JPH08262747A - Projection aligner and production of semiconductor device using the same - Google Patents

Projection aligner and production of semiconductor device using the same

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JPH08262747A
JPH08262747A JP7086197A JP8619795A JPH08262747A JP H08262747 A JPH08262747 A JP H08262747A JP 7086197 A JP7086197 A JP 7086197A JP 8619795 A JP8619795 A JP 8619795A JP H08262747 A JPH08262747 A JP H08262747A
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observing
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恒雄 神田
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Abstract

PURPOSE: To provide a projection aligner with which the alignment of a reticle and wafer with high accuracy is possible and semiconductor devices of a high integration scale are obtainable and a process for producing the semiconductor devices by using the same. CONSTITUTION: This projection aligner has an ejection telecentric projecting lens system 1 which projects the patterns of the reticle 3 as a first object illuminated with the exposure light from an illumination system 4 for exposure onto the wafer 2 of the second object, an observation means which illuminates the alignment marks formed on a wafer surface with the observing light from an illumination system 35 for observation via this projecting lens system 1 and simultaneously detects the relative positional relation between the reticle 3 and the wafer 2 by the observation of the imaging position on the prescribed surface of these marks and a measuring means for the error of the measured value by this observing means based on the focus error on the wafer side of the projecting lens 1. The observing means has a moving mechanism 20 capable of arbitrarily changing the observation position of the wafer mark and a correction optical system 101 for adjusting the optical path of the main ray of the observing light for minimizing the measurement error.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は投影露光装置及びそれを
用いた半導体デバイスの製造方法に関し、特にレチクル
(第1物体)面上に形成されているIC,LSI等の微
細な電子回路パターンを投影レンズ系(投影光学系)に
よりウエハ(第2物体)面上に投影露光し、半導体デバ
イスを製造する際にレチクルとウエハとの相対的な位置
関係を高精度に検出し、高集積度の半導体デバイスを製
造するのに好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure apparatus and a semiconductor device manufacturing method using the same, and more particularly to a fine electronic circuit pattern such as an IC or LSI formed on a reticle (first object) surface. The projection lens system (projection optical system) projects and exposes the surface of the wafer (second object) to detect the relative positional relationship between the reticle and the wafer with high accuracy when manufacturing a semiconductor device. It is suitable for manufacturing semiconductor devices.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイス製造用の投影露光装置で
は、第1物体としてのレチクルの回路パターンを投影レ
ンズ系により第2物体としてのウエハ上に投影し、露光
している。このとき、該投影露光に先立って観察装置を
用いてウエハ面を観察することによりウエハ上のアライ
メントマーク(マーク)を検出し、この検出結果に基づ
いてレチクルとウエハとの位置整合(位置合わせ)、所
謂アライメントを行なっている。
2. Description of the Related Art In a projection exposure apparatus for manufacturing semiconductor devices, a circuit pattern of a reticle as a first object is projected onto a wafer as a second object by a projection lens system for exposure. At this time, an alignment mark (mark) on the wafer is detected by observing the wafer surface with an observing device prior to the projection exposure, and the position alignment (alignment) between the reticle and the wafer is performed based on the detection result. , So-called alignment is performed.

【0003】このときのアライメント精度は観察装置の
光学性能に大きく依存している。この為、観察装置の性
能は露光装置において重要な要素となっている。このよ
うな観察装置を利用してアライメントを行ったものは従
来より種々の方式が提案されている。
The alignment accuracy at this time largely depends on the optical performance of the observation apparatus. Therefore, the performance of the observation device is an important factor in the exposure device. Various methods have been conventionally proposed for those in which alignment is performed using such an observation device.

【0004】例えばウエハ上に塗布されたレジストを感
光させない光(以下、「非露光光」という。)、例えば
He-Neレーザからの波長633nmの光を用いて投影レ
ンズ系を介し(TTL)、ウエハ上のアライメントマー
クを検出する方式、所謂TTLオフアクシス方式があ
る。このTTLオフアクシス方式は投影レンズ系におい
て色収差が多く発生する為、一般に露光位置においてウ
エハとレチクルを同時に観察することができない。この
為ベースライン(アライメント位置でのショット中心と
露光位置でのショット中心の距離)の変動を管理する必
要がある。
For example, light which does not expose the resist coated on the wafer (hereinafter referred to as "non-exposure light"), for example,
There is a so-called TTL off-axis method, which is a method for detecting an alignment mark on a wafer through a projection lens system (TTL) using light with a wavelength of 633 nm from a He-Ne laser. In the TTL off-axis method, since a large amount of chromatic aberration occurs in the projection lens system, it is generally impossible to simultaneously observe the wafer and reticle at the exposure position. Therefore, it is necessary to manage the variation of the baseline (the distance between the shot center at the alignment position and the shot center at the exposure position).

【0005】一方、露光光を用いて投影レンズ系を介し
てウエハ面上のアライメントマークを検出する所謂TT
Lオンアクシス方式がある。このTTLオンアクシス方
式を用いた投影露光装置が、例えば特開昭58−256
38号公報や特開昭63−32303号公報等で提案さ
れている。
On the other hand, the so-called TT which detects the alignment mark on the wafer surface through the projection lens system using the exposure light.
There is an L-on-axis system. A projection exposure apparatus using this TTL on-axis system is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 58-256.
No. 38, JP-A-63-32303, etc.

【0006】これらの公報ではg線(436nm)の光
(露光光)を用いて投影レンズ系によりレチクルの回路
パターンをウエハ上に投影露光する一方、アライメント
系にHe-Cdレーザから放射される波長442nmの光
(アライメント光)を用い、レチクルとウエハの各々の
アライメントマークを検出している。そして投影レンズ
系をレチクル側とウエハ側の双方でテレセントリックと
なるように、所謂両テレセントリックな光学系を構成す
ることによりレチクル側よりウエハ面上を観察する際、
アライメント光の主光線が常にレチクル面に垂直となる
という特徴を利用している。
In these publications, the g-line (436 nm) light (exposure light) is used to project and expose a circuit pattern of a reticle onto a wafer by a projection lens system, while the alignment system is irradiated with a wavelength emitted from a He-Cd laser. Alignment marks of the reticle and the wafer are detected by using 442 nm light (alignment light). When observing the wafer surface from the reticle side by configuring a so-called bi-telecentric optical system so that the projection lens system is telecentric on both the reticle side and the wafer side,
The feature is that the chief ray of the alignment light is always perpendicular to the reticle surface.

【0007】これにより製造するICの種類が変わって
レチクル面上でのパターン寸法が変化してアライメント
系の観察位置を変化させてもレチクル面に入射或は反射
する光の角度を不変とすることができ、この性質を利用
することにより高精度なTTLオンアクシスシステムを
構成している。尚、TTLオンアクシスシステムという
のは露光する投影光学系を介して露光する状態のままで
レチクルとウエハとのアライメントを行うことである。
As a result, even if the type of IC to be manufactured changes and the pattern size on the reticle surface changes to change the observation position of the alignment system, the angle of light incident on or reflected on the reticle surface remains unchanged. By utilizing this property, a highly accurate TTL on-axis system is constructed. The TTL on-axis system is to perform alignment between the reticle and the wafer in a state of being exposed through the projection optical system for exposure.

【0008】又、観察装置の照明光束主光線の角度を偏
向する方式として、特開昭63−56917号公報が提
案されている。本公報では投影光学系の光軸と、アライ
メント光学系のレチクル側観察位置との相対位置を検出
し、検出情報に応じて予め求めた投影レンズの主光線の
傾き角度だけ、観察装置の照明光束主光線角度を偏向す
るものである。
Further, Japanese Patent Laid-Open No. 63-56917 has been proposed as a method for deflecting the angle of the principal ray of the illumination light beam of the observation device. In this publication, the relative position between the optical axis of the projection optical system and the reticle side observation position of the alignment optical system is detected, and only the inclination angle of the chief ray of the projection lens obtained in advance according to the detection information is used to illuminate the observation device. The angle of the chief ray is deflected.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】投影レンズ系を介して
ウエハ面上のアライメントマークを観察する際、投影光
学系の光軸上、特定の位置(像高)だけのアライメント
マークを観察するのであれば、その像高で照明光の主光
線がウエハ面と垂直になるように設定すれば良い。
When observing the alignment mark on the wafer surface through the projection lens system, it is necessary to observe the alignment mark only at a specific position (image height) on the optical axis of the projection optical system. For example, the chief ray of the illumination light may be set to be perpendicular to the wafer surface at the image height.

【0010】しかしながら、例えばオフアクシスアライ
メントの為のベースラインを計測する時、計測像高がレ
チクルの都合上等で変えざるを得なかったり、又TTL
オンアクシスアライメントをする為、或はアライメント
マーク等の配置の為に観察像高を変えなければならない
時がある。このとき投影光学系に瞳の球面収差が残存し
ているとウエハと照明光束の主光線との角度が垂直から
ずれてくる。
However, for example, when measuring a baseline for off-axis alignment, the measured image height has to be changed due to the reticle, and the TTL is required.
There are times when it is necessary to change the observation image height for on-axis alignment or for the arrangement of alignment marks and the like. At this time, if the spherical aberration of the pupil remains in the projection optical system, the angle between the wafer and the principal ray of the illumination light beam deviates from the vertical.

【0011】次に図12を用いて投影光学系に瞳の球面
収差が残存している場合に、主光線がウエハ面に垂直入
射せず、ずれることについて説明する。
Next, with reference to FIG. 12, a description will be given of the case where the chief ray does not vertically enter the wafer surface and deviates when spherical aberration of the pupil remains in the projection optical system.

