JPH0654750B2 - Projection optical system characteristic detection method and exposure method using the same - Google Patents
Projection optical system characteristic detection method and exposure method using the sameInfo
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- JPH0654750B2 JPH0654750B2 JP62245244A JP24524487A JPH0654750B2 JP H0654750 B2 JPH0654750 B2 JP H0654750B2 JP 62245244 A JP62245244 A JP 62245244A JP 24524487 A JP24524487 A JP 24524487A JP H0654750 B2 JPH0654750 B2 JP H0654750B2
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- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は投影光学系の特性検出方法及びそれを用いた露
光方法に関し、特にIC,LSI等の集積回路の製作に
おいてマスク若しくはレチクル面上のパターンを投影光
学系によりウエハ面上に投影露光する際に好適な投影光
学系の特性検出方法及びそれを用いた露光方法に関する
ものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for detecting the characteristics of a projection optical system and an exposure method using the same, and particularly on a mask or reticle surface in the fabrication of integrated circuits such as ICs and LSIs. The present invention relates to a method for detecting characteristics of a projection optical system, which is suitable when a pattern is projected and exposed on a wafer surface by the projection optical system, and an exposure method using the same.
(従来の技術) 近年、微細な回路パターンを露光転写する装置として縮
小投影型露光装置(所謂ステッパー)がICやLSI等
の半導体装置の生産現場に多数使用されてきた。この縮
小投影型露光装置はレチクル(マスク)に描かれた回路
パターンの像を投影光学系により縮小して半導体ウエハ
上のフォトレジスト(感光剤)の層に露光するものであ
る。(Prior Art) In recent years, a large number of reduction projection type exposure apparatuses (so-called steppers) have been used in the production sites of semiconductor devices such as IC and LSI as an apparatus for exposing and transferring a fine circuit pattern. This reduction projection type exposure apparatus reduces an image of a circuit pattern drawn on a reticle (mask) by a projection optical system to expose a layer of photoresist (photosensitive agent) on a semiconductor wafer.
現在、投影光学系の解像力としてはウエハ上の15角の
露光領域内で1ミクロン(μm)が容易に得られる。と
ころが、このように高解像力の投影光学系を用いても、
ウエハ上にすでに形成された回路パターン(チップ)と
レチクルの回路パターンの投影像の重ね合わせ露光につ
いては十分な精度で実行できない場合がある。それはウ
エハのプロセス(エッチングや拡散等の工程)による伸
縮に起因して生じた1つのチップと回路パターンの投影
像との相対的な伸縮と、投影光学系自体の縮小倍率の変
動等である。At present, as the resolving power of the projection optical system, 1 micron (μm) can be easily obtained within the exposure area of 15 angles on the wafer. However, even if such a high resolution projection optical system is used,
Overlay exposure of the projected image of the circuit pattern (chip) already formed on the wafer and the circuit pattern of the reticle may not be performed with sufficient accuracy. That is, relative expansion and contraction between one chip and a projected image of a circuit pattern caused by expansion and contraction due to a wafer process (steps such as etching and diffusion), and variation in reduction ratio of the projection optical system itself.
特に投影光学系の縮小倍率の変動は重ね合わせ精度の悪
化を招くので、露光装置の製造時に予めできるだけ小さ
くなるように調整されている。In particular, fluctuations in the reduction magnification of the projection optical system lead to deterioration in overlay accuracy, so the exposure apparatus is adjusted in advance so as to be as small as possible.
しかしながら露光装置の稼働中に生じる倍率の変動は、
所定の位置に所定の間隔で設けられた複数のマークを有
するテストレチクルのパターンをウエハ上に露光し、そ
のウエハのフォトレジストを現像した後、ウエハ上に形
成された複数のマークの配置関係を別の測定器で計測す
ることによって検出されている。このため、より微細な
回路パターンの重ね合わせ露光を十分な精度で行うに
は、投影光学系の倍率変動を遂次計測しなければなら
ず、不便であるという欠点があった。However, fluctuations in magnification that occur during operation of the exposure apparatus are
After exposing a pattern of a test reticle having a plurality of marks provided at a predetermined position at a predetermined interval on a wafer and developing a photoresist on the wafer, the arrangement relationship of the plurality of marks formed on the wafer is examined. It is detected by measuring with another measuring device. Therefore, in order to perform superposition exposure of a finer circuit pattern with sufficient accuracy, it is inconvenient because the magnification variation of the projection optical system must be successively measured.
又、露光動作中に倍率変動が生じた場合にも、ただちに
その変動を計測することができず、正確な倍率変動量を
知ることができないという欠点もあった。Further, even if the magnification variation occurs during the exposure operation, the variation cannot be measured immediately, and the accurate magnification variation amount cannot be known.
又、投影光学系においては倍率変動のみならず、ピント
変動も生じる。このピント変動も前述の倍率変動と同様
な問題を生じてくる。投影光学系の倍率変動やピント変
動は投影光学系そのものの原因の他に周囲の空気の温度
変化や気圧変化等の環境変化にも大きく起因している。In the projection optical system, not only the magnification change but also the focus change occurs. This focus fluctuation also causes the same problem as the above-mentioned magnification fluctuation. The fluctuations in magnification and focus of the projection optical system are largely caused not only by the projection optical system itself but also by environmental changes such as temperature changes and atmospheric pressure changes in the surrounding air.
