专利名称：曝光方法以及用该方法制造半导体集成电路器件的方法
技术领域：
本发明涉及到一种信号处理技术、一种调整位置检测光学系统的技术、一种目标图形以及一种曝光技术，更确切地说是涉及到一种可有效用来制造需要高精度对准的半导体器件的工艺技术。
例如，如日本专利公开147151/1992所公开的那样，半导体器件制造工艺采用投影曝光设备，该设备用于借助于把通过原版之类的曝光光束投影到半导体晶片之上的光致抗蚀剂上而转移电路图形。
用来由明场型检测光学系统对准的投影曝光设备如图22所示，其结构包括一个用来投影图形的投影透镜、一个XY台和一个用来确认图形位置的明场型检测光学系统。对于这种对准，晶片上的图形由检测光学系统以图象信号的形式进行检测，这些图象信号储存在存储器中并加以处理以高精度地确认图形的位置。
为了达到高的对准精度，要求精确调整以消除诸如检测光学系统的光行差和检测照明光轴的不对准之类的误差。
现有技术的明场型检测光学系统的调整方法如图23(a)和23(b)所示以下述方法为例，其中对光致抗蚀剂图形或类似物质进行检测以便能够根据检测到的波形的左边和右边信号的电平(level)差来决定调整。然而，此法强烈地依赖于操作者的感觉和经验，因此产生的问题是此法严格依赖于个人差异。
图象信号(G)是作为位置(i)的函数G＝G(i)而存储的。
作为现有技术的信号处理，通常用例如日本专利公开236117/1986所公开的那种对称处理方法。此对称处理方法计算任意检测参考点(j)的对称性的不一致性Z(j)，以确定不一致性Z(j)取极小值的位置。对称性由下式计算Z(j)=Σk=k1k-k2[G(j-k)-G(j+k)]2----(2)]]>其中，k是对称处理k1—k2的积分范围变量，二者都是正整数。j表示检测参考点变量。在此法中，对参考点来确定对称误差，以便可在图象信号对称时，得到高度精确的检测。然而在波形处于上述积分范围之外的情况下，不一致性Z(j)的值是如此之小，以致于出现若干最小值，从而引起发生误解的问题。而且，难以比较和估计波形对称性的绝对值。
另一方面，为了高度精确地对准晶片，必须插入一个能够产生具有良好反差和对称性的信号的目标图形。
作为现有技术的目标图形插入方法，如图24所示，采用了一种方法将目标图形转移到多层膜的平坦区并用腐蚀使之成台阶状。在此目标台阶上再沉积一个涂覆有抗蚀剂膜的多层膜。这一目标图形可能会被多层膜上光干涉的影响和涂覆的抗蚀剂膜的台阶对称性变得不能产生足够的检测信号。
倘若检测信号不够，则出现不能实现高精度对准的问题。
由暗场型检测光学系统来对准的投影曝光设备的构造如图25所示，包括一个用来投影图形的投影透镜、一个XY台、和一个用来确认图形位置的暗场检测光学系统。一个细长的激光束斑被引导来照射晶片上的目标图形(沿激光束斑的纵向以预定步距排列有多个方形的凹下点部)，如
图19所示。由排列在检测器上游入射光孔共轭平面内的光屏蔽板(即空间滤光片)所产生的0阶光被分割出来检测衍射光而不是用目标图形产生的0阶光。这样检测到的这些衍射光被储存在存储器中，而且这些信号被处理以便高精度地确认目标图形的位置。
在暗场型检测的情况下，激光束斑的位置固定，而靠移动晶片来进行目标图形扫描。结果，这种检测就有不受检测光学系统光行差影响的优点，但有图19所示目标图形对准精度由于台阶上薄膜覆盖不对称或目标图形周围稍许粗糙(或晶粒)的影响而变坏的问题。
另一方面，在日本专利公开192324/1983中公开了一种由用于靠半平面上不规则反射增加周围反差的精细图形组成的对准图形。
为了在明场型检测光学系统中获得高对准精度，需要精确调整以消除诸如检测光学系统光行差或检测照明光轴不对准之类的误差。检测光学系统中有代表性的误差有下列几种，它们使检测精度变坏。
(1)检测照明光轴不对准；(2)焦点误差；(3)检测光学系统的彗差；以及(4)检测光学系统的色差。
本发明的目的是借助于分别对待诸如彗差或照明光轴不对准之类的误差因素而提供一种能够高精度地调整一个位置检测光学系统的技术。
为了达到高精度对准，需要一种信号处理方法，这种信号处理方法应很少受到诸如位置检测光学系统光行差或检测照明光轴不对准之类误差的影响。然而，前述的对称处理方法即使在积分范围内没有波形的情况下也取小的Z(j)值，以致出现若干极小值而引起误解。
另一方面，难以比较和估计波形对称性的绝对值。
本发明的另一目的是提供一种信号处理技术，它能够在几乎没有误解的情况下比较和估计波形对称性的绝对值。
另一方面，为了高精度地对准晶片，必须插入能够产生具有良好反差和对称性的信号的目标图形。
由于多层膜上光学干涉造成的影响或者台阶上沉积的多层膜或所加的抗蚀剂膜的不对称性造成的影响，不能从目标图形产生足够的检测信号。此时，可能无法实现高精度对准。
本发明的一个目的是提供一种目标图形，在明场型检测光学系统中，由它可产生具有良好反差和对称性的位置检测信号。
为了在暗场型检测光学系统中得到高精度对准，必须降低目标图形台阶上薄膜覆盖不对称性和目标图形周围粗糙度(或颗粒)的影响。在目标图形的台阶上形成一层SiO2、多晶硅或金属的薄膜。这些膜又被抗蚀剂膜覆盖。这些膜用CVD、溅射或旋转应用方法来制备，但在台阶上无法做得完全对称。这种不对称的目标图形的台阶造成了一种检测信号波形的不对称性或不对准，致使检测精度变坏。
另一方面，金属之类的沉积膜其表面被稍许糙化(成颗粒状)，以致使检测信号波形的信噪比变坏因而也使检测精度变坏。
本发明的一个目的是提供一种目标图形，借助于降低暗场型检测光学系统中目标图形台阶上薄膜覆盖不对称性的影响，它可以高精度地检测位置。
本发明的又一目的是提供一种目标图形，借助于降低暗场型检测光学系统中目标图形周围颗粒的影响，它能够高精度地检测位置。
本发明的又一目的是提供一种能够高精度地转移图形的曝光技术。
从下列参照附图进行的描述中可清楚地了解本发明的上述和其它目的以及新颖特征。
此处将待公开的本发明的代表性情况总结如下。