【0012】図12において1はウエハ2側がテレセン
トリックな投影光学系、2はウエハ、3はレチクルパタ
ーン面、10は投影光学系1内の絞りを示す。投影光学
系1の瞳に球面収差があると図12の各像高A,B,C
においてウエハ2側のどの像高に対しても観察光の主光
線がウエハ面2を垂直にする為には像高Aのレチクル3
側に対応するところで+θ、像高Bのレチクル側に対応
するところで0、像高Cのレチクル側に対応するところ
で−θ分だけ主光線のレチクル3への入射角を傾けなけ
ればならない。各像高に応じてレチクル3への入射角を
変えないとウエハ2への観察光の入射角が投影光学系1
の結像倍率を−1/βとしたとき像高Aでは−βθ、像
高Bでは0、像高Cでは+βθとなる。
In FIG. 12, 1 is a projection optical system in which the wafer 2 side is telecentric, 2 is a wafer, 3 is a reticle pattern surface, and 10 is a diaphragm in the projection optical system 1. If the pupil of the projection optical system 1 has spherical aberration, the image heights A, B, C in FIG.
In order to make the principal ray of the observation light perpendicular to the wafer surface 2 at any image height on the wafer 2 side, the reticle 3 having an image height A is used.
The incident angle of the principal ray to the reticle 3 must be inclined by + θ where it corresponds to the side, 0 where it corresponds to the reticle side of the image height B, and −θ where it corresponds to the reticle side of the image height C. If the incident angle on the reticle 3 is not changed according to each image height, the incident angle of the observation light on the wafer 2 will be the projection optical system 1.
When the image forming magnification is −1 / β, the image height A is −βθ, the image height B is 0, and the image height C is + βθ.

【0013】このようにウエハ2への観察光の入射角が
傾いてしまったとき、図13(A)に示すように+側に
+ μmデフォーカスでΔ1 、−側にD- μmデフォー
カスでΔ2 というようにアライメントマーク位置計測値
がずれる。このため、 +側は、1μmデフォーカスあたり Δ1 /D+ −側は、1μmデフォーカスあたり Δ2 /D- だけ、アライメントマークの計測値がデフォーカス量に
対し、依存性(以下「デフォーカス特性」と呼ぶ。)を
持ってしまう。
[0013] Thus when the incident angle of the observation light to the wafer 2 had tilted, delta 1 in D + [mu] m defocused to + side as shown in FIG. 13 (A), - D on the side - [mu] m de The alignment mark position measurement value deviates from the focus by Δ 2 . For this reason, the + side has Δ 1 / D + per 1 μm defocus, and the − side has Δ 2 / D per 1 μm defocus, and the measured value of the alignment mark has a dependency on the defocus amount (hereinafter referred to as “defocus amount”). It is called "characteristic.").

【0014】前述の特開昭63−32303号公報では
アライメント照明系の一部の光学要素の姿勢を変化させ
て補正を行っている。具体的には光路中のミラー等の角
度を変化させている。この為、補正する為に変化させる
角度はレチクル側の入射角として必要な角度の半分であ
り、微小量な角度となり、高い補正精度を確保すること
は困難であった。
In the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 63-32303, correction is performed by changing the posture of some optical elements of the alignment illumination system. Specifically, the angles of the mirrors and the like in the optical path are changed. Therefore, the angle changed for correction is half the angle required for the incident angle on the reticle side, which is a minute amount of angle, and it has been difficult to secure high correction accuracy.

【0015】前述の特開昭63−56917号公報では
投影光学系の光軸とアライメント光学系の観察位置との
相対位置を検出し、検出情報に応じて予め求めた投影レ
ンズのテレセントリック性のずれ量に対応した角度だ
け、観察装置の照明光束主光線角度を偏向している。こ
の為、補正精度には投影レンズ光軸と観察位置との相対
位置の検出精度が含まれてしまう。
In the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 63-56917, the relative position between the optical axis of the projection optical system and the observation position of the alignment optical system is detected, and the deviation of the telecentricity of the projection lens obtained in advance according to the detected information is detected. The angle of the chief ray of the illumination light flux of the observation device is deflected by an angle corresponding to the amount. Therefore, the correction accuracy includes the detection accuracy of the relative position between the optical axis of the projection lens and the observation position.

【0016】又、予め投影レンズのテレセントリック性
のずれ量に対応した補正テーブルを持つ場合、ずれ量を
設計値により求めると、組立時による調整誤差が残存
し、補正誤差となる。
Further, when the correction table corresponding to the deviation amount of the telecentricity of the projection lens is provided in advance, if the deviation amount is obtained from the design value, the adjustment error due to the assembly remains and the correction error occurs.

【0017】計測によりずれ量を求める場合も観察光源
の交換等による経時変化により補正精度が落ちるという
問題が生じる。補正テーブルを定期的に計測する場合
も、全像高でのデータを再計測しなければならず、多大
な時間を要するという問題が生じる。
Even when the shift amount is obtained by measurement, there is a problem that the correction accuracy is deteriorated due to a change with time due to replacement of the observation light source. Even when the correction table is regularly measured, the data at all image heights must be measured again, which causes a problem that it takes a lot of time.

【0018】補正テーブルを定期的に計測する場合も、
全像高でのデータを再計測しなければならず多大な時間
を要するという問題が生じる。
Even when the correction table is regularly measured,
The data at all image heights must be remeasured, which requires a great deal of time.

【0019】更に、投影レンズのテレセントリック性の
ずれ量以外の要因によるフォーカス誤差に起因する計測
誤差は補正できない。例えば、Z駆動による他成分(斜
めに動いた時)がある場合は、フォーカス誤差に起因す
る計測誤差が発生する。
Furthermore, the measurement error due to the focus error due to factors other than the shift amount of the telecentricity of the projection lens cannot be corrected. For example, when there is another component due to Z drive (when it moves diagonally), a measurement error due to a focus error occurs.

【0020】このように補正テーブルかできない要因の
補正は従来システムでは不可能であり、高精度なアライ
メントは到底望めないものである。
As described above, correction of a factor that cannot be done by the correction table is impossible in the conventional system, and highly accurate alignment cannot be expected at all.

【0021】本発明は、投影光学系を介してウエハ(第
2物体)面上のアライメントマークを観察する際、投影
光学系の瞳に球面収差が多少残存していても種々の像高
において観察光の主光線がウエハ面に垂直に入射できる
ようにしてレチクル(第1物体)とウエハとの相対的な
位置合わせを高精度に行い、高集積度の半導体デバイス
が容易に得られる投影露光装置及びそれを用いた半導体
デバイスの製造方法の提供を目的とする。
According to the present invention, when the alignment mark on the wafer (second object) surface is observed through the projection optical system, the alignment mark is observed at various image heights even if some spherical aberration remains in the pupil of the projection optical system. A projection exposure apparatus that allows a principal ray of light to be incident perpendicularly on a wafer surface to perform relative alignment between a reticle (first object) and a wafer with high accuracy and to easily obtain a highly integrated semiconductor device. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device using the same.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】本発明の投影露光装置
は、 (1−1)露光用照明系からの露光光で照明した第1物
体のパターンを第2物体上に投影する射出テレセントリ
ックな投影レンズ系と、該第2物体に設けたマークを観
察用照明系からの観察光で該投影レンズ系を介して照明
すると共に、該投影レンズ系を介して該マークの所定面
上における結像位置を観察することにより該第1物体と
第2物体の相対的な位置関係を検出する観察手段と該投
影レンズの該第2物体側におけるフォーカス誤差に起因
する該観察手段による計測値の計測誤差を計測する手段
を有した投影露光装置において該観察手段は該第2物体
のマークの観察位置を任意に変えることのできる移動機
構と、該計測誤差を最小にする為、該観察光の主光線の
光路を調整する補正光学系とを有していることを特徴と
している。
A projection exposure apparatus according to the present invention comprises: (1-1) Ejection telecentric projection for projecting a pattern of a first object illuminated by exposure light from an exposure illumination system onto a second object. A lens system and a mark provided on the second object are illuminated with observation light from an observation illumination system through the projection lens system, and an image formation position of the mark on a predetermined surface through the projection lens system. By observing the first object and the second object to detect the relative positional relationship between the first object and the second object, and the measurement error of the measurement value by the observing device due to the focus error of the projection lens on the second object side. In the projection exposure apparatus having a measuring unit, the observing unit has a moving mechanism that can arbitrarily change the observing position of the mark of the second object, and a main beam of the observing light in order to minimize the measuring error. Adjust the optical path It is characterized by having a correction optical system.

【0023】特に、 (1−1−1)前記観察手段は前記観察用照明系からの
観察光をアフォーカル光とするレンズ系を有し、前記補
正光学系は光軸に対し垂直で互いに直交した軸を中心に
傾き調整可能な透明な平行平面板を有し、該平行平面板
は該アフォーカル光路中に設けられており、該平行平面
板の傾きを調整して観察光の光路を光軸に対して平行に
シフトしていること。
In particular, (1-1-1) the observing means has a lens system that uses the observation light from the observation illumination system as afocal light, and the correction optical system is perpendicular to the optical axis and orthogonal to each other. Has a transparent parallel plane plate whose tilt can be adjusted about the axis, and the parallel plane plate is provided in the afocal optical path, and the tilt of the parallel plane plate is adjusted to adjust the optical path of the observation light. Being shifted parallel to the axis.

