JPH09197679A - Projecting optical device and projecting optical method - Google Patents
Projecting optical device and projecting optical methodInfo
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- JPH09197679A JPH09197679A JP8209400A JP20940096A JPH09197679A JP H09197679 A JPH09197679 A JP H09197679A JP 8209400 A JP8209400 A JP 8209400A JP 20940096 A JP20940096 A JP 20940096A JP H09197679 A JPH09197679 A JP H09197679A
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば集積回路製
造に使用される露光装置等にかかるものであり、特にレ
ジストの塗布されたウェハと露光されるパターンが形成
されたマスクないしレチクルとの光学的位置関係の調整
を行う投影光学装置及び投影光学方法に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to, for example, an exposure apparatus used for manufacturing an integrated circuit, and more particularly, to an optical system including a resist-coated wafer and a mask or reticle on which a pattern to be exposed is formed. The present invention relates to a projection optical device and a projection optical method for adjusting a physical positional relationship.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の露光装置などで使用されているア
ライメント合焦装置では、半導体基板上に形成されたレ
ジスト層の上からアライメント用の照明光を照射するこ
ととしている。2. Description of the Related Art In an alignment focusing apparatus used in a conventional exposure apparatus and the like, illumination light for alignment is applied from above a resist layer formed on a semiconductor substrate.
【0003】即ち、半導体基板上には、アライメント用
のマークが表面の凹凸として形成されている。そして、
更にその上にレジスト層が形成されている。アライメン
ト用の照明光は、かかるレジスト層を介してアライメン
ト用のマークに照射される。That is, alignment marks are formed on the semiconductor substrate as surface irregularities. And
Furthermore, a resist layer is formed on it. The illumination light for alignment is applied to the mark for alignment via the resist layer.
【0004】このように、レジスト層を介して基板上の
アライメントマークの照明が行われ、その位置が検出さ
れて所定の位置合わせ、例えば、レチクルと基板との位
置合わせが行われる。In this way, the alignment mark on the substrate is illuminated through the resist layer, and its position is detected to perform predetermined alignment, for example, alignment between the reticle and the substrate.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら以上のよ
うな従来方式では、レジストの影響によって照明された
部分に干渉縞が生ずることがある。このため、最適なア
ライメント位置や合焦位置を決定することが難しくな
り、良好にアライメントや合焦を行うことができず、ま
たアライメント等の再現性も低下するという不都合があ
る。However, in the above-mentioned conventional system, interference fringes may occur in the illuminated portion due to the influence of the resist. For this reason, it is difficult to determine the optimal alignment position and focusing position, and alignment and focusing cannot be performed satisfactorily, and the reproducibility of alignment and the like deteriorates.
【0006】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、合焦位置を良好に検出でき、再現性の良好な投影
光学装置及び投影光学方法を提供することを目的とす
る。The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a projection optical apparatus and a projection optical method which can detect the in-focus position satisfactorily and have good reproducibility.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】請求項1に記載した発明
の投影光学装置は、照明光によりマスク上に形成された
パターンを感光剤が塗布された基板上に投影する投影光
学系と、前記照明光と同じ波長をもつ検出光によって前
記投影光学系を介して前記基板を検出することにより、
前記投影光学系の合焦位置を検出する合焦検出系とを備
えた投影光学装置において、前記合焦検出系による、前
記基板上の少なくとも3つの前記感光剤が除去された領
域における前記合焦位置の検出結果と前記感光剤の厚さ
情報とに基づいて、前記基板の載置されたテーブルを、
前記投影光学系の光軸方向に移動もしくは前記方向に対
して傾斜するように駆動する駆動制御手段を備えたこと
を特徴とするものである。A projection optical system according to a first aspect of the invention is a projection optical system for projecting a pattern formed on a mask by illumination light onto a substrate coated with a photosensitizer. By detecting the substrate via the projection optical system by the detection light having the same wavelength as the illumination light,
In a projection optical device including a focus detection system that detects a focus position of the projection optical system, the focus detection system performs the focus in a region where at least three of the photosensitive agents are removed from the substrate. Based on the detection result of the position and the thickness information of the photosensitive agent, the table on which the substrate is placed,
It is characterized by further comprising drive control means for driving the projection optical system so as to move in an optical axis direction or incline with respect to the optical axis direction.
【0008】請求項2に記載した発明の投影光学方法
は、照明光によりマスク上に形成されたパターンを感光
剤が塗布された基板上に投影する投影光学系を介して、
前記照明光と同じ波長をもつ検出光によって前記基板を
検出することにより、前記投影光学系の合焦位置を検出
する投影光学方法において、前記合焦位置は、前記感光
剤が除去された前記基板上の領域に対して前記合焦位置
を検出し、該検出結果と前記感光剤との厚さ情報に基づ
いて前記感光剤が塗布された前記基板上の領域の合焦位
置を決定することを特徴とするものである。According to the projection optical method of the invention described in claim 2, the pattern formed on the mask by the illumination light is projected onto the substrate coated with the photosensitizing agent through a projection optical system.
