JPH01227431A - Projection aligner - Google Patents

Projection aligner

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JPH01227431A
JPH01227431A JP63053899A JP5389988A JPH01227431A JP H01227431 A JPH01227431 A JP H01227431A JP 63053899 A JP63053899 A JP 63053899A JP 5389988 A JP5389988 A JP 5389988A JP H01227431 A JPH01227431 A JP H01227431A
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exposure
light
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chromatic aberration
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進 小森谷
Takao Kawanabe
川那部 隆夫
Shinya Nakagawa
慎也 中川
Takayoshi Oosakaya
大坂谷 隆義
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To detect a pattern in a wafer coated with a photoresist film positively, and to realize alignment having high accuracy by installing a light source lighting two waves or more of continuous spectral light, a recognizing section recognizing a position by projecting reflected light from an exposure object, and a chromatic aberration correcting lens mechanism. CONSTITUTION:A light source 8 lighting at least two wavelengths or more of continuous spectral light to a pattern formed onto an exposure object 5 through a projection reducing glass 5, a recognizing section 20, to which reflected light from the pattern is projected and which recognizes the position of the exposure object 5, and a chromatic aberration correcting lens mechanism 16 set up on the optical path of reflected light between the exposure object 5 and the recognizing section 20 are mounted on a projection exposure device aligning an original plate 4 in an exposure process and the exposure object 5. A light source 8 exclusive for detecting the pattern made independent of a light source 1 for exposure composed of a mercury lamp and constituted of a xenon lamp is used as said light source 8. An astigmatism correcting lens 17 is fitted together with said chromatic aberration correcting lens mechanism 16.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アライメント技術に関し、特に半導体装置の
製造における縮小投影露光工程におけるマスクに対する
半導体ウェハ(以下単に、「ウェハ」と略称する)のア
ライメントに適用して有効な技術に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to alignment technology, and in particular to alignment of a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as "wafer") with respect to a mask in a reduction projection exposure process in the manufacture of semiconductor devices. Concerning techniques that are effective when applied to

〔従来の技術〕[Conventional technology]

レチクル−等のマスク上に遮光膜で形成された回路パタ
ーンをウェハ上に転写する技術としては、縮小投影露光
装置を用いた技術が一般的であるが、このときのウェハ
とマスクとの位置合わせは、たとえば以下のようにして
行なわれる。
A technology that uses a reduction projection exposure system is common as a technology for transferring a circuit pattern formed with a light-shielding film on a mask such as a reticle onto a wafer. This is done, for example, as follows.

すなわち、ウェハの表面に凹凸の段差形状によって形成
されたアライメントマークに対して、縮小投影レンズを
通じて照明光を照射し、上記アライメントマークからの
反射光をビームスブリッタなどを介してTVカメラに入
射させ、この反射光の光単に基づいて電気信号を検出す
ることにより上記アライメントマークの位置を把握し、
マスクに対するウニへの目的露光領域の位置決めを行な
うものである。このような位置決め技術は、一般にスル
ー・ザ・レンズ(TTL>方式と呼ばれている。
That is, illumination light is irradiated through a reduction projection lens to an alignment mark formed by uneven step shapes on the surface of the wafer, and reflected light from the alignment mark is made to enter a TV camera via a beam splitter or the like. By detecting an electrical signal based on this reflected light, the position of the alignment mark is determined,
This is to position the target exposure area of the sea urchin with respect to the mask. Such a positioning technique is generally called a through-the-lens (TTL> method).

ところで上記TTL方式による今後の課題点を指摘した
文献としては、日経マグロウヒル社、昭和62年12月
1日発行、「日経マイクロデバイセス」P80〜P81
がある。
By the way, a document pointing out future problems with the TTL method mentioned above is "Nikkei Micro Devices" published by Nikkei McGraw-Hill, December 1, 1986, P80-P81.
There is.

ここで、−船釣なTTL方式のアライメント技術を第7
図の系統図によって説明する。
Here, we introduce the 7th TTL method alignment technology.
This will be explained using the system diagram shown in the figure.

すなわち、第7図において71は非露光対象物であるウ
ェハ、その直上に位置される72は露光用の縮小投影レ
ンズ、73は原版としてのレチクル、74は認識部とし
てのTVカメラ、75は露光光源と照明光源とを兼ねた
水銀ランプである。
That is, in FIG. 7, 71 is a wafer which is a non-exposure target, 72 is a reduction projection lens for exposure located directly above it, 73 is a reticle as an original, 74 is a TV camera as a recognition unit, and 75 is an exposure unit. It is a mercury lamp that serves as both a light source and an illumination light source.