待由检测光学系统检测的图象信号波形可由波动光学理论近似。光波U由下式给出U＝A(t)exp(iωt＋ikβ)(3)其中，A(t)是光源波的幅度，为时间t的函数。ω是波的角速度。而且，k＝2π/λ，而λ是波长。β是光程差。从一确定点发射的光可认为具有不随时间变化的恒定的幅度，而且可表示为下式U＝Aexp(ikβ) (4)倘若用平行光照射图形表面，则反射光随图形表面而有不同的强度和相位。这些反射光互相干涉而在检测光学系统的光孔平面上聚焦成傅立叶转换图象。此傅立叶转换图象(F)由下式给出F(θx,θy)=∫M(X,Y)exp(ikβ)dxdy----(5)]]>其中，M(X，y)是图形表面的反射光，是一复数函数。β是光程差，是x、y、X和Y的函数。而且，k＝2π/λ，而λ是波长。必须对图形表面的所需面积进行这一积分。
通过了检测光学系统光孔平面的光通过透镜聚焦在象平面上。聚焦光的波(ω)由下式给出ω(X,Y)=∫F(θx,θy)exp(ikβ)dθxdθy----(6)]]>其中，F(x，y)是光孔平面上的傅立叶转换图象，是一复数函数。β是光程差，是x、y、X和Y的函数。而且，k＝2π/λ，而λ是波长。必须对光孔平面的区域进行此积分。
聚焦光的强度是波的平方。而且，在照明光源尺寸有限的情况下，其强度可借助于假设分立的光源点不相干而确定为一平均值。
倘若检测光学系统有光行差，则借助于运算光程差β函数可确定光强。
图5(a)示出了明场型检测系统中的一种理想的目标图形。在这一目标图形中，只是目标图形部分具有100％的反射率，而其周围的反射率为0％。实际上，在晶片上难以形成这种目标图形。但根据本发明，有可能形成能够产生相似于理想情况的图象信号的目标图形。这是解决问题的一种方法。
正如利用波动光学理论从图5(a)所示理想目标图形所确定的那样，光孔平面上的波示于图5(b)。
而且，由理想的明场型检测光学系统得到的图象信号示于图6(a)。倘若明场型检测光学系统的照明光轴倾斜，其图象信号示于图6(b)。同样，明场型检测光学系统具有彗差情况下的图象信号示于图6(c)。
在上述计算中，设定波形(λ)＝633nm而数值孔径(NA)＝0.52。
在图6(a)中，横坐标表示沿检测方向所取的位置，纵坐标表示光强。对焦点+3μm、0μm和-3μm进行了计算。在无光行差的明场型检测光学系统中，图象信号完全对称并很少变坏，即使在散焦时也有对称的形状。
如图6(b)所示，倘若照明光轴倾斜，在最佳聚焦时，图象信号是对称的。另一方面，在偏焦时，图象信号是有不对准不对称的。
如图6(c)所示，在彗差情况下，即使在最佳聚焦时，图象信号也是不对称的。偏焦引起的影响不大。
为了从上述图象信号准确而定性地确定图形的中心位置和图象信号的对称性，要求作恰当的运算。
对称处理方法通常用作现有技术的信号处理。在对称处理方法中，对称性的不一致性Z(j)是对任意检测参考点((j)进行计算的，从而确定不一致性Z(j)取极小值时的位置。对称性由下式计算Z(j)=Σk=k1k=k2[G(j-k)-G(j+k)]2----(7)]]>其中，k是从k1到k2的对称性处理的积分范围变量，二者都是正整数。j表示检测参考点变量。在本方法中，对参考点确定对称误差，以致若图象信号对称则可获得高精度检测。但倘若波形超出上述积分范围，则不一致性Z(j)的值如此之小以致出现若干极小值，从面引起误解的问题。
而且，比较和估计波形对称性的绝对值是困难的。
在经本发明改进了的信号处理技术中，为解决上述问题，对k1—k2的积分范围确定了图象信号的弥散值，而且利用弥散值对对称处理结果进行了归一化。
具体的处理方程如下V(j)=Σk=k1k=k2[G(j+k)-Gk(j)]2----(8)]]>其中，GB是G(j＋k)在积分范围k1—k2内的平均值。
归一化对称处理结果(S)由下列方程之一表示S(j)=2(j)V(j)----(9)]]>或S(j)=[2(j)V(j)]12----(10)]]>图7(a)示出了无光行差情况下，由明场型检测光学系统得到的图象信号的归一化对称处理结果。
图7(b)示出了照明光轴倾斜情况下，由明场型检测光学系统得到的图象信号的归一化对称处理结果。
图7(c)示出了彗差情况下，由明场型检测光学系统得到的图象信号的归一化对称处理结果。
图7(a)、7(b)、7(c)使用了上述第二方程(用平方根)。如果图象信号经过了归一化对称处理，则对称误差在图形中心位置处取极小值，以便可容易地确定图形的中心位置。
在无光行差情况下由明场型检测光学系统获得的图象信号的归一化对称处理结果中，如图7(a)所示，图形中心位置处的对称误差为0而与焦距数值无关。这意味着图象信号波形是完全对称的。
在照明光轴倾斜情况下由明场型检测光学系统获得的图象信号的归一化对称处理结果中，如图7(b)所示，表示图形的中心位置在偏焦时有偏移。但这意味着图象信号波形的对称性还是相当良好的。
在彗差情况下由明场型检测光学系统获得的图象信号的归一化处理结果中，图形中心位置的偏移小，但最佳聚焦时的对称误差大。这意味着图象信号的波形是不对称的。
利用归一化对称处理，有可能准确地确定图形的中心位置并准确而定性地确定图象信号波形的对称性。
为了高精度地对准晶片，必须插入一个能够产生具有良好的反差和对称性的信号的目标图形。
目标图形可能由于多层膜的光学干涉以及涂覆抗蚀剂膜的台阶上不对称性的影响而变得不能产生足够的检测信号。此时，可能无法实现高精度对准。
图1(c)是一个剖面图，示出了现有技术中常有的一种明场型检测目标图形。
图1(a)和1(b)示出的目标图形等同于明场检测理想的目标图形，它们能够产生具有良好反差和对称性的信号在台阶的上部和下部具有相等的反射率的情况下，图1(a)和1(b)的改进的目标图形产生等同的图象信号。但在一般的工艺晶片中，由于多层膜中薄膜多重干涉的影响，台阶的上部和下部给出不同的反射率。
图1(a)所示的改进的明场检测目标图形1，由隆起状线部或点部1a以及排列在前述1a周围的重复的台阶部分1b组成，该图形在台阶上部具有较高反射率的情况下是有效的。
