JPH08321454A - Position detector and manufacture of semiconductor device using the detector - Google Patents

Position detector and manufacture of semiconductor device using the detector

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JPH08321454A
JPH08321454A JP7149537A JP14953795A JPH08321454A JP H08321454 A JPH08321454 A JP H08321454A JP 7149537 A JP7149537 A JP 7149537A JP 14953795 A JP14953795 A JP 14953795A JP H08321454 A JPH08321454 A JP H08321454A
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wafer
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恒雄 神田
Hideki Ine
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Abstract

PURPOSE: To improve the correction of a magnification and a chromatic aberration by installing, in the midway of an optical path, a correction optical device having one translucent member which is made by joining two glass materials of different dispersions and obtaining position information of a mark image on a plane of an image pick-up means using the correction optical device. CONSTITUTION: A mark 14 which is provided on a specified plane is illuminated by a plurality of light fluxes of different wavelengths from a light source through a projection lens 3. An image of the mark is formed on a plane of an image pick-up device 19 through the projection lens 3. In an optical path, a correction optical device 400 which has one translucent member which is made by joining two glass materials of different dispersions so that main light beams of a plurality of light fluxes of different wavelengths may coincide with each other on the plane of the image pick-up device 19. Using the correction otipcal device 400, positional information on the image of the mark on the plane of the image pick-up device 19 is obtained. By this method, the correction of a magnification and a chromatic aberration can be improved.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は位置検出装置及びそれを
用いた半導体デバイスの製造方法に関し、特にレチクル
(マスク)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
りウエハ面上に投影し露光するときに、レチクル面上や
ウエハ面上の状態(アライメントマーク)を観察し、こ
れによりレチクルとウエハとの位置合わせを行い高集積
度の半導体デバイスを製造する際に好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a position detecting device and a method of manufacturing a semiconductor device using the position detecting device, and more particularly to a projection lens for forming a fine electronic circuit pattern such as IC or LSI formed on a reticle (mask) surface. When the system (projection optical system) projects and exposes on the wafer surface, the state (alignment mark) on the reticle surface or the wafer surface is observed, and the reticle and the wafer are aligned with each other to achieve high integration. It is suitable for manufacturing semiconductor devices.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より半導体素子製造用の縮小投影型
の露光装置では、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
投影し露光する。このとき投影露光に先立って観察装置
(検出手段)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、所謂アライメ
ントを行っている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a reduction projection type exposure apparatus for manufacturing semiconductor devices, a circuit pattern of a reticle as a first object is projected by a projection lens system onto a wafer as a second object to be exposed. At this time, the alignment mark on the wafer is detected by observing the wafer surface using an observation device (detection means) prior to the projection exposure, and the so-called alignment is performed on the reticle and the wafer based on the detection result. ing.

【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。特に最
近は位相シフトマスクや変形照明等により高集積度の半
導体デバイスを製造する露光装置が種々と提案されてお
り、このような露光装置においては、より高いアライメ
ント精度が要望されている。
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. In particular, recently, various kinds of exposure apparatuses for manufacturing highly integrated semiconductor devices by using a phase shift mask, modified illumination, etc. have been proposed, and higher alignment accuracy is required for such exposure apparatuses.

【0004】従来より露光装置では、ウエハ面上の位置
情報を得る為のウエハアライメントマーク(ウエハマー
ク)の観察方式として、主に次の3通りの方式が用いら
れている。
Conventionally, in an exposure apparatus, the following three methods are mainly used as a method of observing a wafer alignment mark (wafer mark) for obtaining position information on the wafer surface.

【0005】(イ).非露光光を用い、且つ投影レンズ
系を通さない方式(OFF−AXIS方式) (ロ).露光光を用い、且つ投影レンズ系を通す方式
(露光光,TTL方式) (ハ).非露光光を用い、且つ投影レンズ系を通す方式
(非露光光,TTL方式)。
(A). Method that uses non-exposure light and does not pass through the projection lens system (OFF-AXIS method) (b). Method using exposure light and passing through projection lens system (exposure light, TTL method) (C). A method that uses non-exposure light and passes through a projection lens system (non-exposure light, TTL method).

【0006】これらの各方式のうち、例えば本出願人は
特開平3−61802号公報で、非露光光TTL方式の
観察装置を利用してアライメント系を提案している。同
公報ではウエハ面上のアライメントマーク(ウエハマー
ク)の光学像をCCDカメラ等の撮像素子上に結像し、
該撮像素子から得られる画像情報を処理してウエハマー
クの位置を検出している。
Among these methods, for example, the applicant of the present invention has proposed an alignment system using a non-exposure light TTL type observation apparatus in Japanese Patent Laid-Open No. 3-61802. In this publication, an optical image of an alignment mark (wafer mark) on the wafer surface is formed on an image pickup device such as a CCD camera,
The image information obtained from the image pickup device is processed to detect the position of the wafer mark.

【0007】又、本出願人は特開昭62−232504
号公報において、ウエハマークの光学像をCCDカメラ
で結像し、該CCDカメラで得た画像情報を2値化し、
その2値化画像中の特定画像パターンの位置座標をテン
プレートを用いたテンプレートマッチング処理を行うこ
とによりウエハマークの位置を検出する位置検出装置を
提案している。
Further, the present applicant has filed Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-232504.
In the publication, an optical image of a wafer mark is formed by a CCD camera, image information obtained by the CCD camera is binarized,
A position detection device has been proposed which detects the position of a wafer mark by performing template matching processing using a template on the position coordinates of a specific image pattern in the binarized image.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】近年、半導体デバイス
の微細化が進み、これに対してレチクルとウエハとのよ
り高精度の相対的位置合わせ(アライメント)が要望さ
れている。アライメント方法として前述の非露光光TT
L方式ではウエハ上に構成されるアライメントマーク
(以下ウエハマーク)の光学像を投影光学系を通して
(TTL)、CCDカメラ等の撮像素子上に結像し、そ
の電気信号を画像処理しウエハマークの位置を検出して
いる。
In recent years, the miniaturization of semiconductor devices has advanced, and in response to this, there is a demand for more accurate relative alignment between the reticle and the wafer. As the alignment method, the non-exposure light TT described above is used.
In the L method, an optical image of an alignment mark (hereinafter referred to as a wafer mark) formed on a wafer is imaged on an image pickup device such as a CCD camera through a projection optical system (TTL), and an electric signal of the image is processed to perform image processing of the wafer mark. The position is being detected.

【0009】投影光学系は露光波長(例えばi線365
nmやエキシマレーザの発振光248nm)に対して収
差補正を行っている。この収差補正ではほとんど無収差
と言えるレベルまで補正しており、より細い線幅をより
広い範囲に露光できるようにしている。
The projection optical system has an exposure wavelength (for example, i-line 365).
nm and the oscillated light of the excimer laser (248 nm) are corrected. In this aberration correction, almost aberration-free level is corrected, and a narrower line width can be exposed in a wider range.