【0024】(1−1−2)前記観察手段は前記観察用
照明系からの観察光をアフォーカル光として射出させる
レンズ系を有し、前記補正光学系は互いに対向した状態
で光軸を回転中心とする傾き調整可能で双方の間隔を任
意に変えることのできる2つの透明な楔を有する楔部材
を有し、該2つの楔は該アフォーカル光路中に設けられ
ており、該2つの楔の傾き及び間隔を調整して観察光の
光路を光軸に対して平行にシフトしていること。
(1-1-2) The observing means has a lens system for emitting the observation light from the observing illumination system as afocal light, and the correcting optical systems rotate the optical axes in a state of facing each other. There is provided a wedge member having two transparent wedges whose center is adjustable in inclination and whose intervals can be arbitrarily changed, and the two wedges are provided in the afocal optical path, and the two wedges are provided. The optical path of the observation light is shifted parallel to the optical axis by adjusting the inclination and interval of the.

【0025】(1−1−3)前記補正光学系は角度の異
なる複数の楔より成る楔部材を有し、該複数の楔のうち
の1つの楔を選択して光路中に配置して前記観察光の光
路を調整していること。
(1-1-3) The correction optical system has a wedge member composed of a plurality of wedges having different angles, and one of the plurality of wedges is selected and disposed in the optical path. The optical path of the observation light is adjusted.

【0026】(1−1−4)前記移動機構による第2物
体面上のマークの観察位置の変更に伴って前記補正光学
系は観察光の光路を調整していること。
(1-1-4) The correction optical system adjusts the optical path of the observation light in accordance with the change of the observation position of the mark on the second object surface by the moving mechanism.

【0027】(1−1−5)前記観察手段の観察光の光
路調整は前記計測手段の計測結果により行っているこ
と。等、を特徴としている本発明の半導体デバイスの製
造方法は、 (1−2)露光光で照明したレチクル面上のパターンを
射出テレセントリックな投影レンズ系によりウエハ面上
に投影した後に、該ウエハを現像処理工程を介して半導
体デバイスを製造する際、観察手段により該ウエハ面上
のマークを観察用照明系からの観察光で該投影レンズ系
を介して照明し、該投影レンズ系を介して該マークの所
定面上における結像位置を観察して、該レチクルとウエ
ハの相対的な位置関係を検出すると共に、移動機構によ
り該ウエハ面上のマークの観察位置を任意に変えたと
き、補正光学系により該計測誤差を最小にする為、該観
察光の主光線の光路を調整していることを特徴としてい
る。
(1-1-5) The optical path of the observation light of the observation means is adjusted based on the measurement result of the measurement means. The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is characterized in that (1-2) after projecting a pattern on a reticle surface illuminated with exposure light onto a wafer surface by an emission telecentric projection lens system, When a semiconductor device is manufactured through a development process, a mark on the wafer surface is illuminated by observation means with observation light from an observation illumination system through the projection lens system, and the observation lens is illuminated through the projection lens system. When the image forming position of the mark on the predetermined surface is observed to detect the relative positional relationship between the reticle and the wafer, and when the observing position of the mark on the wafer surface is arbitrarily changed by the moving mechanism, the correction optical The system is characterized in that the optical path of the principal ray of the observation light is adjusted in order to minimize the measurement error by the system.

【0028】特に、 (1−2−1)前記観察手段は前記観察用照明系からの
観察光をアフォーカル光とするレンズ系を有し、前記補
正光学系は光軸に対し垂直で互いに直交した軸を中心に
傾き調整可能な透明な平行平面板を有し、該平行平面板
は該アフォーカル光路中に設けられており、該平行平面
板の傾きを調整して観察光の光路を光軸に対して平行に
シフトしていること。
In particular, (1-2-1) the observing means has a lens system that uses the observation light from the observation illumination system as afocal light, and the correction optical system is perpendicular to the optical axis and orthogonal to each other. Has a transparent parallel plane plate whose tilt can be adjusted about the axis, and the parallel plane plate is provided in the afocal optical path, and the tilt of the parallel plane plate is adjusted to adjust the optical path of the observation light. Being shifted parallel to the axis.

【0029】(1−2−2)前記観察手段は前記観察用
照明系からの観察光をアフォーカル光として射出させる
レンズ系を有し、前記補正光学系は互いに対向した状態
で光軸を回転中心とする傾き調整可能で双方の間隔を任
意に変えることのできる2つの透明な楔を有する楔部材
を有し、該2つの楔は該アフォーカル光路中に設けられ
ており、該2つの楔の傾き及び間隔を調整して観察光の
光路を光軸に対して平行にシフトしていること。
(1-2-2) The observing means has a lens system for emitting the observation light from the observing illumination system as afocal light, and the correcting optical systems rotate the optical axes in a state of facing each other. There is provided a wedge member having two transparent wedges whose center is adjustable in inclination and whose intervals can be arbitrarily changed, and the two wedges are provided in the afocal optical path, and the two wedges are provided. The optical path of the observation light is shifted parallel to the optical axis by adjusting the inclination and interval of the.

【0030】(1−2−3)前記補正光学系は角度の異
なる複数の楔より成る楔部材を有し、該複数の楔のうち
の1つの楔を選択して光路中に配置して前記観察光の光
路を調整していること。
(1-2-3) The correction optical system has a wedge member composed of a plurality of wedges having different angles, and one of the plurality of wedges is selected and disposed in the optical path. The optical path of the observation light is adjusted.

【0031】(1−2−4)前記観察手段の観察光の光
路調整は前記計測手段の計測結果により行っているこ
と。等、を特徴としている。
(1-2-4) The optical path of the observation light of the observation means is adjusted based on the measurement result of the measurement means. And so on.

【0032】[0032]

【実施例】図1は本発明の半導体デバイス製造用の投影
露光装置の実施例1の光学系の要部概略図である。同図
において3は第1物体としてのレチクルで、レチクルス
テージ3aに載置されており、露光用照明系4からの露
光光で照明している。2は第2物体としてのウエハであ
り、その面上にはアライメントマーク(AAマーク)が
設けられている。1は投影光学系(投影レンズ系)であ
り、射出テレセントリック系より成りレチクル3面上の
回路パターン等をウエハ2面上に投影している。10は
投影レンズ系1の絞りである。8はウエハチャックであ
り、ウエハ2を載置している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic view of an essential part of an optical system of a first embodiment of a projection exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. In the figure, reference numeral 3 denotes a reticle as a first object, which is mounted on the reticle stage 3a and illuminated by the exposure light from the exposure illumination system 4. A wafer 2 is a second object, and an alignment mark (AA mark) is provided on its surface. A projection optical system (projection lens system) 1 is composed of an exit telecentric system and projects a circuit pattern or the like on the surface of the reticle 3 onto the surface of the wafer 2. Reference numeral 10 denotes a diaphragm of the projection lens system 1. Reference numeral 8 denotes a wafer chuck on which the wafer 2 is placed.

【0033】7はθ−Zステージでウエハチャック8を
載置しており、ウエハ2のθ回転及びフォーカス調整即
ちZ方向の調整を行っている。θ−Zステージ7はチル
トステージ6及びステップ動作を高精度に行う為のXY
ステージ5上に載置されている。チルトステージ6上に
はステージ位置計測の基準となる光学スクウェアー(バ
ーミラー)11が置かれており、この光学スクウェアー
11をレーザ干渉計12でモニターしている。
Reference numeral 7 denotes a θ-Z stage, on which a wafer chuck 8 is mounted, for performing θ rotation of the wafer 2 and focus adjustment, that is, adjustment in the Z direction. The θ-Z stage 7 is an XY for performing the tilt stage 6 and the step operation with high accuracy.
It is placed on the stage 5. An optical square (bar mirror) 11 serving as a reference for measuring the stage position is placed on the tilt stage 6, and the optical square 11 is monitored by a laser interferometer 12.

【0034】即ち、レーザ干渉計12はXYステージ5
の位置をモニターし、回線を通じてコンピュータ41で
位置制御している。又チルトステージ6上には非TTL
−アライメント用のフィデューシャルマーク9が設けら
れている。
That is, the laser interferometer 12 includes the XY stage 5
The position is monitored and the position is controlled by the computer 41 through the line. In addition, a non-TTL on the tilt stage 6
-A fiducial mark 9 for alignment is provided.

【0035】本実施例におけるレチクル3とウエハ2と
の位置合わせ(アライメント)は予め位置関係が求めら
れている基準マークに対して各々位置合わせを行うこと
により間接的に行っている。又は実際レジスト像パター
ン等をアライメントを行って露光を行い、その誤差(オ
フセット)を測定し、それ以後その値を考慮してオフセ
ット処理して行っている。
In the present embodiment, the alignment between the reticle 3 and the wafer 2 is performed indirectly by aligning the reference marks whose positional relationship is determined in advance. Alternatively, the resist image pattern or the like is actually aligned and exposed, and the error (offset) is measured, and thereafter offset processing is performed in consideration of the value.

