状況での投影光学
装置９２の焦点を修正するために使用される。本手順
は、図３に示すステッパ６４を用いて、焦点を段階的に
して図１Ａに示す最初の１０個のフィールド即ちダイ２
２を露光することから始まる。次いで、ウェファを顕微
鏡まで動かす。顕微鏡は、Ｎ個のフィールドの各々にお
ける潜像にわたって位相差即ち像の強度を測定するため
に採用されている。次いでプロセッサ７８のコンピュー
タ８０を用いて、多項式に最良に適合するものを用いて
演算により最良の焦点を計算する。演算は後述する。次
いでウェファは投影光学装置９２の露光ヘッドまで戻さ
れる。投影光学装置９２は焦点の新しい数値に焦点を合
わせ直され、その後焦点の新しい数値を用いて露光が再
開される。次いで、フォトレジストは適正に露光され、
従って半導体デバイスの構成のための装置過程を再開す
ることができる。
【００３３】図６Ａは潜像におけるライン幅を測定する
手順を示す。この手順はプロダクト特徴化エイドを用い
ることにより最も容易に達成される。このプロダクト特
徴化エイドでは、限界領域２６（図１Ｂ）にサンプルラ
インが構成されることにより、プロダクト領域の複雑な
パターンにおいてラインを探索することよりもむしろ都
合のよい点において長いラインを観察できる。希望に応
じて、プロダクト特徴化エイドは、特徴化エイドを見出
しやすくする所定の位置でプロダクト領域に位置させる
ことができる。例えば、特徴化エイドは、検証マーク２
８および３０（図１Ｃ）の構成において採用したものと
類似のラインセグメントとして構成することができる。
特徴化エイドとプロダクト領域自体とを露光するために
同じ光学装置や放射エネルギ源を用いるので、プロダク
ト特徴化エイドに対して得られたライン幅は、プロダク
ト領域内で形成された同様のラインに対して得られたラ
イン幅を安全に指示するものと考えてよい。図６Ａに示
す手順はプロダクト特徴化エイドと共に採用する意図の
ものである。
手順を示す。この手順はプロダクト特徴化エイドを用い
ることにより最も容易に達成される。このプロダクト特
徴化エイドでは、限界領域２６（図１Ｂ）にサンプルラ
インが構成されることにより、プロダクト領域の複雑な
パターンにおいてラインを探索することよりもむしろ都
合のよい点において長いラインを観察できる。希望に応
じて、プロダクト特徴化エイドは、特徴化エイドを見出
しやすくする所定の位置でプロダクト領域に位置させる
ことができる。例えば、特徴化エイドは、検証マーク２
８および３０（図１Ｃ）の構成において採用したものと
類似のラインセグメントとして構成することができる。
特徴化エイドとプロダクト領域自体とを露光するために
同じ光学装置や放射エネルギ源を用いるので、プロダク
ト特徴化エイドに対して得られたライン幅は、プロダク
ト領域内で形成された同様のラインに対して得られたラ
イン幅を安全に指示するものと考えてよい。図６Ａに示
す手順はプロダクト特徴化エイドと共に採用する意図の
ものである。
【００３４】前記の手順は、先に述べた方法の場合と同
様に、図３に示す設備を使用した段階的露光および焦点
により最初のＮ個のフィールド即ちダイを露光すること
から開始する。その後、ウェファは顕微鏡まで動かされ
て例えば図４Ｂに示すような位相像差を得る。像のデジ
タル化したデータはメモリ内の所定のロケーションに記
憶され、各ピクセルに対して１個のロケーションがある
ことに注目されたい。ピーク１２６の位置とピーク１２
８の位置との間のピクセル即ちデータサンプルの数は、
ライン、即ち図４Ａに示すくぼみの幅の測定値である。
次いで、測定されたライン幅は、基準ライン幅即ちセッ
ト点と測定されたライン幅を比較することにより焦点と
露光との最良の組合せを計算するために使用される。次
いで、ウェファは露光ヘッドまで戻され、焦点および露
光の新しい値がセットされる。次いで、フォトレジスト
は焦点と露光との新しい組合せによりさらに露光され所
望のライン幅を作り出す。その後、製造過程が再開され
る。
様に、図３に示す設備を使用した段階的露光および焦点
により最初のＮ個のフィールド即ちダイを露光すること
から開始する。その後、ウェファは顕微鏡まで動かされ
て例えば図４Ｂに示すような位相像差を得る。像のデジ
タル化したデータはメモリ内の所定のロケーションに記
憶され、各ピクセルに対して１個のロケーションがある
ことに注目されたい。ピーク１２６の位置とピーク１２
８の位置との間のピクセル即ちデータサンプルの数は、
ライン、即ち図４Ａに示すくぼみの幅の測定値である。
次いで、測定されたライン幅は、基準ライン幅即ちセッ
ト点と測定されたライン幅を比較することにより焦点と
露光との最良の組合せを計算するために使用される。次
いで、ウェファは露光ヘッドまで戻され、焦点および露
光の新しい値がセットされる。次いで、フォトレジスト
は焦点と露光との新しい組合せによりさらに露光され所
望のライン幅を作り出す。その後、製造過程が再開され
る。
【００３５】図７は、図１Ｂと図１Ｃとに示す検証エイ
ドを用いてマスクあるいは焦点板によりウェファの整合
を修正する方法を示す。この手順は先に示した手順と同
様図３に示す装置を用いている。本手順は、選定された
ダイを順次露光することにより最初のＮ個のフィールド
を露光することから始まる。次いで、オーバレイの検証
エイドを位置づけるために採用した顕微鏡までウェファ
が動かされる。図１Ｃを参照すれば、検証マーク２８の
重心と検証マーク３０の重心の間のずれのＸ軸成分が示
されている。対応するずれがＸ−Ｙ座標系のＹ座標にも
介在しうる。いずれか一方の座標において、いずれかの
検証マークの中心は、対向するマークセグメント間の中
間点まで、像におけるピクセルの数に関しての位置を注
目することにより得られる。本発明による方法は、選定
されたダイの各々に対して検証マークについてのＸ座標
のずれとＹ座標のずれを測定し、かつずれのオーバレイ
値の平均測定値を得る。次いで、この平均のオーバレイ
ずれを用いて、線１２４（図３）に沿って付加的なエラ
ー信号をサーボ装置６８に送り、ステッパのステージ６
６をさらに正確に位置決めすることにより２つの座標を
修正する。ウェファは修正された座標を用いることによ
り露光ヘッドまで戻され、かつフォトレジスタは新しい
オーバレイ値での条件で露光される。次いで、製造過程
を再開することができる。
ドを用いてマスクあるいは焦点板によりウェファの整合
を修正する方法を示す。この手順は先に示した手順と同
様図３に示す装置を用いている。本手順は、選定された
ダイを順次露光することにより最初のＮ個のフィールド
を露光することから始まる。次いで、オーバレイの検証
エイドを位置づけるために採用した顕微鏡までウェファ
が動かされる。図１Ｃを参照すれば、検証マーク２８の
重心と検証マーク３０の重心の間のずれのＸ軸成分が示
されている。対応するずれがＸ−Ｙ座標系のＹ座標にも
介在しうる。いずれか一方の座標において、いずれかの
検証マークの中心は、対向するマークセグメント間の中
間点まで、像におけるピクセルの数に関しての位置を注
目することにより得られる。本発明による方法は、選定
されたダイの各々に対して検証マークについてのＸ座標
のずれとＹ座標のずれを測定し、かつずれのオーバレイ
値の平均測定値を得る。次いで、この平均のオーバレイ
ずれを用いて、線１２４（図３）に沿って付加的なエラ
ー信号をサーボ装置６８に送り、ステッパのステージ６
６をさらに正確に位置決めすることにより２つの座標を
修正する。ウェファは修正された座標を用いることによ
り露光ヘッドまで戻され、かつフォトレジスタは新しい
オーバレイ値での条件で露光される。次いで、製造過程
を再開することができる。
【００３６】図８は、図１Ｂと図１Ｃとに示すピクチャ
フレームとの相似によりワイヤフレームとして指示され
た基準マークに二次元のマークを相関させることにより
検証マーク即ち位置決めマークの中心の位置を示す。図
７についての説明で注目したように、各々のマークセグ
メントに対してピーク１２６および１２８（図４Ｂ）に
より得られたマークセグメントの位置に注目することに
より検証マークの中心の測定について述べる。そのよう
なマークセグメントを図８において特定の形態で示す。
しかしながら、より正確な方法は全体の像を基準像でコ
ンボルーションすることである。コンボルーションのピ
ーク値は像と基準像とが一致したときに発生し、その一
致の個所はマークの重心の位置である。この点につい
て、コンボルーションのレスポンスは、図８に示すよう
に、種々の要素の各々に対して、インパルスレスポンス
フィルタ関数に結合しうる。前記コンボルーションを達
成する上でコンピュータ８０（図２）が解くべき実際の
数式を後述する。
フレームとの相似によりワイヤフレームとして指示され
た基準マークに二次元のマークを相関させることにより
検証マーク即ち位置決めマークの中心の位置を示す。図
７についての説明で注目したように、各々のマークセグ
メントに対してピーク１２６および１２８（図４Ｂ）に
より得られたマークセグメントの位置に注目することに
より検証マークの中心の測定について述べる。そのよう
なマークセグメントを図８において特定の形態で示す。
しかしながら、より正確な方法は全体の像を基準像でコ
ンボルーションすることである。コンボルーションのピ
ーク値は像と基準像とが一致したときに発生し、その一
致の個所はマークの重心の位置である。この点につい
て、コンボルーションのレスポンスは、図８に示すよう
に、種々の要素の各々に対して、インパルスレスポンス
フィルタ関数に結合しうる。前記コンボルーションを達
成する上でコンピュータ８０（図２）が解くべき実際の
数式を後述する。
【００３７】図９は、例として非金属基板Ｓ上に多数の
金属要素を有するデバイスを構成するための製造過程を
示す。この過程はフォトレジストＲの使用を含み、さら
に、本明細書に開示の方法を採用するために一次検証マ
ーク２８と二次検証マーク３０の使用を含む。例とし
て、図９はＡからＬまで印を付けた１２の製造過程を示
す。Ａの過程において、基板が調製される。次いで、Ｂ
の過程において、図３に示すステッパ装置を用いて基板
Ｓの上面にマークをエッチングすることにより検証マー
ク２８を作る。その後、Ｃの過程において、基板の上面
をフォトレジスト層Ｒで被覆する。Ｄの過程において、
関連の光学装置と共に焦点板９４を用いてＤの過程に示
すフォトレジストの上面に検証マーク３０の潜像を作
る。また、Ｄの過程において、プロダクト領域に対する
パターンがフォトレジストＲ上の潜像として作られる。
Ｅの過程において、露光された領域が洗滌されてくぼみ
１３０を残すようにフォトレジストが現像される。
金属要素を有するデバイスを構成するための製造過程を
示す。この過程はフォトレジストＲの使用を含み、さら
に、本明細書に開示の方法を採用するために一次検証マ
ーク２８と二次検証マーク３０の使用を含む。例とし
て、図９はＡからＬまで印を付けた１２の製造過程を示
す。Ａの過程において、基板が調製される。次いで、Ｂ
の過程において、図３に示すステッパ装置を用いて基板
Ｓの上面にマークをエッチングすることにより検証マー
ク２８を作る。その後、Ｃの過程において、基板の上面
をフォトレジスト層Ｒで被覆する。Ｄの過程において、
関連の光学装置と共に焦点板９４を用いてＤの過程に示
すフォトレジストの上面に検証マーク３０の潜像を作
る。また、Ｄの過程において、プロダクト領域に対する
パターンがフォトレジストＲ上の潜像として作られる。
Ｅの過程において、露光された領域が洗滌されてくぼみ
１３０を残すようにフォトレジストが現像される。
【００３８】金属を被着して基板Ｓの上面で金属スラグ
１３２を作ることによりくぼみ１３０を埋める製造過程
は過程Ｆで続行される。Ｇの過程において、フォトレジ
ストの残りの部分がエッチングにより除去され、Ｈの過
程においてフォトレジストＲの新しい層がスラグ１３２
の上部並びに基板Ｓの隣接した上面とに被着される。Ｉ
の過程において、検証マーク３０がフォトレジストＲの
潜像として形成される。基板を図３に示すステッパ６４
の光学系と整合させるために検証マーク２８と組み合わ
せて検証マーク３０を使用することができる。その後、
製造過程は続行しフォトレジストの一部をスラグ１３２
の両側に露光させる。次いで、Ｊの過程において、フォ
トレジストが現像されスラグ１３２の両側で洗い流され
る。次いでＫの過程において、第２の金属がスラグ１３
２の両側の肩部１３４として被着される。最後に、Ｌの
過程において、フォトレジストＲの残りの部分がスラグ
１３２の上部から除去され、基板Ｓ上で肩部１３４の間
に中央の金属スラグ１３２を設定した仕上りプロダクト
を提供する。
１３２を作ることによりくぼみ１３０を埋める製造過程
は過程Ｆで続行される。Ｇの過程において、フォトレジ
ストの残りの部分がエッチングにより除去され、Ｈの過
程においてフォトレジストＲの新しい層がスラグ１３２
の上部並びに基板Ｓの隣接した上面とに被着される。Ｉ
の過程において、検証マーク３０がフォトレジストＲの
潜像として形成される。基板を図３に示すステッパ６４
の光学系と整合させるために検証マーク２８と組み合わ
せて検証マーク３０を使用することができる。その後、
製造過程は続行しフォトレジストの一部をスラグ１３２
の両側に露光させる。次いで、Ｊの過程において、フォ
トレジストが現像されスラグ１３２の両側で洗い流され
る。次いでＫの過程において、第２の金属がスラグ１３
２の両側の肩部１３４として被着される。最後に、Ｌの
過程において、フォトレジストＲの残りの部分がスラグ
１３２の上部から除去され、基板Ｓ上で肩部１３４の間
に中央の金属スラグ１３２を設定した仕上りプロダクト
を提供する。
【００３９】図１０は、図２と類似ではあるが、ウェフ
ァ２０の主体からの作用距離が長くても許容する対物レ
ンズ６２Ａを図１０において採用している点が図２と異
なる装置を示している。このためベーキング過程におい
てウェファ２０とその上のフォトレジストを加熱するこ
とができ、作用距離が長いことによって対物レンズ６２
Ａを加熱されたフォトレジストから放出される可能性の
ある粒子から保護する。ヒータを組み入れたステージ６
６Ａがウェファ２０と、ウェファの表面にあって対物レ
ンズ６２Ａに面するフォトレジスト（図示せず）を加熱
するために使用されている。
ァ２０の主体からの作用距離が長くても許容する対物レ
ンズ６２Ａを図１０において採用している点が図２と異
なる装置を示している。このためベーキング過程におい
てウェファ２０とその上のフォトレジストを加熱するこ
とができ、作用距離が長いことによって対物レンズ６２
Ａを加熱されたフォトレジストから放出される可能性の
ある粒子から保護する。ヒータを組み入れたステージ６
６Ａがウェファ２０と、ウェファの表面にあって対物レ
ンズ６２Ａに面するフォトレジスト（図示せず）を加熱
するために使用されている。
【００４０】周知のように、フォトレジストの構成に各
種の材料を採用しうる。これらの材料のあるものはベー
キング過程に続きマスクの像を作るべく光線に露光した
後冷却することを要する。温度とベーキング間隔の持続
時間とを含むベーキング量は、紫外線の放射エネルギを
露光する場合のようにフォトレジストの深さと屈折率を
変える上で効果がある。従って、図１０に示す装置は露
光サイクルの評価と同様の要領でベーキングサイクルの
十分さを測定するために使用できる。このことは分析器
４６の近傍で添付したグラフに示されており、希望する