【0010】一般に光学設計においては、アライメント
波長(非露光光で、例えばHe−Neレーザ発振光63
3nm)に対して、投影光学系の収差を補正することが
可能である。しかしながら、このことが露光波長の仕様
(NA,露光範囲)に対して束縛条件となり、投影光学
系の全長を長くしたり、構成レンズ枚数を多くしたりす
ることになっている。その為、現在存在するほとんどの
投影光学系においてはアライメント波長で収差が存在す
る仕様となっている。
Generally, in optical design, an alignment wavelength (non-exposure light, for example, He-Ne laser oscillation light 63
3 nm), it is possible to correct the aberration of the projection optical system. However, this imposes a constraint on the specification of the exposure wavelength (NA, exposure range), and the total length of the projection optical system is lengthened and the number of constituent lenses is increased. Therefore, most of the projection optical systems currently existing are designed to have aberrations at the alignment wavelength.

【0011】本出願人はこのアライメント波長での収差
を補正する方法を、例えば特開平3−61802号公報
で提案している。同公報では投影光学系で発生する以下
の収差の補正の方法について提案している。
The applicant of the present invention has proposed a method of correcting the aberration at this alignment wavelength, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 3-61802. The publication proposes a method of correcting the following aberrations generated in the projection optical system.

【0012】.球面収差‥‥検出系のレンズで、逆の
球面収差を発生して補正 .コマ収差‥‥平行平面板を傾けて、逆のコマ収差を
発生して補正 .アス(非点)収差‥‥平行平面板を傾けて、逆のア
ス収差を発生して補正 .軸上色収差‥‥検出系のレンズで、逆の軸上色収差
を発生して補正 .色アス収差‥‥貼り合わせたシリンドリカルレンズ
で、逆の色アス収差を発生して補正 .倍率色収差‥‥アスコマ補正をする平行平面板の硝
子材を選択することにより色ズレを発生して補正
[0012]. Spherical aberration: The lens of the detection system generates and corrects the reverse spherical aberration. Coma aberration: Tilt the plane parallel plate to generate the opposite coma and correct it. Astigmatism aberration: Inclination of the plane parallel plate generates the opposite astigmatism and corrects it. Axial chromatic aberration: The lens of the detection system generates the opposite axial chromatic aberration and corrects it. Chromatic astigmatism: With the bonded cylindrical lenses, the opposite chromatic astigmatism is generated and corrected. Lateral chromatic aberration: Corrects by causing color shift by selecting glass material of parallel plane plate for ascoma correction

【0013】このうち、の倍率色収差の補正は、アラ
イメント波長が多色光の場合、アスコマ補正を担う光学
素子の性能,材質等と関係していて、一般に全ての波長
を独立に補正するのが難しい。例えば、投影光学系の収
差によっては倍率色収差の全ての波長における補正が困
難な場合があり、そのようなときには投影光学系の再設
計が必要となる。このことは投影光学系の設計における
束縛条件となっている。
Of these, when the alignment wavelength is polychromatic light, the correction of the lateral chromatic aberration is related to the performance and the material of the optical element that performs the ascoma correction, and it is generally difficult to correct all wavelengths independently. . For example, it may be difficult to correct lateral chromatic aberration at all wavelengths depending on the aberration of the projection optical system, and in such a case, it is necessary to redesign the projection optical system. This is a constraint in the design of the projection optical system.

【0014】本発明は、アライメント光として露光光と
して異なった複数波長(連続スペクトルを含む)の光束
を用いたときに投影光学系で発生するコマ収差,非点収
差,倍率色収差等の諸収差を互いに分散の異なる複数の
硝材を接合した少なくとも1つの透光性部材を有する補
正光学素子を用いることにより投影光学系のアスコマ収
差に大きく影響されずに倍率色収差の補正を良好に行
い、ウエハ面上に設けたアライメントマークの位置情報
を高精度に検出し、レチクルとウエハとの相対的位置合
わせを高精度に行い高集積度の半導体デバイスの製造を
容易にした位置検出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。
The present invention eliminates various aberrations such as coma, astigmatism, and chromatic aberration of magnification that occur in the projection optical system when light beams of different wavelengths (including continuous spectrum) are used as exposure light as alignment light. By using a correction optical element having at least one translucent member in which a plurality of glass materials having mutually different dispersions are bonded, chromatic aberration of magnification is satisfactorily corrected without being largely affected by ascoma aberration of the projection optical system, A position detection device which detects position information of an alignment mark provided on a substrate with high accuracy and relatively accurately aligns a reticle and a wafer with high accuracy to facilitate manufacturing of a highly integrated semiconductor device, and a semiconductor using the position detecting device. It is intended to provide a method for manufacturing a device.

【0015】[0015]

【課題を解決する為の手段】本発明の位置検出装置は、
光源手段からの波長が異なる複数の光束で投影レンズ系
を介して所定面上に設けたマークを照明し、該マーク像
を該投影レンズを介して撮像手段面上に形成する際、該
波長が異なる複数の光束の主光線が該撮像手段面上にお
いて互いにほぼ一致するようにした分散の異なる少なく
とも2つの硝材を接合した透光性部材を少なくとも1つ
有した補正光学素子を光路中に設け、該補正光学素子を
利用して該撮像手段面上における該マーク像の位置情報
を検出していることを特徴としている。
The position detecting device of the present invention comprises:
When a mark provided on a predetermined surface is illuminated through a projection lens system with a plurality of light beams having different wavelengths from a light source means and the mark image is formed on the surface of the image pickup means through the projection lens, the wavelength is changed. A correction optical element having at least one translucent member, in which at least two glass materials having different dispersions are joined, is provided in the optical path so that principal rays of a plurality of different luminous fluxes substantially match each other on the image pickup means surface, The position information of the mark image on the surface of the image pickup means is detected by using the correction optical element.

【0016】本発明の投影露光装置は、照明手段からの
露光光で照明した第1物体面上のパターンを投影レンズ
系により第2物体面上に投影露光する露光装置において
光源手段からの波長が異なる複数の光束で該投影レンズ
系を介して第2物体面上に設けたマークを照明し、該マ
ーク像を該投影レンズを介して撮像手段面上に形成する
際、該波長が異なる複数の光束の主光線が該撮像手段面
上において互いにほぼ一致するようにした分散の異なる
少なくとも2つの硝材を接合した透光性部材を少なくと
も1つ有した補正光学素子を光路中に設け、該補正光学
素子を利用して該撮像手段面上における該マーク像の位
置情報を検出していることを特徴としている。
The projection exposure apparatus of the present invention is an exposure apparatus which projects and exposes a pattern on the first object plane illuminated by the exposure light from the illumination means onto the second object plane by the projection lens system. When a mark provided on the second object plane is illuminated with a plurality of different light fluxes through the projection lens system and the mark image is formed on the image pickup means surface through the projection lens, a plurality of different wavelengths are used. A correction optical element having at least one translucent member, in which at least two glass materials having different dispersions are joined, is provided in the optical path so that the principal rays of the light flux are substantially coincident with each other on the surface of the image pickup means. It is characterized in that the position information of the mark image on the surface of the image pickup means is detected using an element.