【0036】次にウエハ2面のマーク(アライメント)
の位置検出を観察手段を用いて行う方法について説明す
る。35は観察用照明系である。観察用照明系35には
露光用照明系4からファイバー36を通して露光光を観
察光として導入している。観察用照明系35からの観察
光はビームスプリッター32で反射してリレーレンズ3
1に入射する。リレーレンズ31からの観察光は平行光
(アフォーカル)となり、透明な平行平面板より成る補
正光学系101を介して光路を変位させて、絞り23を
通過し、対物レンズ22に入射している。
Next, a mark (alignment) on the wafer 2 surface
A method of performing the position detection of 1 by using the observation means will be described. Reference numeral 35 is an illumination system for observation. The exposure light is introduced as observation light from the exposure illumination system 4 through the fiber 36 into the observation illumination system 35. Observation light from the observation illumination system 35 is reflected by the beam splitter 32 and is reflected by the relay lens 3
Incident on 1. The observation light from the relay lens 31 becomes parallel light (afocal), the optical path is displaced through the correction optical system 101 formed of a transparent plane parallel plate, passes through the diaphragm 23, and is incident on the objective lens 22. .

【0037】尚、対物レンズ22は無限遠物体に対して
収差補正している。又補正光学系101はアフォーカル
中でかつ対物レンズ22の瞳面以外の位置に配置してい
る。補正光学系101は駆動手段100により、光軸に
垂直で互いに直交する2軸を中心に傾動可能となってい
る。そしてこのときの補正光学系101の姿勢は後述す
るコンピュータ41で制御している。
The objective lens 22 corrects aberrations for an object at infinity. The correction optical system 101 is arranged in the afocal position and at a position other than the pupil plane of the objective lens 22. The correction optical system 101 can be tilted about two axes perpendicular to the optical axis and orthogonal to each other by the driving means 100. The posture of the correction optical system 101 at this time is controlled by the computer 41 described later.

【0038】対物レンズ22からの観察光はミラー21
で反射してレチクル3を照明している。絞り23と対物
レンズ22、そしてミラー21は移動機構20により光
軸方向(レチクル3と平行方向)に移動可能となってい
る。これによりウエハ2面上の観察像高を変えている。
移動機構20は回線を通じてコンピュータ41で制御し
ている。移動機構20により対物レンズ22とリレーレ
ンズ31との間隔は変化するがこの光路はアフォーカル
として結像状態に影響しないようにしている。尚、対物
レンズの移動に連動して光路長を補正する為の機構をア
フォーカル中に設けても良い。
Observation light from the objective lens 22 is reflected by the mirror 21.
And illuminates the reticle 3. The diaphragm 23, the objective lens 22, and the mirror 21 can be moved in the optical axis direction (parallel to the reticle 3) by the moving mechanism 20. As a result, the height of the observed image on the surface of the wafer 2 is changed.
The moving mechanism 20 is controlled by the computer 41 through a line. Although the distance between the objective lens 22 and the relay lens 31 is changed by the moving mechanism 20, this optical path is an afocal so as not to affect the image formation state. A mechanism for correcting the optical path length in association with the movement of the objective lens may be provided in the afocal.

【0039】レチクル3を通過した観察光は投影光学系
1を介し、その中の絞り10を経て、ウエハ2面上のア
ライメントマーク(AAマーク)を照明している。この
とき後述するように補正光学系101を用いて観察像高
が変わっても観察光の主光線の角度を偏向し、デフォー
カス特性を補正するようにしている。ウエハ2面上のA
Aマークからの反射光は元の光路を戻り、順に投影レン
ズ系1、ミラー21、対物レンズ22、補正光学系10
1、リレーレンズ31、ビームスプリッター32、そし
てエレクターレンズ33を介して撮像素子(CCDカメ
ラ)34に入射し、その面上にウエハ2面上及びレチク
ル3面上の像(AAマーク像)を結像している。
The observation light that has passed through the reticle 3 passes through the projection optical system 1 and the diaphragm 10 therein to illuminate an alignment mark (AA mark) on the surface of the wafer 2. At this time, as will be described later, even if the observation image height changes, the angle of the principal ray of the observation light is deflected by using the correction optical system 101 to correct the defocus characteristic. A on the surface of wafer 2
The reflected light from the A mark returns to the original optical path, and the projection lens system 1, the mirror 21, the objective lens 22, and the correction optical system 10 are sequentially arranged.
1, a relay lens 31, a beam splitter 32, and an erector lens 33 are incident on an image sensor (CCD camera) 34, and an image (AA mark image) on the wafer 2 surface and the reticle 3 surface is formed on the surface. It is a statue.

【0040】撮像素子34からのAAマーク像は回線を
通じてコンピュータ41で演算処理して、これによりレ
チクル3とウエハ2との相対的な位置関係を求めてい
る。そしてXYステージ5を駆動させて、レチクル3と
ウエハ2との位置合わせを行っている。
The AA mark image from the image pickup device 34 is arithmetically processed by the computer 41 through a line to obtain the relative positional relationship between the reticle 3 and the wafer 2. Then, the XY stage 5 is driven to align the reticle 3 and the wafer 2.

【0041】本実施例において各要素21,22,2
3,31,32,33,34,35は観察手段の一要素
を構成している。
In the present embodiment, each element 21, 22, 2
3, 31, 32, 33, 34, and 35 constitute one element of the observation means.

【0042】以上のように本実施例においてはCCD3
4面上に形成したマーク像の位置を観察(計測)するこ
とによりウエハ2の位置関係を求めている。例えば、マ
ーク像のCCD34面上の基準位置(基準マーク)から
のずれを求めている。
As described above, the CCD 3 is used in this embodiment.
The positional relationship of the wafer 2 is obtained by observing (measuring) the positions of the mark images formed on the four surfaces. For example, the deviation of the mark image from the reference position (reference mark) on the CCD 34 surface is obtained.

【0043】尚本実施例ではウエハ2面のマークを検出
する観察手段及びレチクルと本体との位置合わせを行う
手段を投影レンズ系1の光軸に対して対称に複数個設け
ている。
In this embodiment, a plurality of observation means for detecting marks on the surface of the wafer 2 and means for aligning the reticle and the main body are provided symmetrically with respect to the optical axis of the projection lens system 1.

【0044】本実施例では以上のようにしてレチクル3
とウエハ2との相対的位置合わせを高精度に行い、その
後レチクル3面のパターンを投影レンズ系1によりウエ
ハ2面に投影露光し、公知の現像処理工程を経て半導体
デバイスを製造している。
In this embodiment, the reticle 3 is used as described above.
And the wafer 2 are accurately aligned relative to each other, and then the pattern on the surface of the reticle 3 is projected and exposed on the surface of the wafer 2 by the projection lens system 1, and a semiconductor device is manufactured through a known developing process.

【0045】次に本実施例における補正光学系101の
光学的作用について説明する。一般に投影光学系では前
述したようにウエハ2面上のAAマークが投影光学系1
の光軸から変化し、即ち像高が変化し、このとき投影光
学系1に瞳の球面収差があると、これにより投影光学系
1を射出する主光線のウエハ2面上への入射角が垂直か
らずれてくる。
Next, the optical function of the correction optical system 101 in this embodiment will be described. Generally, in the projection optical system, the AA mark on the surface of the wafer 2 is the projection optical system 1 as described above.
When the projection optical system 1 has a spherical aberration of the pupil at this time, the incident angle of the principal ray exiting the projection optical system 1 onto the wafer 2 surface is changed. It deviates from the vertical.

【0046】本実施例では補正光学系101によりデフ
ォーカス特性を補正している。
In this embodiment, the correction optical system 101 corrects the defocus characteristic.

【0047】デフォーカス特性の計測 1.ベストピント面から−aだけθ−ZをZ方向に駆動
する。 2.マーク位置の計測を行いその値をf(−a)とす
る。 3.ベストピント面から+aだけθ−ZをZ方向に駆動
する。 4.マーク位置の計測を行いその値をf(a)とする。 5.デフォーカス特性 Δ=(f(a)-f(-a))/2aを算
出する。
Measurement of defocus characteristics 1. Drive θ-Z in the Z direction by -a from the best focus surface. 2. The mark position is measured and the value is set to f (-a). 3. Drive θ-Z in the Z direction by + a from the best focus surface. 4. The mark position is measured and the value is defined as f (a). 5. The defocus characteristic Δ = (f (a) -f (-a)) / 2a is calculated.

【0048】尚、今回は2点で説明したが、それ以上の
ポイントを測定してもかまわない。Δの絶対値が最小に
なるように顕微鏡円の平行平面板の姿勢を変化され、ウ
エハ面上における主光線の傾きを制御する。
Although two points have been described this time, more points may be measured. The orientation of the plane parallel plate of the microscope circle is changed so that the absolute value of Δ is minimized, and the inclination of the chief ray on the wafer surface is controlled.

【0049】図2は図1の補正光学系(平行平面板)1
01近傍の光路を展開した要部概略図である。同図に示
すようにリレーレンズ31からの平行光(観察光)は平
行平面板101を通過後、光軸Lに対して平行偏心(シ
フト)して絞り23を通過後対物レンズ22によりレチ
クル3面上に集光している。
FIG. 2 shows the correction optical system (parallel plane plate) 1 of FIG.
It is a principal part schematic which expanded the optical path of 01 vicinity. As shown in the figure, after the parallel light (observation light) from the relay lens 31 passes through the plane-parallel plate 101, it is parallelly decentered (shifted) with respect to the optical axis L and passes through the diaphragm 23, and then the objective lens 22 causes the reticle 3 to move. It is focused on the surface.

