JPS63153820A - Projection exposure device - Google Patents

Projection exposure device

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JPS63153820A
JPS63153820A JP61288929A JP28892986A JPS63153820A JP S63153820 A JPS63153820 A JP S63153820A JP 61288929 A JP61288929 A JP 61288929A JP 28892986 A JP28892986 A JP 28892986A JP S63153820 A JPS63153820 A JP S63153820A
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JP
Japan
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light
reticle
lens
beams
illumination
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Application number
JP61288929A
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Japanese (ja)
Inventor
Takechika Nishi
健爾 西
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7065Production of alignment light, e.g. light source, control of coherence, polarization, pulse length, wavelength
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    • G03F9/7049Technique, e.g. interferometric

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To bring illumination beams to a state of double foci by utilizing a Fresnel pattern or a polarizing lens (a double focus element), and to eliminate the need for a particular correction lens by using illumination beams having a wavelength different from exposure beams as beams for alignment. CONSTITUTION:Laser beams from a laser beam source 30 are reflected by a beam splitter 80, and projected to a mark section for alignment in a reticle 16 as mutually different polarized light components (P-polarized light and S- polarized light) through each of a scanner 83, a double focus lens 32, an objective (a telecentric one is preferable) 81 and a mirror 38. Each of the reflected beams of illumination beams applied to the reticle 16 and a wafer 24 by the characteristics of the double focus lens is transmitted through the beam splitter 80, beams having one polarized light characteristics is transmitted by a polarizing plate 87 and projected to a photodetector 66, and beams having the other polarized light characteristics are reflected and projected to a photodetector 52.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、投影露光装置にかかるものであり、特に該装
置におけるアライメント方式の改良に関するものである
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a projection exposure apparatus, and particularly relates to an improvement of an alignment method in the apparatus.

[従来の技術] 投影露光装置で行われるマスクないしレチクルとクエへ
とのアライメント方式のうち、露光波長と異った波長の
光を使用する方式では、レチクルとクエへとが露光光の
波長に対して共役の位置となっているため、アライメン
ト光の波長に対しては、レチクルとウェハとが必ずしも
共役の位置とはならない。
[Prior Art] Of the methods of aligning a mask or reticle to a square using a projection exposure apparatus, in a method that uses light of a wavelength different from the exposure wavelength, the reticle and the square align at the same wavelength as the exposure light. On the other hand, since they are in conjugate positions, the reticle and wafer are not necessarily in conjugate positions with respect to the wavelength of the alignment light.

このため、補正レンズの挿入や光路の変更による対応が
行われている。
For this reason, countermeasures have been taken such as inserting a correction lens or changing the optical path.

[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、以上のような対応では、オフセットが乗
りやすく、アライメント位置が固定されてしまうという
不都合、がある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, with the above-mentioned measures, there is a problem that offset is likely to occur and the alignment position is fixed.

また、アライメント光として露光波長の光を使用すると
、ウェハ上のレジストがアライメント時に感光し、アラ
イメントに使用したマークを再び使用できないという不
都合がある。
Furthermore, when light at the exposure wavelength is used as alignment light, there is a problem that the resist on the wafer is exposed to light during alignment, and the marks used for alignment cannot be used again.

特に、レジストとして、露光光を吸収して反射しない色
素人レジストが使用されているような場合には、アライ
メントが困難になるという不都合がある。
In particular, when a dyed resist that absorbs exposure light and does not reflect it is used as the resist, there is a problem that alignment becomes difficult.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、アラ
イメントオフセットのない高精度の良好なアライメント
を行うことができる投影露光装置を提供することを、そ
の目的とするものである。
The present invention has been made in view of these points, and it is an object of the present invention to provide a projection exposure apparatus that can perform highly accurate and good alignment without alignment offset.

[問題点を解決するための手段] 本発明は、フレネルパターンを透過ないし反射した光も
しくは偏光特性を持ったレンズ(2重焦点素子)を透過
した光が二つの位置で結像することを利用し、該結像位
置の間隔を、投影光学系の色収差量に対応させるように
してレチクル上及びウェハ上に照明光を結像させるよう
にしたことを技術的要点としている。
[Means for Solving the Problems] The present invention utilizes the fact that light transmitted or reflected through a Fresnel pattern or light transmitted through a lens with polarization characteristics (bifocal element) forms images at two positions. However, the technical point is that the illumination light is imaged on the reticle and the wafer by making the interval between the imaging positions correspond to the amount of chromatic aberration of the projection optical system.