【0017】本発明の半導体デバイスの製造方法は、照
明手段からの露光光で照明したレチクル面上のパターン
を投影レンズ系によりウエハ面上に投影露光し、次いで
該ウエハを現像処理して半導体デバイスを製造する方法
において、光源手段からの波長が異なる複数の光束で該
投影レンズ系を介して該ウエハ面上のマークを照明し、
該マーク像を該投影レンズを介して撮像手段面上に形成
する際、該波長が異なる複数の光束の主光線が該撮像手
段面上において互いにほぼ一致するようにした分散の異
なる少なくとも2つの硝材を接合した透光性部材を少な
くとも1つ有した補正光学素子を光路中に設け、該補正
光学素子を利用して該撮像手段面上における該マーク像
の位置情報を検出していることを特徴としている。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the pattern on the reticle surface illuminated by the exposure light from the illuminating means is projected and exposed on the wafer surface by the projection lens system, and then the wafer is subjected to a developing treatment to perform the semiconductor device processing. In the method of manufacturing the, a mark on the wafer surface is illuminated through the projection lens system with a plurality of light beams having different wavelengths from a light source means,
When forming the mark image on the surface of the image pickup means through the projection lens, at least two glass materials having different dispersions such that the chief rays of a plurality of light fluxes having different wavelengths substantially match each other on the surface of the image pickup means. A correction optical element having at least one light-transmissive member bonded to each other is provided in the optical path, and the correction optical element is used to detect the position information of the mark image on the surface of the imaging means. I am trying.

【0018】[0018]

【実施例】図1は本発明の実施例1の要部概略図であ
り、半導体製造用の露光装置を示している。同図におい
て1は第1物体としてのレチクルであり、レチクルステ
ージ28に載置されている。レチクル1は照明手段31
からの露光光で照明されている。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用のマーク1
4が設けられている。3は投影光学系で投影レンズ系よ
り成りレチクル1面上の回路パターン等をウエハ2面上
に投影している。
Embodiment 1 FIG. 1 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 1 of the present invention, showing an exposure apparatus for semiconductor manufacturing. In the figure, reference numeral 1 denotes a reticle as a first object, which is mounted on the reticle stage 28. The reticle 1 is a lighting unit 31.
It is illuminated with exposure light from. Reference numeral 2 is a wafer as a second object, and an alignment mark 1 is provided on the surface thereof.
4 are provided. A projection optical system 3 is composed of a projection lens system and projects a circuit pattern or the like on the surface of the reticle 1 onto the surface of the wafer 2.

【0019】21はθ,Zステージでウエハ2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21はステップ
動作を高精度に行う為のXYステージ22上に載置され
ている。XYステージ22にはステージ位置計測の基準
となる光学スクウェアー23が置かれており、この光学
スクウェアー23をレーザー干渉計24でモニターして
いる。
Reference numeral 21 denotes a θ, Z stage on which the wafer 2 is placed, and the θ rotation of the wafer 2 and focus adjustment, that is, adjustment in the Z direction are performed. The θ and Z stage 21 is mounted on an XY stage 22 for performing a step operation with high accuracy. An optical square 23, which serves as a reference for measuring the stage position, is placed on the XY stage 22, and the optical square 23 is monitored by a laser interferometer 24.

【0020】本実施例におけるレチクル1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なうこ
とにより間接的に行なっている。又は実際レジスト像パ
ターン等をアライメントを行なって露光をおこないその
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いる。
The alignment between the reticle 1 and the wafer 2 in this embodiment is performed indirectly by aligning the reference marks whose positional relationship is determined in advance. Alternatively, an actual resist image pattern or the like is aligned and exposed to measure the error (offset), and thereafter, the offset processing is performed in consideration of the value.

【0021】次にウエハ2面のマーク14の位置検出を
行なう方法について説明する。63は光源(光源手段)
であり、ハロゲンランプ等の白色光源より成っている。
光源63からの光束のうち波長選択フィルター66で露
光光とは波長の異なった所定の波長幅(例えば波長63
3±20nm、半値幅40nm)の光束を通過させ、コ
ンデンサーレンズ62を介して偏光ビームスプリッター
67で所定方向に偏光面を有する直線偏光の光束を反射
させている。光源63からは所定の半値幅を有した光束
を放射している。
Next, a method for detecting the position of the mark 14 on the surface of the wafer 2 will be described. 63 is a light source (light source means)
And is composed of a white light source such as a halogen lamp.
Of the light flux from the light source 63, a predetermined wavelength width (for example, the wavelength 63
A light beam having a polarization plane of 3 ± 20 nm and a half width of 40 nm) is passed through the condenser lens 62, and a linearly polarized light beam having a polarization plane in a predetermined direction is reflected by the polarization beam splitter 67. The light source 63 emits a light flux having a predetermined half-width.

【0022】本実施例において光源63としてはこの
他、波長が異なる光束を放射する複数の発光手段(レー
ザー等)より構成したものでも良い。
In the present embodiment, the light source 63 may be composed of a plurality of light emitting means (lasers or the like) that emit light beams having different wavelengths.

【0023】偏光ビームスプリッター67で反射した光
束をλ/4板65で円偏光とし球面収差や色収差の補正
用の補正レンズ18と後述する光学性質を有し、且つ所
定の形状で配置した互いに分散の異なる複数の硝材を接
合した透光性部材から成る補正光学素子400を介して
ミラーM1で反射させた後、投影レンズ系3に入射させ
ている。
The light beam reflected by the polarization beam splitter 67 is converted into circularly polarized light by the λ / 4 plate 65, and a correction lens 18 for correcting spherical aberration and chromatic aberration and an optical property described later are provided and are dispersed in a predetermined shape. After being reflected by the mirror M1 via the correction optical element 400 made of a translucent member in which a plurality of different glass materials are joined, the light is incident on the projection lens system 3.

【0024】ここで補正光学素子400は投影レンズ系
3のメリディオナル断面内においてその入射端,出射端
が光軸に対し、各々所定角度の傾きになるように配置す
ることにより、後述するように露光光と検出光(アライ
メント光)の波長の違いにより投影レンズ系3から発生
する非点収差とコマ収差そして色収差,特に全てのアラ
イメント波長にわたり倍率色収差等をバランス良く補正
している。投影レンズ系3に入射した光束は射出後ウエ
ハ2面のマーク14を照明している。
Here, the correction optical element 400 is arranged so that its entrance end and exit end are inclined at a predetermined angle with respect to the optical axis in the meridional section of the projection lens system 3, thereby exposing as will be described later. Astigmatism, coma and chromatic aberration generated from the projection lens system 3 due to the difference in wavelength between the light and the detection light (alignment light), in particular, lateral chromatic aberration and the like are corrected in good balance over all alignment wavelengths. The light flux incident on the projection lens system 3 illuminates the mark 14 on the surface of the wafer 2 after emission.

