JPS609126A - Projection type exposing device - Google Patents
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- JPS609126A JPS609126A JP58115864A JP11586483A JPS609126A JP S609126 A JPS609126 A JP S609126A JP 58115864 A JP58115864 A JP 58115864A JP 11586483 A JP11586483 A JP 11586483A JP S609126 A JPS609126 A JP S609126A
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
不発明は縮小投影式露光装置、特にウェハパターン検出
忙関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The invention relates to a reduction projection type exposure apparatus, particularly to a wafer pattern detection process.
従来の縮小投影露光装置について第1図乃至第8図にも
とづいて具体的に説明する。即ち従来の縮小投影式露光
装置はガラス乾板(レチクル1)上の回路パターン5の
縮小像を投影レンズ2によりウェハ3上のチップ8上に
繰り返し順次露光する装置である。A conventional reduction projection exposure apparatus will be specifically explained based on FIGS. 1 to 8. That is, the conventional reduction projection type exposure apparatus is an apparatus that repeatedly and sequentially exposes a reduced image of a circuit pattern 5 on a glass dry plate (reticle 1) onto a chip 8 on a wafer 3 using a projection lens 2.
レチクル1は最初にレチクルアライメントマーク6によ
り装置光軸64との位置合せが行なわれる。これは光軸
64との相対位置が固定された顕微鏡(図示せず)によ
゛り目視で行なわれる。The reticle 1 is first aligned with the apparatus optical axis 64 using the reticle alignment mark 6. This is visually observed using a microscope (not shown) whose relative position to the optical axis 64 is fixed.
又、マーク6と回路パターン5との相対位置はレチクル
1上で正確に描画され工いる。Further, the relative position of the mark 6 and the circuit pattern 5 is accurately drawn and worked on the reticle 1.
ウェハ3と光軸64との粗位置合せを行うため、ウェハ
外形位置を固定する3点ビン29を用いる。In order to roughly align the wafer 3 and the optical axis 64, a three-point bin 29 is used to fix the wafer outer position.
又、3点ピン29のみでの粗位置合せ精度が十分でない
場合には、別ステーシロン(図示せず)で顕微鏡目視に
より粗位置決めを行い、そこでの粗位置合せ精度を露光
ステーション(第1図)で保持することも可能である。In addition, if the rough positioning accuracy using only the three-point pin 29 is not sufficient, perform rough positioning using a separate station (not shown) using a microscope, and check the rough positioning accuracy at the exposure station (see Figure 1). It is also possible to hold the
(例えば特開昭53−105377S号)。このように
し″′C,ウェハ3は光軸34に対して概略±10μm
の粗位置合せが行なわれて、ウェハXYステージ300
上に装着される。(For example, JP-A-53-105377S). In this way, the wafer 3 is approximately ±10 μm with respect to the optical axis 34.
Rough alignment is performed, and the wafer is placed on the XY stage 300.
mounted on top.
次にウェハ3とレチクル回路パターン5とのθ方向位置
合せ法を説明する。取初忙つエノ・チップ8X、上のア
ライメントパターン55bとレチクルアライメントパタ
ーン7bとのy方向の位置ずれ量Δy1を位置検出器4
5bで検出する。次にステージ28αを移動し、チップ
BXnを光軸34の下に置く。そこでパターン35がと
レチクルパターン7b・との位置ずれ量ΔyrLを同様
に検出する。Next, a method for aligning the wafer 3 and the reticle circuit pattern 5 in the θ direction will be described. The position detector 4 detects the amount of positional deviation Δy1 in the y direction between the upper alignment pattern 55b and the reticle alignment pattern 7b.
Detected by 5b. Next, the stage 28α is moved and the chip BXn is placed below the optical axis 34. Therefore, the amount of positional deviation ΔyrL between the pattern 35 and the reticle pattern 7b is similarly detected.
−以上によりウェハ6とレチクル回路パターン5とのθ
方向ずれ量Δθは以下の式により算出され。- From the above, θ between the wafer 6 and the reticle circuit pattern 5
The amount of directional deviation Δθ is calculated by the following formula.
θステージ(28C)によりΔθの修正が行なわれる。The θ stage (28C) corrects Δθ.
Δ02(ΔカーΔyn )/ILp ・・・(1)式(
1)でnpはチップ8X、と8XrLとの距離を表わす
。即ちPはチップ間隔(10mm ) 、 nはチップ
eX、 、 sXn間のチップ数である。Δ02(ΔcarΔyn)/ILp...Equation (1) (
In 1), np represents the distance between chips 8X and 8XrL. That is, P is the chip spacing (10 mm), and n is the number of chips between the chips eX, , sXn.
次に各チップ8.とレチクル回路パターン5とのX−Y
方向の位置合せを行う。例えばチップ8X。Next, each chip 8. and reticle circuit pattern 5
Perform directional alignment. For example, chip 8X.