【0050】今、平行平面板101の材質の屈折率を
n、観察光Laの平行平面板101への入射角をα、平
行平面板101の厚さをd、観察光Laの平行平面板1
01を通過後のシフト量をSとすると、 S=(d/cos α)sin (α−θ) ‥‥‥(1) となる。但し、 θ=sin -1(sin α/n) ‥‥‥(2) である。従って主光線La1のレチクル3への入射角θ
i は、 θi =tan -1(S/f) ‥‥‥(3) となる。但し、fは対物レンズ22の焦点距離である。
このように平行平面板101を傾けることによりレチク
ル3への入射角θi を制御することができる。
Now, the refractive index of the material of the plane-parallel plate 101 is n, the incident angle of the observation light La on the plane-parallel plate 101 is α, the thickness of the plane-parallel plate 101 is d, and the plane-parallel plate 1 of the observation light La.
If the shift amount after passing 01 is S, then S = (d / cos α) sin (α−θ) (1) However, θ = sin −1 (sin α / n) (2) Therefore, the incident angle θ of the principal ray La1 on the reticle 3
i is θ i = tan −1 (S / f) (3). However, f is the focal length of the objective lens 22.
By thus inclining the plane-parallel plate 101, the incident angle θ i on the reticle 3 can be controlled.

【0051】θi とαの関係について具体的な数値を示
すと、 d=10mm n=1.5 f=50mm とする
とθi =1° とする為には α≒14° となる。従来例で見るとα=0.5°となり、本発明で
は従来例(特開昭63−32303号)よりも補正の為
の駆動角度が大きくとれ、駆動及び検出も容易となると
共に駆動分解能も向上し、補正精度を向上させている。
Specific values of the relationship between θ i and α are as follows: If d = 10 mm n = 1.5 f = 50 mm, then α≈14 ° for θ i = 1 °. In the conventional example, α = 0.5 °, and in the present invention, the driving angle for correction can be made larger than in the conventional example (Japanese Patent Laid-Open No. 63-32303), driving and detection are easy, and the driving resolution is also high. Improved, and the correction accuracy is improved.

【0052】図3(A),(B),(C)は補正光学系
101を通過した主光線La1が投影レンズ系1を介し
てウエハ2面上に入射するときの光路の概略図である。
FIGS. 3A, 3B and 3C are schematic views of the optical path when the principal ray La1 passing through the correction optical system 101 is incident on the wafer 2 surface via the projection lens system 1. .

【0053】同図では投影光学系1の各像高におけるウ
エハ面2と主光線La1が垂直(以下「ウエハ側テレセ
ントリシティー」という。)になる為の補正方法を示し
ている。投影光学系1に図12に示すような瞳の球面収
差が残存しているとき、図3(A)の像高においてウエ
ハ側をテレセントリシティーにする為には投影光学系1
内の絞り10の位置でd1 という瞳の球面収差を発生さ
せる必要がある。その為に平行平面板101を角度+θ
1 傾ける。それにより主光線La1はシフトし、主光線
La1のレチクル3への入射角は投影光学系内1の絞り
10においてウエハ側テレセントリシティーにする為に
必要な瞳の球面収差d1 を発生させる為の角度になる。
従って像高Aでは平行平面板101を角度θ1 傾けて、
これによりウエハー側テレセントリシティーを実現して
いる。
The drawing shows a correction method for making the wafer surface 2 and the principal ray La1 at each image height of the projection optical system 1 perpendicular (hereinafter referred to as "wafer side telecentricity"). When the spherical aberration of the pupil as shown in FIG. 12 remains in the projection optical system 1, in order to make the wafer side telecentric at the image height of FIG.
It is necessary to generate the spherical aberration of the pupil d 1 at the position of the diaphragm 10 inside. Therefore, the plane parallel plate 101 is angled + θ
Tilt 1 As a result, the principal ray La1 is shifted, and the incident angle of the principal ray La1 on the reticle 3 causes the spherical aberration d 1 of the pupil necessary for the wafer-side telecentricity at the diaphragm 10 in the projection optical system 1. Angle.
Therefore, at the image height A, the plane parallel plate 101 is tilted at an angle θ 1
This realizes the telecentricity on the wafer side.

【0054】同様にして図3(B)の像高Bにおいては
ウエハ側テレセントリシティーにする為に必要な瞳の球
面収差が0である。図3(C)の像高Cにおいては必要
な瞳の球面収差が+d2 である。この為それぞれ平行平
面板101を角度0,角度−θ1 傾けている。
Similarly, at the image height B shown in FIG. 3B, the spherical aberration of the pupil required to obtain the telecentricity on the wafer side is zero. At the image height C in FIG. 3C, the necessary spherical aberration of the pupil is + d 2 . For this reason, the plane parallel plates 101 are inclined at an angle of 0 and an angle of −θ 1 respectively.

【0055】このように本実施例では像高に応じ、平行
平面板101の角度を自動補正してデフォーカス特性の
補正を達成している。これにより何らかの原因でアライ
メント計測時にデフォーカスしても図13に示すような
位置計測値の変化が生じないようにしている。
As described above, in this embodiment, the angle of the plane-parallel plate 101 is automatically corrected according to the image height to achieve the correction of the defocus characteristic. As a result, even if the focus is defocused during the alignment measurement for some reason, the position measurement value does not change as shown in FIG.

【0056】図4,図5,図6は本実施例においてデフ
ォーカス特性を補正する為の平行平面板101を駆動さ
せるときの駆動機構の説明図である。図4は平面図、図
5は正面図、図6は斜視図である。図4〜図6において
101は平行平面板、102は平行平面板を固定するホ
ルダ、103は平行平面板101をX軸回りに回転駆動
する為のモータ、104はホルダー102をモータ軸に
固定する為の止めねじ、105はモータ103で駆動す
る時に原点位置を検出する為のフォトスイッチ、106
はフォトスイッチ105を遮光する為の遮光板、107
はモータを固定するベースである。
FIGS. 4, 5 and 6 are explanatory views of a drive mechanism for driving the plane parallel plate 101 for correcting the defocus characteristic in this embodiment. 4 is a plan view, FIG. 5 is a front view, and FIG. 6 is a perspective view. 4 to 6, 101 is a plane-parallel plate, 102 is a holder for fixing the plane-parallel plate, 103 is a motor for driving the plane-parallel plate 101 to rotate about the X axis, and 104 is holder 102 for fixing the motor shaft. Set screw 105, a photo switch 105 for detecting the origin position when driven by the motor 103, 106
Is a light blocking plate for blocking the photo switch 105, 107
Is a base for fixing the motor.

【0057】110は平行平面板101をZ軸回りに回
転駆動する為のモータ、111はモータを固定する板、
112はベース、113はモータ110の回転を伝達す
る為のギアa、114はギアa113をモータ軸に固定
する為の止めねじ、115はギアa113の回転を伝達
するギアb、116はギアa113,ギアb115を介
し、モータ110の回転を伝達する為の軸、117は軸
116にギアbを固定する為の止めねじ、118は軸1
16を支持するベアリング、119はベアリングを保持
するホルダ、120はZ軸回りに回転駆動する時に原点
位置を検出する為のフォトスイッチ、121はフォトス
イッチを遮光する為の遮光板である。
110 is a motor for driving the plane-parallel plate 101 to rotate about the Z-axis, 111 is a plate for fixing the motor,
112 is a base, 113 is a gear a for transmitting the rotation of the motor 110, 114 is a set screw for fixing the gear a113 to the motor shaft, 115 is a gear b for transmitting the rotation of the gear a113, 116 is a gear a113, A shaft for transmitting the rotation of the motor 110 via the gear b115, 117 is a set screw for fixing the gear b to the shaft 116, and 118 is a shaft 1
A bearing that supports 16; 119, a holder that holds the bearing; 120, a photo switch for detecting the origin position when rotationally driving around the Z axis; 121, a light shielding plate for shielding the photo switch.

【0058】次に動作を説明する。Next, the operation will be described.

【0059】(イ)X軸回りの回転について 平行平面板101はホルダ102に固定され、ホルダ1
02はモータ103の出力軸に直結されている。モータ
103が回転することにより、平行平面板101はX軸
回りに回転する。ホルダ102に固定された遮光板10
6がフォトスイッチ105を遮光した位置を原点とし、
そこからモータ103が目標位置まで回転することによ
り平行平面板101はX軸回りに目標位置まで回転す
る。
(B) Rotation around the X axis The plane parallel plate 101 is fixed to the holder 102, and the holder 1
02 is directly connected to the output shaft of the motor 103. The rotation of the motor 103 causes the plane-parallel plate 101 to rotate about the X axis. Light-shielding plate 10 fixed to holder 102
6 is the position where the photo switch 105 is shielded from the origin,
When the motor 103 rotates to the target position from there, the plane parallel plate 101 rotates about the X axis to the target position.

【0060】(ロ)Z軸回りの回転について Z軸回りの回転は、平行平面板101のZ軸中心と同軸
に配置した軸116を回転することにより行う。ベース
107はX軸回り駆動系を保持すると共に、軸116に
固定されている。Z軸回りの回転はX軸回りの駆動系全
体を回転する。これによりX軸、Z軸それぞれに独立に
駆動を行っている。軸116の回転は軸116に固定さ
れたギアb115及びギアa113を介しモータ110
により駆動される。原点の検出はベース107に固定さ
れた遮光板121がフォトスイッチ120を遮光するこ
とにより行っている。
(B) Rotation around the Z-axis The rotation around the Z-axis is performed by rotating the shaft 116 arranged coaxially with the Z-axis center of the plane-parallel plate 101. The base 107 holds the drive system around the X axis and is fixed to the shaft 116. The rotation around the Z axis rotates the entire drive system around the X axis. Thereby, the X axis and the Z axis are driven independently. The rotation of the shaft 116 is performed by the motor 110 through a gear b115 and a gear a113 fixed to the shaft 116.
Driven by The detection of the origin is performed by blocking the photoswitch 120 with a light blocking plate 121 fixed to the base 107.