[作用] 本発明によれば、露光光と異る波長の照明光がアライメ
ント用の光として使用される。このため、レジストが露
光されることはない。フレネルパターンまたは偏光レン
ズ(2重焦点素子)が利用されて、照明光が2重焦点化
されるので、格別の補正用レンズをレチクルとクエへの
間のアライメント光路中に挿入する必要がない。
[Function] According to the present invention, illumination light having a wavelength different from that of exposure light is used as alignment light. Therefore, the resist is not exposed. Since a Fresnel pattern or a polarizing lens (bifocal element) is utilized to bifocal the illumination light, there is no need to insert a special correction lens into the alignment optical path between the reticle and the square.

[実施例] 以下、本発明の実施例を、添付図面を参照しながら詳細
に説明する。
[Embodiments] Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第1図には、本発明にかかる投影露光装置の第1の実施
例が示されている。この図において、投影レンズ10は
、レンズ12および14から構成されている。
FIG. 1 shows a first embodiment of a projection exposure apparatus according to the invention. In this figure, projection lens 10 is composed of lenses 12 and 14.

投影レンズ10の上方には、レチクル16がレチクルス
テージ18に保持されて配置されている。そして、レチ
クル16の上方には、コンデンサレンズ20が配置され
ており、露光光が該コンデンサレンズ20を介し−でレ
チクル16に入射するようになっている。
A reticle 16 is placed above the projection lens 10 and is held by a reticle stage 18 . A condenser lens 20 is disposed above the reticle 16, and the exposure light is incident on the reticle 16 through the condenser lens 20.

上記投影レンズ10の下方には、ステージ22上に載置
されたウェハ24が配置されており、該ステージ22上
には、その端側の適宜位置に、基準マーク26が設けら
れている。
A wafer 24 is placed on a stage 22 below the projection lens 10, and a reference mark 26 is provided on the stage 22 at an appropriate position on its end side.

次に、前記露光光と異る波長のアライメント光であるレ
ーザ光28は、レーザ光源30から出力されるようにな
っている。
Next, laser light 28, which is alignment light having a wavelength different from that of the exposure light, is output from a laser light source 30.

レーザ光28は、フレネルパターン板32、ビームスプ
リッタ34、対物レンズ36、ミラー38を各々介して
レチクル16のアライメント用のマーク部分に入射する
ようになっている。
The laser beam 28 is made to enter the alignment mark portion of the reticle 16 via a Fresnel pattern plate 32, a beam splitter 34, an objective lens 36, and a mirror 38, respectively.

次に、レチクル16を透過したレーザ光28は、更に投
影レンズ10を透過してウェハ24に入射し、そこで反
射されて往路を戻り、再びレチクル16を透過してミラ
ー38、対物レンズ36を介しビームスプリッタ34に
入射するようになっている。
Next, the laser beam 28 that has passed through the reticle 16 further passes through the projection lens 10, enters the wafer 24, is reflected there, returns to the outward path, and passes through the reticle 16 again, passing through the mirror 38 and the objective lens 36. The beam is made incident on the beam splitter 34.

そして、ビームスプリッタ34で反射されたレーザ光2
8の反射光は、ハーフミラ−40に入射し、一方は、レ
ンズ42、アパーチャ44、レンズ46、空間フィルタ
48、レンズ50を各々介して受光素子52に入射する
ようになっている。
Then, the laser beam 2 reflected by the beam splitter 34
The reflected light of 8 is incident on a half mirror 40, and one of the reflected lights is incident on a light receiving element 52 via a lens 42, an aperture 44, a lens 46, a spatial filter 48, and a lens 50, respectively.

他方のレーザ光28の反射光は、ミラー54、レンズ5
6、アパーチャ58、レンズ60、空間フィルタ62、
レンズ64を各々介して受光素子66に入射するように
なっている。
The reflected light of the other laser beam 28 is reflected by the mirror 54 and the lens 5.
6, aperture 58, lens 60, spatial filter 62,
The light enters the light receiving element 66 through each lens 64.

次に、受光素子52、受光素子66は、各々信号処理部
68に接続されており、前述したフレネルパターン板3
2の駆動部70も信号処理部68に接続されている。こ
の信号処理部68は、ステージ22の駆動部72、ステ
ージ22の位早検出を行う干渉計74とともに、主制御
装置76に接続されている。
Next, the light receiving element 52 and the light receiving element 66 are each connected to a signal processing section 68, and are connected to the Fresnel pattern plate 3 described above.
The second drive section 70 is also connected to the signal processing section 68. This signal processing section 68 is connected to a main controller 76 along with a drive section 72 of the stage 22 and an interferometer 74 that detects the position of the stage 22.

