JPH01164031A - Alignment device - Google Patents

Alignment device

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JPH01164031A
JPH01164031A JP62040346A JP4034687A JPH01164031A JP H01164031 A JPH01164031 A JP H01164031A JP 62040346 A JP62040346 A JP 62040346A JP 4034687 A JP4034687 A JP 4034687A JP H01164031 A JPH01164031 A JP H01164031A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
detection means
spot
alignment
reticle
Prior art date
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Pending
Application number
JP62040346A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeo Murakami
成郎 村上
Hiroki Tateno
立野 博貴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP62040346A priority Critical patent/JPH01164031A/en
Publication of JPH01164031A publication Critical patent/JPH01164031A/en
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make highly accurate alignment by scanning spots produced by irradiation light for alignment or special patterns to obtain relative positional information between a mask and an exposure substrate. CONSTITUTION:When the angle of a vibration mirror 26 changes continuously, incidence direction of an irradiation light LB to a reticule mark changes continu ously. When positions of spots SU and SD change, positions of spot images formed at the position in cooperation with these change. Spot positions on slits 44, 50, 56, and 58 are measured by a grating 42. When a spot pattern PG caused by incidence light moves in the direction of an arrow F1 as a vibration mirror 26 vibrates, the intensity of penetrated light changes in the form of a sine wave or triangle wave. This change is detected by a detector 46. Processing, for example, signals of frequency division, etc., obtains position pulses. By counting this, spot positions can be measured.

Description

【発明の詳細な説明】 [a業上の利用分野] この発明は、例えば投影露光装置のアライメン装置にか
かるものであり、特に露光光と異る波長の光をアライメ
ント光として用いる方式のアライメント装置の改良に関
するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Application in Industry A] The present invention relates to an alignment device for, for example, a projection exposure apparatus, and particularly to an alignment device that uses light of a wavelength different from exposure light as alignment light. This is related to the improvement of

[従来の技術] 露光装置のアライメント装置としては、アライメント用
の照明光として、露光光と同一の波長の光を用いる方式
と、異る波長の光を用いる方式がある。
[Prior Art] There are two types of alignment devices for exposure apparatuses: one uses light of the same wavelength as the exposure light and the other uses light of a different wavelength as illumination light for alignment.

これらのうち、露光光と異る波長の光を用いた従来のア
ライメント装置としては、例えば第2図に示すものがあ
る。
Among these, an example of a conventional alignment apparatus that uses light of a wavelength different from that of exposure light is shown in FIG.

この図において、マスクないしレチクルRに形成された
所定の回路パターンは、点線で示す露光光により、投影
レンズ10を介してウェハステージ12上のウェハWに
投影されるようになフている。
In this figure, a predetermined circuit pattern formed on a mask or reticle R is projected onto a wafer W on a wafer stage 12 via a projection lens 10 by exposure light indicated by dotted lines.

かかる回路パターンの露光に当たっては、上述したレチ
クルRとウェハWとのアライメントを行う必要がある。
When exposing such a circuit pattern, it is necessary to align the reticle R and the wafer W as described above.

非露光波長であるアライメント光は、図に一点鎖線で示
すように、側方より図示しない光源からミラー14に照
射され、ここで反射されてレチクルRに入射するように
なっている。
The alignment light, which has a non-exposure wavelength, is irradiated from the side from a light source (not shown) to the mirror 14, as shown by the dashed line in the figure, and is reflected there and enters the reticle R.

また、レチクルRを透過したアライメント光は、補正光
学系16を透過して投影レンズ10に入射し、これを透
過してウェハWに入射するようになっている。更に、ウ
ェハWによって反射されたアライメント光は、往路を戻
って図示しないディテクタに入射するようになっている
Further, the alignment light that has passed through the reticle R passes through the correction optical system 16 and enters the projection lens 10, and then passes through this and enters the wafer W. Furthermore, the alignment light reflected by the wafer W returns on its outward path and enters a detector (not shown).

なお、補正光学系16は、投影レンズ10において生ず
るアライメント光又は結像光に対する色収差を補正する
ものである。
Note that the correction optical system 16 corrects chromatic aberration caused in the projection lens 10 with respect to alignment light or imaging light.

レチクルRに形成されたアライメント用のマークおよび
ウェハWに形成されたアライメント用のマークは、補正
光学系16の作用によりアライメント光の照射のもとに
各々検出され、両者の位置関係がディテクタの出力信号
から求められて、レチクルRとウェハWとの位置ずれが
検出される。これに基いてウェハステージ12を移動す
れば、レチクルRとウェハWとのアライメントを行うこ
とができる。
The alignment mark formed on the reticle R and the alignment mark formed on the wafer W are each detected under the irradiation of alignment light by the action of the correction optical system 16, and the positional relationship between the two is detected by the output of the detector. The positional deviation between the reticle R and the wafer W is detected from the signal. By moving the wafer stage 12 based on this, alignment between the reticle R and the wafer W can be performed.

以上のようにしてアライメントを行って、レチクルRと
ウェハWとがアライメント位置にセットされた後、ミラ
ー14および補正光学系16が露光光光路中から待避さ
せられ、露光が行われる。
After the alignment is performed as described above and the reticle R and wafer W are set at the alignment position, the mirror 14 and the correction optical system 16 are moved out of the exposure light optical path, and exposure is performed.

他方、露光光と同一の波長の光を用いる方式では、投影
レンズ10においてアライメント光又は結像光に対する
色収差が生じないため、上述した補正光学系は必要では
ない。
On the other hand, in a method that uses light of the same wavelength as the exposure light, no chromatic aberration occurs in the projection lens 10 with respect to the alignment light or the imaging light, so the above-mentioned correction optical system is not necessary.

[発明が解決しようとする問題点1 以上のような従来技術のうち、まず露光波長と異る波長
の光を用いる方式では、露光を行う場合にアライメント
光学系の一部を待避させる構造となっている。
[Problem to be Solved by the Invention 1 Among the conventional techniques described above, first, in the method using light of a wavelength different from the exposure wavelength, a part of the alignment optical system is retracted when performing exposure. ing.

このため、その構成が非常に複雑となるとともに、待避
動作を繰り返すうちに光学素子間の配置にずれが生じ、
結果的にアライメント精度を低下させる恐れがある。ま
た、構成上、露光中にアライメントを行うことは不可能
である。
For this reason, the configuration becomes extremely complicated, and as the evacuation operation is repeated, the positioning of the optical elements may become misaligned.
As a result, alignment accuracy may be reduced. Further, due to the structure, it is impossible to perform alignment during exposure.

更に、マスク(ないしレチクル)を構成するガラス基板
表面のフラットネスが良好でない場合、マスクの自重に
よるたわみによってテーパが生じた場合には、ウェハ上
へのアライメント光(レチクルのマーク光像)の照射位
置にずれが生ずる場合がある。このような原因によって
もアライメント精度は低下することとなる。
Furthermore, if the flatness of the glass substrate surface constituting the mask (or reticle) is not good, or if a taper occurs due to deflection due to the mask's own weight, it is necessary to irradiate the alignment light (reticle mark light image) onto the wafer. Misalignment may occur. Alignment accuracy also decreases due to such causes.

次に、露光波長と同一の波長の光ないしそれに近い波長
の光を用いる方式では、ウェハW上のレジストの種類に
よっては、アライメントの精度が低下したり、アライメ
ントが不可能となったりする場合がある。
Next, with methods that use light with the same wavelength as the exposure wavelength or light with a wavelength close to it, alignment accuracy may decrease or alignment may become impossible depending on the type of resist on the wafer W. be.

例えば、下地にアルミなどが存在する場合には、これに
よる露光光の反射による露光不良の発生を防ぐため、露
光光が吸収されるようなレジストを用いることがある。
For example, if there is aluminum or the like in the base, a resist that absorbs the exposure light may be used to prevent poor exposure due to reflection of the exposure light.