【0061】上記構成によりデフォーカス特性の自動補
正を達成している。
The above configuration achieves automatic correction of the defocus characteristic.

【0062】図7は本発明の投影露光装置の実施例2の
要部概略図である。本実施例は図1の実施例1に比べて
ビームスプリッタ32をリレーレンズ31と絞り23と
の間に設けると共に補正光学系としての平行平面板20
1を観察用照明系35とビームスプリッタ32との間に
設けて駆動手段200で駆動制御している点が異なって
おり、その他の構成は同じである。
FIG. 7 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 2 of the projection exposure apparatus of the present invention. This embodiment is different from Embodiment 1 in FIG. 1 in that the beam splitter 32 is provided between the relay lens 31 and the diaphragm 23 and the plane parallel plate 20 as a correction optical system is provided.
1 is provided between the observation illumination system 35 and the beam splitter 32, and is driven and controlled by the drive means 200, and the other configurations are the same.

【0063】同図において観察用照明系35からの観察
光は平行平面板201を介しビームスプリッタ32で反
射した後、絞り23を通過し、対物レンズ22に入射し
ている。その後の光路は図1の実施例1と同じである。
In the figure, the observation light from the observation illumination system 35 is reflected by the beam splitter 32 via the plane-parallel plate 201, then passes through the diaphragm 23, and enters the objective lens 22. The subsequent optical path is the same as that of the first embodiment shown in FIG.

【0064】本実施例では図1の実施例1と同様にして
平行平面板201の角度を投影光学系1の観察像高に応
じ傾けることにより、全ての像高においてデフォーカス
特性の補正を達成している。
In this embodiment, the angle of the plane-parallel plate 201 is tilted according to the observation image height of the projection optical system 1 in the same manner as in Embodiment 1 of FIG. 1 to achieve the correction of the defocus characteristic at all image heights. are doing.

【0065】本実施例では平行平面板201の傾きが撮
像素子34面上におけるAAマーク像の結像性能に影響
を与えることもないという特長がある。
The present embodiment is characterized in that the inclination of the plane-parallel plate 201 does not affect the image forming performance of the AA mark image on the surface of the image pickup device 34.

【0066】図8は本発明の投影露光装置の実施例3の
要部概略図である。本実施例は図1の実施例1に比べて
補正光学系としての平行平面板301を絞り23と対物
レンズ22との間に配置して駆動手段300で駆動制御
している点が異なっており、その他の構成は同じであ
る。
FIG. 8 is a schematic view of the essential portions of a third embodiment of the projection exposure apparatus of the present invention. The present embodiment is different from the first embodiment in FIG. 1 in that a parallel plane plate 301 as a correction optical system is arranged between the diaphragm 23 and the objective lens 22 and the drive means 300 controls the drive. , And other configurations are the same.

【0067】同図において観察用照明系35からの観察
光はビームスプリッター32で反射してリレーレンズ3
1に入射し、リレーレンズ31からは平行光(アフォー
カル)となって出射する。リレーレンズ31からの観察
光は絞り23を通過し、平行平面板301を介して対物
レンズ22に入射している。その後の光路は図1の実施
例1と同様である。
In the figure, the observation light from the observation illumination system 35 is reflected by the beam splitter 32 and is reflected by the relay lens 3.
The light is incident on the beam No. 1 and is emitted as parallel light (afocal) from the relay lens 31. The observation light from the relay lens 31 passes through the diaphragm 23 and enters the objective lens 22 via the plane-parallel plate 301. The subsequent optical path is similar to that of the first embodiment shown in FIG.

【0068】本実施例では平行平面板301が絞り23
より対物レンズ22側にある為、観察光は常に絞り23
の中心を通る。従って観察光に対し垂直なウエハ面で反
射した0次回折光も絞り23の中心を通る。そこで絞り
23に対しリレーレンズ31側に配置した光学系で絞り
23の中心と0次回折光中心とのずれ量をモニターする
ことにより、平行平面板301の姿勢をモニターしてい
る。これによって確実に全像高においてもデフォーカス
特性の補正を保証している。
In this embodiment, the plane parallel plate 301 is the diaphragm 23.
Since it is closer to the objective lens 22 side, the observation beam is
Pass through the center of. Therefore, the 0th-order diffracted light reflected by the wafer surface perpendicular to the observation light also passes through the center of the diaphragm 23. Therefore, the posture of the plane-parallel plate 301 is monitored by monitoring the shift amount between the center of the diaphragm 23 and the center of the 0th-order diffracted light with an optical system arranged on the relay lens 31 side with respect to the diaphragm 23. This ensures the correction of the defocus characteristic even at the entire image height.

【0069】図9は本発明の投影露光装置の実施例4の
要部概略図である。本実施例は図1の実施例1に比べて
補正光学系として透明な複数のプリズム(楔)を有する
楔部材401を用いて、該楔部材401のうちの1つの
楔を選択してビームスプリッタ32とリレーレンズ31
との間に配置していること、そしてコンピュータ41か
らの指令に基づいて駆動機構400により観察像高に応
じた対象とする角度を有した楔を光路中に配置してお
り、これにより観察光の光路を変えて実施例1と同様の
効果を得ていることが異なっており、その他の構成は同
じである。
FIG. 9 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 4 of the projection exposure apparatus of the present invention. This embodiment uses a wedge member 401 having a plurality of transparent prisms (wedges) as a correction optical system as compared with the first embodiment shown in FIG. 1, and selects one of the wedge members 401 to select a beam splitter. 32 and relay lens 31
And a wedge having a target angle according to the observation image height is arranged in the optical path by the drive mechanism 400 based on a command from the computer 41. The difference is that the same effect as that of the first embodiment is obtained by changing the optical path of, and other configurations are the same.

【0070】同図において観察用照明系35からの観察
光はビームスプリッタ32で反射して楔部材401の1
つの楔を介してリレーレンズ31に入射している。リレ
ーレンズ31からの平行光は絞り23を通過して対物レ
ンズ22に入射している。その後の光路は図1の実施例
1と同様である。
In the figure, the observation light from the observation illumination system 35 is reflected by the beam splitter 32 and is reflected by the wedge member 401.
It is incident on the relay lens 31 via two wedges. The parallel light from the relay lens 31 passes through the diaphragm 23 and enters the objective lens 22. The subsequent optical path is similar to that of the first embodiment shown in FIG.

【0071】本実施例では観察像高が限定され、連続的
な像高に対し、ウエハ側テレセントリシティを補正する
必要のない場合に最適である。像高変更時、楔を交換す
るだけで良い為、平行平面板の姿勢を制御する必要がな
く、又高速に切り替えることができるといった特長があ
る。
In this embodiment, the observation image height is limited, and it is most suitable when it is not necessary to correct the wafer side telecentricity for continuous image heights. When changing the image height, it is only necessary to replace the wedge, so there is no need to control the posture of the plane-parallel plate, and it has the advantage that it can be switched at high speed.

【0072】図10は本発明の投影露光装置の実施例5
の要部概略図である。本実施例は図1の実施例1に比べ
て補正光学系として透明な同質で同形状の2つの楔50
1,502を対向配置した楔部材をリレーレンズ31と
絞り23との間に配置していること、そしてコンピュー
タ41からの指令に基づいて駆動機構500により観察
像高に応じて2つの楔501,502の間隔を変えると
共に、双方を光軸を回転軸として回転させることによ
り、観察光の光路を変位させており、これにより実施例
1と同様の効果を得ていることが異なっており、その他
の構成は同じである。
FIG. 10 shows a fifth embodiment of the projection exposure apparatus of the present invention.
FIG. In this embodiment, as compared with the first embodiment shown in FIG. 1, two transparent wedges 50 of the same quality and the same shape are used as a correction optical system.
A wedge member in which 1 and 502 are arranged to face each other is arranged between the relay lens 31 and the diaphragm 23, and based on a command from the computer 41, the drive mechanism 500 drives the two wedges 501 in accordance with the observed image height. The optical path of the observation light is displaced by changing the interval of 502 and rotating both with the optical axis as a rotation axis, which is different from that in which the same effect as in Example 1 is obtained. Have the same configuration.

【0073】同図において観察用照明系35からの観察
光はビームスプリッタ32で反射してリレーレンズ31
で平行光となって楔501,502を通過し、絞り23
に入射している。絞り23からの観察光の光路は図1の
実施例1と同様である。
In the figure, the observation light from the observation illumination system 35 is reflected by the beam splitter 32 and is reflected by the relay lens 31.
Becomes parallel light and passes through the wedges 501 and 502, and the diaphragm 23
Is incident on. The optical path of the observation light from the diaphragm 23 is the same as that in the first embodiment shown in FIG.

【0074】本実施例では同一形状、同一材質の互いに
対向した透明な2つの楔501,502を用いている
為、楔で発生する非対称性の収差をキャンセルすること
ができ、常に良好な画像を得ることができる為、高精度
な位置合わせが達成できるという特長がある。
In this embodiment, since two transparent wedges 501 and 502 having the same shape and the same material and facing each other are used, the asymmetrical aberration generated by the wedges can be canceled and a good image is always obtained. Since it can be obtained, there is a feature that highly accurate alignment can be achieved.