一方、近年光学的手段でスペクトル幅の狭帯域化を図っ
たエキシマレーザーを光源とするステッパが種々と提案
されている。このエキシマレーザーは発振波長が僅かで
あるが変動するのでエキシマレーザーを用いると投影光
学系を構成する硝材の屈折率が変動し、投影光学系の倍
率変動やピント変動が生じる要因となってくる。On the other hand, in recent years, various steppers have been proposed which use an excimer laser as a light source for narrowing the spectral width by optical means. The oscillation wavelength of this excimer laser varies, though it varies slightly. Therefore, when the excimer laser is used, the refractive index of the glass material forming the projection optical system varies, which causes factors such as magnification variation and focus variation of the projection optical system.
(発明が解決しようとする問題点) 本発明はレチクル等の第1の物体面に形成されたパター
ンを投影光学系を介して可動ステージ上に配置されたウ
エハ等の第2の物体面上に投影露光する際、投影光学系
の倍率変動やピント変動等の諸量を検出する為に第2の
物体の一部に書込,消去可能な記録媒体を設け、該記録
媒体に投影転写された第1の物体のパターン像を観察光
学系により観察することにより第1の物体と第2の物体
の位置合わせを高精度に行った投影光学系の特性検出方
法及びそれを用いた露光方法の提供を目的とする。(Problems to be Solved by the Invention) According to the present invention, a pattern formed on a first object plane such as a reticle is formed on a second object plane such as a wafer arranged on a movable stage via a projection optical system. At the time of projection exposure, a writable and erasable recording medium is provided in a part of the second object in order to detect various amounts such as magnification variation and focus variation of the projection optical system, and the image is projected and transferred onto the recording medium. PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of detecting a characteristic of a projection optical system in which a pattern image of a first object is observed by an observation optical system with high accuracy to align a first object and a second object, and an exposure method using the same. With the goal.
(問題点を解決するための手段) 本発明の投影光学系の特性検出方法は、レチクル上に形
成されているパターンを可動ステージ上に載置されたウ
エハ上に投影する投影光学系の特性を検出する投影光学
系の特性検出方法において、 レチクル上に形成されたマークに光を照射する工程と; 前記投影光学系を介して、前記可動ステージ上の前記ウ
エハと異なる位置に設けられた記録媒体上に前記マーク
の像を露光転写する工程と; 前記マーク像を観察光学系により観察する工程と; 前記観察工程より得られた前記マーク像の情報より、前
記投影光学系の投影倍率またはピント位置を検出する工
程を有することを特徴としている。(Means for Solving Problems) A characteristic detecting method for a projection optical system according to the present invention is a method for detecting a characteristic of a projection optical system for projecting a pattern formed on a reticle onto a wafer placed on a movable stage. In the method of detecting the characteristics of the projection optical system for detecting, a step of irradiating a mark formed on the reticle with light; a recording medium provided at a position different from the wafer on the movable stage via the projection optical system. A step of exposing and transferring the image of the mark thereon; a step of observing the mark image with an observation optical system; a projection magnification or a focus position of the projection optical system based on the information of the mark image obtained in the observing step. It is characterized by having a step of detecting.
又、本発明の露光方法では、レチクル上に形成されてい
るパターンを可動ステージ上に載置されたウエハ上に投
影露光する露光方法において、 レチクル上に形成されたマークに光を照射する工程と; 前記投影光学系を介して、前記可動ステージ上の前記ウ
エハと異なる位置に設けられた記録媒体上に前記マーク
の像を露光転写する工程と; 前記マーク像を観察光学系により観察する工程と; 前記観察工程より得られた前記マーク像の情報より、前
記投影光学系の投影倍率またはピント位置を検出する工
程と; 検出された前記投影倍率に基づいて前記投影光学系の投
影倍率を補正し、または検出された前記像面位置と前記
ウエハの被覆光面とを一致させるように補正し、その
後、前記レチクルのパターンを前記ウエハ面上に投影露
光する工程とを有することを特徴としている。Further, in the exposure method of the present invention, in the exposure method of projecting and exposing the pattern formed on the reticle onto the wafer mounted on the movable stage, a step of irradiating the mark formed on the reticle with light A step of exposing and transferring the image of the mark on a recording medium provided at a position different from the wafer on the movable stage via the projection optical system; and a step of observing the mark image by an observation optical system. A step of detecting a projection magnification or a focus position of the projection optical system from information of the mark image obtained in the observing step; and a correction of a projection magnification of the projection optical system based on the detected projection magnification. Alternatively, the detected image plane position is corrected to match the coated light surface of the wafer, and then the pattern of the reticle is projected and exposed onto the wafer surface. It is characterized by having and.
(実施例) 第1図は本発明の一実施例に係る投影光学系の検出方法
及びそれを用いた露光方法の全体の概略図である。同図
において、照射光学系1を発した光は第1の物体として
のレチクル2を照射し、そのパターンを投影光学系3に
よって第2の物体としてのウエハ4上に転写する。ウエ
ハ4は定盤10上に配置された可動ステージ5の上に固
定されている。(Embodiment) FIG. 1 is an overall schematic view of a detection method of a projection optical system and an exposure method using the same according to an embodiment of the present invention. In the figure, the light emitted from the irradiation optical system 1 irradiates the reticle 2 as the first object, and the pattern thereof is transferred onto the wafer 4 as the second object by the projection optical system 3. The wafer 4 is fixed on a movable stage 5 arranged on a surface plate 10.
