專利名稱:一種用于對(duì)準(zhǔn)第一和第二物體相關(guān)位置的方法及實(shí)現(xiàn)該方法的裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一種把第一物體與第二物體相互對(duì)準(zhǔn)的方法，更具體地說(shuō)，涉及到半導(dǎo)體器件制造工藝中把電路圖形轉(zhuǎn)印到硅片上時(shí)將掩膜與硅片進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)的方法。進(jìn)而，本發(fā)明涉及到一種將第一物體與第二物體進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)的裝置，更明確地說(shuō)涉及到將掩膜與硅片進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)的一種裝置。
在制造半導(dǎo)體器件如LSI(大規(guī)模集成電路)的工藝中，是采用光學(xué)投影/曝光設(shè)備將電路圖形轉(zhuǎn)印到硅片上的。用這種設(shè)備，掩膜上預(yù)先制好的電路圖形在尺寸上被縮小，然后通過(guò)光學(xué)投影系統(tǒng)和水銀燈將圖形轉(zhuǎn)印到硅片上。然而在電路圖形被轉(zhuǎn)印以前，該掩膜和硅片必須精確地對(duì)準(zhǔn)(掩膜對(duì)準(zhǔn))。更詳細(xì)地說(shuō)，該掩膜和硅片在與向電路圖形投射光的方向相垂直的方向上必須對(duì)準(zhǔn)。
作為掩膜對(duì)準(zhǔn)法的實(shí)例，已知有TTL(throughthelens)法和軸外(off-axis)法。在運(yùn)用TTL法時(shí)，來(lái)自光學(xué)投影系統(tǒng)的一束光投射到在掩膜和硅片上各自預(yù)先作好的衍射光柵上，以檢測(cè)掩膜與硅片的相對(duì)位置。與此相比不同的是，在運(yùn)用軸外法時(shí)，用一臺(tái)軸外顯微鏡來(lái)代替光學(xué)投影系統(tǒng)進(jìn)行掩膜與硅片的對(duì)準(zhǔn)。該掩膜與硅片在電路圖形投影區(qū)之外通過(guò)軸外顯微鏡分別進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。然后，相互對(duì)準(zhǔn)了的掩膜與硅片再移進(jìn)投影區(qū)。因此，用軸外法的生產(chǎn)效率比用TTL法的要高。然而，軸外法包含許多誤差因素，并且高精度的對(duì)準(zhǔn)難以達(dá)到。因此，TTL法是最廣泛應(yīng)用的將掩膜和硅片進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)的方法。
SPI雜志1980年G.Dubroeucq的文章和1984ME，W.R.Trutna.Jr.的文章中披露了一種TTL掩膜對(duì)準(zhǔn)法，該方法需要完全對(duì)正兩個(gè)光柵圖形。使用這種方法時(shí)，激光束照射在掩膜和硅片上面各自的光柵圖形上，衍射光束入射到光電探測(cè)器上以便轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。這個(gè)電信號(hào)受到信息處理器的處理，從而檢測(cè)出掩膜與硅片的相對(duì)位置。依照此檢測(cè)結(jié)果掩膜和硅片進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。
如上所述，當(dāng)使用TTL法時(shí)，激光束是通過(guò)投影光學(xué)系統(tǒng)的投影透鏡來(lái)照射的。這個(gè)投影透鏡的配置是為了把與水銀燈預(yù)定的曝光波長(zhǎng)相關(guān)的所有像差減至最小。因此，當(dāng)波長(zhǎng)不同于曝光波長(zhǎng)的光束通過(guò)比投影透鏡照射時(shí)，將發(fā)生彩色像差。掩膜與硅片相對(duì)位置的檢測(cè)是在掩膜與硅片之間的距離處于失焦?fàn)顟B(tài)的情況下進(jìn)行的。在這種情況下，得不到足夠的檢測(cè)靈敏度，而且復(fù)驗(yàn)性也很差。因而掩膜和硅片的對(duì)準(zhǔn)可能發(fā)生偏差。當(dāng)兩個(gè)光波長(zhǎng)的差別變大時(shí)，為調(diào)整光程長(zhǎng)度，像差修正裝置是必須的。