以上の各構成部分のうち、フレネルパターン板32には
、例えば第8図に示すようなパターンが形成されており
、これを、透過したレーザ光28は、二つの位置で合焦
する。この例では、第一焦点(1次回折光の集光点、)
がPであり、第二焦点(2次回折光の集光点)がQであ
る。
Among the above components, the Fresnel pattern plate 32 has a pattern as shown in FIG. 8, for example, and the laser beam 28 that passes through this is focused at two positions. In this example, the first focal point (the focal point of the first-order diffracted light)
is P, and the second focal point (the focal point of the second-order diffracted light) is Q.

そして、第一焦点Pは、第1図の実線で示すように、レ
チクル16上で結像するようになっており、第二焦点Q
は、破線で示すように、ウェハ24上で結像するように
なっている。
The first focal point P is imaged on the reticle 16, as shown by the solid line in FIG.
is arranged to form an image on the wafer 24, as shown by the broken line.

ずなわち、第一焦点Pは、レチクル16と共役となって
おり、第二焦点Qは、ウェハ24と共役となっている。
That is, the first focus P is conjugate with the reticle 16, and the second focus Q is conjugate with the wafer 24.

そして、駆動部70によりフレネルパターン板32が駆
動されると、各々結像したパターンがレチクル16ある
いはウェハ24上で振動するようになり、レチクル16
あるいはウェハ24上のパターン(マーク)からの光情
報が受光素子52あるいは受光素子66で読取られるよ
うになっている。
Then, when the Fresnel pattern plate 32 is driven by the driving unit 70, each imaged pattern comes to vibrate on the reticle 16 or the wafer 24, and the reticle 16
Alternatively, optical information from a pattern (mark) on the wafer 24 is read by the light receiving element 52 or the light receiving element 66.

次に、フレネルパターン板32のフレネルパターンの作
用によってレチクル16およびウェハ24上に投影され
た照明光の反射光は、各々ビームスプリッタ34に反射
され、更には40で分割されて受光素子52および66
に各々入射するようになっている。
Next, the reflected light of the illumination light projected onto the reticle 16 and the wafer 24 by the action of the Fresnel pattern of the Fresnel pattern plate 32 is reflected by the beam splitter 34, and further split by 40, and sent to the light receiving elements 52 and 66.
The beams are made incident on each of them.

以上のうち、受光素子52に反射光を入射させるレンズ
42、アパーチャ44、レンズ46、空間フィルタ48
、レンズ50は、全体としてレチクル16からの反射光
による像(回折、散乱光による暗視野像)を受光素子5
2上で結像できるように、その光学的特性が設定されで
いる。また、受光素子66に反射光を入射させるミラー
54、レンズ56、アパーチャ58、レンズ60、空間
フィルタ62、レンズ64は、全体としてウェハ24か
らの反射光による像(回折、散乱光による暗視野像)を
受光素子66上で結像できるように、その光学的特性が
設定されている。また、アパーチャ44はレチクル16
のパターン(又はマークRM)、すなわち点Pと共役に
配置され、アパーチャ58はウェハ24のパターン(又
はマークWM)、すなわち点Qと共役に配置される。
Among the above, the lens 42, the aperture 44, the lens 46, and the spatial filter 48 that make the reflected light enter the light receiving element 52
, the lens 50 transmits an image (diffraction, dark field image due to scattered light) of the reflected light from the reticle 16 to the light receiving element 5.
Its optical properties have been set so that it can be imaged on 2. In addition, the mirror 54, lens 56, aperture 58, lens 60, spatial filter 62, and lens 64 that make the reflected light enter the light receiving element 66 are used as a whole to form an image (diffraction, dark-field image due to scattered light) of the reflected light from the wafer 24. ) is set so that it can be imaged on the light receiving element 66. Further, the aperture 44 is connected to the reticle 16.
The aperture 58 is arranged conjugately with the pattern (or mark RM) of the wafer 24, that is, the point P, and the aperture 58 is arranged conjugately with the pattern (or mark WM) of the wafer 24, that is, the point Q.

次に、信号処理部68は受光素子52、受光素子66の
検出出力から1、アライメント用のマークの位置ずれを
検出してその結果を主制御装置76に出力するものであ
る。
Next, the signal processing unit 68 detects the positional deviation of the alignment mark from the detection outputs of the light receiving element 52 and the light receiving element 66, and outputs the result to the main controller 76.

主制御装置76は、駆動部70の駆動制御を行うととも
に、干渉計74の出力によりてステージ22の位置を把
掴し、信号処理部68の出力によってステージ22の位
置を制御調整する機能を有する。
The main controller 76 has a function of controlling the drive unit 70, grasping the position of the stage 22 based on the output of the interferometer 74, and controlling and adjusting the position of the stage 22 using the output of the signal processing unit 68. .