投影光学系3は不図示の鏡筒に担持されており、後述す
るように場合によっては投影光学系3を構成する複数の
レンズの所定レンズが移動出来るようにレンズ駆動手段
が配設される。The projection optical system 3 is carried by a lens barrel (not shown), and in some cases, as will be described later, a lens driving means is arranged so that a predetermined lens of a plurality of lenses forming the projection optical system 3 can be moved.
又、レチクル2はレチクルステージに保杓されており、
レチクルステージはレチクル駆動手段102 によりX,
Y,Z,θ方向に移動される。Also, the reticle 2 is held on the reticle stage,
The reticle stage moves the X,
It is moved in the Y, Z, and θ directions.
可動ステージ5は駆動系101 によってX及びYに移動で
きるようになっており、その移動量はそれぞれX及びY
各方向用のレーザー測長器でモニターされている。又、
この可動ステージ5は矢印X方向に移動可能であり、可
動ステージ5のZ方向の位置も不図示のZ方向用位置検
知手段によりモニターされる。The movable stage 5 can be moved in X and Y by a drive system 101, and the movement amounts thereof are X and Y, respectively.
It is monitored by a laser length measuring machine for each direction. or,
The movable stage 5 is movable in the X direction, and the position of the movable stage 5 in the Z direction is also monitored by the Z-direction position detecting means (not shown).
第1図においてはX方向用のレーザー測定器8が現われ
ており、Y方向用のレーザー測長器は現われていない。
このレーザー測定器8の光軸の高さはアッベの誤差の排
除のため、ウエハ4の面と同じ高さになっている。In FIG. 1, the laser measuring device 8 for the X direction is shown, but the laser length measuring device for the Y direction is not shown.
The height of the optical axis of the laser measuring device 8 is the same as the surface of the wafer 4 in order to eliminate Abbe's error.
更に、可動ステージ5上のウエハ4の外側に記録媒体と
しての光磁気記録媒体6が配置され、その表面の高さは
ウエハ4の高さと略一致させてある。又、必要に応じ、
光磁気記録媒体6の表面の高さとウエハ4の高さとを一
致させるような調整機構を具備している。この光磁気記
録媒体6の下方には磁場付与手段としての電磁石7が埋
め込まれ、投影光学系3の光軸方向の上下任意方向に磁
場をかけられるようになっている。Further, a magneto-optical recording medium 6 as a recording medium is arranged outside the wafer 4 on the movable stage 5, and the height of the surface thereof is substantially matched with the height of the wafer 4. Also, if necessary,
An adjusting mechanism is provided to match the height of the surface of the magneto-optical recording medium 6 with the height of the wafer 4. An electromagnet 7 as a magnetic field applying means is embedded below the magneto-optical recording medium 6 so that a magnetic field can be applied in an arbitrary vertical direction in the optical axis direction of the projection optical system 3.
更に、電磁石7による磁場が他の部材に悪影響を及ぼさ
ないように磁気シールド22が周囲に設けられている。
又、他の部材から光磁気記録部材6に磁場が及ぶのも防
止している。9は観察光学系で投影光学系3の光軸に平
行で該光軸から離れた位置にあり、ランプ14,光路振
分け用のビームスプリッタ15、対物レンズ16,観察
用のテレビカメラ17等を含む。又、観察光学系は偏光
顕微鏡を有している場合もある。テレビカメラ17によ
る画像はコンピューター100 に送られ画像処理されて位
置検出及びコントラスト検出が行われる。Further, a magnetic shield 22 is provided in the periphery so that the magnetic field generated by the electromagnet 7 does not adversely affect other members.
Further, the magnetic field is prevented from reaching the magneto-optical recording member 6 from other members. An observation optical system 9 is parallel to the optical axis of the projection optical system 3 and is located away from the optical axis, and includes a lamp 14, a beam splitter 15 for distributing the optical path, an objective lens 16, a television camera 17 for observation, and the like. . The observation optical system may also have a polarization microscope. The image captured by the television camera 17 is sent to the computer 100 and subjected to image processing for position detection and contrast detection.
又、11a,11bは各々レチクル2上の倍率、ピント
検出用のマーク18a,18bを照射する為のマーク照
射用光学系で照明光学系1の露光光を一部取り出し、ス
リット12a,12bを照射し、さらにスリット12
a,12bの像をレチクル2面上に結像させる機能をも
つ。このマーク照射用光学系11a,11bへの照明光
学系1からの導光はシャッター13a,13bによって
オン/オフされる。Numerals 11a and 11b are mark irradiation optical systems for irradiating the marks 18a and 18b for magnification and focus detection on the reticle 2, respectively, and a part of the exposure light of the illumination optical system 1 is extracted to irradiate the slits 12a and 12b. And then slit 12
It has a function of forming images a and 12b on the surface of the reticle 2. Light guiding from the illumination optical system 1 to the mark irradiation optical systems 11a and 11b is turned on / off by shutters 13a and 13b.