ベーキング量を示すセットポイントは値を増加させてい
る３種類の温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３であるより高い温度を
使用することにより容易に達成することができる。グラ
フの縦軸はベーキング過程の後でフォトレジストを視察
すると得られる位相シフト差を示す。
種の材料を採用しうる。これらの材料のあるものはベー
キング過程に続きマスクの像を作るべく光線に露光した
後冷却することを要する。温度とベーキング間隔の持続
時間とを含むベーキング量は、紫外線の放射エネルギを
露光する場合のようにフォトレジストの深さと屈折率を
変える上で効果がある。従って、図１０に示す装置は露
光サイクルの評価と同様の要領でベーキングサイクルの
十分さを測定するために使用できる。このことは分析器
４６の近傍で添付したグラフに示されており、希望する
ベーキング量を示すセットポイントは値を増加させてい
る３種類の温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３であるより高い温度を
使用することにより容易に達成することができる。グラ
フの縦軸はベーキング過程の後でフォトレジストを視察
すると得られる位相シフト差を示す。
【００４１】図１１は、ベーキングサイクルを評価する
ための図２と図３とに示す装置の使用過程を示す。この
過程はウェファの予備ベーキングから始まる。その後全
体のウェファが例えば図３に示すもののような露光ツー
ルにおいて露光される。次いで、ウェファはベーキング
ステーションまで動かされる。ウェファは加熱された真
空チャック上に位置される。次いで、図２に示す光学系
を用いて、ビディコンに提供される像において示された
ように位相シフト差を測定する。さらに、レジストレー
ションマークに対するオーバレイの整合を測定する。次
いで、位相シフト差がセットポイントにあり厚さまたは
屈折率あるいはこれら両方の変化が適正なベーキングサ
イクルにおいて達成されたものに一致していることを示
しているか検出を行うことができる。もしセット点が達
成されていないとすれば、加熱された真空チャックでの
加熱が継続され、その場合位相シフト差をさらに測定
し、オーバレイ即ちマスクを検証マークと整合させるこ
とにより位相シフトの量の増加を示すことができる。位
相シフト差がそのセットポイントに到達したものと想定
すると、次にウェファは、それを冷たいプラテンまで運
動させて冷却させ、その後フォトレジストを現像する。
ための図２と図３とに示す装置の使用過程を示す。この
過程はウェファの予備ベーキングから始まる。その後全
体のウェファが例えば図３に示すもののような露光ツー
ルにおいて露光される。次いで、ウェファはベーキング
ステーションまで動かされる。ウェファは加熱された真
空チャック上に位置される。次いで、図２に示す光学系
を用いて、ビディコンに提供される像において示された
ように位相シフト差を測定する。さらに、レジストレー
ションマークに対するオーバレイの整合を測定する。次
いで、位相シフト差がセットポイントにあり厚さまたは
屈折率あるいはこれら両方の変化が適正なベーキングサ
イクルにおいて達成されたものに一致していることを示
しているか検出を行うことができる。もしセット点が達
成されていないとすれば、加熱された真空チャックでの
加熱が継続され、その場合位相シフト差をさらに測定
し、オーバレイ即ちマスクを検証マークと整合させるこ
とにより位相シフトの量の増加を示すことができる。位
相シフト差がそのセットポイントに到達したものと想定
すると、次にウェファは、それを冷たいプラテンまで運
動させて冷却させ、その後フォトレジストを現像する。
【００４２】図１２は、例えば図３に示すステッパのグ
リッドのようなツールグリッド上でのウェファの重ね合
せを概略的に示す。ウェファの各種の要素とツールグリ
ッドとの間で何らかの小さい非整合が見い出される。グ
リッドの交差点に位置した矢印は、ウェファの対応する
部分からのグリッドの諸点とのずれを示す。ツールグリ
ッドの１つの交差点が、拡大され、ウェファの対応する
点の位置を識別するためにツールグリッドに対して行う
べき修正を示す３個のベクトルの合成として示されてい
る。このことは、潜像をエンハンスした（ｅｎｈａｎｃ
ｅ）ベクトルグローバルアラインメント法における一過
程である。３個のベクトルの各々は従来の方法により測
定したツールオフセットと、潜像に基づく本発明の方法
により測定した別のオフセットとの平均値である。これ
らの２個のベクトルのベクトル組合せにより、訂正され
たダイ位置をベクトル表示する。これらのことは以下の
数式の説明において開示している。
リッドのようなツールグリッド上でのウェファの重ね合
せを概略的に示す。ウェファの各種の要素とツールグリ
ッドとの間で何らかの小さい非整合が見い出される。グ
リッドの交差点に位置した矢印は、ウェファの対応する
部分からのグリッドの諸点とのずれを示す。ツールグリ
ッドの１つの交差点が、拡大され、ウェファの対応する
点の位置を識別するためにツールグリッドに対して行う
べき修正を示す３個のベクトルの合成として示されてい
る。このことは、潜像をエンハンスした（ｅｎｈａｎｃ
ｅ）ベクトルグローバルアラインメント法における一過
程である。３個のベクトルの各々は従来の方法により測
定したツールオフセットと、潜像に基づく本発明の方法
により測定した別のオフセットとの平均値である。これ
らの２個のベクトルのベクトル組合せにより、訂正され
たダイ位置をベクトル表示する。これらのことは以下の
数式の説明において開示している。
【００４３】図１３は、本発明の特徴による、潜像をエ
ンハンスしたグローバルアラインメントに対応する過程
を示す。この過程はサイトの、選定された数、即ちＮに
対する検証エイドの露光から始まる。次いで写真製版ツ
ールのＸ−Ｙ計測学システムを用いてツールの位置決め
エイドを位置させる。次いでウェファを顕微鏡まで下方
に動かして対応するＮ個のサイトに対する検証エイドの
位置づけと測定を行う。位置決めエイドと検証エイドと
から得たデータを使用することにより、前記過程はサイ
トの位置の訂正へと続行する。次いで、多項式が後述す
る数学に従ってデータに適合される。このことは数学で
採用される変換、回転、および倍率の項を導くことによ
り達成される。変換は特定方向の位置のずれに係わり、
回転は正しい姿勢に対するガイドの回転に係わり、倍率
は、ウェファに投影されたオーバレイの物理的サイズが
ウェファの対応する領域より僅かに異なる倍率レベルを
有することができる、図３に示す投影光学装置９２に係
わるものである。前記手順は、次いで全てのサイトの位
置を予測するよう訂正されたフイットを用いて露光ツー
ルの下でウェファを運動させることに続く。
ンハンスしたグローバルアラインメントに対応する過程
を示す。この過程はサイトの、選定された数、即ちＮに
対する検証エイドの露光から始まる。次いで写真製版ツ
ールのＸ−Ｙ計測学システムを用いてツールの位置決め
エイドを位置させる。次いでウェファを顕微鏡まで下方
に動かして対応するＮ個のサイトに対する検証エイドの
位置づけと測定を行う。位置決めエイドと検証エイドと
から得たデータを使用することにより、前記過程はサイ
トの位置の訂正へと続行する。次いで、多項式が後述す
る数学に従ってデータに適合される。このことは数学で
採用される変換、回転、および倍率の項を導くことによ
り達成される。変換は特定方向の位置のずれに係わり、
回転は正しい姿勢に対するガイドの回転に係わり、倍率
は、ウェファに投影されたオーバレイの物理的サイズが
ウェファの対応する領域より僅かに異なる倍率レベルを
有することができる、図３に示す投影光学装置９２に係
わるものである。前記手順は、次いで全てのサイトの位
置を予測するよう訂正されたフイットを用いて露光ツー
ルの下でウェファを運動させることに続く。
【００４４】前述の処理手順は、潜像を測定するために
より長い波長の放射を用いることにより実行される。し
かしながら、希望に応じて、かつもし受感検出器が利用
できるとすれば、潜像を視察するために露光用放射線と
周波数の等しい測定用放射線を用いることが可能であ
る。この場合、測定用放射線はフォトレジストのそれ以
上の露光を最小とするために露光用放射線より強度がは
るかに低くあるべきである。また、露光用放射線と同じ
周波数の測定用放射線を用いることは、検証マークの潜
像がたとえ測定用放射線により若干でも損われたとして
も依然として使用可能であることを要する。しかしなが
ら、本発明の好適実施例では潜像の測定により低周波数
の放射線を用いることを前提としている。また本発明の
好適実施例において、測定の手順は、顕微鏡が投影光学
装置に物理的に固定されている図３に示す装置が示すよ
うにその場で達成される。しかしながら、本発明の教示
は、顕微鏡が投影光学装置から物理的に離されている状
況においても使用しうる。そのような場の状況におい
て、顕微鏡を用いることは、ウェファを顕微鏡や光学装
置の投影に対して整合させるためにツールの位置決めマ
ークのような適当な手段があることを前提としている。
より長い波長の放射を用いることにより実行される。し
かしながら、希望に応じて、かつもし受感検出器が利用
できるとすれば、潜像を視察するために露光用放射線と
周波数の等しい測定用放射線を用いることが可能であ
る。この場合、測定用放射線はフォトレジストのそれ以
上の露光を最小とするために露光用放射線より強度がは
るかに低くあるべきである。また、露光用放射線と同じ
周波数の測定用放射線を用いることは、検証マークの潜
像がたとえ測定用放射線により若干でも損われたとして
も依然として使用可能であることを要する。しかしなが
ら、本発明の好適実施例では潜像の測定により低周波数
の放射線を用いることを前提としている。また本発明の
好適実施例において、測定の手順は、顕微鏡が投影光学
装置に物理的に固定されている図３に示す装置が示すよ
うにその場で達成される。しかしながら、本発明の教示
は、顕微鏡が投影光学装置から物理的に離されている状
況においても使用しうる。そのような場の状況におい
て、顕微鏡を用いることは、ウェファを顕微鏡や光学装
置の投影に対して整合させるためにツールの位置決めマ
ークのような適当な手段があることを前提としている。
【００４５】
【発明の効果】本願の写真製版ツールを制御する方法に
より、フォトレジスト上にプロダクトを現像していない
モニタ基板を用いて整合性をチェックできる。この本願
の方法は、小型化した記録ヘッドにおける強誘電性材料
の構成や各種のデバイスの構成に使用するマスクや焦点
板の構成などの広範囲の製造過程に適用性があり、かつ
半導体デバイスの構成に限定されるものではない。また
本発明は、光学露光ツールに限定されるものでなく、む
しろＥビーム、イオンおよびＸ線露光ツールも包含す
る。前述の処理手順において実施されている概念を数学
的解析を含む以下の技術的説明において詳細に説明す
る。
より、フォトレジスト上にプロダクトを現像していない
モニタ基板を用いて整合性をチェックできる。この本願
の方法は、小型化した記録ヘッドにおける強誘電性材料
の構成や各種のデバイスの構成に使用するマスクや焦点
板の構成などの広範囲の製造過程に適用性があり、かつ
半導体デバイスの構成に限定されるものではない。また
本発明は、光学露光ツールに限定されるものでなく、む
しろＥビーム、イオンおよびＸ線露光ツールも包含す
る。前述の処理手順において実施されている概念を数学
的解析を含む以下の技術的説明において詳細に説明す
る。
【００４６】１．新規の測定並びに制御機能 まず、本発明の前述の新規な特徴を要約することが有用
である。このことは、新規な測定サブシステムをいずれ
かの既存の写真製版ツールと統合することにより達成さ
れる。これにより基板の位置を制御するために使用した
Ｘ−Ｙステージ計測システムに対する依存性を排除し、
リアルタイムの、非破壊性のダイ毎の露光、焦点合わせ
およびオーバレイの検証性の柔軟性を付加する。この新
規なサブシステムは修正されたノマルスキ顕微鏡、電子
像センサ、電子像プロセッサ、自動焦点サブシステム並
びに像および信号の処理ソフトウェアとからなってい
る。 ２．露光、露光ツール焦点およびライン幅に対する新規
な測定技術 （ＳＰＩＥ会報Ｖ．４２９，５６−６４頁，１９８３年
のＥａｓｔｍａｎ，Ｊ．Ｍ．およびＺａｖｉｓｌａｎ，
Ｊ．Ｍ．の「Ａ Ｎｅｗ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｒｆａ
ｃｅ Ｍｉｃｒｏｐｒｏｆｉｌｉｎｇ Ｉｎｓｔｒｕｍ
ｅｎｔ」に記載の）ＮＤＩＣ像比率技術の展開に基き、
潜像の露光、焦点およびライン幅特性を定量化する技術
が提供されている。この技術は、電気光学位相シフタで
修正し、標準的なフルフィールド像センサを嵌装したノ
マルスキ顕微鏡を用いて実行され、像を獲得して標準的
なビデオ速度で分析できるようにしている。
である。このことは、新規な測定サブシステムをいずれ
かの既存の写真製版ツールと統合することにより達成さ
れる。これにより基板の位置を制御するために使用した
Ｘ−Ｙステージ計測システムに対する依存性を排除し、
リアルタイムの、非破壊性のダイ毎の露光、焦点合わせ
およびオーバレイの検証性の柔軟性を付加する。この新
規なサブシステムは修正されたノマルスキ顕微鏡、電子
像センサ、電子像プロセッサ、自動焦点サブシステム並
びに像および信号の処理ソフトウェアとからなってい
る。 ２．露光、露光ツール焦点およびライン幅に対する新規
な測定技術 （ＳＰＩＥ会報Ｖ．４２９，５６−６４頁，１９８３年
のＥａｓｔｍａｎ，Ｊ．Ｍ．およびＺａｖｉｓｌａｎ，
Ｊ．Ｍ．の「Ａ Ｎｅｗ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｒｆａ
ｃｅ Ｍｉｃｒｏｐｒｏｆｉｌｉｎｇ Ｉｎｓｔｒｕｍ
ｅｎｔ」に記載の）ＮＤＩＣ像比率技術の展開に基き、
潜像の露光、焦点およびライン幅特性を定量化する技術
が提供されている。この技術は、電気光学位相シフタで
修正し、標準的なフルフィールド像センサを嵌装したノ
マルスキ顕微鏡を用いて実行され、像を獲得して標準的
なビデオ速度で分析できるようにしている。
【００４７】３．新規なオーバレイ測定アルゴリズム 特殊な信号処理アルゴリズムを用いて、粒状性および基
板の不規則性による作用が最小とされた。いずれかの現
在公知の技術でこれまで測定できなかった層に対して現
在使用されているＯＬ（オーバレイ）検証ターゲットの
差異測定を可能とする。これらのアルゴリズムは差異の
あるオーバレイターゲットのＬＩ（潜像）に関して、現
像されたレジスト像に対しても同等に適用可能で、従っ
て、既存の測定ツールに対する交換アルゴリズムとして
使用しうる。
板の不規則性による作用が最小とされた。いずれかの現
在公知の技術でこれまで測定できなかった層に対して現
在使用されているＯＬ（オーバレイ）検証ターゲットの
差異測定を可能とする。これらのアルゴリズムは差異の
あるオーバレイターゲットのＬＩ（潜像）に関して、現
像されたレジスト像に対しても同等に適用可能で、従っ
て、既存の測定ツールに対する交換アルゴリズムとして
使用しうる。
【００４８】４．潜像をエンハンスしたグローバルアラ
インメント（ＬＩＥＧＡ） グローバルアラインメント手順を向上させるために現在
使用されているアルゴリズムで導入されているＥＴＲＯ
（露光ツール位置決めずれ）を排除することにより精度