In the projection optical method for detecting the focus position of the projection optical system by detecting the substrate with detection light having the same wavelength as the illumination light, the focus position is the substrate from which the photosensitive agent has been removed. Detecting the in-focus position with respect to the upper region, and determining the in-focus position of the region on the substrate coated with the photosensitive agent based on the detection result and the thickness information of the photosensitive agent. It is a feature.
【0009】本発明によれば、マークないしマーク像の
観察において、検出光の光路長が変更された種々の条件
での観察が行われる。光路長の変更により、検出手段に
おける焦点位置が変化する。このため、観察される画像
のコントラストが変化する。レチクルとウェハとのフォ
ーカスずれ量は、画像のコントラストが良好となる検出
光の光路長差から求められる。According to the present invention, in observing a mark or a mark image, the observation is performed under various conditions in which the optical path length of the detection light is changed. A change in the optical path length changes the focus position in the detection means. For this reason, the contrast of the observed image changes. The amount of defocus between the reticle and the wafer can be obtained from the difference in the optical path length of the detection light that provides good image contrast.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面を参照しながら説明する。まず図1を参照しなが
ら、本例の構成について説明する。図1において、表面
にレジスト層が形成されたウェハWは、図のX、Y軸回
りの回転及びZ軸方向に移動可能なレベリングステージ
10上に載置されている。このレベリングステージ10
の駆動は、モータ12によって行なわれるようになって
いる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, the configuration of this example will be described with reference to FIG. In FIG. 1, a wafer W having a resist layer formed on its surface is mounted on a leveling stage 10 that can rotate around the X and Y axes and move in the Z axis direction. This leveling stage 10
Is driven by a motor 12.
【0011】次に、レベリングステージ10は、XY方
向に移動可能なXYステージ14上に構成されており、
このXYステージ14の駆動はモータ16によって行な
われるようになっている。ウェハWの上方には、投影レ
ンズ18が配置されており、更にその上方には、レチク
ルRがレチクルホルダ20に保持されて配置されてい
る。Next, the leveling stage 10 is constructed on an XY stage 14 that can move in the XY directions.
The XY stage 14 is driven by a motor 16. A projection lens 18 is disposed above the wafer W, and a reticle R is disposed above the wafer W while being held by a reticle holder 20.
【0012】次に、投影レンズ18の側方には、斜入射
AFスリット送光系(以下単に「AF送光系」という)
22、及び斜入射レベリングセンサ送光系(以下単に
「レベリング送光系」という)24が各々設けられてい
る。これらAF送光系22及びレベリング送光系24か
ら送出された光は、ビームスプリッタ26の作用によ
り、いずれも送光系側対物レンズ系28に入射するよう
になっている。Next, on the side of the projection lens 18, an oblique incidence AF slit light transmission system (hereinafter simply referred to as "AF light transmission system").
22 and an oblique incidence leveling sensor light transmission system (hereinafter simply referred to as “leveling light transmission system”) 24 are provided. The light transmitted from the AF light transmission system 22 and the leveling light transmission system 24 are both incident on the light transmission system side objective lens system 28 by the action of the beam splitter 26.
【0013】次に、送光系側対物レンズ系28を透過し
た光は、ウェハW上に斜入射し、ここで反射されて受光
系側対物レンズ系30に入射し、ここを透過してビーム
スプリッタ32により分離されるようになっている。A
F送光系22から送出された光は、実線で図示するよう
に、斜入射AF受光系(以下「AF受光系」という)3
4に入射し、レベリング送光系24から出力された光
は、破線で図示するように、レベリングセンサ受光系
(以下「レベリング受光系」という)36に入射する。Next, the light transmitted through the light transmitting system side objective lens system 28 is obliquely incident on the wafer W, is reflected there and is incident on the light receiving system side objective lens system 30, and is transmitted therethrough to form a beam. It is configured to be separated by a splitter 32. A
The light transmitted from the F light transmission system 22 is obliquely incident AF light receiving system (hereinafter referred to as “AF light receiving system”) 3 as shown by a solid line.
4, the light output from the leveling light transmission system 24 is incident on a leveling sensor light receiving system (hereinafter, referred to as “leveling light receiving system”) 36 as shown by a broken line.
【0014】AF送光系22及びAF受光系34を中心
に構成されている斜入射AF系は、例えば特開昭56−
42205号公報に開示されており、投影レンズ18に
対する合焦位置を検出するものである。An oblique incidence AF system mainly composed of an AF light transmitting system 22 and an AF light receiving system 34 is disclosed in, for example,
It is disclosed in Japanese Patent No. 42205 and detects a focus position with respect to the projection lens 18.
