JPS62281422A - Observation device - Google Patents
Observation deviceInfo
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- JPS62281422A JPS62281422A JP61125102A JP12510286A JPS62281422A JP S62281422 A JPS62281422 A JP S62281422A JP 61125102 A JP61125102 A JP 61125102A JP 12510286 A JP12510286 A JP 12510286A JP S62281422 A JPS62281422 A JP S62281422A
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Landscapes
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
3、発明の詳細な説明
(j帝業上の利用分野)
本発明は観察装置に関し、例えば半導体製造装置におい
て、レチクル面上に形成されているIC,LSI等の微
細な電子回路パターンを投影光学系によりウェハ面上に
投影し露光する際に投影光学系を介してウェハ面上の状
態を露光波長と異った波長を用いて観察する場合に好適
な観察装置に関するものである。Detailed Description of the Invention 3. Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to an observation device, and for example, in semiconductor manufacturing equipment, it is used to observe fine details such as ICs and LSIs formed on a reticle surface. This invention relates to an observation device suitable for observing the state on the wafer surface using a wavelength different from the exposure wavelength through the projection optical system when projecting and exposing an electronic circuit pattern onto the wafer surface using the projection optical system. It is something.
(従来の技術)
従来より投影光学系によって投影された投影面上の状態
を観察光学系を用いて観察する観察装置は各種の光学機
器で用いられている。(Prior Art) Observation devices that use an observation optical system to observe the state on a projection surface projected by a projection optical system have been used in various optical instruments.
例えば半導体製造における露光装置では第1物体として
のレチクル而を投影光学系により第2物体としてのウェ
ハ面上に投影し、観察光学系によりウェハ面上の状態を
観察している。そしてこのiIl!察装置全装置てレチ
クル面とウェハ面との位置整合、所謂アライメントを行
っている。For example, in an exposure apparatus used in semiconductor manufacturing, a projection optical system projects a reticle as a first object onto a wafer surface as a second object, and an observation optical system observes the state on the wafer surface. And this iIl! All of the detection equipment performs so-called alignment, which is position matching between the reticle surface and the wafer surface.
このときのアライメント精度は観察装置の光学性能に大
きく依存している。この為観察装置の性能は露光装置に
おいて重要な要素となっている。The alignment accuracy at this time largely depends on the optical performance of the observation device. For this reason, the performance of the observation device is an important factor in the exposure device.
このような観察装置を利用してアライメントを行ったも
のは従来より種々提案されている。Various types of alignments using such observation devices have been proposed in the past.
例えば本出願人も特開昭58−25638号公報で観察
装置を利用したアライメント系を提案している。For example, the present applicant has also proposed an alignment system using an observation device in Japanese Unexamined Patent Publication No. 58-25638.
同公報ではウェハ面に投影露光する為の投影光学系にg
線(436r++n )の光を用い、アライメント系に
He−Cdレーザーから放射される波長(442nm
)の光を用いている。このとき使用する2つの波長は略
等しい為、主に投影光学系を対象に構成することにより
、両波長の光で略等しい光学性能を得ている。そして投
影光学系をレチクル側とウェハ側の双方でテレセントリ
ックとなるように所謂両テレセントリックな光学系を構
成することにより、レチクル側よりウェハ面上を観察す
る際、観察光の主光線か常にレチクル面に垂直となると
いう特徴を利用している。これにより製造するICの種
類か変わってレチクル面上でのパターン中’tlが変化
してアライメント系の観察位置を変化させてもレチクル
面に入射或いは反射する光の角度を不変とすることが出
来、この性質を利用することにより高精度なTTLon
Axisシステムを構成している。The same bulletin describes the projection optical system for projection exposure on the wafer surface.
Using the light of the line (436r++n), the wavelength emitted from the He-Cd laser (442nm) is applied to the alignment system.
) light is used. Since the two wavelengths used at this time are approximately equal, by configuring the projection optical system mainly, approximately equal optical performance is obtained for light of both wavelengths. By constructing a so-called bi-telecentric optical system so that the projection optical system is telecentric on both the reticle side and the wafer side, when observing the wafer surface from the reticle side, the principal ray of the observation light is always aligned with the reticle surface. It takes advantage of the feature that it is perpendicular to . As a result, even if the type of IC to be manufactured changes, the 'tl in the pattern on the reticle surface changes, and the observation position of the alignment system changes, the angle of the light incident on or reflected on the reticle surface remains unchanged. , by utilizing this property, highly accurate TTLon
It constitutes an Axis system.
尚TTLonAxisシステムというのは露光する投影
光学系を介して、露光する状態のままでレチクルとウェ
ハとのアライメントを行うことである。The TTLonAxis system aligns the reticle and wafer in the exposed state via a projection optical system for exposure.
一般に露光波長或いはそれと等価な波長を用いてアライ
メントを行うにはTTLonAxisシステムは精度上
最も好ましい方式である。In general, the TTLonAxis system is the most preferable method in terms of accuracy when performing alignment using the exposure wavelength or a wavelength equivalent thereto.
しかしながら投影露光とアライメントでの波長を略同一
にするとウェハ面上に塗布するレジストに多層レジスト
を用いたとき多層レジストがアライメント光を吸収して
ウェハ面上のアライメントマークからの反射光を減少さ
せ、S/N比を低下させアライメント精度を低下させる
原因となってくる。この為アライメント波長と露光波長
を異ならしめてS/N比の向上を図りアライメント精度
を高めることが必要となってくる。However, if the wavelengths for projection exposure and alignment are made approximately the same, when a multilayer resist is used as the resist applied on the wafer surface, the multilayer resist absorbs the alignment light and reduces the reflected light from the alignment mark on the wafer surface. This causes a decrease in the S/N ratio and a decrease in alignment accuracy. For this reason, it is necessary to make the alignment wavelength and the exposure wavelength different to improve the S/N ratio and improve the alignment accuracy.
アライメント波長と露光波長を異ならしめてTTL方式
でアライメントを行うと、投影光学系は露光波長に対し
てのみ諸収差が良好に補正されているので露光波長以外
の光では色の諸収差、具体的には軸上色収差、倍率色収
差、この他色のコマ収差、非点収差、球面収差等が発生
し良好なる観察か出来ずにアライメント精度が低下する
原因となってくる。When alignment is performed using the TTL method with different alignment wavelengths and exposure wavelengths, the projection optical system has various aberrations well corrected only for the exposure wavelength, so light other than the exposure wavelength causes various chromatic aberrations. In this case, axial chromatic aberration, lateral chromatic aberration, comatic aberration of other colors, astigmatism, spherical aberration, etc. occur, making it difficult to observe well and causing a decrease in alignment accuracy.
この為従来より露光波長以外の光で投影光学系を介して
ウェハ面を良好に観察する方法か種々と提案されている
。例えばレチクルを介してウェハ面を観察する際、観察
波長の色収差によるピントのずれ量だけウェハ面の位置
を投影光学系の光軸方向にずらしてレチクル面とウェハ
面との共軛関に補助光学手段を設けたりする方法が採ら
れている。For this reason, various methods have been proposed to allow good observation of the wafer surface through a projection optical system using light other than the exposure wavelength. For example, when observing the wafer surface through a reticle, the position of the wafer surface is shifted in the optical axis direction of the projection optical system by the amount of focus shift due to chromatic aberration of the observation wavelength, and the auxiliary optical Methods such as establishing means are being adopted.
しかしながら、これらの方法はいずれも投影光学系の色
収差の補正が不十分であった為、非対称性の収差、例え
ばコマ収差、倍率色収差等が発生しない放射状パターン
の結像、即ちサジタル方向の結像のみを用いていた。However, in all of these methods, the correction of the chromatic aberration of the projection optical system was insufficient, so it was necessary to form a radial pattern image that does not cause asymmetric aberrations, such as coma aberration, lateral chromatic aberration, etc., that is, image formation in the sagittal direction. was used only.
しかしながらサジタル方向の結像だけを用いていたので
はサブミクロンの時代における高解像力に伴う高精度の
アライメントか難しくなってくる。例えば気圧の変化に
伴う投影倍率の変化といった投影光学系自体の結像状態
の変化、又ウニへの部分的な歪は倍率の変化と等価なも
のとして見なす事ができる。この様な倍率の変化として
見做せる変化は放射状パターンを用いたのでは全く検知
する事ができない。However, if only imaging in the sagittal direction is used, it will be difficult to achieve high-precision alignment that accompanies the high resolution required in the submicron era. For example, a change in the imaging state of the projection optical system itself, such as a change in projection magnification due to a change in atmospheric pressure, or a partial strain on the sea urchin can be regarded as equivalent to a change in magnification. Such a change that can be regarded as a change in magnification cannot be detected at all by using a radial pattern.
又サジタル方向の結像のみては一点の観察で基本的に一
情報しか得られなく、2点を観測するたけて2次元的な
アライメントを達成するには情報このように従来は投影
光学系の色収差の補正が不十分であった為に5サジタル
方向の結像だけを利用していたが、今後サブミクロンの
時代における高解像力化に対してはサジタル方向の結像
だけではどうしても不十分となってくる。Furthermore, with imaging in the sagittal direction, basically only one piece of information can be obtained by observing one point, and in order to achieve two-dimensional alignment by observing two points, conventionally, the projection optical system has Because the correction of chromatic aberration was insufficient, only imaging in the five sagittal directions was used, but in the future, imaging in the sagittal direction will no longer be sufficient to meet the demands for higher resolution in the submicron era. It's coming.
この為、観察波長における投影光学系の色収差を良好に
補正した高精度のアライメントが可能の観察装置が半導
体製造用の露光装置に強く要求されてきている。For this reason, there is a strong demand for an exposure apparatus for semiconductor manufacturing that is capable of highly accurate alignment and that satisfactorily corrects the chromatic aberration of the projection optical system at the observation wavelength.
(発明が解決しようとする問題点)
本発明は投影光学系でt52jkに用いる波長と異った
波長で投影面の状態をi寮光学系により投影光学系を介
して観察する際に投影光学系より生ずる色の諸収差を補
正し、良好なる観察を可能とした観察装置の提供を特徴
とする
特に半導体製造における露光装置で露光波長と異った波
長でTTL方式のアライメントを行う際、投影光学系よ
り生ずる色の諸収差を良好に補正した観察光学系を用い
ることにより高精度のアライメントを可能とした観察装
置の提供を目的とする。(Problems to be Solved by the Invention) The present invention provides a method for observing the state of the projection surface using the projection optical system using a wavelength different from the wavelength used for t52jk using the projection optical system. In particular, when performing TTL alignment at a wavelength different from the exposure wavelength in an exposure device used in semiconductor manufacturing, projection optical The object of the present invention is to provide an observation device that enables highly accurate alignment by using an observation optical system in which various chromatic aberrations caused by the system are well corrected.
(問題点を解決する島の手段)
第1物体を投影光学系により7fJ2物体面に投影し、
該第2物体面上を前記投影光学系を介して前記第2物体
面への投影波長と異った波長で観察する観察光学系の光
路中の一部に複数の平行平面板を前記観察光学系の光軸
に対して互いに傾けて配置したことでる。(Island's means of solving the problem) Projecting the first object onto the 7fJ2 object plane using a projection optical system,
The observation optical system includes a plurality of parallel plane plates in a part of the optical path of an observation optical system that observes the second object surface through the projection optical system at a wavelength different from the projection wavelength onto the second object surface. This is because they are arranged at an angle to each other with respect to the optical axis of the system.
この他本発明の特徴は実施例のおいて記載されている。Other features of the invention are described in the Examples.
(実施例)
第1図は本発明を半導体製造用の露光装置ηに適用した
ときの一実施例の光学系の概略図である。(Embodiment) FIG. 1 is a schematic diagram of an optical system of an embodiment when the present invention is applied to an exposure apparatus η for semiconductor manufacturing.
同図において1は第1物体としてのレチクルでレチクル
ステージ28に載置されている。2は第2物体としての
ウェハ、3は投影光学系でレチクル1面上の回路パター
ン等をウェハ2面上に¥2影している。In the figure, reference numeral 1 denotes a reticle as a first object, which is placed on a reticle stage 28. 2 is a wafer as a second object, and 3 is a projection optical system which projects a circuit pattern etc. on the first surface of the reticle onto the second surface of the wafer.
2工はθ、Zステージでウェハ2を載置しており、ウェ
ハ2のθ回転及びフォーカス調整即ちZ方向の調整を行
っている。θ、Zステージ21はステップ動作を高精度
に行う為のXYステージ22上に載置されている。XY
ステージ22にはステージ位置計測の基準となる光学ス
フウェア−23が置かれており、この光学スフウェア−
23をレーザー干渉計24でモニターしている。25は
レーザーであり、レーザー25からの光束をミラー26
と投光レンズ27を介してウェハ面2上のアライメント
マーク15を照射している。In the second stage, the wafer 2 is placed on a θ and Z stage, and the θ rotation and focus adjustment, that is, adjustment in the Z direction, of the wafer 2 are performed. The θ, Z stage 21 is mounted on an XY stage 22 for performing step operations with high precision. XY
The stage 22 is equipped with an optical square 23 that serves as a reference for stage position measurement.
23 is monitored by a laser interferometer 24. 25 is a laser, and the light beam from the laser 25 is transferred to a mirror 26.
The alignment mark 15 on the wafer surface 2 is irradiated via the light projecting lens 27.
4はミラー、100は観察光学系であり投影光学系3の
メリディオナル断面に対して傾けて配置した1枚の平行
平面板6と平行平面板6の傾けた面と直交する面内で互
いに傾けて配置した、即ち平行平面板6を観察光学系1
00の光軸を回転軸として90度回転した状態で配置し
た2つの平行平面板7.7°を有している。Reference numeral 4 denotes a mirror, and reference numeral 100 denotes an observation optical system, which includes a parallel plane plate 6 disposed at an angle with respect to the meridional cross section of the projection optical system 3; The observation optical system 1
It has two parallel plane plates arranged at 7.7 degrees rotated by 90 degrees about the optical axis of 00 as the rotation axis.
10.11.12はミラー、8は補正レンズ部である。10, 11, and 12 are mirrors, and 8 is a correction lens section.
16は投影光学系3と観察光学系100によってアライ
メントマーク15の像が形成されトマークが設けられて
いる。17はミラー、18はアライメントスコープ、1
9はCCDでありレチクル面1とウェハ2而上の状態を
観察している。Reference numeral 16 is provided with an image of the alignment mark 15 formed by the projection optical system 3 and the observation optical system 100. 17 is a mirror, 18 is an alignment scope, 1
A CCD 9 observes the physical state of the reticle surface 1 and the wafer 2.
本実施例ではレチクル面1上の回路パターンをg線(4
36nm )の光で投影光学系3によりウェハ面2上に
J2 Fしている。一方つエへ面2上のアライメントマ
ーク15はHe−Neレーザー25からの波長633n
mの光で照射され投影光学系3と観察光学系100によ
りレチクル面1上のレチクル側のアライメントマークが
設けられている近傍にアライメントマーク像を形成して
いる。そしてアライメントスコープ18により双方のア
ライメントマークの関係を同時に観察している。本実施
例においては′m察光学、f−100をアライメント像
高の移動と共に移動させ固定させる必要はないが以下、
簡単の為アライメント像高を固定したものとして説明す
る。In this example, the circuit pattern on the reticle surface 1 is
36 nm) is projected onto the wafer surface 2 by the projection optical system 3. On the other hand, the alignment mark 15 on the edge surface 2 is emitted from the He-Ne laser 25 at a wavelength of 633n.
The projection optical system 3 and the observation optical system 100 form an alignment mark image on the reticle surface 1 near where the alignment mark is provided on the reticle side. The alignment scope 18 is used to simultaneously observe the relationship between both alignment marks. In this example, it is not necessary to move and fix the f-100 optical system with the movement of the alignment image height, but below:
For simplicity, the explanation will be given assuming that the alignment image height is fixed.
一般に投影光学系3はg線の投影波長では良好にt+v
−zm正されい乙がアライメントシ店格で乙士口V茎補
正が充分になされていない。特に色による諸収差、例え
ば軸上色収差、倍率色収差、色の球面収差、色のコマ収
差、色の非点収差等が多く残存している。In general, the projection optical system 3 performs well at t+v at the g-line projection wavelength.
-zm Corrected Otsu is an alignment store, and Otsuji mouth V stem correction is not done enough. In particular, many chromatic aberrations such as axial chromatic aberration, lateral chromatic aberration, chromatic spherical aberration, chromatic comatic aberration, and chromatic astigmatism remain.
この為、ウェハ面2を物体面として考えたときウェハ面
2上のアライメントマーク15は多くの場合、諸収差の
為レチクル面1よりも上方に結像する。Therefore, when the wafer surface 2 is considered as an object surface, the alignment mark 15 on the wafer surface 2 is often imaged above the reticle surface 1 due to various aberrations.
例えば投影光学系3の152彫倍率が115倍のときウ
ェハ側での軸上色収差が300μmであったとするとレ
チクル側でウェハの像は0.3x 52・7.5(mm
)だけレチクルの上方に結像する。For example, if the 152 engraving magnification of the projection optical system 3 is 115x and the axial chromatic aberration on the wafer side is 300 μm, the wafer image on the reticle side is 0.3 x 52.7.5 (mm).
) is focused above the reticle.
この為レチクル面上のパターンとウェハ面上のパターン
を同時に観察するのが困難となり、従来よりレチクルと
投影光学系との間に双方のパターン像を合致させる為の
種々の補正光学系を配置して補正している。しかしなが
らこの補正光学系で完全なる収差補正を行うのは難しく
、一般に良好に観察するのは困難であった。This makes it difficult to observe the pattern on the reticle surface and the pattern on the wafer surface at the same time, and conventionally various correction optical systems have been placed between the reticle and the projection optical system to match both pattern images. It has been corrected. However, it is difficult to completely correct aberrations with this correction optical system, and it is generally difficult to observe well.
本実施例ではレチクル1と投影光学系3との間にサジタ
ル方向だけではなくメリディオナル方向も含めたあらゆ
る方向にわたって良好に収差補正を行った、特に色によ
る諸収差を良好に補正したl&寮先光学系100配置す
ることによってレチクル面1上のパターンとウェハ面2
上のパターンを合致させて、双方のパターンの観察を良
好にし、高精度なアライメントを可能としている。In this embodiment, aberrations are well corrected in all directions between the reticle 1 and the projection optical system 3, including not only the sagittal direction but also the meridional direction, and in particular, various aberrations due to color are well corrected. By arranging the system 100, the pattern on the reticle surface 1 and the wafer surface 2 are
By matching the upper pattern, both patterns can be observed well and highly accurate alignment is possible.
本実施例にあける観察光学系では投影光学系3による観
察波長、即ちアライメント波長で生ずる色の諸収差を補
正する為に前述の如く配置した3枚の平行平面板を用い
て、特にコマ収差と非点収差を補正することを特徴とし
ている。In the observation optical system of this embodiment, three plane parallel plates arranged as described above are used to correct various chromatic aberrations caused by the observation wavelength by the projection optical system 3, that is, the alignment wavelength. It is characterized by correcting astigmatism.
このうち投影光学系のメリディオナル断面に対して傾け
た、即ちメリディオナル断面の結像光束に対して非対称
に斜めに配置した平行平面板6により投影光学系の観察
波長に対するコマ収差を補正している。このとき傾ける
角度は投影光学系からの収差発生量と平行平面板6の厚
さに応じて定まる。この1枚の平行平面板6はコマ収差
に対しては効果的であるが、その一方で非点収差を発生
させる原因となってくる。このときの非点収差と投影光
学系のwA察波長での非点収差とを合わしたものが全系
の非点収差となる。そこで本実施例では2つの平行平面
板7,7°を平行平面板6の傾けた平面と直交する面内
で互いに傾けて配置することにより、全系の非点収差を
補正している。即ち平行平面板6を観察光学系の光軸を
回転軸として90度回転した状態の平面内で2つの平行
V面板7.7゛を配置している。Of these, the parallel plane plate 6, which is inclined with respect to the meridional section of the projection optical system, that is, disposed obliquely and asymmetrically with respect to the imaging light beam of the meridional section, corrects comatic aberration with respect to the observation wavelength of the projection optical system. At this time, the angle of inclination is determined depending on the amount of aberration generated by the projection optical system and the thickness of the parallel plane plate 6. This single plane parallel plate 6 is effective against coma aberration, but on the other hand, it causes astigmatism. The sum of the astigmatism at this time and the astigmatism at the wA detection wavelength of the projection optical system becomes the astigmatism of the entire system. Therefore, in this embodiment, the astigmatism of the entire system is corrected by arranging the two parallel plane plates 7, 7° so as to be inclined to each other in a plane orthogonal to the plane on which the parallel plane plate 6 is inclined. That is, two parallel V-plane plates 7.7' are arranged within a plane in which the parallel plane plate 6 is rotated 90 degrees about the optical axis of the observation optical system as the rotation axis.
平行平面板7,7”は同じ厚さのときは線対称的な関係
で配置すれば良く、文具った厚さのときは異った角度で
傾けて配置すれば良い。そして2つの平行平面板7.7
′の全体の組合せとしてコマ収差を発生させないように
している。但し平行平面板7,7°の非点収差は相乗効
果として発揮されるので非点収差は発生するか、その発
生が平行平面板6と90度捩った平面内に配置すること
により互いに打ち消し合うように調整している。When the parallel plane plates 7 and 7'' have the same thickness, they can be arranged in a line-symmetrical relationship, and when they are as thick as stationery, they can be arranged at different angles. Face plate 7.7
The overall combination of ' is made to prevent coma aberration from occurring. However, since the astigmatism of the parallel plane plates 7 and 7° is exerted as a synergistic effect, either astigmatism will occur, or the occurrence will be canceled out by arranging it in a plane twisted 90 degrees with the parallel plane plate 6. Adjusted to suit.
例えば投影光学系の観察波長での収差発生がコマ面板7
,7′の厚さを平行平面板6の略騒とし、しかも捩れて
はいてもwA寮先光学系光軸に対してなす角度を3つの
平行平面板6.7.7’を全て等しくすれば投影光学系
のコマ収差と非点収差を補正した観察が可能となる。For example, the occurrence of aberration at the observation wavelength of the projection optical system is caused by the coma surface plate 7.
, 7' are approximately the thickness of the parallel plane plate 6, and even though they are twisted, the angles they make with the optical axis of the optical system should be made equal for all three parallel plane plates 6, 7, and 7'. For example, it is possible to perform observation with the coma aberration and astigmatism of the projection optical system corrected.
又投影光学系に観察波長で非点収差がある場合には平行
平面板6と2つの平行平面板7.7゛がなす角度をその
非点収差量に応じて異ならしめれば、その収差を補正し
た観察が可能となる。即ち本実h’tr例では平行゛平
面板の傾きを調整することによって補正量を任意に制御
することを可能としている。If the projection optical system has astigmatism at the observation wavelength, the angle between the parallel plane plate 6 and the two parallel plane plates 7.7' can be made different according to the amount of astigmatism, thereby eliminating the aberration. Corrected observation becomes possible. That is, in this practical h'tr example, it is possible to arbitrarily control the amount of correction by adjusting the inclination of the parallel plane plate.
本実施例では以上のような構成によりコマ収差と非点収
差を良好に補正することによってサジタル方向だけでな
くメリディオナル方向を含めたああらる方向にわたって
良好なる収差補正を行い、レチクル面上とウェハ面上の
双方のアライメントマークを同時に良好なる像として観
察するのを可能としている。そしてこれにより高精度の
アライメント3ir白1伺、てI/XA−
尚本実施例において球面収差が多少残存している場合に
は補正レンズ部8で補正しておくのが良い。この場合投
影光学系の観察波長での球面収差の発生が小さい場合に
は、補正レンズ部8で逆の球面収差を発生させて補正す
るのが良い。In this embodiment, by using the above-described configuration, coma aberration and astigmatism are well corrected, and aberrations are well corrected not only in the sagittal direction but also in all directions including the meridional direction. This makes it possible to observe both alignment marks on the surface as good images at the same time. As a result, highly accurate alignment can be achieved.If some spherical aberration remains in this embodiment, it is preferable to correct it using the correction lens section 8. In this case, if the occurrence of spherical aberration at the observation wavelength of the projection optical system is small, it is preferable to generate an opposite spherical aberration in the correction lens section 8 to correct it.
又補正レンズ部8がレチクル側に配置されていて、しか
も比較的小さな例えば0.1以下のN、Aで使われる場
合に、例えば数λという大きな収差があったときには、
補正レンズ部8の一部であって投影光学系3の瞳位置と
略共軛の位置に非球面部材9を配置して補正するのが良
い。例えば長波長側で補正不足となる球面収差の発生が
あった場合には周辺部にいくに従い負の屈折力が増大す
る形状の非球面部材を用いれば良い。Furthermore, when the correction lens section 8 is disposed on the reticle side and is used with relatively small N and A of, for example, 0.1 or less, and there is a large aberration of, for example, several λ,
It is preferable to arrange an aspherical member 9 as a part of the correction lens section 8 at a position substantially coextensive with the pupil position of the projection optical system 3 for correction. For example, if spherical aberration occurs that is insufficiently corrected on the long wavelength side, an aspherical member whose negative refractive power increases toward the periphery may be used.
尚本実施例における観察光学系の挿入はTTLonAx
isの条件を満足していない為、ある程度の補正を行う
必要があり、それは光学系の調整、又はオフセットとし
て処理される。光学系の調整で処理し得る収差としては
観察光学系の光路長の調節によりピント調整が可能とい
う点から色によるピントずれ(軸上色収差)、像面弯曲
が挙げられる。文法の位置についても予めずれ量がわか
っていれば補正が可能であり、それより色による像ずれ
(倍率色収差)、歪曲収差等はオフセットとして処理す
ることができる。In this example, the observation optical system is inserted using TTLonAx.
Since the is condition is not satisfied, it is necessary to perform a certain amount of correction, which is treated as an adjustment of the optical system or an offset. Aberrations that can be treated by adjusting the optical system include color-based defocus (axial chromatic aberration) and field curvature, since the focus can be adjusted by adjusting the optical path length of the observation optical system. The position of the grammar can also be corrected if the amount of deviation is known in advance, and image deviations due to color (lateral chromatic aberration), distortion, etc. can be processed as offsets.
要するに本実施例ではピントを取り直したり、像の位置
が単純にずれるだけのことであれば簡単にオフセット処
理し得る。In short, in this embodiment, if the focus is refocused or the image position is simply shifted, offset processing can be easily performed.
従って実際に像を検知する場合に問題となるのは像のコ
ントラストを損う球面収差、コマ収差そして非点収差等
である。しかしながらこれらの諸収差は、露光波長では
良好に補正されているものの、観察波長では必ずしも良
好に補正されていない。しかしながらこれらの諸収差の
観察波長での発生の仕方は露光波長での良好な収差補正
からの草純なズレとして基本的な3次収差の領域で扱え
るということが解析の結果判明した。Therefore, when actually detecting an image, problems such as spherical aberration, coma aberration, and astigmatism that impair the contrast of the image arise. However, although these various aberrations are well corrected at the exposure wavelength, they are not necessarily well corrected at the observation wavelength. However, as a result of analysis, it has been found that the manner in which these various aberrations occur at the observation wavelength can be treated in the area of basic third-order aberrations as a simple deviation from good aberration correction at the exposure wavelength.
この為本実施例では前述の構成の3つの平行平面板を用
いることにより、良好なる収差補正を行い、鮮明なる観
察が可能の観察装置の達成を可能としている。For this reason, in this embodiment, by using the three parallel plane plates having the above-described configuration, it is possible to perform good aberration correction and to achieve an observation apparatus capable of clear observation.
以上のような構成により本実施例では投影光学系を介し
てウニ八面上の状態を良好に観察している。このとき本
実施例では観察光学系100と3つのミラーto、11
.12を用いている為ウェハ面上のパターンを反転した
状態で観察することになるが、それはオフセット共々信
号処理で符号反転することにより何ら問題なく観察する
ことができる。With the above configuration, in this embodiment, the state on the eight faces of the sea urchin can be observed well through the projection optical system. At this time, in this embodiment, an observation optical system 100 and three mirrors to, 11
.. 12, the pattern on the wafer surface must be observed in an inverted state, but this can be observed without any problem by inverting the sign of the offset and signal processing.
又、本実施例の補正レンズ部8はウニへ面上のパターン
をレチクル面上に結像させる機能の他にウェハ而を所定
の倍率でレチクル面上に投影させる調整機能を有するよ
うにしている。例えば投影倍率5倍の投影光学系を使用
するときは正確に5倍となるようにし、これにより(こ
の場合、補正レンズ部8自体の結像倍率は一1倍)後の
処理装置に対する負荷を少なくさせている。Further, the correction lens section 8 of this embodiment has an adjustment function to project the wafer onto the reticle surface at a predetermined magnification in addition to the function of imaging the pattern on the surface of the wafer onto the reticle surface. . For example, when using a projection optical system with a projection magnification of 5 times, the projection magnification should be exactly 5 times (in this case, the imaging magnification of the correction lens unit 8 itself is 11 times), thereby reducing the load on the subsequent processing device. I'm making it less.
補正レンズ部8は一1倍の結像としたが、逆に1倍の結
像にする変形例も当然、本実施例には適用可能である。Although the correction lens unit 8 forms an 11-fold image, a modification in which the image is formed at a 1-fold magnification is naturally applicable to this embodiment.
尚本実施例では主に投影光学系によって発生した色によ
る諸収差のうちコマ収差、非点収差そして球面収差を観
察光学系で補正し、ピント、像面のずれは光路長を:A
整し、倍率、ディストーションはオフセット処理により
、全体的に補正している。これによりレチクルとウェハ
の双方のtm寮を良好にし、高精度のアライメントを可
能としている。In this example, coma, astigmatism, and spherical aberration among various color aberrations mainly generated by the projection optical system are corrected by the observation optical system, and the deviation of the focus and image plane is determined by adjusting the optical path length: A
Adjustment, magnification, and distortion are all corrected by offset processing. This improves the tm ratio of both the reticle and the wafer, making highly accurate alignment possible.
本実施例では従来のようにサジタル方向だけではなく、
あらゆる方向にわたって良好に収差補正されているので
ウニへ面2上の一点のアライメントマークの観察を行う
ことにより、Xとy方向の2つの信号を検知することが
できる。2次元的なアライメントを行うには、少なくと
も、もう一点の観察を行い、これによりθ方向を合わせ
る必要が生ずる。これは1つの観察系のみを用いて行う
事も可能であるが、第2図に示すように第1図で示した
観察光学系を2つ配置し、第1図と同様のアライメント
スコープ18で観察すれば、スループットを保ち乍らx
、y、θの補正されたアライメントを行う事か可能とな
る。尚第2図において第1図で示した要素と同一の要素
には同一の符番を付しである。In this embodiment, in addition to the sagittal direction as in the conventional case,
Since aberrations are well corrected in all directions, two signals in the X and Y directions can be detected by observing the alignment mark at one point on the surface 2 of the sea urchin. In order to perform two-dimensional alignment, it is necessary to observe at least one more point and thereby align the θ direction. This can be done using only one observation system, but as shown in Figure 2, it is possible to arrange two observation optical systems shown in Figure 1 and use the same alignment scope 18 as shown in Figure 1. If you observe, while maintaining throughput
, y, and θ can be corrected. In FIG. 2, the same elements as those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals.
本実施例では計測を行う相手のウニへ面上のアライメン
トマークを常にアライメントマーク15の位置に持って
きて測定を行う必要がある。この為レチクル1とウェハ
2のアライメントを計測した後はその値に基づいてレー
ザー干渉計24でモニターしながら露光位置までウェハ
をXYステージ22によって移動させている。In this embodiment, it is necessary to always bring the alignment mark on the surface of the other sea urchin to the position of the alignment mark 15 to perform the measurement. For this reason, after measuring the alignment between the reticle 1 and the wafer 2, the wafer is moved to the exposure position by the XY stage 22 while being monitored by the laser interferometer 24 based on the measured value.
2次元アライメントを完全に行うには2点で計測を行う
ことが必要となり、これよりアライメント位置で2回停
止して計測をし、その後計測量に基づいて露光位置まで
送り込みがなされる。このときの2回の計測は第2図に
示す2つのアライメントスコープを用いても良く、又1
方のアライメントスコープで2点をステージ送りによっ
て計測しても良い。In order to perform two-dimensional alignment completely, it is necessary to measure at two points, and from this point on, it stops twice at the alignment position and takes measurements, and then it is fed to the exposure position based on the measured amount. The two measurements at this time may be performed using two alignment scopes shown in Figure 2, or one
It is also possible to measure two points using one of the alignment scopes by moving the stage.
2点の計測の結果により倍率の変化も検知できるので、
公知の手段により、投影光学系の倍率変化を補正する事
もできる。Changes in magnification can also be detected based on the measurement results at two points, so
It is also possible to correct the change in magnification of the projection optical system by known means.
又必ずしもステージを停止させずに移動させながら計測
する手法を用いても良い。Alternatively, a method may be used in which measurement is performed while moving the stage without necessarily stopping it.
第3.第5.第6図は各々本発明を第1図と同様に半導
体製造用の露光装置に適用したときの他の一実施例の光
学系の概略図である。Third. Fifth. FIG. 6 is a schematic diagram of an optical system of another embodiment when the present invention is applied to an exposure apparatus for semiconductor manufacturing similarly to FIG. 1.
第3.第5.第6図において第1図で示した要素と同一
の要素には同符番を付しである。Third. Fifth. In FIG. 6, the same elements as those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals.
第3図の実施例はレチクル面1より下方の構成は第1図
の実施例と同一である。The embodiment shown in FIG. 3 has the same structure below the reticle surface 1 as the embodiment shown in FIG.
本実施例ではレチクル面1上のアライメントマーク16
の観察に第1図で用いたCCDの代わりにガルバノミラ
−33を用いてアライメント像を走査し光電子増倍管3
5にスリット34を介して導光させていることを特徴と
している。即ちアライメントスコープ18により形成さ
れたアライメントマーク16の結像面近傍に配置したフ
ィールドレンズ31を介し、ニレフタ−32によりアラ
イメントマーク像をガルバノミラ−33で走査しスリッ
ト34上に導光し、スリット34を通過した光を光電子
増倍管35で受光している。In this embodiment, the alignment mark 16 on the reticle surface 1 is
For observation, a galvanometer mirror 33 is used instead of the CCD used in Fig. 1 to scan the alignment image, and the photomultiplier tube 3
5 through a slit 34. That is, the alignment mark image is scanned by a galvanometer mirror 33 by a Nirefter 32 through a field lens 31 disposed near the imaging plane of the alignment mark 16 formed by the alignment scope 18, and the light is guided onto the slit 34. The transmitted light is received by a photomultiplier tube 35.
尚ガルバノミラ−33の反射点を投影光学系3の瞳位置
と略合致するように配置している。The reflection point of the galvanometer mirror 33 is arranged so as to substantially coincide with the pupil position of the projection optical system 3.
本実施例における走査手段はガルバノミラ−の代わりに
ポリゴンミラー等を用いても良いが、走査が一次元であ
る為、第4図に示すようにスリット開口を例えば±45
度方向に設け、アライメントマークも同様に±45度方
向に設ければ一次元の走査でx、y方向の情報を得るこ
とができる。As the scanning means in this embodiment, a polygon mirror or the like may be used instead of a galvano mirror, but since the scanning is one-dimensional, the slit aperture is, for example, ±45 mm as shown in FIG.
If the alignment marks are similarly provided in the ±45 degree direction, information in the x and y directions can be obtained by one-dimensional scanning.
第5図に示す実施例は投影光学系3の色収差を補正して
いる観察光学系をアライメントスコープ18(llIに
配置した場合である。このときアライメントスコープ1
8でレチクル面1上のアライメントマーク16を観察す
る場合、ウニへ面2上のアライメントマーク15は色収
差の為にレチクル而l上のアライメントマーク16の位
置よりもアライメントスコープ18側に結像する。この
量は例えば館述の様に7 、5mmといった大きな値と
なる為、最早アライメントスコープ18内の対物レンズ
の焦点深度から外れてしまう。その為、本実施例ではア
ライメントスコープ系にビームスプリッタ−41を設は
光束を2つに分は再びビームスプリッタ−43で合成す
る2重焦点系を構成している。そしてビームスプリッタ
−41で分割した2つの光路のうちビームスプリッタ−
41を通過した光路中にリレーレンズ42を配置してレ
チクル面1上のアライメントマーク16をCCD 19
に結像させている。The embodiment shown in FIG. 5 is a case where the observation optical system that corrects the chromatic aberration of the projection optical system 3 is placed in the alignment scope 18 (llI).
When observing the alignment mark 16 on the reticle surface 1 at step 8, the alignment mark 15 on the surface 2 is imaged closer to the alignment scope 18 than the position of the alignment mark 16 on the reticle due to chromatic aberration. Since this amount is a large value, for example 7.5 mm as described in the publication, it is no longer within the depth of focus of the objective lens in the alignment scope 18. Therefore, in this embodiment, a beam splitter 41 is provided in the alignment scope system to constitute a bifocal system in which the light beam is divided into two parts and combined again by the beam splitter 43. Of the two optical paths divided by the beam splitter 41, the beam splitter
A relay lens 42 is placed in the optical path passing through the CCD 19 to align the alignment mark 16 on the reticle surface 1.
It forms an image.
一方ビームスブリッター41で反射した光束の光路中に
第1図で示した観察光学系に相当する3つのiF行を面
板6,7.7′と補正レンズ部8を配置し、ウニへ面2
上のアライメントマーク15をこれらの要素を介してC
CD 19面上に結像させている。On the other hand, in the optical path of the light beam reflected by the beam splitter 41, three iF rows corresponding to the observation optical system shown in FIG.
C through these elements.
The image is formed on the 19th surface of the CD.
これにより第1図の実施例と同様にコマ収差と非点収差
そして球面収差を補正している。As a result, coma aberration, astigmatism, and spherical aberration are corrected similarly to the embodiment shown in FIG.
尚本実施例においてCCD19以後の処理を効率的に行
う為に、分割した2つの光路における結像倍率を同一に
しておくのが好ましい。In this embodiment, in order to efficiently perform processing after the CCD 19, it is preferable to make the imaging magnifications in the two divided optical paths the same.
第6図の実施例は本出願人の先の提案、例えば特開昭5
3−135[i54号公報や特開昭55−:14490
号公報等で開示しているレーザービーム走査を利用した
アライメント系に本発明を適用した場合である。The embodiment shown in FIG. 6 is based on the applicant's earlier proposal, for example,
3-135 [I54 Publication and JP-A-55-:14490
This is a case where the present invention is applied to an alignment system using laser beam scanning disclosed in the above publication.
本実施例の投影光学系3はレチクル側及びウニ八個の双
方でテレセントリック系となっている。The projection optical system 3 of this embodiment is a telecentric system on both the reticle side and the eight sea urchins.
レーザー25からの光束をレンズ55を介し、ポリゴン
ミラー54とf−θレンズ53によって走査し、アライ
メントスコープ18と第1図に示す光学系と同様の光学
系を介した後、ウニへ面2上に導光している。そしてウ
ニへ面2上のアライメントマーク15からの故乱売を逆
光させてアライメントスコープ18に戻し、ビームスプ
リッタ−52で反射させた後、瞳結像レンズ56、空間
周波数フィルター57そしてコンデンサーレンズ58を
介し光電素子59に導光させている。The light beam from the laser 25 is scanned by a polygon mirror 54 and an f-theta lens 53 through a lens 55, and then passed through an alignment scope 18 and an optical system similar to the optical system shown in FIG. It guides light. Then, the defective light from the alignment mark 15 on the surface 2 is backlit and returned to the alignment scope 18, and after being reflected by the beam splitter 52, the pupil imaging lens 56, the spatial frequency filter 57, and the condenser lens 58 are The light is guided to a photoelectric element 59 through the light.
このときのアライメント方法は先の公開公報で詳述さj
、ているので、ここでは省略する。The alignment method at this time is detailed in the previous publication.
, so we omit it here.
尚以上の各実施例においてアライメントマーク16の位
置をチップサイズに応じて変更させるときは観察光学系
の一部を微調整して行っても良い。In each of the above embodiments, when changing the position of the alignment mark 16 according to the chip size, a part of the observation optical system may be finely adjusted.
又3つの平行平面板を複数に分割して3枚以上の平行平
面板より構成して各々傾けても本発明の目的を同様に達
成することができる。Furthermore, the object of the present invention can be similarly achieved by dividing the three parallel plane plates into a plurality of parts and constructing three or more parallel plane plates, each of which is tilted.
この様に投影レンズによって発生した色による諸収差の
うち補正光学系で非点、コマ、球面収差を除去し、ピン
ト、像面のずれは光路長、倍率、ディストーションはオ
フセット処理という事ですべて解決する事により、レチ
クルとウェハを双方共良好なる像とし゛て観察する事が
可能となった。In this way, among the various chromatic aberrations generated by the projection lens, astigmatism, coma, and spherical aberration are removed by the corrective optical system, and deviations in focus and image plane are all resolved by offset processing for optical path length, magnification, and distortion. By doing so, it became possible to observe both the reticle and wafer as good images.
この結果レチクルとウェハの2次元的な位置合せ、即ち
x、y、θのアライメントが可能となった。更に2点の
計測により、そのスパンを測長すれば、倍率の変化も計
測できる為、気圧や温度の変化に伴うレンズ系の倍率変
化やウェハの局所的な変形にも対処する事が可能となっ
た。倍率の変化を検知した場合には既知の方法でレンズ
系の倍率を変更し、容易にアライメントの精度の向上を
図る事ができる。As a result, two-dimensional alignment between the reticle and the wafer, that is, x, y, and θ alignment has become possible. Furthermore, by measuring the span at two points, changes in magnification can also be measured, making it possible to deal with changes in magnification of the lens system due to changes in atmospheric pressure and temperature, as well as local deformation of the wafer. became. When a change in magnification is detected, the magnification of the lens system can be changed using a known method to easily improve alignment accuracy.
又本発明の説明では、補正光学系は16について固定−
として考えた。しかし、16の位置をチップサイズに応
じて変更した時はこの補正光学系の微調でその変化に容
易に対処し得る。例えばアライメント波長での非点収差
とコマを補正する平行平面板は傾き角を変えれば補正量
が自由にコントロールできる。又、球面収差は像高変化
による変化は無視し得るので、特に補正の必要はない。Also, in the description of the present invention, the correction optical system is fixed for 16 -
I thought of it as. However, when the position of 16 is changed according to the chip size, the change can be easily coped with by fine adjustment of this correction optical system. For example, the amount of correction can be freely controlled by changing the tilt angle of a parallel plane plate that corrects astigmatism and coma at the alignment wavelength. Further, since changes in spherical aberration due to changes in image height can be ignored, there is no need to particularly correct the spherical aberration.
又TTLonAxis的なシステムを第1図の様な系で
実現する際には露光時、アライメントスコープの一部(
例えばミラー17)と補正光学系が露光エリアの外側に
退避できる様にしてやれば良い。Also, when implementing a TTLonAxis-like system as shown in Figure 1, part of the alignment scope (
For example, the mirror 17) and the correction optical system may be retracted to the outside of the exposure area.
(発明の効果)
本発明によれば以上のような構成を採ることにより投影
光学系で用いた波長と異った波長で投影面の状態を投影
光学系を介して観察する際、投影光学系の色による諸収
差を良好に補正した、鮮明なる観察を可能とした観察装
置を達成することか出来る。(Effects of the Invention) According to the present invention, by adopting the above configuration, when observing the state of the projection surface through the projection optical system at a wavelength different from that used in the projection optical system, the projection optical system It is possible to achieve an observation device that satisfactorily corrects various aberrations due to color and enables clear observation.
枯r*墾日Oか土道イ人キI;告 1月n = 、*
彷苫r ;& 田すればレチクル面とウニへ尚の双方を
共に鮮明なる像として観察することが出来、レチクルと
ウェハのx、y、θの2次元的なアライメントを高蹟度
に行うことが出来るアライメント系を達成することがで
きる。January n = , *
By doing so, you can observe both the reticle surface and the surface of the wafer as clear images, and perform two-dimensional alignment of the reticle and wafer in x, y, and θ with a high degree of precision. It is possible to achieve an alignment system that allows
第1図は本発明を半導体製造用の露光装置に適用したと
きの一実施例の光学系の概略図、第2図は第1図の一部
分の他の実施例の説明図、第3゜′fJS、第6図は各
々本発明を第1図と同様に半導体製造用の露光装置に適
用したときの他の一実施例の光学系の概略図、第4図は
第3図の一部分の他の実施例の説明図である。図中1は
レチクル、2はウェハ、3は投影光学系、100は観察
光学系、6,7.7’は各々゛ト行平面板、8は補正レ
ンズ部、9は非球面部材、15.16は各々アライメン
トマーク、18はアライメントスコープ、19はCCD
、25はレーザーである。
特許出願人 キャノン株式会社
代 理 人 高 梨 幸 雄第
3 図
$ S 図FIG. 1 is a schematic diagram of an optical system of one embodiment when the present invention is applied to an exposure apparatus for semiconductor manufacturing, FIG. 2 is an explanatory diagram of another embodiment of a portion of FIG. 1, and FIG. fJS, FIG. 6 is a schematic diagram of an optical system of another embodiment when the present invention is applied to an exposure apparatus for semiconductor manufacturing similarly to FIG. 1, and FIG. It is an explanatory view of an example of. In the figure, 1 is a reticle, 2 is a wafer, 3 is a projection optical system, 100 is an observation optical system, 6, 7.7' are each a horizontal plane plate, 8 is a correction lens section, 9 is an aspherical member, 15. 16 are alignment marks, 18 are alignment scopes, and 19 are CCDs.
, 25 is a laser. Patent applicant: Canon Co., Ltd. Representative Yuki Takanashi
3 Figure $ S Figure
Claims (4)
、該第2物体面上を前記投影光学系を介して前記第2物
体面への投影波長と異った波長で観察する観察光学系の
光路中の一部に複数の平行平面板を前記観察光学系の光
軸に対して互いに傾けて配置したことを特徴とする観察
装置。(1) Projecting a first object onto a second object surface using a projection optical system, and observing the second object surface through the projection optical system at a wavelength different from the projection wavelength onto the second object surface. An observation device characterized in that a plurality of parallel plane plates are arranged in a part of an optical path of an observation optical system so as to be inclined to each other with respect to an optical axis of the observation optical system.
成し、該3枚の平行平面板のうち1枚は前記投影光学系
のメリディオナル光束に対して斜めに配置し、残りの2
枚は該1枚の平行平面板を傾けた面と直交する面内で互
いに傾けて配置したことを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の観察装置。(2) The plurality of parallel plane plates are composed of three parallel plane plates, one of the three parallel plane plates is arranged obliquely with respect to the meridional light beam of the projection optical system, and the remaining two
2. The observation device according to claim 1, wherein the parallel plane plates are arranged so as to be inclined to each other in a plane perpendicular to a plane on which the one parallel plane plate is inclined.
、かつ線対称となるように配置したことを特徴とする特
許請求の範囲第2項記載の観察装置。(3) The observation device according to claim 2, wherein the remaining two parallel plane plates have substantially the same thickness and are arranged line-symmetrically.
瞳位置と共役の位置に非球面部材を設けたことを特徴と
する特許請求の範囲第2項記載の観察装置。(4) The observation device according to claim 2, characterized in that an aspherical member is provided as part of the observation optical system and at a position conjugate with the pupil position of the projection optical system.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61125102A JPS62281422A (en) | 1986-05-30 | 1986-05-30 | Observation device |
US07/333,727 US4888614A (en) | 1986-05-30 | 1989-04-03 | Observation system for a projection exposure apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP61125102A JPS62281422A (en) | 1986-05-30 | 1986-05-30 | Observation device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62281422A true JPS62281422A (en) | 1987-12-07 |
JPH0235446B2 JPH0235446B2 (en) | 1990-08-10 |
Family
ID=14901899
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61125102A Granted JPS62281422A (en) | 1986-05-30 | 1986-05-30 | Observation device |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPS62281422A (en) |
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