を向上させる新しい技術が提供されている。この技術
は、ツールのウェファあるいは焦点板位置決め精度に依
存しない、前述したＯＬアルゴリズムの差異性を用いる
ことにより達成される。
インメント（ＬＩＥＧＡ） グローバルアラインメント手順を向上させるために現在
使用されているアルゴリズムで導入されているＥＴＲＯ
（露光ツール位置決めずれ）を排除することにより精度
を向上させる新しい技術が提供されている。この技術
は、ツールのウェファあるいは焦点板位置決め精度に依
存しない、前述したＯＬアルゴリズムの差異性を用いる
ことにより達成される。
【００４９】５．フォトレジストの露光後の熱処理の閉
ループ制御に対するプロファイリングの独特の適用 ＤＵＶ（深紫外線）に敏感なあるフォトレジスト系は露
光過程の直後所定時間並びに温度に対して加熱すること
より安定する。加熱はウェファ毎にグローバルに行う
か、あるいはこの新規なモニタ技術を用いてチップ毎に
行うかいずれか可能である。（前述の像比率技術を用い
て）ベーキング過程の間に発生するフィルム厚さの変化
をリアルタイムでモニタすることにより、加熱像現像過
程のエンドポイント制御を達成することができ、このた
め従前の予備露光処理、露光量、露出後のベーキング温
度あるいはベーキング時間と独立してプロセス完了を検
出することができる。
ループ制御に対するプロファイリングの独特の適用 ＤＵＶ（深紫外線）に敏感なあるフォトレジスト系は露
光過程の直後所定時間並びに温度に対して加熱すること
より安定する。加熱はウェファ毎にグローバルに行う
か、あるいはこの新規なモニタ技術を用いてチップ毎に
行うかいずれか可能である。（前述の像比率技術を用い
て）ベーキング過程の間に発生するフィルム厚さの変化
をリアルタイムでモニタすることにより、加熱像現像過
程のエンドポイント制御を達成することができ、このた
め従前の予備露光処理、露光量、露出後のベーキング温
度あるいはベーキング時間と独立してプロセス完了を検
出することができる。
【００５０】図１を参照すれば、パターン化したプロダ
クト領域並びに既存のオーバレイ検証パターンが本発明
により使用されている。各々の一連のレベルは、先のよ
り低いレベルに整合させることを要する。現在のレベル
は外側ボックスの形態で頂部レジスト層にＬＩを包含し
ており、一方先のレベルは先の一連の処理過程からのエ
ッチングしたパターンを有する。これらのパターンは、
交換し、反転でき、下方のパターンをエッチングした溝
の代りに隆起したラインとしうる。さらに、その他の形
状（載置（ｎｅｓｔ）や非載置（ｎｏｎ−ｎｅｓｔ））
パターン、例えばＬの中にＬ（Ｌ−ｉｎ−ａｎ−Ｌ）の
パターンを用いることができる。下方のパターンの特性
を先の処理過程の要件により変えることができる。それ
をアルミニウム、ポリシリコンあるいはその他の粒状物
質で被覆し、パターンの境界を正確に自動検出するのを
極めて難しくしうる。
クト領域並びに既存のオーバレイ検証パターンが本発明
により使用されている。各々の一連のレベルは、先のよ
り低いレベルに整合させることを要する。現在のレベル
は外側ボックスの形態で頂部レジスト層にＬＩを包含し
ており、一方先のレベルは先の一連の処理過程からのエ
ッチングしたパターンを有する。これらのパターンは、
交換し、反転でき、下方のパターンをエッチングした溝
の代りに隆起したラインとしうる。さらに、その他の形
状（載置（ｎｅｓｔ）や非載置（ｎｏｎ−ｎｅｓｔ））
パターン、例えばＬの中にＬ（Ｌ−ｉｎ−ａｎ−Ｌ）の
パターンを用いることができる。下方のパターンの特性
を先の処理過程の要件により変えることができる。それ
をアルミニウム、ポリシリコンあるいはその他の粒状物
質で被覆し、パターンの境界を正確に自動検出するのを
極めて難しくしうる。
【００５１】これらＬＩパターンはＮｕｖａｃｏｎ（ビ
ディコン）カメラや修正されたノマルスキＤＩＣ（ＮＤ
ＩＣ）顕微鏡を用いて観察される。このシステムは図２
において分離されたサブシステムとして、図３において
は他の従来のステップアンドリピート式露光ツールと統
合したものとして示されている。その他の同様の位相コ
ントラスト差法も同様に作用する。好適実施例は、フル
フィールドのノマルスキ顕微鏡を用いているが、それ程
従来のものでないツエルニック（Ｚｅｒｎｉｋｅ）ある
いはその他位相技術を用いても、ノマルスキの干渉効果
を発生させるのに捕捉した像に対して数値微分を行いう
るため、十分である。フルフィールドとは、完全な視野
が一時に多少同等に照射され、像センサが、例えばＮｕ
ｖａｃｏｎにおけるようにラスタ走査法により像を走査
するか、あるいはＣＣＤアレイを用いて平行に像を検出
することにより顕微鏡の像を検出することを意味する。
レーザビームの走査や一対のダイオード（７参照）を用
いる検出を要するその他の形像方法も十分である。像デ
ータは、各データポイントがピクセルと称せられる場合
従来の要領で二次元のグリッドでデジタル化される。Ｎ
ＤＩＣ技術は、３個の成分を重ね合わせたものから構成
された像を作る。即ち、調整可能で、かつノマルスキの
修正されたウォラストンプリズムにより規定されるシャ
ー方向に変位した２個の像と、サンプル導入ＯＰＬ差お
よびウォラストンプリズムのセッティングの結果による
２個の像の間の位相差に大きさが比例している干渉コン
トリビューションと、である。この方法をよりよく理解
するために、以下の単純化した数学的関係（１９８７年
ＳＰＩＥ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ Ｖ．７４９，１０
５−１１３頁のＦａｉｒｌｉｅ，Ｍ．Ｊ．，Ａｋｋｅｒ
ｍａｎ，Ｊ．Ｇ．，およびＴｉｍｓｉｔ，Ｒ．Ｓ．の
「Ｓｕｒｆａｃｅ Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ Ｅｖａｌｕａ
ｔｉｏｎ ｂｙ Ｉｍａｇｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎ
ＮｏｍａｒｓｋｉＤＩＣ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ」）
は像の強度、Ｉ（ｘ，ｙ）に対する種々のコントリビュ
ーションを記載している。
ディコン）カメラや修正されたノマルスキＤＩＣ（ＮＤ
ＩＣ）顕微鏡を用いて観察される。このシステムは図２
において分離されたサブシステムとして、図３において
は他の従来のステップアンドリピート式露光ツールと統
合したものとして示されている。その他の同様の位相コ
ントラスト差法も同様に作用する。好適実施例は、フル
フィールドのノマルスキ顕微鏡を用いているが、それ程
従来のものでないツエルニック（Ｚｅｒｎｉｋｅ）ある
いはその他位相技術を用いても、ノマルスキの干渉効果
を発生させるのに捕捉した像に対して数値微分を行いう
るため、十分である。フルフィールドとは、完全な視野
が一時に多少同等に照射され、像センサが、例えばＮｕ
ｖａｃｏｎにおけるようにラスタ走査法により像を走査
するか、あるいはＣＣＤアレイを用いて平行に像を検出
することにより顕微鏡の像を検出することを意味する。
レーザビームの走査や一対のダイオード（７参照）を用
いる検出を要するその他の形像方法も十分である。像デ
ータは、各データポイントがピクセルと称せられる場合
従来の要領で二次元のグリッドでデジタル化される。Ｎ
ＤＩＣ技術は、３個の成分を重ね合わせたものから構成
された像を作る。即ち、調整可能で、かつノマルスキの
修正されたウォラストンプリズムにより規定されるシャ
ー方向に変位した２個の像と、サンプル導入ＯＰＬ差お
よびウォラストンプリズムのセッティングの結果による
２個の像の間の位相差に大きさが比例している干渉コン
トリビューションと、である。この方法をよりよく理解
するために、以下の単純化した数学的関係（１９８７年
ＳＰＩＥ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ Ｖ．７４９，１０
５−１１３頁のＦａｉｒｌｉｅ，Ｍ．Ｊ．，Ａｋｋｅｒ
ｍａｎ，Ｊ．Ｇ．，およびＴｉｍｓｉｔ，Ｒ．Ｓ．の
「Ｓｕｒｆａｃｅ Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ Ｅｖａｌｕａ
ｔｉｏｎ ｂｙ Ｉｍａｇｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎ
ＮｏｍａｒｓｋｉＤＩＣ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ」）
は像の強度、Ｉ（ｘ，ｙ）に対する種々のコントリビュ
ーションを記載している。
【００５２】
【数１】
【００５３】ここで、Ｉ（ｘ，ｙ）δφβはそれぞれ、
スポット間のＯＰＬ（光路長）差による２次元の強度依
存位相シフトとウォラストン調整とを示している。ＩR
は、２個のスポットの共通の反射された強度を示す。反
射率における振幅要素はＬＩ特性を横行する際殆んど変
化せず、そのため直交した双方の偏光像に対してＩRは
一定となるものと想定している。この想定は、ＬＩ測定
に使用する実際の基板の領域に対して満足されることが
判る。
スポット間のＯＰＬ（光路長）差による２次元の強度依
存位相シフトとウォラストン調整とを示している。ＩR
は、２個のスポットの共通の反射された強度を示す。反
射率における振幅要素はＬＩ特性を横行する際殆んど変
化せず、そのため直交した双方の偏光像に対してＩRは
一定となるものと想定している。この想定は、ＬＩ測定
に使用する実際の基板の領域に対して満足されることが
判る。
【００５４】独特の応用−エネルギ量の差、ツールの焦
点およびライン幅を潜像を用いて測定するＮＤＩＣ像比
率技術の利用 典型的には、ＬＩに対して検出したＯＰＬ差は露光され
たフォトレジストと露光されていないフォトレジストと
の間の屈折率の変化および高さの差の組合せである。こ
のことは以下のように数式的に表現できる（図４参
照）。
点およびライン幅を潜像を用いて測定するＮＤＩＣ像比
率技術の利用 典型的には、ＬＩに対して検出したＯＰＬ差は露光され
たフォトレジストと露光されていないフォトレジストと
の間の屈折率の変化および高さの差の組合せである。こ
のことは以下のように数式的に表現できる（図４参
照）。
【００５５】
【数２】
【００５６】ここで、ＯＰＬｕは露光されていないレジ
ストによるＯＰＬの変化で、ｎu，ｔuはそれぞれ露光さ
れていないレジストの屈折率と厚さとである。
ストによるＯＰＬの変化で、ｎu，ｔuはそれぞれ露光さ
れていないレジストの屈折率と厚さとである。
【００５７】
【数３】
【００５８】ここで、ＯＰＬｅは露光されたレジストに
よるＯＰＬの変化で、ｎe，δtはそれぞれ露光されたレ
ジストの屈折率と厚さの変化とである。
よるＯＰＬの変化で、ｎe，δtはそれぞれ露光されたレ
ジストの屈折率と厚さの変化とである。
【００５９】
【数４】
【００６０】ここで、δφ（Ｅ）は２個のノマルスキス
ポット、即ち一方が非露光領域で、他方が露光領域のス
ポットにより検出された位相差であり、λは測定波長で
あり、Ｅはレジストに付与された平均の化学線エネルギ
量である。
ポット、即ち一方が非露光領域で、他方が露光領域のス
ポットにより検出された位相差であり、λは測定波長で
あり、Ｅはレジストに付与された平均の化学線エネルギ
量である。
【００６１】
【数５】
【００６２】厚さおよび屈折率変化の双方がエネルギの
直線的関数である場合は次のとおりである。
直線的関数である場合は次のとおりである。
【００６３】
【数６】
【００６４】ここで、γtは露光量Ｅによる厚さの僅か
の変化である。
の変化である。
【００６５】
【数７】
【００６６】ここで、αnはエネルギ量に対する屈折率
の敏感性を規定する線形係数である。これを前述の数式
に代入すると、
の敏感性を規定する線形係数である。これを前述の数式
に代入すると、
【００６７】
【数８】
【００６８】となる。
【００６９】これは、２個のノマルスキスポットの位相
差と、露光ツールに先行する供給およびベーキングステ
ーションから送られてきた付与エネルギ量Ｅと一定の厚
さｔuとの間の直線性の推定に基く関係を示す。
差と、露光ツールに先行する供給およびベーキングステ
ーションから送られてきた付与エネルギ量Ｅと一定の厚
さｔuとの間の直線性の推定に基く関係を示す。
【００７０】δφの小さい値に対して、ＬＩ変移距離ｄ
に比較してＮＤＩＣスポットの分離が大きく、ウォラス
トンセッティングがβ＝π／２の場合、以下の関係が得
られる（６を参照）。
に比較してＮＤＩＣスポットの分離が大きく、ウォラス
トンセッティングがβ＝π／２の場合、以下の関係が得
られる（６を参照）。
【００７１】
【数９】
【００７２】前記のことは、（１９８７年ＳＰＩＥ Ｐ
ｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ Ｖ．７４９，１０５−１１３頁
のＦａｉｒｌｉｅ，Ｍ．Ｊ．，Ａｋｋｅｒｍａｎ，Ｊ．
Ｇ．，およびＴｉｍｓｉｔ，Ｒ，Ｓ．，の「Ｓｕｒｆａ
ｃｅ ＲｏｕｇｈｎｅｓｓＥｖａｌｕａｔｉｏｎ ｂｙ
Ｉｍａｇｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎ Ｎｏｍａｒｓ
ｋｉ ＤＩＣ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ」）から考えられ
る。Δφからの反射強度の寄与を分離するために数種の
技術を用いることができる。その技術は１つのヘテロダ
インの走査レーザ顕微鏡であって、振幅および位相レス
ポンスを分離することができる。この技術はノバラック
（Ｎｏｖａｌａｋ）レジスト系にこのように適用するの
に必要以上に敏感で、かつより複雑かつ高価である。本
実施例においては、ウォラストンシャー方向に対して分
析器方向を４５度に調整し、像をデジタル化し、かつ１
３５度の位置まで再調整し、再度デジタル化することに
よって、次式を得る。
ｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ Ｖ．７４９，１０５−１１３頁
のＦａｉｒｌｉｅ，Ｍ．Ｊ．，Ａｋｋｅｒｍａｎ，Ｊ．
Ｇ．，およびＴｉｍｓｉｔ，Ｒ，Ｓ．，の「Ｓｕｒｆａ
ｃｅ ＲｏｕｇｈｎｅｓｓＥｖａｌｕａｔｉｏｎ ｂｙ
Ｉｍａｇｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎ Ｎｏｍａｒｓ
ｋｉ ＤＩＣ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ」）から考えられ
る。Δφからの反射強度の寄与を分離するために数種の
技術を用いることができる。その技術は１つのヘテロダ
インの走査レーザ顕微鏡であって、振幅および位相レス
ポンスを分離することができる。この技術はノバラック
（Ｎｏｖａｌａｋ）レジスト系にこのように適用するの
に必要以上に敏感で、かつより複雑かつ高価である。本
実施例においては、ウォラストンシャー方向に対して分
析器方向を４５度に調整し、像をデジタル化し、かつ１
３５度の位置まで再調整し、再度デジタル化することに
よって、次式を得る。
【００７３】
【数１０】
【００７４】これらの２個の像を加算および減算するこ
とにより下式を得る。
とにより下式を得る。
【００７５】
【数１１】
【００７６】ウォラストンシャー方向に対する偏光子の
相対的シフト、即ち分析器のセッティングを一定にし、