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種方法將第一與第二觀察物相互間進(jìn)行精確對(duì)準(zhǔn)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種準(zhǔn)確地檢測(cè)掩膜和硅片的相對(duì)位置的方法，當(dāng)電路圖形需要轉(zhuǎn)印到硅片上時(shí)，不論掩膜與硅片之間距離多大，都可以精確地對(duì)準(zhǔn)它們。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種設(shè)備用以精確地相互對(duì)準(zhǔn)上述第一和第二物體。
本發(fā)明更進(jìn)一步的目的是提供一種設(shè)備，當(dāng)需要把電路圖形轉(zhuǎn)印到硅片上時(shí)，不論掩膜與硅片距離多大，用這種設(shè)備都可以精確地將它們對(duì)準(zhǔn)。
根據(jù)本發(fā)明，用這種方法來(lái)相互對(duì)準(zhǔn)第一和第二物體時(shí)，把第一和第二物體置于面面相對(duì)的位置，而對(duì)準(zhǔn)是在與相對(duì)面的(法線)方向相垂直的方向上進(jìn)行的。作為對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的條柵圖形制作在第一物體上，同樣作為對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的類似方格棋盤的格柵圖形制作在第二物體上。來(lái)自對(duì)準(zhǔn)用光源的光束照射在第二物體上的方格棋盤形格柵圖形上。然后，被方格棋盤形格柵圖形衍射的光線被引到第一物體的光柵圖形上。由第一物體條柵所衍射的光束受到檢測(cè)儀的檢測(cè)。由于來(lái)自光源的光被方格棋盤形格柵衍射，從而可檢測(cè)出第一與第二物體的相對(duì)位置，檢測(cè)結(jié)果與它們之間的距離無(wú)關(guān)。參照這個(gè)檢測(cè)結(jié)果將第一第二物體進(jìn)行精確的對(duì)準(zhǔn)。
當(dāng)預(yù)先制作在掩膜上的電路圖形轉(zhuǎn)印到硅片上時(shí)，掩膜與硅片是面對(duì)面安放的，并且對(duì)準(zhǔn)是在與兩個(gè)相對(duì)面的(法線)方向垂直的方向上進(jìn)行。作為對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的條柵圖形制作在掩膜上，同樣作為對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的方格棋盤形格柵圖形制作在硅片上。來(lái)自對(duì)準(zhǔn)用光源的光線照射在硅片上的方格棋盤形格柵圖形上。然后，被此方格棋盤形格柵圖形所衍射的光束被引導(dǎo)到掩膜上的條柵圖形上。被掩膜上的光柵圖形所衍射的光受到檢測(cè)器的檢測(cè)。由于來(lái)自光源的光受到了方格棋盤形格柵圖形的衍射，就可檢測(cè)出掩膜與硅片的相關(guān)位置，檢測(cè)結(jié)果與它們的間距無(wú)關(guān)。依照這一檢測(cè)結(jié)果，掩膜與硅片被精確地對(duì)準(zhǔn)。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明。
圖1是一個(gè)縮圖投影/曝光設(shè)備的透視圖，在實(shí)施例中發(fā)明的對(duì)準(zhǔn)方法應(yīng)用在這個(gè)縮小圖形的投影/曝光設(shè)備中;
圖2是制作在掩膜上的條柵平面圖;
圖3是制作在硅片上的方格棋盤形格柵平面圖;
圖4是說(shuō)明空間濾光反射鏡構(gòu)造的透視示意圖;
圖5是由硅片上光柵圖形所衍射的光形成衍射點(diǎn)像的平視圖;
圖6是兩次衍射光強(qiáng)度與掩膜和硅片相對(duì)于它們的安放位置的位移之關(guān)系曲線。
圖7為入射在掩膜表面的衍射光的聚焦?fàn)顩r示意圖。
圖8是實(shí)現(xiàn)信號(hào)同步檢測(cè)處理的裝置方框圖，該裝置使用了平行平面鏡振蕩器。
圖9中的信號(hào)波形曲線表明同步檢測(cè)信號(hào)輸出與掩膜和硅片的位移之關(guān)系。
