JPH11194502A - Imaging apparatus, shape measuring apparatus, position detecting apparatus, and exposure apparatus and device manufacturing method using the same - Google Patents
Imaging apparatus, shape measuring apparatus, position detecting apparatus, and exposure apparatus and device manufacturing method using the sameInfo
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- JPH11194502A JPH11194502A JP9359804A JP35980497A JPH11194502A JP H11194502 A JPH11194502 A JP H11194502A JP 9359804 A JP9359804 A JP 9359804A JP 35980497 A JP35980497 A JP 35980497A JP H11194502 A JPH11194502 A JP H11194502A
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 原理的に大型部材の光軸方向の可動を必要と
せずに、形状を高速、高精度に測定できる構成を実現す
る。
【解決手段】 複数波長の光を発生可能な光源1と、該
光源からの光により照明された被検物体2の光学像を結
像するための結像光学系6と、該光学像を光電変換する
撮像素子9とを有し、前記結像光学系は回折光学素子7
を含む。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To realize a configuration capable of measuring a shape at high speed and with high accuracy without in principle requiring movement of a large member in the optical axis direction. A light source capable of generating light of a plurality of wavelengths, an imaging optical system for forming an optical image of a test object illuminated by light from the light source, and a photoelectric conversion device for converting the optical image And an imaging element 9 for converting the light.
including.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、撮像装置、形状測
定装置、位置検出装置及びそれを用いた露光装置とデバ
イスの製造方法に関する。本発明は、例えばICやLSIな
どの半導体デバイスやCCD等の撮像デバイスや液晶パネ
ル等の表示デバイスや磁気ヘッド等のデバイスを製造す
る工程のうち、リソグラフィー工程で使用される投影露
光装置において、レチクル等の第1物体面上のパターン
をウエハ上の第2物体面上に投影光学系により投影する
際のレチクルとウエハ間の相対的位置合わせを行う場合
に好適なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an imaging apparatus, a shape measuring apparatus, a position detecting apparatus, and an exposure apparatus and a device manufacturing method using the same. The present invention provides, for example, a reticle in a projection exposure apparatus used in a lithography process in a process of manufacturing a semiconductor device such as an IC or an LSI, an imaging device such as a CCD, a display device such as a liquid crystal panel, or a device such as a magnetic head. This is suitable for performing relative positioning between the reticle and the wafer when projecting a pattern on the first object plane onto the second object plane on the wafer by the projection optical system.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、IC、LSI等の半導体デバイスの高
集積化がますます加速度を増して進んでおり、これに伴
う半導体ウエハの微細加工技術の進展も著しい。2. Description of the Related Art In recent years, the integration of semiconductor devices such as ICs and LSIs has been increasingly accelerated, and the fine processing technology for semiconductor wafers has been remarkably advanced.
【0003】この微細加工技術として、マスク(レチク
ル)の回路パターン像を投影光学系(投影レンズ)によ
り感光基板上に形成し、この感光基板をステップ方式で
逐次露光する縮小投影露光装置(ステッパー)が知られ
ている。このステッパーにおいては、レチクル上の回路
パターンを所定の縮小倍率をもった投影光学系を介して
シリコンウエハ面上の所定の位置に縮小投影して転写を
行い、1回の投影転写終了後、ウエハが載ったステージ
を所定の量移動して再び転写を行うステップを繰り返し
て一枚のウエハ全面の露光を行っている。As this fine processing technique, a reduction projection exposure apparatus (stepper) for forming a circuit pattern image of a mask (reticle) on a photosensitive substrate by a projection optical system (projection lens) and sequentially exposing the photosensitive substrate in a stepwise manner. It has been known. In this stepper, a circuit pattern on a reticle is reduced and projected onto a predetermined position on a silicon wafer surface via a projection optical system having a predetermined reduction magnification, and is transferred. The step of moving the stage on which is mounted by a predetermined amount and performing the transfer again is repeated, thereby exposing the entire surface of one wafer.
【0004】一般にIC素子の完成までには、一枚のウエ
ハに数十工程のプロセス加工を経る。その工程の中で、
前の工程で既に焼き付けられてウエハ上に出来た回路パ
ターンに対し、新たな回路原版のパターンを位置合せ
(アライメント)した後パターン投影し、重ねて焼き付
けることがステッパの役割である。In general, a single wafer undergoes several tens of process steps until the completion of an IC element. In that process,
The role of a stepper is to align (align) a new circuit original pattern with a circuit pattern already formed on a wafer by printing in the previous step, and then project the pattern and print it in a superimposed manner.
【0005】このときに重なり状態が良くないと、IC素
子の性能例えば演算速度の低下や故障、不良率の増大を
招く。上述した様に半導体デバイスの高集積化がますま
す進み、回路パターン線幅が狭くなるに従い、これに伴
うアライメントの精度の更なる向上が必要となる。[0005] At this time, if the overlapping state is not good, the performance of the IC element, for example, a decrease in the operation speed, a failure, and an increase in the defective rate are caused. As described above, as semiconductor devices become more highly integrated and circuit pattern line widths become narrower, it is necessary to further improve the alignment accuracy.
【0006】アライメントするためのウエハ上のマーク
つまりアライメントマークは通常スリット状の形状をし
ている。このアライメントマークを光学系で拡大し撮像
素子により光電変換し、濃淡画像情報とする。この光学
系にパターンを焼き付けるための投影露光光学系を兼用
させて用いるTTL(Through The Lens)系と呼ばれる
ものと、投影露光光学系とは別に顕微鏡等で検出するも
のOff Axis系と呼ばれるものとが知られている。通常は
両方の長短所を考慮して併用し、得られた濃淡画像から
アライメントマークの位置を検出する。この検出したウ
エハの位置ずれ量から、所望の位置にウエハを制御す
る。A mark on the wafer for alignment, ie, an alignment mark, usually has a slit-like shape. The alignment mark is enlarged by an optical system and photoelectrically converted by an image sensor to obtain grayscale image information. A TTL (Through The Lens) system, which is also used as a projection exposure optical system for printing a pattern on this optical system, and an Off Axis system, which is detected by a microscope separately from the projection exposure optical system It has been known. Usually, both of the advantages and disadvantages are taken into consideration, and the position of the alignment mark is detected from the obtained grayscale image. The wafer is controlled to a desired position based on the detected positional deviation amount of the wafer.
【0007】ここで、アライメントマークのエッジ部の
形状はプロセスを経る毎にだれたり、盛り上がりが発生
する。これらが問題になってくる程ほど高精度の要求の
ハードルが高くなってきており、アライメントの高精度
が求められている。[0007] Here, the shape of the edge of the alignment mark is drooped or raised every time the process is performed. The more these problems become, the higher the hurdle of high accuracy is required, and high accuracy of alignment is required.
【0008】そこでアライメントマークの3次元形状情
報を検出し、これをアライメント情報に活用する方向が
考えられている。Therefore, there has been considered a direction in which the three-dimensional shape information of the alignment mark is detected and used for the alignment information.
【0009】アライメントマークの3次元形状を検出す
る方法の一つとしてコンフォーカル顕微鏡方式がある。
図1〜図3に、コンフォーカル顕微鏡で3次元情報を検
出する従来の方法を示す。One method for detecting the three-dimensional shape of an alignment mark is a confocal microscope method.
1 to 3 show a conventional method for detecting three-dimensional information with a confocal microscope.
【0010】図1は従来のコンフォーカル顕微鏡の例を
しめす。ステージ2A上の試料2を照明するところの光
源1Aから出射した光束は、偏光ビームスブリッタ(PB
S)3によりS偏光のみが反射し、この反射光がλ/4板
4により円偏光になって、ニッポウディスクとよばれる
ピンホール列7Aを通る。FIG. 1 shows an example of a conventional confocal microscope. The light beam emitted from the light source 1A, which illuminates the sample 2 on the stage 2A, is polarized by a polarizing beam splitter (PB).
Only S-polarized light is reflected by S) 3, and this reflected light is converted into circularly-polarized light by the λ / 4 plate 4 and passes through a pinhole array 7A called a Nippow disk.