次に、上記実施例の全体的動作について、第2図乃至第
7図を参照しながら説明する。
Next, the overall operation of the above embodiment will be explained with reference to FIGS. 2 to 7.

なお、第2図には、レチクル16上のアライメントマー
クの一例が示されており、ウィンドRW内に、レチクル
マークRM+ 、RM2を形成した構成となっている。
Note that FIG. 2 shows an example of alignment marks on the reticle 16, and has a configuration in which reticle marks RM+ and RM2 are formed within the window RW.

レチクルマークRM r、RM2の照明光SRは、合焦
した第一焦点の照明光5PR(実線参照)と、合焦して
いない第二焦点の照明光5QR(破線参照)とを含んで
いる。
The illumination light SR of the reticle marks RMr and RM2 includes focused illumination light 5PR at the first focus (see the solid line) and unfocused illumination light 5QR at the second focus (see the broken line).

第3図には、かかる照明光SPR,SQRの第2図左右
方向の強度分布が示されている。同図中、(A)は各々
の分布であり、(B)は全体の分布である。この図に示
すように、照明光SPRは、狭い部分を強く照明するの
に対し、照明光SQRは、広い分布となっている。
FIG. 3 shows the intensity distribution of the illumination lights SPR and SQR in the left-right direction in FIG. In the figure, (A) shows each distribution, and (B) shows the overall distribution. As shown in this figure, the illumination light SPR strongly illuminates a narrow area, whereas the illumination light SQR has a wide distribution.

また、第4図には、ウェハ24上のアライメントマーク
の一例が示されており、ウェハマークWMが該当する。
Further, FIG. 4 shows an example of an alignment mark on the wafer 24, which corresponds to the wafer mark WM.

図には、レチクルマークRMI 、RM2の投影像も示
されている。ウェハマークWMの照明光SWは、合焦し
ていない第一焦点の照明光spw(実線参照)と、合焦
した第二焦点の照明光5QW(破線参照)とを含んでい
る。これらの照明光の強度分布は、第2図の場合と反対
の関係になる。
The figure also shows projected images of reticle marks RMI and RM2. The illumination light SW of the wafer mark WM includes unfocused illumination light spw at the first focus (see solid line) and focused illumination light 5QW at the second focus (see broken line). The intensity distribution of these illumination lights has a relationship opposite to that in FIG. 2.

まず、駆動部70によるフレネルパターン板32の駆動
操作により、照明光SRがレチクルマークRM、% R
M2上を走査すると、該マークのエツジ部分から強く光
が反射(散乱)され、第5図に示すような波形の光電信
号IRが受光素子52によって得られる。レチクルマー
クRMI 、RM2の中心は、光電信号IHのビークX
A、XBの中心と、ピークXC,XDの中心とを求め、
次に、該中心間、の更に中心を求めるようにすればよい
。尚、アパーチャ44は、クエへ面とは共役でないので
、ウニへ面からの反射光はほとんど遮光される。
First, by driving the Fresnel pattern plate 32 by the driving unit 70, the illumination light SR changes to the reticle marks RM, % R.
When M2 is scanned, light is strongly reflected (scattered) from the edge portion of the mark, and a photoelectric signal IR having a waveform as shown in FIG. 5 is obtained by the light receiving element 52. The center of the reticle marks RMI and RM2 is the beak X of the photoelectric signal IH.
Find the centers of A and XB and the centers of peaks XC and XD,
Next, the center between these centers may be further determined. Note that since the aperture 44 is not conjugate with the sea urchin surface, most of the light reflected from the sea urchin surface is blocked.

他方、上述したフレネルパターン板32の駆動により、
照明光SWがウェハマークWM上を走査すると、該マー
クのエツジ部分から強く光が反射(散乱)され、第6図
に示すような波形の光電信号IWが受光素子66によっ
て得られる。ウェハマークWMの中心は、光電信号IW
のピークXE、XFの中心から求められる。尚、アパー
チャ58は、レチクル面とは共役でないのでレチクル面
からの反射光はほとんど遮光される。
On the other hand, by driving the Fresnel pattern plate 32 described above,
When the illumination light SW scans over the wafer mark WM, the light is strongly reflected (scattered) from the edge portion of the mark, and a photoelectric signal IW having a waveform as shown in FIG. 6 is obtained by the light receiving element 66. The center of the wafer mark WM is the photoelectric signal IW.
It is determined from the center of the peaks XE and XF. Note that since the aperture 58 is not conjugate with the reticle surface, most of the reflected light from the reticle surface is blocked.