送入されて来る偏光子を調整することに対して同様の効
果が見られる。偏光子あるいは分析器のいずれかの好ま
しい方向をシフトするために数種の技術を用いることが
できる。電気機械回転装置、電気光学回転装置、液晶デ
バイスは全て自動化のために偏光をコンピュータで制御
するようにするに十分である。信号の振幅対ステップ高
さの較正は、例えばステッパチャックに取付けられた、
ＶＬＳＩ規格から利用可能のアルミメッキしたステップ
高さ規格を用いることにより達成できる。
相対的シフト、即ち分析器のセッティングを一定にし、
送入されて来る偏光子を調整することに対して同様の効
果が見られる。偏光子あるいは分析器のいずれかの好ま
しい方向をシフトするために数種の技術を用いることが
できる。電気機械回転装置、電気光学回転装置、液晶デ
バイスは全て自動化のために偏光をコンピュータで制御
するようにするに十分である。信号の振幅対ステップ高
さの較正は、例えばステッパチャックに取付けられた、
ＶＬＳＩ規格から利用可能のアルミメッキしたステップ
高さ規格を用いることにより達成できる。
【００７７】前述の参考例はノマスキスポットの分離δ
ｓがＯＰＬ変化の変移距離ｄに比較して大きい場合を指
向した。δｓがｄと対比しうるか、あるいはそれより小
さいときは常にその他の有用な関係が存在する。
ｓがＯＰＬ変化の変移距離ｄに比較して大きい場合を指
向した。δｓがｄと対比しうるか、あるいはそれより小
さいときは常にその他の有用な関係が存在する。
【００７８】
【数１２】
【００７９】ここでは、ウォラストンシャー方向はｘで
あって、これは図４に示すように潜像のエッジあるいは
変移領域に対しても垂直である。
あって、これは図４に示すように潜像のエッジあるいは
変移領域に対しても垂直である。
【００８０】ＬＩエッジの変移ｄに対しては、偏微分は
次式により近似化でき
次式により近似化でき
【００８１】
【数１３】
【００８２】かつ測定された量は、
【００８３】
【数１４】
【００８４】となる。
【００８５】露光ツールの焦点は殆んど変移距離ｄに影
響し、かつ露光量の変化が特徴を変える程度は小さいの
で、ＮＤＩＣレスポンスの高さが一定の露光量に対する
焦点の与える影響の相対的な尺度を与える（図４，図６
参照）。
響し、かつ露光量の変化が特徴を変える程度は小さいの
で、ＮＤＩＣレスポンスの高さが一定の露光量に対する
焦点の与える影響の相対的な尺度を与える（図４，図６
参照）。
【００８６】実際に、システム全体のレスポンスは各々
の偏光並びに対象物のエッジの特徴に対してエアリ（Ａ
ｉｒｙ）ディスクのコンボルーションであり、このよう
に偏微分による方法は近似化することである。焦点のサ
ーボのセットポイントの種々の値での試し露光並びにそ
の後のＬＩのその場での測定により、ウェファをチャッ
クから外すことなく焦点をリアルタイムで制御できる。
の偏光並びに対象物のエッジの特徴に対してエアリ（Ａ
ｉｒｙ）ディスクのコンボルーションであり、このよう
に偏微分による方法は近似化することである。焦点のサ
ーボのセットポイントの種々の値での試し露光並びにそ
の後のＬＩのその場での測定により、ウェファをチャッ
クから外すことなく焦点をリアルタイムで制御できる。
【００８７】前述の分析並びに図４からＬＩに対するＮ
ＤＩＣ位相レスポンスのピークの位置を用いて性能の測
定基準を形成し露光ツールを制御することができる。平
均化並びに標準的な数値ルーチンから得られるピーク位
置を補間することによりサブピクセルユニットにおける
ピークの位置の差をＬＩライン幅の値、Δｗとして用い
ることができる（図４参照）。
ＤＩＣ位相レスポンスのピークの位置を用いて性能の測
定基準を形成し露光ツールを制御することができる。平
均化並びに標準的な数値ルーチンから得られるピーク位
置を補間することによりサブピクセルユニットにおける
ピークの位置の差をＬＩライン幅の値、Δｗとして用い
ることができる（図４参照）。
【００８８】式１を用いたエネルギ量モニタに対して、
感光性オーバコートを付した基板を露光ツールの露光カ
ラムの下に位置させて、試し露光を行う。基板がチャッ
ク装置に拘束されている間に露光カラムの下並びにＮＤ
ＩＣ測定顕微鏡の下（図５参照）から試し露光フィール
ドを移動させておく。像認識ソフトウェアを用いて希望
するＬＩ特徴を位置づけ、次に測定アルゴリズムが前述
の分析を用いて捕捉した像データを処理する。次いで情
報が前記ツールに通信され、送られてきた厚さｔuの支
援をえて露光セットポイントを修正する。
感光性オーバコートを付した基板を露光ツールの露光カ
ラムの下に位置させて、試し露光を行う。基板がチャッ
ク装置に拘束されている間に露光カラムの下並びにＮＤ
ＩＣ測定顕微鏡の下（図５参照）から試し露光フィール
ドを移動させておく。像認識ソフトウェアを用いて希望
するＬＩ特徴を位置づけ、次に測定アルゴリズムが前述
の分析を用いて捕捉した像データを処理する。次いで情
報が前記ツールに通信され、送られてきた厚さｔuの支
援をえて露光セットポイントを修正する。
【００８９】前述の場合に対して、焦点とは関係ない相
対的位相を位相差δφを積分することにより抽出して次
式を提供できる。
対的位相を位相差δφを積分することにより抽出して次
式を提供できる。
【００９０】
【数１５】
【００９１】これは、もしｘoとｘfinalの限度が、それ
ぞれ潜像の非露光領域と露光領域とにあるとすれば非露
光領域から露光領域までのＬＩの変移の焦点即ちシャー
プさと無関係である（図４参照）。
ぞれ潜像の非露光領域と露光領域とにあるとすれば非露
光領域から露光領域までのＬＩの変移の焦点即ちシャー
プさと無関係である（図４参照）。
【００９２】要約すれば、前述の分析はまず、ＯＬ検証
ターゲットを測定するためにＬＩエッジを位置づけるた
めにＮＤＩＣを用い、露光量を制御するためにＬＩから
の相対的な露光情報を抽出し、エッジの鋭さ即ちＬＩの
シャープさを測定することにより露光ツールの焦点性能
を測定し、ＮＤＩＣレスポンスのピークのピクセル位置
間を直接補間することによりＬＩ特徴の寸法を測定する
ことができる。
ターゲットを測定するためにＬＩエッジを位置づけるた
めにＮＤＩＣを用い、露光量を制御するためにＬＩから
の相対的な露光情報を抽出し、エッジの鋭さ即ちＬＩの
シャープさを測定することにより露光ツールの焦点性能
を測定し、ＮＤＩＣレスポンスのピークのピクセル位置
間を直接補間することによりＬＩ特徴の寸法を測定する
ことができる。
【００９３】独特の特徴−ＯＬ測定アルゴリズムの説明 例えば図１に関して説明したもののような載置オーバレ
イ検証構造は、内方の構造が典型的な多層プロダクトの
一方のレベルにあり、他方の構造が現在のレベルにある
２構造の重心の完全な差異測定を可能にする点において
固有の利点を提供する。この利点は構造のエッジに対す
る測定顕微鏡のレスポンスの対称性に依存している。Ｎ
ＤＩＣに対しては、このレスポンスは本質的に非対称で
あるが、ここに説明するアルゴリズムは、非正規化のＮ
ＤＩＣの像に対して、即ち像比率あるいは正規化したＮ
ＤＩＣレスポンスに対してこの非対称性に対処すること
ができる。この同じ汎用アルゴリズムは同様に、標準的
な明視野あるいは暗視野の顕微鏡検査を用いて記録した
像にも対処できる。
イ検証構造は、内方の構造が典型的な多層プロダクトの
一方のレベルにあり、他方の構造が現在のレベルにある
２構造の重心の完全な差異測定を可能にする点において
固有の利点を提供する。この利点は構造のエッジに対す
る測定顕微鏡のレスポンスの対称性に依存している。Ｎ
ＤＩＣに対しては、このレスポンスは本質的に非対称で
あるが、ここに説明するアルゴリズムは、非正規化のＮ
ＤＩＣの像に対して、即ち像比率あるいは正規化したＮ
ＤＩＣレスポンスに対してこの非対称性に対処すること
ができる。この同じ汎用アルゴリズムは同様に、標準的
な明視野あるいは暗視野の顕微鏡検査を用いて記録した
像にも対処できる。
【００９４】測定アルゴリズムは、（通常は容易に検出
されるがフォトレジストの下ではノイジーな内側パター
ンである）一次ターゲットを、次いで（通常はＬＩ検出
が困難な）二次ターゲットの位置を計算することにより
３シグマにおいて０．１ピクセルのデモンストレーショ
ンされたサブピクセルの繰返し性によりＯＬ計算を実行
する。そのとき、オーバレイは前記位置間のベクトル
（２次元の）差である。次いで、この値はＯＬ検証マー
ク近くの全体のパターン領域に対するＯＬ値の表示とし
て使用される（図１参照）。
されるがフォトレジストの下ではノイジーな内側パター
ンである）一次ターゲットを、次いで（通常はＬＩ検出
が困難な）二次ターゲットの位置を計算することにより
３シグマにおいて０．１ピクセルのデモンストレーショ
ンされたサブピクセルの繰返し性によりＯＬ計算を実行
する。そのとき、オーバレイは前記位置間のベクトル
（２次元の）差である。次いで、この値はＯＬ検証マー
ク近くの全体のパターン領域に対するＯＬ値の表示とし
て使用される（図１参照）。
【００９５】（一次および二次の）パターン対のそれぞ
れの記憶された像は、形像された基板に対する顕微鏡レ
スポンスのＸ−Ｙ位置に対応するデータ（ピクセル）の
デジタル化したアレイから構成される。ピクセルの間隔
は当該技術分野で公知の技術を用いて較正される。全て
の計算はピクセルの間隔を単位として行われる。正確な
パターン（ターゲット）位置は以下説明する独特の方法
を用いてパターンのモデルを実際に観察した像地と相関
させて計算される。典型的にはこのタイプの計算は古典
的な離散的形態で階層的相互相関を用いて実施される
（１９８７年 Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ Ｍｉｃｒｏｃ
ｉｒｃｕｉｔ ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｎｆｅｒｅ
ｎｃｅのＰｅｎｎｂｅｒｔｈ，Ｍ．Ｊ．およびＲｉｘ，
Ｎ．Ｆ．，の「Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍｏｄｅｌｌ
ｉｎｇ ｏｆ ＰａｔｔｅｒｎＲｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ
Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ Ｃａｌｉｂｒａｔｉ
ｏｎ ａｎｄ Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｍａｒｋ
Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ」を参照）。
れの記憶された像は、形像された基板に対する顕微鏡レ
スポンスのＸ−Ｙ位置に対応するデータ（ピクセル）の
デジタル化したアレイから構成される。ピクセルの間隔
は当該技術分野で公知の技術を用いて較正される。全て
の計算はピクセルの間隔を単位として行われる。正確な
パターン（ターゲット）位置は以下説明する独特の方法
を用いてパターンのモデルを実際に観察した像地と相関
させて計算される。典型的にはこのタイプの計算は古典
的な離散的形態で階層的相互相関を用いて実施される
（１９８７年 Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ Ｍｉｃｒｏｃ
ｉｒｃｕｉｔ ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｎｆｅｒｅ
ｎｃｅのＰｅｎｎｂｅｒｔｈ，Ｍ．Ｊ．およびＲｉｘ，
Ｎ．Ｆ．，の「Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍｏｄｅｌｌ
ｉｎｇ ｏｆ ＰａｔｔｅｒｎＲｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ
Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ Ｃａｌｉｂｒａｔｉ
ｏｎ ａｎｄ Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｍａｒｋ
Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ」を参照）。
【００９６】
【数１６】
【００９７】ここで、ｍij（ｘ，ｙ）はワイヤフレーム
エッジに中心付けされたモデル関数で、νij（ｘ，ｙ）
はデジタル化したピクセルデータで、ｉとｊはそれぞれ
一次および二次パターンに共通の座標系に対するｘおよ
びｙ方向のピクセルインデックスで、Ｎは計算によりス
パンされたピクセルの全体数である。この方法は、計算
が高くつき、かつ計算に多くの無関係の情報が含まれる
ためノイジーであるという欠点を有する。
エッジに中心付けされたモデル関数で、νij（ｘ，ｙ）
はデジタル化したピクセルデータで、ｉとｊはそれぞれ
一次および二次パターンに共通の座標系に対するｘおよ
びｙ方向のピクセルインデックスで、Ｎは計算によりス
パンされたピクセルの全体数である。この方法は、計算
が高くつき、かつ計算に多くの無関係の情報が含まれる
ためノイジーであるという欠点を有する。
【００９８】この計算の独特性に対して基本なのは前述
の計算の仕切りである。このことは前記の文献と相違す
る（即ち、１９８７年Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ Ｍｉｃ
ｒｏｃｉｒｃｕｉｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｎ
ｆｅｒｅｎｃｅのＰｅｎｎｂｅｒｔｈ，Ｍ．Ｊ．および
Ｒｉｘ，Ｎ．Ｆ．，の「Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍｏ
ｄｅｌｌｉｎｇ ｏｆ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｒｅｃｏｇｎ
ｉｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ Ｃａｌｉ
ｂｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ
Ｍａｒｋ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ」を参照）。
の計算の仕切りである。このことは前記の文献と相違す
る（即ち、１９８７年Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ Ｍｉｃ
ｒｏｃｉｒｃｕｉｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｎ
ｆｅｒｅｎｃｅのＰｅｎｎｂｅｒｔｈ，Ｍ．Ｊ．および
Ｒｉｘ，Ｎ．Ｆ．，の「Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍｏ
ｄｅｌｌｉｎｇ ｏｆ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｒｅｃｏｇｎ
ｉｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ Ｃａｌｉ
ｂｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ
Ｍａｒｋ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ」を参照）。
【００９９】パターンの関連のエッジ（エレメント）の
みが、モデルと観察された像の間の位置相関に寄与する
という構造化したエッジモデルを用いて相関させるべき
パターンを記述する。グローバルなフルパターンの相関
が計算される間に、エッジに対して隙間の開いた領域
が、関連パターンのエッジのすぐ近傍に対して相関を空
間的抑制をすることにより計算から排除される。このこ
とは、多様な形態のサンプルノイズ（反射率の変動即ち
オレンジピール（ｏｒａｎｇｅ ｐｅｅｌ）やＯＬ検証
パターンのエッジから除去した関連の特徴が計算に不当
に影響を与えないことを意味する。前述のことの他に、
エッジは計算しつつある軸に対する方向に基き相関中に
モデルから選択される。即ち、垂直のエッジが水平位置
計算に適用され、一方水平のエッジが垂直位置計算に適
用される。このように最も関連のある像データのみがパ
ターン位置計算に適用される。
みが、モデルと観察された像の間の位置相関に寄与する
という構造化したエッジモデルを用いて相関させるべき
パターンを記述する。グローバルなフルパターンの相関
が計算される間に、エッジに対して隙間の開いた領域
が、関連パターンのエッジのすぐ近傍に対して相関を空
間的抑制をすることにより計算から排除される。このこ
とは、多様な形態のサンプルノイズ（反射率の変動即ち
オレンジピール（ｏｒａｎｇｅ ｐｅｅｌ）やＯＬ検証
パターンのエッジから除去した関連の特徴が計算に不当
に影響を与えないことを意味する。前述のことの他に、
エッジは計算しつつある軸に対する方向に基き相関中に
モデルから選択される。即ち、垂直のエッジが水平位置
計算に適用され、一方水平のエッジが垂直位置計算に適
用される。このように最も関連のある像データのみがパ
ターン位置計算に適用される。
【０１００】個々のエッジレスポンスは組み合わされ
て、構成エッジレスポンスの交差（共通モード）に対し
て比例のレスポンス面を作る。このようにエッジ冗長性
は不要の寄与を低減し、ノイズリジェクションを向上さ
せるために使用される。
て、構成エッジレスポンスの交差（共通モード）に対し
て比例のレスポンス面を作る。このようにエッジ冗長性
は不要の寄与を低減し、ノイズリジェクションを向上さ
せるために使用される。
【０１０１】残りの下部構造において見出されるレスポ
ンスに対する数個の冗長下部構造の１つで見出される不
確かなレスポンスの一致を阻止するペナルティ関数を考
案することにより、ＯＬの自動測定に対する偽の寄与即
ちまやかしを排除することができる。最終のＯＬ計算は
パターン認識技術に基く独立したターゲティングアルゴ
リズムの結果と適合せねばならない。
ンスに対する数個の冗長下部構造の１つで見出される不
確かなレスポンスの一致を阻止するペナルティ関数を考
案することにより、ＯＬの自動測定に対する偽の寄与即
ちまやかしを排除することができる。最終のＯＬ計算は
パターン認識技術に基く独立したターゲティングアルゴ
リズムの結果と適合せねばならない。
【０１０２】前述（並びに以下詳述する）のアルゴリズ
ムは主として大雑把な位置推定値を極めて精確に精緻す
る意図のものである。全ての相関方法におけると同様
に、最終の位置推定値はピーク中心の計算に基いてい
る。相関面は一般的に多数のピークを有しているのでア
ルゴリズムは独特の要領でパターン位置に相関する。但
し、パターン位置は精確な＋／−４ピクセル前に公知で
あることを前提とする。単純なパターン認識に基くター
ゲティングは有利である。近代的なステージ制御システ
ムは、基板をＮＤＩＣ顕微鏡の視野内に十分位置決めで
きるが、類似構造の好ましくないパターンをフィルタす
る能力によりリアルタイムでかつその場で制御するため
にＯＬの完全自動測定を可能とする。ＯＬ検証パターン
を測定アルゴリズムの捕捉範囲内まで動かすのに必要と
されることがあるオペレータの介入は、測定過程を製造
作業員には見えないようにするため排除することが必要
である。本発明ではまずターゲットを粗い精度まで位置
づけ、次いで２個のアルゴリズムの結果の間の最終適合
値を数ピクセル内まで合わせ、正しいターゲットを選択
したという精度と確信を達成するよう単純なパターン認
識アルゴリズムを採用している。
ムは主として大雑把な位置推定値を極めて精確に精緻す
る意図のものである。全ての相関方法におけると同様
に、最終の位置推定値はピーク中心の計算に基いてい
る。相関面は一般的に多数のピークを有しているのでア
ルゴリズムは独特の要領でパターン位置に相関する。但
し、パターン位置は精確な＋／−４ピクセル前に公知で
あることを前提とする。単純なパターン認識に基くター
ゲティングは有利である。近代的なステージ制御システ
ムは、基板をＮＤＩＣ顕微鏡の視野内に十分位置決めで
きるが、類似構造の好ましくないパターンをフィルタす
る能力によりリアルタイムでかつその場で制御するため
にＯＬの完全自動測定を可能とする。ＯＬ検証パターン
を測定アルゴリズムの捕捉範囲内まで動かすのに必要と
されることがあるオペレータの介入は、測定過程を製造
作業員には見えないようにするため排除することが必要
である。本発明ではまずターゲットを粗い精度まで位置
づけ、次いで２個のアルゴリズムの結果の間の最終適合
値を数ピクセル内まで合わせ、正しいターゲットを選択
したという精度と確信を達成するよう単純なパターン認
識アルゴリズムを採用している。
【０１０３】像データを利用する自動焦点技術は、基板
をＺ軸に位置づけるために使用した像の部分の上で完全
にソフトウェアを制御できるようにする。
をＺ軸に位置づけるために使用した像の部分の上で完全
にソフトウェアを制御できるようにする。
【０１０４】繰り返し可能のオーバレイ測定は最良の焦
点面の位置を繰り返し位置づけるか否かに依存してい
る。このアルゴリズムは上層ＬＩおよび数ミクロン下の
下方の一次ターゲットの双方のパターン特性を効果的に
測定する単焦点測定法を採用している。これにより２つ
の焦点位置で一次および二次像が横方向にシフトするた
め２焦点技術で経験される機械的な困難性を排除する。
自動焦点は、光学的な空間分解能限度の周りに集中した
周波数帯において最大信号パワーが達成されるまで対物
レンズに対するサンプルのＺ位置（あるいはその逆）を
増分することにより達成される。
点面の位置を繰り返し位置づけるか否かに依存してい
る。このアルゴリズムは上層ＬＩおよび数ミクロン下の
下方の一次ターゲットの双方のパターン特性を効果的に
測定する単焦点測定法を採用している。これにより２つ
の焦点位置で一次および二次像が横方向にシフトするた
め２焦点技術で経験される機械的な困難性を排除する。
自動焦点は、光学的な空間分解能限度の周りに集中した
周波数帯において最大信号パワーが達成されるまで対物
レンズに対するサンプルのＺ位置（あるいはその逆）を
増分することにより達成される。
【０１０５】図１に示すボックス・イン・ボックス（ｂ
ｏｘ−ｉｎ−ｂｏｘ）構造を参照すれば、ターゲット構
造の各ボックスは以下のステップにより処理される。
ｏｘ−ｉｎ−ｂｏｘ）構造を参照すれば、ターゲット構
造の各ボックスは以下のステップにより処理される。
【０１０６】ボックスエッジ重みつき積分 エッジ位置の局部的変動を滑らかにするために、各エッ
ジに沿って数値積分が実施される。被積分関数は、特殊
設計の有限インパルスレスポンス（ＦＩＲ）のコンボル
ーションと、エッジ方向に対して垂直にとった記憶され
た実験データのスライスとの形態である（図８参照）。
エッジ相関総和は以下の通りである。
ジに沿って数値積分が実施される。被積分関数は、特殊
設計の有限インパルスレスポンス（ＦＩＲ）のコンボル
ーションと、エッジ方向に対して垂直にとった記憶され
た実験データのスライスとの形態である（図８参照）。
エッジ相関総和は以下の通りである。
【０１０７】エッジ相関総和 ｉ＝ｉEおよびｊ＝ｊs・・・ｊEにおける垂直エッジ、
【０１０８】
【数１７】
【０１０９】ここで、ｉEは像のエッジの水平方向のピ
クセル座標である。
クセル座標である。
【０１１０】ｋｗはカーネル（ｋｅｒｎｅｌ）即ちピク
セル単位のフィルタ（ＦＩＲ）幅である。ｊsはピクセ
ル単位における垂直エッジ始まり位置である。ｊEはピ
クセル単位における垂直エッジの終り位置である。Ｈ
（ｋ）は有限インパルスレスポンス（ＦＩＲ）フィルタ
関数である。Ｉ（ｉ，ｊ）はピクセル座標ｉおよびｊに
おけるデジタル化した像データである。ＰはＤＩＣエッ
ジ極性で、かつ明るい縞に対して＋１、暗い縞に対して
−１である。水平方向エッジの寄与は前述のものと同じ
であるが水平方向エッジに適用されている。
セル単位のフィルタ（ＦＩＲ）幅である。ｊsはピクセ
ル単位における垂直エッジ始まり位置である。ｊEはピ
クセル単位における垂直エッジの終り位置である。Ｈ
（ｋ）は有限インパルスレスポンス（ＦＩＲ）フィルタ
関数である。Ｉ（ｉ，ｊ）はピクセル座標ｉおよびｊに
おけるデジタル化した像データである。ＰはＤＩＣエッ
ジ極性で、かつ明るい縞に対して＋１、暗い縞に対して
−１である。水平方向エッジの寄与は前述のものと同じ
であるが水平方向エッジに適用されている。
【０１１１】フィルタ周波数レスポンスは、形像システ
ムにおいて得られる信号対ノイズ比で達成しうる最良の
ＯＬ精度に対する空間周波数要件に合わされる。即ち、
通過周波数は、高周波数形像検出器ノイズと、低周波数
変動と、ピーク検出不確実性を起因するドリフトとを排
除する。
ムにおいて得られる信号対ノイズ比で達成しうる最良の
ＯＬ精度に対する空間周波数要件に合わされる。即ち、
通過周波数は、高周波数形像検出器ノイズと、低周波数
変動と、ピーク検出不確実性を起因するドリフトとを排
除する。
【０１１２】集合（ａｇｇｒｅｇａｔｅ）パターン対ワ
イヤフレーム相互相関 最終のパターンコンボルーションは、全てのエッジコン
ボルーションの総和から、エッジコンボルーションの平
均からのエッジコンボルーションの偏差の和を引いたも
のとして計算される。これは「モデル相関総和」として
以下のように与えられる。
イヤフレーム相互相関 最終のパターンコンボルーションは、全てのエッジコン
ボルーションの総和から、エッジコンボルーションの平
均からのエッジコンボルーションの偏差の和を引いたも
のとして計算される。これは「モデル相関総和」として
以下のように与えられる。
【０１１３】モデル相関総和：
【０１１４】
【数１８】
【０１１５】ここで、Ｎは相関総和に寄与するエッジの
数である。ａｖＭはエッジ相関総和の平均値である。Ｃ
Modelは全ての構成エッジに対するモデル相関総和であ
る。
数である。ａｖＭはエッジ相関総和の平均値である。Ｃ
Modelは全ての構成エッジに対するモデル相関総和であ
る。
【０１１６】これらの計算は、体系的に増分されたｘお
よびｙに対して繰り返され２次元のグリッドの関数とし
て集合の（ａｇｇｒｅｇａｔｅ）相互相関関数のピーク
位置を見い出す。最終のｘ，ｙ位置は、相関関数の関数
依存関係を多項式に適合させるか、あるいはモーメント
を用いて相関ピークの重心を計算することによりサブピ
クセルの精度まで補間する。
よびｙに対して繰り返され２次元のグリッドの関数とし
て集合の（ａｇｇｒｅｇａｔｅ）相互相関関数のピーク
位置を見い出す。最終のｘ，ｙ位置は、相関関数の関数
依存関係を多項式に適合させるか、あるいはモーメント
を用いて相関ピークの重心を計算することによりサブピ
クセルの精度まで補間する。
【０１１７】一次および二次パターン間の結果としての
ベクトル差は真正の差異測定値である。この差異測定
は、そのツールグリッド対して基準とされたツールの位
置決めエイド位置と、ＬＩをプリントすることにより決
められる実際の位置との間の差を表示する（図１２参
照）。訂正された位置は下記により与えられる。
ベクトル差は真正の差異測定値である。この差異測定
は、そのツールグリッド対して基準とされたツールの位
置決めエイド位置と、ＬＩをプリントすることにより決
められる実際の位置との間の差を表示する（図１２参
照）。訂正された位置は下記により与えられる。
【０１１８】
【数１９】
【０１１９】ここで、δｘLIとδｙLIとは体系的なずれ
（レベルによって変わる）があり、これらのずれは場外
で実施しうる１８０度のテストにより最小としうる。詳
しくはパターン位置計算は以下のように実施される。
（レベルによって変わる）があり、これらのずれは場外
で実施しうる１８０度のテストにより最小としうる。詳
しくはパターン位置計算は以下のように実施される。
【０１２０】パターンオーバレイ計算 パターンオーバレイ計算は、内側および外側のパターン
の双方に対して別々にパターンの細密な位置を計算し
て、その結果を差引いてオーバレイのずれを得ることを
含む。
の双方に対して別々にパターンの細密な位置を計算し
て、その結果を差引いてオーバレイのずれを得ることを
含む。
【０１２１】パターンの精密位置の計算 パターン位置計算は、観察した像に対してパターン（タ
ーゲット）ワイヤフレームエッジモデルを２回パス相関
することを含む。
ーゲット）ワイヤフレームエッジモデルを２回パス相関
することを含む。
【０１２２】パターンに対する相関関数は、推定された
パターン位置の周りでの水平方向および垂直方向の＋／
−５ピクセルで計算される。垂直および水平方向の相関
関数は一次モーメント法を用いて補間される。水平ある
いは垂直のモデル相関データが、ピークを探すため検査
され、次いでモーメント計算が適用される。
パターン位置の周りでの水平方向および垂直方向の＋／
−５ピクセルで計算される。垂直および水平方向の相関
関数は一次モーメント法を用いて補間される。水平ある
いは垂直のモデル相関データが、ピークを探すため検査
され、次いでモーメント計算が適用される。
【０１２３】推定されたパターン位置は補間された相関
関数から得られる位置に更新される。この過程は、精度
を上げるため２回繰り返される（注：二次多項式の適合
も一次モーメント法の代りに用いられ良好な結果を得
た）。
関数から得られる位置に更新される。この過程は、精度
を上げるため２回繰り返される（注：二次多項式の適合
も一次モーメント法の代りに用いられ良好な結果を得
た）。
【０１２４】モデル相関計算 モデル相関関数は所定のときに水平方向あるいは垂直方
向のいずれかにおいて計算される。いずれかの場合に、
相関関数は、相関を評価しているその方向に対して垂直
に向けられたワイヤフレームモデルエッジに対してエッ
ジ相関（以下参照）を組み合わせる。モデルエッジ相関
データは、それらの総和を計算し、次いで偏差の和を平
均値から差し引くことにより前記総和にペナルティを課
すことにより各ポイントで組み合わされる。このよう
に、共通のモード信号は、サンプルノイズ、信号ノイズ
等による個々のエッジレスポンスのゆらぎを排除するた
めに最も有利に重み付けされる。
向のいずれかにおいて計算される。いずれかの場合に、
相関関数は、相関を評価しているその方向に対して垂直
に向けられたワイヤフレームモデルエッジに対してエッ
ジ相関（以下参照）を組み合わせる。モデルエッジ相関
データは、それらの総和を計算し、次いで偏差の和を平
均値から差し引くことにより前記総和にペナルティを課
すことにより各ポイントで組み合わされる。このよう
に、共通のモード信号は、サンプルノイズ、信号ノイズ
等による個々のエッジレスポンスのゆらぎを排除するた
めに最も有利に重み付けされる。
【０１２５】エッジ相関計算 エッジ相関関数は、エッジの長さにわたって各点におけ