【0011】ニッポウディスク7Aは図2に示すような
ピンホールの列からなり、回転軸71を中心に毎分数1
00回転する。ニッポウディスク7Aと観察したい試料
2は結像光学系6に関し光学的共役関係にある。まずニ
ッポウディスク7Aの回転をとめて説明する。The Nippou disk 7A comprises a row of pinholes as shown in FIG.
Rotate 00 times. The sample 2 to be observed and the Nippow disk 7A are in an optically conjugate relationship with respect to the imaging optical system 6. First, the rotation of the Nippow disk 7A will be described.
【0012】ある1つのピンホール例えば72を透過し
た光束が結像光学系6により試料2上の対応する点にそ
の像を形成し照明する。つぎにその照明領域内の試料の
強度分布をもって反射光が同経路を逆方向に進行し、該
ピンホール72を透過する。その光束はλ/4板4を通
過して円偏光からP偏光になりPBS3を透過する。A light beam transmitted through a certain pinhole, for example, 72 forms an image at a corresponding point on the sample 2 by the imaging optical system 6 and illuminates the image. Next, the reflected light travels in the same path in the opposite direction with the intensity distribution of the sample in the illumination area, and passes through the pinhole 72. The luminous flux passes through the λ / 4 plate 4, changes from circularly polarized light to P-polarized light, and passes through the PBS 3.
【0013】一方撮像素子9とニッポウディスク7とは
結像系光学8に関し共役関係になっている。該ピンホー
ル72を通過した光束は、撮像系9により光電変換さ
れ、信号処理装置10で該ビンホール部分の像が記憶さ
れる。On the other hand, the image pickup device 9 and the Nippow disk 7 are in a conjugate relationship with respect to the imaging system optics 8. The light beam passing through the pinhole 72 is photoelectrically converted by the imaging system 9, and an image of the binhole portion is stored in the signal processing device 10.
【0014】次に、ニッポウディスク7Aが回転する
と、ピンホール72が走査し、従って試料2面上の照明
領域が走査される。これにより撮像系9では、一走査線
上の像がえられる。一方図2に示すようにニッポウディ
スク7A上にはピンホール72からすこしはなれてピン
ホール73が設けられており、このピンホール73が同
様に走査を実行する。このピンホールの間隔は結像光学
系の解像力で決まる大きさ以上となっており、例えばピ
ンホール72の像がピンホール73にかかる事がないよ
うに設計されている。Next, when the Nippou disk 7A rotates, the pinhole 72 scans, and thus the illumination area on the sample 2 surface is scanned. Thereby, in the imaging system 9, an image on one scanning line is obtained. On the other hand, as shown in FIG. 2, a pinhole 73 is provided on the Nippow disk 7A slightly apart from the pinhole 72, and the pinhole 73 similarly performs scanning. The distance between the pinholes is equal to or larger than the size determined by the resolution of the imaging optical system. For example, the distance between the pinholes is designed so that the image of the pinhole 72 does not cover the pinhole 73.
【0015】ピンホール73による像もピンホール72
の時と同様に撮像系9で得られ、信号処理装置10に一
走査線上の像がえられる。以上の動作がニッポウディス
ク7Aが回転する間に実行され、信号処理装置10では
全ピンホールの走査像から試科2の画像がえられる。The image formed by the pinhole 73 is also
The image is obtained by the imaging system 9 in the same manner as in the case of (1), and an image on one scanning line is obtained in the signal processing device 10. The above operation is performed while the Nippow disk 7A is rotating, and the signal processing device 10 obtains the image of the sample 2 from the scan images of all pinholes.
【0016】図3は3次元情報を得る場合の例を示した
ものである。光学系は一部省略して表示している。いま
試料2が結像光学系6に共役関係の位置を中心に光軸に
沿って移勤したもので、(1)は共役位置から遠くにあ
る場合、(2)は共役位置の場合、(3)は共役位置よ
り手前の場合を示している。ニッポウディスク7A上の
高速の集光状態(スポット径)をみれば明らかなよう
に,(2)以外はピンホール上で光束が広がっており、
従ってピンホ一ルを透過して撮像素子上に到達する光量
の最大値と試料の光軸方向の移動距離を対応させること
により光軸方向の位置が検出でき、よって撮像情報とあ
わせて試料の3次元形状が検出できる。FIG. 3 shows an example in which three-dimensional information is obtained. The optical system is partially omitted. Now, the sample 2 has been moved along the optical axis around the position in the conjugate relationship to the imaging optical system 6, where (1) is far from the conjugate position, (2) is the conjugate position, ( 3) shows a case before the conjugate position. As is clear from the high-speed focusing state (spot diameter) on the Nippow disk 7A, the light flux spreads on the pinhole except for (2),
Therefore, the position of the sample in the optical axis direction can be detected by associating the maximum value of the amount of light that reaches the image sensor through the pinhole with the moving distance of the sample in the optical axis direction. A dimensional shape can be detected.
【0017】[0017]
【発明が解決しようとする課題】アライメントの向上に
は、アライメントマークの3次元形状を検出することが
必須となる。上述したコンフォーカル顕微鏡は3次元形
状を検出する一例である。しかしながら、説明した様
に、従来の方法をそのまま用いるとすると、観察するサ
ンプルであるウエハを光軸方向に機械的に動かすため、
3次元形状検出時間が制限されるという問題がある。例
えばTVレートで3次元形状を検出しようとすると200
mmφ以上の大きなウエハを10m sec以下で光軸方向に
数μm移動させる必要がある。To improve the alignment, it is essential to detect the three-dimensional shape of the alignment mark. The above-described confocal microscope is an example of detecting a three-dimensional shape. However, as described above, if the conventional method is used as it is, the wafer to be observed is mechanically moved in the optical axis direction,
There is a problem that the three-dimensional shape detection time is limited. For example, when trying to detect a three-dimensional shape at TV rate, 200
It is necessary to move a large wafer of mmφ or more by several μm in the optical axis direction within 10 msec or less.
【0018】一方でニッポウディスクの方を光軸方向に
動かすことも考えられる。しかしながらこれらの方式は
ニッポウディスクのような大きな部材を抵抗の大きい光
軸方向に動かす為の可動部分があるため異物発生源とな
ったり、振動等の擾乱源になる可能性があるため、制約
があった。On the other hand, it is conceivable to move the Nippou disk in the optical axis direction. However, these methods have limitations because they have a movable part for moving a large member such as a Nippow disk in the direction of the optical axis with a large resistance, which may be a source of foreign matter or a source of disturbance such as vibration. there were.
【0019】本発明は上述の従来例に鑑みて、原理的に
大型部材の光軸方向の可動を必要とせずに、形状を高
速、高精度に測定できる形状測定装置、及びこれを用い
てアライメントマークによる位置検出を光束、高精度に
実行できる位置検出装置、又これに好適に使用できる撮
像装置、更にこれを用いた高速、高精度なデバイスの製
造方法とこれに好適に使用できる露光装置を提供するこ
とを目的とする。In view of the above-mentioned conventional example, the present invention provides a shape measuring apparatus capable of measuring a shape at high speed and with high accuracy without the need of moving a large member in the optical axis direction in principle, and an alignment using the same. A light beam, a position detection device capable of executing position detection with high accuracy with a mark, an imaging device suitably used for this, a high-speed, high-precision device manufacturing method using the same, and an exposure device suitably used for this. The purpose is to provide.
【0020】[0020]
【課題を解決するための手段】上述目的を達成するため
の第1発明は、複数波長の光を発生可能な光源と、該光
源からの光により照明された被検物体の光学像を結像す
るための結像光学系と、該光学像を光電変換する撮像素
子とを有し、前記結像光学系は回折光学素子を含むこと
を特徴とする撮像装置である。According to a first aspect of the present invention, there is provided a light source capable of generating light of a plurality of wavelengths, and an optical image of a test object illuminated by the light from the light source. An imaging optical system for converting the optical image and an imaging device for photoelectrically converting the optical image, wherein the imaging optical system includes a diffractive optical element.
【0021】第2発明は更に、前記回析光学素子はバイ
ナリ光学素子であることを特徴とする。The second invention is further characterized in that the diffraction optical element is a binary optical element.
【0022】第3発明は更に、前記被検物体を照明する
波長可変の光源を有することを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there is further provided a variable wavelength light source for illuminating the test object.
【0023】第4発明は更に、該光源は半導体レーザで
あることを特徴とする。The fourth invention is further characterized in that the light source is a semiconductor laser.
【0024】第5発明は更に、開口群を有する開口手段
を有し、該開口群からの光束で被検物体を照明し、該被
検物体の像を前記開口群を介し前記結像光学系によって
前記撮像素子上に結像するコンフォーカル光学系が構成
されることを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, there is further provided an aperture means having an aperture group, which illuminates the object to be inspected with a light beam from the aperture group, and transmits the image of the object to the imaging optical system through the aperture group. A confocal optical system that forms an image on the image sensor.
【0025】第6発明は更に、前記開口手段は前記開口
群を構成する各々の開口が独立に制御できるライトバル
ブであることを特徴とする。A sixth invention is further characterized in that the opening means is a light valve in which each opening constituting the opening group can be independently controlled.
【0026】第7発明は更に、前記ライトバルブは微小
ミラーデバイスであることを特徴とする。The seventh invention is further characterized in that the light valve is a micro mirror device.
【0027】第8発明は更に、前記ライトバルブは液晶
デバイスであることを特徴とする。The eighth invention is further characterized in that the light valve is a liquid crystal device.
【0028】上述目的を達成するための第9発明は、被
検物体を回折光学素子を介して結像させることにより結
像位置毎の前記被検物体の像を結像波長で分離して得、
該結像位置毎の像より被検物体の結像光軸方向成分を少
なくとも含む形状を測定することを特徴とする形状測定
装置である。According to a ninth aspect of the present invention, an image of a test object is formed through a diffractive optical element to separate the image of the test object at each image forming position by an image forming wavelength. ,
A shape measuring apparatus characterized in that a shape including at least a component in an imaging optical axis direction of a test object is measured from an image at each imaging position.
【0029】第10発明は更に、前記結像位置毎の像よ
り被検物体の三次元形状を測定することを特徴とする。A tenth aspect of the present invention is further characterized in that the three-dimensional shape of the test object is measured from the image at each of the image forming positions.
【0030】第11発明は更に、前記被検物体を波長を
時間的に変えて照明することにより結像位置毎の前記被
検物体の像を結像波長で時間的に分離して得ていること
を特徴とする。In the eleventh aspect, the object is illuminated by changing the wavelength over time to obtain an image of the object at each imaging position by temporally separating the image at the imaging wavelength. It is characterized by the following.
【0031】第12発明は更に、前記回析光学素子はバ
イナリ光学素子であることを特徴とする。The twelfth invention is further characterized in that the diffraction optical element is a binary optical element.
【0032】上述目的を達成するための第13発明は、
物体上に設けられたアライメントマークを回折光学素子
を介して結像させることにより結像位置毎の前記アライ
メントマークの像を結像波長で分離して得、該結像位置
毎の像を用いて前記物体の位置情報を得ることを特徴と
する位置検出装置である。A thirteenth invention for achieving the above object is
By forming an alignment mark provided on the object through a diffractive optical element, an image of the alignment mark for each image forming position is separated by an image forming wavelength, and using the image for each image forming position. A position detecting device for obtaining position information of the object.
【0033】第14発明は更に、前記結像位置毎の像を
用いて前記アライメントマークの形状情報を得、該形状
情報から前記アライメントマークの所定位置からのずれ
情報を得ることにより前記物体の位置情報を得ることを
特徴とする。According to a fourteenth aspect of the present invention, the position information of the object is obtained by obtaining shape information of the alignment mark using an image at each of the image forming positions, and obtaining information of a deviation from a predetermined position of the alignment mark from the shape information. It is characterized by obtaining information.
【0034】第15発明は上述の撮像装置のいずれかを
アライメントマーク検出手段に用いたことを特徴とする
露光装置である。According to a fifteenth aspect, there is provided an exposure apparatus using any one of the above-described image pickup devices as an alignment mark detecting means.
【0035】第16発明は上述の撮像装置のいずれかを
アライメントマーク検出に用い、該検出に基づいてウエ
ハの位置決めを行い、パターン転写を行って回路形成す
ることを特徴とするデバイスの製造方法である。A sixteenth aspect of the present invention is a method for manufacturing a device, characterized in that any one of the above-described imaging devices is used for alignment mark detection, the wafer is positioned based on the detection, pattern transfer is performed, and a circuit is formed. is there.
【0036】第17発明は上述の形状測定装置のいずれ
かをアライメントマーク検出手段に用いたことを特徴と
する露光装置である。According to a seventeenth aspect, there is provided an exposure apparatus using any one of the above-described shape measuring devices as an alignment mark detecting means.
【0037】第18発明は上述の形状測定装置のいずれ
かをアライメントマーク検出に用い、該検出に基づいて
ウエハの位置決めを行い、パターン転写を行って回路形
成することを特徴とするデバイスの製造方法である。According to an eighteenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a device, comprising using one of the above-described shape measuring devices for alignment mark detection, positioning a wafer based on the detection, and performing pattern transfer to form a circuit. It is.
【0038】第19発明は上述の位置検出装置のいずれ
かを用いたことを特徴とする露光装置である。According to a nineteenth aspect, there is provided an exposure apparatus using any one of the above-described position detecting devices.
【0039】第20発明は上述の位置検出装置のいずれ
かを用い、該装置の位置検出に基づいてウエハの位置決
めを行い、パターン転写を行って回路形成することを特
徴とするデバイスの製造方法である。A twentieth aspect of the present invention is a method for manufacturing a device, characterized in that any one of the above-described position detecting devices is used, a wafer is positioned based on the position detected by the device, and a pattern is transferred to form a circuit. is there.
【0040】[0040]
【発明の実施の形態】以下の実施形態では、アライメン
トマーク等を観察する顕微鏡の対物レンズの少なくとも
1枚をバイナリー光学素子(BO)で構成する。BOは、波
長分散が通常のガラスと比べ10倍以上大きい事が知ら
れている。通常のガラスは波長分散が20〜90である
がBOは−3というような値である。つまりBOは波長が長
くなると集光点がBO側によるが、通常の硝材は波長が短
くなるに従って集光点はレンズ側による。したがって、
観察するサンプルを機械的に動かす代わりに、観察光の
中心波長を変化させることで結像位置を光軸方向に移動
させることができる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following embodiments, at least one objective lens of a microscope for observing an alignment mark or the like is constituted by a binary optical element (BO). BO is known to have a wavelength dispersion 10 times or more larger than that of ordinary glass. Normal glass has a wavelength dispersion of 20 to 90, but BO has a value of -3. That is, when the wavelength of BO is longer, the focal point is on the BO side, but in a normal glass material, the focal point is on the lens side as the wavelength is shorter. Therefore,
Instead of mechanically moving the sample to be observed, the imaging position can be moved in the optical axis direction by changing the center wavelength of the observation light.
【0041】このBOを用いた対物レンズをコンフォーカ
ル顕微鏡に応用すれば、等価的に3次元形状の検出が実
現できる。さらにこのBOを用いたコンフォーカル顕微鏡
を露光装置のアライメント光学系に適用すれば、ウエハ
を機械的に動かす事なく、3次元形状を検出でき、その
3次元形状惜報をもとにアライメントすることにより、
プロセス歪に影響しない高精度なアライメントを実現で
きることになる。If the objective lens using the BO is applied to a confocal microscope, detection of a three-dimensional shape can be equivalently realized. Furthermore, if a confocal microscope using this BO is applied to the alignment optical system of the exposure apparatus, the three-dimensional shape can be detected without mechanically moving the wafer, and alignment can be performed based on the three-dimensional shape. By
High-precision alignment that does not affect process distortion can be realized.
【0042】以下、図面に基づいて詳細に説明する。図
4は本発明の実施形態1の概要図である。前出と同様の
部材には同じ符番を冠する。光源1は中心波長が可変の
光源で、ハロゲンランプのようなインコヒーレントな光
源でもレーザのようなコヒーレント光源でもよい。光源
1からの光束は偏光ビームスプリッタ(PBS)3にむか
う。5は偏光板で、光源1からの光束のうち偏光ビーム
スプリッタ3で反射するS偏光のみを選択して透過させ
ている。Hereinafter, a detailed description will be given with reference to the drawings. FIG. 4 is a schematic diagram of Embodiment 1 of the present invention. The same members as those described above are denoted by the same reference numerals. The light source 1 is a light source whose center wavelength is variable, and may be an incoherent light source such as a halogen lamp or a coherent light source such as a laser. The light beam from the light source 1 travels to a polarizing beam splitter (PBS) 3. Reference numeral 5 denotes a polarizing plate that selectively transmits only S-polarized light reflected by the polarizing beam splitter 3 from among the light beams from the light source 1.
【0043】λ/4板4は、往復2度透過すると偏光面
を90゜回転する性質を持つ。PBS3からのS偏光はPBS
4を反射した後λ/4板4で円偏光に変換される。そし
て試料2に照射され、試料2で反射された後λ/4板4
でこの反射光をP偏光に変換し、PBS3を透過させる。The λ / 4 plate 4 has the property of rotating the plane of polarization by 90 ° when transmitted twice back and forth. S polarized light from PBS3 is PBS
After being reflected, the light is converted into circularly polarized light by the λ / 4 plate 4. Then, the λ / 4 plate 4 is irradiated onto the sample 2 and is reflected by the sample 2.
The reflected light is converted into P-polarized light and transmitted through PBS3.
【0044】6は屈折光学素子(ここではレンズ系)、
7は回折光学素子を表している。光学素子6、7は全体
として、試料2と撮像素子9とを光学的共役関係にする
結像光学系である。ここで示した光学系はあくまで概念
図で示してあり、具体的な設計上の構成は本質から外れ
るので説明は省く。6 is a refractive optical element (here, a lens system),
Reference numeral 7 denotes a diffractive optical element. The optical elements 6 and 7 are image forming optical systems that bring the sample 2 and the imaging element 9 into an optically conjugate relationship as a whole. The optical system shown here is shown only as a conceptual diagram, and a specific design configuration deviates from the essence.
【0045】図5は回折光学素子7を説明したものであ
る。図中(a)で示す様に回折光学素子7の基本構成は
フレネルゾーンプレートで説明される。同心円状の隣り
あう輸帯からの光波は1波長分(2π)位相差を生じて
干渉する。例えば所定の輸帯幅とピッチにすると各輪帯
からの1次回折の光波が1点に集光する。従って1次回
折光のみを考えれば無収差の結像素子となる。FIG. 5 illustrates the diffractive optical element 7. The basic configuration of the diffractive optical element 7 is described by a Fresnel zone plate as shown in FIG. Light waves from concentric adjacent transit zones generate a phase difference of one wavelength (2π) and interfere with each other. For example, if the width and the pitch are set to a predetermined value, the first-order diffracted light waves from each orbicular zone are focused on one point. Therefore, if only the first-order diffracted light is considered, the imaging element has no aberration.
【0046】しかしながら、1次回折光以外の回折光が
ゴーストやフレアとして同時に像面に照射されるため、
実用上問題がある。この欠点を補ったのがキノホ−ムと
呼ばれる位相型の回折素子で、図中(b)に示す。However, since the diffracted light other than the first-order diffracted light is simultaneously irradiated on the image surface as a ghost or a flare,
There is a practical problem. This defect is compensated for by a phase type diffraction element called a kinoform, which is shown in FIG.
【0047】この素子は所望の回折次数(例えば1次
光)のみに回折効率を集中させることができるためフレ
ネルゾーンプレ−トのもつ欠点は解消できる。This device can concentrate the diffraction efficiency only on a desired diffraction order (for example, first-order light), so that the disadvantage of the Fresnel zone plate can be eliminated.
【0048】一方このタイプは制作上の困難さがある。
これを現実的に解決したのが図(c)に示すようなバイ
ナリー光学素子(BO素子)と呼ばれるものである。これ
はリソグラフィーの技術を活用して位相型の回折格子の
形状を多段形状で近似したもので、例えば実用的には8
段形状で所望の回折光(通常は1次)を95%の効率で
得ることが出来る。On the other hand, this type has difficulty in production.
The solution to this problem is what is called a binary optical element (BO element) as shown in FIG. This is a multi-stage approximation of the shape of a phase type diffraction grating utilizing lithography technology.
The desired diffracted light (usually the first order) can be obtained with a step shape at an efficiency of 95%.
【0049】前述したようにBO素子は光源の中心波長が
シフトすると集光位置が大きく変化する。この性質を利
用すると光軸方向の結像面を移動させることができる。As described above, when the center wavelength of the light source shifts, the light condensing position of the BO element greatly changes. By utilizing this property, the image plane in the optical axis direction can be moved.
【0050】図4に再びもどって説明する。中心波長λ
0の照射された試料2は撮像素子9と光学的に共役関係
が成り立っている。次に光源の波長をλ0からλに波長
走査すると、上記の説明で示すようにBO素子の焦点距離
が変化する。撮像素子9の位置は変化しないので、物体
側の光学的共役位置が移動することになる。つまりこれ
は試料を機械的に光軸方向に移勤したことに相当する。
撮像素子9上には、試料の光軸に垂直な切断面画像が投
影され、その切断面を光軸方向に移動させながら複数の
画像を得、それらの複数の画像を信号処理装置10で再
構成することにより試料の3次元形状を得ることができ
る。Returning to FIG. 4, the description will be continued. Center wavelength λ
The sample 2 irradiated with 0 has an optically conjugate relationship with the imaging device 9. Next, when the wavelength of the light source is scanned from λ0 to λ, the focal length of the BO element changes as described above. Since the position of the imaging element 9 does not change, the optical conjugate position on the object side moves. In other words, this corresponds to mechanically transferring the sample in the optical axis direction.
A cut plane image perpendicular to the optical axis of the sample is projected on the image sensor 9, a plurality of images are obtained while moving the cut plane in the optical axis direction, and the plurality of images are reproduced by the signal processing device 10. With this configuration, a three-dimensional shape of the sample can be obtained.
【0051】バイナリ光学素子において、波長と焦点距
離の関係はf=(λ0/λ)f 0と表せる。ここでλ
0、f0は基準波長とその時の焦点距離である。従って
波長がdλ変化したときの焦点矩離変化d fはd f=−
(λ0f 0/λ**2)dλとなる。ここで波長変化が微
小な場合はλ0=λとなり、上式はd f=−(f 0/
λ)dλと近似できる。例えばここでλを800nm、f0
を5mm、dfを10μmとしたときdλ=1.6nmとなる。
つまり、僅か2nm程度の波長変化をあたえれば、10μ
m程度の焦点移勤を実現できることになる。In a binary optical element, the relationship between wavelength and focal length can be expressed as f = (λ0 / λ) f0. Where λ
0 and f0 are the reference wavelength and the focal length at that time. Therefore, when the wavelength is changed by dλ, the change df of the focal point is df = −
(Λ0f0 / λ ** 2) dλ. Here, when the wavelength change is small, λ0 = λ, and the above equation is df = − (f0 /
λ) dλ. For example, here, λ is 800 nm, f0
Is 5 mm and df is 10 μm, dλ = 1.6 nm.
That is, if a wavelength change of only about 2 nm is given, 10 μm
Focus transfer of about m can be realized.
【0052】一方、使いやすい可変波長光源の一つとし
て、半導体レーザーが知られている。この光源は波長制
御を温度や注入電流などでコントロールできる。特に注
入電流の場合は、高速な変調も可能である。On the other hand, a semiconductor laser is known as one of the easy-to-use variable wavelength light sources. This light source can control wavelength control by temperature, injection current, and the like. Particularly in the case of injection current, high-speed modulation is also possible.
【0053】半導体レーザは知られているように波長の
変化が2通りあり、一つはモードホップと呼ばれる10
nm程度の離散的な変化と数nm程度のモードホップを起こ
す前の連続的変化である。この連続的変化を利用すると
上記の例で示すような10μm程度の光軸方向の焦点移
勤が実現出来る。As is known, a semiconductor laser has two kinds of wavelength changes, one of which is called mode hop.
These are discrete changes of about nm and continuous changes before a mode hop of about several nm. By utilizing this continuous change, a focus transfer in the optical axis direction of about 10 μm as shown in the above example can be realized.
【0054】図6、図8はそれぞれ本発明を応用した第
2、第3の実施形態の概要図である。これらの実施形態
は前出第1実施形態の光学系をコンフォーカル系と組み
合わせた例を示しており、図6は反射のライトバルブを
用いた場合、図8は透過のライトバルブを用いた場合で
ある。前出と同様の部材には同じ符番を冠して、説明を
省略する。FIGS. 6 and 8 are schematic diagrams of second and third embodiments to which the present invention is applied, respectively. These embodiments show examples in which the optical system of the first embodiment is combined with a confocal system. FIG. 6 shows a case where a reflection light valve is used, and FIG. 8 shows a case where a transmission light valve is used. It is. The same members as those described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【0055】以下図6を用いて第2の実施形態を説明す
る。本実施例ではライトバルブ20と試料2を光学的共
役関係にしている。8も結像光学系でライトバルブ20
と撮像索子9とを光学的共役関係にしている。12は試
料2を結像系6の光軸(高さ)方向に移動できる移動機
構で処理装置20からの指令で所定量移動させることが
できる。Hereinafter, a second embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, the light valve 20 and the sample 2 are in an optically conjugate relationship. 8 is also an imaging optical system and a light valve 20
And the imaging cord 9 are in an optically conjugate relationship. Reference numeral 12 denotes a moving mechanism that can move the sample 2 in the optical axis (height) direction of the imaging system 6 and can move the sample 2 by a predetermined amount in accordance with a command from the processing device 20.
【0056】図7は反射型ライトバルブ20を微小ミラ
ーデバイスで実現した模式図で、小さなミラ−(画素)
が複数集まって構成したものである。この微小ミラーデ
バイスは一つのミラーのサイズは数μmから数百μmを一
辺とした長方形で出来ている。そしてミラ一の個数は数
千から数百万で、マトリックス状に配置され、この微小
ミラーデバイス20の全体のサイズは一辺が数ミリから
数十ミリ程度の長方形をしている。図7ではこれを8つ
の微小ミラーで模式している。FIG. 7 is a schematic view showing the reflection type light valve 20 realized by a micro mirror device.
Are assembled. In this micromirror device, the size of one mirror is a rectangle having a side of several μm to several hundred μm. The number of mirrors ranges from several thousand to several million and is arranged in a matrix. The overall size of the micro mirror device 20 is a rectangle having a side of several millimeters to several tens of millimeters. In FIG. 7, this is schematically illustrated by eight micromirrors.
【0057】図7で画素つまり小さなミラー201〜2
08それぞれが独立にミラーと電極209の間を電磁気
力を利用して引力や斥力で支持部を中心に角度を偏向さ
せ、反射光の角度を変えることによって反射光のON/OF
F制御をすることができる。例えば、この図7では微小
ミラー201、203、206、208はOFF状態であ
り一方202、204、205、207は0N状態にな
っている。In FIG. 7, pixels, that is, small mirrors 201 to 2
08 independently deflects the angle between the mirror and the electrode 209 using the electromagnetic force by the attractive force or repulsive force around the support portion, and changes the angle of the reflected light to turn ON / OF the reflected light.
F control can be performed. For example, in FIG. 7, the micromirrors 201, 203, 206, and 208 are in the OFF state, while 202, 204, 205, and 207 are in the 0N state.
【0058】再び図6の説明にもどる。処理装置10か
らの指令により微小ミラーデバイス20は所定の画素
(微小ミラ一)パターンを0Nにする。光源1からの光
束はビームスプリッタ11で反射し、偏光板5を介した
後PBS3で反射し、λ/4板4を介して微小ミラーデバ
イス20にはいる。所定の画素パタ一ンがON状態になっ
ている微小ミラーデバイス20は、そのONになっている
画素パターンで反射して試料2を照明する。照明された
試料からの反射光は微小ミラーデバイス20まで同一経
路を逆に進み、同じくONになっている画素パターン部で
反射する。この画素パターンからの反射光はPBS3まで
の光路を逆行し、PBS3で反射して撮像素子9上に結像
し、撮像素子9に光電変換されて信号処理装置10内の
記憶部に記憶される。Returning to the description of FIG. The micromirror device 20 sets a predetermined pixel (micromirror) pattern to 0N in response to a command from the processing device 10. The light beam from the light source 1 is reflected by the beam splitter 11, reflected by the PBS 3 after passing through the polarizing plate 5, and enters the micromirror device 20 through the λ / 4 plate 4. The micromirror device 20 in which a predetermined pixel pattern is in the ON state reflects the sampled ON pixel pattern and illuminates the sample 2. The reflected light from the illuminated sample travels in the same path to the micromirror device 20 in the reverse direction, and is reflected by the pixel pattern portion which is also ON. The reflected light from this pixel pattern reverses the optical path to the PBS 3, is reflected by the PBS 3, forms an image on the image sensor 9, is photoelectrically converted by the image sensor 9, and is stored in the storage unit in the signal processing device 10. .
【0059】次に処理装置10は微小ミラーデパイス2
0を制御して別の画素パタ一ンを生成し、この一連の動
作を繰り返し行うことで試料表面の実質的な走査を実行
し、所望の画像を得ることができる。以上で画像を取り
込む一連の動作が終了する。この一連の動作は、微小ミ
ラーデパイス20の高速応答性と、試料の必要な部分の
みを選択的に走査することで1msec以下で一画像を得る
事ができる。Next, the processing apparatus 10 has the minute mirror device 2
By controlling 0, another pixel pattern is generated, and by repeating this series of operations, a substantial scan of the sample surface is executed, and a desired image can be obtained. Thus, a series of operations for capturing an image is completed. In this series of operations, one image can be obtained in 1 msec or less by selectively scanning only a necessary portion of the sample and a high-speed response of the minute mirror device 20.
【0060】次に3次元(立体)形状を得るために処理
系10から光源1へ波長をシフトさせる制御信号が発せ
られる。すると結像面が光軸方向に移動する。そしてそ
の高さでの画像を上述と同様にして取り込む。順次、光
源1を作動し、高さ方向の画像を複数枚記憶し対応画素
の輝度が一番高い画像の高さ方向の情報から3次元情報
を得ることができる。そして以上の3次示情報の取得を
TVレートの33msec以内で実現できる。Next, a control signal for shifting the wavelength from the processing system 10 to the light source 1 is issued to obtain a three-dimensional (three-dimensional) shape. Then, the imaging plane moves in the optical axis direction. Then, an image at that height is captured in the same manner as described above. The light source 1 is sequentially operated to store a plurality of images in the height direction, and three-dimensional information can be obtained from information in the height direction of the image having the highest luminance of the corresponding pixel. And get the above tertiary information
It can be realized within 33msec of TV rate.
【0061】図8は、第2の実施形態に対し、ライトバ
ルブ20を透過型ライトバルブに置き換えたもので、具
体的には液晶で構成した例を示している。光学系の形態
は第1実施形態に対して、λ/4板4の下側にこの透過
型ライトバルブ20を配置した点が異なる。FIG. 8 shows an example in which the light valve 20 is replaced with a transmissive light valve in the second embodiment, and specifically, an example in which the light valve 20 is formed of liquid crystal. The form of the optical system is different from the first embodiment in that the transmission type light valve 20 is arranged below the λ / 4 plate 4.
【0062】図9にパターン例を示す様に、液晶である
ライトバルブ20で所望の透過部Tと不透過Nを空間的パ
ターン生成する。このパターン生成は処理装置10で指
令して所望のパターンに変更できる。従って、前述反射
型ライトバルブと同様にパターン変更しながら撮像素子
9で映像信号を得ることにより、1msec以下の高速で一
高さでの画像をえることができる。As shown in FIG. 9, a desired light transmitting portion T and a desired non-transmitting portion N are spatially generated by a light valve 20 which is a liquid crystal. This pattern generation can be commanded by the processing device 10 and changed to a desired pattern. Therefore, by obtaining a video signal with the image sensor 9 while changing the pattern in the same manner as in the reflection type light valve, it is possible to obtain an image at one height at a high speed of 1 msec or less.
【0063】そして第2の実施形態と同様に3次元(立
体)形状をえるために処理系10から光源1ヘの指令で
試料2を光軸方向に移動させる。これを繰り返して前述
した一連の動作をおこない、各高さでの画像を取り込
む。順次、光源1を作動し高さ方向の画像を複数枚記憶
し対応画素の輝度が一番高い画像の高さ方向の情報から
3次元情報を得ることができる。そして以上の3次元情
報の取得をTVレートの33msec以内で実現できる。As in the second embodiment, the sample 2 is moved in the optical axis direction by a command from the processing system 10 to the light source 1 in order to obtain a three-dimensional (three-dimensional) shape. By repeating this, the above-described series of operations are performed, and images at each height are captured. The light source 1 is sequentially operated to store a plurality of images in the height direction, and three-dimensional information can be obtained from information in the height direction of the image having the highest luminance of the corresponding pixel. The acquisition of the above three-dimensional information can be realized within 33 msec of the TV rate.
【0064】以上のようにライトバルブを用いることで
高速で分解能の高い3次元形状を得ることができる。As described above, a three-dimensional shape with high speed and high resolution can be obtained by using the light valve.
【0065】図10、図11を用いて本発明のコンフォ
ーカル顕微鏡を露光装置のアライメント用に応用した例
を説明する。An example in which the confocal microscope of the present invention is applied for alignment of an exposure apparatus will be described with reference to FIGS.
【0066】図10はステッパの投影光学系POの横に固
定したoff Axisのアライメント光学系AUを斜線で示して
いる。このアライメント光学系AUに前述した各実施形態
のいずれかが配置されることになる。Wは投影光学系PO
によってパターン投影されるべきウエハであり、このウ
エハW上のアライメントマーク2が前述実施形態の説明
における試料に相当する。又ウエハステージ2Aが前述
の試料ステージに相当することになる。アライメント光
学系AUの下にウエハWのアライメントマーク2が来る様
にステージ2Aを移動する。この状態で前述のようにア
ライメントマーク2の3次元形状を解析する事で、アラ
イメントマーク2のアライメントされるべき所定位置か
らのずれが求められる。FIG. 10 shows an off-axis alignment optical system AU fixed beside the projection optical system PO of the stepper by oblique lines. Any one of the above-described embodiments is arranged in the alignment optical system AU. W is the projection optical system PO
Is a wafer to be pattern-projected, and the alignment mark 2 on the wafer W corresponds to a sample in the description of the above embodiment. Further, the wafer stage 2A corresponds to the above-described sample stage. The stage 2A is moved so that the alignment mark 2 of the wafer W comes under the alignment optical system AU. By analyzing the three-dimensional shape of the alignment mark 2 in this state as described above, the deviation of the alignment mark 2 from a predetermined position to be aligned can be obtained.
【0067】例えばアライメントマーク2が所定方向に
配列された周期パターンであれば、3次元形状情報を所
定方向に垂直な方向に電気的に積算した後所定方向に関
してFFT等して周波数情報に変換し、アライメントさ
れるべき所定位置にある際の周期パターンの配置(位
相)から現状の周期パターンの配置(位相)が所定方向
にどれだけずれているかを位相差として計測できる。For example, in the case of a periodic pattern in which the alignment marks 2 are arranged in a predetermined direction, three-dimensional shape information is electrically integrated in a direction perpendicular to the predetermined direction, and then converted to frequency information by performing FFT or the like in the predetermined direction. It is possible to measure as a phase difference how much the current arrangement (phase) of the periodic pattern deviates in a predetermined direction from the arrangement (phase) of the periodic pattern when it is at a predetermined position to be aligned.
【0068】このずれ情報により、このアライメントマ
ーク2に位置を代表されたウエハW全体の位置情報が得
られ、この位置情報に基づいて不図示の制御系によって
ステージ2Aが制御され、ウエハWの各露光ショットを
投影光学系POによる露光エリアに順次配置してパターン
投影転写が実行される。Based on the displacement information, position information of the entire wafer W represented by the alignment mark 2 is obtained. Based on the position information, a control system (not shown) controls the stage 2A, and Exposure shots are sequentially arranged in an exposure area by the projection optical system PO to execute pattern projection transfer.
【0069】図11は、ウエハW上のアライメントマー
ク2にレジストRが塗布された状態を、アライメント光
学系AUとして用いた第2ないし第3実施形態のコンフォ
ーカル光学系で観察した例をしめしている。光学系は一
部省略して記載されている。FIG. 11 shows an example in which the state where the resist R is applied to the alignment mark 2 on the wafer W is observed with the confocal optical system of the second or third embodiment used as the alignment optical system AU. I have. The optical system is partially omitted.
【0070】BO素子7を光学系にもちいたコンフォーカ
ル系は、前述のように波長を可変(走査)することで光
軸方向に画像のベストピント面を移動できる。いまウエ
ハWの構造はレジストRも含めて数μmの厚さの層構造を
しており、前述した様に半導体レーザの波長を2nm程度
走査すると10μmほども光軸方向を走査するので断面
構造を観察するのは十分な大きさである。The confocal system using the BO element 7 as an optical system can move the best focus plane of the image in the optical axis direction by changing the wavelength (scanning) as described above. Now, the structure of the wafer W has a layer structure with a thickness of several μm including the resist R. As described above, when the wavelength of the semiconductor laser is scanned by about 2 nm, the optical axis direction is scanned by about 10 μm. It is large enough to observe.
【0071】この様に、露光装置などのウエハの表面の
位置合わせをする装置に適用すれば、ウエハのアライメ
ントマークの3次元形状をリアルタイムに検出でき、マ
ークの非対称性や反射率むらなどの影響を受けにくいア
ライメントが実現できる。As described above, when the present invention is applied to an apparatus for aligning the surface of a wafer, such as an exposure apparatus, the three-dimensional shape of the alignment mark on the wafer can be detected in real time, and the influence of asymmetry of the mark and uneven reflectance can be obtained. This makes it possible to achieve alignment that is less likely to be affected.
【0072】次に上記説明した露光装置を利用したデバ
イスの製造方法の実施形態を説明する。Next, an embodiment of a device manufacturing method using the above-described exposure apparatus will be described.
【0073】図12は半導体デバイス(ICやLSI等の半
導体チッブ、或は液晶パネルやCCP)の製造のフローを
示す。ステップ1(回路設計)では半導体デバイスの回
路設計を行う。ステップ2(マスク制作)では設計した
回路パターンを形成したマスクを制作する。一方、ステ
ップ3(ウエハ製造)ではシリコン等の材料を用いてウ
エハを製造する。ステップ4(ウエハプロセス)は前工
程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いてリソ
グラフィ技術によってウエハ上の実際の回路を形成す
る。次のステップ5(組立)は後工程と呼ばれ、ステッ
プ4によって作成されたウエハを用いて半導体チップ化
する工程てあり、アッセンブリ工程(ダイジング、ボン
ディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の工
程を含む。ステップ6(検査)ではステップ5で作成さ
れた半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等
の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが
完成し、これが出荷(ステップ7)される。FIG. 12 shows a flow of manufacturing a semiconductor device (semiconductor chip such as IC or LSI, or a liquid crystal panel or CCP). In step 1 (circuit design), the circuit of the semiconductor device is designed. In step 2 (mask production), a mask on which the designed circuit pattern is formed is produced. On the other hand, in step 3 (wafer manufacturing), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is referred to as a preprocess, and an actual circuit on the wafer is formed by lithography using the prepared mask and wafer. The next step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip using the wafer created in step 4, and includes processes such as an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). including. In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device created in step 5 are performed. Through these steps, a semiconductor device is completed and shipped (step 7).
【0074】図13は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ11(酸化)ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ12(CVD)ではウエハ表面に絶縁
膜を形成する。ステップ13(電極形成)ではウエハ上
に電極を蒸着によって形成する。ステップ14(イオン
打込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ15
(レジスト処理)ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ16(露光)では上記説明した露光装置によってマ
スクの回路パタ一ンをウエハに焼付け露光する。ステッ
プ17(現像)では露光したウエハを現像する。ステッ
プ18(エッチング)では現像したレジスト像以外の部
分を削り取る。ステップ19(レジスト剥離)ではエッ
チングがすんで不要となったレジストを取り除く。これ
らのステップを繰り返し行うことによってウエハ上に多
重に回路パターンが形成される。本実施形態を用いれ
ば、従来よりも高集積度の半導体デバイスを製造するこ
とが可能となる。FIG. 13 shows a detailed flow of the wafer process. Step 11 (oxidation) oxidizes the wafer's surface. Step 12 (CVD) forms an insulating film on the wafer surface. Step 13 (electrode formation) forms electrodes on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. Step 15
In (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer. Step 16 (exposure) uses the above-described exposure apparatus to print a circuit pattern on the mask onto the wafer by exposure. Step 17 (development) develops the exposed wafer. In step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist stripping), the resist that has become unnecessary after the etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer. According to the present embodiment, it is possible to manufacture a semiconductor device having a higher degree of integration than before.
【0075】以上述べてきたように、顕微鏡においてBO
素子と可変波長光源を用いれば高速に3次元画像を得る
事ができる。またこれとコンフォーカル光学系を組合せ
ることで、3次元形状をより鮮明により速く得ることが
出来る。ここでは走査速度を高逮化するためニッポウデ
ィスクの代わりにピンホールに相当する画素を独立に制
御できるライトバルブ手段を設けることで実現した。こ
れにより一画素の検出時間を制御するだけで、また画面
全体を必ずしも必要でないときも選択的に画素のo n/o
f fを制御するだけで、高速化が実現できる。As described above, in the microscope, the BO
If a device and a variable wavelength light source are used, a three-dimensional image can be obtained at high speed. By combining this with a confocal optical system, a three-dimensional shape can be obtained more clearly and faster. Here, in order to increase the scanning speed, this is realized by providing a light valve means capable of independently controlling a pixel corresponding to a pinhole instead of a Nippow disk. This only controls the detection time of one pixel and selectively turns on / off the pixel even when the entire screen is not necessarily required.
High speed can be realized only by controlling ff.
【0076】前述実施形態においては、試料の三次元形
状だけではなく、撮像素子を1次元素子として、光軸方
向と光軸に垂直な一方向の成分よりなる試料の二次元形
状を求めるものとすることも可能である。この場合ライ
トバルブは対応する方向に1列に配列されただけのもの
を用いればよい。In the above embodiment, not only the three-dimensional shape of the sample but also the two-dimensional shape of the sample consisting of components in the optical axis direction and one direction perpendicular to the optical axis using the image sensor as a one-dimensional element is described. It is also possible. In this case, the light valves only need to be arranged in one row in the corresponding direction.
【0077】また、前述実施形態では波長を変更する、
即ち各波長毎の像を時分割する構成としたが、光源から
複数波長を含む光を発生させ、試料からの光をダイクロ
イックミラー等を用いて各波長別に別光路に分離して別
々の撮像素子で撮像する構成、即ち各波長毎の像を空間
分割する構成としても良い。In the above embodiment, the wavelength is changed.
That is, the image for each wavelength is time-divided, but light including a plurality of wavelengths is generated from the light source, and the light from the sample is separated into separate optical paths for each wavelength using a dichroic mirror or the like to separate image sensors. , That is, a configuration in which an image for each wavelength is spatially divided.
【0078】[0078]
【発明の効果】以上、第1発明によれば、結像位置毎の
被検物体の光学像を、原理的に大型部材を光軸方向に可
動構成とすることなく分離して得ることが容易に可能と
なる。As described above, according to the first aspect, it is easy to obtain an optical image of an object to be inspected at each image forming position by principle without separating a large member from being movable in the optical axis direction. Becomes possible.
【0079】又、第2発明によれば更に、このような構
成がノイズ成分を発生させること無く、且つ製作簡単に
実現できる。Further, according to the second invention, such a configuration can be realized without generating a noise component and can be easily manufactured.
【0080】又、第3発明によれば更に、この様な構成
が撮像側の構成を簡素化して実現できる。Further, according to the third aspect, such a configuration can be realized by simplifying the configuration on the imaging side.
【0081】又、第4発明によれば更に、この様な構成
が使いやすい光源を使用して実現できる。Further, according to the fourth invention, such a configuration can be realized by using an easy-to-use light source.
【0082】又、第5発明によれば更に、より精度良く
光学像が得られる。According to the fifth aspect, an optical image can be obtained with higher accuracy.
【0083】又、第6発明によれば更に、より高速、高
精度に光学像が得られる。Further, according to the sixth aspect, an optical image can be obtained at higher speed and with higher accuracy.
【0084】又、第7発明によれば更に、この様な構成
が小型構成で得られ、更なる高速化が図れる。Further, according to the seventh aspect, such a configuration can be obtained with a small configuration, and further higher speed can be achieved.
【0085】又、第8発明によれば更に、この様な構成
が小型構成で得られ、更なる高速化が図れる。Further, according to the eighth aspect, such a configuration can be obtained with a small configuration, and further higher speed can be achieved.
【0086】又、第9発明によれば、原理的に大型部材
の光軸方向の可動を必要とせずに、被検物体の形状を高
速、高精度に測定できる構成が実現できる。Further, according to the ninth aspect, it is possible to realize a configuration capable of measuring the shape of the object to be measured at high speed and with high accuracy without, in principle, requiring the large member to move in the optical axis direction.
【0087】又、第10発明によれば更に、被検物体の
三次元形状を高速、高精度に測定できる構成が実現され
る。Further, according to the tenth aspect, a configuration capable of measuring the three-dimensional shape of the test object at high speed and with high accuracy is realized.
【0088】又、第11発明によれば更に、この様な構
成が撮像側の構成を簡素化して実現できる。Further, according to the eleventh aspect, such a configuration can be realized by simplifying the configuration on the imaging side.
【0089】又、第12発明によれば更に、このような
構成がノイズ成分を発生させること無く、且つ製作簡単
に実現できる。Further, according to the twelfth aspect, such a configuration can be realized without generating a noise component and easily manufactured.
【0090】又、第13発明によれば、原理的に大型部
材の光軸方向の可動を必要とせずに、アライメントマー
クを用いた高速、高精度な位置検出ができる構成が実現
できる。Further, according to the thirteenth aspect, it is possible to realize a configuration in which high-speed and high-accuracy position detection using an alignment mark can be performed without requiring a large member to move in the optical axis direction in principle.
【0091】又、第14発明によれば更に、マークの非
対称性や反射率むらなどの影響を受けにくい構成が実現
できる。Further, according to the fourteenth aspect, it is possible to realize a configuration which is less affected by the asymmetry of the mark and the unevenness of the reflectance.
【0092】又、第15、17、19発明によれば、簡
易、高速且つ精度の高いアライメントを行える良好な露
光装置が実現される。Further, according to the fifteenth, seventeenth, and nineteenth aspects, a good exposure apparatus capable of performing simple, high-speed, and high-accuracy alignment is realized.
【0093】又、第16、18、20発明によれば、簡
易、高速且つ精度の高いアライメントによる集積度の高
い良好なデバイスの製造が実現される。According to the sixteenth, eighteenth, and twentieth aspects of the present invention, it is possible to manufacture a high-density, high-density device by simple, high-speed, and high-precision alignment.
【図1】従来のニッポウディスクを用いた顕微鏡の概略
図FIG. 1 is a schematic diagram of a microscope using a conventional Nippou disk.
【図2】図1におけるニッポウディスク説明図FIG. 2 is an explanatory view of a Nippou disk in FIG. 1;
【図3】コンフォーカル顕微鏡による形状計測説明図FIG. 3 is an explanatory diagram of shape measurement using a confocal microscope.
【図4】本発明の実施形態1の概略図FIG. 4 is a schematic diagram of Embodiment 1 of the present invention.
【図5】BO素子の説明図FIG. 5 is an explanatory diagram of a BO element.
【図6】本発明の実施形態2の概略図FIG. 6 is a schematic diagram of Embodiment 2 of the present invention.
【図7】図6の要部の拡大図FIG. 7 is an enlarged view of a main part of FIG. 6;
【図8】本発明の実施形態3の概略図FIG. 8 is a schematic diagram of Embodiment 3 of the present invention.
【図9】図7の要部の拡大図9 is an enlarged view of a main part of FIG. 7;
【図10】本発明を露光装置のアライメント系に適用し
た概略図FIG. 10 is a schematic diagram in which the present invention is applied to an alignment system of an exposure apparatus.
【図11】図10におけるアライメント系の説明図11 is an explanatory diagram of the alignment system in FIG.
【図12】デバイスの製造方法の概略フローチャートFIG. 12 is a schematic flowchart of a device manufacturing method.
【図13】図10の露光装置等を用いたデバイスの製造
方法のフローチャート13 is a flowchart of a device manufacturing method using the exposure apparatus or the like in FIG.
1 光源 2 被観察物 3 偏光ビームスプリッタ 4 λ/4位相差板 5 偏光手段 6 結像光学系 7 回折結像光学素子 8 結像光学系 9 撮像素子 10 処理装置 20 ライトバルブ REFERENCE SIGNS LIST 1 light source 2 object to be observed 3 polarizing beam splitter 4 λ / 4 phase difference plate 5 polarizing means 6 imaging optical system 7 diffraction imaging optical element 8 imaging optical system 9 image sensor 10 processing device 20 light valve
Claims (20)
源からの光により照明された被検物体の光学像を結像す
るための結像光学系と、該光学像を光電変換する撮像素
子とを有し、前記結像光学系は回折光学素子を含むこと
を特徴とする撮像装置。1. A light source capable of generating light of a plurality of wavelengths, an imaging optical system for forming an optical image of a test object illuminated by the light from the light source, and photoelectrically converting the optical image An imaging apparatus, comprising: an imaging element; wherein the imaging optical system includes a diffractive optical element.
あることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。2. An imaging apparatus according to claim 1, wherein said diffraction optical element is a binary optical element.
を有することを特徴とする請求項1記載の撮像装置。3. The imaging apparatus according to claim 1, further comprising a variable-wavelength light source for illuminating the object.
とする請求項4記載の撮像装置。4. The imaging device according to claim 4, wherein said light source is a semiconductor laser.
開口群からの光束で被検物体を照明し、該被検物体の像
を前記開口群を介し前記結像光学系によって前記撮像素
子上に結像するコンフォーカル光学系が構成されること
を特徴とする請求項1記載の撮像装置。5. An opening means having an aperture group, illuminating an object to be inspected with a light beam from the aperture group, and capturing an image of the object by the imaging optical system through the aperture group. The imaging apparatus according to claim 1, wherein a confocal optical system that forms an image on the element is configured.
々の開口が独立に制御できるライトバルブであることを
特徴とする請求項5記載の撮像装置。6. An imaging apparatus according to claim 5, wherein said opening means is a light valve capable of independently controlling each of the openings constituting said group of openings.
であることを特徴とする請求項6記載の撮像装置。7. The imaging device according to claim 6, wherein the light valve is a micro mirror device.
ことを特徴とする請求項6記載の撮像装置。8. The imaging device according to claim 6, wherein the light valve is a liquid crystal device.
せることにより結像位置毎の前記被検物体の像を結像波
長で分離して得、該結像位置毎の像より被検物体の結像
光軸方向成分を少なくとも含む形状を測定することを特
徴とする形状測定装置。9. An image of the object to be inspected is formed via a diffractive optical element, whereby an image of the object to be inspected at each imaging position is separated by an imaging wavelength, and an image is obtained from the image at each imaging position. A shape measuring apparatus for measuring a shape including at least a component of an inspection object in a direction of an optical axis of an image.
次元形状を測定することを特徴とする請求項9記載の形
状測定装置。10. The shape measuring apparatus according to claim 9, wherein a three-dimensional shape of the test object is measured from an image at each of the image forming positions.
照明することにより結像位置毎の前記被検物体の像を結
像波長で時間的に分離して得ていることを特徴とする請
求項9記載の形状測定装置。11. An image of the test object at each image forming position is temporally separated by an image forming wavelength by illuminating the test object with changing a wavelength over time. The shape measuring device according to claim 9.
であることを特徴とする請求項9記載の形状測定装置。12. The shape measuring apparatus according to claim 9, wherein said diffraction optical element is a binary optical element.
クを回折光学素子を介して結像させることにより結像位
置毎の前記アライメントマークの像を結像波長で分離し
て得、該結像位置毎の像を用いて前記物体の位置情報を
得ることを特徴とする位置検出装置。13. An image of an alignment mark provided on an object is formed via a diffractive optical element, whereby an image of the alignment mark at each image forming position is separated by an image forming wavelength. A position detecting device that obtains position information of the object by using the image of the object.
イメントマークの形状情報を得、該形状情報から前記ア
ライメントマークの所定位置からのずれ情報を得ること
により前記物体の位置情報を得ることを特徴とする請求
項13記載の位置検出装置。14. Obtaining shape information of the alignment mark by using an image at each of the image forming positions, and obtaining positional information of the object by obtaining information on a shift of the alignment mark from a predetermined position from the shape information. The position detecting device according to claim 13, wherein:
のいずれかをアライメントマーク検出手段に用いたこと
を特徴とする露光装置。15. An exposure apparatus using any one of the imaging devices according to claim 1 as an alignment mark detection unit.
のいずれかをアライメントマーク検出に用い、該検出に
基づいてウエハの位置決めを行い、パターン転写を行っ
て回路形成することを特徴とするデバイスの製造方法。16. A circuit is formed by using any one of the imaging devices according to claim 1 for detecting an alignment mark, positioning the wafer based on the detection, and performing pattern transfer. Device manufacturing method.
定装置のいずれかをアライメントマーク検出手段に用い
たことを特徴とする露光装置。17. An exposure apparatus using any one of the shape measuring apparatuses according to claim 9 as an alignment mark detecting means.
定装置のいずれかをアライメントマーク検出に用い、該
検出に基づいてウエハの位置決めを行い、パターン転写
を行って回路形成することを特徴とするデバイスの製造
方法。18. A circuit is formed by using any one of the shape measuring devices according to claim 9 for detecting an alignment mark, positioning the wafer based on the detection, and performing pattern transfer. Method of manufacturing devices.
検出装置のいずれかを用いたことを特徴とする露光装
置。19. An exposure apparatus using any one of the position detection devices according to claim 13.
検出装置のいずれかを用い、該装置の位置検出に基づい
てウエハの位置決めを行い、パターン転写を行って回路
形成することを特徴とするデバイスの製造方法。20. A circuit is formed by using any one of the position detection devices according to claim 13 and 14, positioning the wafer based on the position detection of the device, and performing pattern transfer. Device manufacturing method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9359804A JPH11194502A (en) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | Imaging apparatus, shape measuring apparatus, position detecting apparatus, and exposure apparatus and device manufacturing method using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9359804A JPH11194502A (en) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | Imaging apparatus, shape measuring apparatus, position detecting apparatus, and exposure apparatus and device manufacturing method using the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11194502A true JPH11194502A (en) | 1999-07-21 |
Family
ID=18466379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9359804A Withdrawn JPH11194502A (en) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | Imaging apparatus, shape measuring apparatus, position detecting apparatus, and exposure apparatus and device manufacturing method using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11194502A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015535089A (en) * | 2012-10-19 | 2015-12-07 | シャンハイ マイクロ エレクトロニクス イクイプメント カンパニー リミティド | Off-axis alignment system and alignment method |
-
1997
- 1997-12-26 JP JP9359804A patent/JPH11194502A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015535089A (en) * | 2012-10-19 | 2015-12-07 | シャンハイ マイクロ エレクトロニクス イクイプメント カンパニー リミティド | Off-axis alignment system and alignment method |
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