【0025】ウエハ2面のマーク14からの反射光は順
に投影レンズ系3,ミラーM1,補正光学素子400,
そして補正光学系18と元の光路を戻り、λ/4板65
に入射する。λ/4板65を通過した光束は前とは偏光
面が90度回転した直線偏光となり、今度は偏光ビーム
スプリッター67を通過しCCD(撮像素子)19に入
射し、その面上にマーク14の像(マーク像)を形成す
る。
The reflected light from the mark 14 on the surface of the wafer 2 is, in order, the projection lens system 3, the mirror M1, the correction optical element 400,
Then, the correction optical system 18 and the original optical path are returned to the λ / 4 plate 65.
Incident on. The light flux that has passed through the λ / 4 plate 65 becomes linearly polarized light with its polarization plane rotated by 90 degrees from before, and this time it passes through the polarization beam splitter 67 and enters the CCD (imaging device) 19, and the mark 14 An image (mark image) is formed.

【0026】このときCCD19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CCD19面上の
基準位置(基準マーク)からのずれを求めている。
At this time, the positional relationship of the wafer 2 is obtained by observing (measuring) the position of the mark image formed on the surface of the CCD 19. For example, the deviation of the mark image from the reference position (reference mark) on the CCD 19 surface is obtained.

【0027】このように本実施例では要素63,66,
62,67,65,18,400,M1,19を有する
検出手段でウエハ2面のマークの基準マークからのずれ
を投影レンズ系3を介して検出している。そしてこのと
きのマーク像の検出を要素M1,400,18を有する
像形成手段により該マーク像をCCD19面上に形成す
ることにより行なっている。
Thus, in this embodiment, the elements 63, 66,
The deviation of the mark on the surface of the wafer 2 from the reference mark is detected via the projection lens system 3 by the detection means having 62, 67, 65, 18, 400, M1, and 19. Then, the detection of the mark image at this time is performed by forming the mark image on the surface of the CCD 19 by the image forming means having the elements M1, 400 and 18.

【0028】次にレチクル1に設けたマーク1aと本体
に設けた基準マーク64との位置合わせ方法について説
明する。
Next, a method of aligning the mark 1a provided on the reticle 1 with the reference mark 64 provided on the main body will be described.

【0029】光源63aからの光束のうち波長選択フィ
ルター68で、所定の波長幅の光束を通過させコンデン
サーレンズ62aで集光し、ハーフミラー61で反射さ
せている。そしてハーフミラーで反射し、補正レンズ1
8aとミラー17を介した光束でマーク1aと基準マー
ク64とを照明している。マーク1aと基準マーク64
からの反射光は順にミラー17、補正レンズ18aと元
の光路を戻り、ハーフミラー61を通過してCCD19
a面上に入射し、その面上に双方のマーク像を形成して
いる。このときの双方のマーク像の位置関係よりレチク
ル2の本体に対する位置合わせを行なっている。
Of the light flux from the light source 63a, the wavelength selection filter 68 allows a light flux having a predetermined wavelength width to pass through, is condensed by the condenser lens 62a, and is reflected by the half mirror 61. Then, the light is reflected by the half mirror, and the correction lens 1
The mark 1a and the reference mark 64 are illuminated by the light flux passing through 8a and the mirror 17. Mark 1a and reference mark 64
The reflected light from the mirror 17 returns to the original optical path through the correction lens 18a, passes through the half mirror 61, and then the CCD 19
It is incident on the surface a and both mark images are formed on the surface. Based on the positional relationship between both mark images at this time, the reticle 2 is aligned with the main body.

【0030】尚、本実施例ではウエハ2面のマークを検
出する検出手段及びレチクルと本体との位置合わせを行
なう光学系を投影レンズ系3の光軸に対して対称に複数
個設けている。
In this embodiment, a plurality of detecting means for detecting marks on the surface of the wafer 2 and an optical system for aligning the reticle with the main body are provided symmetrically with respect to the optical axis of the projection lens system 3.

【0031】本実施例では以上のようにウエハ2面上の
マーク15を検出する際の検出光学系の光路中に前述の
如く1群の補正光学素子400を設けることにより、露
光光と検出光の波長の差により投影レンズ系3より発生
する非点収差,コマ収差,そして色収差をサジタル面内
とメリジオナル面内の双方において補正し、ウエハ2上
のマーク14の検出を良好に行ない、これによりレチク
ル1とウエハ2との相対的位置合わせを高精度に行なっ
ている。その後レチクル1面のパターンを投影レンズ系
3によりウエハ2面に投影露光し、公知の現像処理等を
経て半導体チップを製造している。
In this embodiment, as described above, the exposure light and the detection light are provided by providing the group of the correction optical elements 400 in the optical path of the detection optical system for detecting the mark 15 on the surface of the wafer 2. The astigmatism, coma, and chromatic aberration generated by the projection lens system 3 due to the difference in the wavelength of are corrected in both the sagittal plane and the meridional plane, and the mark 14 on the wafer 2 can be detected satisfactorily. The relative alignment between the reticle 1 and the wafer 2 is performed with high accuracy. After that, the pattern on the surface of the reticle 1 is projected and exposed on the surface of the wafer 2 by the projection lens system 3, and the semiconductor chip is manufactured through known development processing and the like.

【0032】次に本実施例で用いた補正光学素子400
の光学的作用について説明する。まず、図2を用いて倍
率色収差の補正について説明する。図2では簡単の為に
補正光学素子を構成する1つの透光性部材100を光束
の入射端100aと出射端100bが光軸103に対し
て垂直となるように設定している。
Next, the correction optical element 400 used in this embodiment
The optical action of the will be described. First, correction of lateral chromatic aberration will be described with reference to FIG. In FIG. 2, for simplification, one light-transmissive member 100 constituting the correction optical element is set so that the light incident end 100a and the light emission end 100b are perpendicular to the optical axis 103.

【0033】図2において100は互いに分散の異なる
2つの硝材101,102を光軸103に対する角度θ
で接合した透光性部材である。今、この透光性部材10
0に波長λの単色光104が入射した場合を考える。波
長λにおける硝材101,102の屈折率をそれぞれn
1 ,n2 とする。硝材101と102の分散が異なる
為、接合面105の前後での屈折率は n1 ≠n2 ‥‥‥(1) である。その為、硝材101に入射し、接合面105を
経て硝材102から出射し、観察像面106に至る光路
に関し、「スネルの法則」から以下の関係式が成立す
る。
In FIG. 2, reference numeral 100 denotes two glass materials 101 and 102 having different dispersions from each other, and an angle θ with respect to the optical axis 103.
It is a translucent member joined by. Now, this translucent member 10
Consider the case where the monochromatic light 104 having the wavelength λ enters 0. The refractive indexes of the glass materials 101 and 102 at the wavelength λ are n
1 and n 2 . Since the glass materials 101 and 102 have different dispersions, the refractive index before and after the bonding surface 105 is n 1 ≠ n 2 (1). Therefore, with respect to the optical path that enters the glass material 101, exits from the glass material 102 through the bonding surface 105, and reaches the observation image plane 106, the following relational expression is established from “Snell's law”.