图1(b)所改进的明场检测目标图形2由凹下的线部或点部2a以及排列在前述2a周围的重复台阶部分2b组成，这图形在台阶底部具有较高的反射率的情况下是有效的。
图2示出了在台阶上部和下部具有相等的反射率的情况下光孔平面的波分布。
前述的图5(b)的理想光孔平面的波分布与图2所示改进目标的光孔平面的波分布相比较，看上去彼此明显地不相似。然而，若设光学系统的NA＝0.52，则只有角度在±30度以内的波是有效的，而若将角度限制在此范围内，则两个波分布是相似的。
至于改进的目标图形，图3(a)示出了明场型检测光学系统在没有光行差情况下的图象信号；图3(b)示出了明场型检测光学系统在其照明光轴不对准情况下的图象信号；而图3(c)示出了明场型检测光学系统在带有彗差情况下的图象信号。
另一方面，图4(a)示出了明场型检测光学系统没有光行差情况下的归一化对称性；图4(b)示出了明场型检测光学系统在其照明光轴不对准情况下的归一化对称性；而图4(c)示出了明场型检测光学系统有彗差情况下的归一化对称性。
可以看到，对于图5(a)的理想的明场检测目标图形、图1(a)的改进的明场检测目标图形1、以及图1(b)的改进的明场检测目标图形2，在所得到的图象信号的形状方面，以及在归一化对称处理之后的形状方面，都是相似的。结果，在明场型检测光学系统中就能够获得高精度的对准。
图26是一俯视图，示出了暗场检测型的一个标准目标图形。而图27是一剖面图，示出了沿图26箭头A—A所取的剖面。若用激光束照射此目标图形，则激光束被图形台阶的上下面反射，以致由台阶的深度引起反射光的相位差。由台阶上下面反射的光彼此干涉而在检测光学系统的光孔平面上形成衍射图象，如图28(a)—28(b)所示。这些衍射图象的光强分布和强度受到由台阶深度造成的上下面间反射光相位差的强烈影响而改变。
由于形成在台阶上的薄膜的覆盖不对称性(沿扫描方向各个棱边E1和E2处)，此台阶深度根据激光束照射位置的扫描而出现不对称(在扫描操作过程中，当激光束扫过棱边E1和E2时会表示出待检测的衍射图象，如图28(a)和28(b)所示)。结果，检测信号波形出现不对称从而降低了检测精度。台阶部分的这种不对称通常倾向于出现在凹下的下表面。这是由于台阶被腐蚀不规则性和溅射时的一部分凹下所掩蔽了。
现有技术的目标图形检测用激光束照射台阶上下面大体相同的区域所形成的衍射图象。
图29示出了由本发明所改进的一种暗场检测目标图形。多个a部(亦即点部重复的台阶部分103b)各自由线状起伏不平的图形构成，若检测系统的数值孔径为NA而检测波长为λ，则起伏不平的图形的步距不大于λ/NA。a部(或点部)之间为平坦部b。若用激光束照射此图形，光就被各个a部(或点部)反射，在检测NA的光栅外形成衍射图象，以致对检测无有效贡献。结果，增强被b部反射的光的衍射图象，从而产生图30所示的衍射图象。
在图30中，a表示0阶光；b表示一阶光；而c表示三阶光。0阶光被图25的空间滤光片遮断，以便主要检测到一阶光和三阶光。
由于图29的b部是被整平了的，它们不受形成在台阶上的薄膜的覆盖所致的不对称的影响，因而能够高精度地检测位置。
图19示出了用暗场型检测光学系统检测由金属及带有颗粒的沉积膜组成的目标时的一种检测信号。倘若用激光束只照射不带图形的平坦部，则反射光只限于0阶衍射光。由于此0阶光被遮光板遮断，故检测到的电压基本为0。当通过移动XY台移动晶片上的目标图形时，颗粒被激光束照射。然后反射角被颗粒改变，以致0阶衍射光发散。结果，无法用遮光板来实现完全的遮蔽，从而光泄漏出来产生噪声信号。当XY台继续移动，用激光束照射目标图形时，就形成一个正常的衍射图象来产生目标信号。
随着目标信号对噪声信号的比(即S/N比)增大，检测精度就变坏。
图18示出了经本发明改进了的暗场检测目标图形。图18的这一目标图形用在多个点部103a周围形成重复台阶部分103b的办法来制备。图18的重复台阶部分形成在线状起伏不平的图形之中，若检测系统的孔径为NA而检测波长为λ，则其步距不大于λ/NA。当用激光束照射此图形时，光被各重复台阶部分103b反射而在检测NA光栅外面形成衍射图象，以致检测电压基本为0。
在重复台阶部分带有颗粒的情况下，反射角由于颗粒而改变，以致衍射图象发散。然而，由于衍射图象位于检测NA光栅之外，不会有光泄漏。结果，颗粒不产生噪声，以致可实现高精度位置检测。
下面总结一下本发明的有代表性的情况。
1.一种位置检测光学系统中的信号处理方法，该信号处理方法用来获取对应于一个象素位置(i)的目标图形的图象信号G(i)，以实现图象处理和对准，其特征是用下列方程(1)对任意一个检测参考点(j)计算归一化对称性的不一致性S(j)，以确定上述对称性的不一致性S(j)取最小值的位置，以此确定上述目标图形的中心位置，从而可以定性地将上述对称性的不一致性S(j)的极小点评估为上述图象信号的不对称性S(j)=[[Σk=k1k=k2[G(j-k)-G(j+k)]2][Σk=k1k=k2[G(j+k)-GB(j)]2]]l/m----(1)]]>
其中，k是k1—k2对称处理的积分范围，GB(j)是G(j＋k)在积分范围k1—k2内的平均值，而m是任意整数。
2.一种调节位置检测光学系统的方法，该光学系统利用波长为λ的检查线来检测形成在物体上的目标图形的图象，其特征是若上述物体上的上述目标图形的台阶尺度为D且N表示任一整数，则上述位置检测光学系统中诸如彗差或照明光轴倾斜之类的误差因子通过设定(λ/4)＋(Nλ/2)或(λ/8)＋(Nλ/2)而分别对待。
3.一种第2项所述的位置检测光学系统的调节方法，其特征是通过设定上述目标图形的台阶尺度D为(λ/4)＋(Nλ/2)并用第一项中所述的信号处理方法对上述目标图形的图象信号进行处理，根据上述图象信号对称性的不一致性S(j)的幅度定性地决定上述彗差的存在与程度。
4.一种第二项所述的位置检测光学系统调节方法，其特征是通过设定上述目标图形的台阶尺度D为(λ/8)＋(Nλ/2)并用第一项所述的信号处理方法对上述目标图形的图象信号进行处理，根据上述图象信号对称性的不一致性S(j)的幅度定性地决定上述照明光轴倾斜的存在与程度。