るエッジの方向に対して垂直の帯域通過ＦＩＲフィルタ
関数をコンボルーションし、かつその結果を総和するこ
とにより計算される。
るエッジの方向に対して垂直の帯域通過ＦＩＲフィルタ
関数をコンボルーションし、かつその結果を総和するこ
とにより計算される。
【０１２６】帯域通過フィルタは光学的に最大の空間周
波数の周りに集中するよう選択される。前述のことの全
ては、１個以上の任意の二次元の曲線（載置されたも
の、あるいはそれ以外のもの）から構成されるパターン
の位置を細かく計算できるように一般化されることを注
目すべきである。
波数の周りに集中するよう選択される。前述のことの全
ては、１個以上の任意の二次元の曲線（載置されたも
の、あるいはそれ以外のもの）から構成されるパターン
の位置を細かく計算できるように一般化されることを注
目すべきである。
【０１２７】独特の適用−露光後のフォトレジスト熱現
像のエンドポイント制御 ある種の酸触媒のレジスト系においては、最終のＣＤ制
御は露光後のベーキング（ＰＥＢ）時間と温度処理に対
して極めて敏感であることが一般的に認められている
（１９８８年 Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．
Ｖ．Ｂ−６（６），２３０３−２３０７頁に記載のＳｅ
ｌｉｇｓｏｎ，Ｄ．，Ｓｉｄｄｈａｒｔｈａ，Ｄ．およ
びＰｉａｎｅｔｔａ，Ｐの「Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｃｏｎｔ
ｒｏｌ ｗｉｔｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉ
ｃａｔｉｏｎ Ｒｅｓｉｓｔｓ Ｕｓｉｎｇ Ｄｅｅｐ
Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ａｎｄ Ｘ−ｒａｙ Ｒａ
ｄｉａｔｉｏｎ」を参照のこと）。現在の処理手順は、
ＰＥＢ時間と温度処理、露光量、ＰＥＢに続く湿式現像
液処理およびＣＤの最終の値の間の相互関係を経験的に
決めることを含む。露光領域と非露光領域の間の著しい
ＯＰＬ変化がこの熱処理の結果発生すること、およびこ
の変化が露光量、露光時間および温度に対する潜像の依
存性の組み合わされた結果であることは、一般的に認め
られていない。屈折率およびフィルム厚さの双方の変化
は、ベーキングはまだであるが露光ずみのノバラックフ
ォトレジストＬＩに対するのと同様変移にわたって発生
する。ネガティブレジストに対しては、この変化は、ポ
ジティブレジストに対する非交差結合ポリマ密度ＮCLに
対する（例えばネガティブレジストの露光された領域に
おける）交差結合ポリマ密度ＮCLの増加の結果であり、
ステップ高さの変化は光誘導酸生成による副産物の表面
浸透によるものである。ＯＰｌが圧倒的にフィルムの厚
さの変化による場合、位相変化はＮclの増加による。
像のエンドポイント制御 ある種の酸触媒のレジスト系においては、最終のＣＤ制
御は露光後のベーキング（ＰＥＢ）時間と温度処理に対
して極めて敏感であることが一般的に認められている
（１９８８年 Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．
Ｖ．Ｂ−６（６），２３０３−２３０７頁に記載のＳｅ
ｌｉｇｓｏｎ，Ｄ．，Ｓｉｄｄｈａｒｔｈａ，Ｄ．およ
びＰｉａｎｅｔｔａ，Ｐの「Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｃｏｎｔ
ｒｏｌ ｗｉｔｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉ
ｃａｔｉｏｎ Ｒｅｓｉｓｔｓ Ｕｓｉｎｇ Ｄｅｅｐ
Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ａｎｄ Ｘ−ｒａｙ Ｒａ
ｄｉａｔｉｏｎ」を参照のこと）。現在の処理手順は、
ＰＥＢ時間と温度処理、露光量、ＰＥＢに続く湿式現像
液処理およびＣＤの最終の値の間の相互関係を経験的に
決めることを含む。露光領域と非露光領域の間の著しい
ＯＰＬ変化がこの熱処理の結果発生すること、およびこ
の変化が露光量、露光時間および温度に対する潜像の依
存性の組み合わされた結果であることは、一般的に認め
られていない。屈折率およびフィルム厚さの双方の変化
は、ベーキングはまだであるが露光ずみのノバラックフ
ォトレジストＬＩに対するのと同様変移にわたって発生
する。ネガティブレジストに対しては、この変化は、ポ
ジティブレジストに対する非交差結合ポリマ密度ＮCLに
対する（例えばネガティブレジストの露光された領域に
おける）交差結合ポリマ密度ＮCLの増加の結果であり、
ステップ高さの変化は光誘導酸生成による副産物の表面
浸透によるものである。ＯＰｌが圧倒的にフィルムの厚
さの変化による場合、位相変化はＮclの増加による。
【０１２８】
【数２０】
【０１２９】ここで、δｈ（Ｅ，Ｔ，ｔ）は、非露光領
域と露光領域との間の物理的ステップであり、交差結合
の増大によって生じる容積の低減に直接関係する。正規
化したＮＤＩＣレスポンスを用いることにより、ＥとＴ
の可変値に対するδφの時間展開と比較し、かつリアル
タイムで実験的に決定したセットポイントと比較するこ
とにより、δｈの直接測定をエンドポイント検出および
制御のために用いることができる（図１０参照）。
域と露光領域との間の物理的ステップであり、交差結合
の増大によって生じる容積の低減に直接関係する。正規
化したＮＤＩＣレスポンスを用いることにより、ＥとＴ
の可変値に対するδφの時間展開と比較し、かつリアル
タイムで実験的に決定したセットポイントと比較するこ
とにより、δｈの直接測定をエンドポイント検出および
制御のために用いることができる（図１０参照）。
【０１３０】
【数２１】
【０１３１】一定の現像時間に対して、ｈsp（セットポ
イント高さ）は一定とされ、このように処理変数Ｅ，Ｔ
およびｔを直接測定し、かつ制御することができる。こ
の技術によりＥ，Ｔおよびｔの変化に対する直接の補償
を可能とし、最小のＣＤ変動が達成される。このこと
は、３個の変数の間の均衝値である有効量のＤeffのＲe
f．１０の概念と一致する。
イント高さ）は一定とされ、このように処理変数Ｅ，Ｔ
およびｔを直接測定し、かつ制御することができる。こ
の技術によりＥ，Ｔおよびｔの変化に対する直接の補償
を可能とし、最小のＣＤ変動が達成される。このこと
は、３個の変数の間の均衝値である有効量のＤeffのＲe
f．１０の概念と一致する。
【０１３２】前述のエンドポイント制御に加えて、また
Ｅ，Ｔおよびｔの関数としてＣＤの直接測定が達成で
き、そのため経験的に決められたエンドポイントにより
決められたものδｈspに対して別の直接的な確認用測定
を追加する。
Ｅ，Ｔおよびｔの関数としてＣＤの直接測定が達成で
き、そのため経験的に決められたエンドポイントにより
決められたものδｈspに対して別の直接的な確認用測定
を追加する。
【０１３３】独特の適用−潜像をエンハンスしたグロー
バルアラインメント（ＬＩＥＧＡ） 露光ツールの計測システムの適応調整を、先の層におけ
る歪を補償するために行うことができる。これらの歪
は、先の熱処理、ミックス・アンド・マッチ（ｍｉｘ−
ａｎｄ−ｍａｔｃｈ）環境における露光ツール間のベー
スラインの差、既存のツールにおけるベースラインのド
リフト、焦点板像位置の差およびその他の要因により発
生しうる。この歪を緩和する一方法は露光ツールを、あ
る限定された数のサイトの局部的な位置決めエイド位置
がステージを制御するレーザインターフェロメトリーシ
ステムにより提供されるツールグリッド（ＴＧ）に比較
される自動較正モードにおいて用いることである。この
ことは、グローバルモード（図１参照）とは対照的な局
部位置決めモードでツールを用いることにより達成され
る。一つのステップアンドリピート（ステッパ）カムパ
ニであるＧＣＡが、２パスの要領で、周囲の位置決めエ
イドマークのみを照射するよう調整された露光領域をブ
レードが制御し、従ってＴＧに対して提供された読みを
記録するようにして最初のパスを達成する。この情報は
ペルロフ（Ｐｅｒｌｏｆｆ）により発表されたもののよ
うな６個のパラメータを適合したアルゴリズムにおいて
用いられる（１９７８年 ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ｓｏｌｉｄ−ＳｔａｔｅＣｉｒｃｕｉｔｓ，Ｖ．
ＳＣ−１３，Ｎｏ．４，４３６−４６４頁のＰｅｒｌｏ
ｆｆ，Ｄ．Ｓ．，による「Ａ Ｆｏｕｒ−Ｐｏｉｎｔ
ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｔｅｃ
ｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｉｎｇ
Ｍａｓｋ Ｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｅｒｒｏｒ
ｓ ｏｎ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｗａｆｅｒ
ｓ」）。第２のパスにおいて、これらのパラメータは、
（ブレードをフィールド全体を露光するように完全に延
ばして）フィールドの諸位置を補間するために使用され
る。ウェファにわたって位置決めマークの位置をまばら
にサンプリングし、続いてこれらの位置を多項の列に適
合させることは、今日通常行われているやり方である。
標準的な形態は以下の通りである。
バルアラインメント（ＬＩＥＧＡ） 露光ツールの計測システムの適応調整を、先の層におけ
る歪を補償するために行うことができる。これらの歪
は、先の熱処理、ミックス・アンド・マッチ（ｍｉｘ−
ａｎｄ−ｍａｔｃｈ）環境における露光ツール間のベー
スラインの差、既存のツールにおけるベースラインのド
リフト、焦点板像位置の差およびその他の要因により発
生しうる。この歪を緩和する一方法は露光ツールを、あ
る限定された数のサイトの局部的な位置決めエイド位置
がステージを制御するレーザインターフェロメトリーシ
ステムにより提供されるツールグリッド（ＴＧ）に比較
される自動較正モードにおいて用いることである。この
ことは、グローバルモード（図１参照）とは対照的な局
部位置決めモードでツールを用いることにより達成され
る。一つのステップアンドリピート（ステッパ）カムパ
ニであるＧＣＡが、２パスの要領で、周囲の位置決めエ
イドマークのみを照射するよう調整された露光領域をブ
レードが制御し、従ってＴＧに対して提供された読みを
記録するようにして最初のパスを達成する。この情報は
ペルロフ（Ｐｅｒｌｏｆｆ）により発表されたもののよ
うな６個のパラメータを適合したアルゴリズムにおいて
用いられる（１９７８年 ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ｓｏｌｉｄ−ＳｔａｔｅＣｉｒｃｕｉｔｓ，Ｖ．
ＳＣ−１３，Ｎｏ．４，４３６−４６４頁のＰｅｒｌｏ
ｆｆ，Ｄ．Ｓ．，による「Ａ Ｆｏｕｒ−Ｐｏｉｎｔ
ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｔｅｃ
ｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｉｎｇ
Ｍａｓｋ Ｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｅｒｒｏｒ
ｓ ｏｎ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｗａｆｅｒ
ｓ」）。第２のパスにおいて、これらのパラメータは、
（ブレードをフィールド全体を露光するように完全に延
ばして）フィールドの諸位置を補間するために使用され
る。ウェファにわたって位置決めマークの位置をまばら
にサンプリングし、続いてこれらの位置を多項の列に適
合させることは、今日通常行われているやり方である。
標準的な形態は以下の通りである。
【０１３４】
【数２２】
【０１３５】Ｔx，Θx，Ｍxはそれぞれ変換、回転そし
て倍率である。同様の等式がｇについてもいえる。これ
らの等式を最小自乗の観点から適合させることにより、
これらのパラメータはＴＧに対する位置決めエイドのｘ
およびｙ位置に対する加算を含む。図１３に表示する手
順を用いて、これらの位置に対する訂正を前述したＯＬ
の測定値を用いて行うことができる。位置決めエイド
（図１参照）と区別されるＯＬ検証エイドはステージ計
測システムにより導入される変換エラーを含まない相対
的測定を提供するので、ツールの体系的なずれ（ＥＴＲ
Ｏ）のある部分は補償できる。さらに、本発明の技術
は、相対的な像の位置を直接測定でき、その他のツール
のエラーに対する要因を排除する。この相対的なＬＩに
基づくＯＬ測定は、位置決めエイドの位置のツールによ
る検出結果を調整するために使用できる。例えば、ＬＩ
ＯＬ測定により提供される増分調整はパラメータを新
しく推定させる。
て倍率である。同様の等式がｇについてもいえる。これ
らの等式を最小自乗の観点から適合させることにより、
これらのパラメータはＴＧに対する位置決めエイドのｘ
およびｙ位置に対する加算を含む。図１３に表示する手
順を用いて、これらの位置に対する訂正を前述したＯＬ
の測定値を用いて行うことができる。位置決めエイド
（図１参照）と区別されるＯＬ検証エイドはステージ計
測システムにより導入される変換エラーを含まない相対
的測定を提供するので、ツールの体系的なずれ（ＥＴＲ
Ｏ）のある部分は補償できる。さらに、本発明の技術
は、相対的な像の位置を直接測定でき、その他のツール
のエラーに対する要因を排除する。この相対的なＬＩに
基づくＯＬ測定は、位置決めエイドの位置のツールによ
る検出結果を調整するために使用できる。例えば、ＬＩ
ＯＬ測定により提供される増分調整はパラメータを新
しく推定させる。
【０１３６】Ｔxは以下により与えられる。
【０１３７】
【数２３】
【０１３８】ｘj，ｙjの定義は下式により与えられる。
【０１３９】
【数２４】
【０１４０】ここで、ｘj（Ｔｏｏｌ）はＴＧに対する
ｊ番目の位置決めエイドのｘ座標であり、δｘj（Ｌ
Ｉ）はＬＩ ＯＬの差異測定の結果の増分修正である。
ｙ座標についても同様の定義がいえる。
ｊ番目の位置決めエイドのｘ座標であり、δｘj（Ｌ
Ｉ）はＬＩ ＯＬの差異測定の結果の増分修正である。
ｙ座標についても同様の定義がいえる。
【０１４１】同様の結果が他の５個のパラメータについ
てもいえ、Ｒｅｆ．９に与えられている数式（５）から
（１２）までの修正は単純で明白である。また、正確な
対称性を備えた他の直交列にこのデータを展開すること
も可能で、これは当該技術分野に馴んだ者には誰にでも
明白な方法である。
てもいえ、Ｒｅｆ．９に与えられている数式（５）から
（１２）までの修正は単純で明白である。また、正確な
対称性を備えた他の直交列にこのデータを展開すること
も可能で、これは当該技術分野に馴んだ者には誰にでも
明白な方法である。
【０１４２】このことは以下のＩＢＭ ＴＤＭ論文に概
説された方法に対して著しい改良を示すことに注目すべ
きである（１９８４年４月刊ＩＢＭ ＴＤＭ，Ｖ．２
６，５８９６−５８９７頁 Ｃｈａｐｐｅｌｏｗ，Ｒ．
Ｅ．，Ｈｉｇｇｉｎｓ Ｊ．Ｊ．，Ｍｉｔｃｈｅｌ，
Ｐ．Ｍ．の「Ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ Ａｌｉｇｎｍｅｎ