マーク18は第2図に示すようにレチクル2面上の実素
子パターンが描かれている領域19の外側で投影光学系
3の有効画面21の内側に2つ配置されており、この2
つのマーク間の距離はLとなっている。同図において2
0a,20bは各々マーク照明用光学系11の照射範囲
である。As shown in FIG. 2, two marks 18 are arranged outside the area 19 where the actual element pattern on the surface of the reticle 2 is drawn and inside the effective screen 21 of the projection optical system 3.
The distance between the two marks is L. 2 in the figure
Reference numerals 0a and 20b denote irradiation ranges of the mark illumination optical system 11, respectively.
第3図〜第5図に第1図の光磁気記録媒体6付近の状態
説明図を示している。第3図は装置における投影光学系
3の倍率及びピントの検出方法を説明する。尚、同図に
おいては磁気シールド22は省略している。3 to 5 are state explanatory views in the vicinity of the magneto-optical recording medium 6 shown in FIG. FIG. 3 illustrates a method of detecting the magnification and focus of the projection optical system 3 in the apparatus. The magnetic shield 22 is omitted in FIG.
(イ) 第3図を参照して、まず予め下向きに磁化させ
ておいた媒体6が投影光学系3の真下でレチクル2上の
マーク18a,18bが結像される位置に可動ステージ
5をもってくる。次にシャッター13a,(13b)を
開き、マーク照射用光学系11a,(11b)によりマ
ーク18a,(18b)を露光すると、媒体6上にマー
ク18a,(18b)の像が結像する。この際、電磁石
7によって上向きに磁場をかけておくと、媒体6中で光
の当たった部分だけが光を吸収し、それによる熱でキュ
リー点に達して磁化の方向が反転する。(A) Referring to FIG. 3, first, the medium 6 which is magnetized downward in advance is brought directly below the projection optical system 3 to the position where the marks 18a and 18b on the reticle 2 are imaged. . Next, the shutters 13a and (13b) are opened, and the marks 18a and (18b) are exposed by the mark irradiation optical systems 11a and (11b), so that the images of the marks 18a and (18b) are formed on the medium 6. At this time, when a magnetic field is applied upward by the electromagnet 7, only the light-exposed portion of the medium 6 absorbs the light, and the heat generated thereby reaches the Curie point to reverse the direction of magnetization.
これによりマーク18a,(18b)の形に磁化の反転
した部分が左右2ケ所にできる。媒体6の分解能は磁場
の大きさで決まり、約0.02μmと本実施例の目的には十
分である。又、通常半導体露光に使用される紫外線は媒
体6での吸収率も高く光子エネルギーも高いので有効で
ある。マーク18a,(18b)の露光が終ったらシャ
ッター13a,(13b)を閉じる。As a result, there are two left and right portions of the mark 18a, (18b) in which the magnetization is reversed. The resolution of the medium 6 is determined by the magnitude of the magnetic field and is about 0.02 μm, which is sufficient for the purpose of this embodiment. Further, ultraviolet rays which are usually used for semiconductor exposure have a high absorptivity in the medium 6 and a high photon energy, which is effective. When the marks 18a and (18b) have been exposed, the shutters 13a and (13b) are closed.
(ロ) 第4図を参照して、次に投影光学系3によるマ
ーク18a,(18b)の露光位置から観察光学系9の
光軸までのベクトルとほぼ同じベクトルbだけ可動ステ
ージ5を移動させて媒体6が観察光学系の対物レンズ1
6のほぼ真下にくるようにする。(B) Referring to FIG. 4, next, the movable stage 5 is moved by a vector b which is substantially the same as the vector from the exposure position of the marks 18a, (18b) by the projection optical system 3 to the optical axis of the observation optical system 9. The medium 6 is the objective lens 1 of the observation optical system.
It should be almost under 6.
ここでステップ(イ)で作られた媒体6上の左右のマー
クの磁化像を観察光学系9を用いて観察し、磁化の違い
によって生じる媒体6からの光の偏光状態の差によっ
て、テレビカメラ17にマークの像が形成される。そし
て左右のマーク間の距離1を測定できる。測定はまずス
テージ移動で片方のマークが観察光学系9の略光軸下に
位置するようにし、ずれ量α1を計測し、次にステージ
を略1だけ移動させて他方のマークが観察光学系9の略
光軸下に位置するようにし、ずれ量α2を計測する。こ
の2回目のステージ移動量10はレーザ測定器8で計測
されている。そして、この計測結果は不図示の信号線を
介してコンピューター100 へと入力される。このときの
2つのマーク間距離は 1=|10+α1−α2| で表わされる。又、投影光学系3の倍率βは β=1/L で表わされる。基準となる倍率をβ0とすると、ずれ量
は Δβ=β−β0 となる。この計算処理をコンピューター100 で行い、こ
のΔβの分をレチクル駆動手段102 によるレチクル2の
上下若しくは不図示のレンズ駆動手段による投影光学系
3内の一部のレンズの移動等によって補正している。Here, the magnetization images of the left and right marks on the medium 6 formed in step (a) are observed using the observation optical system 9, and the television camera is determined by the difference in the polarization state of the light from the medium 6 caused by the difference in the magnetization. An image of the mark is formed at 17. Then, the distance 1 between the left and right marks can be measured. In the measurement, first, one mark is positioned below the optical axis of the observation optical system 9 by moving the stage, the shift amount α 1 is measured, then the stage is moved by about 1, and the other mark is the observation optical system. Then, the shift amount α 2 is measured so that it is positioned substantially below the optical axis of 9. Stage movement amount 1 0 of the second is measured by a laser measuring device 8. Then, this measurement result is input to the computer 100 via a signal line (not shown). The distance between the two marks at this time is represented by 1 = | 1 0 + α 1 −α 2 |. The magnification β of the projection optical system 3 is represented by β = 1 / L. When the reference magnification is β 0 , the shift amount is Δβ = β−β 0 . This calculation processing is performed by the computer 100, and the amount of Δβ is corrected by moving the reticle 2 up and down by the reticle drive means 102 or by moving some lenses in the projection optical system 3 by lens drive means (not shown).