5.一种形成在曝光物体上的目标图形，该目标图形通过曝光光学系统将原版图形转移其上，并在用对准位置检测光学系统进行检测时用来使上述曝光物体与上述原版对准，其特征是由重复的台阶形成，这些台阶具有被上述曝光光学系统分辨而不被上述位置检测光学系统分辨的步距和宽度。
6.一种形成在曝光物体上的目标图形，该目标图形通过曝光光学系统将原版图形转移其上，并在用对准位置检测光学系统进行检测时用来使上述曝光物体与上述原版对准，其特征是形成在重复的台阶的包围中，这些台阶具有被上述曝光光学系统分辨而不被上述位置检测光学系统分辨的步距和宽度。
7.一种目标图形，它形成在半导体晶片上，并在用检测波长为λ、数值孔径为NA且局部相干为σ的明场型位置检测光学系统进行检测时用来对准上述半导体晶片其特征是上述目标图形由线或点组成，这些线或点具有宽度大于0.5λ(1＋σ)/NA的隆起或凹下的平坦部而且形成在起伏不平的线状或点状重复的台阶的包围中，这些重复的台阶的步距小于λ(1＋σ)/NA，台阶尺度≥λ/16。
8.一种第七项所述的目标图形，其特征是在起伏不平顶部的反射率高于底部的情况下，该目标图形由线部和起伏不平的线状或点状重复的台阶部分构成，线部具有宽度不小于0.5λ(1＋σ)/NA的隆起的平坦部分，而台阶部分的步距小于λ(1＋σ)NA、台阶尺度小于λ/16。
9.一种第七项所述的目标图形，其特征是在起伏不平顶部的反射率高于底部的情况下，该目标图形由线部和起伏不平的线状或点状重复的台阶部分构成，线部具有宽度不小于0.5λ(1＋σ)/NA的凹下的平坦部分，而台阶部分的步距小于λ(1＋σ)NA、台阶尺度小于λ/16。
10.一种形成在半导体晶片上的目标图形，在用检测波长为λ、数值孔径为NA且局部相干为σ的明场型位置检测光学系统进行检测时对准上述半导体晶片，其特征是它由步距小于λ(i＋σ)/NA的线状重复的台阶组成。
11.一种形成在半导体晶片上的目标图形，用于在用检测波长为λ、数值孔径为NA的明场型位置检测光学系统进行检测时对准上述半导体晶片，其特征是它由多个沿预定方向以所需步距排列的点组成，且各由步距小于λ/NA的起伏不平的重复的台阶组成。
12.一种形成在半导体晶片上的目标图形，用于在用检测波长为λ、数值孔径为NA的明场型位置检测光学系统进行检测时对准上述半导体晶片，其特征是它由多个沿预定方向以所需步距排列的点部以及排列在上述点部周围并且步距小于λ/NA而台阶尺度不小于λ/16的起伏不平的线状或点状重复的台阶组成。
13.一种形成在半导体晶片上的目标图形，用于在用检测波长为λ、数值孔径为NA的明场型位置检测光学系统进行检测时对准上述半导体晶片，其特征是它由多个以所需步距沿预定方向排列的点以及排列在上述多个上述点周围起伏不平的线状重复的台阶部分组成，所述各个点是步距小于λ/NA的起伏不平的重复台阶构成，所述线状重复的台阶部分与所述点的排列方向平行，且其步距小于λ/NA、台阶尺度不小于λ/16。
14.一种曝光工艺，其中将原版上的所需图形通过一个缩小投影光学系统转移到半导体晶片上，而且其中通过经位置检测光学系统检测形成在上述半导体晶片上的目标图形来对准所述的原版和所述的半导体晶片，该曝光工艺包含下列步骤1)通过获取对上述照明光轴不对准很敏感的第一目标图形的图象信号调节上述位置检测光学系统中照明光轴的不对准，以便用第一项所述的信号处理方法来检查图象信号的对称性；2)通过获取对上述彗差很敏感的第二目标图形的图象信号并借助于用权利要求1所述的信号处理方法检查图象信号的对称性调节上述位置检测光学系统中的彗差；3)形成带有第三目标图形的上述半导体晶片，其中或其背景处包括有重复的台阶，这些台阶具有被上述缩小投影光学系统分辨而不被上述位置检测光学系统分辨的步距和宽度；4)用上述第三目标图形使上述半导体晶片与上述原版对准；以及5)把上述原版上的图形转移到上述半导体晶片上。
15.一种曝光工艺，其中将原版上所需图形通过缩小投影光学系统被转移到半导体晶片上，且其中所述的原版和所述半导体晶片借助于通过位置检测光学系统检测形成在上述半导体晶片上的目标图形来对准，该曝光工艺包括下列步骤在部分半导体晶片上形成其中或其背景处包括重复台阶的目标图形，此台阶具有被上述缩小投影光学系统分辨而不被上述位置检测光学系统分辨的步距和宽度；以及用上述目标图形使上述半导体晶片与上述原版对准。
16.第15项所述的曝光工艺，还包括下列步骤形成由线或点组成的上述目标图形，若上述位置检测光学系统的检测波长为λ、数值孔径为NA且局部相干为σ，则线或点具有宽度大于0.5λ(1＋σ)/NA的隆起或凹下平坦部；以及在上述目标图形周围形成步距小于λ(1＋σ)/NA而台阶尺度不小于λ/16的起伏不平的线状或点状重复台阶。
17.第15项所述的曝光工艺，其特征是若上述位置检测光学系统为检测波长为λ、数值孔径为NA的暗场型，则上述目标图形由多个沿一个方向排列的点组成，且每个上述的点由步距小于λ(1＋σ)/NA的起伏不平的线状重复台阶组成。
18.第17项所述的曝光工艺，其特征是步距小于λ(1＋σ)/NA而台阶尺度不小于λ/16的起伏不平的线状重复台阶部分形成在除了组成上述目标图形的上述多个点之间的间隙之外的背景区中。
19.一种曝光设备，它包含一个其上放置半导体晶片的台；一个形成有所需图形的原版；一个用来将上述原版的图形转移到上述半导体晶片上的缩小投影光学系统；以及一个用来检测形成在上述半导体晶片上的目标图形以便使上述半导体晶片与上述原版对准的位置检测光学系统，其特征是上述位置检测光学系统包含一个用于第1项所述信号处理方法的信号处理装置。
20.第19项所述的曝光设备，其特征是上述半导体晶片的目标图形其中或其背景处包括重复的台阶，这些台阶具有被上述缩小投影光学系统分辨而不被上述位置检测光学系统分辨的步距和宽度。
在明场型检测光学系统中，照明光轴的不对准首先用对照明学轴不对准很敏感的目标图形来调整。然后，用对彗差灵敏的目标图形来调整位置检测光学系统的彗差。
另一方面，工艺晶片形成有经改进的不受照明光轴不对准、彗差和偏焦影响的目标图形。