以上のようにして得られた光電信号IR。Photoelectric signal IR obtained as described above.

IWは、信号処理部68に各々入力され、ここで互いに
加えられて第7図にしめず加算信号となり、主制御装置
76に入力される。
The IWs are each input to the signal processing unit 68, where they are added together to form an added signal as shown in FIG. 7, and the resulting signal is input to the main controller 76.

そして、上述した方法でレチクル16とウェハ24の位
置ずれdが求められる。例えば、レチクルマークRM、
 、RM2のエツジで生じる光電信号IRの各ピークの
位置をA% B、C,Dとし、ウェハマークWMのエツ
ジで生じる光電信号IWの各ピークの位置をε、Fとす
ると、d= (2(F−E) −(A+ D) + (
B+ C))/4となる。
Then, the positional deviation d between the reticle 16 and the wafer 24 is determined by the method described above. For example, reticle mark RM,
, the positions of the peaks of the photoelectric signal IR generated at the edges of RM2 are A% B, C, D, and the positions of the peaks of the photoelectric signal IW generated at the edges of the wafer mark WM are ε, F, then d=(2 (FE) −(A+D) + (
B+C))/4.

以上のようにして求められたレチクル16とウェハ24
の位置ずれは、主制御装置76によってフィードバック
され、72によってステージ22が!!!勅されてアラ
イメントが行われることとなる。
Reticle 16 and wafer 24 obtained as above
The positional deviation of the stage 22 is fed back by the main controller 76, and the stage 22 is fed back by the main controller 76. ! ! Alignment will be performed under the order.

次に、第9図、′!JJ10図を参照しながら、フレネ
ルパターン板32の他の例について説明する。
Next, Figure 9, ′! Another example of the Fresnel pattern board 32 will be described with reference to FIG. JJ10.

第9図に示すものは、透過型のもので、図の右方向から
入射した照明光LBのうち、プラス次光LBIは一次焦
点S1で合焦し、マイナス次光LB2は二次焦点S2で
合焦するようになる。
The one shown in Fig. 9 is a transmission type; of the illumination light LB that enters from the right side of the figure, the positive order light LBI is focused at the primary focus S1, and the negative order light LB2 is focused at the secondary focus S2. It comes into focus.

従って、焦点S1、S2の間隔を、投影レンズ10の色
収差量に対応させてやればよい。
Therefore, the distance between the focal points S1 and S2 may be made to correspond to the amount of chromatic aberration of the projection lens 10.

次に、第10図に示すものは、反射型のもので、図の上
方から入射した照明光LBのうち、プラス次光のうち1
次光LJ 1は一次焦点S4で合焦し、プラス次光のう
ち例えば2次光LB2は二次焦点S3で合焦する。従っ
て、同様に焦点S3、S4の間隔を、投影レンズ10の
色収差量に対応させてやればよい。
Next, the one shown in FIG. 10 is a reflective type, and one of the positive order lights of the illumination light LB incident from above the figure.
The secondary light LJ1 is focused at the primary focus S4, and the secondary light LB2, for example, of the plus-order beams is focused at the secondary focus S3. Therefore, similarly, the distance between the focal points S3 and S4 may be made to correspond to the amount of chromatic aberration of the projection lens 10.

以上説明したように、本実施例によれば、フレネルパタ
ーン板32を利用して照明光を複数の位置で合焦ないし
結像させ、該位置の間隔を投影レンズ10の色収差量に
対応させることとしたので、レーザのぶれや経時変化に
よるアライメントのオフセットを良好に除去することが
できるとともに、非露光波長の光を用いているのでマー
ク保護を行って同一のマークを何回でも使用することが
できるという効果がある。
As explained above, according to this embodiment, the illumination light is focused or imaged at a plurality of positions using the Fresnel pattern plate 32, and the intervals between the positions are made to correspond to the amount of chromatic aberration of the projection lens 10. This makes it possible to effectively eliminate alignment offsets caused by laser shake and changes over time, and since light at a non-exposure wavelength is used, the mark can be protected and the same mark can be used multiple times. There is an effect that it can be done.

なお、本発明は何ら上記実施例に限定されるものではな
く、例えば、ステージ22上に固定して形成された基準
マーク26を利用してアライメントを行うようにすると
、ベースライン(ウェハアライメント顕微鏡とTTL方
式の顕微鏡との間隔)計測、レチクルアライメントなど
を行うことが可能となる。またフレネル板以外にレンズ
系によるフレネル効果を用いてもよい。
Note that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments. For example, if alignment is performed using the reference mark 26 fixedly formed on the stage 22, the baseline (wafer alignment microscope and This makes it possible to perform measurements such as distance from a TTL microscope, reticle alignment, etc. Further, the Fresnel effect by a lens system may be used instead of the Fresnel plate.