【0075】図11は本発明の投影露光装置の実施例6
の要部概略図である。本実施例は図1の実施例1に比べ
てウエハ2面上のAAマークを観察する観察手段の各要
素21,22,23,31,32,33,34をレチク
ル3と投影レンズ系1との間に配置してレチクル3を介
していないこと、観察用照明系610からの観察光とし
て露光光とは異なった波長の光束(非露光光)を用いて
いること、観察光として露光光と異なった波長の光を用
いたことに起因して、投影レンズ系1から発生するコマ
収差や非点収差等の諸収差を補正する為に、収差補正レ
ンズ24をミラー21と投影レンズ1との間に配置した
点が異なっており、その他の構成は同じである。
FIG. 11 is a sixth embodiment of the projection exposure apparatus of the present invention.
FIG. In this embodiment, as compared with the first embodiment of FIG. 1, each element 21, 22, 23, 31, 32, 33, 34 of the observation means for observing the AA mark on the surface of the wafer 2 is provided with the reticle 3 and the projection lens system 1. Between them and not through the reticle 3, a luminous flux (non-exposure light) having a different wavelength from the exposure light is used as the observation light from the observation illumination system 610, and the exposure light is used as the observation light. In order to correct various aberrations such as coma and astigmatism generated from the projection lens system 1 due to the use of lights having different wavelengths, the aberration correction lens 24 is provided between the mirror 21 and the projection lens 1. They are different in that they are arranged between them, and other configurations are the same.

【0076】本実施例では収差補正レンズ24、絞り2
3、対物レンズ22、ミラー21等は移動機構60によ
りレチクル3面と平行方向に移動して観察像高を変えて
いる。
In this embodiment, the aberration correction lens 24 and the diaphragm 2
3, the objective lens 22, the mirror 21 and the like are moved by the moving mechanism 60 in a direction parallel to the surface of the reticle 3 to change the observation image height.

【0077】本実施例において観察用照明系610から
の観察光が順にビームスプリッタ32、リレーレンズ3
1、補正光学系601、絞り23、対物レンズ22、そ
してミラー21までに至る光路は図1の実施例1と同様
である。
In the present embodiment, the observation light from the observation illumination system 610 is changed in order by the beam splitter 32 and the relay lens 3.
1, the correction optical system 601, the diaphragm 23, the objective lens 22, and the optical path to the mirror 21 are the same as in the first embodiment of FIG.

【0078】実施例1に比べてミラー21からの観察光
が収差補正レンズ24を介して投影レンズ系1に入射し
ている点、そしてウエハ面2上のAAマークからの反射
光が投影レンズ1を通過し、収差補正レンズ24を介し
てミラー21で反射する点が異なっているだけであり、
その他の構成は同じである。
As compared with the first embodiment, the observation light from the mirror 21 is incident on the projection lens system 1 via the aberration correction lens 24, and the reflected light from the AA mark on the wafer surface 2 is the projection lens 1. The difference is that the light passes through and is reflected by the mirror 21 via the aberration correction lens 24.
Other configurations are the same.

【0079】以上の各実施例ではレチクル3面上又はウ
エハ2面上のAAマークを観察してレチクル3とウエハ
2との位置合わせを行う場合について説明したが、本発
明に係る補正光学系を利用すればウエハ2面上のマーク
の鮮鋭度、即ちフォーカス状態を検出してウエハ2が投
影光学系1の最良像面に位置するようにθ−Zステージ
7を駆動制御することができる。即ち補正光学系は自動
焦点検出系としても同様に適用することができる。
In each of the above embodiments, the case where the AA mark on the surface of the reticle 3 or the surface of the wafer 2 is observed to align the reticle 3 and the wafer 2 has been described, but the correction optical system according to the present invention is used. If used, it is possible to detect the sharpness of the mark on the surface of the wafer 2, that is, the focus state, and drive and control the θ-Z stage 7 so that the wafer 2 is positioned on the best image plane of the projection optical system 1. That is, the correction optical system can be similarly applied as an automatic focus detection system.

【0080】次に上記説明した露光装置を利用したデバ
イスの製造方法の実施例を説明する。
Next, an example of a device manufacturing method using the above-described exposure apparatus will be described.

【0081】図14は半導体デバイス(ICやLSI等
の半導体チップ、或は液晶パネルやCCD等)の製造の
フローを示す。ステップ1(回路設計)では半導体デバ
イスの回路設計を行う。ステップ2(マスク製作)では
設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。
FIG. 14 shows a flow of manufacturing a semiconductor device (semiconductor chip such as IC or LSI, or liquid crystal panel, CCD or the like). In step 1 (circuit design), the circuit of the semiconductor device is designed. In step 2 (mask manufacturing), a mask having the designed circuit pattern is manufactured.

【0082】一方、ステップ3(ウエハ製造)ではシリ
コン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ4
(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、上記用意したマ
スクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ
上に実際の回路を形成する。
On the other hand, in step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4
The (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by a lithography technique using the mask and the wafer prepared above.

【0083】次のステップ5(組立)は後工程と呼ば
れ、ステップ4によって作製されたウエハを用いて半導
体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシ
ング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封
入)等の工程を含む。ステップ6(検査)ではステップ
5で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久
性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体
デバイスが完成し、これが出荷(ステップ7)される。
The next step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip by using the wafer manufactured in step 4, an assembly process (dicing, bonding), a packaging process (chip encapsulation). Etc. are included. In step 6 (inspection), the semiconductor device manufactured in step 5 undergoes inspections such as an operation confirmation test and a durability test. Through these steps, the semiconductor device is completed and shipped (step 7).

【0084】図15は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ11(酸化)ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ12(CVD)ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。ステップ13(電極形成)ではウエハ
上に電極を蒸着によって形成する。ステップ14(イオ
ン打込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ1
5(レジスト処理)ではウエハに感光剤を塗布する。
FIG. 15 shows a detailed flow of the wafer process. In step 11 (oxidation), the surface of the wafer is oxidized. In step 12 (CVD), an insulating film is formed on the wafer surface. In step 13 (electrode formation), electrodes are formed on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted in the wafer. Step 1
In 5 (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer.

【0085】ステップ16(露光)では上記説明した露
光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露
光する。ステップ17(現像)では露光したウエハを現
像する。ステップ18(エッチング)では現像したレジ
スト像以外の部分を削り取る。ステップ19(レジスト
剥離)ではエッチングがすんで不要となったレジストを
取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによ
ってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
In step 16 (exposure), the circuit pattern of the mask is printed and exposed on the wafer by the exposure apparatus described above. In step 17 (development), the exposed wafer is developed. In step 18 (etching), parts other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist peeling), the resist that has become unnecessary due to etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

【0086】本実施例の製造方法を用いれば、従来は製
造が難しかった高集積度の半導体デバイスを製造するこ
とができる。
By using the manufacturing method of this embodiment, it is possible to manufacture a highly integrated semiconductor device, which has been difficult to manufacture in the past.

【0087】[0087]

【発明の効果】本発明によれば以上のように、投影光学
系を介してウエハ(第2物体)面上のアライメントマー
クを観察する際、投影光学系の瞳に球面収差が多少残存
していても種々の像高においてデフォーカス特性を補正
してレチクル(第1物体)とウエハとの相対的な位置合
わせを高精度に行い、高集積度の半導体デバイスが容易
に得られる投影露光装置及びそれを用いた半導体デバイ
スの製造方法を達成することができる。
As described above, according to the present invention, when the alignment mark on the wafer (second object) surface is observed through the projection optical system, some spherical aberration remains in the pupil of the projection optical system. And a projection exposure apparatus which can easily obtain a highly integrated semiconductor device by correcting the defocus characteristics at various image heights to perform the relative alignment between the reticle (first object) and the wafer with high accuracy. A semiconductor device manufacturing method using the same can be achieved.

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

【図1】本発明の投影露光装置の実施例1の要部概略図FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of a first embodiment of a projection exposure apparatus of the present invention.

【図2】図1の一部分の光路を展開したときの説明図FIG. 2 is an explanatory diagram when a part of the optical path of FIG. 1 is expanded.

【図3】図1の一部分の光路を展開したときの説明図FIG. 3 is an explanatory diagram when an optical path of a part of FIG. 1 is expanded.

【図4】本発明に係る補正光学系の駆動機構の要部概略
FIG. 4 is a schematic view of a main part of a driving mechanism of a correction optical system according to the present invention.

【図5】本発明に係る補正光学系の駆動機構の要部概略
FIG. 5 is a schematic view of a main part of a driving mechanism of a correction optical system according to the present invention.

【図6】本発明に係る補正光学系の駆動機構の要部概略
FIG. 6 is a schematic view of a main part of a driving mechanism of a correction optical system according to the present invention.

【図7】本発明の投影露光装置の実施例2の要部概略図FIG. 7 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 2 of the projection exposure apparatus of the present invention.

【図8】本発明の投影露光装置の実施例3の要部概略図FIG. 8 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 3 of the projection exposure apparatus of the present invention.

【図9】本発明の投影露光装置の実施例4の要部概略図FIG. 9 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 4 of the projection exposure apparatus of the present invention.

【図10】本発明の投影露光装置の実施例5の要部概略
FIG. 10 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 5 of the projection exposure apparatus of the present invention.

【図11】本発明の投影露光装置の実施例6の要部概略
FIG. 11 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 6 of the projection exposure apparatus of the present invention.

【図12】投影光学系の瞳の球面収差の説明図FIG. 12 is an explanatory diagram of spherical aberration of the pupil of the projection optical system.

【図13】投影光学系のディフォーカス特性の説明図FIG. 13 is an explanatory diagram of defocus characteristics of the projection optical system.