又、ピントは媒体6上のマークの磁化像の線幅を検出す
ることにより行っている。線幅とピント位置との対応は
予めコンピューター100 の不図示の演算処理内に記憶さ
せておいたディフォーカス対線幅曲線によっている。線
幅は露光量によっても変化するのでステップ(イ)にお
ける媒体へのマーク18a,(18b)の転写の際の露
光量は常に一定にしている。このようにして検出したピ
ントのずれ量を補正してやるようにウエハステージ駆動
手段101 でウエハ4を上下したり、不図示のレンズ駆動
手段により投影光学系3内の一部のレンズを移動させて
いる。The focusing is performed by detecting the line width of the magnetization image of the mark on the medium 6. The correspondence between the line width and the focus position is based on the defocus vs. line width curve stored in advance in the arithmetic processing (not shown) of the computer 100. Since the line width also changes depending on the exposure amount, the exposure amount at the time of transferring the marks 18a and (18b) to the medium in step (a) is always constant. The wafer stage drive means 101 moves the wafer 4 up and down, and a lens drive means (not shown) moves a part of the lenses in the projection optical system 3 so as to correct the focus shift amount thus detected. .
(ハ) 第5図を参照して、可動ステージ5は任意の位
置で電磁石7によって下向きの強力磁場をかけると、媒
体6は全面下向きに磁化されてマークは消去され再使用
可能となる。(C) Referring to FIG. 5, when the movable stage 5 applies a strong downward magnetic field by the electromagnet 7 at an arbitrary position, the medium 6 is entirely magnetized downward, and the mark is erased so that it can be reused.
以上のシーケンスの一例を第6図のフローチャートに詳
しく示す。An example of the above sequence is shown in detail in the flowchart of FIG.
尚、本発明は上述の実施例に限定されることなく適宜変
形して実施することができる。次にその変形例を示す。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments and can be implemented by being modified appropriately. Next, the modification is shown.
(1-1) 書込,消去可能な記録媒体として紫外光等の光
に感光して着色するフォトクロミックガラスを使用する
ことができる。又、温度変化により結晶化、非結晶化の
間で相変化を生じせしめられるアモルファス記録材料
等、光学的、又は放射線により情報(パターン)が書込
みできる。又、消去可能できる記録媒体が種々可能であ
る。(1-1) As a writable and erasable recording medium, photochromic glass that is colored by being exposed to light such as ultraviolet light can be used. In addition, information (pattern) can be written optically or by radiation, such as an amorphous recording material which causes a phase change between crystallization and non-crystallization due to temperature change. There are various erasable recording media.
この場合、前述の光磁気記録媒体のときのような磁場を
必要としないので電磁石は不要である。In this case, no magnetic field is required unlike the case of the above-mentioned magneto-optical recording medium, so that an electromagnet is not necessary.
又、観察光学系に偏向顕微鏡を設ける必要もない。Further, it is not necessary to provide a deflection microscope in the observation optical system.
一般にフォトクロミックガラスは光を当てたときの着色
及び光を当てなくなってからの脱色の速度が遅いので、
温度が低い場合にその速度が速くなるというフォトクロ
ミックガラスの性質を利用してマーク露光時、及びマー
ク消去時に冷却できるような冷却機構をつけ加えると良
い。それでもまだ遅い場合は、フォトクロミックガラス
上に倍率,ピント検出用のマーク像を形成する位置を複
数設け、毎回位置を変えてマーク像を形成していき十分
時間が経って最初に形成したマークが消えてから最初の
マーク像形成位置に戻るという方法を採ることもでき
る。In general, photochromic glass is slow in coloring when it is exposed to light and decoloring after it is not exposed to light.
Taking advantage of the property of photochromic glass that the speed becomes higher when the temperature is low, it is advisable to add a cooling mechanism capable of cooling when the mark is exposed and when the mark is erased. If it is still slow, provide multiple positions on the photochromic glass to form the mark image for magnification and focus detection, change the position each time to form the mark image, and after a sufficient time, the first mark formed disappears. It is also possible to adopt a method of returning to the first mark image forming position after the start.
又、フォトクロミックガラスは露光光だけでなく観察光
や周囲の光によっても感光してしまう恐れがある為、マ
ーク露光してから消去までの特に観察時の間、できるだ
け状態を保持しておく為に、前述とは逆に加熱する加熱
機構をつけ加えておくと良い。ここでステッパーのよう
な超精密機器は温度変化に非常に敏感なので、これら冷
却又は/及び加熱機構をつけた場合は、温度が他の部分
に伝わらないような断熱手段で周囲をおおうことが望ま
しい。Since the photochromic glass may be exposed to not only exposure light but also observation light and ambient light, in order to maintain the state as much as possible from the mark exposure to the erasing, especially during the observation, On the contrary, it is better to add a heating mechanism for heating. Here, since ultra-precision equipment such as a stepper is very sensitive to temperature changes, when these cooling and / or heating mechanisms are attached, it is desirable to cover the surroundings with heat insulating means so that the temperature is not transmitted to other parts. .