【0015】また、レベリング送光系24及びレベリン
グ受光系36を中心に構成されているレベリングセンサ
系は、例えば特開昭58−113706号公報に開示さ
れており、ウェハ表面のXY軸まわりの回転状態を検出
するものである。A leveling sensor system mainly comprising a leveling light transmitting system 24 and a leveling light receiving system 36 is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-113706, in which a wafer surface is rotated around XY axes. This is to detect the state.
【0016】次に、上述したレチクルRの上方からは、
ファイバ38によって導びかれた露光光と同じ波長の照
明光がレンズ40、ビームスプリッタ42、対物レンズ
系44及びミラー46の作用によって入射している。こ
の照明光は、レチクルRのアライメントマーク部分を透
過した後、投影レンズ18を透過し、更にはウェハWに
入射するようになっている。Next, from above the reticle R,
Illumination light having the same wavelength as the exposure light guided by the fiber 38 is incident by the action of the lens 40, beam splitter 42, objective lens system 44 and mirror 46. The illumination light passes through the alignment mark portion of the reticle R, then passes through the projection lens 18, and further enters the wafer W.
【0017】更に、ウェハWによって反射された照明光
は、投影レンズ18、レチクルRを各々透過し、ミラー
46、対物レンズ44、ビームスプリッタ42、リレー
レンズ系48の作用によって透明回転板50に入射する
ようになっている。Further, the illumination light reflected by the wafer W passes through the projection lens 18 and the reticle R, and enters the transparent rotary plate 50 by the action of the mirror 46, the objective lens 44, the beam splitter 42, and the relay lens system 48. It is supposed to.
【0018】この透明回転板50には、図7に示すよう
に、厚さTAないしTGが各々異なる複数のガラス板5
0Aないし50Gが各々設けられている。これらの厚さ
TAないしTGは、例えば次のような関係に設定されて
いる。 TA<TB<TC<TD<TE<TF<TG ……(1)As shown in FIG. 7, the transparent rotary plate 50 has a plurality of glass plates 5 having different thicknesses TA to TG.
0A to 50G are provided. These thicknesses TA to TG are set, for example, in the following relationship. TA <TB <TC <TD <TE <TF <TG (1)
【0019】透明回転板50が回転すると、ガラス板5
0Aないし50Gが順に光路中に挿入されるようになっ
ている。このガラス板50Aないし50Gの挿入によ
り、光路長が少しづつ変化するようになっている。この
例では、レチクルR上のパターンに対してガラス板50
Dが標準的な光路長を与えるように設定されている。When the transparent rotating plate 50 rotates, the glass plate 5
0A to 50G are sequentially inserted into the optical path. By inserting the glass plates 50A to 50G, the optical path length changes little by little. In this example, a glass plate 50 is used for the pattern on the reticle R.
D is set to give a standard optical path length.
【0020】次に、以上のような透明回転板50の回転
位置は、エンコーダ52によって検出されており、透明
回転板50を透過した光は、ミラー54で反射されてテ
レビカメラ56に入射するようになっている。Next, the rotational position of the transparent rotary plate 50 as described above is detected by the encoder 52, and the light transmitted through the transparent rotary plate 50 is reflected by the mirror 54 and enters the television camera 56. It has become.
【0021】エンコーダ52及びテレビカメラ56の信
号出力側は、いずれもTTLフォーカス検出処理回路
(以下「フォーカス検出回路」という)58に接続され
ている。このフォーカス検出回路58は、後で図8ない
し図10を参照して説明するように、入力された信号に
基づいてフォーカスのずれを検出し、TTLフォーカス
ずれ信号TFSを主制御系60に出力する機能を有す
る。The signal output sides of the encoder 52 and the television camera 56 are both connected to a TTL focus detection processing circuit (hereinafter, referred to as "focus detection circuit") 58. The focus detection circuit 58 detects a focus shift based on an input signal and outputs a TTL focus shift signal TFS to the main control system 60, as will be described later with reference to FIGS. Has functions.
【0022】次に、主制御系60には、フォーカス検出
回路58の他に、AF受光系34、レベリング受光系3
6が各々接続されており、斜入射AF系検出信号GPS
及びレベリングセンサ系によるレベリング検出信号LV
Sが各々主制御系60に入力されるようになっている。Next, the main control system 60 includes, in addition to the focus detection circuit 58, the AF light receiving system 34 and the leveling light receiving system 3.
6 are connected to each other, and an oblique incidence AF system detection signal GPS
And leveling detection signal LV by leveling sensor system
S is input to the main control system 60.