上記縮小投影レンズ72とTVカメラ74との光路上に
は反射鏡76、中継レンズ77およびビームスプリッタ
78がそれぞれ配置されており、当該ビームスプリッタ
78によって透過された光はTVカメラ74に入射され
る構造となっている。
A reflecting mirror 76, a relay lens 77, and a beam splitter 78 are arranged on the optical path between the reduction projection lens 72 and the TV camera 74, and the light transmitted by the beam splitter 78 is incident on the TV camera 74. It has a structure.

一方、水銀ランプ75とビームスブリフタ78との間に
は水銀ランプ75からの波長中、E線(546nm)の
みを通過させるバンドパスフィルタ80およびコンデン
サレンズ81がそれぞれ配置されている。
On the other hand, a bandpass filter 80 and a condenser lens 81 are respectively arranged between the mercury lamp 75 and the beam subrifter 78 to allow only the E-ray (546 nm) to pass among the wavelengths from the mercury lamp 75.

以上のように、パターン検出のために照明光として、単
色光であるE線が用いられており、露光時は露光光であ
るG線(436nm)が用いられる構造とされていた。
As described above, monochromatic E-line light is used as illumination light for pattern detection, and G-line (436 nm) exposure light is used during exposure.

照明光はビームスプリッタ78より中継レンズ77、反
射鏡76、縮小投影レンズ72を経てウェハ71上に照
射され、この反射光が上記経路を逆進してTVカメラ7
4に入射し、当該TVカメラ74の認識画像に基づいて
波形検出を行い、第6図(a)に示すようなウェハ71
上のアライメントマーク6の中心位置を算出する構造と
なっていた。
The illumination light is irradiated onto the wafer 71 from the beam splitter 78 via the relay lens 77, the reflecting mirror 76, and the reduction projection lens 72, and this reflected light travels backward along the above path to the TV camera 7.
4, waveform detection is performed based on the recognized image of the TV camera 74, and the wafer 71 as shown in FIG.
The structure was such that the center position of the upper alignment mark 6 was calculated.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

ところが上記構造における縮小投影露光装置では以下の
ような問題のあることが本発明者によって見い出された
However, the inventors have discovered that the reduction projection exposure apparatus having the above structure has the following problems.

すなわち、露光対象物であるウェハは、フォトレジスト
膜82が塗布された状態で上記縮小投影露光装置に提供
されるが、フォトレジスト膜32の塗布はウェハ71を
回転状態としてレジスト液を滴下し、該レジスト液の遠
心力による広がりを利用して行なっている。
That is, the wafer, which is the exposure target, is provided to the reduction projection exposure apparatus in a state where the photoresist film 82 is applied, but the photoresist film 32 is applied by dropping the resist liquid while the wafer 71 is in a rotating state. This is done by utilizing the spread of the resist solution due to centrifugal force.

このため、上記回転時の遠心力によりアライメントマー
クの段差周辺でフォトレジスト膜82の塗布厚が不均衡
となり、特に段差パターンの中心に対してフォトレジス
ト膜82の堆積形状が非対称となる。ここで、上記アラ
イメントのための照明光としては露光に用いられるG線
(436nm)を単一波長く単色光)で用いることが一
般的であるため、本来の段差パターン上からの反射光と
フォトレジスト膜82上からの反射光とによって生じろ
干渉縞が非対称となり、TVカメラの認識画像である該
干渉縞から得られろ信号電圧波形も非対称かつ複雑とな
り、この結果、アライメントマークの段差パターンの検
出が困難となる場合もあった。
Therefore, due to the centrifugal force during the rotation, the coating thickness of the photoresist film 82 becomes unbalanced around the step of the alignment mark, and in particular, the deposited shape of the photoresist film 82 becomes asymmetrical with respect to the center of the step pattern. Here, as the illumination light for the above alignment, it is common to use the G-line (436 nm) used for exposure as a single wavelength long monochromatic light, so the light reflected from the original step pattern and the photo The interference fringes generated by the reflected light from the resist film 82 become asymmetrical, and the signal voltage waveform obtained from the interference fringes, which is an image recognized by the TV camera, also becomes asymmetrical and complicated. As a result, the step pattern of the alignment mark In some cases, detection was difficult.

この点に関して、上記文献ではいくつかの解決手段が紹
介されているが、いずれも十分な解決手段を提供するも
のとはいえなかった。
Regarding this point, although several solutions have been introduced in the above literature, none of them can be said to provide a sufficient solution.

本発明は、上記課題に着目してなされたものであり、そ
の目的はフォトレジスト膜を被着したウェハにおけるパ
ターン検出を確実に行い、高精度なアライメントを実現
できる技術を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to provide a technique that can reliably detect a pattern on a wafer coated with a photoresist film and realize highly accurate alignment.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、次の通りである。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、少なくとも2波長以上の連続スペクトル光を
投影縮小レンズを介して露光対象物に対して照光する光
源と、該露光対象物からの反射光を入射して位置認識を
行なう認識部と、当該露光対象物と認識部との間の反射
光の光路上に設けられた色収差補正レンズ機構とを備え
た構造とするものである。
That is, a light source that illuminates an object to be exposed with continuous spectrum light of at least two wavelengths or more through a projection reduction lens, a recognition section that performs position recognition by receiving reflected light from the object to be exposed, and a recognition section that performs position recognition by receiving reflected light from the object to be exposed. The structure includes a chromatic aberration correction lens mechanism provided on the optical path of reflected light between the target object and the recognition unit.

〔作用〕[Effect]

上記した手段によれば、照明光の光路に色収差補正レン
ズ機構を設け、各波長に対応して焦点距離を調整するこ
とによって、パターン照明光として2以上の波長あるい
はそれ以上の連続スペクトル光を用いることが可能とな
る。このため、たとえば検出部分のアライメントパター
ンに対してフォトレジスト膜厚が不均一かつ非対称であ
る場合にも、単一波長光のような干渉縞の非対称にとも
なう検出不能を防止でき、アライメント時の位置決め精
度を高めることができる。
According to the above means, by providing a chromatic aberration correction lens mechanism in the optical path of the illumination light and adjusting the focal length corresponding to each wavelength, continuous spectrum light of two or more wavelengths or more is used as the pattern illumination light. becomes possible. Therefore, for example, even if the photoresist film thickness is uneven and asymmetrical with respect to the alignment pattern of the detection area, it is possible to prevent detection failure due to asymmetrical interference fringes such as single wavelength light, and it is possible to prevent Accuracy can be increased.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の一実施例である縮小投影露光装置を示
す要部斜視図、第2図は本実施例の光学系を示す系統図
、第3図(a)およびら)は、それぞれ色収差補正レン
ズを示す説明図、第4図は本実施例に用いられる非点収
差補正レンズを示す斜視図、第5図(a)〜(C)は、
実施例における色収差補正レンズによる補正原理を概念
的に示した説明図、第6図(a) Jよび(b)はウェ
ハ上に形成されたアライメントマークと検出波形との関
係を示す説明図である。
FIG. 1 is a perspective view of the main parts of a reduction projection exposure apparatus which is an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a system diagram showing the optical system of this embodiment, and FIGS. 3(a) and 3) are respectively An explanatory diagram showing the chromatic aberration correction lens, FIG. 4 is a perspective view showing the astigmatism correction lens used in this example, and FIGS. 5(a) to (C) are
FIGS. 6(a), 6(b) are explanatory diagrams conceptually showing the principle of correction by the chromatic aberration correction lens in the embodiment. FIGS. .

本実施例の縮小投影露光装置は、水銀ランプからなる露
光光源lと、この露光光源1から照射される図示されな
い露光光を集束する集光レンズ2と、縮小投影レンズ3
とからなる露光光学系を有している。
The reduction projection exposure apparatus of this embodiment includes an exposure light source 1 made of a mercury lamp, a condenser lens 2 that focuses exposure light (not shown) emitted from the exposure light source 1, and a reduction projection lens 3.
It has an exposure optical system consisting of.

上記集光レンズ2と縮小投影レンズ3との間には、透明
な石英ガラス基板等にクロム(Cr)等の遮光膜で集積
回路パターンを形成したレチクル(原版)4が着脱可能
に配置されている。
Between the condensing lens 2 and the reduction projection lens 3, a reticle (original plate) 4, which has an integrated circuit pattern formed on a transparent quartz glass substrate or the like with a light shielding film such as chromium (Cr), is removably arranged. There is.

一方、上記縮小投影レンズ3の下方には、図示されない
XYステージ上において水平面内において移動自在とさ
れたウェハ(露光対象物)5が載置されている。当該ウ
ェハ5は、所定のアライメントマーク6等が第6図(a
)に示されるように段差状に形成されており、さらにそ
の上面にフォトレジスト膜7が回転塗−布技術によって
被着された状態となっている。すなわち第1図において
、露光光ifから照射されレチクル4を透過した露光光
が縮小投影レンズ3によって所定の倍率(たとえば11
5)に縮小されてウェハ5に投影されることにより、当
該ウェハ5の表面に塗布されたフォトレジスト膜7が所
定パターンに露光されるものである。
On the other hand, a wafer (exposure target) 5 is placed below the reduction projection lens 3 and is movable in a horizontal plane on an XY stage (not shown). The wafer 5 has predetermined alignment marks 6 and the like as shown in FIG.
), it is formed in a stepped shape, and a photoresist film 7 is further deposited on its upper surface by a rotary coating technique. That is, in FIG. 1, the exposure light emitted from the exposure light if and transmitted through the reticle 4 is converted to a predetermined magnification (for example, 11
5) and is projected onto the wafer 5, thereby exposing the photoresist film 7 coated on the surface of the wafer 5 in a predetermined pattern.

上記露光光学系の近傍には、照明光源8が設けられてお
り、この照明光源8からの照明光がその光路上に設けら
れたバンドパスフィルタ10およびコンデンサレンズ1
1を介してハーフミラ−構造のビームスプリッタ12に
入射される構造となっている。
An illumination light source 8 is provided in the vicinity of the exposure optical system, and the illumination light from the illumination light source 8 passes through a bandpass filter 10 and a condenser lens 1 provided on the optical path.
1 and enters a beam splitter 12 having a half-mirror structure.

本実施例においては、上記照明光源8は、露光光源1か
ら光フアイバ13等の導光手段によって導かれ、その先
端に装着された円筒鏡14で構成されている。
In this embodiment, the illumination light source 8 is guided from the exposure light source 1 by a light guide means such as an optical fiber 13, and is constituted by a cylindrical mirror 14 attached to the tip thereof.

上記バンドパスフィルタ10は、たとえば露光光源1で
ある水銀ランプの放光波長のうち、E線(546nm)
とD線(589nm)のみを透過させるものであり、該
バンドパスフィルタ10を通過した照明光は、可視光範
囲における連続スペクトル光としてビームスプリッタ1
2に入射される。ビームスプリッタ12の光軸上には、
中継レンズ15、色収差補正レンズ16および非点収差
補正レンズ1′7がそれぞれ設けられており、上記縮小
投影レンズ3の側上に設けられた反射鏡18に達する構
造となっている。
The bandpass filter 10 is configured to, for example, emit E-line (546 nm) among the emission wavelengths of a mercury lamp, which is the exposure light source 1.
The illumination light that has passed through the bandpass filter 10 is transmitted to the beam splitter 1 as continuous spectrum light in the visible light range.
2. On the optical axis of the beam splitter 12,
A relay lens 15, a chromatic aberration correction lens 16, and an astigmatism correction lens 1'7 are provided, respectively, and are structured to reach a reflecting mirror 18 provided on the side of the reduction projection lens 3.

一方、ビームスプリッタ12の光軸上において、上記中
継レンズ15と対称位置には、中継レンズ15を経て認
識部としてのTVカメラ20が配置されている。
On the other hand, on the optical axis of the beam splitter 12, a TV camera 20 serving as a recognition unit is arranged at a position symmetrical to the relay lens 15 through the relay lens 15.

次に、本実施例の特徴的な構成要素である色収差補正レ
ンズ16について詳説する。
Next, the chromatic aberration correction lens 16, which is a characteristic component of this embodiment, will be explained in detail.

説明に先だって、色収差について第8図(a)および(
ハ)に基づいて説明すると、同図中aおよびbはそれぞ
れレンズ21から結像位置までの距離を示している。こ
こで、当該レンズ21の焦点距離をfとすると、a、b
、fの関係式は −  +  −=  − a      b       f △b= □△f 21の焦点距離fと屈折率nの関係式は、下記のように
なる。
Prior to the explanation, let us explain about chromatic aberration in Figures 8(a) and (
To explain based on c), a and b in the figure each indicate the distance from the lens 21 to the imaging position. Here, if the focal length of the lens 21 is f, then a, b
, f is - + -= - a b f △b= □△f The relational expression between the focal length f of 21 and the refractive index n is as follows.

f=□ (n−1> ける半径長を示している。f=□ (n-1> It shows the radius length.

この(3)式より、屈折率の変化Δnにともなう焦ら、 上記(5)式は、 〔6〕 となる。From this equation (3), it can be seen that the change in refractive index Δn, The above formula (5) is [6] becomes.

この(6)式より、屈折率の変化Δnにより結像位置も
Δbだけ変化することが理解できる。ここで、光の波長
と屈折率nとは反比例するため、波長が長くなると、結
像位置はΔbだけレンズ21の方向にシフトする。これ
が色収差である。一般に縮小投影露光装置で用いられる
縮小投影レンズ3は、露光光であるG線に体して最適な
光学特性となるよう設計されているため、照明光として
E線あるいはD線を用いた場合の焦点距離のずれについ
てまでは考慮されていない。
From this equation (6), it can be understood that the imaging position also changes by Δb due to the change Δn in the refractive index. Here, since the wavelength of light and the refractive index n are inversely proportional, as the wavelength becomes longer, the imaging position shifts by Δb toward the lens 21. This is chromatic aberration. Generally, the reduction projection lens 3 used in a reduction projection exposure apparatus is designed to have optimal optical characteristics for the G-line, which is the exposure light. The focal length shift is not taken into account.

したがって、干渉縞による検出不能を防止するためE線
とD線とによる連続スペクトル光を用いた場合、波長の
短いE線は比較的レンズの近傍で結像し、波長の長いD
線はレンズの遠方で結像する結果となり、本発明者の算
出によればアライメント光学系を通過した同波長のTV
カメラ20における結像位置の差は数十1程度にまでな
ってしまっている。
Therefore, when using continuous spectrum light consisting of E-rays and D-rays to prevent detection failure due to interference fringes, the short-wavelength E-rays are focused relatively close to the lens, and the long-wavelength rays are focused relatively close to the lens.
As a result, the line is imaged far from the lens, and according to the inventor's calculations, the TV of the same wavelength that has passed through the alignment optical system
The difference in image formation position in the camera 20 is about several tens of points.

本実施例では、この点を色収差補正レンズ1Gによって
解決している。
In this embodiment, this problem is solved by using the chromatic aberration correcting lens 1G.

すなわち、色収差補正レンズ16は、入射波長の大小に
かかわらず結像位置を一定に維持する機能を有するもの
であり、入射波長が大、すなわち屈折率の小さな光に対
しては結像距離を小とし、一方、入射波長が小、すなわ
ち屈折率の大きな光に対しては結像距離を大とするよう
調整されている。
In other words, the chromatic aberration correction lens 16 has the function of maintaining the imaging position constant regardless of the magnitude of the incident wavelength, and reduces the imaging distance for light with a large incident wavelength, that is, a small refractive index. On the other hand, the imaging distance is adjusted to be large for light having a small incident wavelength, that is, a large refractive index.

この色収差補正レンズ16は、たとえば第3図(a)、
(b)に示されるように、フリシトガラスからなる凹レ
ンズ16aとクラウンガラスからなる凸レンズ16bと
を組み合わせて構成されているものであり、本実施例で
は上記構成の一対の色収差補正レンズ16.16が用い
られている。なお、同図(b)に示される組み合わせと
してもよい。当該色収差補正レンズ16は、本実施例で
は色収差補正範囲として波長λ=500nm〜590n
m程度のE線とD線を包含する波長帯域での包収等を補
正できるものであればよく、該色収差補正可能範囲につ
いては一対の色収差補正レンズ16間の間隔を変更する
ことにより調整可能である。
This chromatic aberration correction lens 16 is, for example, as shown in FIG. 3(a).
As shown in (b), it is constructed by combining a concave lens 16a made of frigate glass and a convex lens 16b made of crown glass, and in this embodiment, a pair of chromatic aberration correcting lenses 16, 16 having the above structure are used. It is being Note that the combination shown in FIG. 2(b) may also be used. In this embodiment, the chromatic aberration correction lens 16 has a wavelength λ=500nm to 590nm as the chromatic aberration correction range.
It only needs to be able to correct inclusion, etc. in a wavelength band that includes the E-line and D-line of about m, and the chromatic aberration correctable range can be adjusted by changing the distance between the pair of chromatic aberration correction lenses 16. It is.

以上の色収差補正レンズ16の原理を概念的に示したの
が第5図(a)〜(C)であり、同図(a)は色収差補
正前のE線の単色光が入射された場合にあける結像距離
feS(b)は同じくD線における結像距離fd、(C
)は光路上に色収差補正レンズ16を配置して色収差補
正を行なった場合のE線とD線の結像距離fsをそれぞ
れ示している。同図では結像距離fsは、(a)と(b
)との結像距離の中間点、すなわちほぼf s= (f
 e+ f d)/2となるように調整されている。し
たがって、照明光としてE線とD線との連続スペクトル
光を用いた場合において、色収差を抑制して、結像位置
を一定に保つことができる。このため、E線あるいはD
線のみの単色光を用いた場合に生じる干渉縞の非対称に
起因した位置検出不能が防止でき、TVカメラ20によ
る高精度なアライメントパターンの検出が可能となる。
Figures 5 (a) to (C) conceptually illustrate the principle of the chromatic aberration correction lens 16 described above, and Figure 5 (a) shows the case where E-line monochromatic light is incident before chromatic aberration correction The imaging distance feS(b) to be opened is also the imaging distance fd, (C
) respectively indicate the imaging distance fs of the E-line and the D-line when the chromatic aberration correction lens 16 is placed on the optical path to correct the chromatic aberration. In the figure, the imaging distance fs is (a) and (b)
), i.e. approximately at the midpoint of the imaging distance with f s= (f
It is adjusted so that it becomes e+f d)/2. Therefore, when continuous spectrum light of E-line and D-line is used as illumination light, chromatic aberration can be suppressed and the imaging position can be kept constant. For this reason, E line or D line
It is possible to prevent the inability to detect a position due to the asymmetry of interference fringes that occurs when monochromatic light of only lines is used, and it becomes possible to detect an alignment pattern with high precision by the TV camera 20.

な右、本実施例では光路上において、一対の色収差補正
レンズ16の間に第4図に示すような非点収差補正レン
ズ17が設けられている。該非点収差補正レンズ17は
、非点光線束に起因するウェハ5上の検出画像のXY力
方向ずれ、すなわち非点収差を補正するためのものであ
り、シリンドカルレンズからなる凸レンズ17aと凹レ
ンズ17bとの組合せで構成されている。したがって、
本実施例によれば色収差とともに非点収差も補正された
状態の照明光がTVカメラ20に入射されるため、高精
度な画像認識による位置検出が可能となる。
On the right, in this embodiment, an astigmatism correction lens 17 as shown in FIG. 4 is provided between a pair of chromatic aberration correction lenses 16 on the optical path. The astigmatism correction lens 17 is for correcting the XY force direction deviation of the detected image on the wafer 5 caused by the astigmatic ray bundle, that is, astigmatism, and is composed of a convex lens 17a made of a cylindrical lens and a concave lens. 17b. therefore,
According to this embodiment, illumination light whose chromatic aberration and astigmatism have been corrected is incident on the TV camera 20, so that position detection can be performed by highly accurate image recognition.

次に、本実施例によるアライメント方法について説明す
る。
Next, the alignment method according to this embodiment will be explained.

まず、図示されないXYステージを移動させることによ
って、照明光源8である光ファイバ13の先端の円筒鏡
14より照明光が放射されると、バンドパスフィルタ1
0、コンデンサレンズ11を経た後、ビームスプリフタ
12で屈折されて、該照明光は、中継レンズ15、色収
差補正レンズ16および非点収差補正レンズ17、反射
鏡18、縮小投影レンズ3を経てウェハ5の所定領域を
照射する。このウェハ5からの反射光は上記経路を逆進
し、縮小投影レンズ3、反射鏡18、色収差補正レンズ
16および非点収差補正レンズ17を経てビームスプリ
フタ12に達する。ここで、反射光はビームスプリッタ
12を通過して中継レンズ15を経てTVカメラ20に
達する。当該TVカメラ20には図示されない信号処理
部が接続されており、TVカメラ20による認識画像か
ら信号波形が検出されるようになっている。
First, by moving an
0. After passing through the condenser lens 11, the illumination light is refracted by the beam splitter 12, and the illumination light passes through the relay lens 15, the chromatic aberration correction lens 16, the astigmatism correction lens 17, the reflection mirror 18, and the reduction projection lens 3, and then reaches the wafer. 5 predetermined areas are irradiated. The reflected light from the wafer 5 travels backward along the above-mentioned path and reaches the beam splitter 12 via the reduction projection lens 3, the reflecting mirror 18, the chromatic aberration correction lens 16, and the astigmatism correction lens 17. Here, the reflected light passes through the beam splitter 12 and reaches the TV camera 20 via the relay lens 15. A signal processing section (not shown) is connected to the TV camera 20, and a signal waveform is detected from the image recognized by the TV camera 20.

この信号検出波形を示したものが第6図(ハ)である。FIG. 6(c) shows this signal detection waveform.

本実施例によれば照明光の光路上に色収差補正レンズ1
6が設けられているため、EIIIとD線との連続スペ
クトル光を照明光として使用した場合にも色収差、すな
わち結像位置のずれが修正される。この結果、照明光i
1j!8に単色光を用いた場合に7オトレジスト膜厚の
不均一に起因して生じる干渉波形によるアライメントマ
ーク6の検出困難が回避され、第6図υに示されるよう
にアライメントマーク6の段差部に対応する検出信号の
把握を確実に行なうことができ、当該アライメントマー
ク6の位置が正確に検出される。このようにして得られ
たアライメントマーク6の位置に基づいてウェハ5の目
的の部位が、露光光学系上に正確に位置決めされ、その
後、露光光源1から放射され、集光レンズ2、レチクル
4、縮小投影レンズ3を経た図示されない露光光により
、レチクル4上の集積回路パターンがウェハ5の7オト
レジスト膜7上に転写される。
According to this embodiment, the chromatic aberration correction lens 1 is placed on the optical path of the illumination light.
6, even when continuous spectrum light of EIII and D lines is used as illumination light, chromatic aberration, that is, a shift in the imaging position is corrected. As a result, the illumination light i
1j! When monochromatic light is used for 8, the difficulty in detecting the alignment mark 6 due to the interference waveform caused by non-uniformity of the photoresist film thickness 7 can be avoided, and as shown in FIG. The corresponding detection signal can be reliably grasped, and the position of the alignment mark 6 can be accurately detected. Based on the position of the alignment mark 6 obtained in this way, the target part of the wafer 5 is accurately positioned on the exposure optical system, and then the exposure light is emitted from the exposure light source 1, the condenser lens 2, the reticle 4, The integrated circuit pattern on the reticle 4 is transferred onto the photoresist film 7 of the wafer 5 by exposure light (not shown) that has passed through the reduction projection lens 3 .

以上の説明では、照明光源として露光光源である水銀ラ
ンプを用いた場合について説明したが、検出光源として
独立したキセノンランプを用いてもよい。
In the above description, a case has been described in which a mercury lamp, which is an exposure light source, is used as an illumination light source, but an independent xenon lamp may be used as a detection light source.

この場合には、各波長において比較的均一な光エネルギ
ーを有するキセノンランプを用いることにより、連続ス
ペクトラム光を選択的に採用することが可能となり、色
収差補正レンズ16の補正率を調整して最適補正値を設
定することにより反射光の干渉によるパターン検出不能
を防止でき、高精度な位1検出が可能となる。
In this case, by using a xenon lamp that has relatively uniform light energy at each wavelength, continuous spectrum light can be selectively employed, and the correction rate of the chromatic aberration correction lens 16 can be adjusted to provide optimal correction. By setting the value, it is possible to prevent pattern detection from being impossible due to interference of reflected light, and it is possible to detect the pattern with high accuracy.

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではな(、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained based on Examples above, the present invention is not limited to the Examples (although it is possible to make various changes without departing from the gist of the invention). Not even.

たとえば、照明光源としては光ファイバの先端に装着さ
れた円筒鏡を一例として図示したが、これに限らず多角
形柱部体、多角錘筒体等、如何なる形状のものであって
もよい。
For example, although a cylindrical mirror attached to the tip of an optical fiber is shown as an example of the illumination light source, the illumination light source is not limited to this and may be of any shape such as a polygonal column body or a polygonal conical cylinder body.

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその利用分野である、いわゆるウェハの縮小投影露光
におけるアライメント技術に適用した場合について説明
したが、これに限定されるものではなく、一般の縮小投
影露光に右けるアライメント技術に広(適用できる。
In the above explanation, the invention made by the present inventor is mainly applied to the field of application, which is alignment technology in so-called reduction projection exposure of wafers, but the invention is not limited to this, and is applicable to general reduction projection exposure. Widely applicable to alignment technology that depends on exposure.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本願にふいて開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
A brief explanation of the effects obtained by typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち本発明によれば、照明光の光路に色収差補正レ
ンズ機構を設け、各波長に対応して焦点距離を調整する
ことによって、パターン照明光として2以上の波長ある
いはそれ以上の連続スペクトル光を用いることが可能と
なる。このため、たとえば検出部分のアライメントパタ
ーンに対してフォトレジスト膜厚が不均一かつ非対称で
ある場合にも、単一波長光のような干渉による検出不能
を防止でき、アライメント時の位置決め精度を高めるこ
とができる。
That is, according to the present invention, by providing a chromatic aberration correction lens mechanism in the optical path of the illumination light and adjusting the focal length in accordance with each wavelength, continuous spectrum light of two or more wavelengths or more is used as the pattern illumination light. becomes possible. Therefore, even if the photoresist film thickness is uneven and asymmetrical with respect to the alignment pattern of the detection area, for example, it is possible to prevent detection failure due to interference such as single wavelength light, and improve positioning accuracy during alignment. Can be done.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例である縮小投影露光装置を示
す要部斜視図、 第2図は本実施例のパターン検出における光学系を示す
系統図、 第3図(a)およびら)はそれぞれ本実施例に用いられ
る色収差補正レンズを示す説明図、 第4図は本実施例に用いられる非点収差補正レンズを示
す斜視図、 第5図(a)〜(C)は実施例における色収差補正レン
ズによる補正原理を概念的に示した説明図、第6図(a
)およびQ))は実施例におけるウェハ上に形成された
アライメントマークと検出波形との関係を示す説明図、 第7図は従来技術のパターン検出における光学系を示す
系統図、 第8図(a)および(b)は色収差の説明のための図で
ある。 ■・・・露光光源、2・・・集光レンズ、3・・・縮小
投影レンズ、4・・・レチクル(原版)、5・・・ウェ
ハ(ri光対称物)、6・・・アライメントマーク、7
・・・フォトレジスト膜、8・・・照明光源、10・・
・バンドパスフィルタ、11・拳−コンデンサレンズ、
12俳・ψビームスプリフタ、13・・・光ファイバ、
14・・・円筒鏡、15・・・中継レンズ、16・・・
色収差補正レンズ、16a・・・凹レンズ、16b・・
・凸レンズ、17・・・非点収差補正レンズ、17a・
・・凸レンズ、17b・・・凹レンズ、18・・・反射
鏡、20・・・TV左カメラ21・・・レンズ、22・
・・照明光源(キセンランプ)、71・・・ウェハ、7
2・・・縮小投影レンズ、73・・・レチクル(原版)
、74・・・TV左カメラ認識部)、75・・・水銀ラ
ンプ(露光光源、照明光源)、76・・・反射鏡、77
・・・中継レンズ、78・・・ビームスブリフタ、80
・・・バンドパスフィルタ、81・・・コンデンサレン
ズ、82・・・フォトレジスト膜。 代理人 弁理士 筒 井 大 和 第1図 第2図 第3図 (a)(b) 第4図 第5図 第6図
Fig. 1 is a perspective view of essential parts showing a reduction projection exposure apparatus which is an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a system diagram showing an optical system for pattern detection in this embodiment, and Fig. 3 (a) and 3). are explanatory views showing the chromatic aberration correction lens used in this example, FIG. 4 is a perspective view showing the astigmatism correction lens used in this example, and FIGS. 5(a) to (C) are explanatory views showing the astigmatism correction lens used in this example An explanatory diagram conceptually showing the principle of correction by a chromatic aberration correction lens, Fig. 6 (a)
) and Q)) are explanatory diagrams showing the relationship between the alignment marks formed on the wafer and the detected waveform in the example, FIG. 7 is a system diagram showing the optical system in pattern detection of the prior art, and FIG. ) and (b) are diagrams for explaining chromatic aberration. ■...Exposure light source, 2...Condensing lens, 3...Reducing projection lens, 4...Reticle (original plate), 5...Wafer (RI light object), 6...Alignment mark ,7
...Photoresist film, 8...Illumination light source, 10...
・Bandpass filter, 11・Fist-condenser lens,
12: ψ beam splitter, 13: optical fiber,
14...Cylindrical mirror, 15...Relay lens, 16...
Chromatic aberration correction lens, 16a...concave lens, 16b...
・Convex lens, 17... Astigmatism correction lens, 17a・
...Convex lens, 17b...Concave lens, 18...Reflector, 20...TV left camera 21...Lens, 22.
...Illumination light source (xen lamp), 71...Wafer, 7
2... Reduction projection lens, 73... Reticle (original version)
, 74...TV left camera recognition unit), 75...Mercury lamp (exposure light source, illumination light source), 76...Reflector, 77
...Relay lens, 78...Beam sub-lifter, 80
... Band pass filter, 81 ... Condenser lens, 82 ... Photoresist film. Agent Patent Attorney Daiwa Tsutsui Figure 1 Figure 2 Figure 3 (a) (b) Figure 4 Figure 5 Figure 6

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、露光工程における原版と露光対象物との位置決めを
行なう投影露光装置であって、少なくとも2波長以上の
連続スペクトル光を投影縮小レンズを介して露光対象物
上に形成されたパターンに対して照光する光源と、該パ
ターンからの反射光を入射して上記露光対象物の位置認
識を行なう認識部と、当該露光対象物と認識部との間の
反射光の光路上に設けられた色収差補正レンズ機構とを
備えた投影露光装置。 2、色収差補正レンズ機構とともに非点収差補正レンズ
を備えていることを特徴とする請求項1記載の投影露光
装置。 3、上記光源が露光用光源から独立したパターン検出専
用光源を備えていることを特徴とする請求項1記載の投
影露光装置。 4、露光用光源が水銀ランプで構成されるとともに、パ
ターン検出専用光源がキセノンランプで構成されている
ことを特徴とする請求項3記載の投影露光装置。
[Scope of Claims] 1. A projection exposure apparatus for positioning an original and an object to be exposed in an exposure process, which forms continuous spectrum light of at least two wavelengths or more on the object to be exposed through a projection reduction lens. a light source that illuminates the pattern, a recognition unit that recognizes the position of the exposure target by receiving reflected light from the pattern, and a light source on the optical path of the reflected light between the exposure target and the recognition unit. A projection exposure apparatus comprising: a chromatic aberration correcting lens mechanism; 2. The projection exposure apparatus according to claim 1, further comprising an astigmatism correction lens as well as a chromatic aberration correction lens mechanism. 3. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the light source includes a light source dedicated to pattern detection that is independent of the exposure light source. 4. The projection exposure apparatus according to claim 3, wherein the light source for exposure is comprised of a mercury lamp, and the light source exclusively for pattern detection is comprised of a xenon lamp.
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