次に、本発明の第2の実施例を、添付図面を参照しなが
ら詳細に説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第11図には、本発明にかかる投影露光装置の第2の実
施例が示されている。この図において、2重焦点P、Q
を与えるための送光光学系とアライメントのための受光
光学系以外は、第1の実施例と同一の構成であるため、
それらの説明を省略する レーザ光源30からのレーザ光は、ビームスプリッタ8
0で反射され、スキャナー83.2重焦点レンズ82.
対物レンズ(テレセントリックであることが望ましい)
81.ミラー38を各々介して、互いに異なる偏光成分
(P偏光とS偏光)となってレチクル16のアライメン
ト用のマーク部分に入射するようになっている。
FIG. 11 shows a second embodiment of the projection exposure apparatus according to the present invention. In this figure, bifocals P, Q
The configuration is the same as that of the first embodiment except for the light transmitting optical system for giving the light and the light receiving optical system for alignment.
The laser light from the laser light source 30, the explanation of which will be omitted, is transmitted to the beam splitter 8.
0 and is reflected by the scanner 83. bifocal lens 82.
Objective lens (preferably telecentric)
81. The polarized light components (P-polarized light and S-polarized light) that are different from each other are incident on the alignment mark portion of the reticle 16 via the mirrors 38 .

次に、レチクル16を透過したレーザ光は、更に投影レ
ンズ10を透過してウェハ24に入射し、そこで反射さ
れて往路を戻り、再びレチクル16を透過してミラー3
8.対物レンズ81゜2重焦点レンズ82.及び投影レ
ンズ1oの瞳゛位置をリレーした位置に設けられたスキ
ャナー83を介しビームスプリッタ80に入射する様に
なっている。(尚、スキャナー83の存する瞳位置は上
記の構成によってP偏光、S偏光に共通している。) そしてビームスプリッタ80で透過されたレーザ光の透
過光は、レンズ84.85及び瞳面と共役に配置された
空間フィルター(例えば正反射光のカット用)86を各
々介して偏光板(偏光ビームスプリッタ)87に入射す
る。そして一方の偏光は偏光板87を透過し、レンズ6
4を介して受光素子66に入射し、他方の偏光は偏光板
87によって反射され、レンズ50を介して受光素子5
2に入射するようになりている。
Next, the laser beam that has passed through the reticle 16 further passes through the projection lens 10, enters the wafer 24, is reflected there, returns to the forward path, and passes through the reticle 16 again to the mirror 3.
8. Objective lens 81° Bifocal lens 82. The light then enters the beam splitter 80 via a scanner 83 provided at a position that relays the pupil position of the projection lens 1o. (Note that the pupil position where the scanner 83 exists is common to P-polarized light and S-polarized light due to the above configuration.) The transmitted light of the laser light transmitted by the beam splitter 80 is conjugated with the lens 84, 85 and the pupil plane. The light enters a polarizing plate (polarizing beam splitter) 87 through a spatial filter (for example, for cutting specularly reflected light) 86 arranged in the . Then, one polarized light passes through the polarizing plate 87 and is transmitted through the lens 6.
4, the other polarized light is reflected by the polarizing plate 87, and passes through the lens 50 to the light receiving element 5.
It is designed to be incident on 2.

次に、受光素子52、受光素子66は、各々信号処理部
68に接続されており、前述したスキャナー83の駆動
部70も信号処理部68に接続されている。
Next, the light receiving element 52 and the light receiving element 66 are each connected to a signal processing section 68, and the driving section 70 of the scanner 83 described above is also connected to the signal processing section 68.

以上の各構成部分のうち、2重焦点レンズ82及び対物
レンズ81の拡大図を第12図に示す、2重焦点レンズ
82の斜線部分は、異常光線(紙面に垂直な偏波面)で
nい常光線(紙面に平行な偏波面)でnoの屈折率をも
つ結晶である。斜線の描かれていない部分は、屈折率が
noの通常のガラスであり、異常光線は境界面でその曲
率に従って屈折するが、常光線は直進する。その結果、
対物レンズ81によって一方の偏光は第1焦点Pに結像
し、他方の偏光は破線で示す様に第2焦点Qに結像する
。すなわち第1の実施例と同様に第1焦点Pはレチクル
16と共役となっており、第2焦点Qはウェハ24と共
役となっている。
Of the above-mentioned components, an enlarged view of the bifocal lens 82 and objective lens 81 is shown in FIG. It is a crystal that has a refractive index of no in ordinary rays (polarization plane parallel to the plane of the paper). The part without diagonal lines is ordinary glass with a refractive index of no, and extraordinary rays are refracted at the boundary surface according to its curvature, but ordinary rays travel straight. the result,
One polarized light is focused on a first focal point P by the objective lens 81, and the other polarized light is focused on a second focal point Q as shown by a broken line. That is, as in the first embodiment, the first focus P is conjugate with the reticle 16, and the second focus Q is conjugate with the wafer 24.