【0034】 n1 sin (90°−θ)n2 sin θ ‥‥‥(2) θ2 =90°−θ−θ1 ‥‥‥(3) n2 sin θ2 =sin θ3 ‥‥‥(4) Y=Ltan θ2 +Dtan θ3 ‥‥‥(5) 但し、θ :接合面105と光軸103のなす角 θ1 :波長λの光線の接合面105における屈折角 θ2 :接合面105の透過後の波長λの光線104と光
軸103のなす角 θ3 :出射端面100bの法線と波長λの光線104の
なす角 L :接合面105と波長λの光線104の交点から出
射端面100bまでの距離 D :出射端面100bから観察像面106までの距離 Y :観察像面106における波長λの光軸103から
の光線の位置
N 1 sin (90 ° -θ) n 2 sin θ ‥‥‥‥ (2) θ 2 = 90 ° -θ-θ 1 ‥‥‥ (3) n 2 sin θ 2 = sin θ 3 ‥‥‥‥ (4) Y = Ltan θ 2 + Dtan θ 3 (5) where θ is the angle between the cemented surface 105 and the optical axis 103 θ 1 : The angle of refraction of the ray of wavelength λ at the cemented surface 105 θ 2 : The cemented surface Angle between light ray 104 of wavelength λ after transmission of 105 and optical axis 103 θ 3 : Angle between light ray 104 of wavelength λ and the normal line of emission end face 100 b L: Emission from the intersection point of joint surface 105 and light ray 104 of wavelength λ Distance to the end face 100b D: Distance from the emission end face 100b to the observation image plane 106 Y: Position of the light ray from the optical axis 103 of the wavelength λ on the observation image plane 106

【0035】上式(2)〜(5)は、他の波長について
も同様に成立する。しかし、波長が異なる場合、硝材1
01,102における屈折率が波長により異なってくる
為、 n1 =N1 (λ) ‥‥‥(6) n2 =N2 (λ) ‥‥‥(7) となる。従って複数の異なる波長の光が、この透光性部
材100を透過した場合、観察像面106上での各波長
の位置Yは各々異なった値となる。
The above equations (2) to (5) are similarly established for other wavelengths. However, if the wavelengths are different, the glass material 1
Since the refractive indexes at 01 and 102 vary depending on the wavelength, n 1 = N 1 (λ) (6) n 2 = N 2 (λ) (7) Therefore, when a plurality of lights having different wavelengths pass through the translucent member 100, the positions Y of the respective wavelengths on the observation image plane 106 have different values.

【0036】例えば、 硝材1 nd =1.72600 νd =53.5 硝材2 nd =1.72825 νd =28.5 の2種類の硝材をθ=45°で接合した場合、L=2
5,D=21.78881とすると、波長632.8nmと、波
長613nmでは、 λ=632.8nm n1 =1.7231493 θ1 =45.00181557 n2 =1.7230947 θ2 =-0.00181557 θ3 =-0.00312840 Y633 =-0.001982mm λ=613nm n1 =1.7243238 θ1 =44.97096755 n2 =1.7251982 θ2 = 0.02903245 θ3 = 0.05008673 Y613 = 0.031715mm となる。
For example, when two kinds of glass materials 1 n d = 1.72600 ν d = 53.5 and 2 n d = 1.72825 ν d = 28.5 are joined at θ = 45 °, L = 2
5, D = 21.78881, at wavelength 632.8 nm and wavelength 613 nm, λ = 632.8 nm n 1 = 1.7231493 θ 1 = 45.00181557 n 2 = 1.7230947 θ 2 = -0.00181557 θ 3 = -0.00312840 Y 633 = -0.001982mm λ = 613 nm n 1 = 1.7243238 θ 1 = 44.97096755 n 2 = 1.7251982 θ 2 = 0.02903245 θ 3 = 0.05008673 Y 613 = 0.031715 mm.

【0037】従って、両者の観察像面104での位置の
差ΔYは、 ΔY=Y613 −Y633 =33.6μm である。このことを利用して逆に波長632.8nmと
波長613nmの間で−33.6μmの色ズレが発生し
ていた場合、この透光性部材100に光束を通すことに
より、色ズレを除去できることを示している。
Therefore, the difference ΔY between the positions on the observed image plane 104 is ΔY = Y 613 −Y 633 = 33.6 μm. On the contrary, if a color misregistration of -33.6 μm occurs between the wavelength 632.8 nm and the wavelength 613 nm by utilizing this, the color misregistration can be removed by passing the light flux through the translucent member 100. Is shown.

【0038】上記の例では、2波長について計算した
が、連続的なスペクトルを有する光束においても硝材の
屈折率が波長の略1次関数になる波長領域で成立する。
従って、上記のパラメーターを変化させることにより、
複数の異なる波長の主光線を観察像面上で略一致させる
ことができる。
In the above example, calculation was performed for two wavelengths, but even in the case of a light flux having a continuous spectrum, it is established in the wavelength region where the refractive index of the glass material becomes a substantially linear function of wavelength.
Therefore, by changing the above parameters,
A plurality of chief rays of different wavelengths can be made to substantially match on the observation image plane.

【0039】図1に示した実施例1の場合、図2に示し
たような透光性部材100の補正光学素子400により
投影レンズ3で発生する倍率色収差の補正以外にコマ収
差及び非点収差も補正する。以下に図3を用いてこのと
きの収差補正について説明する。
In the case of the first embodiment shown in FIG. 1, in addition to the correction of the lateral chromatic aberration generated in the projection lens 3 by the correction optical element 400 of the transparent member 100 as shown in FIG. Also correct. The aberration correction at this time will be described below with reference to FIG.

【0040】図3において200は図2に示したのと同
様な硝材201,202をメリディオナル断面内で光軸
203に対し、所定の角度θ傾けて配置した透光性部材
である。モデルを簡単化する為、図3においては2つの
接合された互いに異なる分散の硝材201,202の材
質の屈折率が基本波長λに対し、同じ(n1 =n2 )で
あるとしている。そうすると基本波長λに関しては透光
性部材200内の接合面205で光束が屈折しない為、
透光性部材200は単なる平行平面板と等価になる。
In FIG. 3, reference numeral 200 denotes a translucent member in which glass materials 201 and 202 similar to those shown in FIG. 2 are arranged at a predetermined angle θ with respect to the optical axis 203 in the meridional section. In order to simplify the model, in FIG. 3, the two bonded glass materials 201 and 202 having different dispersions have the same refractive index (n 1 = n 2 ) with respect to the fundamental wavelength λ. Then, with respect to the fundamental wavelength λ, since the light flux is not refracted at the joint surface 205 in the translucent member 200,
The translucent member 200 is equivalent to a mere parallel plane plate.

