[发明专利]曝光方法以及用该方法制造半导体集成电路器件的方法

说明书

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 ) = Σ k = k 1 k - k 2 [ 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。