そして駆動部70によりスキャナー83が振動すると、
2つの偏光成分の異なるレーザ光の夫々が、レチクル1
6とウェハ24の各々に結像したスポット光となって振
動する。この際、第1の実施例と同様にスポット光をス
リット状にするためには、レーザ光源30とビームスプ
リッタ80の間の光路中にシリンドリカルレンズ等を設
ければよい。このスポット光がレチクル16あるいはウ
ェハ24上のパターン(マーク)を走査すると、受光素
子52あるいは受光素子66は、それらパターンからの
光情報(散乱光や回折光)を受光する。このとき2重焦
点レンズの特性によってレチクル16及びウェハ24に
照射された照明光の反射光の夫々は、ビームスプリッタ
80を透過し、更に偏光板87によって一方の偏光特性
をもつ光は透過して受光素子66に入射し、他方の偏光
特性をもつ光は反射して受光素子52に入射する。
When the scanner 83 is vibrated by the drive unit 70,
Each of the two laser beams with different polarization components is placed on the reticle 1.
6 and the wafer 24, respectively, and vibrate. At this time, in order to make the spot light into a slit shape as in the first embodiment, a cylindrical lens or the like may be provided in the optical path between the laser light source 30 and the beam splitter 80. When this spot light scans a pattern (mark) on the reticle 16 or wafer 24, the light receiving element 52 or 66 receives optical information (scattered light or diffracted light) from the pattern. At this time, due to the characteristics of the bifocal lens, each of the reflected lights of the illumination light irradiated onto the reticle 16 and the wafer 24 is transmitted through the beam splitter 80, and the light having one polarization characteristic is further transmitted through the polarizing plate 87. The light that enters the light receiving element 66 and has the other polarization characteristic is reflected and enters the light receiving element 52.

また第1の実施例と同様にレンズ50.64等の光学系
は、レチクル、クエへからの反射光による像(暗視舒像
、又は瞳面でのフーリエ像)を受光素子52.66の夫
々の受光面に結像するように光学的特性が定められてい
る。検出部については第1の実施例とほぼ同様なので説
明は省略する。
Also, as in the first embodiment, the optical system such as the lens 50.64 converts the image (night vision image or Fourier image on the pupil plane) of the light reflected from the reticle and the lens onto the light receiving element 52.66. Optical characteristics are determined so that an image is formed on each light receiving surface. The detection section is almost the same as that in the first embodiment, so the explanation will be omitted.

以上第2の実施例では、2重焦点素子と対物レンズとで
本発明の送光光学系の一部分を構成するが、それらは同
時に受光系の一部分にもなっている。また、2重焦点素
子と対物レンズとの組み合わせとして、例えば特開昭5
9−42517号公報に開示された方法を採用すること
もできる。
In the second embodiment, the bifocal element and the objective lens constitute part of the light transmitting optical system of the present invention, but they also serve as part of the light receiving system. In addition, as a combination of a bifocal element and an objective lens, for example,
It is also possible to employ the method disclosed in Japanese Patent No. 9-42517.

以上、本発明の各実施例を説明したが、アライメント用
の照明光は露光すべきレジストに対して感度が十分低け
ればよく、必ずしもレジストを感光させない光である必
要はない(長時間に渡っては感光する光であってもかま
わない)。
Each embodiment of the present invention has been described above, but the illumination light for alignment only needs to have a sufficiently low sensitivity to the resist to be exposed, and does not necessarily have to be a light that does not expose the resist (for a long period of time). may be a sensitive light).

〔発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば、露光光と異る波
長の照明光を用いて、何ら補正用の光学系を使用するこ
となく良好にオフセットの発生を防止して高精度のアラ
イメントを行うことができるとともに、マーク保護も行
うことができ、更には、高スルーブツトを達成できると
いう効果がある。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the occurrence of offset can be effectively prevented by using illumination light of a wavelength different from the exposure light without using any optical system for correction. In addition to being able to perform highly accurate alignment, it is also possible to protect marks, and furthermore, it is possible to achieve high throughput.