以上の場合は第1図の実施例において、6をフォトクロ
ミックガラス、7を冷却,加熱のための加熱冷却装置2
2を断熱材より構成すれば良い。In the above case, in the embodiment shown in FIG. 1, 6 is photochromic glass, 7 is a heating / cooling device 2 for cooling and heating.
2 may be made of a heat insulating material.
(1-2) 観察光学系は前述のような投影光学系の光軸に
平行で光軸から離れた位置に配置する以外に、投影光学
系の上から投影光学系を介して観察する方法もある。こ
の場合、投影光学系と観察光学系とが同一の光軸となっ
ているので、媒体を投影光学系の下から観察光学系の下
へもっていくというステージ移動が不要になるという利
点がある。しかし、投影光学系は一般に露光波長にしか
収差補正されていないので観察光が露光波長に限定され
る。或いは色収差の補正をしてやらねばならない等の制
約は加わる。(1-2) In addition to arranging the observation optical system parallel to the optical axis of the projection optical system as described above and at a position away from the optical axis, there is also a method of observing from above the projection optical system through the projection optical system. is there. In this case, since the projection optical system and the observation optical system have the same optical axis, there is an advantage that it is not necessary to move the stage to move the medium from under the projection optical system to under the observation optical system. However, since the projection optical system is generally aberration-corrected only to the exposure wavelength, the observation light is limited to the exposure wavelength. Alternatively, there are additional restrictions such as correction of chromatic aberration.
(1-3) 観察光学系の内部に基準マークを設けて、観察
したマークとのずれ量を計測する等の手段によって、観
察光学系をアライメント(位置合わせ)光学系と兼用さ
せることもできる。ここで、最初の実施例のような投影
光学系の光軸に平行で光軸から離れた位置に配置した、
観察光学系の場合は、所謂オフアクシス(Off−Ax
s)アライメトン光学系となり、前項のような投影光学
系の上に配置した観察光学系の場合は、所謂TTL(Th
rough-The-Lens)アライメント光学系となる。いずれの
場合も観察光学系によってウエハ4上の全ショットの位
置合わせを行うダイ・バイ・ダイ方式や、いくつかのシ
ョットにおけるウエハのアライメントマークと光学系9
の計測値とその時のステージの座標から計算される基準
格子の位置にステージを送って位置合わせを行うグロー
バル方式の位置合わせを選択し露光を行うことができ
る。(1-3) A reference mark may be provided inside the observation optical system, and the observation optical system may also be used as an alignment (positioning) optical system by means such as measuring the amount of deviation from the observed mark. Here, the projection optical system as in the first embodiment is arranged at a position parallel to the optical axis and apart from the optical axis,
In the case of the observation optical system, so-called off-axis (Off-Ax)
s) In the case of the observation optical system arranged on the projection optical system as described in the previous section, the so-called TTL (Th
rough-The-Lens) Alignment optical system. In either case, a die-by-die method in which all the shots on the wafer 4 are aligned by the observation optical system, or the wafer alignment mark and the optical system 9 in some shots are used.
The exposure can be performed by selecting the global alignment method in which the stage is sent to the position of the reference grid calculated from the measured value of 1 and the coordinates of the stage at that time.
(1-4) 前記ステップ(ハ)におけるマーク消去は、ス
テップ(イ)におけるマーク露光の直前に行っても良
い。又、消去の際、媒体6全面に光照射しながら行えば
強力磁場をかけなくてもマーク露光時にかけた磁場を同
程度の強さの磁場でマーク消去可能である。(1-4) The mark erasing in step (c) may be performed immediately before the mark exposure in step (a). Further, when erasing is performed while irradiating the entire surface of the medium 6 with light, it is possible to erase the mark with a magnetic field of the same strength as the magnetic field applied during the mark exposure without applying a strong magnetic field.
(1-5) 又、電磁石7は上下反転可能な永久磁石でも良
く、位置も媒体6の真下以外のさまざまな位置に配置す
ることができる。要するに媒体6の位置に投影光学系3
の方向で上下任意の磁場を露光中にかけられ他に悪影響
を及ぼさなければ、どのような構成でもよく、どのよう
な位置に配置しても良い。(1-5) Further, the electromagnet 7 may be a vertically-reversible permanent magnet, and the position thereof can be arranged at various positions other than directly below the medium 6. In short, the projection optical system 3 is placed at the position of the medium 6.
Any magnetic field may be applied during the exposure in the direction of, and it may be arranged in any position as long as it has no adverse effect on the other.
(1-6) 光磁気記録媒体6には、使用可能回数に限度が
あるものがあり、また経時変化も起こす可能性があるの
で媒体6の部分だけユニット化しておけば交換等が容易
にできる。(1-6) Some magneto-optical recording media 6 have a limited number of times that they can be used and may change over time. Therefore, if only the medium 6 is unitized, it can be replaced easily. .