【0041】一般に図3に示すように厚さd、屈折率N
の平行平面板200に対して拡がり角μの光束を、その
主光線PRが角度θとなるように入射させたとする。こ
のとき該平行平面板200より発生する非点収差ASと
コマ収差CMはW.Smith著の“Modern Optical Engineer
ing”に示されているように AS=d・θ2 (N2 −1)/N3 ‥‥‥(8) CM=d・μ2 ・θ(N2 −1)/(2N3 ) ‥‥‥(9) となる。
Generally, as shown in FIG. 3, thickness d and refractive index N
It is assumed that a light beam having a divergence angle μ is incident on the plane-parallel plate 200 such that the principal ray PR thereof has an angle θ. At this time, the astigmatism AS and the coma aberration CM generated from the plane-parallel plate 200 are “Modern Optical Engineer” by W. Smith.
AS = d · θ 2 (N 2 −1) / N 3 (8) CM = d · μ 2 · θ (N 2 -1) / (2N 3 ). It becomes (9).

【0042】即ち、非点収差ASは入射角θの二乗、コ
マ収差CMは入射角θに比例する。又同様に、非点収差
ASもコマ収差CMも厚さdに比例する。
That is, the astigmatism AS is proportional to the square of the incident angle θ, and the coma aberration CM is proportional to the incident angle θ. Similarly, both the astigmatism AS and the coma aberration CM are proportional to the thickness d.

【0043】そこで本実施例ではこの性質を利用して図
1の投影レンズ系3で発生するアライメントの基本波長
における非点収差及びコマ収差を打ち消すような入射角
θ,厚さdを(8),(9)式の連立方程式を解くこと
によって求め、これにより基本波長においては非点収
差,コマ収差を良好に補正している。但し、このとき厚
さdの符号が負になってしまうと現実的な解は存在しな
い。
Therefore, in this embodiment, by utilizing this property, the incident angle θ and the thickness d for canceling the astigmatism and the coma aberration at the fundamental wavelength of the alignment generated in the projection lens system 3 of FIG. 1 are set to (8). , (9) are solved by solving the simultaneous equations, and astigmatism and coma are well corrected at the fundamental wavelength. However, if the sign of the thickness d becomes negative at this time, there is no practical solution.

【0044】その為、本実施例では投影レンズ系のアラ
イメント基本波長における収差をコントロールすること
により補正光学素子400への入射角θと厚さdが必ず
実現できる解になるように投影レンズ系を設計してい
る。
Therefore, in the present embodiment, the projection lens system is designed so that the incident angle θ to the correction optical element 400 and the thickness d can be realized by controlling the aberration at the alignment fundamental wavelength of the projection lens system. I'm designing.

【0045】アライメント波長が基本波長から遠ざかる
ほど、補正光学素子400の接合面における光束の屈折
角は大きくなり、コマ収差,非点収差とも残存収差が増
えてくるが、位置合わせ計測にとって許容範囲内の程度
であれば波長の広帯域化も十分可能である。
The farther the alignment wavelength is from the basic wavelength, the larger the refraction angle of the light beam at the cemented surface of the correction optical element 400 becomes, and the coma aberration and astigmatism increase the residual aberration, but this is within the allowable range for alignment measurement. If the degree is, it is possible to sufficiently widen the wavelength band.

【0046】このように本実施例では予め投影レンズ系
の収差量を制御することにより1群の補正光学素子40
0で波長の違いにより投影レンズ系3から生ずる諸収差
を補正し、ウエハ2面のマーク14の観察を良好に行っ
ている。
As described above, in this embodiment, the correction optical element 40 of the first group is configured by controlling the aberration amount of the projection lens system in advance.
At 0, various aberrations caused by the projection lens system 3 due to the difference in wavelength are corrected, and the mark 14 on the wafer 2 surface is satisfactorily observed.

【0047】図4〜図7は各々本発明の実施例2〜5の
要部概略図である。図中、図1で示した要素と同一要素
には同符番を付している。
4 to 7 are schematic views of the essential portions of Embodiments 2 to 5 of the present invention. In the figure, the same elements as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0048】図4の実施例2は図1の実施例1に比べて
補正光学素子400を互いに異なる分散の2つの硝材を
接合して構成する際に各々のアライメント基本波長での
2つの屈折率n1 ,n2 が硝材の都合等でn1 =n2
実現することができない場合を推定してn1 ≠n2 とし
てい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。
The second embodiment shown in FIG. 4 is different from the first embodiment shown in FIG. 1 in that when the correction optical element 400 is constructed by joining two glass materials having different dispersions, two refractive indexes at respective alignment fundamental wavelengths. n 1, n 2 merely is different in that in the n 1 ≠ n 2 by estimating a case that can not be realized n 1 = n 2 for the convenience or the like of the glass material, and other configurations are the same .

【0049】本実施例では基本波長も補正光学素子40
0内の接合面にて屈折する為、補正光学素子400以降
(補正光学素子400よりCCD19側)の光学系の光
軸と光束の主光線とを一致させるようにミラーM2を所
定量傾けて配置している。但し、補正光学素子400以
降の光学系の光軸を傾けて配置するのであれば光学系内
のミラーの傾きを調整する必要はない。
In this embodiment, the fundamental wavelength correcting optical element 40 is also used.
Since the light is refracted at the cemented surface within 0, the mirror M2 is arranged with a predetermined inclination so that the optical axis of the optical system after the correction optical element 400 (from the correction optical element 400 to the CCD 19 side) and the principal ray of the light beam coincide with each other. are doing. However, if the optical axis of the optical system after the correction optical element 400 is tilted, it is not necessary to adjust the tilt of the mirror in the optical system.

【0050】図5の実施例3では図1の実施例1に比べ
てアライメント波長において投影レンズ系3で発生する
コマ収差と非点収差がほとんどなく、且つ補正光学素子
500を構成する硝材の屈折率が基本波長においてn1
=n2 としてい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。
In Example 3 of FIG. 5, there is almost no coma and astigmatism generated in the projection lens system 3 at the alignment wavelength as compared with Example 1 of FIG. 1, and refraction of the glass material forming the correction optical element 500 is performed. Index is n 1 at the fundamental wavelength
The difference is that n = n 2 and other configurations are the same.

【0051】本実施例では補正光学素子500により倍
率色収差のみ補正すれば良いので図2に示したような補
正光学素子のみを光路内に挿入している。
In this embodiment, since only the chromatic aberration of magnification needs to be corrected by the correction optical element 500, only the correction optical element as shown in FIG. 2 is inserted in the optical path.

【0052】図6の実施例4では図1の実施例1に比べ
てアライメント波長において投影レンズ系3で発生する
収差が非点収差と倍率色収差だけであり、コマ収差は発
生しないとしてい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。
Compared to the first embodiment shown in FIG. 1, the fourth embodiment shown in FIG. 6 is such that the aberrations produced by the projection lens system 3 at the alignment wavelength are only astigmatism and lateral chromatic aberration, and that coma is not produced. The only difference is that the other configurations are the same.

【0053】本実施例において補正光学素子600によ
り補正する収差は、非点収差と倍率色収差である。一
方、コマ収差は0の為、補正する必要がない。しかしこ
の場合、先に説明した実施例のような1群の透光性部材
だけでは非点収差と倍率色収差を補正し、コマ収差を0
のまま変化させないという収差補正をすることが難し
い。なぜなら、(8),(9)式より補正光学素子の厚
さd,入射角θが0以外で投影レンズ系3で発生した非
点収差をキャンセルする為、所定量を発生させ、且つコ
マ収差CM=0となる解は現実には存在しない為であ
る。
Aberrations corrected by the correction optical element 600 in this embodiment are astigmatism and lateral chromatic aberration. On the other hand, since the coma aberration is 0, there is no need to correct it. In this case, however, astigmatism and lateral chromatic aberration are corrected and coma aberration is reduced to zero with only one group of translucent members as in the above-described embodiment.
It is difficult to correct the aberration without changing the value. This is because the astigmatism generated in the projection lens system 3 when the thickness d of the correction optical element and the incident angle θ is other than 0 is canceled by the equations (8) and (9), so that a predetermined amount is generated and the coma aberration is generated. This is because the solution for CM = 0 does not actually exist.

【0054】従って、本実施例の場合、補正光学素子6
00として図6に示すように、倍率色収差を補正する為
の透光性部材601とサジタル断面内において対向した
「ハ」の字形に配置した同一な一対の平行平面板より成
る透光性部材602,603で非点収差を補正してい
る。これらの透光性部材601,602,603により
非点収差,倍率色収差を補正し、コマ収差は0のまま変
化させない補正を達成している。
Therefore, in the case of this embodiment, the correction optical element 6
6, as shown in FIG. 6, a transparent member 602 for correcting lateral chromatic aberration and a transparent member 602 composed of a pair of identical plane-parallel plates arranged in a V-shape opposed to each other in a sagittal section. , 603 corrects the astigmatism. By these translucent members 601, 602, 603, astigmatism and lateral chromatic aberration are corrected and coma aberration is kept unchanged at 0.

【0055】図7の実施例5では図1の実施例1に比べ
てアライメント波長において投影レンズ系3で発生する
収差がコマ収差と倍率色収差だけであり、非点収差は発
生しないとしてい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 shown in FIG. 1, the fifth embodiment shown in FIG. 7 is such that the aberrations produced by the projection lens system 3 at the alignment wavelength are only coma and chromatic aberration of magnification, and no astigmatism is produced. The only difference is that the other configurations are the same.

【0056】本実施例において補正光学素子700によ
り補正する収差は、コマ収差と倍率色収差である。一
方、非点収差は0の為、補正する必要がない。しかし、
この場合も先に説明した実施例1〜3のような1群の透
光性部材だけではコマ収差と倍率色収差を補正し、非点
収差を変化させないという収差補正をすることが難し
い。
In this embodiment, the aberrations corrected by the correction optical element 700 are coma and chromatic aberration of magnification. On the other hand, since the astigmatism is 0, it is not necessary to correct it. But,
Also in this case, it is difficult to correct the coma aberration and the chromatic aberration of magnification only by the first group of translucent members as in the first to third embodiments described above, and it is difficult to correct the astigmatism.

【0057】なぜなら、これも実施例4と同様に
(8),(9)式より透光性部材の厚さd,入射角θが
0以外で投影レンズ系3で発生したコマ収差をキャンセ
ルする為、所定量発生させ、非点収差CM=0となる解
は現実には存在しない為である。
This is because, similarly to the fourth embodiment, the coma aberration generated in the projection lens system 3 is canceled by the equations (8) and (9) when the thickness d of the transparent member and the incident angle θ are other than 0. Therefore, there is no actual solution that produces astigmatism CM = 0 by a predetermined amount.

【0058】従って本実施例の場合、補正光学素子70
0として図7に示すように透光性部材701をメリディ
オナル断面内に所定量傾けて光路内に挿入し、投影レン
ズ系3で発生する倍率色収差とコマ収差を補正する。
Therefore, in this embodiment, the correction optical element 70
As shown in FIG. 7, the translucent member 701 is inserted into the optical path with a predetermined amount tilted in the meridional section as 0, and chromatic aberration of magnification and coma aberration generated in the projection lens system 3 are corrected.

【0059】しかしこの場合、透光性部材701を傾け
て配置したことにより非点収差が発生してくる。そこ
で、この非点収差を補正する為、透光性部材701以降
にサジタル断面内において対向した「ハ」の字形に同一
な一対の平行平面板より成る透光性部材702,703
を配置している。これら3つの透光性部材701,70
2,703によりコマ収差,倍率色収差を補正し、透光
性部材701で発生した非点収差も補正することにより
高精度な位置合わせを実現している。
In this case, however, astigmatism occurs due to the translucent member 701 being tilted. Therefore, in order to correct this astigmatism, the translucent members 702 and 703 composed of a pair of parallel flat plates having the same “C” shape facing each other in the sagittal cross section after the translucent member 701.
Has been arranged. These three translucent members 701, 70
2, 703 corrects coma aberration and chromatic aberration of magnification, and corrects astigmatism generated in the translucent member 701 to realize highly accurate alignment.

【0060】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 embodiment of a device manufacturing method using the above-described exposure apparatus will be described.

【0061】図8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. 8 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.

【0062】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.

【0063】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).

【0064】図9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。
FIG. 9 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.

【0065】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15
(レジスト処理)ではウエハに感光剤を塗布する。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 13 (electrode formation), electrodes are formed on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted in the wafer. Step 15
In (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer. 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.

【0066】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.