の位置合せでは、アライメントパターン35αとレチク
ルパターン7α、35hと7bを位置合せする。1Ao
縮小尭光の場合、チップ面積i 0mm”に対して、レ
チクル回路パターン部50面積は1007L771”と
なっている。この場合、第2図、及び第6図に示す如く
不透明部(クローム類M)に透明な窓状パターン7α、
76内に直線状パターン35α、35bの10倍拡大
像が投影レンズ2により結像される。例えばS窓状パタ
ーン7α、 7bの大きさを4001gILO1(レチ
クル上での拡大像寸法は長さ600μm9幅50μmと
なる。)パターン35α、 554の長さ601LmI
幅5μmを用いて粗位置合せ積度を±10μm以内とす
れは、窓状パターン7α、7b内忙パターン35α、3
5bの拡大像が第3図、及び第4図の如く確実に結像す
る。ここで、窓状パターン7α、 7>の中心線と直線
状パターン65a 、 55bの甲心線のずれ量Δ、:
T、、Δy。In the alignment, the alignment pattern 35α and the reticle patterns 7α, 35h, and 7b are aligned. 1Ao
In the case of the reduced-light beam, the area of the reticle circuit pattern portion 50 is 1007L771'' for the chip area i0 mm''. In this case, as shown in FIGS. 2 and 6, a transparent window-like pattern 7α,
A 10 times enlarged image of the linear patterns 35α and 35b is formed within the projection lens 76 by the projection lens 2. For example, the size of the S window-like patterns 7α and 7b is 4001gILO1 (the enlarged image size on the reticle is 600μm in length and 50μm in width), and the length of patterns 35α and 554 is 601LmI.
If the rough alignment is within ±10 μm using a width of 5 μm, window-like patterns 7α, 7b inner busy patterns 35α, 3
5b is reliably formed as shown in FIGS. 3 and 4. Here, the amount of deviation Δ between the center line of the window pattern 7α, 7> and the center line of the linear pattern 65a, 55b is:
T,,Δy.
が検出器45a 、 45bにより検出される。ずれ量
Δ”11Δy、はステージ28α、28hの移動により
修正される。are detected by the detectors 45a and 45b. The deviation amount Δ"11Δy is corrected by moving the stages 28α and 28h.
次に検出器45α、 (45h )の構成を説明する。Next, the configuration of the detector 45α, (45h) will be explained.
一般に投影レンズ2は投影露光紫外草色光(g&I)に
対して設計されており、y線以外の光では結像位1直が
変化する「色収差」が発生する為。Generally, the projection lens 2 is designed for projection exposure ultraviolet light (G&I), and light other than Y-rays causes "chromatic aberration" in which the imaging position changes.
パターン検出釦も9線を使用する。!i線照明用ファイ
バ56a (56b )のノ(ターン照明光70a(7
0b)はハーフミラ−12α(12’6 )で反射し、
レンズ18α(18b)、ミラー11α(11h)、窓
状パ4−ン7α(7b)’a?通過して、投影レンズ2
に入射づ−る。J状ノ(ターン7a (7b )透明部
400μmoは投影レンズ2によりイ。に縮小され40
μmOとrlす、パターン55Q (55b)上を照明
する。パターン354 (35b)からの反射散乱光7
5a。The pattern detection button also uses 9 lines. ! Turn illumination light 70a (7) of i-line illumination fiber 56a (56b)
0b) is reflected by half mirror 12α (12'6),
Lens 18α (18b), mirror 11α (11h), window pattern 7α (7b)'a? Pass through the projection lens 2
It is incident on . The transparent part 400 μmo of the J-shaped part (turn 7a (7b)) is reduced to 40 μm by the projection lens 2.
The pattern 55Q (55b) is illuminated with μmO. Reflected scattered light 7 from pattern 354 (35b)
5a.
(75b )は投影レンズ2に逆入射して、拡大結像5
5α(55h )を忍状パターン7a (7b )内に
作ル。窓状パターン7α(7b)と拡大像35α(35
b)は重ね合わされ、ミラー11cL(11b)、レン
ズ18α(1Bb ) 、リレーレンズ37αC37h
)、ミラー38z (58b )を経て、スリット板3
9α(39b)上に再び拡大結像を形成される。スリッ
ト板39α(59b )上のスリット23α(2sb
)は板ばね44α(4416)に支えられ、ガル/(−
41α(41b )の揺動回転力とてこ42a (42
b ) 、連結棒43α(43h)により1両者の拡大
像上を振動走査する。スリット26α(23,6)の上
方には。(75b) enters the projection lens 2 inversely and forms an enlarged image 5.
Create 5α (55h) in the ninja pattern 7a (7b). Window pattern 7α (7b) and enlarged image 35α (35
b) are superimposed, mirror 11cL (11b), lens 18α (1Bb), relay lens 37αC37h
), the slit plate 3 via the mirror 38z (58b)
An enlarged image is again formed on 9α (39b). Slit 23α (2sb) on slit plate 39α (59b)
) is supported by leaf spring 44α (4416), and gal/(-
41α (41b) and lever 42a (42
b) The connecting rod 43α (43h) vibrates and scans the magnified image of the two. Above the slit 26α (23,6).
集光レンズ40α、 (40b )、光電変換素子25
α(25h)が装着されている為、第4図に示す如く。Condensing lens 40α, (40b), photoelectric conversion element 25
Since α (25h) is installed, as shown in Fig. 4.