(1-7) レチクル上の倍率ピント検出用のマークの照射
はマーク照射用光学系11a,11bによらなくても照
明光学系1を直接用いて行っても良い。この際レチクル
2を全面照射すれば良い。環境条件によって媒体6上に
に形成されたマーク像が熱等で変化するおそれがあると
きは照明光学系1内にマスキング機構を配置し、レチク
ル2の一部を選択的に露光してマーク像を形成すれば良
い。(1-7) Irradiation of the mark for magnification focus detection on the reticle may be performed directly using the illumination optical system 1 instead of using the mark irradiation optical systems 11a and 11b. At this time, the entire surface of the reticle 2 may be irradiated. When the mark image formed on the medium 6 may change due to heat or the like due to environmental conditions, a masking mechanism is arranged in the illumination optical system 1 and a part of the reticle 2 is selectively exposed to expose the mark image. Should be formed.
(1-8) マーク照射用光学系11a,(11b)を利用
してレチクル位置決め用にも使用できる。(1-8) It can also be used for reticle positioning by utilizing the mark irradiation optical systems 11a and (11b).
(1-9) 照明光学系1内の露光用光源がレーザー等オン
/オフ可能なものであればシャッター13a,13bは
不要である。(1-9) The shutters 13a and 13b are not necessary if the exposure light source in the illumination optical system 1 can turn on / off a laser or the like.
(1-10) マーク18a,(18b)の照射用の光源は照
明光学系1から露光光をとり出さなくても実質的に同じ
波長の別光源でも構わない。(1-10) The light source for irradiating the marks 18a and (18b) may be another light source having substantially the same wavelength without extracting the exposure light from the illumination optical system 1.
(1-11) 投影光学系の倍率変化が必ずしも画面内で線形
な変動をするとは限らないので倍率検出用マークを2つ
以上設けて、各々の検出された位置から内挿して最小自
乗倍率を算出するようにしても良い。(1-11) Since the change in the magnification of the projection optical system does not always change linearly on the screen, two or more magnification detection marks are provided and the least square magnification is interpolated from each detected position. It may be calculated.
(1-12) ピントの検出法として、特に媒体6にフォトク
ロミックガラスを用いたときにはマーク像のコントラス
トを検出することにより行っても良い。(1-12) As a focus detection method, particularly when a photochromic glass is used for the medium 6, the focus may be detected by detecting the contrast of the mark image.
(1-13) 観察光学系9により媒体6上の2つの像を結ぶ
直線に垂直な方向のずれ、γ1,γ2を計測すれば、レ
チクルの面内における方向ずれ(所謂レチクルローテー
ション)が θ=(γ1−γ2)/1 として検出することができる。このときの補正はレチク
ル又はウエハに回転ステージを設け、いずれかの面内で
回転可能となるようにしておけば良い。(1-13) If the observation optical system 9 measures the deviation in the direction perpendicular to the straight line connecting the two images on the medium 6, γ 1 and γ 2 , the deviation in the plane of the reticle (so-called reticle rotation) is detected. It can be detected as θ = (γ 1 −γ 2 ) / 1. At this time, the correction may be performed by providing a rotary stage on the reticle or the wafer so that the reticle or the wafer can be rotated in either plane.
(1-14) 倍率検出の際の2つのマーク間の距離1を測定
する際、2つのマークを同時に観察して行っても良い。
この方法によればステージを移動させなくても良いので
高速に測長することができる。(1-14) When measuring the distance 1 between two marks at the time of magnification detection, the two marks may be observed simultaneously.
According to this method, since the stage does not have to be moved, the length can be measured at high speed.
(発明の効果) 本発明によれば第2の物体(被露光体)を搭載して移動
する可動ステージの該第2の物体の外側に書込・消去可
能な記録媒体を配置し、観察光学系を有している為、前
述し方法で第1の物体上のパターンを投影光学系により
第2の物体上に露光,転写する際の投影光学系の倍率,
ピントの変動を検出し、良好に補正した高精度の位置合
わせが可能な投影光学系の特性検出方法及びそれを用い
た露光方法を達成することができる。(Effect of the Invention) According to the present invention, a writable / erasable recording medium is arranged outside the second object of a movable stage on which a second object (exposed object) is mounted and moves, and the observation optical Since it has a system, the magnification of the projection optical system when the pattern on the first object is exposed and transferred onto the second object by the projection optical system by the method described above,
It is possible to achieve a method of detecting a characteristic of a projection optical system capable of detecting a variation in focus and performing highly accurate alignment with good correction, and an exposure method using the same.
第1図は本発明の一実施例の概略図、第2図は第1図の
レチクル面上の倍率、ピント検出用のマークの説明図、
第3図〜第5図は第1図の装置における光磁気記録媒体
付近の動作状態の説明図、第6図は第1図の装置の倍
率,ピント検出方式を示すフローチャートである。 図中、1は照明光学系、2はレチクル(第1の物体)、
3は投影光学系、4はウエハ(第2の物体)、5はステ
ージ、6は光磁気記録媒体、7は電磁石、8はレーザー
測定器、9は位置合わせ用光学系、11はマーク照射用
光学系である。FIG. 1 is a schematic view of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory view of a magnification on a reticle surface of FIG. 1, a mark for focus detection,
3 to 5 are explanatory views of the operating state in the vicinity of the magneto-optical recording medium in the apparatus of FIG. 1, and FIG. 6 is a flow chart showing the magnification and focus detection method of the apparatus of FIG. In the figure, 1 is an illumination optical system, 2 is a reticle (first object),
3 is a projection optical system, 4 is a wafer (second object), 5 is a stage, 6 is a magneto-optical recording medium, 7 is an electromagnet, 8 is a laser measuring instrument, 9 is a positioning optical system, and 11 is for mark irradiation. It is an optical system.