【0023】主制御系60の出力側は、モータ12、1
6に各々接続されており、モータ12にはレベリング用
の駆動信号θyS、θxS及びZ方向の駆動信号ZSが各々
出力され、モータ16にはX、Y方向の駆動信号XS、
YSが各々出力されるようになっている。The output side of the main control system 60 is connected to the motors 12, 1
Drive signals θyS and θxS for leveling and a drive signal ZS in the Z direction are respectively output to the motor 12, and the drive signal XS in the X and Y directions is output to the motor 16.
YS is output respectively.
【0024】次に、図2及び図3を参照しながら、レチ
クルRについて詳細に説明する。図2には、レチクルR
の一例が示されており、図3にはそのレチクルRの一部
であるステップYマーク領域が拡大して示されている。Next, the reticle R will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 2 shows a reticle R
FIG. 3 is an enlarged view of a step Y mark area which is a part of the reticle R.
【0025】これら図2及び図3において、レチクルR
の中心RCを含む中央部分は、露光投影されるべきパタ
ーン領域RPAであり、この周囲適宜位置には、図のX
Y方向に各々対応して、ステップXマーク領域RSX及
びステップYマーク領域RSYが各々設けられている。
また、パターン領域RPA以外の適宜領域には、レチク
ルアライメントマークRθ、Rxyが各々設けられてお
り、この領域とパターン領域RPAとの境界部分には、
しゃ光帯RSRが形成されている。In FIGS. 2 and 3, reticle R
Is a pattern area RPA to be exposed and projected, and a suitable area around this area is indicated by X in FIG.
A step X mark area RSX and a step Y mark area RSY are provided respectively corresponding to the Y direction.
Further, reticle alignment marks Rθ and Rxy are respectively provided in appropriate regions other than the pattern region RPA, and a boundary portion between this region and the pattern region RPA is
A shading band RSR is formed.
【0026】上述したステップYマーク領域RSYに
は、図3に示すように、ラインアンドスペースの格子状
パターンのマーク(以下「格子状マーク」という)FY
Rと、矩形状のステップYマークRYA、RYBとが各
々形成されている。このステップYマーク領域RSYの
周囲にもしゃ光帯RSRが形成されており、格子状マー
クFYRの配列方向の中心からパターン領域RPAまで
の距離はDrである。In the above-described step Y mark area RSY, as shown in FIG. 3, a mark of a line-and-space grid pattern (hereinafter referred to as a "grid mark") FY
R and rectangular step Y marks RYA and RYB are respectively formed. A shading band RSR is also formed around the step Y mark area RSY, and the distance from the center in the arrangement direction of the lattice marks FYR to the pattern area RPA is Dr.
【0027】次に、図4ないし図6を参照しながら、ウ
ェハWについて詳細に説明する。図4には、ウェハWの
表面の一部が示されており、図5には、ウェハマーク領
域が拡大して示されており、図6には、図5のVI−VI線
に沿ったウェハWの断面が示されている。Next, the wafer W will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 4 shows a part of the surface of the wafer W, FIG. 5 shows an enlarged view of the wafer mark area, and FIG. 6 shows a view along the line VI-VI in FIG. A cross section of the wafer W is shown.
【0028】これら図4ないし図6において、ウェハW
上には、レチクルRのパターン領域RPAに各々対応す
るショット領域ないしチップ領域S1、S2、……が多
数存在する。そして、これらのショット領域S1、S
2、S3、……の間のストリートライン上には、XY方
向に各々対応して、ウェハマーク領域Sy1 、Sy2 、
…Sx1 、Sx2 、…が各々設けられている。これらウ
ェハマーク領域Sy1 、Sy2 、…Sx1 、Sx2 、…
のショット領域S1、S2、…の中心SCからの距離
は、各々DxC 、DyC である。In FIGS. 4 to 6, the wafer W
There are many shot areas or chip areas S1, S2,... Corresponding to the pattern area RPA of the reticle R above. Then, these shot areas S1, S
2, S3, On street line between ... and each corresponding to the XY direction, the wafer mark region Sy 1, Sy 2,
.., Sx 1 , Sx 2 ,. These wafer mark areas Sy 1 , Sy 2 ,... Sx 1 , Sx 2 ,.
Are Dx C and Dy C from the center SC of the shot areas S1, S2,.
【0029】上述したウェハマーク領域Sy1 には、図
5に示すように、ラインアンドスペースの格子状凹凸パ
ターンのマーク(以下「格子状マーク」という)FYW
と、矩形状のステップYマークWYAが各々形成されて
いる。格子状マークFYWの配列方向の中心からショッ
ト領域S1までの距離はDwである。In the wafer mark area Sy 1 described above, as shown in FIG. 5, marks of a line-and-space grid-like concavo-convex pattern (hereinafter referred to as “grid-like marks”) FYW.
And a rectangular step Y mark WYA are respectively formed. The distance from the center of the lattice mark FYW in the arrangement direction to the shot area S1 is Dw.
【0030】以上のようなウェハW上には図6に示すよ
うに、厚さΔZrでレジスト層PRが形成されている
が、ウェハマーク領域Sy1 、Sy2 、…Sx1 、Sx
2 、…では、このレジスト層PRがエキシマレーザ等の
手段によって予め除去されている。エキシマレーザ光は
紫外域に発振波長を有する高エネルギーのパルスレーザ
であり、このエキシマレーザ光のスポットをレジスト層
に照射すると、照射を受けた部分のレジストが気化して
除去される。As shown in FIG. 6, a resist layer PR having a thickness ΔZr is formed on the wafer W as described above, but the wafer mark areas Sy 1 , Sy 2 ,... Sx 1 , Sx
In 2 ..., The resist layer PR has been removed in advance by means such as an excimer laser. The excimer laser light is a high-energy pulse laser having an oscillation wavelength in the ultraviolet region. When a spot of the excimer laser light is irradiated on the resist layer, the irradiated portion of the resist is vaporized and removed.
【0031】次に以上のような構成のシステムの動作
を、図8ないし図10を参照しながら説明する。これら
の図に示す検出方式は、例えば特開昭60−10154
0号公報により公知のものである。Next, the operation of the system having the above configuration will be described with reference to FIGS. The detection method shown in these figures is disclosed in, for example, JP-A-60-10154.
It is publicly known from the publication No. 0.
【0032】まず、ウェハW上のいずれかのショット領
域、例えばS1に対し、レベリングセンサによってレベ
リング測定が行なわれる。このレベリング測定は、ショ
ット領域S1の中心SC部分で、レベリング送光系2
4、レベリング受光系36を利用して行なわれる。主制
御系60では、レベリング受光系36からの検出信号L
VSに基づいて、X、Y軸の各々に対するウェハWの傾
きθx 、θy が各々求められ、レベリング用の駆動信号
θx S、θy Sが各々モータ12に入力される。First, a leveling measurement is performed on any of the shot areas on the wafer W, for example, S1, by a leveling sensor. In this leveling measurement, the leveling light transmission system 2 is used at the center SC portion of the shot area S1.
4. This is performed using the leveling light receiving system 36. In the main control system 60, the detection signal L from the leveling light receiving system 36
Based on the VS, the inclinations θ x and θ y of the wafer W with respect to the X and Y axes are respectively obtained, and the leveling drive signals θ x S and θ y S are input to the motor 12, respectively.
【0033】次に斜入射AF系によって、焦点合わせが
行なわれる。この焦点合わせは、AF送光系22、AF
受光系34を利用して行なわれる。主制御系60では、
AF受光系34からの検出信号GPSに基づいて、Z方
向のフォーカスずれ量が求められ、フォーカス合わせ用
の駆動信号ZSがモータ12に入力される。Next, focusing is performed by the oblique incidence AF system. This focusing is performed by the AF light transmission system 22, AF
This is performed using the light receiving system 34. In the main control system 60,
Based on the detection signal GPS from the AF light receiving system 34, a focus shift amount in the Z direction is obtained, and a drive signal ZS for focusing is input to the motor 12.
【0034】以上のような操作の後、ファイバ38を介
して合焦位置補正用の照明光の照射が行なわれる。これ
によってテレビカメラ56では、ウェハW上の格子状マ
ークFYWと、レチクルR上の格子状マークFYRが各
々観察されることとなる。After the above operation, illumination light for correcting the in-focus position is irradiated via the fiber 38. As a result, the television camera 56 observes the lattice mark FYW on the wafer W and the lattice mark FYR on the reticle R.
【0035】図8には、ビデオ信号の走査方向が示され
ており、格子状マークFYR、FYWの像IR、IWに
対して、各々SL1 、SL2 の方向に走査が行なわれ
る。このように走査されたときのビデオ信号の波形例が
図9(A)ないし(C)に示されている。同図(A)は
ガラス板50Bを使用した場合であり、同図(B)、
(C)は各々ガラス板50D、50Fを使用した場合で
ある。FIG. 8 shows the scanning direction of the video signal, and the images IR and IW of the lattice marks FYR and FYW are scanned in the SL 1 and SL 2 directions, respectively. FIGS. 9A to 9C show examples of the waveform of the video signal when scanned in this manner. FIG. 7A shows a case where a glass plate 50B is used, and FIG.
(C) shows the case where the glass plates 50D and 50F are used, respectively.
【0036】これらの波形例について詳述すると、図7
を参照しながら説明したように、照明光光路中に順に挿
入されるガラス板50Aないし50Gは各々少しづつ厚
さが異なる。このため、光路長も少しづつ変化し、ひい
ては合焦位置がテレビカメラ56の撮像面位置を中心に
変化することとなる。These waveform examples will be described in detail below.
As described with reference to, the glass plates 50A to 50G sequentially inserted into the illumination light path each have a slightly different thickness. For this reason, the optical path length also changes little by little, and consequently the in-focus position changes around the imaging surface position of the television camera 56.
【0037】合焦位置が撮像面にあるときは、格子状マ
ークFYR、FYWが最も明瞭にテレビカメラ56で観
察される。従って格子状のマーク配列に対応するビデオ
信号の凹凸は、最も大きい。これに対し、合焦位置が撮
像面からずれると、格子状マークFYR、FYWはぼけ
てテレビカメラ56で観察される。従って格子状のマー
ク配列に対応するビデオ信号の凹凸は、合焦位置のずれ
の程度に反比例して小さくなる。When the in-focus position is on the imaging surface, the grid marks FYR and FYW are most clearly observed by the television camera 56. Therefore, the unevenness of the video signal corresponding to the lattice mark arrangement is the largest. On the other hand, when the focus position is shifted from the imaging surface, the grid marks FYR and FYW are blurred and observed by the television camera 56. Therefore, the unevenness of the video signal corresponding to the grid-like mark arrangement becomes smaller in inverse proportion to the degree of the shift of the focus position.
【0038】他方、ガラス板50Aないし50Gによる
光路長変動量は、あらかじめ求めることができる。従っ
て、ガラス板50Aないし50Gを光路中に挿入した場
合のビデオ信号振幅Va、Vb、Vc…(コントラスト
に対応)と、各ガラス板50Aないし50Gの光路長変
動量とに基づいて、図10に示すようなグラフを求める
ことができる。この作業は、エンコーダ52の出力と、
テレビカメラ56の出力とに基づいてフォーカス検出回
路58により行なわれる。On the other hand, the optical path length fluctuation amount by the glass plates 50A to 50G can be obtained in advance. Therefore, based on the video signal amplitudes Va, Vb, Vc... (Corresponding to contrast) when the glass plates 50A to 50G are inserted in the optical path, and the optical path length variation amounts of the respective glass plates 50A to 50G, FIG. A graph as shown can be obtained. This operation involves the output of the encoder 52,
This is performed by the focus detection circuit 58 based on the output of the television camera 56.
【0039】ビデオ信号の振幅と光路長変動量のグラフ
は、レチクルRの格子状マークFYRと、ウェハWの格
子状マークFYWとの各々に対して求められ、図10に
グラフGA、GBとして各々示されている。Graphs of the amplitude of the video signal and the amount of variation in the optical path length are obtained for each of the lattice mark FYR of the reticle R and the lattice mark FYW of the wafer W, and are shown as graphs GA and GB in FIG. It is shown.
【0040】ここで、仮りにレチクルRとウェハWとが
投影レンズ18に対して合焦位置にあるとすると、グラ
フGA、GBのピーク点は一致することとなる。しか
し、両者が合焦位置にない場合には、フォーカスずれ量
に対応してグラフGA、GBのピーク点がずれる。すな
わち、グラフGA、GBのピーク点のずれが、レチクル
RとウェハWとのフォーカスずれ量ΔZに相当すること
となる。Here, if the reticle R and the wafer W are at the in-focus position with respect to the projection lens 18, the peak points of the graphs GA and GB coincide. However, when both are not at the in-focus position, the peak points of the graphs GA and GB are shifted in accordance with the amount of defocus. That is, the shift between the peak points of the graphs GA and GB corresponds to the focus shift amount ΔZ between the reticle R and the wafer W.
【0041】以上のようにしてレジストの影響を受ける
ことなく良好に求められたレチクルRとウェハWとのフ
ォーカスずれ量ΔZは、フォーカス検出回路58から、
TTLフォーカスずれ信号TFSとして主制御系60に
入力される。The focus shift amount ΔZ between the reticle R and the wafer W, which is well determined without being affected by the resist as described above, is obtained from the focus detection circuit 58.
It is input to the main control system 60 as a TTL defocus signal TFS.
【0042】次に、主制御系60では、フォーカスずれ
量ΔZに基づいて、AF受光系34の検知焦点位置に対
し必要なオフセットがかけられ、フォーカス用の駆動信
号ZSがモータ12に対して出力される。すなわち、斜
入射AF系によって検出されたウェハWの焦点位置に対
し、ΔZのフォーカスずれが存在しているので、このず
れ量分の補正がオフセットによって行なわれる。Next, in the main control system 60, a necessary offset is applied to the detected focus position of the AF light receiving system 34 based on the focus shift amount ΔZ, and the focus drive signal ZS is output to the motor 12. To be done. That is, since the focus shift of ΔZ exists with respect to the focus position of the wafer W detected by the oblique incidence AF system, the offset amount is corrected.
【0043】このとき、ウェハW上のレジスト層PRの
厚さΔZrもオフセット量の決定の際に考慮される。フ
ォーカスずれ量ΔZが、レジスト層PRのない格子状マ
ークを用いて計測されたのに対し、斜入射AF系による
焦点計測はレジスト層表面に対して行なわれたことによ
る。すなわち、オフセットを加えることにより、レジス
ト層PRの厚みのうち、真にピント合わせをしたい位置
(厚み方向の位置)に、レチクルパターンの投影像を合
焦させることができる。At this time, the thickness ΔZr of the resist layer PR on the wafer W is also taken into consideration when determining the offset amount. This is because the focus shift amount ΔZ was measured using a grid-like mark without the resist layer PR, whereas the focus measurement by the oblique incidence AF system was performed on the resist layer surface. That is, by adding the offset, the projected image of the reticle pattern can be focused on the position (the position in the thickness direction) where the true focusing is desired in the thickness of the resist layer PR.
【0044】なお、上記の例では、XY方向のアライメ
ントについてもレジストの影響を受けることなく良好に
行うことができる。アライメント系としては、フォーカ
スずれ量ΔZの検出系を利用することができる。すなわ
ち、テレビカメラ56で、ウェハWのステップマークW
YAとレチクルRのステップマークRYA及びRYBと
を同時に観察し、ステップマークRYA及びRYBの間
の中心にステップマークWYAがくるように、主制御系
60からモータ16に駆動信号XS、YSが出力され
る。In the above example, the XY alignment can be favorably performed without being affected by the resist. As the alignment system, a detection system for the amount of defocus ΔZ can be used. That is, with the TV camera 56, the step mark W of the wafer W is
The YA and the step marks RYA and RYB of the reticle R are observed at the same time, and the drive signals XS and YS are output from the main control system 60 to the motor 16 so that the step mark WYA is located at the center between the step marks RYA and RYB. It
【0045】なお、本発明は何ら上記の例に限定される
ものではなく、例えば、XY平面内で直交する方向に位
置する3点のマークに対して投影レンズを介した焦点検
出を適用すると、フォーカスの他、レベリング時のキャ
リブレーションやアライメントを行うことができ、一つ
の装置で三つの機能を奏することが可能となる。The present invention is not limited to the above-mentioned example, and, for example, when focus detection via a projection lens is applied to three marks located in directions orthogonal to each other in the XY plane, In addition to focus, calibration and alignment during leveling can be performed, and one device can perform three functions.
【0046】更に、上記実施例では、ウェハ上のマーク
がストリートライン上に設けられているので、露光波長
の照明光を用いても回路パターン部分のレジストに影響
せず、また、多層レジストのような厚さの厚い場合には
特に有効である。尚、マーク検出用の照明光が露光光の
波長と異なる場合でも、例えば投影レンズの色収差を補
正する光学素子を用いて同様の効果を得られる。Further, in the above embodiment, since the mark on the wafer is provided on the street line, the use of the illumination light having the exposure wavelength does not affect the resist in the circuit pattern portion. This is particularly effective when the thickness is large. Incidentally, even when the illumination light for mark detection is different from the wavelength of the exposure light, the same effect can be obtained by using, for example, an optical element for correcting chromatic aberration of the projection lens.
【0047】また、TTR(スルー・ザ・レチクル)方
式の焦点検出系としては、投影レンズの瞳面でレチクル
からの光とウェハからの光とが分離されるようにし、レ
チクルマークの像がウェハで反射し、再びレチクルマー
クに重ね合わせるようにし、レチクルマークそのもの
と、その像の反射像との重ね合わせ状態を検出する所謂
瞳分割系としてもよい。Further, as a focus detection system of the TTR (through the reticle) system, light from the reticle and light from the wafer are separated on the pupil plane of the projection lens, and the image of the reticle mark is formed on the wafer. And a so-called pupil division system for detecting the state of superposition of the reticle mark itself and the reflected image of the reticle mark.
【0048】[0048]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ウ
ェハ上のフォトレジストのうち、マーク部分を除去して
マーク検出を行うこととしたので、照明光の合焦位置を
良好に検出できる。また基板上に塗布された感光剤の厚
さも考慮して高さ位置を正確に設定できるようにしたの
で、サブミクロンリソグラフィーでは、投影レンズの開
口数(NA)を大きくとって、焦点深度が浅くなっても
十分に対応できる。As described above, according to the present invention, since the mark portion is removed from the photoresist on the wafer to detect the mark, the focus position of the illumination light can be favorably detected. . Further, since the height position can be accurately set in consideration of the thickness of the photosensitizer applied on the substrate, in submicron lithography, the numerical aperture (NA) of the projection lens is set to be large and the depth of focus is shallow. Even if it becomes, it can respond sufficiently.