【図14】本発明の半導体デバイスの製造方法のフロー
チャート
FIG. 14 is a flowchart of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図15】本発明の半導体デバイスの製造方法のフロー
チャート
FIG. 15 is a flowchart of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 投影レンズ 2 ウエハ 3 レチクル 4,35 照明光学系 5 X−Yステージ 6 チルトステージ 7 θ−Zステージ 8 ウエハチャック 9 フィデューシャルマーク 10 絞り 11 バーミラー 12 レーザ干渉計 21 ミラー 22 対物レンズ 23 絞り 24 補正光学系 31 リレーレンズ 32 ビームスプリッタ 33 エレクター 34 CCDカメラ 36 ライトガイド 41 コンピュータ 100,200,300,400,500,600
駆動機構 101,201,301,601 平行平面板 102,119 ホルダ 103,110 モータ 104,114,117 止めねじ 105,120 フォトスイッチ 106,121 遮光板 107,112 ベース 111 モータを固定する板 113 ギアa 115 ギアb 116 軸 118 ベアリング 401,402,501,502 楔
1 Projection Lens 2 Wafer 3 Reticle 4,35 Illumination Optical System 5 XY Stage 6 Tilt Stage 7 θ-Z Stage 8 Wafer Chuck 9 Fiducial Mark 10 Aperture 11 Bar Mirror 12 Laser Interferometer 21 Mirror 22 Objective Lens 23 Aperture 24 Correction optical system 31 Relay lens 32 Beam splitter 33 Erector 34 CCD camera 36 Light guide 41 Computer 100,200,300,400,500,600
Drive mechanism 101, 201, 301, 601 Parallel plane plate 102, 119 Holder 103, 110 Motor 104, 114, 117 Set screw 105, 120 Photo switch 106, 121 Light-shielding plate 107, 112 Base 111 Plate for fixing motor 113 Gear a 115 gear b 116 shaft 118 bearing 401, 402, 501, 502 wedge

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 露光用照明系からの露光光で照明した第
1物体のパターンを第2物体上に投影する射出テレセン
トリックな投影レンズ系と、該第2物体に設けたマーク
を観察用照明系からの観察光で該投影レンズ系を介して
照明すると共に、該投影レンズ系を介して該マークの所
定面上における結像位置を観察することにより該第1物
体と第2物体の相対的な位置関係を検出する観察手段と
該投影レンズの該第2物体側におけるフォーカス誤差に
起因する該観察手段による計測値の計測誤差を計測する
手段を有した投影露光装置において該観察手段は該第2
物体のマークの観察位置を任意に変えることのできる移
動機構と、該計測誤差を最小にする為、該観察光の主光
線の光路を調整する補正光学系とを有していることを特
徴とする投影露光装置。
1. An exit telecentric projection lens system for projecting a pattern of a first object illuminated by exposure light from an exposure illumination system onto a second object, and an illumination system for observing marks provided on the second object. By observing the image formation position on the predetermined surface of the mark through the projection lens system while illuminating it with the observation light from, the relative distance between the first object and the second object can be increased. In the projection exposure apparatus, the observing means includes the observing means for detecting the positional relationship and the means for measuring the measurement error of the measurement value by the observing means due to the focus error on the second object side of the projection lens.
It has a moving mechanism capable of arbitrarily changing the observation position of the mark of the object and a correction optical system for adjusting the optical path of the principal ray of the observation light in order to minimize the measurement error. Projection exposure system.
【請求項2】 前記観察手段は前記観察用照明系からの
観察光をアフォーカル光とするレンズ系を有し、前記補
正光学系は光軸に対し垂直で互いに直交した軸を中心に
傾き調整可能な透明な平行平面板を有し、該平行平面板
は該アフォーカル光路中に設けられており、該平行平面
板の傾きを調整して観察光の光路を光軸に対して平行に
シフトしていることを特徴とする請求項1の投影露光装
置。
2. The observing means has a lens system that uses the observation light from the observing illumination system as afocal light, and the correction optical system adjusts the inclination about axes perpendicular to the optical axis and orthogonal to each other. It has a possible transparent plane-parallel plate, the plane-parallel plate is provided in the afocal optical path, and the tilt of the plane-parallel plate is adjusted to shift the optical path of the observation light parallel to the optical axis. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記観察手段は前記観察用照明系からの
観察光をアフォーカル光として射出させるレンズ系を有
し、前記補正光学系は互いに対向した状態で光軸を回転
中心とする傾き調整可能で双方の間隔を任意に変えるこ
とのできる2つの透明な楔を有する楔部材を有し、該2
つの楔は該アフォーカル光路中に設けられており、該2
つの楔の傾き及び間隔を調整して観察光の光路を光軸に
対して平行にシフトしていることを特徴とする請求項1
の投影露光装置。
3. The observing means has a lens system for emitting observation light from the observing illumination system as afocal light, and the correction optical system is tilted with the optical axis as a rotation center in a state of facing each other. A wedge member having two transparent wedges which are capable of changing the distance between the two.
Two wedges are provided in the afocal optical path, and
The optical path of the observation light is shifted in parallel to the optical axis by adjusting the inclination and interval of the two wedges.
Projection exposure equipment.
【請求項4】 前記補正光学系は角度の異なる複数の楔
より成る楔部材を有し、該複数の楔のうちの1つの楔を
選択して光路中に配置して前記観察光の光路を調整して
いることを特徴とする請求項1の投影露光装置。
4. The correction optical system has a wedge member composed of a plurality of wedges having different angles, and one of the plurality of wedges is selected and placed in the optical path to set the optical path of the observation light. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the projection exposure apparatus is adjusted.
【請求項5】 前記移動機構による第2物体面上のマー
クの観察位置の変更に伴って前記補正光学系は観察光の
光路を調整していることを特徴とする請求項1,2,3
又は4の投影露光装置。
5. The correction optical system adjusts the optical path of the observation light according to the change of the observation position of the mark on the second object plane by the moving mechanism.
Or the projection exposure apparatus of 4.
【請求項6】 露光光で照明したレチクル面上のパター
ンを射出テレセントリックな投影レンズ系によりウエハ
面上に投影した後に、該ウエハを現像処理工程を介して
半導体デバイスを製造する際、観察手段により該ウエハ
面上のマークを観察用照明系からの観察光で該投影レン
ズ系を介して照明し、該投影レンズ系を介して該マーク
の所定面上における結像位置を観察して、該レチクルと
ウエハの相対的な位置関係を検出すると共に、移動機構
により該ウエハ面上のマークの観察位置を任意に変えた
とき、補正光学系により該計測誤差を最小にする為、該
観察光の主光線の光路を調整していることを特徴とする
半導体デバイスの製造方法。
6. After observing a pattern on a reticle surface illuminated with exposure light onto a wafer surface by a projection telecentric projection lens system, the wafer is observed by a observing means when a semiconductor device is manufactured through a developing process. The mark on the wafer surface is illuminated with the observation light from the observation illumination system through the projection lens system, and the image formation position of the mark on the predetermined surface is observed through the projection lens system to obtain the reticle. The relative position between the wafer and the wafer is detected, and when the observation position of the mark on the wafer surface is arbitrarily changed by the movement mechanism, the measurement error is minimized by the correction optical system, A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that an optical path of a light beam is adjusted.
【請求項7】 前記観察手段は前記観察用照明系からの
観察光をアフォーカル光とするレンズ系を有し、前記補
正光学系は光軸に対し垂直で互いに直交した軸を中心に
傾き調整可能な透明な平行平面板を有し、該平行平面板
は該アフォーカル光路中に設けられており、該平行平面
板の傾きを調整して観察光の光路を光軸に対して平行に
シフトしていることを特徴とする請求項6の半導体デバ
イスの製造方法。
7. The observing means has a lens system that uses the observation light from the observing illumination system as afocal light, and the correction optical system adjusts inclination around axes perpendicular to the optical axis and orthogonal to each other. It has a possible transparent plane-parallel plate, the plane-parallel plate is provided in the afocal optical path, and the tilt of the plane-parallel plate is adjusted to shift the optical path of the observation light parallel to the optical axis. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein
【請求項8】 前記観察手段は前記観察用照明系からの
観察光をアフォーカル光として射出させるレンズ系を有
し、前記補正光学系は互いに対向した状態で光軸を回転
中心とする傾き調整可能で双方の間隔を任意に変えるこ
とのできる2つの透明な楔を有する楔部材を有し、該2
つの楔は該アフォーカル光路中に設けられており、該2
つの楔の傾き及び間隔を調整して観察光の光路を光軸に
対して平行にシフトしていることを特徴とする請求項6
の半導体デバイスの製造方法。
8. The observing means has a lens system for emitting the observation light from the observing illumination system as afocal light, and the correction optical system is tilted with the optical axis as a rotation center in a state of facing each other. A wedge member having two transparent wedges, which are possible and whose intervals can be arbitrarily changed.
Two wedges are provided in the afocal optical path, and
7. The optical path of the observation light is shifted parallel to the optical axis by adjusting the inclination and spacing of the two wedges.
Of manufacturing a semiconductor device.
【請求項9】 前記補正光学系は角度の異なる複数の楔
より成る楔部材を有し、該複数の楔のうちの1つの楔を
選択して光路中に配置して前記観察光の光路を調整して
いることを特徴とする請求項6の半導体デバイスの製造
方法。
9. The correction optical system has a wedge member composed of a plurality of wedges having different angles, and one of the plurality of wedges is selected and placed in the optical path to set the optical path of the observation light. 7. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the adjustment is performed.
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