ｔ：Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ Ｉ
ｍｐｒｏｖｅｄ Ｏｖｅｒｌａｙ Ｙｉｅｌｄ」，およ
び１９８６年３月刊 ＩＢＭ ＴＤＭ ，Ｖ．２８，４
３０２頁 Ｃｈａｐｐｅｌｏｗ，Ｒ．Ｅ．の「Ｏｖｅｒ
ｌａｙ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈ
ｎｉｑｕｅ Ｆｏｒ Ｅｘｐｏｓｉｎｇ Ｉｎｔｅｇｒ
ａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｗａｆｅｒｓ」）。
説された方法に対して著しい改良を示すことに注目すべ
きである（１９８４年４月刊ＩＢＭ ＴＤＭ，Ｖ．２
６，５８９６−５８９７頁 Ｃｈａｐｐｅｌｏｗ，Ｒ．
Ｅ．，Ｈｉｇｇｉｎｓ Ｊ．Ｊ．，Ｍｉｔｃｈｅｌ，
Ｐ．Ｍ．の「Ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ Ａｌｉｇｎｍｅｎ
ｔ：Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ Ｉ
ｍｐｒｏｖｅｄ Ｏｖｅｒｌａｙ Ｙｉｅｌｄ」，およ
び１９８６年３月刊 ＩＢＭ ＴＤＭ ，Ｖ．２８，４
３０２頁 Ｃｈａｐｐｅｌｏｗ，Ｒ．Ｅ．の「Ｏｖｅｒ
ｌａｙ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈ
ｎｉｑｕｅ Ｆｏｒ Ｅｘｐｏｓｉｎｇ Ｉｎｔｅｇｒ
ａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｗａｆｅｒｓ」）。
【０１４３】適用例 ステップアンドリピート光学露光ツール 本発明は、ＧＣＡ，キャノン，ニコン，Ｕｌｔｒａｔｅ
ｃｈ，ＡＳＭ，Ｃｅｎｓｏｒ，Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅ
ｒ ＰＥ−２００，ＰＥ−５００およびＥのステップア
ンドスキャンを含む現在市販されている各種の露光ツー
ルに適用できる 。 Ｅビーム露光ツール 本発明はＰｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ Ｍｅｂｅｓおよび
ＩＢＭのＨｏｎｔａｓを含む各種の電子ビーム露光ツー
ルに適用できる。この技術は、ウェファ（半導体製造）
または焦点板（マスク製造）が処理される前にフィール
ドスチッティングエラーを検出し、かつ測定するよう拡
張できる。
ｃｈ，ＡＳＭ，Ｃｅｎｓｏｒ，Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅ
ｒ ＰＥ−２００，ＰＥ−５００およびＥのステップア
ンドスキャンを含む現在市販されている各種の露光ツー
ルに適用できる 。 Ｅビーム露光ツール 本発明はＰｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ Ｍｅｂｅｓおよび
ＩＢＭのＨｏｎｔａｓを含む各種の電子ビーム露光ツー
ルに適用できる。この技術は、ウェファ（半導体製造）
または焦点板（マスク製造）が処理される前にフィール
ドスチッティングエラーを検出し、かつ測定するよう拡
張できる。
【０１４４】磁気ヘッド製造 磁気ヘッドの製造は、写真製版法の品質が決まる前に非
可逆性の後続のエッチング過程をもたらす写真製版過程
を必要とする。潜像測定技術を用いることにより著しい
スクラップを阻止する。
可逆性の後続のエッチング過程をもたらす写真製版過程
を必要とする。潜像測定技術を用いることにより著しい
スクラップを阻止する。
【０１４５】オーバレイ測定アルゴリズムへの一般的な
適用性 本明細書に記載のアルゴリズムは、Ｖｉｃｋｅｒｓ Ｑ
ｕａｅｓｔｏｒ，Ｌｅｉｔｚ−Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇの
走査共焦点顕微鏡およびＳｉＳｃａｎの走査共焦点顕微
鏡を含むいずれかのオーバレイ計測ツールに適用でき
る。
適用性 本明細書に記載のアルゴリズムは、Ｖｉｃｋｅｒｓ Ｑ
ｕａｅｓｔｏｒ，Ｌｅｉｔｚ−Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇの
走査共焦点顕微鏡およびＳｉＳｃａｎの走査共焦点顕微
鏡を含むいずれかのオーバレイ計測ツールに適用でき
る。
【０１４６】ＤＵＶレジストへの拡張性 本発明に記載のアルゴリズムと技術は既存並びに将来の
深紫外線（ＤＵＶ）レジストシステムおよびＨａｍｐｓ
ｈｉｒｅ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，ｌｎｃ．のレーザ
プラズマステップアンドリピートシステム並びにシンク
ロトロンに基づいたステップアンドリピートシステムに
より作られるようなソフトＸ線放射に敏感に構成された
レジストに対して適用可能である。
深紫外線（ＤＵＶ）レジストシステムおよびＨａｍｐｓ
ｈｉｒｅ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，ｌｎｃ．のレーザ
プラズマステップアンドリピートシステム並びにシンク
ロトロンに基づいたステップアンドリピートシステムに
より作られるようなソフトＸ線放射に敏感に構成された
レジストに対して適用可能である。
【０１４７】チャックで保持されたウェファのその場で
の測定 シリコンあるいはガリウム−アーセナイドのウェファ
は、露光ツールで該ウェファを保持するために使用する
真空チャックに装着されると撓むに十分典型的に薄いも
のである。このため最終の像が理想のものから歪んだ
り、変位したりする。さらに、ウェファが予め整合され
ること、および焦点板あるいはウェファのいずれかが最
終的に回転方向に整合させることが、典型的には露光の
前に１回で行われる。チップ毎の露光シーケンスの始ま
りにおいてこれらの作業の効果を測定することによりツ
ールの制御セットポイントを微細に修正でき、そのため
ＯＬの性能を向上させることができる。
の測定 シリコンあるいはガリウム−アーセナイドのウェファ
は、露光ツールで該ウェファを保持するために使用する
真空チャックに装着されると撓むに十分典型的に薄いも
のである。このため最終の像が理想のものから歪んだ
り、変位したりする。さらに、ウェファが予め整合され
ること、および焦点板あるいはウェファのいずれかが最
終的に回転方向に整合させることが、典型的には露光の
前に１回で行われる。チップ毎の露光シーケンスの始ま
りにおいてこれらの作業の効果を測定することによりツ
ールの制御セットポイントを微細に修正でき、そのため
ＯＬの性能を向上させることができる。
【０１４８】フォトレジストレスポンスを直接独立して
測定 レジスト内の光化学変化に対して直接影響する化学線の
投与量には多様の要素が影響する。定常波パターンは、
レジスト層内での最終の被着光学エネルギの体系的変動
に影響を与えるメカニズムである。空中像即ち投影像の
変動は別の要因である。吸収度、屈折率および厚さの変
化を通してのレジスト層のレスポンスを測定することに
より、このレジストのレスポンスを直ちに検出し、リア
ルタイムでツールを制御するために使用する情報を得る
ことができる。
測定 レジスト内の光化学変化に対して直接影響する化学線の
投与量には多様の要素が影響する。定常波パターンは、
レジスト層内での最終の被着光学エネルギの体系的変動
に影響を与えるメカニズムである。空中像即ち投影像の
変動は別の要因である。吸収度、屈折率および厚さの変
化を通してのレジスト層のレスポンスを測定することに
より、このレジストのレスポンスを直ちに検出し、リア
ルタイムでツールを制御するために使用する情報を得る
ことができる。
【０１４９】非化学線波長測定は非破壊性である 測定波長をフォトレジストの化学線の帯域の上に来るよ
う調整することより、ステップアンドリピート露光ツー
ルにおけるパターンのある領域に対して実際のプロダク
ト構造を測定できるように非破壊性測定を行うことがで
き、得た情報は後続のフィールド露光あるいは先のフィ
ールドの再処理の修正に使用できる。このため、実際の
パターンのある領域を表わさない、プロダクトの基板の
切りみぞで特殊なパターンを使用しなくてもよいように
する。
う調整することより、ステップアンドリピート露光ツー
ルにおけるパターンのある領域に対して実際のプロダク
ト構造を測定できるように非破壊性測定を行うことがで
き、得た情報は後続のフィールド露光あるいは先のフィ
ールドの再処理の修正に使用できる。このため、実際の
パターンのある領域を表わさない、プロダクトの基板の
切りみぞで特殊なパターンを使用しなくてもよいように
する。
【０１５０】オーバレイ、露光、焦点および反射率の情
報が数個のビデオフレーム回数で取得できる 好適実施例においては、ＣＣＤあるいはヌバコン（Ｎｕ
ｖａｃｏｎ）カメラは、フレームの中の情報を集め、そ
して、デジタル化した像データのフレーム当り５１２×
５１２ピクセルが１／３０秒で集められる。切りみぞ領
域でのテストパターンは前述の情報の全てを提供でき
る。
報が数個のビデオフレーム回数で取得できる 好適実施例においては、ＣＣＤあるいはヌバコン（Ｎｕ
ｖａｃｏｎ）カメラは、フレームの中の情報を集め、そ
して、デジタル化した像データのフレーム当り５１２×
５１２ピクセルが１／３０秒で集められる。切りみぞ領
域でのテストパターンは前述の情報の全てを提供でき
る。
【０１５１】ずれ修正をリアルタイムで行うことができ
る ボックスインボックスオーバレイ検証構造の測定はフル
フィールドであるので、測定は差異的に行われる、即ち
外側ボックスのＬＩのエッジの相対位置において重心の
計算が行われ、一方内側のエッチングされたボックスの
相対位置に基づく同様の計算も行われる。測定の不確実
性にＸ−Ｙステージは関与しない。チャックの解放とか
現像液処理がないので、チャックによる歪とか現像液の
バイアスが自動的に排除されるか、測定結果に考慮され
る。
る ボックスインボックスオーバレイ検証構造の測定はフル
フィールドであるので、測定は差異的に行われる、即ち
外側ボックスのＬＩのエッジの相対位置において重心の
計算が行われ、一方内側のエッチングされたボックスの
相対位置に基づく同様の計算も行われる。測定の不確実
性にＸ−Ｙステージは関与しない。チャックの解放とか
現像液処理がないので、チャックによる歪とか現像液の
バイアスが自動的に排除されるか、測定結果に考慮され
る。
【０１５２】その場で測定できることにより外部の測定
ツールを必要としない 床スペースや作業員や平均製造コストが下がり、ハンド
リングに係わる汚染が低減することにより生産効率が高
くなる。さらに、その場で測定できることによってトラ
ンスペアレントな（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ）統合化を
可能にし、制御をさらに自動化することによりオペレー
タによる介入の必要性を減らす。
ツールを必要としない 床スペースや作業員や平均製造コストが下がり、ハンド
リングに係わる汚染が低減することにより生産効率が高
くなる。さらに、その場で測定できることによってトラ
ンスペアレントな（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ）統合化を
可能にし、制御をさらに自動化することによりオペレー
タによる介入の必要性を減らす。
【０１５３】展開性 例えばインタフェロメータ法を用いたヘテロダインのレ
ーザ走査システムのようなさらに敏感な検出システムを
用いることにより、従来の方法では検出できなかったレ
ジスト像が、現在開発されつつある写真製版処理過程を
制御するために使用しうる。これらの技術は深紫外線
（ＤＵＶ）レジストシステム並びに多層および表面形像
レジストシステムにおいて潜像を見るために使用されて
きている。露光処理と露光後処理とを分離する 露光後行われる処理は、仕様外の処理の原因を隔絶する
のを複雑にする。露光ツールを後続のパラメータの変化
とは独立して特定の境界内あるいはウィンドウ内で作動
するようにできる。
ーザ走査システムのようなさらに敏感な検出システムを
用いることにより、従来の方法では検出できなかったレ
ジスト像が、現在開発されつつある写真製版処理過程を
制御するために使用しうる。これらの技術は深紫外線
（ＤＵＶ）レジストシステム並びに多層および表面形像
レジストシステムにおいて潜像を見るために使用されて
きている。露光処理と露光後処理とを分離する 露光後行われる処理は、仕様外の処理の原因を隔絶する
のを複雑にする。露光ツールを後続のパラメータの変化
とは独立して特定の境界内あるいはウィンドウ内で作動
するようにできる。
【０１５４】本発明の前述の実施例は例示のみであっ
て、当該技術分野の専門家にはその修正が想起しうるこ
とを理解すべきである。従って、本発明は本明細書に開
示の実施理に限定されるものと見做すべきでなく、特許
請求の範囲によってのみ限定されるべきである。
て、当該技術分野の専門家にはその修正が想起しうるこ
とを理解すべきである。従って、本発明は本明細書に開
示の実施理に限定されるものと見做すべきでなく、特許
請求の範囲によってのみ限定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、典型的なパターンを有する基板の図
で、オーバレイパターンと潜像パターンの平面図並びに
断面図であって、図１Ａないし図１Ｄとして識別される
４区分に分割されている。図１Ａはウェファの特定の図
であり、図１Ｂはウェファの１個のダイを拡大した図で
あり、図１Ｃは、潜像の同様の形状の二次検証マークに
より囲まれた四角のボックス状の一次検証マークの拡大
図であり、図１ＤはＬ字形の二次検証マークで囲まれた
Ｌ字形の一次検証マークを示す図である。
で、オーバレイパターンと潜像パターンの平面図並びに
断面図であって、図１Ａないし図１Ｄとして識別される
４区分に分割されている。図１Ａはウェファの特定の図
であり、図１Ｂはウェファの１個のダイを拡大した図で
あり、図１Ｃは、潜像の同様の形状の二次検証マークに
より囲まれた四角のボックス状の一次検証マークの拡大
図であり、図１ＤはＬ字形の二次検証マークで囲まれた
Ｌ字形の一次検証マークを示す図である。
【図２】本発明の実施のために採用した光学装置であっ
て、自動焦点および電気光学位相変調器を備えた、修正
されたノマルスキ干渉コントラスト差（ＮＤＩＣ）顕微
鏡を含み、前記変調器が光学コネクタを回転させる光学
装置を示す線図である。
て、自動焦点および電気光学位相変調器を備えた、修正
されたノマルスキ干渉コントラスト差（ＮＤＩＣ）顕微
鏡を含み、前記変調器が光学コネクタを回転させる光学
装置を示す線図である。
【図３】標準的なステップアンドリピートのマイクロ写
真製版露光ツールを統合した本発明による測定サブシス
テムを示す線図である。
真製版露光ツールを統合した本発明による測定サブシス
テムを示す線図である。
【図４】図４は、露光量、ツールの焦点および直接潜像
ライン幅の測定のため、ＮＤＩＣ潜像のレスポンスから
発生する形像検出器の出力を示す図で、図４Ａないし図
４Ｄとして４区分で提供されている図である。図４Ａは
露光によるフォトレジストの厚さの変化を示す図であ
り、図４Ｂは、図４Ａの形状に対する微分像を示す図で
あり、図４Ｃは露光量の関数としての像の振幅のグラフ