【0067】[0067]

【発明の効果】本発明によれば以上のように、アライメ
ント光として露光光として異なった複数の波長の光束を
用いたときに投影光学系で発生するコマ収差,非点収
差,倍率色収差等の諸収差を互いに分散の異なる複数の
硝材を接合した少なくとも1つの透光性部材を有する補
正光学素子を用いることにより投影光学系のアスコマ収
差に大きく影響されずに全ての波長に対し倍率色収差の
補正を良好に行い、ウエハ面上に設けたアライメントマ
ークの位置情報を高精度に検出し、レチクルとウエハと
の相対的位置合わせを高精度に行い高集積度の半導体デ
バイスの製造を容易にした位置検出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, coma aberration, astigmatism, chromatic aberration of magnification, etc., which occur in the projection optical system when light fluxes having different wavelengths are used as exposure light as alignment light. By using a correction optical element having at least one translucent member in which a plurality of glass materials having different dispersions are bonded to each other, the lateral chromatic aberration is corrected for all wavelengths without being largely affected by the ascoma aberration of the projection optical system. Position that facilitates the manufacture of highly integrated semiconductor devices by accurately detecting the position information of the alignment marks provided on the wafer surface and by performing the relative alignment between the reticle and the wafer with high accuracy. It is possible to achieve a detection apparatus and a semiconductor device manufacturing method using the detection apparatus.

【0068】特に本発明によれば、投影光学系で発生す
る倍率色収差,コマ収差,非点収差を良好に補正でき、
従来は投影レンズ系を設計するときの制約条件であった
アライメント基本波長近辺の色収差の変化も大幅に緩和
でき、投影レンズの設計を容易にし、且つ良好なアライ
メント信号を得ることにより高精度な位置合わせが達成
できるという効果が得られる。
In particular, according to the present invention, lateral chromatic aberration, coma and astigmatism occurring in the projection optical system can be corrected well,
Changes in chromatic aberration in the vicinity of the alignment fundamental wavelength, which was a constraint when designing a projection lens system, can be greatly mitigated, facilitating the design of the projection lens and obtaining a good alignment signal for highly accurate position. The effect that matching can be achieved is obtained.

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

【図1】本発明の実施例1の要部概略図FIG. 1 is a schematic view of a main part of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明に係る補正光学素子の概略図FIG. 2 is a schematic view of a correction optical element according to the present invention.

【図3】本発明に係る補正光学素子の概略図FIG. 3 is a schematic view of a correction optical element according to the present invention.

【図4】本発明の実施例2の要部概略図FIG. 4 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 2 of the present invention.

【図5】本発明の実施例3の要部概略図FIG. 5 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 3 of the present invention.

【図6】本発明の実施例4の要部概略図FIG. 6 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 4 of the present invention.

【図7】本発明の実施例5の要部概略図FIG. 7 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 5 of the present invention.

【図8】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. 8 is a flowchart of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図9】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. 9 is a flowchart of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レチクル(第1物体) 2 ウエハ(第2物体) 3 投影光学系 4,400,500,600,700 補正光学素子 14 アライメントマーク 18,18a 補正レンズ 19 撮像素子 63 光源手段 100,200,601,602,603,701,7
02,703 透光性部材
1 reticle (first object) 2 wafer (second object) 3 projection optical system 4,400, 500, 600, 700 correction optical element 14 alignment mark 18, 18a correction lens 19 image sensor 63 light source means 100, 200, 601, 602,603,701,7
02,703 Translucent member

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源手段からの波長が異なる複数の光束
で投影レンズ系を介して所定面上に設けたマークを照明
し、該マーク像を該投影レンズを介して撮像手段面上に
形成する際、該波長が異なる複数の光束の主光線が該撮
像手段面上において互いにほぼ一致するようにした分散
の異なる少なくとも2つの硝材を接合した透光性部材を
少なくとも1つ有した補正光学素子を光路中に設け、該
補正光学素子を利用して該撮像手段面上における該マー
ク像の位置情報を検出していることを特徴とする位置検
出装置。
1. A mark provided on a predetermined surface is illuminated via a projection lens system with a plurality of light beams having different wavelengths from a light source means, and the mark image is formed on the surface of an imaging means via the projection lens. At this time, a correction optical element having at least one translucent member in which at least two glass materials having different dispersions are joined so that the principal rays of a plurality of light fluxes having different wavelengths substantially match with each other on the surface of the imaging means. A position detecting device which is provided in an optical path and detects position information of the mark image on the surface of the image pickup means by using the correction optical element.
【請求項2】 照明手段からの露光光で照明した第1物
体面上のパターンを投影レンズ系により第2物体面上に
投影露光する露光装置において光源手段からの波長が異
なる複数の光束で該投影レンズ系を介して第2物体面上
に設けたマークを照明し、該マーク像を該投影レンズを
介して撮像手段面上に形成する際、該波長が異なる複数
の光束の主光線が該撮像手段面上において互いにほぼ一
致するようにした分散の異なる少なくとも2つの硝材を
接合した透光性部材を少なくとも1つ有した補正光学素
子を光路中に設け、該補正光学素子を利用して該撮像手
段面上における該マーク像の位置情報を検出しているこ
とを特徴とする露光装置。
2. An exposure apparatus which projects and exposes a pattern on a first object plane illuminated by exposure light from an illuminating means onto a second object plane by a projection lens system, using a plurality of light beams having different wavelengths from a light source means. When the mark provided on the second object plane is illuminated through the projection lens system and the mark image is formed on the image pickup means surface through the projection lens, the principal rays of a plurality of light beams having different wavelengths are A correction optical element having at least one translucent member, in which at least two glass materials having different dispersions are bonded to each other on the surface of the image pickup means, is provided in the optical path, and the correction optical element is used to An exposure apparatus which detects position information of the mark image on the surface of the image pickup means.
【請求項3】 照明手段からの露光光で照明したレチク
ル面上のパターンを投影レンズ系によりウエハ面上に投
影露光し、次いで該ウエハを現像処理して半導体デバイ
スを製造する方法において、光源手段からの波長が異な
る複数の光束で該投影レンズ系を介して該ウエハ面上の
マークを照明し、該マーク像を該投影レンズを介して撮
像手段面上に形成する際、該波長が異なる複数の光束の
主光線が該撮像手段面上において互いにほぼ一致するよ
うにした分散の異なる少なくとも2つの硝材を接合した
透光性部材を少なくとも1つ有した補正光学素子を光路
中に設け、該補正光学素子を利用して該撮像手段面上に
おける該マーク像の位置情報を検出していることを特徴
とする半導体デバイスの製造方法。
3. A method for manufacturing a semiconductor device by projecting and exposing a pattern on a reticle surface illuminated by exposure light from an illuminating means onto a wafer surface by a projection lens system, and then developing the wafer to produce a semiconductor device. When a mark on the wafer surface is illuminated through the projection lens system with a plurality of light beams having different wavelengths from and the mark image is formed on the image pickup means surface through the projection lens, a plurality of different wavelengths are emitted. A correction optical element having at least one translucent member, in which at least two glass materials having different dispersions are joined, is provided in the optical path so that the principal ray of the light flux of A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that position information of the mark image on the surface of the image pickup means is detected by using an optical element.
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US6806477B1 (en) 1997-05-23 2004-10-19 Canon Kabushiki Kaisha Position detection device, apparatus using the same, exposure apparatus, and device manufacturing method using the same
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