而且，如果采用其位置检测光学系统借助于修正彗差和照明光轴不对准而被最佳调整过的曝光设备，而且如果前述改进的目标图形制作在工艺晶片上供使用，则能够获得高精度对准。
在暗场型检测光学系统中，若前述改进的目标图形制作在工艺晶片上，则能够获得高精度对准而不受台阶上薄膜覆盖不对称性和晶片表面上颗粒的影响。
图1(a)和1(b)是剖面图，示出了本发明的明场用目标图形，图1(c)剖面示出了一例现有技术的目标图形；图2示出了本发明目标图形中台阶上下部具有相等反射率的情况下，光孔平面的波形分布；图3(a)、3(b)和3(c)示出了本发明目标图形分别在检测光学系统没有光行差、有照明光轴不对准以及有彗差的情况下的各个图象信号；图4(a)、4(b)和4(c)示出了本发明目标图形分别在检测光学系统没有光行差、有照明光轴不对准以及有彗差的情况下的各个归一化对称性；图5(a)是明场型理想目标图形的剖面图，而图5(b)示出了光孔平面上目标图形的波形；图6(a)、6(b)和6(c)示出了理想的目标图形分别在没有光行差、有照明光轴不对准以及有彗差的情况下的各个图象信号；图7(a)、7(b)和7(c)示出了理想目标图形分别在没有光行差、有照明光轴不对准以及有彗差的情况下的各个对称性；图8是一流程图，示出了根据本发明一个实施例的一例曝光工艺和设备的运行；图9(a)、9(b)和9(c)示出了对照明光轴倾斜灵敏的目标图形分别在没有光行差、有照明光轴不对准以及有彗差的情况下的各个图象信号；图10(a)、10(b)和10(c)示出了对照明光轴倾斜灵敏的目标图形分别在没有光行差、有照明光轴不对准以及有彗差的情况下的各个对称性情况；图11(a)、11(b)和11(c)示出了对彗差灵敏的目标图形分别在没有光行差、有照明光轴不对准以及有彗差的情况下的各个图象信号；图12(a)、12(b)和12(c)示出了对彗差灵敏的目标图形分别在没有光行差、有照明光轴不对准以及有彗差的情况下的各个对称性；图13(a)和13(b)是俯视平面图，示出了根据本发明一个实施例的一例目标图形结构；图14(a)和14(b)是俯视平面图，示出了根据本发明一个实施例的一例目标图形结构；图15(a)和15(b)是俯视平面图，示出了根据本发明一个实施例的一例目标图形结构；图16(a)和16(b)是俯视平面图，示出了根据本发明一个实施例的一例目标图形结构；图17(a)和17(b)是剖面图，示出了根据本发明一个实施例将目标图形制作在晶片上的状态的例子；图18是一个概念图，示出了根据本发明一个实施例的目标图形操作的一个实例；图19是一个概念图，示出了现有技术的目标图形操作的一个实例；图20是一个概念图，示出了应用根据本发明的曝光工艺的曝光设备结构的一个例子；图21是一个概念图，示出了应用根据本发明的曝光工艺的曝光设备结构的一个例子；图22是一个概念图，示出了一例现有技术的曝光设备；图23(a)和23(b)是概念图，示出了一例现有技术光学系统的调整方法；图24示出了一例现有技术的目标图形剖面结构的剖面图；图25是一个概念图，示出了一例用暗场型检测光学系统进行对准的投影曝光设备；图26是一个俯视平面图，示出了一例现有技术的暗场型目标图形；图27是一俯视平面图，示出了一例现有技术的暗场型目标图形；图28(a)和28(b)是概念图，示出了一例衍射图象，这是在现有技术的暗场型目标图形在扫描方向各个棱边部分处检测到的；图29是一个透视图，示出了本发明的一个暗场目标图形；以及图30是一个概念图，示出了一例衍射图，这是从本发明的暗场目标图形中检测到的。
下面参照附图结合实施例对本发明进行详细描述。
图8是一个流程图，示出了明场型检测光学系统中根据本发明一个实施例的曝光工艺的例子，而图20和21是概念图，示出了采用此曝光工艺的曝光设备结构的一个例子。
首先，参照图20和21概要描述一下本实施例曝光设备。在本实施例的移动台10上装有一个其上装有晶片20的曝光台30以及一个准备台40。在移动台10的上方排列有一个曝光光学系统，它自下而上由缩小投影透镜51、入射光孔52、原版53和曝光照明透镜54等组成。而且，借助于把通过原版53的曝光光55按缩小的尺寸投影到晶片20上，就实现了曝光，使形成在晶片20表面上的抗蚀剂膜按所需的图形感光。
除了曝光光学系统外，本实施例的曝光设备结构中还包含一个用来检测和对准晶片20上目标图形的位置检测光学系统60；如图21所示的一对用来对准原版53和移动台10(或曝光台30)的对准光学系统70；一个用来调整曝光光学系统中晶片20的焦点的自动聚焦机构80；以及一个用来精密测量移动台(或曝光台30)的位移的激光测量机构90。此激光测量机构90由排列在移动台10侧面的平面镜91和作为用于产生测量激光92a的信号处理机构的激光源92组成。
如图20举例的那样，位置检测光学系统60由发射0.633μm激光作为检查光61a的光源61、聚焦透镜62、半反射镜63、共轭光孔64、中继透镜65、用来将检查光61a引导进入入射光孔52和缩小投影透镜51的中继反射镜66；摄像单元67、信号处理单元68等等组成。于是，检查光61a的反射光在从晶片20上稍后将描述的目标图形反射时，就被摄像单元67捕获并接受诸多用前述方程(7)—(10)的对称处理之类的图象处理以精确检测目标图形的位置。
顺便说一下，在暗场型检测光学系统情况下，位置检测光学系统60用细长激光斑来执行暗场照明，因此，聚焦透镜62以柱面透镜为例。另一方面，在半反射镜63和摄像单元67之间插入了一个用来投影和聚焦共轭光孔的透镜和一个用来遮断0阶衍射光的遮光板，虽然这样未特意示出。
在准备台40上放有一个带有对准标志42a和42b的模拟晶片41。
另一方面，对准光学系统70由一个用来发射等同于曝光光55的第i线之类的检查光的光源71、聚焦透镜72、半反射镜73、中继透镜74、一个用于将检查光71a通过形成在原版53上的对准标志53a和53b引导进入曝光光学系统的中继反射镜75，以及一个摄像单元76等组成。
而且，如图21所示，通过向准备台40移动曝光光学系统以修正原版53的位置等使检测到的原版53上对准标志53a和53b的图象和检测到的模拟晶片41上的对准标志42a和42b可进入对准，并存储此时从激光测量机构90得到的曝光光学系统(即位置检测光学系统60)和移动台10(即曝光台30)之间的位置关系，就可以精确地使原版53和曝光台30上的晶片20对准。
自动聚焦机构80由用来发射检查光81a的光源81、用来将检查光81a引导至模拟晶片41上的中继反射镜82和横过曝光光学系统光轴相对于82排列在对称位置上的中继反射镜83、接收器84等组成。这样，当曝光光学系统相对于模拟晶片41处于最佳聚焦位置时，通过储存这样一个模拟晶片41上反射的检查光81a的入射位置，如存储在接受器84上，曝光光学系统就相对于位于等效于模拟晶片41的位置上的曝光台30上的晶片20而自动聚焦。
采用这样构成的曝光设备，根据本实施例，参照图8流程图而执行曝光操作。
具体地说，首先按下法调整位置检测光学系统60的彗差照明光轴由的不对准。
用来检查照明光轴不对准的目标图形以现有技术的目标为例，如图1(c)所示。用在本实施例中的位置检测光学系统的检查光61a的检查波长λ＝0.633μm，NA/＝0.52，而目标图形为矩形线状图形，其线宽ω＝4μm，长度为30μm，而凹下深度D＝λ/8(＝0.08μm)。此处，数值λ/8相当于λ/8＋Nλ/2时N＝0的情况(N为一任意整数)。
图9(a)示出了检测光学系统在没有光行差的情况下的图象信号；图9(b)示出了检测光学系统在有照明光轴不对准的情况下的图象信号；而图9(c)示出了检测光学系统在有彗差的情况下的图象信号。
图10(a)示出了检测光学系统在没有光行差的情况下的归一化对称性；图10(b)示出了检测光学系统在有照明光轴不对准的情况下的归一化对称性；而图10(c)示出了检测光学系统在有彗差的情况下的归一化对称性。
图10中图象信号的对称性是用前述的归一化对称处理估值的。
在上述条件(D＝λ/8＝0.08μm)下，目标图形的归一化对称误差相对于照明光轴的不对准而灵敏地增加，因而可容易地对这一对准进行检查。
具体地说，如图10(b)所示，最佳聚焦位置处的归一化对称误差ε1可以估计出来以决定ε1＝0的状态是照明光轴没有不对准的状态。调整位置检测光学系统60以建立这种状态。具体地说，借助于在包含检查光61a光路的平面内沿垂直于光轴的方向精细地移动光源61来实现这一调整。
用来检查彗差的目标图形以图1(c)的常规目标为例。用于本实施例的位置检测光学系统60的检查光波长λ＝0.633μm而NA＝0.52，而目标图形为矩形线状图形，其宽度W＝4μm，长度为30μm而D＝λ/4(＝0.16μm)。此处，数值λ/4相当于λ/4＋Nλ/2时N＝0的情况(N为任一整数)。
图11(a)示出了检测光学系统在没有光行差的情况下的图象信号；图11(b)示出了检测光学系统在有照明光轴不对准的情况下的图象信号；而图11(c)示出了检测光学系统在有彗差的情况下的图象信号。
图12(a)示出了检测光学系统在没有光行差的情况下的归一化对称性；图12(b)示出了检测光学系统在有照明光轴不对准的情况下的归一化对称性；而图12(c)示出了检测光学系统在有彗差的情况下的归一化对称性。
图12中各图象信号的对称性是用根据前述方程(10)的归一化对称处理估算的。
在上述条件(D＝λ/4＝0.16μm)下，目标图形的归一化对称误差相对于彗差而灵敏增加，因而可容易地检查到这种光行差。亦即，如图10(b)所示，在最佳聚焦位置可估算归一化对称误差ε2，以决定ε2＝0的状态为无彗差状态。调整位置检测光学系统以建立这种状态。具体地说，借助于沿垂直于含有检查光61a光路的平面的方向精细地移动中继透镜65来实现这一调整。
这一调整步骤之后，工艺转入实际的曝光步骤。在本实施例中，图1(b)所示的结构被用作待要形成在晶片20上的目标图形。具体地说，在明场型检测系统中，目标图形的形状如图13所示。图13(b)是目标图形101的放大俯视平面图，而图13(a)是一俯视平面图，以放大的尺度示出了区域A。
顺便说一下，如图1(b)情况那样，光学条件的例子是位置检测光学系统60的检查光61a的波长λ＝0.633μm，缩小投影透镜51的NA＝0.52。而且，局部相干σ＝0.4－0.7。
具体地说，例如，目标图形101由多个宽度W1＝3.7μm(＞0.61μm)、长度L＝30μm而阵列步距L1＝20μm的矩形线部101a；以及形成在线部101a之间的步距P＝1.2μm(＜λ(1＋σ)/NA)、凹下宽度W1＝0.5μm(＜0.5(1＋σ)/NA)而隆起宽度W2＝0.7μm(＜0.5λ(1＋σ)/NA)的重复台阶部分组成。
图17(a)和17(b)是剖面图，示出了目标图形101的晶片20的制作状态的例子。具体地说，图17(a)示出了布线步骤中目标图形101的组成状态，而图17(b)示出了开孔步骤中目标图形101的组成状态。
在图17(a)中，在硅之类的衬底21上形成了由SiO2隔离膜22、多晶硅或金属导电膜23、SiO2之类的隔离膜24、多晶硅或金属导电膜25、抗蚀剂26等组成的一个多层膜。SiO2之类的隔离膜24是起伏不平的以便将覆盖起伏不平的隔离膜24的多晶硅或金属导电膜25制作成具有重复台阶部分101b的结构。
同样在图17(b)中，在硅之类的衬底21上形成了一个由SiO2隔离膜22、多晶硅或金属导电膜23、SiO2之类的隔离膜24、抗蚀剂26等组成的多层膜结构。多晶硅或金属导电膜23是起伏不平的，并制作成具有重复台阶部分101b的结构。
于是，线部101a是明亮的，而重复台阶部分101b是暗的，致使得到的图象信号具有如图6(a)所示的良好的反差和对称性，以高精度检测位置。
图14示出了另一种具体用于明场型检测系统中的目标图形。图14(b)是整个目标图形102的俯视平面图，而图14(a)是按放大尺寸示出其A区的俯视平面图。
在图14情况下，组成目标图形102的线部102a由重复台阶部分102b构成。
具体地说，线部102a形成为矩形，其宽度W1＝4.1μm，而长度L＝30μm，按步距L1＝20μm排列。每个线部102a由隆起宽度W2＝0.7μm、凹下宽度W3＝0.5μm、步距P＝1.2μm的重复台阶部分102b所确定。
此时，线部102a较暗而其外围较亮，致使其图象信号的亮度和暗度与前述图13的相反，但同样有能实现高精度位置检测的良好反差和对称性。
迄今所述的目标图形是明场型检测系统的适当例子。然而，在暗场型检测系统中，检测原理不同，故适当的目标图形也不同。
暗场型检测系统检测由目标图形产生的衍射光。
对于衍射光的散射角，有下列条件方程PSinθ＝nλ(11)其中P是图形的步距，Q是衍射光的散射角，λ是检查波长，n是一任意整数，n＝0时确定0阶衍射光，n＝1时确定一阶衍射光，n＝2时确定二阶衍射光，而n＝n时确定n阶衍射光。
如图19所示，现有技术的目标图形是边长为4μm的以步距8μm排列的正方形图形。对于检测波长λ＝633nm，一阶衍射光产生于±4.5度的方向内，而三阶衍射光产生于±13.7度的方向内。检测到的NA约为0.26，且0阶衍射光被遮光板遮断，而检测到一阶至三阶的衍射光。
在这种现有技术的目标图形中，如此前已描述的那样，0阶衍射光由于晶片表面的粗糙度(或颗粒)而漏掉了，致使检测精度容易变坏。
图15示出了经本发明改进了的图18暗场型检测目标图形的一个具体实施例。图15(b)是目标图形103的放大俯视平面图，而图15(a)是按放大尺度示出其A区的俯视平面图。
在图15中，示出了适用于暗场照明情况的目标图形103。具体地说，此种情况下的目标图形由多个沿垂直于照明扫描方向以步距P2排列的点部103a、以及排列在点部103a周围的重复台阶部分103b组成。
例如，点部103a的排列步距P2为8μm，而排列宽度L2约为48μm。另一方面，重复台阶部分103b沿点部103a的排列方向的宽度L3为80μm。各个点部103a为W1×W1’＝3.7μm×4μm的矩形。重复台阶部分103b的尺寸P、W2、W3等与前述图13和14的情况(光学条件也如此)。
在图15的情况中，通过宽度大于W1且长度大于L2的激光斑的选择性照明以及相对激光斑并沿垂直于点部103a的排列方向扫描目标图形103，来检测图形信号。此时，如图18和19所示例，由存在于点部103a周围的颗粒之类造成的噪声所产生的衍射光超出了检测范围，致使能够清楚地检测到目标图形103的点部103a。
图16示出了经本发明改进了的图29暗场检测目标图形的一个具体实施例。图16(b)是目标图形104的放大俯视平面图，而图16(a)是一按放大尺度示出了其A区的俯视平面图。
在图16的情况中，目标图形104的点部104a由尺寸(P、W2和W3)与图15相等的重复台阶部分104b组成。
倘若重复台阶部分104b由图17(a)所示例的结构形成在晶片20上，则从组成点部104a的重复台阶部分104b发射的衍射光超出检测场的范围致使其不被检测到，而只有从点部104a之间的平坦部的衍射光才被检测到。结果就消除了带有起伏不平的薄膜的各个点部104a的覆盖不对称性的影响，以致比起如图28(a)和28(b)所示例那样形成简单的凹下或隆起来降低各边缘部位处检测信号的弥散(即不对称性)的情况来说，在棱边部位处检测信号的对称性得到了更好的改进。结果，当采用目标图形104时，就可以高精度地检测目标图形104，有助于改善晶片20上原版53的对准精度。
另一方面，尽管没有特意示出，也可以将在点部104a的背景上制作由图16所示例的重复台阶部分104b和图15所示例的重复台阶部分103b构成的点部104a的技术进行结合。根据这种技术，有可能在棱边部位检测到的信号的对称性改善与借助于防止背景上颗粒所造成的0阶光泄漏而得到的信噪比的改善兼容起来。
这样，通过检测形成的晶片20上的目标图形101、102、103、104等，借助于位置检测光学系统60来使晶片20与原版53高精度对准，以及借助于在对准状态下通过缩小投影透镜51以透过原版53的曝光光55来照射晶片上的抗蚀剂26，就能够精确地使晶片20上的抗蚀剂26曝光于所需的图形。
根据实验我们已发现用本实施例的技术能够得到下列效果。
(1)明场型位置检测光学系统60的照明光轴不对准误差可以降低到一半以下。
(2)明场型位置检测光学系统60的彗差可以降低到一半以下。
(3)比之现有技术的对称处理，目标图形中心位置的出错检测百分比可降低到一半以下。
(4)比之现有技术的目标图形，对准误差可降低到大约一半。
(5)将本实施例的技术应用于LSl制造工艺，已改善了集成度和成品率。
虽然结合实施例已具体描述了本发明，但本发明不限于此，而可以自然地做出多种修改而不超越其要旨。
例如，前述实施例以投影曝光设备为例进行描述，但本发明可自然地应用于带有光学系统和图象信号处理功能的设备。
以下简述一下此处公开的本发明有代表性的技术可达到的效果。
根据本发明的信号处理方法，波形对称性的绝对值可被比较和估算而其错误鉴别很小。
根据本发明的位置检测光学系统的调整方法，当分别对待诸如彗差或照明光轴倾斜之类的误差因素时，检测光学系统可被高精度地调整。
根据本发明的目标图形，可产生反差和对称性良好的位置检测信号。
根据本发明的曝光工艺，可实现高精度的图形转移。
根据本发明的曝光设备，可实现高精度的图形转移。
权利要求
1.一种曝光工艺，其中将原版上所需的图形通过一个缩小投影光学系统转移到半导体晶片上，且其中所述的原版和所述的半导体晶片通过位置检测光学系统借助于对目标图形进行检测而对准，此曝光工艺包含在一部分上述半导体晶片上形成一个目标图形，其中或其背景处包括具有被上述缩小投影光学系统而不被上述位置检测光学系统所分辨的步距和宽度的重复的台阶；以及利用上述目标图形使上述半导体晶片与上述原版对准。
2.根据权利要求1的曝光工艺，还包含形成由线或点构成的上述目标图形，若上述位置检测光学系统的检测波长为λ、数值孔径为NA、局部相干为σ，则这些线或点具有宽度大于0.5λ(1＋σ)/NA的隆起和凹下平坦部分；以及在上述目标图形周围形成起伏不平的线状或点状重复的台阶，其步距＜λ(1＋σ)/NA，台阶尺度≥λ/16。
3.根据权利要求1的曝光工艺，其中若所述的位置检测光学系统是暗场型，其检测波长为λ而数值孔径为NA，则上述目标图形由排列在同一方向的多个点所组成，且其中的每一个上述的点由步距＜λ(1＋σ)/NA的起伏不平的线状重复台阶所构成。
4.根据权利要求3的曝光工艺，其中在除了构成上述目标图形的上述多个点之间的间隙之外的背景区中形成步距＜λ(1＋σ)/NA且台阶尺度≥λ/16的起伏不平的线状重复台阶部分。
5.一种根据缩小投影曝光制造半导体集成电路器件的工艺，其中曝光光以基本上单色相干或局部相干的紫外线或远紫外线为例，该工艺包含(a)掩模安装步骤，在缩小投影曝光设备中安装一个带有光学掩模的掩模支架，此光学掩模在透明掩模衬底的至少一个主表面上形成有与电路图形相对应的掩模图形；(b)引入晶片的步骤，在上述缩小投影曝光设备中的XY晶片台上放置一个具有涂覆有光致抗蚀剂膜的第一主表面的半导体集成电路晶片；(c)目标位置检测步骤，借助于由波长大于上述曝光光以使基本上不使上述光致抗蚀剂膜感光的对准光所构成的参考光束，通过与上述投影曝光设备的投影光学系统共用一部分或分开制造的对准光学系统，现场观察位于上述XY晶片台上的上述晶片第一主表面上的至少一个目标图形相对于上述缩小投影曝光设备的曝光投影光学系统的位置；以及(d)曝光步骤，借助于用上述曝光光照射置于上述掩模支架中以便根据上述目标位置检测步骤中获得的位置信息使上述晶片的预定位置与上述掩模的所需位置相对对准的掩模，通过上述投影光学系统对位于上述晶片台上的上述晶片的第一主表面进行投影和曝光，其中所述的目标图形包括(i)一个精细图形区，带有一个精细图形，其反差由于沿至少一个方向的周期或总周期大大短于上述参考光束在上述方向上的宽度且不能由上述对准光学系统充分分辨而降低了；以及(ii)一个较长的周期区，具有一个相对长的周期区或平坦图形，该相对长的周期区或平坦图形沿上述一个方向基本上与上述精细图形区的内侧或外侧邻接、且在其部分和上述精细图形区之间由于沿至少上述一个方向上的周期或上述总周期可由对准光学系统充分分辨而具有足够的反差。
6.根据权利要求5的半导体集成电路器件制造工艺，其中所述的对准光基本上由单色光构成。
7.根据权利要求5的半导体集成电路器件制造工艺，其中所述的对准光学系统具有一个与上述投影光学系统共用其主要部分的TTL(即分光镜)结构。
8.根据权利要求5的半导体集成电路器件制造工艺，其中所述的对准光基本上是具有相当窄的带宽的连续光。
9.根据权利要求6的半导体集成电路器件制造工艺，其中所述的对准光学系统具有与上述投影光学系统共用其主要部分的TTL(即分光镜)结构。
10.根据权利要求8的半导体集成电路器件制造工艺，其中所述的对准光学系统具有与上述投影光学系统共用其主要部分的TTL(即分光镜)结构。
11.一种根据缩小投影曝光制造半导体集成电路器件的工艺，其中，曝光光以基本上单色相干或局部相干的紫外或远紫外线为例，该工艺包含(a)掩模安装步骤，在缩小投影曝光设备中安装一个带有光学掩模的掩模支架，此光学掩模在透明掩模衬底的至少一个主表面上形成有与电路图形相对应的掩模图形；(b)引入晶片的步骤，在上述缩小投影曝光设备中的XY晶片台上放置一个具有涂覆有光致抗蚀剂膜的第一主表面的半导体集成电路晶片；(c)一个目标位置检测步骤，借助于使波长大于上述曝光光以使基本上不使上述光致抗蚀剂膜感光的细长狭缝状激光对准光沿基本上垂直于上述激光对准光狭缝的方向进行扫描，通过与上述投影曝光设备的投影光学系统共用一部分或分开制造的对准光学系统，明场观察位于上述XY晶片台上的上述晶片第一主表面上的至少一个目标图形相对于上述缩小投影曝光设备的曝光投影光学系统的位置；以及(d)一个曝光步骤，借助于用上述曝光光照射安装在上述掩模支架中以便根据上述目标位置检测步骤中获得的位置信息使上述晶片的预定位置与上述掩模的所需位置相对对准的掩模，通过上述投影光学系统对位于上述晶片台上的上述晶片的第一主表面进行投影和曝光，其中所述的目标图形包括(i)一个精细图形区，该精细图形区带有其反差由于扫描方向大于上述狭缝较短边的周期或总周期不能由上述对准光学系统充分分辨而降低了的精细图形；以及(ii)一个衍射图形区，该衍射图形区沿上述扫描方向基本上连接于上述精细图形区内侧并沿大体垂直于上述扫描方向排列以使其预定衍射光可用上述对准光学系统来观察。
12.根据权利要求11的半导体集成电路器件制造工艺，其中所述的对准光基本上是单色光。
13.根据权利要求11的半导体集成电路器件制造工艺，其中所述的对准光学系统具有与上述投影光学系统共用其主要部分的TTL(即分光镜)结构。
14.根据权利要求11的半导体集成电路器件制造工艺，其中所述的对准光基本上是具有相当窄的带宽的连续光。
15.根据权利要求12的半导体集成电路器件制造工艺，其中所述的对准光学系统具有与上述投影光学系统共用其主要部分的TTL(即分光镜)结构。
16.根据权利要求14的半导体集成电路器件制造工艺，其中所述的对准光学系统具有与上述投影光学系统共用其主要部分的TTL(即分光镜)结构。
全文摘要
一种能够产生具有良好反差和对称性的位置检测信号的目标图形，该目标图形由光波长为λ、数值孔径为NA且局部相干为σ的位置检测光学系统检测，由具有隆起的点部或线部1a和设于1a周围的重复台阶部分1b构成，隆起宽度小于0.5λ(1+σ)NA，1b的步距小于λ(1+σ)/NA且宽度小于0.5λ(1+σ)/NA。另一种目标图形由点部或线部2a及重复台阶部分2b构成，2a的凹下宽度小于0.5λ(1+σ)/NA，而2b在2a周围且步距小于λ(1+σ)/NA而宽度小于0.5λ(1+σ)/NA。
文档编号H01L21/027GK1123466SQ9511666
公开日1996年5月29日 申请日期1995年8月24日 优先权日1994年8月25日
发明者小森谷进, 町田贵裕, 国吉伸治, 入来信行, 前岛央, 小林正道 申请人:株式会社日立制作所