であり、図４Ｄは焦点の関数として像の振幅のグラフで
ある。
ライン幅の測定のため、ＮＤＩＣ潜像のレスポンスから
発生する形像検出器の出力を示す図で、図４Ａないし図
４Ｄとして４区分で提供されている図である。図４Ａは
露光によるフォトレジストの厚さの変化を示す図であ
り、図４Ｂは、図４Ａの形状に対する微分像を示す図で
あり、図４Ｃは露光量の関数としての像の振幅のグラフ
であり、図４Ｄは焦点の関数として像の振幅のグラフで
ある。
【図５】リアルタイムのその場での露光モニタおよび制
御についてのフローチャートである。
御についてのフローチャートである。
【図６】図６は、リアルタイムのその場での焦点のモニ
タおよび制御についてのフローチャートである。図６Ａ
は潜像のライン幅を直接測定するフローチャートであ
る。
タおよび制御についてのフローチャートである。図６Ａ
は潜像のライン幅を直接測定するフローチャートであ
る。
【図７】リアルタイムのその場でのオーバレイをモニタ
および制御するフローチャートである。
および制御するフローチャートである。
【図８】オーバレイ位置検出アルゴリズムにおけるコン
ボルーションのための標準として使用されるワイヤフレ
ーム即ち基準パターン線図で、またコンボルーション計
算の結果を表示する線図である。
ボルーションのための標準として使用されるワイヤフレ
ーム即ち基準パターン線図で、またコンボルーション計
算の結果を表示する線図である。
【図９】本発明により有利に実施される、半導体デバイ
スの構成のために材料の層の形成に使用された一連の過
程を典型的に示す図である。
スの構成のために材料の層の形成に使用された一連の過
程を典型的に示す図である。
【図１０】フォトレジストの露光後のベーキング熱現像
ステーションを示す線図である。
ステーションを示す線図である。
【図１１】熱現像ステーションに対するベーキング時間
の関数としてＮＤＩＣ像比率を示す図である。
の関数としてＮＤＩＣ像比率を示す図である。
【図１２】ツールグリッドと、けばけばしい像のエンハ
ンスしたグローバルアラインメントのための位置決めエ
イド位置を示す図である。
ンスしたグローバルアラインメントのための位置決めエ
イド位置を示す図である。
【図１３】潜像をエンハンスしたグローバルアラインメ
ントのフローチャートである。
ントのフローチャートである。
２０‥ダイ ２４‥グローバルアラインメントマーク
２８‥一次検証マーク ３０‥二次検証マーク ３２‥光学系 ５４‥ウオラス
トンプリズム ６２‥顕微鏡対物レンズ ６４‥ステ
ッパ ７０‥形像装置 ７２‥走査制御装置 ７８‥像／信号プロセッサ ８６，８８‥ビーム ９２
‥投影光学装置 ９４‥マスクまたは焦点板 ９８‥集
光レンズ １００‥チャック
２８‥一次検証マーク ３０‥二次検証マーク ３２‥光学系 ５４‥ウオラス
トンプリズム ６２‥顕微鏡対物レンズ ６４‥ステ
ッパ ７０‥形像装置 ７２‥走査制御装置 ７８‥像／信号プロセッサ ８６，８８‥ビーム ９２
‥投影光学装置 ９４‥マスクまたは焦点板 ９８‥集
光レンズ １００‥チャック
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・ラッセル・ジャクソン アメリカ合衆国ニューヨーク州12545，ミ ルブルック，オーク・サミット・ロード, アール・アール ３，ボックス 235 (72)発明者 ジェリー・カールトン・ショー アメリカ合衆国コネチカット州06877，リ ッジフィールド，ウィルトン・ロード・ウ ェスト 336 (72)発明者 テオドア・ジェラード・ヴァン・ケッセル アメリカ合衆国ニューヨーク州12545，ミ ルブルック，ホースシュー・ロード，アー ルディー ３，ボックス 304 (56)参考文献 特開 昭61−201427（ＪＰ，Ａ)
Claims (8)
- 【請求項１】 加工物の表面で作動する写真製版ツール
を制御する方法において、 前記加工物の表面を観察するステップを含み、 前記観察するステップが、 前記表面上の第１の位置における隣接のサイトを、位相
差を与えるように分離した第１及び第２の放射ビームで
観察して前記表面からの反射により前記ビームに誘導さ
れた位相シフト差の変動により前記表面についてのデー
タを取得し、 前記位相シフト差を振幅データに変換して前記第１の位
置の潜像ポイントを作ることを含み、 前記方法がさらに、 前記第１の位置から離れた別の位置において前記観察す
るステップを繰り返し、全ての潜像ポイントが前記表面
の検出された像のポイントを構成することになる、さら
に別の潜像ポイントを取得するステップと、 基準像パターンを提供するステップと、 エッジ相関総和を用いることにより検出された前記潜像
を前記基準像に相関させるステップと、 を備える写真製版ツールを制御する方法。 - 【請求項２】 プロダクト領域を包含する複数のフィー
ルドを有し、フォトレジストの層で被覆されているウェ
ファを処理する露光ヘッドと顕微鏡とを有する写真製版
ツールを制御する方法であって、前記フォトレジストの
露光量を修正する方法において、 多数の前記フィールドを露光し、該露光することによっ
て前記多数のフィールドの各々に対して前記フォトレジ
ストに潜像を作るステップと、 前記ウェファを、位相シフト差により前記フォトレジス
トの像データを取得するよう作動する顕微鏡まで移動さ
せるステップと、 前記多数のフィールドの各々に対して潜像にわたっての
位相シフト差から得た振幅を測定するステップとを含
み、前記の露光するステップで前記フォトレジストの厚
さを変え、 さらに前記フィールドの全てに対して先に測定されたフ
ォトレジストの厚さに関するデータを取得するステップ
と、 露光修正を計算するステップと、 前記ウェファを前記露光ヘッドまで戻すステップと、 前記フォトレジストを別の放射量で露光して前記フォト
レジストの厚さを調整するステップと、を備える写真製
版ツールを制御する方法。 - 【請求項３】 フォトレジストのコーティングを有する
ウェファであってそれぞれプロダクト領域を含む複数の
フィールドを備えるウェファを処理する顕微鏡と露光ヘ
ッドとを有する写真製版ツールを制御する方法であっ
て、前記露光ヘッドの焦点を修正する方法において、 段階的に変わる焦点で多数のフィールドを露光し、 位相シフト差により潜像の検出された像を作るよう作動
する顕微鏡まで前記ウェファを移動させるステップと、 前記多数のフィールドの各々に対して前記潜像にわたっ
て検出された像のポイントを測定するステップと、 最良の焦点位置を計算するステップと、 前記ウェファを前記露光ヘッドまで戻すステップと、 前記焦点を調整するステップと、 新しい値の焦点を備えた前記露光ヘッドで前記フォトレ
ジストを露光するステップと、を備える写真製版ツール
を制御する方法。 - 【請求項４】 フォトレジストのコーティングを有する
ウェファであってそれぞれプロダクト領域を含む複数の
フィールドを備えるウェファを処理する顕微鏡と露光ヘ
ッドとを有する写真製版ツールを制御する方法であっ
て、フォトレジストを露光することにより作られた前記
フォトレジスト内の潜像のライン幅を測定する方法にお
いて、 段階的に変る露光および焦点により多数の前記フィール
ドを露光して前記フォトレジスト内に潜像を作るステッ
プと、 前記ウェファを前記顕微鏡まで移動させるステップと、 前記潜像内のラインの各側に位置する像のポイントの各
位置の間の距離を測定してライン幅の測定を行うステッ
プと、 該ライン幅をライン幅セットポイントと比較することに
より最良の焦点と露光との組合せを計算するステップ
と、 前記ウェファを前記露光ヘッドまで戻すステップと、 前記露光ヘッドにおいて新しい焦点および露光量を設定
するステップと、 焦点と露光量との新しい組合せにより前記フォトレジス
トを露光するステップと、を備える写真製版ツールを制
御する方法。 - 【請求項５】 フォトレジストのコーティングを有する
ウェファであってプロダクト領域をそれぞれが含む複数
のフィールドを備えるウェファを処理する顕微鏡と露光
ヘッドとを有する写真製版ツールを制御する方法であっ
て、前記露光ヘッドの焦点板を介して前記フォトレジス
トを露光することにより前記フォトレジストにおいて検
証マークを備えた潜像を作り、前記ウェファを前記露光
ヘッドに整合させる方法において、 一時に１個のフィールドの割合で多数の前記フィールド
を露光するステップと、 位相シフト差により前記潜像の検出された像を作るよう
作動する前記顕微鏡まで前記ウェファを移動させるステ
ップと、 オーバレイ検証エイドを位置づけるステップと、 前記多数のフィールドの各々に対して２次元の各々のず
れの平均オーバレイ値を測定するステップと、 フィールドの位置に対して前記写真製版ツールの座標を
修正するステップと、 前記ウェファを前記露光ヘッドまで戻すステップと、 前記フォトレジストを新しいオーバレイ値で露光するス
テップと、を備える写真製版ツールを制御する方法。 - 【請求項６】 フォトレジストのコーティングを有し、
ベーキングサイクルにかけられるウェファを処理する顕
微鏡と露光ヘッドとを有する写真製版ツールを用いてベ
ーキングサイクルを評価する方法であって、前記露光ヘ
ッドの焦点板を介して前記フォトレジストを露光するこ
とにより前記フォトレジストにおいて検証マークを備え
た潜像を作り、前記顕微鏡が位相シフト差により潜像の
検出された像を作るよう作動する方法において、 前記ウェファを予備ベーキングするステップと、 前記露光ヘッドにより前記ウェファ全体を露光するステ
ップと、 前記ウェファをベーキングステーションまで移動させる
ステップと、 前記ウェファを、加熱した真空チャック上に位置させる
ステップと、 前記顕微鏡を用いて前記検出された像のポイントの振幅
を測定するステップと、 オーバレイにおける前記検証マークの寸法を評価するス
テップと、 前記検出された像のポイントの振幅が適切なベーキング
を指示するに十分か検出するステップと、 前記ウェファを、冷却されたプラテンまで動かすことに
よって前記ウェファを冷却するステップと、 前記フォトレジストを現像するステップと、を備えるベ
ーキングサイクルを評価する方法。 - 【請求項７】 検証マークとツール位置決めマークとを
用いて潜像のエンハンスしたグローバルアラインメント
を得るために写真製版ツールを採用する方法であって、
前記写真製版ツールは、検証マークをその上に有するウ
ェファであってフォトレジストで被覆されているウェフ
ァを処理する顕微鏡と露光ヘッドとを有し、前記露光ヘ
ッドの焦点板によりフォトレジストを露光することによ
り前記フォトレジストにおいて検証マークを備えた潜像
を作り、前記顕微鏡は位相シフト差により前記フォトレ
ジストにおいて潜像の検出された像を作るよう作動可能
である方法において、 前記ウェファ上の多数のサイトで位置決めマークおよび
検証マークを露光するステップと、 前記写真製版ツールを用いて前記位置決めマークを位置
づけるステップと、 前記ウェファを前記顕微鏡の下を移動させるステップ
と、 前記多数のサイトの各々に対してオーバレイ検証マーク
を位置づけ、かつ測定するステップと、 前記位置決めマークの位置を修正するステップと、 多項式を適合させ、かつ該多項式の変換、回転、倍率の
項を導出することにより前記ウェファ全体の正しい位置
を決めるステップと、 全体ウェファを前記露光ツールの下で移動させるステッ
プと、 修正された適合を用いて全てのサイトの位置を予測する
ステップと、 前記ウェファの全てのサイトを露光するステップと、を
備える写真製版ツールを用いる方法。 - 【請求項８】 フォトレジストのコーティングを有し、
複数のダイを備えるウェファを処理する顕微鏡と露光ヘ
ッドとを有する写真製版ツールを制御する方法であっ
て、前記ウェファの表面に一次検証マークとツール位置
決めマークとが配置されている方法において、 前記露光ヘッドにおいて焦点板を介して前記フォトレジ
ストを露光し前記フォトレジストのコーティングに二次
検証マークを備えた潜像を作るステップと、 位相シフト差により潜像の検出された像を作るよう作動
する顕微鏡を用いて前記コーティングの表面を観察する
ステップとを含み、 前記顕微鏡を用いて前記コーティングの表面を観察する
ステップは、 分離した放射ビームで前記コーティング面上の第１の位
置で隣接のサイトを観察して前記コーティング面からの
反射により前記ビームに誘導された位相差により前記コ
ーティング面のデータを取得するステップと、 前記位相シフトを振幅データに変換して前記検出された
像において前記の第１の位置の像ポイントを作るステッ
プとを有し、 前記方法はまた、前記観察するステップを、前記コーテ
ィング面の前記第１の位置から離れた別の位置において
繰り返して、全ての像ポイントが前記の検出された像を
構成することになる別の像ポイントを前記検出された像
において取得するステップを有し、 前記観察するステップはさらに、前記コーティングが透
過性である放射線で前記コーティングを照射し、前記コ
ーティング面および前記コーティングと前記ウェファと
の間の境界からの反射を提供し、該反射が、前記検出さ
れた像において前記一次および二次検証マークの像を提
供するステップを含み、 前記方法がさらに、 前記の検出された像を検証マークの基準像と相関させて
前記検証マークの各々の重心を取得するステップと、 前記重心間の距離を測定して前記ウェファの整合度を検
出するステップと、を備える写真製版ツールを制御する
方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US488342 | 1990-03-02 | ||
| US07/488,342 US5124927A (en) | 1990-03-02 | 1990-03-02 | Latent-image control of lithography tools |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05315220A JPH05315220A (ja) | 1993-11-26 |
| JPH0760789B2 true JPH0760789B2 (ja) | 1995-06-28 |
Family
ID=23939358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3012311A Expired - Fee Related JPH0760789B2 (ja) | 1990-03-02 | 1991-02-01 | 写真製版ツールを制御する方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5124927A (ja) |
| EP (1) | EP0444450B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0760789B2 (ja) |
| DE (1) | DE69121261T2 (ja) |
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| JP3259341B2 (ja) | 1992-07-27 | 2002-02-25 | 株式会社ニコン | 位置合わせ方法、及びその位置合わせ方法を用いた露光方法、及びその露光方法を用いたデバイス製造方法 |
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