Claims (8)
動ステージ上に載置されたウエハ上に投影する投影光学
系の特性を検出する投影光学系の特性検出方法におい
て、 レチクル上に形成されたマークに光を照射する工程と; 前記投影光学系を介して、前記可動ステージ上の前記ウ
エハと異なる位置に設けられた記録媒体上に前記マーク
の像を露光転写する工程と; 前記マーク像を観察光学系により観察する工程と; 前記観察行程より得られた前記マーク像の情報より、前
記投影光学系の投影倍率またはピント位置を検出する工
程を有することを特徴とする投影光学系の特性検出方
法。1. A characteristic detecting method of a projection optical system for detecting a characteristic of a projection optical system for projecting a pattern formed on a reticle onto a wafer mounted on a movable stage, the method being formed on a reticle. Irradiating the mark with light; exposing and transferring the image of the mark onto a recording medium provided at a position different from the wafer on the movable stage via the projection optical system; A step of observing with an observing optical system; and a step of detecting a projection magnification or a focus position of the projection optical system from information of the mark image obtained from the observing step, characteristic detection of the projection optical system. Method.
高に対応する前記マーク像間の間隔を測定する工程を有
することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の投影
光学系の特性検出方法。2. The projection optical system according to claim 1, wherein the step of observing the mark images includes a step of measuring intervals between the mark images corresponding to different image heights. Characteristic detection method.
ク像の形状を測定する工程を有することを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の投影光学系の特性検出方法。3. The characteristic detecting method for a projection optical system according to claim 1, wherein the step of observing the mark image includes a step of measuring the shape of the mark image.
幅であることを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の
投影光学系の特性検出方法。4. The characteristic detecting method for a projection optical system according to claim 3, wherein the shape of the mark image is a line width of the mark image.
ントラストであることを特徴とする特許請求の範囲第3
項記載の投影光学系の特性検出方法。5. The mark image according to claim 3, wherein the shape of the mark image is a contrast of the mark image.
A method for detecting characteristics of a projection optical system according to the item.
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の投影光学系
の特性検出方法。6. The characteristic detecting method for a projection optical system according to claim 1, wherein the recording medium is a magneto-optical recording medium.
あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の投影
光学系の特性検出方法。7. The characteristic detecting method for a projection optical system according to claim 1, wherein the recording medium is a photochromic material.
動ステージ上に載置されたウエハ上に投影露光する露光
方法において、 レチクル上に形成されたマークに光を照射する工程と; 前記投影光学系を介して、前記可動ステージ上の前記ウ
エハと異なる位置に設けられた記録媒体上に前記マーク
の像を露光転写する工程と; 前記マーク像を観察光学系により観察する工程と; 前記観察工程より得られた前記マーク像の情報より、前
記投影光学系の投影倍率またはピント位置を検出する工
程と; 検出された前記投影倍率に基づいて前記投影光学系の投
影倍率を補正し、または検出された前記像面位置と前記
ウエハの被露光面とを一致させるように補正し、その
後、前記レチクルのパターンを前記ウエハ面上に投影露
光する工程とを有することを特徴とする露光方法。8. An exposure method of projecting and exposing a pattern formed on a reticle onto a wafer mounted on a movable stage, the step of irradiating a mark formed on the reticle with light; Exposing and transferring the image of the mark onto a recording medium provided at a position different from the wafer on the movable stage via a system; observing the mark image with an observing optical system; A step of detecting a projection magnification or a focus position of the projection optical system based on the information of the obtained mark image; a projection magnification of the projection optical system is corrected or detected based on the detected projection magnification. And the exposure surface of the wafer is corrected so that the image surface position and the exposed surface of the wafer coincide with each other, and then the pattern of the reticle is projected and exposed on the wafer surface. Exposure method according to claim.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62245244A JPH0654750B2 (en) | 1987-09-29 | 1987-09-29 | Projection optical system characteristic detection method and exposure method using the same |
| EP88305405A EP0295860B1 (en) | 1987-06-15 | 1988-06-14 | An exposure apparatus |
| US07/206,490 US4875076A (en) | 1987-06-15 | 1988-06-14 | Exposure apparatus |
| DE3888876T DE3888876T2 (en) | 1987-06-15 | 1988-06-14 | Exposure device. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62245244A JPH0654750B2 (en) | 1987-09-29 | 1987-09-29 | Projection optical system characteristic detection method and exposure method using the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6489327A JPS6489327A (en) | 1989-04-03 |
| JPH0654750B2 true JPH0654750B2 (en) | 1994-07-20 |
Family
ID=17130801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62245244A Expired - Fee Related JPH0654750B2 (en) | 1987-06-15 | 1987-09-29 | Projection optical system characteristic detection method and exposure method using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0654750B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2675882B2 (en) * | 1989-11-10 | 1997-11-12 | キヤノン株式会社 | Exposure equipment |
-
1987
- 1987-09-29 JP JP62245244A patent/JPH0654750B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6489327A (en) | 1989-04-03 |
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