【図1】本発明の投影光学装置にかかる実施の形態を示
す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a projection optical apparatus of the present invention.
【図2】図1のレチクルRの一例を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing an example of a reticle R of FIG.
【図3】図2のレチクルRのマーク部分を拡大して示す
平面図である。FIG. 3 is an enlarged plan view showing a mark portion of a reticle R in FIG. 2;
【図4】図1のウェハWの一例を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing an example of a wafer W of FIG.
【図5】図4のウエハWのマーク部分を拡大して示す平
面図である。FIG. 5 is an enlarged plan view showing a mark portion of the wafer W in FIG. 4;
【図6】図5のウェハW上の格子状マークの部分の断面
図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a portion of a lattice mark on the wafer W of FIG.
【図7】光路長を変更する透明回転板の例を示す説明図
である。FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an example of a transparent rotating plate that changes an optical path length.
【図8】ビデオ信号の走査方向とマーク配列方向を示す
説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing a scanning direction of a video signal and a mark arrangement direction.
【図9】ビデオ信号と光路長との関係を示す線図であ
る。FIG. 9 is a diagram showing a relationship between a video signal and an optical path length.
【図10】フォーカスずれ量を示す線図である。FIG. 10 is a diagram showing a focus shift amount.
10 Zステージ 12 モータ 14 XYステージ 16 モータ 18 投影レンズ 22 AF送光系 24 レベリング送光系 Reference Signs List 10 Z stage 12 Motor 14 XY stage 16 Motor 18 Projection lens 22 AF light transmission system 24 Leveling light transmission system
Claims (2)
ーンを感光剤が塗布された基板上に投影する投影光学系
と、前記照明光と同じ波長をもつ検出光によって前記投
影光学系を介して前記基板を検出することにより、前記
投影光学系の合焦位置を検出する合焦検出系とを備えた
投影光学装置において、 前記合焦検出系による、前記基板上の少なくとも3つの
前記感光剤が除去された領域における前記合焦位置の検
出結果と前記感光剤の厚さ情報とに基づいて、前記基板
の載置されたテーブルを、前記投影光学系の光軸方向に
移動もしくは前記方向に対して傾斜するように駆動する
駆動制御手段を備えたことを特徴とする投影光学装置。1. A projection optical system for projecting a pattern formed on a mask by illumination light onto a substrate coated with a photosensitizer, and detection light having the same wavelength as the illumination light, through the projection optical system. In a projection optical device including a focus detection system that detects a focus position of the projection optical system by detecting the substrate, at least three of the photosensitive agents on the substrate by the focus detection system are provided. Based on the detection result of the in-focus position in the removed region and the thickness information of the photosensitive agent, the table on which the substrate is placed is moved in the optical axis direction of the projection optical system or with respect to the direction. A projection optical device comprising drive control means for driving so as to tilt.
ーンを感光剤が塗布された基板上に投影する投影光学系
を介して、前記照明光と同じ波長をもつ検出光によって
前記基板を検出することにより、前記投影光学系の合焦
位置を検出する投影光学方法において、 前記合焦位置は、前記感光剤が除去された前記基板上の
領域に対して前記合焦位置を検出し、該検出結果と前記
感光剤との厚さ情報に基づいて前記感光剤が塗布された
前記基板上の領域の合焦位置を決定することを特徴とす
る投影光学方法。2. The substrate is detected by detection light having the same wavelength as the illumination light through a projection optical system that projects the pattern formed on the mask by the illumination light onto the substrate coated with the photosensitive agent. Thus, in the projection optical method for detecting the in-focus position of the projection optical system, the in-focus position is detected by detecting the in-focus position with respect to a region on the substrate from which the photosensitive agent has been removed. A projection optical method, comprising: determining a focus position of an area on the substrate coated with the photosensitizer based on a result and thickness information of the photosensitizer.
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JP8209400A JP2953503B2 (en) | 1996-07-22 | 1996-07-22 | Exposure method |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008197621A (en) * | 2007-01-16 | 2008-08-28 | Anritsu Corp | Optical phase-modulation evaluating device |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS63119231A (en) * | 1986-11-07 | 1988-05-23 | Nikon Corp | Projection optical device |
-
1996
- 1996-07-22 JP JP8209400A patent/JP2953503B2/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS63119231A (en) * | 1986-11-07 | 1988-05-23 | Nikon Corp | Projection optical device |
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JP2008197621A (en) * | 2007-01-16 | 2008-08-28 | Anritsu Corp | Optical phase-modulation evaluating device |
US8160458B2 (en) | 2007-01-16 | 2012-04-17 | Anritsu Corporation | Optical phase-modulation evaluating device |
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