両者の重ね合せ拡大像7a (7b ) 、 35a
(35b)上をスリット23α(23h)が通過すると
、光電変換素子25α(25b)の出力は、第4図(h
)の如く得られる。ここで、窓状パターン7α(7b)
の左端、右端の位置はスリット23α(2!1,6)の
原点600よりM、 、 M、と検出されるので窓の中
心位置は(M、 十&2 )/2と演算される。一方、
ノくターン35α(55b)の中心位置はWと検出され
る。両者の差Δx、(Δyx )は次式となる。Superimposed enlarged image of both 7a (7b), 35a
(35b) When the slit 23α (23h) passes over the photoelectric conversion element 25α (25b), the output of the photoelectric conversion element 25α (25b) is
) can be obtained as follows. Here, window-like pattern 7α (7b)
Since the positions of the left and right ends of are detected as M, , M from the origin 600 of the slit 23α (2!1,6), the center position of the window is calculated as (M, 1 & 2)/2. on the other hand,
The center position of the turn 35α (55b) is detected as W. The difference Δx and (Δyx) between the two is expressed by the following equation.
Δ−Z”+ (Δ3’l)=CMl+Jf2)/2−F
=121以上で縮小投影露光装置におけるパターン検
出の原理を説明した。Δ-Z"+ (Δ3'l)=CMl+Jf2)/2-F
=121 The principle of pattern detection in a reduction projection exposure apparatus has been explained above.
次に上記検出における間旭点を説明する。第6図に示す
如くパターン35α(65b)は前述の如く直線状の段
差で構成されている。例えば、パターン段差を構成する
層(Sin、)3hは基板(Si )6C上に形成され
ており、パターン段差上にはホトレジスト3αが塗布さ
れる。−穀圧ホトレジスト3αは透明であるため、1線
照明光7oα(7ob)の照明によりパターン段差近傍
で干渉縞パターンが第5図に示す如く発生する。これは
、照明光70C1(70b)によるホトレジスト3α表
面S、 、 S2上で、入射光70a (70b )と
反射光75a (754)との干渉現象(例えばDit
trick F、 Widmann :「QLLant
if、ativt Evalu、atioルof ph
otorasistpattern、?in、 the
1−pm Range J April 1975/
Vol 、14.7f64 Applied、 0pt
ics p931〜.P934参照)による。パターン
段差中心に対して、ホトレジストが対称に均一塗布され
ている場合には、光電素子25α(25b)の出方波形
は第7図に示す様に段差中心に対して対称となる。この
出力波形の対称性を利用して対称中tJ、)を検出する
方法(特開昭53−69065号)により、容易かつ正
確にパターン35α(35りの中心がまる。Next, the interval point in the above detection will be explained. As shown in FIG. 6, the pattern 35α (65b) is composed of linear steps as described above. For example, a layer (Sin, ) 3h constituting a pattern step is formed on a substrate (Si 2 ) 6C, and a photoresist 3α is coated on the pattern step. - Since the grain pressure photoresist 3α is transparent, an interference fringe pattern is generated near the pattern step by illumination with the one-line illumination light 7oα (7ob) as shown in FIG. This is caused by an interference phenomenon (for example, Dit
trick F, Widmann: “QLLant
if, ativt Evalu, atior of ph
otorasist pattern? in, the
1-pm Range J April 1975/
Vol, 14.7f64 Applied, 0pt
ics p931~. (see page 934). When the photoresist is uniformly coated symmetrically with respect to the center of the pattern step, the output waveform of the photoelectric element 25α (25b) becomes symmetrical with respect to the center of the step, as shown in FIG. The center of pattern 35α (35) can be easily and accurately detected by a method (Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-69065) of detecting symmetrical tJ, ) by utilizing the symmetry of the output waveform.
しかし、第8図に示す如く、ホトレジスト塗布が段差中
心に対して非対称で不均一な場合には、当然光電素子2
5α(25りの出方波形は非対称である。第8図(α)
に示す例は、段差の傾斜が左右で異なる為、ホトレジス
ト3αが非対称に塗布されており、第8図(A)の如く
の出方波形では1段差中心を検出1゛ることは困難であ
り、ウェハパターン35α(55b)の検出が出来ない
。However, as shown in FIG. 8, if the photoresist coating is asymmetrical and uneven with respect to the center of the step, it is natural that the photoelectric element 2
5α (The output waveform of 25 is asymmetric. Figure 8 (α)
In the example shown in Fig. 8, since the slope of the step difference is different on the left and right sides, the photoresist 3α is applied asymmetrically, and it is difficult to detect the center of one step difference with the output waveform as shown in Fig. 8(A). , wafer pattern 35α (55b) cannot be detected.
この様なホトレジストの非対称塗布の原因は(1)上記
の段差傾斜非鉛称の他、(2)ホトレジスト塗布工程に
用いる回転型塗布装置(スピンナ)の振動、(3)ホト
レジストの溶剤粘度の不適正等にある。The causes of such asymmetric application of photoresist are (1) in addition to the above-mentioned non-lead step slope, (2) vibration of the rotary coating device (spinner) used in the photoresist coating process, and (3) variation in the viscosity of the photoresist solvent. Appropriate etc.
本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、ホトレ
ジスト塗布不均一等起因した干渉縞パターンの発生を防
ぎ、安定にウェハパターン検出を行うことができるよう
にした縮小投影露光装置を提供するにある。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems of the prior art, it is an object of the present invention to provide a reduction projection exposure apparatus that prevents the occurrence of interference fringe patterns caused by non-uniformity of photoresist coating and enables stable wafer pattern detection. It is in.
本発明は、傾斜角度をMする照明を用いて。 The present invention uses illumination with an inclination angle of M.
ウェハ段差傾胴部からの散乱光のみを投影レンズ忙逆入
射せしめて、左右段差傾斜部の中心をウェハパターン中
心と定義する検出方法を用いたこと忙ある。即ち本発明
は傾斜角度を有する照明を用いたので、ホトレジスト表
面での干渉現象が化せず、ウェハパターン検出が安定に
行なえることができるようにした。A detection method has been used in which only the scattered light from the wafer step inclined portion is made to enter the projection lens back, and the center of the left and right step inclined portions is defined as the center of the wafer pattern. That is, since the present invention uses illumination having an inclined angle, interference phenomena on the photoresist surface do not occur, and wafer pattern detection can be performed stably.
以下本発明の笑施例は凍9図乃至第26図にもとつい工
具体的に説明する。即ち第9図、及び第10図に傾斜角
度な弔する照明装置200α、200b。Hereinafter, embodiments of the present invention will be explained in terms of tools based on FIGS. 9 to 26. In other words, the lighting devices 200α and 200b have the inclination angles shown in FIGS. 9 and 10.
200C9200dによりウェハパターン35α、35
hを照明する方法を示す。Wafer pattern 35α, 35 by 200C9200d
We show how to illuminate h.
照明装置200α(200b、 200c、200d
)はy線単色元照明7 フィバ103c (105b
、 103c、1’05d)。Lighting device 200α (200b, 200c, 200d
) is y-line monochromatic source illumination 7 fiber 103c (105b
, 103c, 1'05d).
シー?ツタ105a (105h、 105c、105
d、 ) 、 v :yズ102(Z (102h 、
102C,102ct 、) 、ス リ ッ ト 1
01α(101A 、 101c、101d) 、 レ
ンズ100α(100b。C? Ivy 105a (105h, 105c, 105
d, ), v:ys102(Z(102h,
102C, 102ct, ), slit 1
01α (101A, 101c, 101d), lens 100α (100b).
100C,100d ) Kより構成される。ウェハパ
ターン65α(55b)の左右の段差傾斜部は照明光1
04.6 、104d (104α、 104c) K
より照明される。この時1線照明光によりウニハチラグ
回路部8X、が露光されない様に、パターン65α、3
5hは回路周辺部(スクライビングエリア)8X;に配
置することが肝要である。又、照明範囲9oα。100C, 100d) K. The left and right stepped slopes of the wafer pattern 65α (55b) are illuminated by illumination light 1.
04.6, 104d (104α, 104c) K
more illuminated. At this time, patterns 65α, 3
It is important to place 5h at the circuit periphery (scribing area) 8X; Also, the illumination range is 9oα.
(90b)はパターン近傍のみに制限する必要がア7.
)為、スリy ) 101b−、1otd(101(Z
、 101c)を用いた。又パターン検出1伎置合せ
終了後水銀灯54によるパターン5のチップ8X、上へ
の露光の際には、シャッタ105α(105A 、 1
osc。(90b) needs to be limited only to the vicinity of the pattern a7.
) for, pickpocket ) 101b-, 1otd (101(Z
, 101c) was used. In addition, when the mercury lamp 54 exposes the top of the pattern 5 chip 8X after pattern detection 1 and alignment, the shutter 105α (105A, 1
osc.
105d、)を閉じる必要がある。105d,) must be closed.
第11図、及び第12図にパターン556を照明光10
4α、 104cにより照明する様子を示す。この照明
の場合には、第6図で見られる干渉縞パターンが、51
..52点で発生しない。ここで照明光104α(10
4C)により照明される左(右)傾斜部での散乱光71
A 、 75bのうち、75hのみが投影レンズ2に逆
入射し、71hは逆入射されないのでウェハパターン検
出に関与しない。The pattern 556 is shown in FIGS. 11 and 12 with the illumination light 10.
4α and 104c are shown. In the case of this illumination, the interference fringe pattern seen in FIG.
.. .. It does not occur at 52 points. Here, the illumination light 104α (10
Scattered light 71 on the left (right) slope illuminated by 4C)
Of A and 75b, only 75h enters the projection lens 2 in a reverse direction, and 71h does not enter the projection lens 2, so it does not participate in wafer pattern detection.
第13図に散乱光7575の検出原理、第14図〜第1
6回圧検出方法を示す。又、第13図〜第16図では簡
単の為、パターン35bのみの検出につい又述べる。Figure 13 shows the principle of detecting scattered light 7575, Figures 14 to 1
A six-time pressure detection method is shown. Further, in FIGS. 13 to 16, for the sake of simplicity, detection of only the pattern 35b will be described again.
第13図では、パターン55bからの散乱光75bが、
レチクルパターン7b上で拡大結像する様子を示した。In FIG. 13, the scattered light 75b from the pattern 55b is
A state in which an enlarged image is formed on the reticle pattern 7b is shown.
レチクルパターン7b上の拡大結像35bはレンズ18
z、リレーレンズ37bにより再拡大結像35bとなり
スリット板上596に形成される。上記再拡大結像65
b上をスリット23bが走査すると検出波形は図14(
,6)の如くに得られる。しかし、この方法ではレチク
ル窓状パターン7bの窓端部位置M、 、 M2が検出
出来ない。そこで第1図(第13図)に示すレチクルパ
ターン照明装置を用いる。PI装置は、照明ファイバ4
8b。The enlarged image 35b on the reticle pattern 7b is formed by the lens 18.
z, a re-enlarged image 35b is formed on the slit plate 596 by the relay lens 37b. The above re-enlarged image 65
When the slit 23b scans over b, the detected waveform is as shown in Fig. 14 (
, 6). However, with this method, the window end positions M, , M2 of the reticle window pattern 7b cannot be detected. Therefore, a reticle pattern illumination device shown in FIG. 1 (FIG. 13) is used. The PI device uses illumination fiber 4
8b.
レンズ47b、ミラー46b、ミラー10bより構成さ
れる。同装置による照明光60bはレチクル窓状パター
ン775を形成する不透明部(クローム蒸着部7カ)で
正反射し1.検出光学系45bに入射する。この為、検
出出力波形は第15図CA) K示す如くになり、窓端
部位置M、 、 M、が容易にまる。It is composed of a lens 47b, a mirror 46b, and a mirror 10b. Illumination light 60b from the device is regularly reflected by the opaque parts (7 chrome deposited parts) forming the reticle window-like pattern 775.1. The light enters the detection optical system 45b. For this reason, the detected output waveform becomes as shown in FIG.
編15図、第16図は窓端部位置M、 、 M、 、段
差中心Fを電気回路でめる方法を説明する。光電変換素
子25bの出力(b)は、スライスレベル%が設定され
た二値化回路80.ルが設定された二値化回路90に入
力する。二値化回路80の出力(C)により立上り、立
下り位置演算回路81゜82は窓端部位置M、 、 M
、を演算する。平均値回路86は< M1+ut )/
2の演算を行ない、出力(d)を位置ずれ演算回路84
に送る。一方、二値化回路φもの出力はゲート回路92
へ入力される。ゲート回路92の他の入力は窓左端部位
置M1に余裕値Δ(レチクル上換算で50μrrL)を
加えた位置M1+Δであり、これは加算回路91の出力
である。結局ゲート回路92が°開°の区間Sはレチク
ル窓中心に中央を一致した約600μmとなる(信号(
e))。Figures 15 and 16 explain how to determine the window end positions M, , M, and the step center F using an electric circuit. The output (b) of the photoelectric conversion element 25b is sent to a binarization circuit 80.in which a slice level % is set. input to the binarization circuit 90 in which the signal is set. The rise and fall position calculation circuits 81 and 82 calculate the window end positions M, , M by the output (C) of the binarization circuit 80.
, is calculated. The average value circuit 86 is <M1+ut)/
2, and the output (d) is sent to the position deviation calculation circuit 84.
send to On the other hand, the output of the binarization circuit φ is output from the gate circuit 92.
is input to. The other input of the gate circuit 92 is a position M1+Δ obtained by adding a margin value Δ (50 μrrL on the reticle) to the window left end position M1, and this is the output of the adder circuit 91. In the end, the interval S in which the gate circuit 92 is opened is approximately 600 μm, with the center coincident with the center of the reticle window (signal (
e)).
ゲート回路920出力Cf)はウェハパターン35/)
の左右段差部位置であり、中心位置演算回路93゜94
により段差部中心位置(、V) r * 石を得る。ウ
ェハ位置演算回路95により(何十ろ)/2(=F)が
演算され出力(A)を得る。位置ずれ演算回路84は前
述の信号(d)とCh)を入力して位置ずれ量を出力す
る。The gate circuit 920 output Cf) is the wafer pattern 35/)
This is the position of the left and right step portions, and the center position calculation circuit 93°94
The step center position (, V) r * stone is obtained by . The wafer position calculation circuit 95 calculates (tens of digits)/2 (=F) to obtain an output (A). The positional deviation calculation circuit 84 inputs the above-mentioned signals (d) and Ch) and outputs the amount of positional deviation.
図17 、18.19に傾斜照明角度θと段差傾斜中心
位置麻検出精度との関係を説明する。第17図は比較的
大きい傾斜角度θ(=θI)で段差傾斜部を照明した場
合であり、第18図では比較的小さい傾斜角度θ(==
:θ2)で照明した場合である。例えば二値化回路90
でのスライスレベル少を出力波形(りのピーク値VMA
Xの4とした場合には、傾斜部中心位置籠と検出出力信
号(!I)による位置石との差#(=4−石)は、第1
7図。17, 18 and 19, the relationship between the tilt illumination angle θ and the detection accuracy of the step tilt center position will be explained. Fig. 17 shows the case where the stepped slope part is illuminated with a relatively large inclination angle θ (=
: θ2). For example, the binarization circuit 90
The output waveform (peak value VMA
When X is 4, the difference # (=4-stone) between the slope center position cage and the position stone according to the detection output signal (!I) is the first
Figure 7.
第18図に示す如くになる。一般に段差傾斜部上方の屑
では丸み形状となっているので、第19図の実験結果(
実験条件φ−35°m A+ = 500QJ’ (S
L02 n = 1.46)、ht= 1000OA(
rL= 1.65))が示す様に、傾斜角度θは小さく
する方が検出誤差ΔFは小すくする。この誤差は第6図
の如くの左右段差形状が同一の場合はウェハ位t (F
l+’x )/2に影響しないか、第8図(α)に示す
様に左右段差形状が相違する場合には、ウェハ位置く格
子’z )/2の検出精度に影響する為、傾斜角θは極
力、小さくする構成が望ましい。The result is as shown in FIG. Generally, the debris above the sloped part of the step has a rounded shape, so the experimental results shown in Figure 19 (
Experimental conditions φ-35°m A+ = 500QJ' (S
L02 n = 1.46), ht = 1000OA (
As shown by rL=1.65), the smaller the inclination angle θ, the smaller the detection error ΔF. This error is caused by the wafer position t (F
l+'x)/2, or if the left and right step shapes are different as shown in Figure 8 (α), the inclination angle may affect the detection accuracy of the wafer position grating 'z)/2. It is desirable to have a configuration in which θ is made as small as possible.
第20図、第21図は傾斜角θと出力波形(A)の5l
IV比(コントラスト)の関係を説明する(実験条件り
、=アルミ蒸着10000λA、= 10000,4
(it= 1.65 ) A1= 5000.()。第
20図は段差がアルミ蒸着層3dで構成されてbる例を
示す3.この場合には、アルミ蒸着表面が粗い為、散乱
光71Aは散乱方位角度が広くなり、投影レンズ2に逆
入射する成分も含まれる。この為、出力波形(りのSl
N比(コントラスト=Vs/Vo )は第12図の場合
に比べ著しく低下する。第21図はアルミ蒸着層3dで
構成された段差での出力波形のルW比の測定実験例であ
り、この場合も傾斜角度θは極力小さくする構成が望ま
しいことが判る。Figures 20 and 21 show the inclination angle θ and the output waveform (A) at 5l.
Explain the relationship of IV ratio (contrast) (experimental conditions: = aluminum evaporation 10000λA, = 10000,4
(it=1.65) A1=5000. (). FIG. 20 shows an example in which the step is made of an aluminum vapor-deposited layer 3d. In this case, since the aluminum vapor-deposited surface is rough, the scattered azimuth angle of the scattered light 71A becomes wide, and a component that enters the projection lens 2 in the opposite direction is also included. For this reason, the output waveform (Rino Sl
The N ratio (contrast=Vs/Vo) is significantly lower than in the case of FIG. FIG. 21 shows an experimental example of measuring the LeW ratio of the output waveform at a step formed by the aluminum vapor deposited layer 3d, and it can be seen that in this case as well, it is desirable to have a configuration in which the inclination angle θ is made as small as possible.
以上では傾斜照明をy線単色光として説明したか、他の
草色光(例えばC緋)を用いても、第22図及び第23
図に示″3f様な工夫をすれはウェハパターン検出が可
能となる。In the above, the inclined illumination has been explained as y-line monochromatic light, but even if other grass-colored light (for example, C-scarlet) is used,
Wafer pattern detection becomes possible if a device like "3f" shown in the figure is taken.
第22図に示す例では、パターン65hを傾斜照1力1
−る照明光704α、 704Cはe勝単色照明を用い
ている。この場合はe線照町によりホトレジストは露光
されないので、スリット101a、101Cは不用であ
る。又、投影レンズ2の色収差によリパターン段i 3
5Aの拡大像はレチクルパターン7bの上方7面に結像
する。そこで、レンズ18bの焦点をパターン7bから
A面に移@する目的でレンズ18Aを18が位置に検出
系45A元軸に浴い移動させる。この操作によりパター
ン554の再拡大像がスリット板39b上に結像される
。以上の様に本操作を行うと第23図(α)に示す如く
。In the example shown in FIG. 22, the pattern 65h is
- The illumination lights 704α and 704C use e-win monochromatic illumination. In this case, the photoresist is not exposed due to e-rays, so the slits 101a and 101C are unnecessary. Also, due to the chromatic aberration of the projection lens 2, the repattern stage i3
The enlarged image 5A is formed on seven upper surfaces of the reticle pattern 7b. Therefore, in order to shift the focal point of the lens 18b from the pattern 7b to the A plane, the lens 18A is moved to the position 18 along the original axis of the detection system 45A. By this operation, a re-enlarged image of the pattern 554 is formed on the slit plate 39b. When this operation is performed as described above, the result will be as shown in FIG. 23 (α).
レチクルパターン7hとウェハパターン55bハ同時に
検出されず、レチクルパターン7bの恢出出力(第23
図(A)に示す。)とウェハパターン35bの検出出力
(第26図(d)に示す。)は励時間で検出される。し
かし、スリット原点300からの両パターン位置(J/
l+ &! )/2 c第26図(c)に示す。)、F
(第23図(g)に示す。)を電気回路で記憶すること
により容易に位置ずれ量をめることが出来る。この時、
ウェハパターン位置Wの検出では、A点での結像倍率が
10倍より若干大きくなることを位置ずれ量の演算の際
に考慮する必要がある。The reticle pattern 7h and the wafer pattern 55b are not detected at the same time, and the reticle pattern 7b's cutting output (23rd
Shown in Figure (A). ) and the detection output of the wafer pattern 35b (shown in FIG. 26(d)) are detected at the excitation time. However, both pattern positions (J/
l+ &! )/2 c shown in Figure 26(c). ), F
(As shown in FIG. 23(g)) can be easily calculated by storing the amount of positional deviation in an electric circuit. At this time,
In detecting the wafer pattern position W, it is necessary to take into consideration the fact that the imaging magnification at point A is slightly larger than 10 times when calculating the amount of positional deviation.
又1本発明は前述の/io縮小投影露光のみに限らず、
1/1等倍投影露光にも適用出来ることは自明である。Furthermore, the present invention is not limited to the above-mentioned /io reduction projection exposure.
It is obvious that this method can also be applied to 1/1 equal-magnification projection exposure.
以上説明したように本発明によればホトレジスト表面で
の干渉現象せず、ウェハパターンの検出が安定に行うこ
とが出来る効果な秦する。As described above, according to the present invention, there is no interference phenomenon on the photoresist surface, and the wafer pattern can be detected stably.
第1図は縮小投影式露光装置の原理と従来のパターン検
出法を示す図、第2図は従来のチップとレチクル回路パ
ターンとの位置合せ法を示す図、第3図は第2図の位置
合せ法における位置合せパターンの関係を示す図、第4
図は第3図の位置合せパターンの検出出力波形を示す図
。
第5図はウェハパターンと干渉縞パターンの関係を示す
図、第6図は第5図に示すウェハパターンのA−A断面
図と干渉縞の発生を示す図。
第7図は第6図の段面な有するパターンの検出出力波形
な示す図、第8図(α)は左右段差傾斜が不均一な場合
のウェハパターンのA−A断面図を示し、第8図(りは
第8図(α)の検出出力波形を示す図、第9図は本発明
の縮小投影露光装置の一実施例を示す図、第10図は第
9図に示すチップ部分の拡大図、第11図はウェハパタ
ーンの傾斜照明光による照明法を示す図、第12図は第
11図の照明法妊よる散乱光を示す図、第13図はウェ
ハパターンの散乱光の検出原理を示す図であり、第16
図(α)は側面囚、第13図(A)はその平面図(中心
部のみ)、第14図はウェハパターンの再拡大結像と検
出信号を示す図、第15図ハウエバパターンとレチクル
パターンの位置ずれをめるフローを示す図、第16図は
第15図に示すフローを実施する電気回路を示した図。
第17図は傾斜角度θ、が大きな場合の段差傾斜中心れ
の検出誤差を示した図、第18図は傾斜角度θ2が小さ
い場合の、段差傾斜中心らの検出誤差を示した図、第1
9図はある実験例における傾斜角度θと段差傾斜中心検
出誤差の関係を示した図、第20図はアルミ蒸着層で形
成されたウェハパターンからの散乱光とその検出出力を
示す図、第21図はある実験例における第20図の検出
出力S/N比測定結果を示す図、第22図は傾斜照明光
にe#ilを用いた場合の検出原理を示す図、第26図
は第22図の場合の検出出力を示した図である。
1・・・レチクル
2・・・縮示投影露光レンズ
34・・・光軸
45α(45b)・・・検出光学系−
1icz (11b)・・・ミラー
18α(18,6)・・・レンズ
37α(57b)・・・リレーレンズ
48α(48A)・・・レチクルパターン照明用ファイ
バー36α(56b)・・・ウェハパターン照明用ファ
イバー54・・・水銀灯
3α・・・ホトレジスト塗布層
3b・・・段差形成層
3C・・・基板
75α(75,6)・・・基板からの反射光200α(
20OA 、 200C,200d)・・・傾斜照明装
置102α(1025、102C,102d)・・・レ
ンズ101α(101b、 101C,101d )・
・・スリット100α(100b、 100C,1oo
d)・・・レンズ105(Z (105A 、 105
cm、 105d) −シャッター代理人弁理士 高
橋 明 夫
−′5図
〒7図
一一÷ズ(t)
灼10囲
勿11図
5b
粥1δ図
閑19図
泪20図
兜21図
□ θFigure 1 is a diagram showing the principle of a reduction projection exposure system and a conventional pattern detection method, Figure 2 is a diagram showing a conventional alignment method between a chip and a reticle circuit pattern, and Figure 3 is a diagram showing the position of Figure 2. Diagram showing the relationship of alignment patterns in the alignment method, No. 4
The figure is a diagram showing a detected output waveform of the alignment pattern of FIG. 3. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the wafer pattern and the interference fringe pattern, and FIG. 6 is a diagram showing the AA cross-sectional view of the wafer pattern shown in FIG. 5 and the generation of interference fringes. FIG. 7 is a diagram showing the detected output waveform of the pattern having a stepped surface in FIG. 6, and FIG. Figure 9 is a diagram showing the detection output waveform of Figure 8 (α), Figure 9 is a diagram showing an embodiment of the reduction projection exposure apparatus of the present invention, and Figure 10 is an enlargement of the chip portion shown in Figure 9. Figure 11 is a diagram showing the illumination method using oblique illumination light of the wafer pattern, Figure 12 is a diagram showing the scattered light due to the illumination method of Figure 11, and Figure 13 is a diagram showing the detection principle of the scattered light of the wafer pattern. This is a diagram showing the 16th
Figure (α) is a side view, Figure 13 (A) is a plan view (only the center), Figure 14 is a diagram showing re-enlarged imaging of the wafer pattern and detection signals, Figure 15 is the Hauer pattern and reticle. FIG. 16 is a diagram illustrating a flow for correcting pattern misalignment, and FIG. 16 is a diagram illustrating an electric circuit for implementing the flow shown in FIG. 15. Fig. 17 is a diagram showing the detection error of the center of the step inclination when the inclination angle θ is large, and Fig. 18 is a diagram showing the detection error of the center of the step inclination when the inclination angle θ2 is small.
Fig. 9 is a diagram showing the relationship between the inclination angle θ and the detection error of the step inclination center in a certain experimental example, Fig. 20 is a diagram showing scattered light from a wafer pattern formed with an aluminum vapor deposited layer and its detection output, and Fig. 21 The figure shows the detection output S/N ratio measurement result of Fig. 20 in an experimental example, Fig. 22 shows the detection principle when e#il is used for oblique illumination light, and Fig. 26 shows the detection output S/N ratio measurement result of Fig. 20. It is a figure which showed the detection output in the case of a figure. 1... Reticle 2... Reduction projection exposure lens 34... Optical axis 45α (45b)... Detection optical system - 1icz (11b)... Mirror 18α (18,6)... Lens 37α (57b) Relay lens 48α (48A) Reticle pattern illumination fiber 36α (56b) Wafer pattern illumination fiber 54 Mercury lamp 3α Photoresist coating layer 3b Step formation Layer 3C...Substrate 75α(75,6)...Reflected light from the substrate 200α(
20OA, 200C, 200d)... Inclined illumination device 102α (1025, 102C, 102d)... Lens 101α (101b, 101C, 101d)...
...Slit 100α (100b, 100C, 1oo
d)... Lens 105 (Z (105A, 105
cm, 105d) -Shutter agent patent attorney Takashi
Akio Hashi-'5 Figure 〒7 Figure 11 ÷ Z (t) Araki 10 Figure 11 Figure 5b Kayu 1 δ Figure 19 Figure 20 Figure Kabuto 21 □ θ
Claims (2)
ーンの両側直角方向で傾斜角40度以下に光軸を有する
複数の照明装置と、該照明装置による照明光の該パター
ン段差からの散乱光を入射せしめて該パターン段差の拡
大結像を作る投影露光用レンズ光学系と、該投影露光用
レンズ光学系によっ又形成された拡大結像の位置を検出
する検出光学系とを設けたことを特徴とした投影式露光
装置。(1) A plurality of illumination devices each having an optical axis at an inclination angle of 40 degrees or less in a direction perpendicular to both sides of each pattern on a plurality of linear step patterns of a semiconductor wafer, and scattering light of the illumination light from the illumination devices from the pattern steps. A projection exposure lens optical system for making an enlarged image of the pattern step by inputting the projection exposure lens, and a detection optical system for detecting the position of the enlarged image formed by the projection exposure lens optical system. A distinctive projection exposure device.
とし、ウェハ照明範囲を該パターン近傍のみに限定する
よう構成したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の縮小投影式露光装置。(2) The reduction projection type exposure according to claim 1, wherein the illumination device uses monochromatic illumination light for wafer exposure, and is configured to limit the wafer illumination range only to the vicinity of the pattern. Device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58115864A JPS609126A (en) | 1983-06-29 | 1983-06-29 | Projection type exposing device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58115864A JPS609126A (en) | 1983-06-29 | 1983-06-29 | Projection type exposing device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS609126A true JPS609126A (en) | 1985-01-18 |
JPH0510814B2 JPH0510814B2 (en) | 1993-02-10 |
Family
ID=14673034
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58115864A Granted JPS609126A (en) | 1983-06-29 | 1983-06-29 | Projection type exposing device |
Country Status (1)
Country | Link |
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