このような場合には、アライメント光がレジストによっ
て吸収されることとなり、アライメントマークを検出で
きる充分な光量の戻り光を検出できない、従って、アラ
イメントの精度が低下したり、場合によってはアライメ
ントが不可能となる。
In such a case, the alignment light will be absorbed by the resist, making it impossible to detect a sufficient amount of returned light to detect the alignment mark, resulting in decreased alignment accuracy or, in some cases, alignment failure. becomes.

この発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、露
光波長と異る波長の光をアライメント用の照明光として
用いるにもかかわらず、精度のよい良好なアライメント
を行うができるアライメント装置を提供することを、そ
の目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above, and provides an alignment device that can perform good alignment with high precision even though light with a wavelength different from the exposure wavelength is used as illumination light for alignment. Its purpose is to

[問題点を解決するための手段] この発明は、感光基板の感光波長と照明光の波長との相
違により生じる投影光学系の色収差量に対応した固有の
焦点距離を有するとともに、照明光の照射により空間中
に所定形状の光スポットを形成するレンズ特性を有する
特殊パターンをマスクに形成するとともに;該特殊パタ
ーンに対する照明光の入射角を連続的に変化させる走査
手段と;前記特殊パターンによる光スポットが感光基板
上に形成されたマークを走査したときに、該マ一りから
発生する検出光を受光する第1の光電検出手段と;前記
光スポットもしくはその共役像を受光し、前記走査手段
の作用によって変化する該光スポットもしくはその共役
像の位置を表わす信号を出力する第20光電検出手段と
;前記光スポットの共役像を前記マスクの照明光入射側
および感光基板側で各々受光し、前記特殊パターンの垂
直照明状態および前記光スポットの共役像の垂直投影状
態に関する位置を表わす信号を出力する第3.第4の光
電検出手段と;これら第3およびtJ4の光電検出手段
の出力信号を、前記第2の光電検出手段の出力信号と対
応させて検出し、この検出結果から前記マスクと基板と
のアライメントオフセット量を計測するオフセット検出
手段と:前記第1光電検出手段の出力信号を、前記第2
光電検出手段の出力信号と対応させて検出し、この検出
結果と前記オフセット量とに基いて、前記マスクと感光
基板との相対的な位置情報を得る位置検出手段とを備え
たことを技術的要点とするものである。
[Means for Solving the Problems] The present invention has a unique focal length corresponding to the amount of chromatic aberration of the projection optical system caused by the difference between the sensitive wavelength of the photosensitive substrate and the wavelength of the illumination light, and the irradiation of the illumination light. forming a special pattern on the mask that has lens characteristics to form a light spot of a predetermined shape in space; and scanning means for continuously changing the angle of incidence of illumination light with respect to the special pattern; and a light spot formed by the special pattern. a first photoelectric detection means for receiving detection light generated from the spot when a mark formed on the photosensitive substrate is scanned; a first photoelectric detection means for receiving the light spot or its conjugate image; a twentieth photoelectric detection means for outputting a signal representing the position of the light spot or its conjugate image that changes due to the action; 3. outputting a signal representative of the position with respect to the vertical illumination state of the special pattern and the vertical projection state of the conjugate image of said light spot; a fourth photoelectric detection means; the output signals of the third and tJ4 photoelectric detection means are detected in correspondence with the output signal of the second photoelectric detection means, and the alignment between the mask and the substrate is determined based on the detection result; Offset detection means for measuring an offset amount: an output signal of the first photoelectric detection means is
Technically, the invention further comprises a position detection means that detects the output signal in correspondence with the output signal of the photoelectric detection means and obtains relative position information between the mask and the photosensitive substrate based on the detection result and the offset amount. This is the main point.

[作用] この発明によれば、マスクには、レンズ効果を有する固
有の焦点距離の特殊パターンが形成される。この特殊パ
ターンにコヒーレント又は準単色の照明光が入射すると
、投影光学系の色収差量に対応する空間位置に光スポッ
トが形成され、照明光に対する投影光学系の色収差が補
正される。
[Function] According to the present invention, a special pattern with a unique focal length having a lens effect is formed on the mask. When coherent or quasi-monochromatic illumination light is incident on this special pattern, a light spot is formed at a spatial position corresponding to the amount of chromatic aberration of the projection optical system, and the chromatic aberration of the projection optical system with respect to the illumination light is corrected.

該照明光の特殊パターンに対する入射角は、走査手段に
よって連続的に変化する。この作用により、感光基板上
に形成されたマークをスポット光が走査し、第1の光電
検出手段に検出光が入射する。
The angle of incidence of the illumination light on the special pattern is continuously changed by the scanning means. Due to this action, the spot light scans the mark formed on the photosensitive substrate, and the detection light is incident on the first photoelectric detection means.

他方、かかる走査によるマスク側のスポット光は、位置
検出用の第2の光電検出手段に入射する。
On the other hand, the spot light on the mask side resulting from such scanning is incident on the second photoelectric detection means for position detection.

また、スポット光の共役像は、マスクの照明光入射側お
よび感光基板側で、第3および第4の光電検出手段によ
って各々受光され、前記特殊パターンの垂直照明状態お
よび前記光スポットの共役像の垂直投影状態に関する位
置を表わす信号が各々検出される。
Further, the conjugate image of the spot light is received by third and fourth photoelectric detection means on the illumination light incident side of the mask and the photosensitive substrate side, respectively, and the conjugate image of the light spot is detected in the vertical illumination state of the special pattern and the conjugate image of the light spot. Signals representing positions with respect to vertical projection conditions are each detected.

これら第3および第4の光電検出手段の出力信号は、前
記第2の光電検出手段の出力信号と対応させて出力され
てオフセット検出手段に入力され、前記マスクと基板と
のアライメントオフセット量が計測される。
The output signals of the third and fourth photoelectric detection means are outputted in correspondence with the output signals of the second photoelectric detection means and inputted to the offset detection means, and the amount of alignment offset between the mask and the substrate is measured. be done.

次に、前記第1光電検出手段の出力信号は、前記第2光
電検出手段の出力信号と対応させて検出されて前記オフ
セット量とともに位置検出手段に入力され、マスクと感
光基板との相対的な位置情報が得られる。
Next, the output signal of the first photoelectric detection means is detected in correspondence with the output signal of the second photoelectric detection means, and is input to the position detection means together with the offset amount, so that the relative relationship between the mask and the photosensitive substrate is detected. Location information can be obtained.

[実施例] 以下、この発明の実施例を、添付図面を参照しながら詳
細に説明する。なお、上述した従来技術と同様の部分に
は、同一の符号を用いることとする。
[Embodiments] Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the same reference numerals are used for the same parts as in the prior art described above.

第1図には、この発明の一実施例の光学的構成部分が示
されている。この図において、レチクルRの露光光入射
側には、ダイクロイックミラー20が配置されており、
図の右方からは点線矢印で示すように、露光光LAが入
射するようになつている。この露光光LAは、ダイクロ
イックミラー20によって反射された後レチクルRを透
過し、投影レンズ22に入射するようになフている。
FIG. 1 shows the optical components of one embodiment of the invention. In this figure, a dichroic mirror 20 is arranged on the exposure light incident side of the reticle R.
Exposure light LA is made to enter from the right side of the figure, as shown by the dotted arrow. The exposure light LA is reflected by the dichroic mirror 20, passes through the reticle R, and enters the projection lens 22.

そして露光光LAは、この投影レンズ22の作用により
て、ウェハステージ24上にセットされたウェハWに入
射し、レチクルRの回路パターンが投影されるようにな
っている。上述したウェハステージ24は、図示するX
%Y、Z方向にウェハWを穆勤可能に構成されている。
The exposure light LA is caused by the action of the projection lens 22 to be incident on the wafer W set on the wafer stage 24, so that the circuit pattern of the reticle R is projected thereon. The wafer stage 24 described above is
It is configured to be able to move the wafer W in the Y and Z directions.