さらに第2の実施例では、第1焦点と第2焦点の偏光特
性が異なる為、レチクルマークからの信号とクエへから
の信号を偏光板によって分離して受光することが可能と
なり信号のS/N比を向上させ、アライメント精度が良
くなるとともに、レーザ光(送光用)の損失が少ないと
いう効果もある。
Furthermore, in the second embodiment, since the polarization characteristics of the first focus and the second focus are different, it is possible to separate the signal from the reticle mark and the signal from the reticle mark using a polarizing plate and receive the signal. This has the effect of improving the N ratio, improving alignment accuracy, and reducing loss of laser light (for light transmission).

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

第1図は本発明の一実施例を示す構成図、′!J2図は
レチクルマークの例を示す説明図、第3図は照明光の強
度分布の例を示す線図、第4図はウェハマークの例を示
す説明図、第5図はレチクルマークの反射光によって得
られる光電信号の例を示す線図、第6図はウェハマーク
の反射光によって得られる光電信号の例を示す線図、第
7図は光電信号の処理例を示す線図、第8図はリニアフ
レネルパターンの例を示す説明図、第9図および第10
図はフレネルパターン板の他の例を示す説明図、第11
図は本発明の第2の実施例を示す構成図、第12図は偏
光特性をもったレンズの例を示す説明図である。 10・・・投影レンズ、16・・・レチクル、22・・
・ステージ、24・・・ウェハ、28・・・レーザ光、
32・・・フレネルパターン板、52□、66・・・受
光素子、68・・・信号処理部、81・・・対物シン4
ズ、82・・・21焦点レンズ。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention,'! Figure J2 is an explanatory diagram showing an example of a reticle mark, Figure 3 is a line diagram showing an example of the intensity distribution of illumination light, Figure 4 is an explanatory diagram showing an example of a wafer mark, and Figure 5 is an explanatory diagram showing an example of a wafer mark. Fig. 6 is a line diagram showing an example of a photoelectric signal obtained by reflected light from a wafer mark, Fig. 7 is a line diagram showing an example of photoelectric signal processing, Fig. 8 9 and 10 are explanatory diagrams showing examples of linear Fresnel patterns.
The figure is an explanatory diagram showing another example of a Fresnel pattern board, No. 11.
This figure is a block diagram showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of a lens having polarization characteristics. 10... Projection lens, 16... Reticle, 22...
・Stage, 24... Wafer, 28... Laser light,
32...Fresnel pattern plate, 52□, 66...light receiving element, 68...signal processing unit, 81...objective sink 4
82...21 focal length lens.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 基板上の感光体を感光させ得る波長を有する露光光をマ
スクに照射し、該露光光のもとで投影光学系を介して前
記マスクとほぼ共役になるように配置された基板に前記
マスクのパターンを投影する投影露光装置において、 前記露光光と異なる波長を有するとともに、前記マスク
と基板に各々形成されたアライメント用のマークを照明
するための照明光を出力する照明系と、 該照明系とマスクの間の照明光光路中に配置され、この
照明光に対する前記投影光学系の色収差量に相当する間
隔だけ離れた二ケ所に該照明光を結像させる送光光学系
とを具備し、 該照明光の一方の結像面を前記マスクと略一致もしくは
ほぼ共役の位置とし、該照明光の他方の結像面を前記基
板とほぼ共役の位置としたことを特徴とする投影露光装
置。
[Scope of Claims] A mask is irradiated with exposure light having a wavelength capable of sensitizing a photoreceptor on a substrate, and the mask is arranged so as to be substantially conjugate with the mask through a projection optical system under the exposure light. In a projection exposure apparatus that projects a pattern of the mask onto a substrate, the illumination system outputs illumination light having a wavelength different from that of the exposure light and for illuminating alignment marks formed on the mask and the substrate, respectively. and a light transmission optical system that is disposed in the illumination light optical path between the illumination system and the mask and forms images of the illumination light at two locations separated by an interval corresponding to the amount of chromatic aberration of the projection optical system with respect to the illumination light. One of the imaging planes of the illumination light is located at a position substantially coincident with or approximately conjugate with the mask, and the other imaging plane of the illumination light is located at a position approximately conjugate with the substrate. projection exposure equipment.
JP61288929A 1986-07-28 1986-12-05 Projection exposure device Pending JPS63153820A (en)

Priority Applications (1)

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US07/287,559 US4880310A (en) 1986-07-28 1988-12-20 Optical device for alignment in a projection exposure apparatus

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JP61-175702 1986-07-28

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5489986A (en) * 1989-02-28 1996-02-06 Nikon Corporation Position detecting apparatus

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