JPH0361802A - Method and apparatus for observation - Google Patents

Method and apparatus for observation

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JPH0361802A
JPH0361802A JP1198261A JP19826189A JPH0361802A JP H0361802 A JPH0361802 A JP H0361802A JP 1198261 A JP1198261 A JP 1198261A JP 19826189 A JP19826189 A JP 19826189A JP H0361802 A JPH0361802 A JP H0361802A
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神田 恒雄
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Abstract

PURPOSE:To use a plurality of lights different in wavelength to obtain correct position information of a wafer by a method wherein an auxiliary optical system using a transparent wedge member and four parallel planes is placed so as to align in position a pattern on a reticle with a pattern on the wafer on an optically equal plane. CONSTITUTION:A circuit pattern on a reticle 11 is illuminated by light of g-rays while a circuit pattern image is projected on a wafer 12 by a projection lens system 13. On the other hand, an alignment mark 37 on the wafer 12 is projected by polychromatic light from a light source 29 and formed in the vicinity of a reticle alignment mark on the reticle by the projection lens system 13 and an auxiliary optical system 31. The auxiliary optical system 31 comprises a transparent wedge member 1 and parallel planes 2, 3, 4A, 4B which are mutually placed in V-shapes, and this system aligns in position the pattern on the reticle 11 with the pattern on the wafer 12 in an optically equal plane thereby facilitating observation of both patterns and enabling highly accurate alignment of the reticle 11 and the wafer 12.

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は観察方法及び観察装置に関し、例えば半導体製
造用露光装置においてレチクルに形成されたIC,LS
I等の回路パターンを投影レンズによリウエハ面上に投
影する前に、ウェハ面に形成したアライメントマークを
投影レンズを介して観察し、ウェハの位置情報を得る場
合に好適な観察方法及び観察装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to an observation method and an observation apparatus.
Observation method and observation device suitable for obtaining wafer position information by observing alignment marks formed on the wafer surface through a projection lens before projecting a circuit pattern such as I onto the wafer surface using a projection lens Regarding.

〔従来技術〕[Prior art]

従来、投影露光装置において、ウェハ面に形成したアラ
イメントマークを投影光学系を介して観察し、ウェハの
位置情報を得ることが良く行われている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a projection exposure apparatus, alignment marks formed on a wafer surface are observed through a projection optical system to obtain wafer position information.

従来の縮小投影露光装置では、ウェハの位置情報を得る
ためのウェハアライメントマークの観察を、装置の投影
レンズを介して行っていた。この種の投影レンズを介し
た観察方法では、露光に使用する光の波長と同じか、或
いは、この波長に近い波長を備えた単色光を使用して観
察するのが、投影レンズで生じる色収差の影響を受けな
いので好ましい。しかしながら、通常、ウェハの基板面
は所定の厚さのレジスト層におおわれており、ウェハア
ライメントマークの観察に単色光を用いると、レジスト
層の上面と下面(基板面)からの光同志が干渉を起こし
てアライメントマークの観察がうまくいかない。
In a conventional reduction projection exposure apparatus, a wafer alignment mark is observed through a projection lens of the apparatus in order to obtain wafer position information. In this type of observation method using a projection lens, monochromatic light with a wavelength that is the same as or close to the wavelength of the light used for exposure is used for observation, which eliminates chromatic aberration caused by the projection lens. This is preferable because it is not affected. However, the substrate surface of the wafer is usually covered with a resist layer of a predetermined thickness, and when monochromatic light is used to observe wafer alignment marks, light beams from the top and bottom surfaces (substrate surface) of the resist layer interfere with each other. I have trouble observing the alignment marks when I wake it up.

このような干渉の問題を解決する方法が、米国特許No
、4,355,892に開示されている。この、米国特
許では、レジスト層での干渉の影響を軽減するために、
互いいに波長が異なる2つの単色光でウェハを照射し、
投影レンズを介してウェハアライメントマークを観察し
ている。
A method to solve this interference problem is disclosed in US Patent No.
, 4,355,892. In this US patent, to reduce the effects of interference in the resist layer,
The wafer is irradiated with two monochromatic lights with different wavelengths,
The wafer alignment mark is observed through a projection lens.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は上記米国特許に記載された観察方法及び観察装
置に改良を加えたものであり、互いに波長が異なる複数
の光と投影光学系を使用して、物体を正確に観察するこ
とが可能な観察方法及び観察装置を提供することが目的
である。
The present invention is an improvement on the observation method and observation device described in the above-mentioned US patent, and it is possible to accurately observe an object by using a plurality of lights with different wavelengths and a projection optical system. The purpose is to provide an observation method and an observation device.

この目的を達成するために、本観察方法は、第1物体の
パターンを第2物体上に投影する投影光学系を介して前
記第2物体を観察する方法であって、前記第2物体を互
いに波長が異なる複数の光(多色光)で照明する段階と
、前記投影光学系からの前記第2物体に関する互いに波
長が異なる複数の結像光束の主光線が互いに平行になる
よう補正する段階と、該補正段階後、前記複数の結像光
束により形成した前記第2物体の像を観察する段階とを
有する。
To achieve this objective, the present observation method is a method of observing the second object through a projection optical system that projects a pattern of the first object onto the second object, and the method includes: illuminating with a plurality of lights (polychromatic light) having different wavelengths; and correcting principal rays of a plurality of imaging light beams having different wavelengths regarding the second object from the projection optical system so that they become parallel to each other; After the correction step, the method includes a step of observing an image of the second object formed by the plurality of imaging light beams.

また、本観察装置は、第1物体のパターンを第2物体上
に投影する投影光学系を介して前記第2物体を観察する
装置であって、前記第2物体を互いに波長が異なる複数
の光(多色光)で照明する照明手段と、前記投影光学系
からの前記第2物体に関する互いに波長が異なる複数の
結像光束を受けて前記第2物体の像を形成する像形成光
学系とを備え、該像形成光学系が前記複数の結像光束の
主光線を互いに平行にする補正手段を有する。
Further, the present observation device is a device for observing the second object through a projection optical system that projects a pattern of the first object onto the second object, and the second object is observed by a plurality of lights having different wavelengths. and an image forming optical system that receives a plurality of imaging light beams having different wavelengths from the projection optical system and forms an image of the second object. , the image forming optical system includes a correction means for making principal rays of the plurality of imaging light beams parallel to each other.

本発明では、上記補正段階や補正手段を有しているので
、投影光学系の瞳の収差の各波長による違いを補正する
ことが可能になる。従って、投影光学系の光軸方向に第
2物体が変位して第2物体の像がデフォーカスしても、
各波長の結像光束による第2物体像が互いに同じように
ずれるので、第2物体の変位によらず安定して第2物体
の観察が行える。
Since the present invention includes the above-described correction stage and correction means, it is possible to correct differences in pupil aberration of the projection optical system depending on each wavelength. Therefore, even if the second object is displaced in the optical axis direction of the projection optical system and the image of the second object is defocused,
Since the images of the second object formed by the imaging light beams of each wavelength are shifted in the same way, the second object can be observed stably regardless of the displacement of the second object.

本発明に用いる互いに波長が異なる複数の光は、連続的
なスペクトルを有する白色ランプ等で供給したり、或い
は互いに異なる波長の光を放射する複数のLED又はレ
ーザーで供給したり、或いは互いに異なる波長の光を放
射するレーザー(ゼーマンレーザー)で供給することが
可能である。また、本発明の観察方法及び観察装置は半
導体製造用の投影露光装置に好適であり、マスクパター
ンが投影される被投影物体であるところのウェハのウェ
ハアライメントマークを投影光学系を介して良好に観察
できる。従って、正確にウェハの位置情報を得、マスク
に対してウェハを精度良く位置合せできる。
The plurality of lights having different wavelengths used in the present invention may be supplied by a white lamp having a continuous spectrum, or by a plurality of LEDs or lasers that emit light of different wavelengths, or may be supplied by a plurality of LEDs or lasers that emit light of different wavelengths. It is possible to supply it with a laser (Zeemann laser) that emits light of Furthermore, the observation method and observation apparatus of the present invention are suitable for a projection exposure apparatus for semiconductor manufacturing, and can be used to properly detect a wafer alignment mark of a wafer, which is a projection object onto which a mask pattern is projected, through a projection optical system. It can be observed. Therefore, it is possible to accurately obtain wafer position information and precisely align the wafer with respect to the mask.

本発明のいくつかの特徴と具体的構成は、以下に示す各
実施例から明らかになる。
Some features and specific configurations of the present invention will become clear from the examples shown below.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の基本概念を説明するための説明図であ
る。第1図において、lは楔形透明部材、2は高分散ガ
ラスより成る平行平面板、3は低分散ガラスより成る平
行平面板、4A、4Bは所定の分散値を有するガラスよ
り成る平行平面板を示す。また、Mは互いに異なる波長
λ8.λ2(の光)を有する結像光束を示し、不図示の
波長λ3(≠λ1≠λ2)の光に対して収差補正された
投影光学系から射出した光束である。尚、平行平面板4
A、 4Bは後述する理由から、互いに同じガラス材料
で同じ板厚になるように構成しである。
FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining the basic concept of the present invention. In FIG. 1, l is a wedge-shaped transparent member, 2 is a parallel plane plate made of high dispersion glass, 3 is a parallel plane plate made of low dispersion glass, and 4A and 4B are parallel plane plates made of glass having a predetermined dispersion value. show. Furthermore, M is a mutually different wavelength λ8. It shows an imaging light beam having (light of) λ2, which is a light beam emitted from a projection optical system that has been aberration-corrected for light with a wavelength λ3 (≠λ1≠λ2) (not shown). In addition, parallel plane plate 4
For reasons described later, A and 4B are made of the same glass material and have the same plate thickness.

第1図において、不図示の投影光学系から射出した、実
線で示す波長λ1の結像光束と破線で示す波長λ2の結
像光束の主光線LI0.L20の傾きは、投影光学系の
瞳の収差の違いにより、互いに異なっている。このまま
の状態で、波長λ1の光束と波長λ2の光束がフォーカ
スして物体像を形成すると、各光束による像形成位置が
互いに異なり、また、各々の像面に対する各光束の主光
線L 10 +L2oの入射角も異なる。
In FIG. 1, principal rays LI0. The inclinations of L20 differ from each other due to differences in pupil aberration of the projection optical system. In this state, if the light beam with wavelength λ1 and the light beam with wavelength λ2 are focused to form an object image, the image forming position by each light beam will be different from each other, and the principal ray L 10 +L2o of each light beam with respect to each image plane will be different. The angle of incidence is also different.

ここでは、波長λ1の光束と波長λ2の光束の主光線L
1゜、L20の傾きを互いに平行にするために、楔形透
明部材1を両光束の光路中に設けており、部材lの波長
λ1.λ2の光に対する屈折率n1゜n2と頂角6(光
入射面と光射出面の成す角)が次の式を満たすように部
材lが構成しである。
Here, the chief ray L of the light beam with wavelength λ1 and the light beam with wavelength λ2 is
1° and L20 are parallel to each other, a wedge-shaped transparent member 1 is provided in the optical path of both light beams, and the wavelength λ1. The member 1 is constructed such that the refractive index n1°n2 and the apex angle 6 (the angle formed by the light entrance surface and the light exit surface) for light of λ2 satisfy the following formula.

= sin i 3 ・・・(1) ここで、i、、i2は第2図に示すように、波長λ1の
光束の主光線L 10と波長λ2の光束の主光線L20
の、部材1の光入射面に対する入射角である。
= sin i 3 ...(1) Here, i,, i2 are the principal ray L10 of the luminous flux of wavelength λ1 and the principal ray L20 of the luminous flux of wavelength λ2, as shown in FIG.
is the incident angle with respect to the light incidence surface of the member 1.

また、上記(1)式が満足されることにより、第2図の
如く、波長λ、の光束と波長λ2の光束は部材lの光射
出面から互いに同じ角度i3で射出する。
Furthermore, by satisfying the above equation (1), the light beam with wavelength λ and the light beam with wavelength λ2 are emitted from the light exit surface of member l at the same angle i3, as shown in FIG.

従って、両光束の主光線LIOIL2Gは互いに平行と
なる。
Therefore, the chief rays LIOIL2G of both light beams are parallel to each other.

楔形透明部材1を射出した波長λ1.λ2の光束は、各
光束の主光線(光軸)に対して角度θ、だけメリジオナ
ル面内で傾いた平行平面板2に入射する。平行平面板2
は高分散ガラスより成るため入射光の波長の違いによる
屈折率差が大きい。従って第3図(A)に示すように入
射光の波長が異なるとプリズム効果による光束の横シフ
ト量に差がつく。
Wavelength λ1. The light beams of λ2 are incident on the plane-parallel plate 2 which is inclined within the meridional plane by an angle θ with respect to the chief ray (optical axis) of each light beam. Parallel plane plate 2
Since it is made of high dispersion glass, there is a large difference in refractive index due to the difference in wavelength of incident light. Therefore, as shown in FIG. 3(A), if the wavelength of the incident light differs, there will be a difference in the amount of lateral shift of the light beam due to the prism effect.

この性質を利用し平行平面板2で、楔形透明部材1から
の互いに主光線が平行な波長λ1.λ2の光束の主光線
を平行平面板2の光射出面でほぼ一致せしめる。この時
、各光束の主光線り、。+IJ20に対する角度が等し
い対称な2つの光線、例えば第1図で示す光線L 11
とL 12間及びL 21とり、間に光路長差がつきコ
マ収差が生じる。従って、各光束が像面に形成する像の
像質を劣化させる。そこで、平行平面板2で生じた光線
L1□と光線L 12の間の光路長差と光線L21と光
線り、間の光路長差を補正してコマ収差を補正するため
、平行平面板2に対し「ハ」の字を成すように、各光束
の主光線に対してメリジオナル面内で角度θ2だけ傾け
て平行平面板3を設けている。平行平面板3は低分散ガ
ラスであるため入射光の波長の違いによる屈折率差が微
小である。従って第3図(B)に示すように、低分散ガ
ラスでは、同一の長さ、同一の入射角における平行平面
板での波長λ1とλ2に対する主光線のずれは、高分散
ガラスの場合に比して極めて微小である。
Taking advantage of this property, the plane-parallel plate 2 has wavelengths λ1 and λ1 whose chief rays from the wedge-shaped transparent member 1 are parallel to each other. The chief rays of the light beams of λ2 are made to substantially coincide on the light exit surface of the plane-parallel plate 2. At this time, the chief ray of each luminous flux is. Two symmetrical rays with equal angles to +IJ20, for example the ray L 11 shown in FIG.
There is an optical path length difference between and L12 and L21, resulting in comatic aberration. Therefore, the quality of the image formed on the image plane by each light beam deteriorates. Therefore, in order to correct the comatic aberration by correcting the optical path length difference between the light ray L1□ and the light ray L12 that occurred on the parallel plane plate 2, and the optical path length difference between the light ray L21 and the light ray 2, On the other hand, the plane-parallel plate 3 is provided so as to form a "V" shape and is inclined by an angle θ2 in the meridional plane with respect to the chief ray of each light beam. Since the plane-parallel plate 3 is made of low-dispersion glass, the difference in refractive index due to the difference in wavelength of incident light is minute. Therefore, as shown in Fig. 3(B), in the case of low-dispersion glass, the deviation of the chief ray for wavelengths λ1 and λ2 on a plane-parallel plate of the same length and the same angle of incidence is compared to that of high-dispersion glass. It is extremely small.

この様に平行平面板2,3の傾き角θ1.θ2、板厚、
屈折率を適宜設定し、高分散の平行平面板2と低分散の
平行平面板3の分散の差を利用することにより、平行平
面板3の光射出面上で各波長λ1゜λ2の主光線を一致
させたままコマ収差を除去することが可能になる。
In this way, the inclination angle θ1 of the parallel plane plates 2 and 3. θ2, plate thickness,
By appropriately setting the refractive index and utilizing the difference in dispersion between the high-dispersion plane-parallel plate 2 and the low-dispersion plane-parallel plate 3, principal rays of wavelengths λ1 and λ2 are formed on the light exit surface of the plane-parallel plate 3. This makes it possible to remove comatic aberration while keeping the values consistent.

以上述べた方法で、第1図の紙面内即ちメリジオナル面
内での光線収差は補正される。しかし、この断面に乗直
な断面邪ちザジタル面内での光線は、平行平面板2,3
を通過することにより生じた収差のためにメリジオナル
面内の光線の像形成位置からずれたところに像を形成し
てしまう。即ち、像面において非点収差が発生ずる。そ
こで光軸(主光線)を回転軸として平行平面板2゜3に
対し90゜回転させた一対の平行平面板4A、4.Bを
各光束の光路内に設ける。平行平面板4A、4Bは硝材
及び板厚が同じで、光路中に「ハ」の字を威すように組
み込まれている。また、光軸に対する平行平面板の設定
角序の絶対値は等[7い。この平行平面板4A、4Bの
硝材や板厚、光軸に対する設定角庶等のパラメータを調
整することにより投影光学系部材l、平行平面板2,3
の作用で像面に発生ずる非点収差を消去することができ
る。・その際、各波長λ1.λ、における非点収差の差
は平行平面板4A。
By the method described above, the ray aberration within the paper plane of FIG. 1, that is, within the meridional plane, is corrected. However, the rays in the zagital plane, which is perpendicular to this cross section, are
Due to aberrations caused by the light passing through the meridional plane, an image is formed at a location shifted from the image forming position of the light ray within the meridional plane. That is, astigmatism occurs on the image plane. Therefore, a pair of parallel plane plates 4A, 4. which are rotated by 90 degrees with respect to the parallel plane plate 2.3 with the optical axis (principal ray) as the rotation axis. B is provided in the optical path of each light beam. The parallel plane plates 4A and 4B are made of the same glass material and have the same thickness, and are incorporated in the optical path so as to form a dotted line. Moreover, the absolute value of the set angle of the parallel plane plate with respect to the optical axis is equal [7]. By adjusting the parameters such as the glass material and plate thickness of the parallel plane plates 4A and 4B, and the set angle with respect to the optical axis, the projection optical system member l and the parallel plane plates 2 and 3 can be adjusted.
Astigmatism that occurs on the image plane can be eliminated by this action. - At that time, each wavelength λ1. The difference in astigmatism at λ is the parallel plane plate 4A.

4Bの硝材を選択することによって補正することができ
る。また、像面で波長λ2.λ2間に倍率色収差が発生
している場合には、この像面の後ろにそれを補正する結
像光学系を設けて再結像させれば、像質の非常に優れた
多色光による像を得ることがアきる。また、微小なコマ
収差や各波長λ、。
This can be corrected by selecting a 4B glass material. Also, at the image plane, the wavelength λ2. If chromatic aberration of magnification occurs between λ2, if an imaging optical system is installed behind this image plane to correct it and the image is re-formed, a polychromatic light image with very high image quality can be created. You can get it. In addition, minute coma aberration and each wavelength λ,.

λ2の主光線のずれを補正する際は平行平面板2゜3の
代わりに高分散ガラスと低分散ガラスを貼りあわせた貼
り合せ平行平面板を使用すると非常に像質の良い多色光
による像を得ることができる。
When correcting the deviation of the chief ray of λ2, using a parallel plane plate made of high-dispersion glass and low-dispersion glass in place of the parallel plane plate 2゜3 allows you to obtain a polychromatic image with very good image quality. Obtainable.

第4図は本発明を半導体製造用の縮小投影露光装置に適
用した一実施例を示す概略図である。同図において、1
1は第1物体としてのレチクルで、レヂクルステージ3
0に載置されてむする。12は第2物体としてのウェハ
で1ノジストが塗付されている。、13は縮小投影1ノ
ンズ系で、レチクル11のレンズ系13例の面に描かれ
た回路パターンをウェハ12面上に投影している。この
投影レンズ系13はウェハ12側がデ1ノセン[・リッ
クで、1ノチクルエ]側が非テlノセントリックになる
よう構成しである。34はθ−2ステージでウェハ12
を吸着し″(載置しており、ステ・−ジ駆動装置401
からの指令に基づいてウコ、ハ12のθ方向の回転角及
びZ方向の位置調整を行っている。θ−Zステージ34
はウェハ12のステッブ移動動作を高精庶(ご行う為の
xyステージ32上に載置されている。XYステージ3
2はX−Y面内で移動するものであり、θ−2ステージ
34同様、ステージ駆動装置401からの指令(、二基
づいて駆動される。XYステージ32にはステージ位置
計測の基準となる光学スフウェア−33(ミラー)が置
かれており、この光学スフウェア−33をレーザー干渉
計35でモニターしている。
FIG. 4 is a schematic diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to a reduction projection exposure apparatus for semiconductor manufacturing. In the same figure, 1
1 is a reticle as the first object, and reticle stage 3
It is placed on 0. Reference numeral 12 denotes a wafer as a second object to which 1 nodist is applied. , 13 is a reduction projection one-lens system, which projects the circuit pattern drawn on the surface of the 13 lens systems of the reticle 11 onto the wafer 12 surface. This projection lens system 13 is constructed so that the wafer 12 side is de1nocentric and the 1noticle] side is non-telnocentric. 34 is the θ-2 stage and the wafer 12
The stage drive device 401
The rotation angle in the θ direction and the position in the Z direction of Uko and C 12 are adjusted based on instructions from the controller. θ-Z stage 34
is placed on an xy stage 32 for performing step movement of the wafer 12 with high precision.
2 moves in the X-Y plane, and like the θ-2 stage 34, it is driven based on commands from the stage drive device 401. A sphere 33 (mirror) is placed, and this optical sphere 33 is monitored by a laser interferometer 35.

14は折り曲げ汲う−、31は補助光学系であり9投影
1ノンズ系13のメリジオナル面内で結像光束を偏向す
るよう配置した楔形透明部材又と、メリジオナル面内で
互いに傾()で配置した2つの平行平面板2.3と平行
平面板2.3を傾げた面ε直交するサジタル顔向で互い
に同〜角度傾けて配置した、即ち平行平面板2,3に対
し観察光学系31の光軸を回転軸として9071回転さ
せて配置した2つの平行平面板4A、4Bを有している
14 is a bending optical system; 31 is an auxiliary optical system; 9 is a projection system; The two parallel plane plates 2.3 and 2.3 are arranged at the same angle to each other with the sagittal face direction orthogonal to the inclined plane ε, that is, the observation optical system 31 is arranged with respect to the parallel plane plates 2 and 3. It has two parallel plane plates 4A and 4B which are rotated 9071 degrees around the optical axis as a rotation axis.

18.19.23は折り曲げミラー22は補正Iノンズ
系を示す。36は投影光学系13と観察光学系31によ
ってアライメントマーク37の像が形成される位置を示
し、この位置に1ツクチル11のアライメントマークが
設けられている、124は折り曲げミラー25はアライ
メ′71・スコープ(対物1/ンズ)、26はビー・ム
ス。ブ+1ツタ−を示す3.27は照明用゛jンデンザ
レンズ、29は白色光源、39は白色光源からの光のう
ちウェハ12のレジストを感光させなシ1、いくつかの
波長の光を取り出1フィルターを示す。28はCCDか
ら成る撮像装置で、投影レンズ系13の回路パターン結
像面ど共役な位置に設けら4゛1ている。402は撮像
装r1128 、、 L〆・−ヘザー干渉計35、ステ
ージ駆動装置401と信号線で電気的に接続されたコン
トローラー・を示ず。、また、4o3は照明光学系の一
部を威すlノンズであり、超高圧水銀灯などが放射した
B線より成る露光光で1ツクチル11の回路パターンを
均一照度で照明する。尚、露光光を供給する光源は、K
rFエキシマレ−・ザーなどのlノーザー光源、i線を
放射する光源でも良い。コントローラ402は信号線を
介して、撮像装置からのウェハ12に関する位置情報と
1.・−ザー干渉削35からのステージ位置情報を受げ
、ステージ32.34の駆動制御を行うための信号をス
テージ駆動装置401に入力する。このような手順によ
って、レチクル11に対するウェハ12の位置合せが行
われる。
18, 19, and 23 show that the bending mirror 22 is a correction I-nons system. Reference numeral 36 indicates the position where the image of the alignment mark 37 is formed by the projection optical system 13 and the observation optical system 31, and the alignment mark of the first cutter 11 is provided at this position. Scope (objective 1/ns), 26 is Be Mus. 3. 27 shows a lens for illumination, 29 is a white light source, and 39 is a light source that extracts light of several wavelengths from the white light source without exposing the resist on the wafer 12. 1 filter is shown. Reference numeral 28 denotes an imaging device consisting of a CCD, which is provided at a position conjugate to the circuit pattern imaging plane of the projection lens system 13. Reference numeral 402 does not indicate the controller electrically connected to the image pickup device R1128, the heather interferometer 35, and the stage drive device 401 by a signal line. , 4o3 is a lens that illuminates a part of the illumination optical system, and illuminates the circuit pattern of one block 11 with uniform illuminance with exposure light consisting of B rays emitted by an ultra-high pressure mercury lamp or the like. Note that the light source that supplies the exposure light is K
An l-noser light source such as an rF excimer laser, or a light source that emits i-rays may be used. The controller 402 receives position information regarding the wafer 12 from the imaging device and 1. via a signal line. - Receives the stage position information from the laser interference cutting 35 and inputs a signal to the stage drive device 401 to control the drive of the stages 32 and 34. Through such a procedure, the wafer 12 is aligned with the reticle 11.

白色光源29から射出した白色光はフィルター39に入
射し、フィルター39を介してウエノ\12のレジスト
を感光させない、互いに波長が異なる複数の光を含む照
明光束になる。この照明光束はビームスプリッタ−26
で反射してアライメントスコープ25、折り曲げミラー
24を経てレチクル11のアライメントマーク近傍を照
射し、レチクル11を通過して、補助光学系31.投影
レンズ系13を経て、ウェハアライメントマーク37上
に照射される。ウェハ12で反射した反射光は、照明光
の経路(光路)をビームスプリッタ−26まで逆にたど
り、ビームスプリッタ−26を透過して撮像装置28へ
向けられ、撮像装置28上にレチクル11とウエノ11
2の像を結ぶ。モして撮像装置28でレチクル11とウ
ェハ12上のアライメントマークの位置関係を観察して
いる。
The white light emitted from the white light source 29 enters the filter 39, and becomes an illumination light flux including a plurality of lights having different wavelengths, which does not expose the resist of Ueno\12 through the filter 39. This illumination light flux is transmitted through the beam splitter 26
, and illuminates the vicinity of the alignment mark on the reticle 11 through the alignment scope 25 and the bending mirror 24, passes through the reticle 11, and is directed to the auxiliary optical system 31. The light passes through the projection lens system 13 and is irradiated onto the wafer alignment mark 37 . The reflected light reflected by the wafer 12 follows the path (optical path) of the illumination light in the opposite direction to the beam splitter 26, passes through the beam splitter 26, and is directed toward the imaging device 28, whereupon the reticle 11 and the wafer are placed on the imaging device 28. 11
Connect the 2 statues. The positional relationship between the reticle 11 and the alignment mark on the wafer 12 is then observed using the imaging device 28.

本実施例ではレチクル面11上の回路パターンをg線(
λ= 436 n m )の光で照明し、投影レンズ系
13により回路パターン像をウェハ12上に投影してい
る。一方、ウェハ12上のアライメントマーク37は光
源29からの多色光で照射され、投影レンズ系13と補
助光学系31によりレチクル11上のレチクルアライメ
ントマークの近傍に結像される。そして、アライメント
スコープ25と撮像装置28により双方のアライメント
マークを同時に観察している。本実施例の装置で補助光
学系31を可動にし、ウェハアライメントマークの位置
に応じて移動させることも可能であるが、以下簡単の為
、補助光学系31の位置を固定したものとして説明する
In this embodiment, the circuit pattern on the reticle surface 11 is
λ=436 nm), and a circuit pattern image is projected onto the wafer 12 by a projection lens system 13. On the other hand, the alignment mark 37 on the wafer 12 is irradiated with polychromatic light from the light source 29, and an image is formed near the reticle alignment mark on the reticle 11 by the projection lens system 13 and the auxiliary optical system 31. Then, both alignment marks are observed simultaneously using the alignment scope 25 and the imaging device 28. Although it is possible to make the auxiliary optical system 31 movable in the apparatus of this embodiment and move it according to the position of the wafer alignment mark, the following description will be made assuming that the position of the auxiliary optical system 31 is fixed for the sake of simplicity.

投影レンズ系13は、回路パターンの投影露光のための
g線に対応する波長では良好に収差補正されているが、
アライメントマークを観察するための光の波長では収差
補正が充分になされていない。特に、色の違いによる諸
収差、例えば細土色収差、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。
Although the projection lens system 13 is well corrected for aberrations at the wavelength corresponding to the g-line for projection exposure of circuit patterns,
Aberrations are not sufficiently corrected at the wavelength of light for observing alignment marks. In particular, various aberrations due to color differences, such as Hosotsu chromatic aberration, lateral chromatic aberration, chromatic spherical aberration,
Many chromatic comatic aberrations, chromatic astigmatisms, etc. remain.

この為、ウェハ面を物体面として考えた時、ウェハ12
上のアライメントマーク37は、多くの場合露光光の波
長よりも観察用の光の波長が長いのでレチクル11より
も上方に結像する。
For this reason, when considering the wafer surface as an object surface, the wafer 12
The upper alignment mark 37 is imaged above the reticle 11 because the wavelength of the observation light is often longer than the wavelength of the exposure light.

例えば、投影レンズ系13のパターン投影倍率が115
倍の時、ウェハ12側での細土色収差が300μmであ
ったとすると、レチクル11側でのウェハ12の像は、
0.3X5’=7.5 (mm)だけレチクル11の上
方に結像する。
For example, the pattern projection magnification of the projection lens system 13 is 115.
When the magnification is multiplied, if the Hosochromatic aberration on the wafer 12 side is 300 μm, the image of the wafer 12 on the reticle 11 side is
The image is formed above the reticle 11 by 0.3×5′=7.5 (mm).

この為、レチクル11のアライメントマーク等のパター
ンとウェハ12上のアライメントマーク等のパターンを
同時に観察するのが困難となる。従って従来より、例え
ば前述の米国特許にも示しであるようレチクルと投影レ
ンズ系との間に双方のパターン像を合致させる為の種々
の補助光学系を配置して補正している。しかしながら、
従来の補助光学系で完全なる収差補正を行うのは難しく
、双方のパターンを良好に観察するのは困難であった。
For this reason, it becomes difficult to simultaneously observe patterns such as alignment marks on the reticle 11 and patterns such as alignment marks on the wafer 12. Therefore, as shown in the above-mentioned US patent, for example, various auxiliary optical systems have been arranged between the reticle and the projection lens system to make the pattern images of the two coincide with each other for correction. however,
It is difficult to completely correct aberrations using conventional auxiliary optical systems, and it is difficult to observe both patterns well.

本実施例では、レチクル11と投影レンズ系13との間
に、サジタル面内(方向)だけではなくメリジオナル面
内(方向)の両面内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使用波長すべてにわたり良
好に補正し得る補助光学系31を配置することによって
、レチクルll上のパターンとウェハ12上のパターン
の位置を光学的に同一面内で合致させて、双方のパター
ンの観察を良好にし、レチクルとウェハの高精度な位置
合せを可能としている。
In this embodiment, aberrations were well corrected between the reticle 11 and the projection lens system 13 not only in the sagittal plane (direction) but also in both directions in the meridional plane (direction). In particular, by arranging an auxiliary optical system 31 that can satisfactorily correct various aberrations due to color over all the wavelengths used, the positions of the pattern on the reticle 1 and the pattern on the wafer 12 are optically matched within the same plane. This allows for good observation of both patterns and enables highly accurate alignment of the reticle and wafer.

本実施例における補助光学系では、投影レンズ系13に
よるアライメントマークの観察用の光の波長(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、第
1図で示した如く配置した楔形透明部材1と4枚の平行
平面板2,3,4A、4Bを用いて、瞳の収差(色の球
面収差)、コマ収差及び非点収差を補正することを特徴
としている。
The auxiliary optical system in this embodiment has a wedge shape arranged as shown in FIG. It is characterized by correcting pupil aberration (chromatic spherical aberration), coma aberration, and astigmatism using a transparent member 1 and four parallel plane plates 2, 3, 4A, and 4B.

このうち、投影レンズ系13のメリジオナル面内で傾け
た、即ちメリジオナル面内の結像光束を偏向するように
配置した楔形透明部材lにより投影レンズ13の各観察
用の光の各波長(λ5.λ2)に対する瞳の色の球面収
差を補正し、各波長の光の主光線を互いに平行にする。
Among these, each wavelength (λ5... The spherical aberration of the pupil color with respect to λ2) is corrected, and the principal rays of light of each wavelength are made parallel to each other.

次に前述のメリジオナル面内の結像光束に対しメリジオ
ナル面内で斜めに傾けて配置した平行平面板2により投
影レンズ系13の観察用の光の各波長に対する倍率色収
差を補正し、各波長の光の主光線を補助光学系31の光
軸ε一致させている。このとき、平行平面板2の光軸に
対する傾き角度は投影レンズ系13での収差発生量と平
行平面板2の屈折率、分散、厚さに応じ定まる。楔形透
明部材1と平行平面板2は投影レンズ系13の瞭の色の
球面収差と倍率色収差に対しては効果的であるが、第1
図で説明したように、結像光束にコマ収差を発生させる
原因となってくる。そこで本実施例ではメリジオナル面
内で、平行平面板2ε同様に光軸に対して傾けて配置し
た平行平面板3を結像光束の光路中に設け、投影レンズ
系13と楔形透明部材lと平行平面板2から成る系の観
察用の光の各波長に対するコマ収差を補正している。
Next, the chromatic aberration of magnification for each wavelength of the observation light of the projection lens system 13 is corrected by the parallel plane plate 2, which is arranged obliquely in the meridional plane with respect to the imaging light beam in the meridional plane. The principal ray of light is made to coincide with the optical axis ε of the auxiliary optical system 31. At this time, the inclination angle of the plane-parallel plate 2 with respect to the optical axis is determined depending on the amount of aberration generated in the projection lens system 13 and the refractive index, dispersion, and thickness of the plane-parallel plate 2. Although the wedge-shaped transparent member 1 and the parallel plane plate 2 are effective against clear color spherical aberration and lateral chromatic aberration of the projection lens system 13, the first
As explained in the figure, this causes coma aberration to occur in the imaging light beam. Therefore, in this embodiment, in the meridional plane, a parallel plane plate 3, which is arranged at an angle with respect to the optical axis in the same way as the parallel plane plate 2ε, is provided in the optical path of the imaging light beam, and is parallel to the projection lens system 13 and the wedge-shaped transparent member l. Comatic aberration for each wavelength of the observation light of the system consisting of the flat plate 2 is corrected.

このとき傾ける角度は、主として投影レンズ系13から
の収差発生量と平行平面板3の厚さに応じて定まる。こ
の1枚の平行平面板3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。平行平面板3で生じる非点収差と投影レンズ系13
と楔形透明部材1と平行平面板2の観察用の光の波長で
の非点収差とを合わせたものが、平行平面板3までの系
の非点収差となる。
At this time, the angle of inclination is determined mainly depending on the amount of aberration generated by the projection lens system 13 and the thickness of the parallel plane plate 3. This single parallel plane plate 3 is effective against coma aberration, but on the other hand, it causes astigmatism. Astigmatism caused by the parallel plane plate 3 and the projection lens system 13
The sum of the astigmatism of the wedge-shaped transparent member 1 and the astigmatism at the wavelength of the observation light of the plane-parallel plate 2 becomes the astigmatism of the system up to the plane-parallel plate 3.

そこで、本実施例では2つの平行平面板4A、 4Bを
平行平面板2,3を光軸に対して傾けた平面と直交する
面内(サジタル面)で互いに傾けて配置することにより
、系の非点収差を補正している。即ち、平行平面板2,
3を補助光学系31の光軸を回転軸として90度回転せ
しめた状態の平面内で2つの平行平面板4A、4Bを配
置している。
Therefore, in this embodiment, the two parallel plane plates 4A and 4B are arranged so as to be inclined to each other in a plane (sagittal plane) perpendicular to the plane in which the parallel plane plates 2 and 3 are inclined with respect to the optical axis. Corrects astigmatism. That is, the parallel plane plate 2,
Two parallel plane plates 4A and 4B are arranged within a plane in which the optical axis of the optical axis of the auxiliary optical system 31 is rotated by 90 degrees.

平行平面板4A、4Bは互いに同じ厚さのときは、光軸
と直交する所定の線に関して線対称的な関係で配置すれ
ば良く、又、互いに異った厚さのときは互いに異った角
度で傾けて配置すれば良い。そして2つの平行平面板4
A、4B全体でコマ収差を発生させないようにしている
。そして、平行平面板4A、4Bの非点収差が平行平面
板3以前の系による非点収差と互いに打ち消し合うよう
に平行平面板4A、4Bを調整している。例えば、投影
レンズ系13が観察用の光の波長ではコマ収差のみ発生
して非点収差が発生しない無い場合には、2つの平行平
面板4A、4Bの光路長を平行平面板2,3の光路長の
和の略1/2とし、しから平行平面板2゜3と平行平面
板4A、4Bが互いに捩れてはいても、補助光学系31
の光軸に対してなす角度が4つの平行平面板2.3.4
A、 4Bで全て等しくすれば、投影レンズ系13のコ
マ収差と非点収差を良好に補正した状態でのアライメン
トマークの観察が可能となる。
When the parallel plane plates 4A and 4B have the same thickness, they may be arranged in a line-symmetrical relationship with respect to a predetermined line perpendicular to the optical axis, and when they have different thicknesses, they may be arranged in a line-symmetrical relationship with respect to a predetermined line orthogonal to the optical axis. You can place it at an angle. and two parallel plane plates 4
Comatic aberration is prevented from occurring in A and 4B as a whole. The parallel plane plates 4A, 4B are adjusted so that the astigmatism of the parallel plane plates 4A, 4B cancels out the astigmatism caused by the system before the parallel plane plate 3. For example, if the projection lens system 13 generates only comatic aberration and no astigmatism at the wavelength of observation light, the optical path length of the two parallel plane plates 4A and 4B is set to that of the parallel plane plates 2 and 3. The auxiliary optical system 31 is set to approximately 1/2 of the sum of the optical path lengths, and even if the parallel plane plate 2.3 and the parallel plane plates 4A and 4B are twisted with respect to each other, the auxiliary optical system 31
2.3.4 Parallel plane plates with four angles to the optical axis of
If A and 4B are all made equal, the alignment mark can be observed with the coma and astigmatism of the projection lens system 13 well corrected.

又、投影レンズ系13で観察用の光の波長に対して非点
収差が生じる場合には、平行平面板2,3と2つの平行
平面板4A、4Bが光軸に対してなす角度を、平行平面
板3以前の系で発生する非点収差量に応じて互いに異な
らしめれば、投影レンズ系13で生じる非点収差をも補
正したアライメントマークの観察が可能となる。即ち本
実施例では、平行平面板4A、4Bの傾きを調整するこ
とによって非点収差の補正量を任意に変えることを可能
としている。
In addition, if astigmatism occurs in the projection lens system 13 with respect to the wavelength of the observation light, the angle that the parallel plane plates 2 and 3 and the two parallel plane plates 4A and 4B make with the optical axis is By making them different from each other according to the amount of astigmatism generated in the system before the parallel plane plate 3, it becomes possible to observe an alignment mark in which astigmatism generated in the projection lens system 13 is also corrected. That is, in this embodiment, by adjusting the inclinations of the parallel plane plates 4A and 4B, it is possible to arbitrarily change the amount of correction of astigmatism.

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、投影レンズ系13
のサジタル面内(方向)だけでなくメリジオナル面内(
方向)にもわたって良好なる収差補正を行い、レチクル
11上とウェハ12上の双方のアライメントマークを、
同時に鮮明な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を可能としている
In this embodiment, the projection lens system 13 is effectively corrected by properly correcting coma aberration and astigmatism using the above-described configuration.
Not only in the sagittal plane (direction) but also in the meridional plane (
The alignment marks on both the reticle 11 and the wafer 12 are
At the same time, it is possible to observe it as a clear image. This enables highly accurate alignment.

尚、本実施例において、投影レンズ系13の観察用の光
の波長での球面収差が多少残存している場合には、補正
レンズ部22で補正しておくのが良い。
In this embodiment, if some spherical aberration remains at the wavelength of the observation light from the projection lens system 13, it is preferable to correct it using the correction lens section 22.

この場合投影レンズ系13の観察用の光の波長での球面
収差は、補正レンズ部22で逆の球面収差を一発生さ仕
て補正するのが良い。又、投影レンズ系13の軸上の色
収差を補正レンズ部22で補正する事ができる。投影レ
ンズの倍率の色収差は前述の様に平行平面板を含むユニ
ットで補正されている。
In this case, the spherical aberration at the wavelength of the observation light from the projection lens system 13 is preferably corrected by once generating an opposite spherical aberration in the correction lens section 22. Further, the axial chromatic aberration of the projection lens system 13 can be corrected by the correction lens section 22. The lateral chromatic aberration of the projection lens is corrected by a unit including a parallel plane plate, as described above.

又、補正レンズ部22がレチクルll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で使われる場合であって、例えば数λという大きな球
面収差があったときには、補正レンズ部22の一部であ
って、投影レンズ系13の瞳位置と略共軛の位置に非球
面部材を配置して補正することも可能である。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、レンズの周辺部にいくに従い負の屈折力が増大する
形状の非球面レンズを用いれば良い。
Further, the correction lens section 22 is disposed on the reticle II side, and has a relatively small N (for example, 0.1 or less).
In case A is used, for example, when there is a large spherical aberration of several λ, an aspherical member is installed as part of the correction lens section 22 and at a position approximately coextensive with the pupil position of the projection lens system 13. It is also possible to arrange and correct. For example, if spherical aberration occurs that is insufficiently corrected on the long wavelength side, an aspherical lens with a shape in which the negative refractive power increases toward the periphery of the lens may be used.

尚、本実施例における補助光学系31の挿入は、アライ
メントマーク観察時とパターン投影露光時の条件を変更
していることになる為、ベースラインとして光学系の調
整、又はオフセットとして処理されるファクターを含ん
でいる。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。また補助光学系31の挿入による像点のシフト
、投影レンズ系13の色の歪曲収差等は位置ずれのオフ
セットとして光学的又は電気的に処理することができる
Note that the insertion of the auxiliary optical system 31 in this embodiment changes the conditions during alignment mark observation and pattern projection exposure, so the adjustment of the optical system as a baseline or a factor that is processed as an offset. Contains. 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. Furthermore, the shift of the image point due to the insertion of the auxiliary optical system 31, the color distortion of the projection lens system 13, etc. can be optically or electrically processed as offsets of positional deviations.

要するに、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の
で、あまり問題にならない。
In short, if the problem is simply refocusing or a simple shift in the image position, it can be easily offset, so it is not a big problem.

実際に、像を検知する場合に問題となるのは、像のコン
トラストを損なう球面収差、コマ収差そして非点収差で
あり、前述の様に投影レンズ系13のこれらの諸収差は
、露光光の波長では良好に補正されているものの、観察
用の光のいくつか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用の光の波
長での発生の仕方は、露光光の波長での良好な収差補正
からの単純なズレとして、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ので、前述の構成
の補助光学系31を用いることにより、良好なる収差補
正を行い、鮮明なるアライメントマーク像観察が可能の
観察装置の達成を可能としている。
In reality, when detecting an image, problems arise from spherical aberration, coma aberration, and astigmatism that impair the contrast of the image.As mentioned above, these aberrations of the projection lens system 13 are caused by the exposure light. Although the wavelength is well corrected, some wavelengths of observation light are not necessarily well corrected. However, the way these various aberrations occur at the wavelength of observation light can be treated in the area of basic third-order aberrations as a simple deviation from good aberration correction at the wavelength of exposure light. As the results of the analysis have revealed, by using the auxiliary optical system 31 having the above-mentioned configuration, it is possible to perform good aberration correction and to achieve an observation apparatus capable of observing a clear alignment mark image.

以上のような構成により、本実施例では投影レンズ系1
3を介してウェハ12上の状態を良好に観察している。
With the above configuration, in this embodiment, the projection lens system 1
The state on the wafer 12 can be clearly observed through the wafer 3.

このとき本実施例では補助光学系31と3つのミラー1
8,19.23を用いている為、ウェハll上のアライ
メントマーク37などのパターンを反転した状態で観察
することになるが、それは前述のオフセット同様、撮像
装置28で光電変換した後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。
At this time, in this embodiment, the auxiliary optical system 31 and the three mirrors 1
8, 19.23, the pattern such as the alignment mark 37 on the wafer 1 will be observed in an inverted state, but as with the offset described above, this is done by photoelectric conversion by the imaging device 28 and then signal processing. By inverting the sign, it can be observed without any problem.

又、本実施例の補正レンズ部22はウェハ12上のパタ
ーンをレチクルll上に結像させる機能の他にウェハ1
2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22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
。補正レンズ部22の機能を一1倍の結像作用をもつよ
うにしたが、逆に1倍の結像作用をもつようにすること
も可能である。
In addition, the correction lens unit 22 of this embodiment not only functions to image the pattern on the wafer 12 onto the reticle 11, but also functions to image the pattern on the wafer 12 onto the reticle
2 onto the reticle surface at a predetermined magnification. For example, when using a projection optical system with a projection magnification of 5 times, the projection magnification is set to be exactly 5 times (in this case, the imaging magnification of the correction lens unit 22 itself is 11 times), thereby imposing a load on the subsequent processing device. This reduces the amount of Although the function of the correction lens section 22 is made to have an 11 times the imaging effect, it is also possible to make it have a 1 times the imaging effect.

尚、本実施例では主に投影レンズ系13によって発生し
た色による諸収差のうち瞳の収差、コマ収差、非点収差
そして球面収差を、補助光学系31で補正し、ピント、
像面のずれは光路長を調整し、倍率、デイスト−ジョン
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観察を良好にし、高精
度のアライメントを可能としている。
In this embodiment, the auxiliary optical system 31 corrects pupil aberration, coma aberration, astigmatism, and spherical aberration among various chromatic aberrations mainly generated by the projection lens system 13.
The deviation of the image plane is corrected by adjusting the optical path length, and the magnification and distortion are generally corrected by offset processing. This allows for good observation of both the reticle and wafer, and enables highly accurate alignment.

本実施例では従来のようにサジタル面内(方向)だけで
はなく、メリジオナル面内(方向)を含むあらゆる方向
にわたって光学系の収差を良好に補正しているのでウェ
ハ12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(ウェハ位置情報)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。これは第4図に示すような
1つの観察系のみを用いて行うことも可能であるが、第
5図に示すように第4図で示した観察系を2つ配置し、
一対の観察系(24〜29.39.24’〜29′39
′)で一対のアライメントマークを観察すれば、スルー
プットを保ちなからx、 y、θ方向に関するレチクル
11とウェハ12の位置合せが可能になる。
In this embodiment, the aberrations of the optical system are well corrected not only in the sagittal plane (direction) as in the conventional case but also in all directions including the meridional plane (direction). By performing observation, two signals (wafer position information) in the X and Y directions can be detected. To perform two-dimensional alignment, at least one more point must be observed. This makes it necessary to match the θ direction. This can be done using only one observation system as shown in Fig. 4, but as shown in Fig. 5, two observation systems shown in Fig. 4 are arranged,
A pair of observation systems (24~29.39.24'~29'39
By observing the pair of alignment marks at ('), it is possible to align the reticle 11 and wafer 12 in the x, y, and θ directions while maintaining throughput.

また、レチクルアライメントマークとウエハアライメン
トマーク37の観察は、レチクル11とウェハ12を同
時に観察しなくても可能である93次に、その実施例を
示す。
Furthermore, the reticle alignment mark and the wafer alignment mark 37 can be observed without observing the reticle 11 and the wafer 12 at the same time.Next, an example will be described.

第6図は本発明を半導体製造用の縮小投影露光装置に適
用した第2実施例を示す概略図であり、第嬉図で図示し
た部材ε同じ部材には同一符号を符している。本実施例
の特徴は、レチクル位置合せ用光学系Rとウェハ位置合
せ用光学系Wとを個別に設けた点である。
FIG. 6 is a schematic view showing a second embodiment in which the present invention is applied to a reduction projection exposure apparatus for semiconductor manufacturing, in which the same members ε as shown in FIG. A feature of this embodiment is that a reticle alignment optical system R and a wafer alignment optical system W are provided separately.

同図において、14は折り曲げミラー、1は楔形透明部
材、2.3.4A、 4Bは平行平面板で、部材1、2
.3.4A、 4B、  14により補助光学系31を
構威しでいる7、補助光学系31の各部材の基本的な配
列状態は第4図で示したものと同じであり、ここでは説
明を省略する。
In the figure, 14 is a folding mirror, 1 is a wedge-shaped transparent member, 2.3.4A and 4B are parallel plane plates, and members 1 and 2
.. 3.4A, 4B, and 14 constitute the auxiliary optical system 317. The basic arrangement of each member of the auxiliary optical system 31 is the same as that shown in FIG. 4, and the explanation will be omitted here. Omitted.

40は対物1ノンズ、41はビームスプリッタ−142
はリレー1ノンズ、43はCCDから成る撮像装置であ
り、撮像装置43(の受光面)上にウエノX12のアラ
イメントマーク37が結像される。アラ・イメントマー
ク37の像を形成して、アライメントマーク37を観察
するための互いに異なる波長を有するいくつかの光より
成る照明光は、白色光源46から照明用コンデンサl/
クズ45、非感光光のみを透過せしめるフィルター44
を通り、ビームスブリック−・4]、で補助光学系31
へ向けられて、投影レンズ系13を介してウェハ12に
導かれる◇エバ12のアライメントマークの位置を検山
するための基準となるマーク48(以下、「基準マーク
48」と記す)は、白色光源50からの光で、基準マー
ク照明用コンデンザレンズ49を介して照明される。基
準マーク48からの光は対物レンズ47を経てビームス
プリッタ−41に入射し、ビームスプリッタ−41でウ
ェハ12からの反射光(多色の結像光束)の光路と合成
され、リレー1ノンズ42により撮像装置43へ向けら
ねて、基準マーク48を撮像装置43上に結像する、。
40 is objective 1 nons, 41 is beam splitter 142
Reference numeral 43 indicates an imaging device consisting of a relay 1 non-sensor and a CCD, and an image of the alignment mark 37 of the Ueno X12 is formed on (the light-receiving surface of) the imaging device 43. Illumination light consisting of several lights having mutually different wavelengths for forming an image of the alignment mark 37 and observing the alignment mark 37 is transmitted from a white light source 46 to an illumination condenser l/
Scum 45, filter 44 that allows only non-sensitized light to pass through
through the beam brick-4], and the auxiliary optical system 31
The mark 48 (hereinafter referred to as "reference mark 48"), which serves as a reference for detecting the position of the alignment mark on the Eva 12, is white. The reference mark is illuminated with light from the light source 50 via the condenser lens 49 for illuminating the fiducial mark. The light from the reference mark 48 passes through the objective lens 47 and enters the beam splitter 41, where it is combined with the optical path of the reflected light (polychromatic imaging light flux) from the wafer 12, and is combined with the optical path of the reflected light from the wafer 12 (polychromatic imaging light flux). A reference mark 48 is imaged onto the imaging device 43 by directing the reference mark 48 toward the imaging device 43 .

1ツクチル11を露光装置本体にセツティングするため
のレクチルアライメント光学系Rの講成は以下の通りで
ある。ファイバー51から非露光波長より成る照明光が
射出し、照明光はプリズム52に入射して本体に固設し
であるレチクル基準マーク53と1ノチクル11のレチ
クルアライメントマー・りを照明する。これらのマーク
からの光はミラー54で光路の方向を変えられ、対物レ
ンズ55、リレーレンズ56を介して撮像装置iff 
(CCD) 57に向りられ、撮像装置57上に基準マ
ーク53を1ノチクルアライメントマークが結像する。
The construction of the reticle alignment optical system R for setting the reticle 11 in the main body of the exposure apparatus is as follows. Illumination light having a non-exposure wavelength is emitted from the fiber 51, and enters the prism 52 to illuminate the reticle reference mark 53 fixed to the main body and the reticle alignment mark of one notch 11. The direction of the optical path of the light from these marks is changed by a mirror 54, and the light passes through an objective lens 55 and a relay lens 56 to the imaging device iff.
(CCD) 57 , and one notch alignment mark images the reference mark 53 on the imaging device 57 .

尚、ファイバー51へ光を供給するためには、1、ノチ
クルのパターンを投影露光するための超高圧水銀灯など
が放射する光の一部をファイバー51へ導入すればいい
In order to supply light to the fiber 51, it is sufficient to 1. introduce a part of the light emitted by an ultra-high pressure mercury lamp or the like for projection exposure of the noticle pattern into the fiber 51;

上記位置合せ光学系を用いて、まず、レクチル11を露
光装置本体にセットする。レチクル11と基準マーク5
3はファイバー51からの光で照明され、撮像装置57
上に両マークの像が形成されるし、そして、両マークの
像の位置関係によりレチクル11の本体に刻する位置ず
れ遺を算出する。その結果をもとにレチクルステージ3
0を不図示の駆動装置で駆動し、1ノチクルアライメン
トマークと、レチクル基準マーク53の位置合ぜを行う
。この位置合せを行うとレチクルの中心と投影lノンズ
系13の光軸AXが一致して、レチクル11と露光装置
本体との位置合せが終了する。
First, the reticle 11 is set in the exposure apparatus main body using the above alignment optical system. Reticle 11 and reference mark 5
3 is illuminated with light from a fiber 51, and an imaging device 57
Images of both marks are formed thereon, and the positional deviation imprinted on the main body of the reticle 11 is calculated based on the positional relationship between the images of both marks. Based on the results, reticle stage 3
0 is driven by a drive device (not shown), and the 1 notchle alignment mark and the reticle reference mark 53 are aligned. When this alignment is performed, the center of the reticle and the optical axis AX of the projection lens system 13 coincide, and the alignment between the reticle 11 and the main body of the exposure apparatus is completed.

次にウェハアライメントマーク37に基準マーク48の
位置合せについて述べる。
Next, the alignment of the reference mark 48 to the wafer alignment mark 37 will be described.

基準マーク48は光源50とレンズ49による照明光で
照明され、光学系(47,41,42)を介して撮像装
置43上に結像する。ここでは、基準マーク48及び光
学系(47,41,4,2)の経時的な位置変動がない
ように構威しである。
The reference mark 48 is illuminated with illumination light from a light source 50 and a lens 49, and is imaged on the imaging device 43 via the optical system (47, 41, 42). Here, an arrangement is made so that the position of the reference mark 48 and the optical system (47, 41, 4, 2) does not change over time.

ウェハ12上のウェハアライメントマーク37は白色光
源46と光学系(45,44,41,31,13)によ
る多色の照明光で照明され、その像が補助光学系31で
収差補正された状態で撮像装置43上に形成される。多
色の照明光の波長域はフィルター44によって決めるこ
とができる。従って、ウェハ11のレジス]・の状態(
厚さ)によりフィルター44を交換することにより照明
光の波長域を観察のために最適化すれば、ウェハ11の
レジストによる干渉の影響を殆ど受けることなく常に鮮
明なウェハアライメントマーク像を得ることができる。
The wafer alignment mark 37 on the wafer 12 is illuminated with polychromatic illumination light from the white light source 46 and the optical system (45, 44, 41, 31, 13), and the image is aberration-corrected by the auxiliary optical system 31. It is formed on the imaging device 43. The wavelength range of the polychromatic illumination light can be determined by the filter 44. Therefore, the state of the resist of the wafer 11 (
By optimizing the wavelength range of the illumination light for observation by replacing the filter 44 depending on the thickness (thickness), it is possible to always obtain a clear wafer alignment mark image without being affected by interference from the resist on the wafer 11. can.

尚、この時、ウェハアライメントマーク照明用の多色照
明光の各波長を、レジストを感光させない波長にすれば
、ウェハアライメントマーク37を観察するときに、不
要なパターンがウェハ11のレジストに焼付けられない
ので、同じアライメントマークを各工程で使用すること
ができる。また、多層レジストのような露光光を殆ど吸
収してしまうようなものでも、アライメントマーク37
の観察が可能となる。
At this time, if each wavelength of the multicolor illumination light for wafer alignment mark illumination is set to a wavelength that does not expose the resist, unnecessary patterns will be printed on the resist of the wafer 11 when observing the wafer alignment mark 37. Therefore, the same alignment mark can be used in each process. Also, even if the material absorbs most of the exposure light, such as a multilayer resist, the alignment mark 37
observation becomes possible.

さて、撮像装置43上に結像した基準マーク48とウェ
ハアライメントマーク37の像は、撮像装置43により
ビデオ信号に変換されて、撮像装置上の各々の像の位置
が信号処理によって求められる。そして、両者の位置関
係から基準マーク48のウェハ12上での仮想位置に対
するウェハ12の位置が検出される。本実施例では、ウ
ェハ12のウェハアライメントマーク観察位置と露光位
置とが異なっているので、既知のズレ量観察位置から露
光位置までの距離(ベースライン)に検出したウェハ1
2の位置ズレ量(x、 y両方向)を加算した分、ステ
ージ駆動装置401によりXYステージ32を駆動して
レチクル11に対してウェハ12を位置合せし、パター
ンの投影露光を行えばいい。
Now, the images of the reference mark 48 and the wafer alignment mark 37 formed on the imaging device 43 are converted into video signals by the imaging device 43, and the positions of the respective images on the imaging device are determined by signal processing. Then, the position of the wafer 12 with respect to the virtual position of the reference mark 48 on the wafer 12 is detected from the positional relationship between the two. In this example, since the wafer alignment mark observation position and the exposure position of the wafer 12 are different, the wafer 12 is detected at a distance (baseline) from the known deviation observation position to the exposure position.
The XY stage 32 is driven by the stage drive device 401 by the amount of positional deviation (both x and y directions) of 2 added, the wafer 12 is aligned with the reticle 11, and the pattern is projected and exposed.

本実施例でも、ウェハ上の異なる位置に設けた2つのウ
ェハアライメントマークと、レチクル上の異なる位置に
設けた2つのレチクルアライメントマークに対して、一
対のレチクル位置合せ用光学系Rと一対のウェハ位置合
せ用光学系Wを配置することにより、レチクル−ウェハ
間の位置合せにおける精度と処理速度の向上が図れる。
In this embodiment as well, a pair of reticle alignment optical systems R and a pair of wafer alignment marks are provided at different positions on the wafer and two reticle alignment marks are provided at different positions on the reticle. By arranging the alignment optical system W, it is possible to improve the accuracy and processing speed in alignment between the reticle and the wafer.

以上述べた実施例の投影レンズ系はウェハ12側のみが
テレセントリックな系であり、またウェハ12上のウェ
ハアライメントマーク観察用の光源も白色光源から成る
インコヒーレント光源であったが、本発明はレチクル及
びウェハ側の双方がテレセントリックな投影光学系を備
えた装置、ウェハアライメントマーク観察用にコヒーレ
ント光放射する光源を備えた装置にも実施できる。
The projection lens system of the embodiments described above is a telecentric system only on the wafer 12 side, and the light source for observing the wafer alignment mark on the wafer 12 is also an incoherent light source consisting of a white light source. The present invention can also be implemented in an apparatus equipped with a telecentric projection optical system on both sides of the wafer, and an apparatus equipped with a light source that emits coherent light for observing wafer alignment marks.

第7図は本発明を半導体製造用の縮小投影露光装置に適
用した第3実施例を示す概略図であり、第6図で図示し
た部材と同じ部材には同一符号が符しである。但し、本
実施例の投影露光装置の縮小投影レンズ系13は、レチ
クル11及びウェハ12側の双方がテレセントリックな
系であり、レンズ系60゜61により構成しである。又
、XYステージ34上にはステージ基準マーク60が固
設してあり、XYステージ34を観察位置から露光位置
への移動させる時に用いるベースラインの値の経時的変
化を補正する際の基準となるものである。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a third embodiment in which the present invention is applied to a reduction projection exposure apparatus for semiconductor manufacturing, and the same members as those shown in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals. However, the reduction projection lens system 13 of the projection exposure apparatus of this embodiment is a telecentric system on both the reticle 11 and wafer 12 sides, and is composed of a lens system 60.degree. 61. Furthermore, a stage reference mark 60 is fixed on the XY stage 34, and serves as a reference for correcting changes over time in the baseline value used when moving the XY stage 34 from the observation position to the exposure position. It is something.

14は折り曲げミラー、1は楔形透明部材、2゜3.4
A、4Bは平行平面板を示し、部材1.2.3゜4A、
 4B、  14をくさび15と平行平面板16. 1
7は投影光学系のメリジオナル断面内に互いに配列する
ことにより補助光学系31を構成している。
14 is a folding mirror, 1 is a wedge-shaped transparent member, 2°3.4
A, 4B indicate parallel plane plates, members 1.2.3°4A,
4B, 14 is a wedge 15 and a parallel plane plate 16. 1
7 constitute an auxiliary optical system 31 by mutually arranging them within the meridional cross section of the projection optical system.

補助光学系31の各部材の基本的な配列状態は第4図に
示したものと同じなので、ここでは説明を省略する。
The basic arrangement of each member of the auxiliary optical system 31 is the same as that shown in FIG. 4, so a description thereof will be omitted here.

40は対物レンズ、41はビームスプリッタ−142は
リレーレンズ、62はビームスプリッタ−163はエレ
クタ−164はCCDから成る撮像装置を示す。
40 is an objective lens, 41 is a beam splitter, 142 is a relay lens, 62 is a beam splitter, 163 is an erector, and 164 is a CCD.

ウェハ12上のウェハアライメントマーク37を観察す
るための照明光を供給する系は、次のように構成されて
いる。光源は各々互いに波長が異なるレーザー光を供給
する3本のレーザー70.71゜72で構成しである。
A system for supplying illumination light for observing the wafer alignment mark 37 on the wafer 12 is configured as follows. The light source is composed of three lasers 70.71.72 which each supply laser beams with different wavelengths.

各レーザー70,71.72からのレーザー光は折り曲
げミラー69、ビームスプリッタ−67、68により光
路を一致せしめられる。
The optical paths of the laser beams from each laser 70, 71, 72 are made to coincide with each other by a bending mirror 69 and beam splitters 67, 68.

66は照明用コンデンサレンズ、65は拡散板を示し、
拡散板65が不図示の駆動機構により振動あるいは回転
させられて、光源がレーザーであるゆえにウェハ12上
に発生するスペックルパターンを平均化し、ウェハ12
を均一に照明する。拡散板65を通過した多色レーザー
光はビームスプリッタ−41、補助光学系31.投影レ
ンズ系13を介してウェハ12に向けられる。
66 is a condenser lens for illumination, 65 is a diffuser plate,
The diffuser plate 65 is vibrated or rotated by a drive mechanism (not shown) to average out the speckle pattern generated on the wafer 12 because the light source is a laser, and
illuminate evenly. The polychromatic laser beam that has passed through the diffuser plate 65 is sent to the beam splitter 41, the auxiliary optical system 31. It is directed to the wafer 12 via a projection lens system 13 .

レーザー70.71.72からのレーザー光を効率的に
使用するためには、互いの光路を重畳する際に用いるビ
ームスプリッタ−67、68にグイクロイックミラーや
偏光ビームスプリッタ−を用いる。
In order to efficiently use the laser beams from the lasers 70, 71, and 72, a gicroic mirror or a polarizing beam splitter is used as the beam splitters 67 and 68 used to overlap each other's optical paths.

例えば、゛ビームスプリッタ−67をグイクロイックミ
ラーで構成して、レーザー70からの波長λ1のレーザ
ー光が透過し、レーザー71からの波長λ2(≠λ、)
のレーザー光とレーザー72からの波長λ3(≠λ2≠
λ、)のレーザー光とが反射するようにし、ビームスプ
リッタ−68を偏光ビームスプリッタ−で構成して、レ
ーザー71からのレーザー光がS偏光光としてビームス
プリッタ−68へ向けられて、レーザー72からのレー
ザー光がP偏光εしてビームスプリッタ−68へ向けら
れるように!ノーサーフ1.72、ミラー69、ビーム
スプリッタ−68を配する。
For example, if the beam splitter 67 is configured with a gicchroic mirror, the laser beam with the wavelength λ1 from the laser 70 is transmitted, and the laser beam with the wavelength λ2 (≠λ,) from the laser 71 is transmitted.
wavelength λ3 (≠λ2≠
λ, ) is reflected, and the beam splitter 68 is configured with a polarizing beam splitter, so that the laser beam from the laser 71 is directed to the beam splitter 68 as S-polarized light, and from the laser 72. so that the laser beam becomes P-polarized ε and directed to the beam splitter 68! No Surf 1.72, mirror 69, and beam splitter 68 are arranged.

12のウェハアライメントマーク37の位置を検出する
ための基準となる基準マーク48が、白色光源50と照
明用コンデンサレンズ49により照明され、基準マーク
48からの光がビームスプリッタ−62を介してエレク
タ−63に入射して、エレクタ−63により撮像装置6
4に向けられて、撮像装置64上に基準マーク48の像
が形成される。
A reference mark 48, which serves as a reference for detecting the positions of the twelve wafer alignment marks 37, is illuminated by a white light source 50 and an illumination condenser lens 49, and the light from the reference mark 48 is transmitted through a beam splitter 62 to an erector. 63, and the image pickup device 6 is captured by the erector 63.
4, an image of the fiducial mark 48 is formed on the imaging device 64.

一方、多色レーザー光で照明されたウェハ12からの反
射光は、投影レンズ系13と補助光学系31を介して対
物レンズ40に入射する。そして、補助光学系31の作
用で、瞳の収差、コマ−非点収差が補正される。対物レ
ンズ40からの光は、ビームスプリッタ−41、リレー
レンズ42、ビームスプリッタ−62、エレクタ−63
を介して撮像装置64に向けられ、撮像装置64上にウ
ェハアライメントマーク37の像を形成する。
On the other hand, reflected light from the wafer 12 illuminated with polychromatic laser light enters the objective lens 40 via the projection lens system 13 and the auxiliary optical system 31. Then, by the action of the auxiliary optical system 31, pupil aberration and coma astigmatism are corrected. The light from the objective lens 40 is transmitted through a beam splitter 41, a relay lens 42, a beam splitter 62, and an erector 63.
to form an image of the wafer alignment mark 37 on the imaging device 64 .

撮像装置64上に形成した基準マーク48の像とウェハ
アライメントマーク37の像をビデオ信号に変換して、
両マークの位置関係を検出する動作は、前記実施例と同
様である。また、撮像装置64上に基準マーク48の像
とウェハアライメントマーク37の像を形成する時、両
マーク48.37の像を同時に形成しても良いし、各マ
ーク48.37の像を順次形成しても良い。
The image of the reference mark 48 and the image of the wafer alignment mark 37 formed on the imaging device 64 are converted into video signals,
The operation of detecting the positional relationship between both marks is the same as in the previous embodiment. Further, when forming an image of the reference mark 48 and an image of the wafer alignment mark 37 on the imaging device 64, the images of both marks 48.37 may be formed simultaneously, or the images of each mark 48.37 may be formed sequentially. You may do so.

レチクル11を露光装置本体にセットするためのレチク
ルアライメント光学系R,,R2の構成は次の通りであ
る。ファイバー51.51’から射出した露光光とは異
なる波長を有する各照明光はプリズム52.52’でレ
チクルll側に反射せしめられ、レチクル基準マーク5
3.53’とレチクルアライメントマークを照明する。
The configuration of the reticle alignment optical systems R, , R2 for setting the reticle 11 in the exposure apparatus main body is as follows. Each illumination light having a different wavelength from the exposure light emitted from the fiber 51, 51' is reflected by the prism 52, 52' toward the reticle ll side, and is reflected by the reticle reference mark 5.
3. Illuminate the 53' and reticle alignment marks.

レチクル基準マーク53と対応するレチクルアライメン
トマーク、レチクル基準マーク53′と対応するレチク
ルアライメントマークからの光は折り曲げミラー54.
54’ 、対物レンズ55.55’ 、ビームスプリッ
タ−74,74’リレーレンズ56.56’を介してC
CDより戊る撮像装置57.57’に向けられる。そし
て、撮像装置57、57’上に各々レチクル基準マーク
53と一方のレチクルアライメントマークの像、レチク
ル基準マーク53′と他方のレチクルアライメントマー
クの像が形成される。これらの像を用いてレチクル11
の位置合せを行う動作は前記実施例と同じである。また
、本実施例では、対物レンズ55.55’の焦点位置に
レチクル11のパターン形成面が位置し、リレーレンズ
56.56’の焦点位置に撮像装置57、 57’の受
光面が位置するようにしている。
The light from the reticle alignment mark corresponding to the reticle reference mark 53 and the reticle alignment mark corresponding to the reticle reference mark 53' is transmitted to the bending mirror 54.
54', objective lens 55.55', beam splitter 74, C via 74' relay lens 56.56'
It is directed toward an imaging device 57, 57' located further away from the CD. Then, an image of the reticle reference mark 53 and one reticle alignment mark, and an image of the reticle reference mark 53' and the other reticle alignment mark are formed on the imaging devices 57 and 57', respectively. Using these images, reticle 11
The operation for positioning is the same as in the previous embodiment. Further, in this embodiment, the pattern forming surface of the reticle 11 is located at the focal position of the objective lens 55, 55', and the light receiving surface of the imaging devices 57, 57' is located at the focal position of the relay lens 56, 56'. I have to.

従って、対物レンズ55.55’とリレーレンズ56゜
56′の間では、レチクルアライメントマーク及び基準
マークの像を形成する結像光束が平行光束となる。そし
て、ミラー54.54’と対物レンズ55゜55′が破
線で示すように一体となり動くように光学系R1,R2
を構成し、別途照明源77、77’シヤツター76.7
6’、フィルター75.75’を設けている。
Therefore, between the objective lens 55, 55' and the relay lens 56, 56', the imaging light beam forming the images of the reticle alignment mark and the reference mark becomes a parallel light beam. Then, the optical systems R1 and R2 are moved so that the mirrors 54 and 54' and the objective lenses 55 and 55' move together as one body as shown by the broken line.
A separate illumination source 77, 77' shutter 76.7
6' and filters 75 and 75' are provided.

この時、部材54 (54’ )、 55 (55’ 
)、 74(74’ )。
At this time, members 54 (54') and 55 (55'
), 74 (74').

75 (75’ )、  76 (76’ )、  7
7 (77’ )より成る照明系と部材54 (54’
 )、 55 (55’ )、 74 (74’ )。
75 (75'), 76 (76'), 7
7 (77') and a member 54 (54')
), 55 (55'), 74 (74').

56 (56’ )、 57 (57’ )より成る結
像系とで、TTL(Through  The  Le
ns)のウェハアライメントマーク観察系を構成するこ
とになる。即ち、光源77、77’から露光光と同じ波
長の光を含む光束を供給するようにし、対物レンズ55
.55’と折り曲げミラー54.54’をレチクル12
の所定箇所であってウェハアライメントマーク37を可
観察な位置へ移動させることにより、投影レンズ系13
とレチクル11を介してウェハアライメントマーク37
の観察が行える。もちろん、レチクルアライメントマー
クも同時に観察できるよう、この所定箇所に他のレチク
ルアライメントマークを設けていてもよい。
56 (56') and 57 (57'), TTL (Through The Le
ns) wafer alignment mark observation system will be constructed. That is, the light sources 77 and 77' supply a light beam containing light of the same wavelength as the exposure light, and the objective lens 55
.. 55' and folding mirror 54.54' to the reticle 12
By moving the wafer alignment mark 37 to a predetermined position where it can be observed, the projection lens system 13
and the wafer alignment mark 37 via the reticle 11
can be observed. Of course, other reticle alignment marks may be provided at this predetermined location so that the reticle alignment marks can also be observed at the same time.

尚、フィルター75.75’は光源77、77’から露
光光と同一波長の光のみを取り出すためのものであり、
光源77、77’がレーザー等であって、露光光と同じ
波長のレーザー光又は露光光の波長に非常に近い波長の
レーザー光を放射するものである時には、フィルター7
5. 75’ の代りに可動拡散板を設けて、レーザー
光によるウェハ照明時のスペックルの平均化を行うと良
い。
Note that the filters 75 and 75' are for extracting only light having the same wavelength as the exposure light from the light sources 77 and 77'.
When the light sources 77, 77' are lasers or the like that emit laser light with the same wavelength as the exposure light or with a wavelength very close to the wavelength of the exposure light, the filter 7
5. It is preferable to provide a movable diffuser plate in place of 75' to average speckles when illuminating the wafer with laser light.

第7図には図示しなかったが、本実施例の如く互いに発
振波長が異なる複数個のレーザー70〜72を観察用光
源として用いる場合、各レーザー70〜72の光射出口
の直後に光軸を回転軸として回転可能な偏光板や濃度が
可変のNDフィルターを設け、各レーザー70〜72が
供給するレーザー光の強度を変調できるようにすると便
利である。このように構成すれば、各レーザー70〜7
2自身の発光強度が揃うようにレーザーを選ばなくても
各レーザー光の強度をほぼ一様にすることができるし、
所定の波長のレーザー光の強度を他の波長のレーザー光
の強度より弱めてやるなどして、ウェハアライメントマ
ーク37の観察条件を変更することができる。
Although not shown in FIG. 7, when a plurality of lasers 70 to 72 having different oscillation wavelengths are used as an observation light source as in this embodiment, the optical axis is located immediately after the light exit of each laser 70 to 72. It is convenient to provide a polarizing plate that can be rotated about a rotation axis and an ND filter that has variable density so that the intensity of the laser light supplied by each of the lasers 70 to 72 can be modulated. With this configuration, each laser 70-7
It is possible to make the intensity of each laser beam almost uniform without selecting lasers so that the emission intensity of each laser beam is the same.
The observation conditions for the wafer alignment mark 37 can be changed by making the intensity of the laser beam of a predetermined wavelength weaker than the intensity of the laser beam of other wavelengths.

以上説明した各実施例では、補助光学系31が楔形透明
部材11平行平面板2,3、平行平面板4A。
In each of the embodiments described above, the auxiliary optical system 31 includes the wedge-shaped transparent member 11, the parallel plane plates 2 and 3, and the parallel plane plate 4A.

4Bを有するものであったが、本発明では少なくとも楔
形透明部材lを備えることにより各波長の結像光束の主
光線を互いに平行にして、観察性能を向上させるから、
他の部材2.3.4A、 4Bは必ずしも必要ではない
4B, but in the present invention, by providing at least the wedge-shaped transparent member l, the chief rays of the imaging light beams of each wavelength are made parallel to each other, thereby improving observation performance.
Other members 2.3.4A, 4B are not necessarily required.

第8図は本発明を半導体製造用の縮小投影露光装置に適
用した第4実施例を示す概略図であり、第6図に示した
第2実施例の変形例である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing a fourth embodiment in which the present invention is applied to a reduction projection exposure apparatus for semiconductor manufacturing, and is a modification of the second embodiment shown in FIG.

本実施例と第2実施例との相違点は補助光学系31の構
成のみであり、他の構成は全く同一である。
The only difference between this embodiment and the second embodiment is the configuration of the auxiliary optical system 31, and the other configurations are completely the same.

従って、第8図において第6図と同一の部材には第6図
と同じ符号が用いられている。
Therefore, in FIG. 8, the same reference numerals as in FIG. 6 are used for the same members as in FIG. 6.

第2実施例では、補助光学系31が楔形透明部材1、平
行平面板2.3.4A、 4Bを備えていたが、本実施
例の補助光学系31は楔形透明部材1と平行平面板4A
、4Bのみを備え、平行平面板2.3は備えていない。
In the second embodiment, the auxiliary optical system 31 was equipped with the wedge-shaped transparent member 1 and the parallel plane plates 2.3.4A and 4B, but the auxiliary optical system 31 of the present embodiment includes the wedge-shaped transparent member 1 and the parallel plane plate 4A.
, 4B, but not the parallel plane plate 2.3.

本実施例では、フィルター44により互いに波長が異な
るものの比較的その差が小さい波長λ8.λ2を有する
光束を抽出しており、楔形透明部材1によって、投影レ
ンズ系13からの互いに波長が異なる結像光束の主光線
を互いに平行にする際、馬主光線の光路がほぼ一致する
ように補助光学系31が構成しである。従って、第2実
施例において、互いに波長が異なる結像光束の主光線を
一致させるために用いた平行平面板2と平行平面板2で
主として生じるコマ収差を補正するために用いた平行平
面板3が排除できて、補助光学系31の構成が簡便にな
った。
In this embodiment, although the wavelengths are different from each other due to the filter 44, the difference is relatively small. λ2 is extracted, and the wedge-shaped transparent member 1 assists in making the principal rays of the imaging light beams having different wavelengths from the projection lens system 13 parallel to each other so that the optical paths of the principal rays almost coincide. It consists of an optical system 31. Therefore, in the second embodiment, the plane-parallel plate 2 used to match the chief rays of the imaging light beams having different wavelengths and the plane-parallel plate 3 used to correct the coma that mainly occurs in the plane-parallel plate 2. can be eliminated, and the configuration of the auxiliary optical system 31 is simplified.

本実施例において、補助光学系31の収差補正機能を向
上させるためには、楔形透明部材1を一方が高分散の楔
形部材と他方が低分散の楔形部材とを貼り合せて成る色
消し部材とすれば良い。
In this embodiment, in order to improve the aberration correction function of the auxiliary optical system 31, the wedge-shaped transparent member 1 is an achromatic member made by laminating a wedge-shaped member with high dispersion on one side and a wedge-shaped member with low dispersion on the other side. Just do it.

以上、第4図乃至第8図に示した実施例では、補助光学
系31と投影レンズ系13が互いに波長が異なる複数の
光でウェハ12を照明する時に用いられていたが、これ
らの系を介さずウェハ12を照明することもできる。例
えば、投影レンズ系13とXYステージ34の間の空間
から所定の入射角でレーザー光をウェハ12上に向けて
、ウェハ12上のアライメントマーク37を照明できる
。この時、投影レンズ系13、補助光学系31を介して
撮像装置上に形成されるマーク像は、主としてウェハア
ライメントマーク37のエツジで生じた回折光によるも
のである。
As described above, in the embodiments shown in FIGS. 4 to 8, the auxiliary optical system 31 and the projection lens system 13 are used to illuminate the wafer 12 with a plurality of lights having different wavelengths. It is also possible to illuminate the wafer 12 without using it. For example, the alignment mark 37 on the wafer 12 can be illuminated by directing a laser beam onto the wafer 12 at a predetermined angle of incidence from the space between the projection lens system 13 and the XY stage 34 . At this time, the mark image formed on the imaging device via the projection lens system 13 and the auxiliary optical system 31 is mainly due to the diffracted light generated at the edge of the wafer alignment mark 37.

又、前記実施例の如く、互いに異なる波長を有する光で
ウェハアライメントマークの像を撮像装置上に形成する
時に各光による像を同時に形成する以外に、各波長によ
る光で順次ウェハアライメントマーク像を撮像装置上に
形成することもできる。このような像形成方法を例えば
第7図に示した装置で行う場合、各々単色の光を放射す
るレーザー70、71. ’72を順次発振させて、撮
像装置64上に互いに色(波長)が異なる3色のウェハ
アライメントマーク像を順次形成し、3色の像の各ビデ
オ信号の取り込み及び各ビデオ信号毎のウェハ12の位
置ズレ量(位置データ)の検出を行う。そして、これら
の3稲類のビデオ信号から得た複数個の位置データに基
づいて(例えば各データの平均値を求めて)ウェハの位
置情報(位置ズレ量)を求める。また、ウェハの位置情
報を求める際に必ず全ての色の像に基づいた位置データ
を用いる必要はなく、他の位置データと大きく値が異な
る異常値をもつデータを判別して、この異常値データは
ウェハの位置情報を求めるための処理に使用しないよう
にし、残りのデータだけを使用して位置情報を求めると
良い。
Furthermore, when forming images of the wafer alignment mark on the imaging device using light having different wavelengths as in the above embodiment, instead of simultaneously forming images using each light, it is possible to sequentially form wafer alignment mark images using light having different wavelengths. It can also be formed on the imaging device. When such an image forming method is carried out using, for example, the apparatus shown in FIG. 7, lasers 70, 71 . '72 is sequentially oscillated to sequentially form wafer alignment mark images of three colors (wavelengths) different from each other on the imaging device 64, and each video signal of the three color images is captured and the wafer alignment mark image of each video signal is The amount of positional deviation (position data) is detected. Then, based on a plurality of pieces of position data obtained from the video signals of these three rice species (for example, by finding the average value of each data), the position information (positional shift amount) of the wafer is found. Furthermore, when obtaining wafer position information, it is not always necessary to use position data based on images of all colors; instead, it is necessary to identify data with abnormal values that are significantly different from other position data, and use this abnormal value data. It is better not to use the data in the process to obtain the wafer position information, and only use the remaining data to obtain the position information.

本発明を適用する機器として、ここまでは半導体製造用
の投影露光装置を例示してきたが、この種の投影装置に
限らず様々な投影装置に、本発明は適用可能である。ま
た、半導体製造用投影露光装置に適用する場合であって
も、前記各実施例で示された様に、ウェハアライメント
マークを観察して、ウェハの投影レンズ系の光軸と直交
する平面内に関する位置情報を得る以外に、ウェハ上に
形成した所定のマークを観察し、ウェハの投影レンズ系
の光軸方向に関する位置情報を得るようにすることもで
きる。この時には、マーク像のコントラストを検出する
Although a projection exposure apparatus for semiconductor manufacturing has been exemplified as an apparatus to which the present invention is applied, the present invention is applicable not only to this type of projection apparatus but also to various other projection apparatuses. Furthermore, even when applied to a projection exposure apparatus for semiconductor manufacturing, as shown in each of the above embodiments, the wafer alignment mark can be observed and In addition to obtaining positional information, it is also possible to obtain positional information regarding the optical axis direction of the projection lens system of the wafer by observing a predetermined mark formed on the wafer. At this time, the contrast of the mark image is detected.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上、本発明では、ウェハなどの物体を互いに波長が異
なる複数の光(多色光)で照明し、投影光学系を介して
観察する時、投影光学系からの互いに波長が異なる複数
の結像光束の主光線を互いに平行にするようにしても投
影光学系の瞳の色収差を補正するので、ウェハなどの物
体の投影光学系の光軸方向の変位によらず安定した観察
が行える。
As described above, in the present invention, when an object such as a wafer is illuminated with a plurality of lights (polychromatic lights) having different wavelengths and is observed through a projection optical system, a plurality of imaging light beams having different wavelengths are emitted from the projection optical system. Since the chromatic aberration of the pupil of the projection optical system is corrected even if the principal rays of the images are made parallel to each other, stable observation of an object such as a wafer can be performed regardless of the displacement of the projection optical system in the optical axis direction.

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

第1図は本発明の基本概念を示す説明図。 第2図は楔形透明部材の作用を示す説明図。 第3図(A)、(B)はメリジオナル面内方向に関して
傾けた一対の平行平板の作用を示す説明図。 第4図は本発明を半導体製造用投影露光装置に適用した
第1実施例を示す概略図。 第5図は第4図に示す装置の変形例を示す部分的概略図
。 第6図は本発明を半導体製造用投影露光装置に適用した
第2実施例を示す概略図。 第7図は本発明を半導体製造用投影露光装置に適用した
第3実施例を示す概略図。 第8図は本発明を半導体製造用投影露光装置に適用した
第4実施例を示す概略図。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the basic concept of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the action of the wedge-shaped transparent member. FIGS. 3(A) and 3(B) are explanatory diagrams showing the action of a pair of parallel flat plates tilted with respect to the meridional in-plane direction. FIG. 4 is a schematic diagram showing a first embodiment in which the present invention is applied to a projection exposure apparatus for semiconductor manufacturing. FIG. 5 is a partial schematic diagram showing a modification of the device shown in FIG. 4. FIG. 6 is a schematic diagram showing a second embodiment in which the present invention is applied to a projection exposure apparatus for semiconductor manufacturing. FIG. 7 is a schematic diagram showing a third embodiment in which the present invention is applied to a projection exposure apparatus for semiconductor manufacturing. FIG. 8 is a schematic diagram showing a fourth embodiment in which the present invention is applied to a projection exposure apparatus for semiconductor manufacturing.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)第1物体のパターンを第2物体上に投影する投影
光学系を介して前記第2物体を観察する方法であって、
前記第2物体を互いに波長が異なる複数の光で照明する
段階と、前記投影光学系からの前記第2物体に関する互
いに波長が異なる複数の結像光束の主光線が互いに平行
になるよう補正する段階と、該補正段階後、前記複数の
結像光束により形成した前記第2物体の像を観察する段
階とを有する観察方法。
(1) A method of observing the second object through a projection optical system that projects a pattern of the first object onto the second object,
illuminating the second object with a plurality of lights having different wavelengths; and correcting principal rays of a plurality of imaging light beams having different wavelengths from the projection optical system regarding the second object so that they become parallel to each other. and, after the correction step, observing an image of the second object formed by the plurality of imaging light beams.
(2)第1物体のパターンを第2物体上に投影する投影
光学系を介して前記第2物体を観察する装置であって、
前記第2物体を互いに波長が異なる複数の光で照明する
照明手段と、前記投影光学系からの前記第2物体に関す
る互いに波長が異なる複数の結像光束を受けて前記第2
物体の像を形成する像形成光学系とを備え、該像形成光
学系が前記複数の結像光束の主光線を互いに平行にする
補正手段を有する観察装置。
(2) A device for observing the second object through a projection optical system that projects a pattern of the first object onto the second object,
an illumination unit for illuminating the second object with a plurality of lights having different wavelengths;
An observation device comprising an image forming optical system that forms an image of an object, the image forming optical system having a correction means for making principal rays of the plurality of imaging light beams parallel to each other.
(3)前記補正手段が楔形の透光性部材より成る特許請
求の範囲第(2)項記載の観察装置。
(3) The observation device according to claim (2), wherein the correction means comprises a wedge-shaped transparent member.
(4)前記照明手段が、前記第1物体のパターンを投影
する時に使用する光の波長とは異なる波長を有する前記
波長が異なる複数の光で前記第2物体を照明する特許請
求の範囲第(3)項記載の観察装置。
(4) The illumination means illuminates the second object with a plurality of lights having different wavelengths from the wavelength of the light used to project the pattern on the first object. Observation device described in section 3).
(5)前記像形成光学系が、前記楔形透光性部材からの
前記複数の結像光束を受けて、前記複数の結像光束の主
光線を互いにほぼ一致せしめるよう前記投影光学系のメ
リジオナル面内で光軸に対して傾けた第1平行平板と該
第1平行平板で発生するコマ収差を補正するよう前記メ
リジオナル面内で光軸に対して傾けた第2平行平板とを
有する特許請求の範囲第(3)項記載の観察装置。
(5) The image forming optical system receives the plurality of imaging light beams from the wedge-shaped transparent member, and the meridional surface of the projection optical system is configured to cause principal rays of the plurality of imaging light beams to substantially coincide with each other. A first parallel flat plate tilted with respect to the optical axis within the meridional plane and a second parallel flat plate tilted with respect to the optical axis within the meridional plane to correct comatic aberration occurring in the first parallel flat plate. Observation device according to scope (3).
(6)前記像形成光学系が、前記投影光学系と前記楔形
透光性部材と前記第1と第2平行平板より成る系で発生
する非点収差を補正するよう前記投影光学系のサジタル
面内で光軸に対し互いに逆方向に同じ角度で傾いた一対
の平行平板を有する観察装置。
(6) The image forming optical system is arranged such that the sagittal surface of the projection optical system is configured to correct astigmatism occurring in the system consisting of the projection optical system, the wedge-shaped transparent member, and the first and second parallel flat plates. An observation device that has a pair of parallel flat plates tilted at the same angle in opposite directions with respect to the optical axis.
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5659384A (en) * 1993-04-09 1997-08-19 Canon Kabushiki Kaisha Position detection apparatus and method
US5790258A (en) * 1993-02-26 1998-08-04 Canon Kabushiki Kaisha Position detecting device
US5808724A (en) * 1995-03-24 1998-09-15 Canon Kabushiki Kaisha Illumination method and system having a first optical element at a position optically conjugate with an object and a second optical element closer to the object and on a pupil plane of the system
US5999270A (en) * 1995-04-13 1999-12-07 Canon Kabushiki Kaisha Projection exposure apparatus and microdevice manufacturing method using the same
US6707533B2 (en) 2000-11-22 2004-03-16 Canon Kabushiki Kaisha Detection apparatus and exposure apparatus using the same
JP2006031013A (en) * 2004-07-16 2006-02-02 Carl Zeiss Jena Gmbh Correction device for optical arrangement and confocal microscope with such device
US7193231B2 (en) 2002-08-29 2007-03-20 Asml Netherlands B.V. Alignment tool, a lithographic apparatus, an alignment method, a device manufacturing method and device manufactured thereby
JP2007324338A (en) * 2006-05-31 2007-12-13 Nikon Corp Mark position detector and adjusting method
JP2008286607A (en) * 2007-05-16 2008-11-27 Nikon Corp Position detection device, wafer stacking device, method of manufacturing three-dimensional laminated semiconductor device, exposure device, and method of manufacturing device
JP2013217826A (en) * 2012-04-11 2013-10-24 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Surface change detector by laser light
KR20160109006A (en) * 2015-03-09 2016-09-21 더인터맥스(주) A Pocket Zipper Having Curved Shape
WO2024057622A1 (en) * 2022-09-16 2024-03-21 株式会社Screenホールディングス Optical device, exposure device, and exposure method

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5790258A (en) * 1993-02-26 1998-08-04 Canon Kabushiki Kaisha Position detecting device
US5659384A (en) * 1993-04-09 1997-08-19 Canon Kabushiki Kaisha Position detection apparatus and method
US5808724A (en) * 1995-03-24 1998-09-15 Canon Kabushiki Kaisha Illumination method and system having a first optical element at a position optically conjugate with an object and a second optical element closer to the object and on a pupil plane of the system
US5999270A (en) * 1995-04-13 1999-12-07 Canon Kabushiki Kaisha Projection exposure apparatus and microdevice manufacturing method using the same
US6707533B2 (en) 2000-11-22 2004-03-16 Canon Kabushiki Kaisha Detection apparatus and exposure apparatus using the same
US7193231B2 (en) 2002-08-29 2007-03-20 Asml Netherlands B.V. Alignment tool, a lithographic apparatus, an alignment method, a device manufacturing method and device manufactured thereby
JP2006031013A (en) * 2004-07-16 2006-02-02 Carl Zeiss Jena Gmbh Correction device for optical arrangement and confocal microscope with such device
JP2007324338A (en) * 2006-05-31 2007-12-13 Nikon Corp Mark position detector and adjusting method
JP2008286607A (en) * 2007-05-16 2008-11-27 Nikon Corp Position detection device, wafer stacking device, method of manufacturing three-dimensional laminated semiconductor device, exposure device, and method of manufacturing device
JP2013217826A (en) * 2012-04-11 2013-10-24 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Surface change detector by laser light
KR20160109006A (en) * 2015-03-09 2016-09-21 더인터맥스(주) A Pocket Zipper Having Curved Shape
WO2024057622A1 (en) * 2022-09-16 2024-03-21 株式会社Screenホールディングス Optical device, exposure device, and exposure method

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