次に、露光光LAと異る波長のアライメント用の照明光
LBは、振動ミラー26に、図示しない光源から平行光
として一点鎖線矢印のように入射するようになりている
。振動ミラー26によって反射された照明光LBは、更
にハーフミラ−28を透過し、レンズ系29を介してハ
ーフミラ−30に反射されてダイクロイックミラー20
に入射するように構成されている。振動ミラー26の照
明光LBの振れ原点は、レンズ系29の後側焦点位置に
定められる。
Next, illumination light LB for alignment having a different wavelength from the exposure light LA is made to enter the vibrating mirror 26 as parallel light from a light source (not shown) as indicated by a dashed-dotted line arrow. The illumination light LB reflected by the vibrating mirror 26 further passes through the half mirror 28 , is reflected by the half mirror 30 via the lens system 29 , and is reflected by the dichroic mirror 20 .
is configured to be incident on the The origin of the deflection of the illumination light LB of the vibrating mirror 26 is determined at the rear focal position of the lens system 29.

次に、かかるダイクロイックミラー20を透過した照明
光LBは、レチクルRに入射し、このレチクルR1投影
レンズ22を各々透過して−ウエハWに入射するように
なっている。ここで、レチクルRと振動ミラー26とは
、互いに共役に定められている。
Next, the illumination light LB transmitted through the dichroic mirror 20 enters the reticle R, passes through each of the reticle R1 projection lenses 22, and enters the wafer W. Here, the reticle R and the vibrating mirror 26 are determined to be conjugate with each other.

このウェハWの表面で反射、散乱された光情報(以下、
r検出光」という)LCは、上述した照明光LBの光路
を逆に戻って、再びダイクロイックミラー20に入射す
るようになっている。
Optical information reflected and scattered on the surface of the wafer W (hereinafter referred to as
The LC (referred to as "r detection light") returns in the opposite direction along the optical path of the illumination light LB described above and enters the dichroic mirror 20 again.

そして、このダイクロイックミラー20を透過し、ハー
フミラ−30、レンズ系29を介してハーフミラ−28
で各々反射された検出光LCは、集光レンズ32により
て集光され、光電変換を行うディテクタ34に入射する
ようになっている。このディテクタ34は、投影レンズ
22の瞳面と共役の位置となっている。
The light passes through this dichroic mirror 20 and passes through the half mirror 30 and lens system 29 to the half mirror 28.
The detection light LC reflected by each of the detectors is condensed by a condenser lens 32, and is made to enter a detector 34 that performs photoelectric conversion. This detector 34 is located at a position conjugate with the pupil plane of the projection lens 22.

次に、上述したレチクルRは、例えば第3図に示すよう
な構成となっている。この図において、レチクルRの中
央部分には、ウェハW上に投影される回路パターンが形
成されており、かかるパターン領域RPを除いた縁部に
は、第1図のX1Y方向に各々対応してアライメント用
のレチクルマークRMX、RMYが各々形成されている
。これらのレチクルマークRMX、RMYの中心は、レ
チクルRの中心RQに対して、−点鎖線で示すように対
応している。
Next, the above-mentioned reticle R has a configuration as shown in FIG. 3, for example. In this figure, a circuit pattern to be projected onto a wafer W is formed in the center portion of the reticle R, and the edges excluding the pattern area RP are provided with a circuit pattern corresponding to the X1Y directions in FIG. Reticle marks RMX and RMY for alignment are formed respectively. The centers of these reticle marks RMX, RMY correspond to the center RQ of the reticle R as shown by the dashed line.

第4図には、レチクルマークRMX、RMYのパターン
例が示されている。この図に示すように、パターン形状
はリニアフレネルパターンとなフており、その中心は、
レチクルRの中心RQに対応している。このため、マー
クRMX。
FIG. 4 shows an example of a pattern of reticle marks RMX, RMY. As shown in this figure, the pattern shape is a linear Fresnel pattern, and its center is
It corresponds to the center RQ of the reticle R. For this reason, Mark RMX.

RMYに平行な照明光(レーザ光)LBが入射すると、
−次元方向に集光したスリット状のビームが結像される
。これは、リニアフレネルパターンがシリンドリカルレ
ンズと同等に機能するからである。
When parallel illumination light (laser light) LB enters RMY,
A slit-shaped beam focused in the -dimensional direction is imaged. This is because a linear Fresnel pattern functions equivalently to a cylindrical lens.

従って、第3図の矢印FAの如くレチクルマークRMX
、RMYに入射した照明光LBは、フレネルパターンの
有するレンズ効果によって、第5図に示すように、レチ
クルRの上下の固有焦点1位置に反射回折光と透過回折
光によるスポットSυ、SDを(ここにはスリット状に
ビームが結像する)各々形成することとなる。そして、
これらの各スポットSU、SDからは、照明光束が等測
的に広がって進行することとなる。上述したウェハW表
面には、投影レンズ22によって共役に結像されたスポ
ットSUの像であるスポットSWUが形成され、スポッ
トSUと共役の位・置となっている(第1図参照)。
Therefore, the reticle mark RMX as shown by the arrow FA in Figure 3.
, RMY, due to the lens effect of the Fresnel pattern, a spot Sυ, SD ( The beam is imaged here in the form of a slit). and,
From each of these spots SU and SD, the illumination light flux spreads isometrically and advances. A spot SWU, which is an image of the spot SU conjugately formed by the projection lens 22, is formed on the surface of the wafer W described above, and is located at a position conjugate with the spot SU (see FIG. 1).

次に、上述したハーフミラ−30を透過したフレネルパ
ターンからの光は、集光レンズ36によりて集光された
後、ハーフミラ−38に入射し、これを透過した光は、
ハーフミラ−40に入射するように構成されている。
Next, the light from the Fresnel pattern that has passed through the half mirror 30 described above is focused by the condenser lens 36 and then enters the half mirror 38, and the light that has passed through this is
The beam is configured to be incident on the half mirror 40.

これらのうち、ハーフミラ−38,40によって反射さ
れた光の光軸上には、上記スポットSUと共役の位置に
、グレーテング42、スリット44が各々配置されてお
り、これらの透過光が光電変換用のディテクタ46.4
8に各々入力するように構成されている。
Among these, on the optical axis of the light reflected by the half mirrors 38 and 40, a grating 42 and a slit 44 are arranged at positions conjugate with the spot SU, and the transmitted light is subjected to photoelectric conversion. Detector 46.4 for
8, respectively.

他方、ハーフミラ−40を透過した光の光軸上には、上
記スポットSDと共役の位置に、スリット50が配置さ
れており、この透過光が光電変換用のディテクタ52に
入力するように構成されている。
On the other hand, a slit 50 is arranged on the optical axis of the light transmitted through the half mirror 40 at a position conjugate with the spot SD, and is configured so that this transmitted light is input to a detector 52 for photoelectric conversion. ing.

次に、上述したウェハステージ24上には、第1図に示
すような検出部54が設けられている。この検出部54
は、第6図(A)に拡大して示すように、所定の段差を
以って形成されているスリット56.58を有しており
、これらを矢印FB% FCの如く通過した光は、光電
変換用のディテクタ60.62に各々入射し、光信号が
電気信号に変換されるようになフている。
Next, a detection section 54 as shown in FIG. 1 is provided on the wafer stage 24 described above. This detection section 54
As shown enlarged in FIG. 6(A), has slits 56 and 58 formed with a predetermined step, and the light that passes through these as indicated by the arrow FB%FC is The light is incident on detectors 60 and 62 for photoelectric conversion, and the optical signals are converted into electrical signals.

これらのスリット56.58のうち、スリット56は、
第5図のスポットSUと共役の位置、すなわちウェハW
の表面に形成されるスポットSWU (第1図参照)の
位置に配置設定されている。また、スリット58は、第
5図のスポットSDと共役の位置、すなわちスポットS
WD (第1図参照)の位置となるように配置設定され
ている。
Among these slits 56 and 58, the slit 56 is
The position conjugate to the spot SU in FIG. 5, that is, the wafer W
It is arranged and set at the position of the spot SWU (see FIG. 1) formed on the surface of. Further, the slit 58 is located at a position conjugate with the spot SD in FIG.
WD (see FIG. 1).

上述した振動ミラー26の角度が連続的に変化すると、
レチクルマーク、RMX、RMYに対する照明光LBの
入射方向が連続的に変化するようになっている。すなわ
ち、振動ミラー26が振動すると、照明光LBの入射方
向が第3図または第5図の矢印FDの如く連続的に変化
する。このため、上記スポットSU%SDの位置も互い
に逆方向に連続的に変化することとなる。
When the angle of the vibrating mirror 26 mentioned above changes continuously,
The direction of incidence of the illumination light LB on the reticle marks, RMX, and RMY changes continuously. That is, when the vibrating mirror 26 vibrates, the direction of incidence of the illumination light LB changes continuously as indicated by the arrow FD in FIG. 3 or FIG. 5. Therefore, the positions of the spots SU%SD also change continuously in opposite directions.

そして、このようにスポットSLI、SDの位置が変化
すると、それらと共役の位置に形成されるスポット像の
位置も変化する。上述したスポットSWU、SWDは、
第6図(B) 、 (C)に各々示すように位置変化す
る。すなわち、スポットSWUが矢印FEの方向に移動
すると、スポットSWDは矢印FFの方向に移動する。
When the positions of the spots SLI and SD change in this way, the position of the spot image formed at a position conjugate to them also changes. The spots SWU and SWD mentioned above are
The position changes as shown in FIGS. 6(B) and 6(C), respectively. That is, when spot SWU moves in the direction of arrow FE, spot SWD moves in the direction of arrow FF.

また、スポットSWUが矢印FGの方向に穆勤すると、
スポットSWDは矢印FHの方向に移動する。
Also, when spot SWU moves in the direction of arrow FG,
Spot SWD moves in the direction of arrow FH.

このようなスリット44.50.56.58上における
スポットの位置は、グレーテング42によって測定され
るようになっている。
The position of the spot on such a slit 44, 50, 56, 58 is adapted to be measured by the grating 42.

第7図(A)には、グレーテング42のバダーン例が示
されており、矩形上のパターンを連続して配列した構成
となフている。入射光によるスポットパターンPGが、
振動ミラー26の振動に伴って矢印FIの方向に移動す
ると、同図(ロ)に示すように透過光の強度は正弦波又
は三角波状に変化し、この変化がディテクタ46によっ
て検出される。この検出信号に対して、例えば分周等の
信号処理を行うと、同図(C) に示すような位置パル
スを得ることができる。これをカウントすることによっ
て、スポット位置(走査位置)を計測することができる
FIG. 7(A) shows an example of a badan of the grating 42, which has a configuration in which rectangular patterns are continuously arranged. The spot pattern PG due to the incident light is
When the vibrating mirror 26 moves in the direction of the arrow FI as it vibrates, the intensity of the transmitted light changes in the form of a sine wave or a triangular wave, as shown in FIG. When this detection signal is subjected to signal processing such as frequency division, a position pulse as shown in FIG. 2(C) can be obtained. By counting this, the spot position (scanning position) can be measured.

次に、上述したウェハWは、例えば第8図(A)のよう
に、単位チップに対応する所定パターンの投影が行われ
る複数のショット領域Eを有しており、レチクルRのパ
ターン領域RPの回路パターンは、各ショット領域已に
縮小投影されるようになっている。
Next, the above-mentioned wafer W has a plurality of shot areas E on which a predetermined pattern corresponding to a unit chip is projected, as shown in FIG. 8(A), for example, and the pattern area RP of the reticle R is The circuit pattern is scaled down and projected across each shot area.

各ショット領域Eの縁部には、第1図のX、Y方向に各
々対応して、同図(B)に示すようにアライメント用の
ウェハマークEMX、EMYが各々形成されている。こ
れらのウェハマークEMX、EMYの中心は、ショット
領域Eの中心EQに対して、−点鎖線で示すように対応
している。
At the edge of each shot area E, wafer marks EMX and EMY for alignment are formed respectively corresponding to the X and Y directions in FIG. 1, as shown in FIG. 1B. The centers of these wafer marks EMX and EMY correspond to the center EQ of the shot area E, as shown by the dashed line.

第9図には、ウェハマークEMX、EMYの例が示され
ており、ウェハW上に表面の凹凸として形成されている
。ウェハW上に矢印FJの如く照射されるスリット状の
スポット光は、振動ミラー26の振動によってウェハW
上を矢印FKの方向に移動しウェハマークEMX%EM
Yを走査するようになる。なお、このスリット状のスポ
ット光の走査位置は、振動ミラー26の角度に対応する
ものであるから、第7図に示したグレーテング42によ
って検出されるスポット位置にも対応することとなる。
FIG. 9 shows an example of wafer marks EMX and EMY, which are formed on the wafer W as surface irregularities. The slit-shaped spot light irradiated onto the wafer W as indicated by the arrow FJ is caused by the vibration of the vibrating mirror 26.
Move the top in the direction of arrow FK and select the wafer mark EMX%EM
It starts scanning Y. Note that since the scanning position of this slit-shaped spot light corresponds to the angle of the vibrating mirror 26, it also corresponds to the spot position detected by the grating 42 shown in FIG. 7.

次に、第10図を参照しながら、各ディテクタの信号処
理系について説明する。
Next, the signal processing system of each detector will be explained with reference to FIG.

第10図において、ディテクタ34.48.52.60
.62の出力側は、アンプ64A〜64E、アナログ信
号をディジタル信号に変換するADC66A〜66Eを
各々介して、メモリ(RAM)68A〜68Eの入力側
に各々接続されている。
In Figure 10, detector 34.48.52.60
.. The output sides of 62 are connected to the input sides of memories (RAM) 68A to 68E, respectively, via amplifiers 64A to 64E and ADCs 66A to 66E, which convert analog signals to digital signals.

また、RAM68A〜68Eの出力側は、波形処理部7
0に接続されており、この波形処理部70の処理出力側
は、第1図のウェハステージ24の駆動制御部72に接
続されている。この駆動制御部72には、干渉計などに
よつてウェハステージ24の座標位置を検出するための
位置検出器74が接続されており、また、ウェハステー
ジ24駆勅用の駆動モータ76が接続されている。
Furthermore, the output side of the RAMs 68A to 68E is the waveform processing section 7.
0, and the processing output side of this waveform processing section 70 is connected to the drive control section 72 of the wafer stage 24 shown in FIG. A position detector 74 for detecting the coordinate position of the wafer stage 24 using an interferometer or the like is connected to the drive control unit 72, and a drive motor 76 for driving the wafer stage 24 is also connected. ing.

他方、他のディテクタ46は、アンプ78?介して、パ
ルス化回路80に接続されており、このパルス化回路8
0の出力側は、カウンタ82の他に、上述したADC6
6A〜66Eに各々接続されており、サンプリング用の
パルスが出力されるようになっている。また、カウンタ
82のカウント出力は、上記RAM68A〜68Eにア
ドレスデータとして入力されるように接続されている。
On the other hand, the other detector 46 is an amplifier 78? The pulsing circuit 80 is connected to the pulsing circuit 80 via the pulsing circuit 80.
On the output side of 0, in addition to the counter 82, the above-mentioned ADC 6
6A to 66E, respectively, so that sampling pulses are output. Further, the count output of the counter 82 is connected to the RAMs 68A to 68E so as to be input as address data.

、以上の各部のうち波形処理部72は、RAM66.8
8.70に各々格納された各ディテクタ34.48.5
2の各検出信号に基いて、レチクルRとウェハWとのず
れ量、すなわちアライメント誤差を算出するものである
, Among the above units, the waveform processing unit 72 has a RAM 66.8.
Each detector 34.48.5 stored in 8.70 respectively
Based on each of the detection signals No. 2, the amount of deviation between the reticle R and the wafer W, that is, the alignment error is calculated.

次に、駆動制御部70は、位置検出器74によって求め
られているウェハステージ24の位置を参照し、駆動そ
一夕76を制御して、入力されるずれ量のステージ移動
を行うものである。
Next, the drive control unit 70 refers to the position of the wafer stage 24 determined by the position detector 74, controls the drive controller 76, and moves the stage by the amount of deviation inputted. .

また、パルス化回路80は、入力信号に対して第7図に
示したようなパルス化を行うものである。
Further, the pulsing circuit 80 performs pulsing as shown in FIG. 7 on the input signal.

次に、上記実施例の全体的動作について、上述した図面
の他に、第11図、第12図を参照しながら説明する。
Next, the overall operation of the above embodiment will be explained with reference to FIGS. 11 and 12 in addition to the above-mentioned drawings.

まず、理解を容易にするために、照明光LBがレチクル
Rに対して垂直に、すなわち露光光LAと同様にレチク
ルRに入射しており、レチクルRにテーパが生じていな
い場合を仮定して説明する。
First, for ease of understanding, assume that the illumination light LB is incident on the reticle R perpendicularly to the reticle R, that is, in the same way as the exposure light LA, and that the reticle R is not tapered. explain.

上述したように、照明光LBは、露光光LAと波長が異
る。投影レンズ22は、露光光LAに対して色収差が修
正されているので、非露光波長である照明光LBに対し
ては、一定の色収差が生ずる。
As described above, the illumination light LB has a different wavelength from the exposure light LA. Since the projection lens 22 has chromatic aberration corrected for the exposure light LA, a certain chromatic aberration occurs for the illumination light LB which is a non-exposure wavelength.

従って、露光波長の光に対しては、第11図(^)に示
すように、レチクルRの位置のスポットSAから出力さ
れた光が投影レンズ22を介してウェハW上に結像する
Therefore, for light having the exposure wavelength, the light output from the spot SA at the position of the reticle R forms an image on the wafer W via the projection lens 22, as shown in FIG. 11(^).

しかし、非露光波長の光に対しては、例えば同図(B)
に示すように、レチクルRのスポットSBから出力され
た光がウェハWのΔ下方に結像することとなる。このΔ
が色収差量である。
However, for light at non-exposure wavelengths, for example,
As shown in FIG. 2, the light output from the spot SB of the reticle R is imaged Δ below the wafer W. This Δ
is the amount of chromatic aberration.

このような場合に、ウェハW上で結像させるためには、
同図(C)に示すように、レチクルRよりΔ′上方の位
置に形成したスポットSCから光を出力すればよい。
In such a case, in order to form an image on the wafer W,
As shown in FIG. 4C, light may be output from a spot SC formed at a position Δ' above the reticle R.

そこで、この実施例では、レチクルマークRMX、RM
Yとして、第4図に示したようなフレネルパターンを用
い、これによるレンズ効果によ・フて、第11図(C)
に示すような効果を得ている。
Therefore, in this embodiment, reticle marks RMX, RM
As Y, a Fresnel pattern as shown in Fig. 4 is used, and due to the lens effect caused by this, Fig. 11 (C)
The effects shown are obtained.

すなわち、第5図のスポットSUの位置と、ウェハWの
表面の位置、とが、投影レンズ22に対して共役となる
ように構成されている。
That is, the position of the spot SU in FIG. 5 and the position of the surface of the wafer W are configured to be conjugate with respect to the projection lens 22.

なお、Δ(又はΔ′)の大きさは、第4図に示したフレ
ネルパターンを変更することにより調整することができ
る。また投影レンズのウェハW側での色収差量をΔとし
、投影レンズの縮小率を17Mとしたとき、このΔを補
正するために必要なスポットSUのレチクルからのずれ
量Δ′は△’ w M 2・Δに定められる。
Note that the magnitude of Δ (or Δ') can be adjusted by changing the Fresnel pattern shown in FIG. Furthermore, when the amount of chromatic aberration on the wafer W side of the projection lens is Δ, and the reduction ratio of the projection lens is 17M, the amount of deviation Δ' of the spot SU from the reticle required to correct this Δ is Δ' w M It is defined as 2・Δ.

以上のようにして、照明光LBに対する投影レンズ22
の色収差の補正が行われ、照明光LBは、ウェハW上で
スポットSWUとして結像することとなる。
As described above, the projection lens 22 for the illumination light LB
The chromatic aberration is corrected, and the illumination light LB is imaged on the wafer W as a spot SWU.

次に、レチクルマークRMX、RMYに対して垂直に照
明光LBが入射している場合には、露光光によフてレチ
クルRの露光が行われているのと同様である。
Next, when the illumination light LB is perpendicularly incident on the reticle marks RMX, RMY, it is the same as that the reticle R is exposed by the exposure light.

すなわち、上述したようにレチクルマークRMX、RM
Yの中心がレチクルRの中心RQに対応しているので、
垂直照明の照明光LBによってウェハW上に投影された
レチクルマークRMX、RMYの像の中心は、レチクル
Rの中心RQに対応することとなる。
That is, as described above, the reticle marks RMX, RM
Since the center of Y corresponds to the center RQ of reticle R,
The centers of the images of the reticle marks RMX and RMY projected onto the wafer W by the illumination light LB of the vertical illumination correspond to the center RQ of the reticle R.

他方、ショット領域EのウェハマークEMX。On the other hand, wafer mark EMX in shot area E.

EMYの中心も、ショット領域Eの中心EQに対応して
いる。
The center of EMY also corresponds to the center EQ of shot area E.

従りて、この状態におけるウェハW上の照明光LBに基
づくスリット状スポット光の結像位置と、ウェハマーク
EMX%EMYの中心との差DA(第8図参照)が、両
者の位置ずれないレアライメント誤差となる。
Therefore, in this state, the difference DA (see FIG. 8) between the imaging position of the slit-shaped spot light based on the illumination light LB on the wafer W and the center of the wafer mark EMX%EMY (see FIG. 8) indicates that the positions of the two do not deviate. This will result in real alignment error.

よって、アライメントを行うためには、上述した垂直照
明の状態、具体的には、レチクルマークRMX、RMY
に対して垂直に照明光LBが入射している状態における
振動ミラー26の角度ないし照明光LBの照明位置を求
める必要がある。
Therefore, in order to perform alignment, the above-mentioned vertical illumination state, specifically, the reticle marks RMX, RMY
It is necessary to find the angle of the vibrating mirror 26 or the illumination position of the illumination light LB in a state where the illumination light LB is incident perpendicularly to the oscillating mirror 26.

この実施例では、ディテクタ48.52の出力に、よっ
て、かかる照明光LBの垂直照明位置が求められるよう
になっている。以下、この垂直照明位置を求める動作に
ついて説明する。
In this embodiment, the vertical illumination position of the illumination light LB is determined from the output of the detector 48.52. The operation of determining this vertical illumination position will be described below.

まず、振動ミラー26を適当な角度として、照明光LB
をレチクルRのレチクルマークRMX。
First, by setting the vibrating mirror 26 at an appropriate angle, the illumination light LB
Reticle R's reticle mark RMX.

RMYに照射する。Irradiate RMY.

第5図に示したように、照明光LBがリニアフレネルパ
ターン(マークRMX、RMY)を照射することでチク
ルRの上下にスポットSU。
As shown in FIG. 5, the illumination light LB irradiates the linear Fresnel pattern (marks RMX, RMY) to form spots SU above and below the tickle R.

SDを形成する。そして、これらのスポットSU、SD
から発生した結像光が、各々スリット44.50の表面
にスリ状に結像し、さらにこれを透過してディテクタ4
8.52に各々入射する。なお、グレーテング42の表
面にもスポット光の像が結像し、ディテクタ46にもそ
の像光線が入射する。
Form SD. And these spots SU, SD
The imaging light generated from the slits 44 and 50 forms a slit-like image on the surface of each slit 44 and 50, and is further transmitted through the slits 44 and 50 to the detector 4.
8.52 respectively. Note that an image of the spot light is also formed on the surface of the grating 42, and the image ray is also incident on the detector 46.

かかる状態において、振動ミラー26を振動させると、
第5図に示すように、矢印FB方向の照明光LBの5f
JjJに伴ッテ、スポ’/ トS U % S Dも。
In this state, when the vibrating mirror 26 is vibrated,
As shown in FIG. 5, 5f of illumination light LB in the direction of arrow FB
Along with JjJ, there's also sports.

移動し、更には、グレーテング42、スリット44.5
0上のスポットの位置も移動することとなる。
The grating 42 and the slits 44.5
The position of the spot on 0 will also move.

以上の動作において、照明光LBがレチクルマーIRM
X、RMYに垂直に入射する状態では、ディテクタ48
.52に入射するスポット像の光量が最も大きくなり、
ディテクタ48.52の出力波形は、ディテクタ46の
出力による計測位置に対して、第12図の(A) 、 
(B)に各々示すようになる。
In the above operation, the illumination light LB is
In the state where the incident is perpendicular to X, RMY, the detector 48
.. The amount of light of the spot image incident on 52 becomes the largest,
The output waveforms of the detectors 48 and 52 are as shown in (A) in FIG.
The results are shown in (B).

これらの図において、ディテクタ48のピーク位置RA
と、ディテクタ52のピーク位置RBとの平均位置(R
A+RB)/2を求めるようにすれば、これを上記照明
光の垂直照明位置とすることができる。以下、かかる垂
直照明位置をαで表わすこととする。
In these figures, the peak position RA of the detector 48
and the average position (R
By determining A+RB)/2, this can be used as the vertical illumination position of the illumination light. Hereinafter, this vertical illumination position will be expressed as α.

(RA+RB)/2=α・・・・・・・・・・・・・・
・・・・(1)以上の説明は、レチクルRにテーバが生
じてぃない場合である。
(RA+RB)/2=α・・・・・・・・・・・・・・・
(1) The above explanation is for the case where the reticle R has no taper.

次に、レチクルRの自Ii等による表面テーバの発生に
よるウェハW上でのスポット位置の変化の測定について
説明する。
Next, measurement of a change in the spot position on the wafer W due to the occurrence of surface taper due to the self-Ii of the reticle R will be explained.

レチクルRを構成するガラス基板表面のフラットネスが
良好でない場合あるいはその自重により、一定のテーバ
が存在する場合には、仮にレチクルRに垂直に照明光L
Bが入射透過しても、これが投影レンズ22を介して垂
直にウェハWに入射せず、スリット状スポット光の照射
位置のずれが生ずる。従って、かかるずれ量を求め、ア
ライメント時に補正を行う必要がある。
If the flatness of the surface of the glass substrate constituting the reticle R is not good or if a certain taber exists due to its own weight, the illumination light L
Even if B enters and passes through, it does not enter the wafer W perpendicularly through the projection lens 22, causing a shift in the irradiation position of the slit-shaped spot light. Therefore, it is necessary to determine the amount of such deviation and perform correction at the time of alignment.

以上のようなウェハW上におけるスリット状のスポット
光の位置の変化(特に長手方向と直交する計測方向の変
化)は、上述したレチクルRに対する照明光しBの垂直
入射位置を求める方法と同様である。
The above-mentioned change in the position of the slit-shaped spot light on the wafer W (particularly the change in the measurement direction perpendicular to the longitudinal direction) is similar to the method of determining the vertical incident position of the illumination light beam B on the reticle R described above. be.

すなわち、ウェハステージ24を移動させて検出部5.
4に投影レンズ22によって結像されたスリット状スポ
ット光が入射するようにしたときの垂直入射状態では、
スリット状スポット光と各スリット56.58が平行に
一致するためスリット56.58を透過してディテクタ
60.62に入射する光量が最大となる。
That is, by moving the wafer stage 24, the detection unit 5.
In the vertical incidence state when the slit-shaped spot light imaged by the projection lens 22 is made to enter 4,
Since the slit-shaped spot light and each slit 56.58 are parallel to each other, the amount of light transmitted through the slit 56.58 and incident on the detector 60.62 is maximized.

そこで、振動ミラー26を振動させたときのディテクタ
60.62の出力波形は、ディテクタ46の出力による
計測位置に対して、第12図の(C) 、(D)に各々
示すようになる。
Therefore, the output waveforms of the detectors 60 and 62 when the vibrating mirror 26 is vibrated are as shown in FIGS. 12(C) and 12(D), respectively, with respect to the measurement position based on the output of the detector 46.

これらの図において、ディテクタ60のピーク位置RC
と、ディテクパ夕62のピーク位置RDとの平均位置(
RC+RD)/2を求めるようにすれば、これを上記ス
リット状スポット光SWU。
In these figures, the peak position RC of the detector 60
and the peak position RD of the detecting pattern 62 (
RC+RD)/2, this is the slit-shaped spot light SWU.

SWDの垂直照明位置とすることかできる。以下、かか
る垂直照明位置をβで表わすこととする。
It can also be a vertical illumination position of the SWD. Hereinafter, this vertical illumination position will be expressed as β.

(RC+RD)/2−β・・・・・・・・・・・・・・
・・・・(2)以上のようにして求めたαおよびβを考
慮してアライメントを行うようにすれば、第9図に示す
ずれ量DAを良好に補正することができる。すなわち、 α−β=γ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・(3)を考慮して、レチク
ルRに対するウェハWのショット領域Eのアライメント
位置を決定するよう゛にする。
(RC+RD)/2-β・・・・・・・・・・・・・
(2) If the alignment is performed in consideration of α and β obtained as described above, the deviation amount DA shown in FIG. 9 can be favorably corrected. In other words, α−β=γ・・・・・・・・・・・・・・・・・・
Taking into account (3), the alignment position of the shot area E of the wafer W with respect to the reticle R is determined.

次に、上記装置の全体動作について説明する。Next, the overall operation of the above device will be explained.

まず、検出部54にスリット状スポット光SWU、SW
Dが入射するようにウェハステージ、24を移動して振
動ミラー26の振動を行うと、レチクルRのレチクルマ
ークRMX%RMYに入射する照明光LBが第5図の如
く連続的に傾斜する。これによって、レチクルR上下に
形成されたスポットSU%SDの位置が変化し、グレー
テング42、スリット44.50、および検出部54上
におけるスポット位置が夫々変化することとなる。
First, the detection unit 54 receives the slit-shaped spot lights SWU and SW.
When the wafer stage 24 is moved and the vibrating mirror 26 is vibrated so that the beam D is incident, the illumination light LB incident on the reticle mark RMX%RMY of the reticle R is continuously tilted as shown in FIG. As a result, the positions of the spots SU%SD formed on the top and bottom of the reticle R change, and the spot positions on the grating 42, the slits 44, 50, and the detection section 54 change, respectively.

これらスポット位置の変化は、ディテクタ48.52.
46.60.62で各々検出され、アンプ64B〜64
E、78に各々入力されて信号増幅、が行われる。
These spot position changes are detected by detectors 48, 52.
46, 60, and 62, respectively, and the amplifiers 64B to 64
The signals are input to E and 78, respectively, and signal amplification is performed.

アンプ78の出力は、パルス化回路80に入力されて、
位置を示すパルスがカウンタ82の他に、ADC66B
〜66Eにサンプルパルスとして各々入力される。
The output of the amplifier 78 is input to a pulsing circuit 80,
In addition to the counter 82, the pulse indicating the position is sent to the ADC 66B.
~66E are each input as sample pulses.

ADC66B〜68Eでは、入力されるサンプルパルス
のタイミングに同期して入力信号のディジタル化が行わ
れ、第12図に示した信号波形が、ディジタル信号とし
て、RAM68B〜68Hに各々格納される。このと籾
のアドレスは、カウンタ82のカウント値によって指定
される。すなわち、カウンタ82のカウント値が位置デ
ータであり、これに対応する波形データが該当するアド
レスに格納されることとなる。
The ADCs 66B to 68E digitize the input signals in synchronization with the timing of the input sample pulses, and the signal waveforms shown in FIG. 12 are stored as digital signals in the RAMs 68B to 68H, respectively. The address of this paddy is specified by the count value of the counter 82. That is, the count value of the counter 82 is position data, and the waveform data corresponding to this is stored at the corresponding address.

次に、波形処理部70では、RAM68B〜88Hに格
納された波形データが各々読み出され、まず、上述した
照明光LB及びスリット状スポット光SWU、SWDの
垂直照明位置α、βおよびオフセット量γが各々演算さ
れる。
Next, in the waveform processing unit 70, the waveform data stored in the RAMs 68B to 88H are read out, and first, the vertical illumination positions α and β of the illumination light LB and the slit-shaped spot lights SWU and SWD and the offset amount γ are are calculated respectively.

他方、ウェハステージ24を移動してウェハマークEM
X、EMYにスリット状スポット光SWUが入射するよ
うにしくこのときクエへ面でスポット光SWDの光束は
大きくデフォーカスしている)、以上のような振動ミラ
ー26の振動が行われると、ウェハWのウェハマークE
MX。
On the other hand, move the wafer stage 24 to mark the wafer mark EM.
The slit-shaped spot light SWU is incident on X and EMY (at this time, the luminous flux of the spot light SWD is largely defocused on the square plane), and when the vibrating mirror 26 is vibrated as described above, the wafer W wafer mark E
MX.

EMYからの検出光がディテクタ34に入射する。この
ディテクタ34の出力波形は、例えば第12図の(E)
に示すようになる。この波形のピーク位置をREとする
と、 (RA+RB)/2+γ−RE・・・・・・・・・・・
・(4)が、レチクルRとウェハWのショット領域Eと
の位置ずれ量を表わすこととなる。
Detection light from EMY enters the detector 34. The output waveform of this detector 34 is, for example, (E) in FIG.
It becomes as shown in . If the peak position of this waveform is RE, then (RA+RB)/2+γ-RE...
- (4) represents the amount of positional deviation between the reticle R and the shot area E of the wafer W.

以上のようにして、レチクルRとウェハWのショット領
域Eとの位置ずれ量DAが、波形処理部70で演算され
る。
As described above, the amount of positional deviation DA between the reticle R and the shot area E of the wafer W is calculated by the waveform processing unit 70.

この位置ずれ量は、駆動制御部72に入力される。駆動
制御部72では、かかる入力に基いて、位置検出器74
によってモニターされているウェハステージ24の座標
位置を考慮しながら、駆動モータ76に対する駆動指令
が行われ、上記位置ずれ3iDAの修正が行われてアラ
イメントが終了することとなる。
This positional deviation amount is input to the drive control section 72. In the drive control unit 72, based on this input, the position detector 74
A drive command is issued to the drive motor 76 while taking into account the coordinate position of the wafer stage 24 monitored by the wafer stage 24, the positional deviation 3iDA is corrected, and the alignment is completed.

次に、レチクルRの回路パターンの露光が行われるが、
露光光LAは、ダイクロイックミラー20を介してレチ
クルRに入射するため、第2図の従来技術のような光学
素子の待避を行う必要はない。
Next, the circuit pattern of reticle R is exposed.
Since the exposure light LA is incident on the reticle R via the dichroic mirror 20, there is no need to evacuate the optical element as in the prior art shown in FIG.

以上説明したように、この実施例によれば、露光光LA
を反射し、照明光LBを透過するダイクロイックミラー
を配置して露光光とアライメント用の照明光とを分離し
ているので、露光中においてもアライメントを続行する
ことができる。
As explained above, according to this embodiment, the exposure light LA
Since the exposure light and the alignment illumination light are separated by disposing a dichroic mirror that reflects the illumination light LB and transmits the illumination light LB, alignment can be continued even during exposure.

また、投影光学系に対するアライメント用照明光の色収
差を補正するため、フレネルパターンをレチクルR上に
配置したので、補正用光学素子等が不要となり、その構
成が容易となる。
Furthermore, in order to correct the chromatic aberration of the illumination light for alignment with respect to the projection optical system, a Fresnel pattern is placed on the reticle R, so that a correction optical element or the like is not required, and the configuration is simplified.

更に、非露光波長の光でアライメントが行われるため、
露光光を吸収するような特殊レジスト等が使用される場
合でも何ら不都合なく良好にアライメントを行うことが
できるという効果がある。
Furthermore, since alignment is performed using light at non-exposure wavelengths,
Even when a special resist or the like that absorbs exposure light is used, there is an effect that alignment can be performed satisfactorily without any inconvenience.

また、レチクルRの上下に形成されるスポットの検出、
ウェハWからの検出光の検出に当たっては、かかるスポ
ットを利用して、走査位置検出用のサンプリングパルス
を発生させることとしたので、装置の機械的ないし光学
的変動による測定への影響が低減され、精度の高いアラ
イメントを行うことができる。
In addition, detection of spots formed above and below the reticle R,
When detecting the detection light from the wafer W, such a spot is used to generate a sampling pulse for scanning position detection, so that the influence of mechanical or optical fluctuations of the device on the measurement is reduced. Highly accurate alignment can be performed.

なお、この発明は何ら上記実施例に限定されるものでは
なく、例えば上記実施例において、を辰勤ミラー26の
振動による照明光LBの走査に変えて、ウェハステージ
24の移動による走査を行うようにしてもよい、具体的
には、レチクルRに照明光LBが垂直に入射するように
調整した状態で、かかる照明スポット下をウェハマーク
が移動するようにする。
Note that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments; for example, in the above-mentioned embodiments, scanning may be performed by moving the wafer stage 24 instead of scanning the illumination light LB by the vibration of the mirror 26. Specifically, the illumination light LB is adjusted to be perpendicularly incident on the reticle R, and the wafer mark is moved under the illumination spot.

このようなステージ移動による方法は、振動ミラーによ
る方法と比較して、振動ミラーとその駆動部分を必要と
しない点で有利であるが、ステージ移動を行うために、
露光中はアライメントを行うことができない点で不利で
ある。
This method of moving the stage has an advantage over the method of using a vibrating mirror in that it does not require a vibrating mirror and its driving part, but in order to move the stage,
This is disadvantageous in that alignment cannot be performed during exposure.

また、アライメント用のスポット光の走査位置を、第1
3図に示す手段で測定するようにしてもよい。この例は
、第1図の実施例において、グレーテング42上におけ
る照明光LBとフレネルパターンで作られたスポットの
径が大きく、良好に位置パルスを得ることができない場
合に有効である。
In addition, the scanning position of the spot light for alignment is
The measurement may be performed using the means shown in FIG. This example is effective when, in the embodiment shown in FIG. 1, the diameter of the spot created by the illumination light LB and the Fresnel pattern on the grating 42 is large and it is difficult to obtain a good position pulse.

第13図において、振動ミラー100は、表裏に鏡面を
有しており、図の上方から入射する照明光LBは図の右
方に反射され、図の左方から入射する走査位置検出用の
検出光は図の下方に反射され、集光レンズ102を介し
て、グレーテング104に入力するように構成されてい
る。振動ミラー100の振動に伴って、グレーテング1
04上の検出光スポットも移動し、良好に走査位置検出
用のパルス信号を得ることができる。
In FIG. 13, the vibrating mirror 100 has mirror surfaces on the front and back, and the illumination light LB incident from the top of the figure is reflected to the right side of the figure, and the illumination light LB incident from the left side of the figure is used for scanning position detection. The light is reflected downward in the figure and is configured to enter a grating 104 via a condenser lens 102. As the vibrating mirror 100 vibrates, the grating 1
The detection light spot on 04 also moves, and a pulse signal for scanning position detection can be obtained satisfactorily.

その他、一定の時間間隔で走査位置検出用のサンプルパ
ルスを発生させるようにしてもよい。
Alternatively, sample pulses for scanning position detection may be generated at regular time intervals.

また、レチクルマークとしては、フレネルパターンの他
、レンズ効果を奏するものであればどのようなものでも
よい。
In addition to the Fresnel pattern, the reticle mark may be of any type as long as it has a lens effect.

更に、上記実施例では、オフセット量を検出するために
、レチクルRの上下に形成されたアライメント光のスポ
ットSU、SDの移動状態を検出しているが、基本的に
は、スポットSU、SDのいずれか一方の移動を検出す
ればよい。
Furthermore, in the above embodiment, in order to detect the offset amount, the movement state of the alignment light spots SU and SD formed above and below the reticle R is detected, but basically, the movement state of the spots SU and SD of the alignment light formed above and below the reticle R is detected. It is sufficient to detect movement of either one.

[発明、の効果] 以上説明したように、この発明によれば、マスクにレン
ズ効果を有するパターンを形成し、これによって露光波
長と異る波長の光をアライメント用の照明光として用い
た場合に投影光学系に生ずる色収差を補正するとともに
、アライメント用照明光又は特殊パターンによって作ら
れたスポットを走査してマスクと感光基板との相対的な
位置情報を得ることとしたので、格別な補正光学系を必
要とせず、精度のよい良好なアライメントを行うことが
できるという効果がある。更に露光中にもアライメント
を続けることができるといった利点もある。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, a pattern having a lens effect is formed on a mask, so that when light of a wavelength different from the exposure wavelength is used as illumination light for alignment, In addition to correcting the chromatic aberration that occurs in the projection optical system, we decided to scan a spot created by the alignment illumination light or a special pattern to obtain relative positional information between the mask and the photosensitive substrate, so we created a special correction optical system. This has the advantage that good alignment with high accuracy can be performed without the need for. Another advantage is that alignment can be continued even during exposure.

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

第15図は、この発明の光学的構成部分を示す構成図、
第2図は従来の装置例を示す構成図、第3図はレチクル
の例とアライメント光の入射の様子を示す斜視図、第4
図はレチクルマークのパターン例を示す平面図、第5図
は振動ミラーの振動によるアライメント光の振動を示す
説明図、第6図は検出部の構成とアライメント光の入射
状態を示す斜視図、第7図はパルスによる位置検出の動
作を示す線図、第8図はウェハの一例を示す斜視図、第
9図はウェハマークの一例を示す部分斜視図、第10図
は上記実施例の電気的構成部分を示すブロツック図、第
11図は投影レンズの色収差補正の説明図、第12図は
アライメント時の作用を示す線図、第13図は他の位置
検出手段を示す説明図である。 20・・・ダイクロイックミラー、22・・・投iレン
ズ、24・・・ウェハステージ、26・・・振動ミラー
、34.46,48.52,60.62・・・ディテク
タ、42・・・グレーテング、44,50,58゜58
・・・スリット、70・・・波形IA理部、72・・・
駆動制御部、LA・・・露光光、LB・・・アライメン
ト光、LC・・・検出光、R・・・レチクル、RMX、
RMY・・・レチクルマーク、SU、SD・・・スポッ
ト、W・・・ウェハ、EMX、EMY…ウェハマーク。
FIG. 15 is a configuration diagram showing the optical components of this invention,
FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a conventional device, FIG. 3 is a perspective view showing an example of a reticle and how alignment light is incident, and FIG.
The figure is a plan view showing an example of a pattern of a reticle mark, FIG. 5 is an explanatory diagram showing the vibration of alignment light due to vibration of a vibrating mirror, FIG. 7 is a diagram showing the operation of position detection using pulses, FIG. 8 is a perspective view showing an example of a wafer, FIG. 9 is a partial perspective view showing an example of a wafer mark, and FIG. 10 is an electrical diagram of the above embodiment. FIG. 11 is a block diagram showing the constituent parts, FIG. 11 is an explanatory diagram of chromatic aberration correction of the projection lens, FIG. 12 is a diagram showing the action during alignment, and FIG. 13 is an explanatory diagram showing other position detection means. 20... Dichroic mirror, 22... Throwing lens, 24... Wafer stage, 26... Vibration mirror, 34.46, 48.52, 60.62... Detector, 42... Gray Proboscis, 44, 50, 58° 58
...Slit, 70...Waveform IA science department, 72...
Drive control unit, LA...exposure light, LB...alignment light, LC...detection light, R...reticle, RMX,
RMY...Reticle mark, SU, SD...Spot, W...Wafer, EMX, EMY...Wafer mark.

Claims (1)

【特許請求の範囲】  マスクと感光基板とを、感光基板における感光波長と
異なる波長の照明光により、投影光学系を介してアライ
メントする装置において、 前記感光波長と前記照明光の波長との相違により生じる
前記投影光学系の色収差量に対応した固有の焦点距離を
有するとともに、前記照明光の照射により空間中に所定
形状の光スポットを形成するレンズ特性を有する特殊パ
ターンを、前記マスクに形成するとともに、 該マスクの特殊パターンに対する照明光の入射角を連続
的に変化させる走査手段と、 前記特殊パターンによる光スポットが前記感光基板上に
形成されたマークを走査したときに、該マークから発生
する検出光を受光する第1の光電検出手段と、 前記光スポットもしくはその共役像を受光し、前記走査
手段の作用によって変化する該光スポットもしくはその
共役像の走査位置を表わす信号を出力する第2の光電検
出手段と、 前記光スポットの共役像を前記マスクの照明光入射側で
受光し、前記特殊パターンに照明光が垂直照明された場
合の前記光スポットの共役像の位置を表わす信号を出力
する第3の光電検出手段と、 前記光スポットの共役像を前記感光基板側で受光し、該
光スポットの共役像の垂直投影位置を表わす信号を出力
する第4の光電検出手段と、前記第3および第4の光電
検出手段の出力信号を、前記第2の光電検出手段の出力
信号と対応させて検出し、この検出結果から前記マスク
と基板とのアライメントオフセット量を計測するオフセ
ット検出手段と、 前記第1光電検出手段の出力信号を、前記 第2光電検出手段の出力信号と対応させて検出し、この
検出結果と前記オフセット量とに基いて、前記マスクと
感光基板との相対的な位置情報を得る位置検出手段とを
備えたことを特徴とするアライメント装置。
[Scope of Claims] An apparatus for aligning a mask and a photosensitive substrate via a projection optical system using illumination light having a wavelength different from the wavelength at which the photosensitive substrate is sensitive, comprising: forming on the mask a special pattern having a unique focal length corresponding to the amount of chromatic aberration of the projection optical system that occurs, and having lens characteristics that form a light spot of a predetermined shape in space by irradiation with the illumination light; , a scanning means for continuously changing the incident angle of illumination light with respect to the special pattern of the mask, and detection generated from the mark formed on the photosensitive substrate when a light spot formed by the special pattern scans the mark. a first photoelectric detection means that receives light; and a second photoelectric detection means that receives the light spot or its conjugate image and outputs a signal representing the scanning position of the light spot or its conjugate image that changes due to the action of the scanning means. a photoelectric detection means; receiving a conjugate image of the light spot on the illumination light incident side of the mask, and outputting a signal representing the position of the conjugate image of the light spot when the special pattern is vertically illuminated with illumination light; a third photoelectric detection means; a fourth photoelectric detection means for receiving a conjugate image of the light spot on the photosensitive substrate side and outputting a signal representing a vertical projection position of the conjugate image of the light spot; and offset detection means for detecting the output signal of the fourth photoelectric detection means in correspondence with the output signal of the second photoelectric detection means, and measuring the amount of alignment offset between the mask and the substrate from the detection result; The output signal of the first photoelectric detection means is detected in correspondence with the output signal of the second photoelectric detection means, and the relative position between the mask and the photosensitive substrate is determined based on the detection result and the offset amount. An alignment device comprising: position detection means for obtaining information.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020038061A (en) * 2000-11-16 2002-05-23 박종섭 Measurement mark for pattern misalignment of expose apparatus
JP2005059043A (en) * 2003-08-11 2005-03-10 Daihatsu Motor Co Ltd Positioning device and carrying pallet

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