圖10是第二個(gè)實(shí)施例中的縮圖投影/曝光設(shè)備的透視示意圖。在此縮圖投影/曝光設(shè)備中應(yīng)用了本發(fā)明的對(duì)準(zhǔn)方法。
圖11透視圖表明了由硅片上光柵反射的光與反射鏡的光之間的關(guān)系。
圖12A到12C表明本發(fā)明的第一實(shí)施例修改后的縮圖投影/曝光設(shè)備的正視圖。
圖13是修改后的光柵圖形示意圖。
圖14A是第三個(gè)實(shí)施例的截面圖，其中本發(fā)明的對(duì)準(zhǔn)方法應(yīng)用到X-射線曝光設(shè)備中。
圖14B為輸出特性曲線，表明了第三實(shí)施例中的掩膜和硅片之間對(duì)準(zhǔn)的檢測(cè)結(jié)果。
下面詳述實(shí)施例。
如圖1所示，用于產(chǎn)生曝光光束的光源1裝置在縮圖投影/曝光設(shè)備中。例如，光源1可由水銀燈構(gòu)成。當(dāng)不需要光源1發(fā)出的光束時(shí)，它被快門6遮擋住。該設(shè)備中安置有掩膜2，電路圖形事先制作在它上面。設(shè)備中還安置有硅片4，電路圖形轉(zhuǎn)印在它上面。按預(yù)定方向可動(dòng)的硅片臺(tái)5承載硅片4。作為電路圖形投影光學(xué)系統(tǒng)會(huì)聚透鏡7安插在快門6和掩膜2之間，消磁投影透鏡3安插在掩膜2與硅片4之間。更詳細(xì)地說(shuō)，在掩膜上制作的電路圖形經(jīng)過(guò)透鏡3被縮小尺寸并投影。當(dāng)快門6打開時(shí)，水銀燈發(fā)出的光束射出，電路圖形被轉(zhuǎn)印到硅片4上。
在這個(gè)曝光設(shè)備中，設(shè)置了用以對(duì)準(zhǔn)掩膜2和硅片4的光學(xué)系統(tǒng)10。如圖2所示，作為對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的一維條柵圖形制作在掩膜2上。如在圖3所看到的方格棋盤形格柵圖形制作在硅片4上。光學(xué)系統(tǒng)10包含有激光源11用以產(chǎn)生具有良好相干性的激光束。光學(xué)系統(tǒng)10還包括空間濾光反射鏡12，折射鏡14，以及全反射鏡15。如圖4所示，空間濾光反射鏡12是由透射區(qū)12-1和反射區(qū)12-2構(gòu)成。濾光反射鏡12是一個(gè)二向色鏡，當(dāng)電路圖形曝光時(shí)，它可以透射全部曝光光束。當(dāng)電路圖形曝光時(shí)，濾光反射鏡12也可以被移出曝光區(qū)。此外，裝置了光檢測(cè)器16用以接收光柵的衍射光，并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。信息處理器17處理電信號(hào)。
下面將講述用于上述投影/曝光設(shè)備的掩膜2與硅片4的對(duì)準(zhǔn)方法。
從激光器11發(fā)出的激光束24被空間濾光反射鏡12反射，并經(jīng)過(guò)投影透鏡3入射在硅片4的光柵圖形22上。被光柵圖形22反射的衍射光束經(jīng)過(guò)投影透鏡3，空間濾光反射鏡12和折射鏡14會(huì)聚在掩膜2的光柵圖形21上。
如在圖3中看到的，光柵圖形22是類似方格棋盤的圖形。因此，在投影透鏡3的富利葉傳輸面上的衍射光束是二維衍射光束。圖5表示第0級(jí)和第±1級(jí)衍射光束。第(±1，0)級(jí)和(0，±1)級(jí)衍射光強(qiáng)度為0，而第(0，0)級(jí)和(±1，±1)級(jí)的衍射光束具有預(yù)定的強(qiáng)度。當(dāng)上述二維的衍射光束23經(jīng)過(guò)空間濾光反射鏡12時(shí)，反射鏡12擋住了第(-1，-1)級(jí)、(1，-1)級(jí)和(0，0)級(jí)衍射光。第(±1，0)級(jí)和(0，±1)級(jí)衍射光強(qiáng)度為0。因此，透射過(guò)空間濾光反射鏡12的衍射光只有第(1，1)級(jí)和(-1，1)級(jí)的那些衍射光。這些衍射光經(jīng)過(guò)折射鏡14投射到掩膜2的光柵圖形21上。
當(dāng)?shù)?1，1)級(jí)和(-1，1)級(jí)衍射光通過(guò)光柵21時(shí)，它們?cè)俅伟l(fā)生衍射。衍射兩次的光束被光檢測(cè)器16檢測(cè)并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。該電信號(hào)饋送到信息處理器17，進(jìn)行處理，于是掩膜2和硅片4的相對(duì)位置被檢測(cè)出來(lái)。
在這種方法中，通過(guò)光柵圖形21的二次衍射光束提供了光柵圖形21和22的位置信息，即相對(duì)位置信息。因此，當(dāng)二次衍射光的強(qiáng)度被檢測(cè)時(shí)，就能夠得到位置信息。
例如，圖6表示了第0級(jí)的二次衍射光強(qiáng)度與掩膜和硅片相對(duì)于它們的安放位置的位移之間的關(guān)系。更詳細(xì)地說(shuō)，當(dāng)進(jìn)行位置調(diào)整以使第0級(jí)衍射光達(dá)到最大強(qiáng)度時(shí)，移動(dòng)硅片載臺(tái)5，于是掩膜2和硅片4就對(duì)準(zhǔn)了。
當(dāng)運(yùn)用G.Dubroeacq的文章所披露的使用二維衍射光的對(duì)準(zhǔn)方法時(shí)，基于理論分析可和通過(guò)掩膜的第0級(jí)二次衍射光強(qiáng)度可由下式ID給出ID＝IO·〔(1/2)4+(1/π)2·cos(πλZ/P2)·cos(2π×/P)+4(1/π)4·cos2(2πX/P)〕
式中IO是由衍射效率決定的光量，P是衍射光柵的柵距，λ是對(duì)準(zhǔn)用光束的波長(zhǎng)，X是掩膜2與硅片4的相對(duì)位置(距離)，Z是散焦量。從上式可以看到，隨著硅片與掩膜之間的距離在Z方向上的變化，ID值變化甚大。
在使用本發(fā)明應(yīng)用棋盤格子形格柵的對(duì)準(zhǔn)方法時(shí)，第0級(jí)的二次衍射光強(qiáng)度可由下式IC給出IC＝IO·(2/π2)2·2〔1+cos(2π2χ/P)〕在本方法中，因?yàn)樯鲜讲话琙項(xiàng)，IC不隨硅片與掩膜在Z方向上的距離變化即散焦量Z的變化而變化。更具體地說(shuō)，如圖7所示，來(lái)自硅片4的第(-1，1)級(jí)和(1，1)級(jí)兩束衍射光會(huì)聚到掩膜2上，既使由于投影透鏡3的彩色像差而產(chǎn)生相應(yīng)于圖7中f1或f2的焦點(diǎn)位置，對(duì)準(zhǔn)檢測(cè)儀信號(hào)也不發(fā)生變化。因此，該掩膜與硅片的相對(duì)位置可被檢測(cè)，而與對(duì)準(zhǔn)光束通過(guò)投影透鏡3時(shí)發(fā)生的任何彩色像差無(wú)關(guān)。由于這個(gè)原因，檢測(cè)誤差可以避免發(fā)生。
依照這個(gè)實(shí)例的方法，從上式可以看到，與檢測(cè)位置X相關(guān)的衍射光強(qiáng)度IC的變化可以用關(guān)于(2χ/P)的一個(gè)周期函數(shù)來(lái)表示，也就是說(shuō)對(duì)應(yīng)光柵每個(gè)柵距的變化，IC出現(xiàn)兩個(gè)周期的變化。而在通常的方法中，對(duì)應(yīng)檢測(cè)位置χ的衍射光強(qiáng)度IP的變化可表示為一個(gè)關(guān)于(χ/P)的周期函數(shù)，也就是說(shuō)對(duì)應(yīng)每個(gè)柵距出現(xiàn)一個(gè)變化周期。因此，在使用同樣尺寸的光柵圖形的條件下，在此實(shí)例中得到的檢測(cè)靈敏度是通常方法的兩倍?？紤]到微型化，光柵圖形存在著圖形尺寸限制。因此，對(duì)于掩膜與硅片的高精度對(duì)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)，檢測(cè)靈敏度的任何改進(jìn)都是非常有利的。
就本實(shí)例的方法來(lái)說(shuō)，對(duì)準(zhǔn)用光的波長(zhǎng)和曝光用的光波長(zhǎng)可以相互不同。硅片上的抗蝕劑薄膜可以避免在對(duì)準(zhǔn)時(shí)曝光。這樣，幾乎沒有對(duì)準(zhǔn)光被吸收到抗蝕劑膜中。因?yàn)楣鈻艌D形不會(huì)被曝光，因此它很易于得到保護(hù)。
如前所述，圖6表示第0級(jí)的二次衍射光強(qiáng)度與掩膜和硅片相對(duì)于它們的安放位置的位移之間的關(guān)系。更具體地說(shuō)，當(dāng)進(jìn)行位置調(diào)整以使第0級(jí)的二次衍射光強(qiáng)度達(dá)到最大值時(shí)，掩膜2和硅片4也對(duì)準(zhǔn)了。在這種情況下，調(diào)準(zhǔn)裝置必須檢測(cè)到圖6所示的周期函數(shù)的峰值。然而，一般說(shuō)來(lái)，檢測(cè)到這個(gè)周期函數(shù)的峰值是困難的。于是，作為一種處理檢測(cè)信號(hào)的方法，提出了一種檢測(cè)方法，在這種方法中，以一固定頻率來(lái)使對(duì)準(zhǔn)光束發(fā)生振動(dòng)，以達(dá)到調(diào)制信號(hào)的目的，并且該振動(dòng)頻率受到同步檢測(cè)(這種同步檢測(cè)信號(hào)的方法由本發(fā)明人在美國(guó)專利U.S.P.№.681，491中有詳細(xì)說(shuō)明，)在實(shí)例中，如圖8所示，作為一種振動(dòng)機(jī)構(gòu)的平行平面鏡14發(fā)生振動(dòng)。平行平面鏡14設(shè)置在掩膜2和硅片之間，被硅片反射的對(duì)準(zhǔn)光束隨著平行平面鏡14的振動(dòng)周期發(fā)生同步變化。被光檢測(cè)器16得到的信號(hào)是與這個(gè)振動(dòng)相同步的調(diào)制信號(hào)。以來(lái)自振蕩器33的參考信號(hào)為參考，光檢測(cè)器16的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)同步檢測(cè)器32進(jìn)行同步檢測(cè)，而振蕩器33是作為振動(dòng)平行板14的振蕩器。經(jīng)同步檢測(cè)處理后的信號(hào)以S形曲線輸出，此曲線與位置位移有關(guān)。由于檢測(cè)輸出是用橫跨0位移線的一條曲線來(lái)表示，掩膜與硅片的對(duì)準(zhǔn)可達(dá)到高精度。
下面參照?qǐng)D10說(shuō)明本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)例。本實(shí)例與前一個(gè)實(shí)例的差別在于空間濾光反射鏡12被半反射鏡18代替，并且沿著光學(xué)
系統(tǒng)10的光束路徑在其中設(shè)置全反射鏡13-1和13-2。如圖11所示，在光柵圖形22反射的衍射光23中，只有第(1，1)級(jí)和(-1，1)級(jí)光束被反射鏡13-1和13-2反射。其它裝置與前一個(gè)實(shí)例中的相同。光柵圖形21和22分別制作在掩膜2和硅片4上，其圖案與圖2和圖3中所示的相同。
經(jīng)過(guò)如上的改動(dòng)，仍可進(jìn)行本質(zhì)上與前例相同的對(duì)準(zhǔn)。更詳細(xì)地說(shuō)，被硅片4反射的且射入并穿過(guò)投影透鏡3的衍射光全部允許穿過(guò)半透鏡18。然后，一些衍射光束，如第(1，1)級(jí)和(-1，1)級(jí)的衍射束，被反射鏡13-1和13-2反射。因此，以與前例相同的方式，兩束光的干涉像會(huì)聚在掩膜2上。這樣，進(jìn)行掩膜與硅片的對(duì)準(zhǔn)和失焦?fàn)顟B(tài)無(wú)關(guān)。因此，對(duì)于本實(shí)例，與前例相同的效果可以得到，掩膜與硅片可進(jìn)行高精度對(duì)準(zhǔn)。
本發(fā)明不限于上述兩個(gè)實(shí)例的方法。比如，在第一個(gè)實(shí)例中，可使用一個(gè)簡(jiǎn)單的半反射鏡來(lái)代替其空間濾光反射鏡。在這種情況下，由硅片4反射的并入射到投影透鏡3的衍射光全部投射到掩膜2的光柵圖形上。于是，兩束光的干涉不會(huì)發(fā)生。因此掩膜2與硅片4的失焦?fàn)顩r將影響檢測(cè)靈敏度。然而，如在前例中所述，在檢測(cè)衍射光強(qiáng)度分布的位置χ時(shí)，對(duì)應(yīng)每個(gè)柵距有兩個(gè)周期的變化出現(xiàn)。因此，這種對(duì)準(zhǔn)法的精度與通常方法的相比可改進(jìn)兩倍。
如圖12所示，下述的各種方法可被采納作為照射硅片上的光柵圖形的方法。
在圖12A中，途經(jīng)掩膜2然后通過(guò)半反射鏡18的對(duì)準(zhǔn)光束借助于投影透鏡3照射在硅片的光柵圖形上。在圖12B中，從半反射鏡18底面投影的對(duì)準(zhǔn)光束通過(guò)反射鏡13-2和投影透鏡3照在硅片的光柵圖形上。在圖12C中，從半反射鏡18頂面投射的對(duì)準(zhǔn)光束沿著與檢測(cè)光模完全反向的光路照射在硅片上的光柵圖形上。雖然這使方法提供了不同方式的照射，它們的檢測(cè)信號(hào)輸出特性本質(zhì)上是相同的。此外，各種其他照射方法也可以采用。
在上述的第二實(shí)例中，一種振動(dòng)平行平面鏡以使光束位置發(fā)生振動(dòng)的裝置被采用作為信號(hào)調(diào)制裝置。另可采用一種使振動(dòng)平面鏡發(fā)生振動(dòng)的方法代替之。一種在水平方向上振動(dòng)掩膜或硅片的裝置可用來(lái)振動(dòng)光束位置。一種交替照明兩組光柵圖形以產(chǎn)生相位差的方法，也能被采用作為信號(hào)調(diào)制的手段。
在前述的兩個(gè)實(shí)例中，制作在掩膜上的光柵圖形是一維的衍射光柵。掩膜上的光柵圖形可以是如圖3所示的方格棋盤形圖案，即它可以是二維衍射光柵。
在上述兩個(gè)實(shí)例中，硅片上的光柵圖形也是如圖3所示的正方塊的拼接形式。然而硅片上的光柵圖形還能夠是長(zhǎng)方塊拼接形式的類似棋盤的圖案。
本發(fā)明不僅被用于掩膜與硅片的對(duì)準(zhǔn)處理，還可用于兩個(gè)物體的對(duì)準(zhǔn)處理。在后面這個(gè)情況中，光學(xué)系統(tǒng)不需安插在兩個(gè)物體之間。例如圖14A所示的，在χ-射線曝光設(shè)備中，在第一物體2上制作一維光柵圖形21，在第二物體4上制作方格棋盤形光柵圖形22。從激光器11產(chǎn)生的光照射在光柵圖形21上，于此衍射的光投射到方格形光柵圖形22上。由光柵22衍射及反射的光經(jīng)過(guò)光柵21入射到光探測(cè)器16上。由光探測(cè)器16探測(cè)到的光被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，此信號(hào)用信息處理器加以處理。檢測(cè)結(jié)果用圖14B中的M線來(lái)表示。在圖14B中，需要指出的是已在第二物體上制作了兩維光柵圖形，而作為通常檢測(cè)方法的檢測(cè)結(jié)果用N線表示。在這種方法中，通常的檢測(cè)方法受到掩膜2和硅片4是間距d的影響。因此存在檢測(cè)誤差。與通常檢測(cè)方法相比所不同的是，在本實(shí)例中，不論間距d如何，都不會(huì)發(fā)生檢測(cè)誤差，于是可以高精度地檢測(cè)第一物體與第二物體的相關(guān)位置，因此使它們能高精度地對(duì)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)準(zhǔn)第一物體與第二物體的相關(guān)位置的方法，這兩個(gè)物體是面對(duì)面地安置，對(duì)準(zhǔn)是在與它們相對(duì)面的(法線)方向相垂直的方向上進(jìn)行的，其特征為包括下列步驟在上述第一物體上制作一光柵圖形作為對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記；在上述第二物體上制作一方格棋盤形的光柵圖形作為對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記；使光源發(fā)出的光束直射到上述第二物體的上述方格棋盤形光柵圖形上；把在上述方格棋盤形光柵圖形處發(fā)生衍射的衍射光束傳輸?shù)缴鲜龅谝晃矬w的上述光柵圖形上；檢測(cè)透射過(guò)上述第一物體的光柵圖形時(shí)產(chǎn)生的衍射光束；以及按照被檢測(cè)的衍射光的強(qiáng)度來(lái)調(diào)整上述第一和第二物體的相關(guān)位置。
2.一種對(duì)準(zhǔn)掩膜與硅片的相關(guān)位置的方法，當(dāng)制作在上述掩膜上的電路圖形轉(zhuǎn)印到上述硅片上時(shí)，掩膜與硅片面對(duì)面安置，對(duì)準(zhǔn)是在與它們相對(duì)面的(法線)方向相垂直的方向上進(jìn)行的，其特征為包括下列步驟在上述掩膜上制作一光柵圖形作為對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記;在上述硅片上制作一方格棋盤形光柵圖形作為對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記;使光源發(fā)射的光束直射到上述硅片的上述方格棋盤形光柵圖形上;把在上述方格棋盤形光柵圖形處發(fā)生衍射的衍射光束傳輸?shù)缴鲜鲅谀さ纳鲜龉鈻艌D形上;檢測(cè)透射過(guò)上述掩膜的光柵圖形時(shí)所產(chǎn)生的衍射光束;以及按照被檢測(cè)的衍射光強(qiáng)度來(lái)調(diào)整上述掩膜和上述硅片之間的相關(guān)位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的方法，其特征在于將一個(gè)允許衍射光束通過(guò)的光學(xué)系統(tǒng)安置在上述掩膜和上述硅片之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的方法，其特征在于在傳輸衍射光束的過(guò)程中，由方格棋盤形光柵圖形所衍射的光束被一個(gè)空間濾光反射鏡選擇后被引導(dǎo)到上述掩膜的上述光柵圖形上。
5.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的方法，其特征在于安置在上述掩膜和上述硅片之間使衍射光束通過(guò)的上述光學(xué)系統(tǒng)系，是用來(lái)轉(zhuǎn)印電路圖形的光學(xué)投影系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的方法，其特征在于對(duì)準(zhǔn)上述掩膜和上述硅片所用的光的波長(zhǎng)不同于用于轉(zhuǎn)印電路圖形的上述光學(xué)投影系統(tǒng)所用的光波長(zhǎng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的方法，其特征在于在直射光束的過(guò)程中所用的上述光源是激光器。
8.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的方法，其特征在于在上述掩膜上制作的上述光柵圖形是光透射型，而制作在上述硅片上的上述方格棋盤形光柵圖形是反射型。
9.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的方法，其特征在于在傳輸衍射光束的過(guò)程中，由方格棋盤形光柵圖形所衍射的光束被空間濾光反射鏡選擇后被引導(dǎo)到上述掩膜的上述光柵圖形上，在檢測(cè)衍射光束的過(guò)程中，由掩膜的光柵圖形所衍射的第0級(jí)二次衍射光的強(qiáng)度被檢測(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的方法，其特征在于上述方格棋盤形光柵圖案是由多個(gè)正方塊拼接而成的。
11.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的方法，其特征在于上述方格棋盤形光柵圖案是由多個(gè)長(zhǎng)方塊拼接而成的。
12.一種對(duì)準(zhǔn)第一與第二物體的相關(guān)位置的方法，這兩個(gè)物體是面對(duì)面地安置，對(duì)準(zhǔn)是在與它們的相對(duì)面的(法線)方向相垂直的方向上進(jìn)行的，其特征為包含下列步驟在上述第一物體上制作光柵圖形作為對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記;在上述第二物體上制作方格棋盤形光柵圖形作為對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記;使光源發(fā)出的光束直射到上述第一物體的所謂光柵圖形上;把透射過(guò)上述第一物體的上述光柵的光束傳輸?shù)缴鲜龅诙矬w的上述方格棋盤形光柵圖形上;把被上述方格棋盤形光柵圖形所衍射和反射的的光傳輸?shù)缴鲜龅谝晃矬w的上述光柵圖形上;檢測(cè)來(lái)自上述第一物體的光柵圖形的衍射光束;以及依據(jù)所檢測(cè)到的衍射光的強(qiáng)度來(lái)調(diào)整上述第一和第二物體間的相關(guān)位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求
12所述的方法，其特征在于上述的第一物體是掩膜、上述的第二物體是硅片。
14.一種用于對(duì)準(zhǔn)第一與第二物體相關(guān)位置的裝置，這兩個(gè)物體是面對(duì)面地安置，對(duì)準(zhǔn)是在與它們相對(duì)面的(法線)方向相垂直的方向上進(jìn)行的，其特征為包括一個(gè)光柵圖形，作為對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記制作在上述第一物體上;一個(gè)方格棋盤形光柵圖形，作為對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記制作在上述第二物體上;一個(gè)光源用以發(fā)出檢測(cè)用光束;用以檢測(cè)光束的檢測(cè)裝置，被檢光束是由上述光源發(fā)出的，且該光束在上述第一物體的上述光柵圖形處和在上述第二構(gòu)件的上述方格棋盤形光柵圖形處產(chǎn)生衍射;以及依照被測(cè)光束的強(qiáng)度來(lái)調(diào)整上述第一和第二物體的相關(guān)位置的調(diào)整裝置。
15.一個(gè)用以對(duì)準(zhǔn)掩膜與硅片的相關(guān)位置的裝置，當(dāng)上述掩膜上的電路圖形轉(zhuǎn)印到上述硅片上時(shí)，掩膜與硅片是面對(duì)面安置的，對(duì)準(zhǔn)是在與它們的相對(duì)面的法線相垂直的方向上進(jìn)行的。其特征為包括一個(gè)光柵圖形，作為對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記制作在上述掩膜上;一個(gè)方格棋盤形光柵圖形，作為對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記制作在上述硅片上;一個(gè)產(chǎn)生檢測(cè)用光的光源;用以檢測(cè)光束的檢測(cè)裝置，被檢光束系由上述光源發(fā)出的并且在上述掩膜的上述光柵圖形處和在上述硅片的上述方格棋盤形光柵圖形處發(fā)生衍射;以及依照被檢光束的強(qiáng)度來(lái)調(diào)整上述掩膜和上述硅片的相關(guān)位置的調(diào)節(jié)裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求
15所述的裝置，其特征在于一個(gè)允許衍射光束通過(guò)的光學(xué)系統(tǒng)被安置在上述掩膜和上述硅片之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求
15所述的裝置，其特征為還包括用以對(duì)上述硅片的上述方格棋盤形光柵圖形所衍射的光束進(jìn)行選擇的裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求
17所述的裝置，其特征在于上述用以選擇由上述硅片的上述方格棋盤形光柵圖形所衍射的光束的裝置包括一空間濾光反射鏡。
19.根據(jù)權(quán)利要求
17所述的裝置，其特征在于上述用以選擇由上述硅片的上述方格棋盤形光柵圖形所衍射的光束的裝置包括一半反射鏡和一全反射鏡。
20.根據(jù)權(quán)利要求
16所述的裝置，其特征在于上述光學(xué)系統(tǒng)是用于轉(zhuǎn)印電路圖形的光學(xué)投影系統(tǒng)，該系統(tǒng)安置在上述掩膜與上述硅片之間并允許衍射光束通過(guò)。
21.根據(jù)權(quán)利要求
15所述的裝置，其特征在于上述光源是激光器。
22.根據(jù)權(quán)利要求
15所述的裝置，其特征在于在上述掩膜上制作的上述光柵圖形是光透射型的，而在上述硅片上制作的上述方格棋盤形光柵圖形是反射型的。
23.根據(jù)權(quán)利要求
15所述的裝置，其特征在于上述方格棋盤形光柵圖案是由多個(gè)正方塊拼接而成的。
24.根據(jù)權(quán)利要求
15所述的裝置，其特征在于上述方格棋盤形光柵圖案是由多個(gè)長(zhǎng)方塊拼接而成的。
專利摘要
根據(jù)本發(fā)明對(duì)準(zhǔn)第一和第二物體的方法，第一和第二物體面對(duì)面地安置，對(duì)準(zhǔn)是在垂直于面對(duì)面方向上進(jìn)行的。第一物體上制有光柵圖形，第二物體上制有方格棋盤形光柵圖形。從對(duì)準(zhǔn)用光源發(fā)出的光束射在第二物體的方格棋盤形光柵圖形上。被其衍射的光束被引向第一物體的光柵圖形上。由此再被衍射的光束被檢測(cè)器檢測(cè)。從而測(cè)得第一和第二物體的相對(duì)位置，而與它們的間距無(wú)關(guān)。依照檢測(cè)結(jié)果，第一和第二物體被精確地對(duì)準(zhǔn)。本發(fā)明可被用作對(duì)準(zhǔn)掩膜和硅片的方法。
文檔編號(hào)H01L21/30GK87100831SQ87100831
公開日1987年12月9日 申請(qǐng)日期1987年2月14日
發(fā)明者田畑光雄, 東條徹, 下∴裕明 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝, 東京光學(xué)機(jī)械株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan