JPH0723933B2 - 光路長補償光学系 - Google Patents
光路長補償光学系Info
- Publication number
- JPH0723933B2 JPH0723933B2 JP60182436A JP18243685A JPH0723933B2 JP H0723933 B2 JPH0723933 B2 JP H0723933B2 JP 60182436 A JP60182436 A JP 60182436A JP 18243685 A JP18243685 A JP 18243685A JP H0723933 B2 JPH0723933 B2 JP H0723933B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- objective lens
- optical path
- reflecting means
- path length
- alignment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、光学装置における光路長補償光学系、特に半
導体製造のフォトリソグラフィ工程で使用される露光装
置のアライメント光学系に好適な光路長補償光学系に関
する。
導体製造のフォトリソグラフィ工程で使用される露光装
置のアライメント光学系に好適な光路長補償光学系に関
する。
近年、半導体集積回路の高集積化に伴い、フォトリソグ
ラフィ工程に用いられる露光装置もコンタクト方式やミ
ラープロジェクション方式から、より微細な転写が可能
な縮小投影露光方式へと移向が目ざましい。この方式
は、縮小投影型露光装置(以下「ステッパー」と称す
る。)により、レティクルのパターンをウエハに縮小転
写する方式である。通常、100mm角〜75mm角のレティク
ルパターンを、投影レンズにより1/10〜1/5に縮小し、
直径100mm〜150mm程度のウエハに、ステップ・アンド・
リピートと呼ばれる干渉計基準で送られるステージの移
動操作を伴って10mm角〜15mm角の露光領域で順次露光し
て転写が行われる。
ラフィ工程に用いられる露光装置もコンタクト方式やミ
ラープロジェクション方式から、より微細な転写が可能
な縮小投影露光方式へと移向が目ざましい。この方式
は、縮小投影型露光装置(以下「ステッパー」と称す
る。)により、レティクルのパターンをウエハに縮小転
写する方式である。通常、100mm角〜75mm角のレティク
ルパターンを、投影レンズにより1/10〜1/5に縮小し、
直径100mm〜150mm程度のウエハに、ステップ・アンド・
リピートと呼ばれる干渉計基準で送られるステージの移
動操作を伴って10mm角〜15mm角の露光領域で順次露光し
て転写が行われる。
半導体の製造工程では、同一の露光領域に対しても、十
数回の露光とプロセス処理とが繰り返して行われ、その
際、前工程で転写されたパターンに新たなレティクルパ
ターンを所望の精度で光学的に重ねて転写するいわゆる
アライメントが必要となる。この場合、理想的には前工
程で転写されたウエハ上のパターン内に含まれるアライ
メントマークに、新たなレティクルパターン内に含まれ
るアライメントマークを縮小投影レンズを介して露光と
ほぼ同じ波長で重ね合わせて確認し、次の露光に移向す
ることが望ましい。このように正確を期する為、一回の
露光毎にアライメントを行い、一回に露光する部分のみ
をアライメントする方法をダイ・バイ・ダイ・アライメ
ントと称するが、このダイ・バイ・ダイ・アライメント
には、アライメント光学系をレティクル上のアライメン
トマークに一致させることが必要である。このアライメ
ントマークは、レティクル上のパターンの周辺に設けら
れているが、半導体回路の設計によりパターンのサイズ
が異なるため、アライメント光学系をそのアライメント
マークに一致させるためには、パターンの異なるサイズ
に応じて、アライメント光学系を移動させることが必須
となる。
数回の露光とプロセス処理とが繰り返して行われ、その
際、前工程で転写されたパターンに新たなレティクルパ
ターンを所望の精度で光学的に重ねて転写するいわゆる
アライメントが必要となる。この場合、理想的には前工
程で転写されたウエハ上のパターン内に含まれるアライ
メントマークに、新たなレティクルパターン内に含まれ
るアライメントマークを縮小投影レンズを介して露光と
ほぼ同じ波長で重ね合わせて確認し、次の露光に移向す
ることが望ましい。このように正確を期する為、一回の
露光毎にアライメントを行い、一回に露光する部分のみ
をアライメントする方法をダイ・バイ・ダイ・アライメ
ントと称するが、このダイ・バイ・ダイ・アライメント
には、アライメント光学系をレティクル上のアライメン
トマークに一致させることが必要である。このアライメ
ントマークは、レティクル上のパターンの周辺に設けら
れているが、半導体回路の設計によりパターンのサイズ
が異なるため、アライメント光学系をそのアライメント
マークに一致させるためには、パターンの異なるサイズ
に応じて、アライメント光学系を移動させることが必須
となる。
さらに、高精度のダイ・バイ・ダイ・アライメントを実
現するためには、レティクルとウエハとのアライメント
マークの合致の確認ばかりでなく、自動的にアライメン
トを行うためには、そのアライメントを光電的に高い精
度で検出する必要がある。その為には、フーリエ変換面
としてのアライメント光学系の瞳位置でアライメント信
号を検出する必要が有り、その瞳位置は、アライメント
光学系の移動にも拘らず不変に維持されることが望まし
い。
現するためには、レティクルとウエハとのアライメント
マークの合致の確認ばかりでなく、自動的にアライメン
トを行うためには、そのアライメントを光電的に高い精
度で検出する必要がある。その為には、フーリエ変換面
としてのアライメント光学系の瞳位置でアライメント信
号を検出する必要が有り、その瞳位置は、アライメント
光学系の移動にも拘らず不変に維持されることが望まし
い。
一方、平行光束中に斜設された一対の平面鏡を平行移動
させて光路長の補正で行ういわゆるオプチカル・トロン
ボーンの技術が投影検査機などに用いられて従来からよ
く知られているが、このオプチカル・トロンボーン光学
系を用いて、像および瞳の共役関係を維持させた投影型
露光装置が、例えば特開昭58−150924号公報により公開
され、既に公知である。この公開特許公報中の実施例に
用いられているアライメント光学系においては、レティ
クル上の一方向(x方向)のアライメントマークの位置
の変化に対する光路長の変化のみが補正できるように構
成されているため、次のような欠点が有る。
させて光路長の補正で行ういわゆるオプチカル・トロン
ボーンの技術が投影検査機などに用いられて従来からよ
く知られているが、このオプチカル・トロンボーン光学
系を用いて、像および瞳の共役関係を維持させた投影型
露光装置が、例えば特開昭58−150924号公報により公開
され、既に公知である。この公開特許公報中の実施例に
用いられているアライメント光学系においては、レティ
クル上の一方向(x方向)のアライメントマークの位置
の変化に対する光路長の変化のみが補正できるように構
成されているため、次のような欠点が有る。
ダイ・バイ・ダイ・アライメントでは、露光波長とほぼ
同一の波長の光でアライメントの確認が一般に行われる
為、アライメントの際に、そのとき使用されるウエハ上
のアライメントマークが露光され、プロセスを径た後は
消滅してしまうので再使用不能である。従って、次のア
ライメントのときには、その消滅したアライメントマー
クに隣接したy方向の未露光マークを用いてアライメン
トを行う必要が有る。その為、パターンサイズの大小お
よび各露光工程時のアライメントマークの位置を考慮す
ると、レティクルに対向するアライメント光学系中の対
物レンズは、1軸(x方向)の移動ばかりで無く平面
(二次元)的に2軸(xy方向)に対して移動可能に構成
することが望ましい。しかもその際にも、高精度のアラ
イメントが行われるためには、フーリエ変換面としての
アライメント光学系の瞳の位置が安定して維持される必
要が有る。しかしながら、前記従来公知のアライメント
光学系においては、対物レンズの一方向(x方向)の移
動に対してのみトロンボーン光学系が有効に作用するよ
うに構成されているため、これに直角な方向(y方向)
のアライメントの際には、アライメント光学系全体をy
方向に移動させなければならず、装置が大型化するばか
りで無く、迅速且つ精密なアライメント動作が不可能に
なる欠点が有る。また、xy方向ばかりで無く回転方向の
アライメントを行うために、レティクルの左右に一組づ
つのアライメント光学系を配置する場合、x方向にはそ
れぞれのアライメント光学系を独立に移動させてアライ
メントを自由に行うことができても、これと直角なy方
向には、左右のアライメント光学系を一体に移動させね
ばならないので、アライメントマークに関する半導体回
路設計がこれにより大きく制約される欠点が有る。
同一の波長の光でアライメントの確認が一般に行われる
為、アライメントの際に、そのとき使用されるウエハ上
のアライメントマークが露光され、プロセスを径た後は
消滅してしまうので再使用不能である。従って、次のア
ライメントのときには、その消滅したアライメントマー
クに隣接したy方向の未露光マークを用いてアライメン
トを行う必要が有る。その為、パターンサイズの大小お
よび各露光工程時のアライメントマークの位置を考慮す
ると、レティクルに対向するアライメント光学系中の対
物レンズは、1軸(x方向)の移動ばかりで無く平面
(二次元)的に2軸(xy方向)に対して移動可能に構成
することが望ましい。しかもその際にも、高精度のアラ
イメントが行われるためには、フーリエ変換面としての
アライメント光学系の瞳の位置が安定して維持される必
要が有る。しかしながら、前記従来公知のアライメント
光学系においては、対物レンズの一方向(x方向)の移
動に対してのみトロンボーン光学系が有効に作用するよ
うに構成されているため、これに直角な方向(y方向)
のアライメントの際には、アライメント光学系全体をy
方向に移動させなければならず、装置が大型化するばか
りで無く、迅速且つ精密なアライメント動作が不可能に
なる欠点が有る。また、xy方向ばかりで無く回転方向の
アライメントを行うために、レティクルの左右に一組づ
つのアライメント光学系を配置する場合、x方向にはそ
れぞれのアライメント光学系を独立に移動させてアライ
メントを自由に行うことができても、これと直角なy方
向には、左右のアライメント光学系を一体に移動させね
ばならないので、アライメントマークに関する半導体回
路設計がこれにより大きく制約される欠点が有る。
本発明は、上記従来装置の欠点を解決し、アライメント
マークの位置の変化に応じて対物レンズを二次元平面内
で自由に移動しても、像および瞳の共役関係が維持でき
る光路長補償光学系を提供することを目的とする。
マークの位置の変化に応じて対物レンズを二次元平面内
で自由に移動しても、像および瞳の共役関係が維持でき
る光路長補償光学系を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために本発明は、前側焦点位置を
物点とし且つ該物点を含む所定の二次元平面に沿って移
動可能な第1対物レンズと、後側焦点位置を像点とする
第2対物レンズと、前記第1対物レンズと前記第2対物
レンズとの間の光路中に該光路に沿って移動可能に配置
された第1反射手段及び第2反射手段とを含み、前記第
1反射手段は、前記第1対物レンズからの光路を前記二
次元平面に沿って所定の角度だけ転向する少なくとも1
個の反射面を有し、前記第2反射手段は前記第1反射手
段からの光を前記第2対物レンズへ導く少なくとも一対
の反射面を有し、前記第1反射手段は、前記第1反射手
段と前記第2反射手段との間の光路長が変化するよう
に、前記二次元平面内の所定の第1方向では前記第1対
物レンズと共に移動可能に構成されると共に、前記第1
対物レンズと前記第1反射手段との間の光路長が前記第
1対物レンズのみの移動によって変化するように、前記
二次元平面内の前記第1方向と直交する第2方向では固
定的に構成され、前記第1反射手段と前記第2反射手段
との間の光路長の変化及び前記第1対物レンズと前記第
1反射手段との間の光路長の変化に際して、前記第1対
物レンズの後側焦点位置と前記第2対物レンズの前側焦
点位置とが常に一致するように、前記第2反射部材が移
動可能に構成することを技術的要点とするものである。
物点とし且つ該物点を含む所定の二次元平面に沿って移
動可能な第1対物レンズと、後側焦点位置を像点とする
第2対物レンズと、前記第1対物レンズと前記第2対物
レンズとの間の光路中に該光路に沿って移動可能に配置
された第1反射手段及び第2反射手段とを含み、前記第
1反射手段は、前記第1対物レンズからの光路を前記二
次元平面に沿って所定の角度だけ転向する少なくとも1
個の反射面を有し、前記第2反射手段は前記第1反射手
段からの光を前記第2対物レンズへ導く少なくとも一対
の反射面を有し、前記第1反射手段は、前記第1反射手
段と前記第2反射手段との間の光路長が変化するよう
に、前記二次元平面内の所定の第1方向では前記第1対
物レンズと共に移動可能に構成されると共に、前記第1
対物レンズと前記第1反射手段との間の光路長が前記第
1対物レンズのみの移動によって変化するように、前記
二次元平面内の前記第1方向と直交する第2方向では固
定的に構成され、前記第1反射手段と前記第2反射手段
との間の光路長の変化及び前記第1対物レンズと前記第
1反射手段との間の光路長の変化に際して、前記第1対
物レンズの後側焦点位置と前記第2対物レンズの前側焦
点位置とが常に一致するように、前記第2反射部材が移
動可能に構成することを技術的要点とするものである。
次に、本発明の実施例を添付の図面に基づいて詳しく説
明する。
明する。
第1図は縮小投影型露光装置に用いられた本発明の実施
例を示す光学系の平面配置図で、第2図は第1図に示す
光学系の立面配置図である。
例を示す光学系の平面配置図で、第2図は第1図に示す
光学系の立面配置図である。
図示されない超高圧水銀灯からの照明光El(g線:435.8
nm)によって平均証明されたレティクルR0上のパターン
は、投影レンズL0(第2図参照)を介してウェハW0上に
投影され、そのウェハW0上にパターン像が投影レンズL0
によって形成される。
nm)によって平均証明されたレティクルR0上のパターン
は、投影レンズL0(第2図参照)を介してウェハW0上に
投影され、そのウェハW0上にパターン像が投影レンズL0
によって形成される。
一方、露光用の照明光Elとほぼ等しい波長(442nm)の
光を発する2個のレーザLA1、LA2(He・Cdレーザ)から
の平行光束は、第1図に示すように互いに直交し、その
交点位置に設けられた透過型スキヤナーS0を通過する。
その透過型スキヤナーS0は紙面に垂直な軸を中心として
回転し、レーザ光束をその回転に応じて平行移動させる
ように構成されている。透過型スキヤナーS0とレーザLA
1、LA2との間には、それぞれシリンドリカルレンズC1、
C2が配置され、レーザ光が透過型スキヤナーS0を通過し
た、点A11、A21の位置で、シリンドリカルレンズの屈折
パワーを有する軸(以下「C軸」という。)方向のレー
ザ光は集束結像し、屈折パワーのかからない軸(以下
「S軸」という。)方向のレーザ光は平行光束のまま進
むように構成されている。なお、これ等のシリンドリカ
ルレンズC1、C2の円柱面の母線(S軸に平行)は紙面に
垂直に設けられている。
光を発する2個のレーザLA1、LA2(He・Cdレーザ)から
の平行光束は、第1図に示すように互いに直交し、その
交点位置に設けられた透過型スキヤナーS0を通過する。
その透過型スキヤナーS0は紙面に垂直な軸を中心として
回転し、レーザ光束をその回転に応じて平行移動させる
ように構成されている。透過型スキヤナーS0とレーザLA
1、LA2との間には、それぞれシリンドリカルレンズC1、
C2が配置され、レーザ光が透過型スキヤナーS0を通過し
た、点A11、A21の位置で、シリンドリカルレンズの屈折
パワーを有する軸(以下「C軸」という。)方向のレー
ザ光は集束結像し、屈折パワーのかからない軸(以下
「S軸」という。)方向のレーザ光は平行光束のまま進
むように構成されている。なお、これ等のシリンドリカ
ルレンズC1、C2の円柱面の母線(S軸に平行)は紙面に
垂直に設けられている。
第1図中で、点A11を通過して左方へ進むレーザ光は、
第8ミラーM18によって下方へ転向され、さらに第7ミ
ラーM17により左方へ転向され、ハーフミラーM16を透過
した後、第5ミラーM15にて上方へ転向して第2対物レ
ンズL12に入射する。この第2対物レンズL12は、後側焦
点位置が点A11と一致するように配置され、C軸のレー
ザ光は、第2対物レンズL12によって平行光束となって
進み、オプチカル・トロンボーンを構成する移動可能な
第4ミラーM14と第3ミラーM13とにより下方へ折り返さ
れ、さらに移動ミラーM12によって右方へ転向されて第
1対物レンズL11に入射する。この第1対物レンズL
11は、前側焦点位置が落射ミラーM11を介してレティク
ルR0のパターン面上の点A12(第2図参照)にくるよう
に配置され、C軸のレーザ光は再びその点A12に集束結
像されるように構成されている。
第8ミラーM18によって下方へ転向され、さらに第7ミ
ラーM17により左方へ転向され、ハーフミラーM16を透過
した後、第5ミラーM15にて上方へ転向して第2対物レ
ンズL12に入射する。この第2対物レンズL12は、後側焦
点位置が点A11と一致するように配置され、C軸のレー
ザ光は、第2対物レンズL12によって平行光束となって
進み、オプチカル・トロンボーンを構成する移動可能な
第4ミラーM14と第3ミラーM13とにより下方へ折り返さ
れ、さらに移動ミラーM12によって右方へ転向されて第
1対物レンズL11に入射する。この第1対物レンズL
11は、前側焦点位置が落射ミラーM11を介してレティク
ルR0のパターン面上の点A12(第2図参照)にくるよう
に配置され、C軸のレーザ光は再びその点A12に集束結
像されるように構成されている。
また、移動ミラーM12は、第3図に示す如くy軸移動装
置Mv1により第1図中で上下方向(y方向)に第1対物
レンズL11および落射ミラーM11と一体に動かされるよう
に構成され、さらに第1対物レンズL11と落射ミラーM11
とは、x軸移動装置Mv2により第1図中で左右方向(x
方向)に移動ミラーM12とは独立して動かされるように
構成されている。この場合、第1対物レンズL11と落射
ミラーM11とは、レティクルR0に平行な二次元平面内
で、x方向とy方向に変位可能に構成され、第1対物レ
ンズL11とレティクルR0との間の光路長は、レティクルR
0の厚さが変らない限り不変である。一方、光路長補正
のためにオプチカル・トロンボーンを構成する一対のミ
ラーM13、M14は、補正移動装置Mv3(第3図参照)によ
って第2対物レンズL12の光軸に沿って一体に動かさ
れ、第1対物レンズL11がx、yいずれの方向に移動し
ても、第2対物レンズL12の前側焦点位置B11が第1対物
レンズL11の後側焦点位置と常に一致するように構成さ
れている。
置Mv1により第1図中で上下方向(y方向)に第1対物
レンズL11および落射ミラーM11と一体に動かされるよう
に構成され、さらに第1対物レンズL11と落射ミラーM11
とは、x軸移動装置Mv2により第1図中で左右方向(x
方向)に移動ミラーM12とは独立して動かされるように
構成されている。この場合、第1対物レンズL11と落射
ミラーM11とは、レティクルR0に平行な二次元平面内
で、x方向とy方向に変位可能に構成され、第1対物レ
ンズL11とレティクルR0との間の光路長は、レティクルR
0の厚さが変らない限り不変である。一方、光路長補正
のためにオプチカル・トロンボーンを構成する一対のミ
ラーM13、M14は、補正移動装置Mv3(第3図参照)によ
って第2対物レンズL12の光軸に沿って一体に動かさ
れ、第1対物レンズL11がx、yいずれの方向に移動し
ても、第2対物レンズL12の前側焦点位置B11が第1対物
レンズL11の後側焦点位置と常に一致するように構成さ
れている。
一方、第2対物レンズL12に入射する平行光束のS軸の
レーザ光は、第2対物レンズL12により第2対物レンズL
12の前側焦点位置B11に集束結像される。第1対物レン
ズL11は、後側焦点位置がこの第2対物レンズL12の前側
焦点位置B11と一致するように配置されているので、S
軸のレーザ光は、第1対物レンズL11によって再び平行
光束となる。すなわち、第2対物レンズL12と第1対物
レンズL11とでS軸のレーザ光に関してアフォーカル系
が構成される。そのため、第1対物レンズL11により、
C軸のレーザ光は、レティクルR0上の前側焦点位置A12
に集束結像され、S軸のレーザ光は平行光束となる。従
って、レティクルR0上のA12点におけるレーザ光束はx
方向に長く伸びた楕円状ビームとなる。
レーザ光は、第2対物レンズL12により第2対物レンズL
12の前側焦点位置B11に集束結像される。第1対物レン
ズL11は、後側焦点位置がこの第2対物レンズL12の前側
焦点位置B11と一致するように配置されているので、S
軸のレーザ光は、第1対物レンズL11によって再び平行
光束となる。すなわち、第2対物レンズL12と第1対物
レンズL11とでS軸のレーザ光に関してアフォーカル系
が構成される。そのため、第1対物レンズL11により、
C軸のレーザ光は、レティクルR0上の前側焦点位置A12
に集束結像され、S軸のレーザ光は平行光束となる。従
って、レティクルR0上のA12点におけるレーザ光束はx
方向に長く伸びた楕円状ビームとなる。
また一方、別のレーザLA2から出たレーザ光は点A21にお
いてC軸が結像した後、第1図中で左側の送光系とほぼ
左右対称に配置された第7ミラーM27、ハーフミラー
M26、第5ミラーM25、第2対物レンズL22、オプチカル
・トロンボーンを構成する第4ミラーM24、第3ミラーM
23および移動ミラーM22を介して進み、点B21にS軸のレ
ーザ光が結像され、さらに進んで第1対物レンズL21、
落射ミラーM21を介してC軸のレーザ光がレティクルR0
上の点A22に結像される。上記の各光学要素の構成は前
述の左側の送光系と同一であるから、その詳しい説明は
省略する。また、上記の光学系を移動させる移動装置も
同様であるため、その説明は省略されている。
いてC軸が結像した後、第1図中で左側の送光系とほぼ
左右対称に配置された第7ミラーM27、ハーフミラー
M26、第5ミラーM25、第2対物レンズL22、オプチカル
・トロンボーンを構成する第4ミラーM24、第3ミラーM
23および移動ミラーM22を介して進み、点B21にS軸のレ
ーザ光が結像され、さらに進んで第1対物レンズL21、
落射ミラーM21を介してC軸のレーザ光がレティクルR0
上の点A22に結像される。上記の各光学要素の構成は前
述の左側の送光系と同一であるから、その詳しい説明は
省略する。また、上記の光学系を移動させる移動装置も
同様であるため、その説明は省略されている。
第2図において、レティクルR0の下面(パターン面)と
ウエハW0の上面(転写面)とは縮小投影レンズL0に関
し、像共役な位置に設置され、また、その縮小投影レン
ズL0は物体側(レティクルR0側)と像側(ウエハW0側)
との主光線が共に光軸に平行で両側でテレセントリック
になるように構成されている。その為、レティクルR0上
の点A12に結像されたC軸のレーザ光は、第2図に示す
如く縮小投影レンズL0の瞳位置B0を通りウェハW0上の点
A13に再結像される。また、S軸のレーザ光は瞳位置B0
に集束結像され、像側では再び平行光束となって点A13
に達する。同様にして、レティクルR0上の点A22に結像
されたC軸のレーザ光は瞳位置B0を通り、ウエハW0上の
点A23に再結像され、また、S軸のレーザ光は、瞳位置B
0集束結像され、像側では平行光束となって点A23に達す
る。すなわち、上記の送光系では、左側のオプチカル・
トロンボーン系を通るレーザ光は、互いに像共役な点A
11、A12、A13において楕円ビームとなり、また、右側で
は、像共役点A21、A22、A23において同様に楕円ビーム
となる。従って、レティクルR0上のアライメントマーク
とウエハW0上のアライメントマークとは、その楕円ビー
ムによって楕円の短軸(レーザ光のC軸)方向に透過型
スキヤナーS0の回転に従って走査される。
ウエハW0の上面(転写面)とは縮小投影レンズL0に関
し、像共役な位置に設置され、また、その縮小投影レン
ズL0は物体側(レティクルR0側)と像側(ウエハW0側)
との主光線が共に光軸に平行で両側でテレセントリック
になるように構成されている。その為、レティクルR0上
の点A12に結像されたC軸のレーザ光は、第2図に示す
如く縮小投影レンズL0の瞳位置B0を通りウェハW0上の点
A13に再結像される。また、S軸のレーザ光は瞳位置B0
に集束結像され、像側では再び平行光束となって点A13
に達する。同様にして、レティクルR0上の点A22に結像
されたC軸のレーザ光は瞳位置B0を通り、ウエハW0上の
点A23に再結像され、また、S軸のレーザ光は、瞳位置B
0集束結像され、像側では平行光束となって点A23に達す
る。すなわち、上記の送光系では、左側のオプチカル・
トロンボーン系を通るレーザ光は、互いに像共役な点A
11、A12、A13において楕円ビームとなり、また、右側で
は、像共役点A21、A22、A23において同様に楕円ビーム
となる。従って、レティクルR0上のアライメントマーク
とウエハW0上のアライメントマークとは、その楕円ビー
ムによって楕円の短軸(レーザ光のC軸)方向に透過型
スキヤナーS0の回転に従って走査される。
次に、アライメント光学系において、上記の送光系とは
逆に光路を辿ってアライメントマークの位置検出が行わ
れる受光系について説明する。この場合、第1図中で左
側の受光系と右側の受光系とは、ほぼ左右対称に配置さ
れ、各部の機能も同一であるから、左側の受光系につい
てのみ詳しく説明し、右側のそれについては説明を省略
する。
逆に光路を辿ってアライメントマークの位置検出が行わ
れる受光系について説明する。この場合、第1図中で左
側の受光系と右側の受光系とは、ほぼ左右対称に配置さ
れ、各部の機能も同一であるから、左側の受光系につい
てのみ詳しく説明し、右側のそれについては説明を省略
する。
ウエハW0上の点A13にあるアライメントマークから反射
されたレーザ光は、縮小投影レンズL0の瞳位置B0と、ウ
エハW0と像共役なレティクルR0上の点A12とを通り、そ
の像共役点A12上にあるアライメントマークからの反射
光と共に、落射ミラーM11にて反射され、第1対物レン
ズL11によって平行光束となる。その平行光束は、縮小
投影レンズL0の瞳位置B0と共役な点B11を通り、移動ミ
ラーM12にて反射され、さらにオプチカル・トロンボー
ンを構成する一対のミラーM13、M14にて反射された後、
第2対物レンズL12に入射する。この第2対物レンズL12
を通過した光は、第5ミラーM15およびハーフミラーM16
にて反射され、瞳結像レンズL13を介して像共役点A14に
達し、この像共役点A14の位置にレティクルR0上のアラ
イメントマークとウエハW0上のアライメントマークとの
像が重畳して結像する。
されたレーザ光は、縮小投影レンズL0の瞳位置B0と、ウ
エハW0と像共役なレティクルR0上の点A12とを通り、そ
の像共役点A12上にあるアライメントマークからの反射
光と共に、落射ミラーM11にて反射され、第1対物レン
ズL11によって平行光束となる。その平行光束は、縮小
投影レンズL0の瞳位置B0と共役な点B11を通り、移動ミ
ラーM12にて反射され、さらにオプチカル・トロンボー
ンを構成する一対のミラーM13、M14にて反射された後、
第2対物レンズL12に入射する。この第2対物レンズL12
を通過した光は、第5ミラーM15およびハーフミラーM16
にて反射され、瞳結像レンズL13を介して像共役点A14に
達し、この像共役点A14の位置にレティクルR0上のアラ
イメントマークとウエハW0上のアライメントマークとの
像が重畳して結像する。
その瞳結像レンズL13は、第2対物レンズL12の前側焦点
位置B11にある瞳を再結像させるために設けられ、瞳結
像レンズL13の後側焦点位置B12は瞳共役な位置となり、
その瞳共役点B12上に空間フィルターF1が配置される。
像共役点A14を通過した光は、空間フィルターF1により
空間周波数フィルタリングがなされ、そのフィルタリン
グされた回折光による物体像がリレーレンズL13により
像共役点A15に形成される。この像共役点A15上に撮像素
子等が設けられ、これからの情報によってアライメント
マークの位置検出が行われる。
位置B11にある瞳を再結像させるために設けられ、瞳結
像レンズL13の後側焦点位置B12は瞳共役な位置となり、
その瞳共役点B12上に空間フィルターF1が配置される。
像共役点A14を通過した光は、空間フィルターF1により
空間周波数フィルタリングがなされ、そのフィルタリン
グされた回折光による物体像がリレーレンズL13により
像共役点A15に形成される。この像共役点A15上に撮像素
子等が設けられ、これからの情報によってアライメント
マークの位置検出が行われる。
次に、上記の受光系において、アライメント準備のため
に、レティクルR0に対して第1図中で左側の第1対物レ
ンズL11が落射ミラーM11と共にレティクルR0に平行な二
次元平面内に動かされ、レティクルR0上の別の位置に設
けられたアライメントマークに光軸を一致させる場合を
考える。いま、落射ミラーM11が第1対物レンズL11と共
に点Oから点Pまで第4図において変位させるものとす
る。その落射ミラーM11の移動量OPはx軸移動装置Mv2と
y軸移動装置Mv1とにより、x方向とy方向に分解され
る。これにより、x方向の移動量Δxだけ移動ミラーM
12と第1対物レンズL11との間の光路長が変化し、y方
向の移動量Δyだけ移動ミラーM12と第3ミラーM13との
間の光路長が変化し、第1対物レンズL11と第2対物レ
ンズL12との間の光路長の変化量はΔx+Δyとなる。
また一方、補正移動装置Mv3によって、第2対物レンズL
12の光軸に沿って移動可能な一対のミラーM13、M14をδ
だけ移動すると、第1対物レンズL11と第2対物レンズL
12までの光路長は2δだけ変化する。従って、落射ミラ
ーM11と第1対物レンズL11とをΔxおよびΔyだけ移動
したときに生じる第1対物レンズL11と第2対物レンズL
12との間の光路長の変化を補正し、光路長を一定に維持
するためには、次の式を満足するように一対のミラーM
13、M14を移動させればよい。
に、レティクルR0に対して第1図中で左側の第1対物レ
ンズL11が落射ミラーM11と共にレティクルR0に平行な二
次元平面内に動かされ、レティクルR0上の別の位置に設
けられたアライメントマークに光軸を一致させる場合を
考える。いま、落射ミラーM11が第1対物レンズL11と共
に点Oから点Pまで第4図において変位させるものとす
る。その落射ミラーM11の移動量OPはx軸移動装置Mv2と
y軸移動装置Mv1とにより、x方向とy方向に分解され
る。これにより、x方向の移動量Δxだけ移動ミラーM
12と第1対物レンズL11との間の光路長が変化し、y方
向の移動量Δyだけ移動ミラーM12と第3ミラーM13との
間の光路長が変化し、第1対物レンズL11と第2対物レ
ンズL12との間の光路長の変化量はΔx+Δyとなる。
また一方、補正移動装置Mv3によって、第2対物レンズL
12の光軸に沿って移動可能な一対のミラーM13、M14をδ
だけ移動すると、第1対物レンズL11と第2対物レンズL
12までの光路長は2δだけ変化する。従って、落射ミラ
ーM11と第1対物レンズL11とをΔxおよびΔyだけ移動
したときに生じる第1対物レンズL11と第2対物レンズL
12との間の光路長の変化を補正し、光路長を一定に維持
するためには、次の式を満足するように一対のミラーM
13、M14を移動させればよい。
δ=(Δx+Δy)/2 ……(1) 上記(1)式に従って、オプチカル・トロンボーンを構
成するミラーM3、M4を移動させれば、常に第2対物レン
ズL12の前側焦点位置を第1対物レンズL11の後側焦点位
置と一致させることができ、第1対物レンズL11を移動
させても像共役点A14は一定に保たれ、また瞳共役点B12
も移動することなく所定の位置に維持される。従って、
常に安定した精度のよいアライメントを行うことが可能
となる。
成するミラーM3、M4を移動させれば、常に第2対物レン
ズL12の前側焦点位置を第1対物レンズL11の後側焦点位
置と一致させることができ、第1対物レンズL11を移動
させても像共役点A14は一定に保たれ、また瞳共役点B12
も移動することなく所定の位置に維持される。従って、
常に安定した精度のよいアライメントを行うことが可能
となる。
右側の受光系についても、同様にして光路長の補正が行
われ、瞳結像レンズL23を介して像共役点A24に物体像が
結像される。さらにその像共役点A24を通過した光は、
瞳結像レンズL23によって形成される瞳共役点B22に設け
られた空間フィルターF2により空間周波数フィルタリン
グがなされ、そのフィルタリングされた回折光による物
体像がリレーレンズL23により像共役点A25に形成され
る。
われ、瞳結像レンズL23を介して像共役点A24に物体像が
結像される。さらにその像共役点A24を通過した光は、
瞳結像レンズL23によって形成される瞳共役点B22に設け
られた空間フィルターF2により空間周波数フィルタリン
グがなされ、そのフィルタリングされた回折光による物
体像がリレーレンズL23により像共役点A25に形成され
る。
なお、レティクルR0の厚さ及び硝種が異なるとき、レテ
ィクルR0上の像共役点A12と第1対物レンズL11との間の
光路長に誤差を生じ、像共役位置A14および瞳共役位置B
12が許容し得ない程に変化する場合が有る。いま、レテ
ィクルR0の屈折率をn、厚さの差をΔtとすると、点A
14から第1対物レンズL11までの光路長の差Δlは、次
の式で与えられる。
ィクルR0上の像共役点A12と第1対物レンズL11との間の
光路長に誤差を生じ、像共役位置A14および瞳共役位置B
12が許容し得ない程に変化する場合が有る。いま、レテ
ィクルR0の屈折率をn、厚さの差をΔtとすると、点A
14から第1対物レンズL11までの光路長の差Δlは、次
の式で与えられる。
Δl=Δt(1−1/n) ……(2) この場合、Δlだけ第1対物レンズL11を落射ミラーM11
に対して変位させると共に、オプチカル・トロンボーン
を構成する一対のミラーM13、M14をΔlの半分だけ移動
させて、第1対物レンズL11と第2対物レンズL12との間
の光路長を不変に保てばよい。また、第1対物レンズL
11を変位させる代わりに、第2対物レンズL12とミラーM
13、M14を適当に変位させることによって、像共役点A14
と瞳共役点B12とを実質的に不変に保つことも可能であ
る。
に対して変位させると共に、オプチカル・トロンボーン
を構成する一対のミラーM13、M14をΔlの半分だけ移動
させて、第1対物レンズL11と第2対物レンズL12との間
の光路長を不変に保てばよい。また、第1対物レンズL
11を変位させる代わりに、第2対物レンズL12とミラーM
13、M14を適当に変位させることによって、像共役点A14
と瞳共役点B12とを実質的に不変に保つことも可能であ
る。
しかし、レティクルR0の厚さが大きく異なる場合には、
上記のような光学素子の微調整にて像及び瞳の共役関係
を完全に維持することが難しくなる。このため、第2図
中に二点鎖線で示したごとく、レティクルR0と落射ミラ
ーM11、M21及び第1対物レンズL11、L21との間にレティ
クルR0をおおうように保護ガラスPを配置し、レティク
ルR0の厚さが変わった場合に保護ガラスPを異なる厚さ
のものに交換すればよい。このとき、レティクルR0の下
面即ちパターン面と第1対物レンズL11、L21との間に介
在する平行平面板としてのレティクルR0と保護ガラスP
との厚さの総和が常に一定となるように構成することが
可能である。従って、この保護ガラスPは、レティクル
R0上にゴムやホコリが付着するのを防止するという本来
の機能に加えて、光路長の補正機能をも具備するもので
ある。
上記のような光学素子の微調整にて像及び瞳の共役関係
を完全に維持することが難しくなる。このため、第2図
中に二点鎖線で示したごとく、レティクルR0と落射ミラ
ーM11、M21及び第1対物レンズL11、L21との間にレティ
クルR0をおおうように保護ガラスPを配置し、レティク
ルR0の厚さが変わった場合に保護ガラスPを異なる厚さ
のものに交換すればよい。このとき、レティクルR0の下
面即ちパターン面と第1対物レンズL11、L21との間に介
在する平行平面板としてのレティクルR0と保護ガラスP
との厚さの総和が常に一定となるように構成することが
可能である。従って、この保護ガラスPは、レティクル
R0上にゴムやホコリが付着するのを防止するという本来
の機能に加えて、光路長の補正機能をも具備するもので
ある。
なお、第1図の実施例においては、オプチカル・トロン
ボーンを構成するミラーを互いに直交する一対の平面鏡
M13、M14またはM23、M24にて形成したが、これをコーナ
ーキューブやハローキューブに置き換えることにより、
ミラーの移動の際の傾きを光学的にキャンセルすること
ができ、移動装置の作製が容易となる。但し、この場
合、コーナーキューブやハローキューブのダハ面の稜線
部にレーザ光が入射すると、レーザ光が散乱されてアラ
イメント精度が低下するため、稜線部に光が入射しない
ように構成することが望ましい。また、上記の実施例に
おいては、レーザビームの走査手段として透過型スキヤ
ナーS0を用いたが、これに限らず反射型スキヤナー等を
用いて投光系を構成してもよいことは言うまでも無い。
ボーンを構成するミラーを互いに直交する一対の平面鏡
M13、M14またはM23、M24にて形成したが、これをコーナ
ーキューブやハローキューブに置き換えることにより、
ミラーの移動の際の傾きを光学的にキャンセルすること
ができ、移動装置の作製が容易となる。但し、この場
合、コーナーキューブやハローキューブのダハ面の稜線
部にレーザ光が入射すると、レーザ光が散乱されてアラ
イメント精度が低下するため、稜線部に光が入射しない
ように構成することが望ましい。また、上記の実施例に
おいては、レーザビームの走査手段として透過型スキヤ
ナーS0を用いたが、これに限らず反射型スキヤナー等を
用いて投光系を構成してもよいことは言うまでも無い。
なおまた、上記の縮小投影型露光装置中に用いられた光
路長補償装置は、アライメント光学系ばかりでなく、顕
微鏡対物レンズを用いる各種測定装置や物点を拡大投影
する投影検査機等に使用しても有効に上記の機能を発揮
できる。
路長補償装置は、アライメント光学系ばかりでなく、顕
微鏡対物レンズを用いる各種測定装置や物点を拡大投影
する投影検査機等に使用しても有効に上記の機能を発揮
できる。
以上の如く本発明によれば、第1対物レンズが二次元平
面内で移動しても、これに追従する移動ミラーM12、M22
(第1反射手段)とトロンボーン光学系M13、M14、
M23、M24(第2反射手段)とはそれぞれ一次元方向の移
動で共役関係が保たれるため、比較的簡単な構成で装置
の高精度化、高信頼性を得ることができ、また、同一の
被検物体等における2点を同時に拡大して位置決め、測
定または検査等を行う場合、複数の対物レンズをそれぞ
れ独立して移動することが可能となるので、装置の使用
範囲が拡大され、取扱いも簡便なものとすることができ
る。
面内で移動しても、これに追従する移動ミラーM12、M22
(第1反射手段)とトロンボーン光学系M13、M14、
M23、M24(第2反射手段)とはそれぞれ一次元方向の移
動で共役関係が保たれるため、比較的簡単な構成で装置
の高精度化、高信頼性を得ることができ、また、同一の
被検物体等における2点を同時に拡大して位置決め、測
定または検査等を行う場合、複数の対物レンズをそれぞ
れ独立して移動することが可能となるので、装置の使用
範囲が拡大され、取扱いも簡便なものとすることができ
る。
第1図は、縮小投影型露光装置のアライメント光学系中
に組み込まれた本発明の実施例を示す光学系の平面配置
図、第2図は、第1図に示す実施例の対物レンズ部分を
示す立面配置図、第3図は、第1図に示す実施例の光学
系移動装置を示す概略平面図、第4図は第1図に示す実
施例における光路長補償説明図である。 〔主要部分の符号の説明〕 A11、A21……後側焦点位置 A12、A22……前側焦点位置 C1、C2……シリンドリカルレンズ L11、L21……第1対物レンズ L12、L22……第2対物レンズ LA1、LA2……レーザ L0……縮小投影レンズ M12、M22……移動ミラー(第1反射手段) M13、M23……第3ミラー(第2反射手段) M14、M24……第4ミラー(第2反射手段) R0……レティクル W0……ウエハ Mv1……y軸移動装置 Mv2……x軸移動装置 Mv3……補正移動装置
に組み込まれた本発明の実施例を示す光学系の平面配置
図、第2図は、第1図に示す実施例の対物レンズ部分を
示す立面配置図、第3図は、第1図に示す実施例の光学
系移動装置を示す概略平面図、第4図は第1図に示す実
施例における光路長補償説明図である。 〔主要部分の符号の説明〕 A11、A21……後側焦点位置 A12、A22……前側焦点位置 C1、C2……シリンドリカルレンズ L11、L21……第1対物レンズ L12、L22……第2対物レンズ LA1、LA2……レーザ L0……縮小投影レンズ M12、M22……移動ミラー(第1反射手段) M13、M23……第3ミラー(第2反射手段) M14、M24……第4ミラー(第2反射手段) R0……レティクル W0……ウエハ Mv1……y軸移動装置 Mv2……x軸移動装置 Mv3……補正移動装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 秀平 東京都品川区西大井1丁目6番3号 日本 光学工業株式会社大井製作所内 (72)発明者 柿崎 幸雄 東京都品川区西大井1丁目6番3号 日本 光学工業株式会社大井製作所内 (56)参考文献 特開 昭58−150924(JP,A)
Claims (2)
- 【請求項1】前側焦点位置を物点とし且つ該物点を含む
所定の二次元平面に沿って移動可能な第1対物レンズ
と、後側焦点位置を像点とする第2対物レンズと、前記
第1対物レンズと前記第2対物レンズとの間の光路中に
該光路に沿って移動可能に配置された第1反射手段及び
第2反射手段とを含み、 前記第1反射手段は、前記第1対物レンズからの光路を
前記二次元平面に沿って所定の角度だけ転向する少なく
とも1個の反射面を有し、 前記第2反射手段は前記第1反射手段からの光を前記第
2対物レンズへ導く少なくとも一対の反射面を有し、 前記第1反射手段は、前記第1反射手段と前記第2反射
手段との間の光路長が変化するように、前記二次元平面
内の所定の第1方向では前記第1対物レンズと共に移動
可能に構成されると共に、前記第1対物レンズと前記第
1反射手段との間の光路長が前記第1対物レンズのみの
移動によって変化するように、前記二次元平面内の前記
第1方向と直交する第2方向では固定的に構成され、 前記第1反射手段と前記第2反射手段との間の光路長の
変化及び前記第1対物レンズと前記第1反射手段との間
の光路長の変化に際して、前記第1対物レンズの後側焦
点位置と前記第2対物レンズの前側焦点位置とが常に一
致するように、前記第2反射部材が移動可能であること
を特徴とする光路長補償光学系。 - 【請求項2】前記第1反射手段の反射面(M12,M22)と
前記第2反射手段の前記一対の反射面(M13,M14;M23,M
24)とは、前記二次元平面(R0)に平行な一平面内に設
けられていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の光路長補償光学系。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60182436A JPH0723933B2 (ja) | 1985-08-20 | 1985-08-20 | 光路長補償光学系 |
| US06/895,953 US4723846A (en) | 1985-08-20 | 1986-08-13 | Optical path length compensating optical system in an alignment apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60182436A JPH0723933B2 (ja) | 1985-08-20 | 1985-08-20 | 光路長補償光学系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6242112A JPS6242112A (ja) | 1987-02-24 |
| JPH0723933B2 true JPH0723933B2 (ja) | 1995-03-15 |
Family
ID=16118234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60182436A Expired - Lifetime JPH0723933B2 (ja) | 1985-08-20 | 1985-08-20 | 光路長補償光学系 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4723846A (ja) |
| JP (1) | JPH0723933B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01321421A (ja) * | 1988-06-24 | 1989-12-27 | Copal Electron Co Ltd | 光走査装置 |
| JP3678192B2 (ja) * | 2001-11-21 | 2005-08-03 | 横河電機株式会社 | 計測装置 |
| DE102017105697B4 (de) * | 2017-03-16 | 2025-12-31 | Ev Group E. Thallner Gmbh | Verfahren und System zur Ausrichtung zweier gegenüberliegend angeordneter optischer Teilsysteme und Kamerachip |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57142612A (en) * | 1981-02-27 | 1982-09-03 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | Alignment optical system of projection type exposure device |
| JPS58150924A (ja) * | 1982-03-04 | 1983-09-07 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 二重共役維持光学系 |
-
1985
- 1985-08-20 JP JP60182436A patent/JPH0723933B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1986
- 1986-08-13 US US06/895,953 patent/US4723846A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6242112A (ja) | 1987-02-24 |
| US4723846A (en) | 1988-02-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5751404A (en) | Exposure apparatus and method wherein alignment is carried out by comparing marks which are incident on both reticle stage and wafer stage reference plates | |
| US7528966B2 (en) | Position detection apparatus and exposure apparatus | |
| JP5743958B2 (ja) | 計測方法、露光方法および装置 | |
| JP4944690B2 (ja) | 位置検出装置の調整方法、位置検出装置、露光装置及びデバイス製造方法 | |
| KR100517159B1 (ko) | 노광장치 및 방법 | |
| JP2005175400A (ja) | 露光装置 | |
| US20020080338A1 (en) | Projection exposure apparatus | |
| US5801816A (en) | Projection exposure apparatus | |
| KR100308608B1 (ko) | 위치맞춤장치및투영노광장치 | |
| JP4497908B2 (ja) | 露光方法及び装置 | |
| JP3555233B2 (ja) | 投影露光装置 | |
| JPH10189443A (ja) | 位置検出用マーク、マーク検出方法及びその装置並びに露光装置 | |
| TW573235B (en) | X-ray projection exposure apparatus, X-ray projection exposure method, and semiconductor device | |
| JP4311713B2 (ja) | 露光装置 | |
| JPH0723933B2 (ja) | 光路長補償光学系 | |
| US20050128455A1 (en) | Exposure apparatus, alignment method and device manufacturing method | |
| JP6061912B2 (ja) | 計測方法、露光方法および装置 | |
| JP2006135015A (ja) | 露光装置 | |
| JPH1064808A (ja) | マスクの位置合わせ方法及び投影露光方法 | |
| JP2004273860A (ja) | 露光方法 | |
| JP2003035511A (ja) | 位置検出装置、および該位置検出装置を備えた露光装置 | |
| JP2569713B2 (ja) | 投影露光装置 | |
| JPH10261576A (ja) | 投影露光装置 | |
| JPH05190420A (ja) | 露光装置及びそれを用いた半導体チップの製造方法 | |
| JP2005322728A (ja) | 露光装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |