JPH03215929A - Alignment device - Google Patents

Alignment device

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JPH03215929A
JPH03215929A JP2011529A JP1152990A JPH03215929A JP H03215929 A JPH03215929 A JP H03215929A JP 2011529 A JP2011529 A JP 2011529A JP 1152990 A JP1152990 A JP 1152990A JP H03215929 A JPH03215929 A JP H03215929A
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JP
Japan
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wafer
reticle
alignment
alignment mark
mark
Prior art date
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Application number
JP2011529A
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Japanese (ja)
Inventor
Makoto Torigoe
真 鳥越
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2011529A priority Critical patent/JPH03215929A/en
Publication of JPH03215929A publication Critical patent/JPH03215929A/en
Pending legal-status Critical Current

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

Abstract

PURPOSE:To cut down the length of an optical path in the air thereby enabling an alignment to be made with high precision by a method wherein the effect of color aberation in a projection optical system is averted by making use of multiple reflection members arranged in the space on the reticle side of the projection optical system so that an wafer surface and a reticle surface may have an almost cooperative relation through the intermediary of the multiple reflection members. CONSTITUTION:An image of a wafer alignment mark 10 is made on the part near a reticle alignment mark 2a on a reticle surface while the image of relative positions of both marks or the wafer alignment mark 10 is made on a reference mark arranged on the space on the reticle 2 side of a projection lens system 1 or an image pick-up element 12 surface to detect said relative positions. In order to make an alignment of a wafer 3, multiple reflection members 7 are arranged in the space on the reticle 2 side so that the wafer alignment mark 10 and the reticle alignment mark 2a or the wafer alignment mark 10 and the reference mark or the image pick-up element 12 may have a substantially conjugated relation to each other. Through these procedures, the image of the wafer alignment mark 10 can be successfully made on the part near the reticle alignment mark 2a thereby enabling the alignment to be made with high precision.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は半導体製造装置においてレチクルとウェハとの
アライメント(位置合わせ)を行うアライメント装置に
関し、特に露光光てある第1波長光により照明されたレ
チクル面上のパターンをウェハ面上に縮少投影する投影
レンズ系を介して、第1波長光と波長の異なる第2波長
光を用いてレチクルとウェハとの位置関係もしくは半導
体製造装置内に配置された基準マークとウェハとの位置
関係を検出するようにしたアライメント装置に関するも
のてある。
Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to an alignment device for aligning a reticle and a wafer in semiconductor manufacturing equipment, and in particular to an alignment device that is illuminated with first wavelength light as exposure light. Through a projection lens system that reduces and projects the pattern on the reticle surface onto the wafer surface, a second wavelength light having a different wavelength from the first wavelength light is used to place the pattern between the reticle and the wafer or in the semiconductor manufacturing equipment. The present invention relates to an alignment device that detects the positional relationship between a reference mark and a wafer.

(従来の技m) 最近、半導体素子の高集積化に伴いウェハ面上に形成さ
れる電子回路パターンの微細化がより強く要求されてい
る。このうちパターンの高微細化が有望視されている縮
少投影型露光装置(ステッパー)においては投影解像線
幅の微細化と共にそれを達成する為のレチクルとウェハ
のアライメントの高精度化が要求されている。
(Conventional Technique m) Recently, as semiconductor devices have become highly integrated, there has been a strong demand for miniaturization of electronic circuit patterns formed on wafer surfaces. Among these, reduction projection exposure equipment (steppers), which are promising for finer patterns, require finer projection resolution line widths and higher precision alignment of the reticle and wafer to achieve this. has been done.

本出願人は先に例えば特開昭58−25638号公報や
特開昭63−32303号公報等において高精度なアラ
イメント装置を提案している。
The present applicant has previously proposed a highly accurate alignment device, for example, in Japanese Patent Laid-Open Nos. 58-25638 and 63-32303.

レチクルとウェハとのアライメント方法には種々の方法
があるが原理的には露光光を用いて投影レンズ系を介し
て露光領域内でレチクルとウェハの双方のアライメント
パターンを同時に観察して行うのが、露光状態をそのま
ま再現した状態で行っていることになり、計測誤差が生
じなく最も好ましい方法である。
There are various methods for aligning the reticle and wafer, but in principle the alignment pattern of both the reticle and wafer is observed simultaneously within the exposure area using exposure light through a projection lens system. This is the most preferable method as it does not cause any measurement errors since the exposure conditions are reproduced as they are.

(発明が解決しようとする問題点) 一般にレチクル面上のパターンをウェハ而上に露光する
際にレジスト層内において定在波が発生するのを防止し
、解像力の劣化を防ぐ為にウェハ面においては露光波長
に対する反射率が低くなるように設定されている。又露
光波長を用いてアライメントを行うとアライメントマー
クが露光されてしまう為にアライメント光には一般に露
光波長と異なる波長光が用いられている。
(Problems to be Solved by the Invention) In general, when exposing a pattern on a reticle surface onto a wafer, it is necessary to prevent standing waves from being generated within the resist layer and to prevent deterioration of resolution. is set so that the reflectance for the exposure wavelength is low. Furthermore, if alignment is performed using the exposure wavelength, the alignment mark will be exposed, so generally a wavelength light different from the exposure wavelength is used as the alignment light.

露光波長は高解像力化を図る為に通常紫外域若しくは紫
外域より短い波長を用い、アライメント用の波長にはそ
れよりも長い可視域の波長が用いられている。
In order to achieve high resolution, the exposure wavelength is usually in the ultraviolet region or a wavelength shorter than the ultraviolet region, and the longer wavelength in the visible region is used as the alignment wavelength.

股に投影レンズ系はレチクル面上のパターンをウェハ面
上に投影する際、露光波長を用いたときに最も良好なる
収差補正がなされるように設計されている. 従って露光波長光と異なる一般に長い波長のアライメン
ト波長光を用い投影光学系を介してアライメントを行う
と投影レンズ系の色収差の為に、ウェハ面上のウェハア
ライメントマークはレチクル面よりも上方(投影レンズ
系よりも遠ざかる方向)に結像してしまう。この為レチ
クル面上のレチクルアライメントマークとウェハアライ
メントマークの双方を同時に観察するのが難しくなり、
アライメント精度が低下してくるという問題点があった
The projection lens system at the crotch is designed to provide the best aberration correction when using the exposure wavelength when projecting the pattern on the reticle surface onto the wafer surface. Therefore, if alignment is performed through a projection optical system using alignment wavelength light, which generally has a long wavelength different from the exposure wavelength light, the wafer alignment mark on the wafer surface will be placed above the reticle surface (projection lens The image will be formed in a direction that is farther away than the system. This makes it difficult to observe both the reticle alignment mark and the wafer alignment mark on the reticle surface at the same time.
There was a problem that alignment accuracy decreased.

又レチクル面以外の位置にウェハアライメントマーク像
を形成して、基準マークとの位置関係を検出したり、ウ
ェハアライメントマークを撮像素子面上に形成し、撮像
素子面上におけるウェハアライメントマークの結像位置
を検出してアライメントを行う場合でも結像点までの光
路長が長くなる為、例えば空気の揺らぎの悪影響を受け
易く、アライメント精度が低下してくるという問題点が
あった。
In addition, a wafer alignment mark image is formed at a position other than the reticle surface to detect the positional relationship with the reference mark, or a wafer alignment mark is formed on the image sensor surface and the wafer alignment mark image is formed on the image sensor surface. Even when alignment is performed by detecting the position, the optical path length to the imaging point is long, so it is susceptible to the adverse effects of, for example, air fluctuations, and there is a problem in that alignment accuracy decreases.

この他投影レンズ系の色収差の影響はウェハアライメン
トマークの結像点の違いだけではなく、色の球面収差を
はじめとする諸収差にも悪影響を及ぼし、アライメント
波長における結像点における光学性能を悪化させるとい
う問題点があった。
In addition, the influence of chromatic aberration of the projection lens system not only affects the difference in the imaging point of the wafer alignment mark, but also adversely affects various aberrations such as chromatic spherical aberration, which deteriorates the optical performance at the imaging point at the alignment wavelength. There was a problem with letting it work.

本発明は投影レンズ系を介してウェハとレチクルのアラ
イメントを行う際、投影光学系のレチクル側の空間内に
多重反射部材を配置し、該多重反射部材を利用すること
により、投影光学系の色収差(軸上色収差)の影響を排
除し、ウェハ面とレチクル面とが該多重反射部材を介し
て略共役関係となるようにし、空気中における光路長の
短縮化を図り、例えば空気の揺らぎによる悪影響を軽減
し、高精度のアライメントを可能としたアライメント装
置の提供を目的とする。
In the present invention, when aligning a wafer and a reticle through a projection lens system, a multiple reflection member is placed in a space on the reticle side of the projection optical system, and by using the multiple reflection member, chromatic aberration of the projection optical system can be reduced. (axial chromatic aberration), the wafer surface and reticle surface are brought into a substantially conjugate relationship via the multiple reflection member, and the optical path length in the air is shortened. The purpose of the present invention is to provide an alignment device that reduces the amount of stress and enables highly accurate alignment.

(問題点を解決するための手段) 本発明のアライメント装置は第1波長光で照明されたレ
チクル面上のパターンをウェハ面上に投影する投影レン
ズ系を介して該第1波長光よりも長い波長の第2波長光
で該ウェハ而Jlのウェハアライメントマークの像を該
レチクル面上のレチクルアライメントマーク近傍に形成
し、双方の位置関係又は該ウェハアライメントマークの
像を該投影レンズ系のレチクル側の空間内に配置した基
準マーク若しくは撮像素子面上に形成し、双方の位置関
係を検出手段で検出し、該ウェハのアライメントを行う
際、該投影レンズ系のレチクル側の空間内に多重反射部
材を設け、該ウェハアライメントマークと該レチクルア
ライメントマークとが該多重反射部材を介し略共役関係
に又は該ウェハアライメントマークと該基準マーク若し
くは略撮像素子とが該多重反射部材を介し略共役関係に
なるようにしたことを特徴としている。
(Means for Solving the Problems) The alignment apparatus of the present invention projects a pattern on a reticle surface illuminated with light of a first wavelength onto a wafer surface. An image of the wafer alignment mark of the wafer is formed near the reticle alignment mark on the reticle surface using second wavelength light, and the positional relationship between the two or the image of the wafer alignment mark is formed on the reticle side of the projection lens system. When aligning the wafer by detecting the positional relationship between the reference marks or the image sensor surface, a multiple reflection member is placed in the space on the reticle side of the projection lens system. the wafer alignment mark and the reticle alignment mark are in a substantially conjugate relationship via the multiple reflection member, or the wafer alignment mark and the reference mark or the imaging device are in a substantially conjugate relationship via the multiple reflection member. It is characterized by the fact that

この他本発明では前記ウェハアライメントマークを回折
格子より構成し前記ウェハアライメントマークからの回
折光のうち絶対値が同じで異符号の1組の次数の回折光
を用いていることを特徴としている。
In addition, the present invention is characterized in that the wafer alignment mark is composed of a diffraction grating, and a set of diffracted lights of orders having the same absolute value and different signs among the diffracted lights from the wafer alignment mark are used.

(実施例) 第1図は本発明を縮少投影型露光装置(ステッパー)に
適用したときの一実施例の正面概略図5第2図は第1図
の側面概略図である。
(Embodiment) FIG. 1 is a schematic front view of an embodiment of the present invention applied to a reduced projection type exposure apparatus (stepper). FIG. 2 is a schematic side view of FIG. 1.

図中2はレチクルであり、その而」二には電子回路パタ
ーンとその周辺部の一部にはウェハ3とのアライメント
を行う為のレチクルアライメントマーク2aが形成され
ている。lは投影レンズ系であり、第1波長光である露
光波長光(例えばg線、波長436nm)を用いてレチ
クル2面上のパターンをウェハ3面上に縮少投影すると
きに良好なる収差補正がなされるように設計されている
In the figure, numeral 2 denotes a reticle, and reticle alignment marks 2a for alignment with the wafer 3 are formed on an electronic circuit pattern and a part of its periphery. 1 is a projection lens system, which provides good aberration correction when reducing and projecting the pattern on the 2nd surface of the reticle onto the 3rd surface of the wafer using exposure wavelength light (for example, G-line, wavelength 436 nm), which is the first wavelength light. is designed to be done.

即ち投影レンズ系lはレチクル2とウェハ3とが露光波
長に対して良好なる共役関係になるように収差補正され
ている。4はXYZステージてありウェハ3を載置し、
所定方向に駆動制御している。5は定盤でありXYZス
テージ4を載置している。
That is, the projection lens system 1 has aberrations corrected so that the reticle 2 and the wafer 3 have a good conjugate relationship with respect to the exposure wavelength. 4 is an XYZ stage on which wafer 3 is placed;
The drive is controlled in a predetermined direction. 5 is a surface plate on which the XYZ stage 4 is placed.

6は露光光を放射する照明装置でレチクル2の上方に配
置されており、レチクル2面上の電子回路パターンを照
明している。
Reference numeral 6 denotes an illumination device that emits exposure light, which is disposed above the reticle 2 and illuminates the electronic circuit pattern on the surface of the reticle 2.

以上の各要素1〜6はステッパーの一要素を構成してい
る。
Each of the above elements 1 to 6 constitutes one element of the stepper.

次にアライメント系について説明する。Next, the alignment system will be explained.

11はアライメント光源であり露光波長光とは異った長
い波長光(第2波長光)を放射する、例えばHe−Ne
レーザ(波長632.8nm)てある。2lはハーフミ
ラー面を有する光分割器、22はミラーである。8は対
物レンズであり、アライメント光源11から放射された
アライメン1〜光を光分割器21、ミラー22、そして
レチクル2を介してガラスブロックより成る多重反射部
材7に入射させている。多重反射部材7は入射面と射出
面の一部に反射面7a、7b(図中太線部)を有してお
り、第2図の′点線で示す露光光束を遮らない領域に配
置されている。多重反射部材7は反射而7a、7bの少
なくとも一方の面で、ウェハからのアライメント光を少
なくとも2回反射させる。多重反射部材7に入射したア
ライメント光は反射面7a、7bで多重反射した後射出
し、投影レンズlを介してウェハ3面上のウェハアライ
メントマーク10を照明する。ウェハアライメントマー
ク10に入射したアライメント光は反躬し、その反射光
は元の光路を逆光し投影レンズ系1に入射する。
11 is an alignment light source that emits long wavelength light (second wavelength light) different from the exposure wavelength light, for example, He-Ne.
A laser (wavelength: 632.8 nm) is used. 2l is a light splitter having a half mirror surface, and 22 is a mirror. Reference numeral 8 denotes an objective lens, which causes the alignment light 1 to emitted from the alignment light source 11 to be incident on a multiple reflection member 7 made of a glass block via a light splitter 21, a mirror 22, and a reticle 2. The multiple reflection member 7 has reflection surfaces 7a and 7b (thick lined portions in the figure) on part of the entrance surface and the exit surface, and is arranged in an area that does not block the exposure light flux shown by the dotted line ' in FIG. 2. . The multiple reflection member 7 reflects the alignment light from the wafer at least twice on at least one surface of the reflectors 7a and 7b. The alignment light incident on the multiple reflection member 7 is reflected multiple times on the reflection surfaces 7a and 7b and then exits, illuminating the wafer alignment mark 10 on the surface of the wafer 3 via the projection lens l. The alignment light incident on the wafer alignment mark 10 is reflected, and the reflected light reverses the original optical path and enters the projection lens system 1.

このときウェハアライメントマーク1oの像は投影レン
ズ系1の色収差の影響でレチクル2の1二方(投影レン
ズ系lから遠ざかる方向)に結像するが、本実施例では
投影レンズ系Iから射出したアライメント光をその形状
を適切に構成した多重反射部材7を介して多重反射させ
た後、射出させるようにし、これによりウェハアライメ
ントマク10の像10aがレチクル2面上のレチクルア
ライメントマーク2a近傍に結像するようにしている。
At this time, the image of the wafer alignment mark 1o is formed in two directions of the reticle 2 (in the direction away from the projection lens system I) due to the influence of the chromatic aberration of the projection lens system 1; however, in this embodiment, the image of the wafer alignment mark 1o is The alignment light is multiple-reflected through a multi-reflection member 7 having an appropriately configured shape, and then emitted, whereby an image 10a of the wafer alignment mask 10 is focused near the reticle alignment mark 2a on the reticle 2 surface. I try to visualize myself.

そしてこのレチクル2面上に結像したウェハアライメン
トマーク10の像10aとレヂクルアライメントマーク
2aの双方を結像レンズ8によりミラー22、光分割器
21を介して観察系の一部を構成する撮像素子12面上
に結像させている。
Both the image 10a of the wafer alignment mark 10 and the reticule alignment mark 2a formed on the two surfaces of the reticle are viewed by the imaging lens 8 via the mirror 22 and the light splitter 21, forming part of an observation system. An image is formed on the surface of the image sensor 12.

そして双方のアライメントマーク10a、2aを観察す
ることによりウェハ3とレチクル2のアライメントを行
っている。
The wafer 3 and reticle 2 are aligned by observing both alignment marks 10a and 2a.

このように本実施例では投影レンズ系lの色収差により
ウェハアライメントマーク10の像10aがレヂクル2
面から離れた位置に結像するのを多重反射部材7を利用
してレチクル2面のレチクルアライメントマーク2a近
傍に結像させることにより、双方のアライメントマーク
10a、2aの観察が良好に行なえるようにして、高精
度のアライメントを可能としている。
As described above, in this embodiment, the image 10a of the wafer alignment mark 10 is caused by the chromatic aberration of the projection lens system l.
By using the multiple reflection member 7 to form an image in the vicinity of the reticle alignment mark 2a on the two surfaces of the reticle instead of focusing the image at a position away from the surface, both alignment marks 10a and 2a can be observed well. This enables highly accurate alignment.

11 特に、本実施例においてアライメント光による投影レン
ズ系lの色の球面収差の影響により、ウェハアライメン
トマーク10の結像光束の収差が大きくなってくる場合
にはウェハアライメントマーク10を回折格子より構成
するのが良い。そして回折格子からの絶対値が同じで異
符合の1 allの次数の回折光(例えば±1次回折光
)がレチクル2面上で交わうように多重反射部材7の形
状を構成するのが良い。
11 In particular, in this embodiment, when the aberration of the imaging light beam of the wafer alignment mark 10 becomes large due to the influence of the chromatic spherical aberration of the projection lens system l caused by the alignment light, the wafer alignment mark 10 is constructed from a diffraction grating. It's good to do that. It is preferable that the shape of the multiple reflection member 7 is configured so that the first-order diffracted lights (for example, ±1st-order diffracted lights) having the same absolute value and different sign from the diffraction grating intersect on the two surfaces of the reticle.

このとき1つの回折格子は1次元方向のみに回折先を発
生させるので1次元の情報しか得られない。そこで第3
図に示すようにウェハショットl3領域内に投影レンズ
系lの光軸1aを通り、互いに直交する2本の線上に各
々回折格子fob、10cのパターンを配置させる。そ
してこのとき投影レンズ糸1のサジタル方向に回折光を
発生させるために回折格子fob.10cのパターンの
長手力向が第3図に示すように投影レンズ系1の光軸1
aと直交ずる線に平行となるように構成するのが良い。
At this time, since one diffraction grating generates diffraction targets only in one-dimensional direction, only one-dimensional information can be obtained. Therefore, the third
As shown in the figure, patterns of diffraction gratings fob and 10c are arranged within the wafer shot region 13 on two lines that pass through the optical axis 1a of the projection lens system 1 and are perpendicular to each other. At this time, a diffraction grating fob is used to generate diffracted light in the sagittal direction of the projection lens thread 1. The longitudinal direction of the pattern 10c is aligned with the optical axis 1 of the projection lens system 1 as shown in FIG.
It is preferable to configure it so that it is parallel to a line perpendicular to a.

I2 又本実施例においてウェハアライメントマーク10を回
折格子より構成したとき、レチクル2面−1二のレチク
ノレアライメントマーク2aをウェハアライメントマー
ク10の回折格子のピッチに結像倍率を掛けたピッチの
回折格子より構成しても良い。これによればレチクル2
からの通過光の先強度が回折格子のピッチに対応した周
期で変化するのでレチクルアライメントマークを通過し
た光の光強度を検出するだけで回折格子のピッチ以下の
範囲内でのアライメントを行うことができる。
I2 Also, in this embodiment, when the wafer alignment mark 10 is composed of a diffraction grating, the reticle alignment mark 2a on the second surface of the reticle 12 has a pitch equal to the pitch of the diffraction grating of the wafer alignment mark 10 multiplied by the imaging magnification. It may also be composed of a diffraction grating. According to this, reticle 2
Since the intensity of the light passing through the reticle changes with a period corresponding to the pitch of the diffraction grating, alignment can be performed within the range below the pitch of the diffraction grating simply by detecting the light intensity of the light passing through the reticle alignment mark. can.

このときXYZステージ4を移動させたり、受光素子を
走査する等して回折格子の像を回折格子のピッチ方向に
走査させることにより、例えば光強度が最大となる位置
を検出すれば相対変化をより高精度に検出することがで
きる。
At this time, by moving the XYZ stage 4 or scanning the light receiving element to scan the image of the diffraction grating in the pitch direction of the diffraction grating, for example, if the position where the light intensity is maximum is detected, the relative change can be further detected. It can be detected with high precision.

尚ウェハアライメントマーク10への光の入射方向は第
1図のようにO次光(光軸1a方向に沿った光)を入射
させて±1次光を検出するようにしても良く、又それと
は逆に±1次光を入射させてO次光を検出するようにし
ても良い。
Note that the direction of light incidence on the wafer alignment mark 10 may be as shown in FIG. 1, in which O-order light (light along the optical axis 1a direction) is made incident and ±1st-order light is detected. Conversely, the O-order light may be detected by inputting the ±1st-order light.

本実施例において多重反射部材゛lとしてガラスブロッ
クを用いただけてはアライメント光てのウェハーレチク
ル間の結像倍率と露光光てのウェハレチクル間の結像倍
率とか大きく異ってくる場合かある。この場合には例え
ば第1図に示すように投影レンズ系1のレチクル2側の
空間内の任意の位置に屈折作用をする倍率補正部材l6
(正レンズ又は負レンズ等)を配置して露光光とアライ
メント光での双方の結像倍率を合致させるのか良い。
In this embodiment, if a glass block is used as the multiple reflection member 1, the imaging magnification between the wafer reticles of the alignment light and the imaging magnification of the exposure light between the wafer reticles may differ greatly. In this case, for example, as shown in FIG. 1, a magnification correction member l6 that performs a refraction action at an arbitrary position in the space on the reticle 2 side of the projection lens system 1.
It would be better to arrange a positive lens or a negative lens to match the imaging magnification of both the exposure light and the alignment light.

特に前述のようにウェハアライメントマーク10を回折
格子より構成した場合、2光束たけの補正て済むので倍
率補正部材l5としては単レンズて十分構成可能でプリ
ズムやミラー等もこの用途に使うことができる。
In particular, when the wafer alignment mark 10 is composed of a diffraction grating as described above, only two beams need to be corrected, so a single lens can be used as the magnification correction member 15, and prisms, mirrors, etc. can also be used for this purpose.

以上の説明はウェハ3面上のウェハアライメントマーク
10の像10aとレチクル2面上のレチクルアライメン
トマーク2aの双方を同時に観察してアライメントを行
う場合を示した。
The above explanation shows the case where alignment is performed by simultaneously observing both the image 10a of the wafer alignment mark 10 on the wafer 3 surface and the reticle alignment mark 2a on the reticle 2 surface.

本発明はこの方式に限らず例えば第4図に示す1 4 ようにウェハ3面上のウェハアライメントマーク10を
投影光学系1のレチクル2側の空間内に配置した基阜マ
ーク14に合わせてアライメントを行うようにしたアラ
イメント系にも同様に適用可能である。
The present invention is not limited to this method; for example, as shown in FIG. It can be similarly applied to an alignment system that performs the following.

同図においては予めレチクル2との位置関係が求められ
ている基準マーク14面上レこウェハアライメントマー
ク10の像10aを結像させ、基準マークl4と像10
aとの位置関係を結像レンズ8により撮像素子12面上
に結像させ、双方を観察しながらアライメントを行い、
これより間接的にマスク3とレチクル2とのアライメン
トを行っている。
In the figure, an image 10a of the wafer alignment mark 10 is formed on the surface of the reference mark 14 whose positional relationship with the reticle 2 has been determined in advance, and the image 10a of the wafer alignment mark 10 is
The positional relationship with a is imaged on the surface of the image sensor 12 by the imaging lens 8, and alignment is performed while observing both sides.
From this, alignment between the mask 3 and the reticle 2 is performed indirectly.

第4図に示す実施例においてウェハアライメントマーク
10を回折格子より構成しても良く又必要に応じて倍率
補正部材l6を配置しても良い。
In the embodiment shown in FIG. 4, the wafer alignment mark 10 may be composed of a diffraction grating, and a magnification correction member 16 may be arranged as required.

又基牟マークl4を所定のピッチの回折格子より構成し
ても良い6 尚、本実施例においてミラー22をレチクル21 5 の上方に配置し、それと共にアライメント光源1l、光
分割器21、結像レンズ8、基準マーク14、そして撮
像素子12もレチクル2の−J二方に配置して構成して
も良い。
In addition, the base mark l4 may be composed of a diffraction grating with a predetermined pitch6.In this embodiment, the mirror 22 is arranged above the reticle 215, and together with the alignment light source 1l, the light splitter 21, and the imaging The lens 8, the reference mark 14, and the image pickup device 12 may also be arranged on both sides of the reticle 2 -J.

このときレヂクル2の一部に透明部を形成し、該透明部
を介してアライメント光を通過させるのか良い。
At this time, it is preferable to form a transparent part in a part of the reticule 2 and allow the alignment light to pass through the transparent part.

この他本実施例において基準マーク14を省略し、レチ
クル2との位置関係が予め求められている撮像素子12
面上に直接ウェハアライメントマークlOの像を結像さ
せて、その結像位置を検出することによりアライメント
を行うようにしても良い。
In addition, in this embodiment, the reference mark 14 is omitted, and the image sensor 12 whose positional relationship with the reticle 2 is determined in advance.
Alignment may be performed by directly forming an image of the wafer alignment mark IO on the surface and detecting the position of the image.

尚、本実施例において投影レンズの代わりに凹面鏡と凸
面鏡を有するミラー系を用いても本発明は適用すること
がてきる。
In this embodiment, the present invention can be applied even if a mirror system having a concave mirror and a convex mirror is used instead of the projection lens.

(発明の効果) 本発明によれば露光波長光とは異った波長のアライメン
ト波長光を用いて投影レンズ系を介してウェハとレチク
ルのアライメントを行う際、投影16 レンズ系のレチクル側の空間内に前述の形状の多重反射
部材を配置することにより、ウェハアライメントマーク
の像をレチクル面上のレチクルアライメントマーク近傍
に良好なる光学性能を維持しつつ結像させることがてき
、高精度のアライメントを可能としたアライメント装置
を達成することかできる。
(Effects of the Invention) According to the present invention, when aligning a wafer and a reticle through a projection lens system using alignment wavelength light having a wavelength different from that of exposure wavelength light, the space on the reticle side of the projection lens system By arranging the multi-reflection member having the shape described above within the reticle, the image of the wafer alignment mark can be formed near the reticle alignment mark on the reticle surface while maintaining good optical performance, allowing for highly accurate alignment. It is possible to achieve an alignment device that makes it possible.

又アライメントマークとして回折格子を利用すれば容易
にしかも高精度なアライメントか可能なアライメント装
置を達成することかてきる。
Furthermore, if a diffraction grating is used as an alignment mark, it is possible to easily achieve an alignment device capable of highly accurate alignment.

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

$1図は本発明をステッパーに適用したときの一実施例
の正面概略図、第2図は第1図の側面概略図、第3図は
本発明に係るウェハショット内のウェハアライメントマ
ークの配置説明図、第4図は本発明の他の一実施例の要
部概略図である。 図中1は投影レンズ系、2はレチクル、2aはレチクル
アライメントマーク、3はウェハ、4はXYZステージ
、5は定盤、6は照明装置、7は多重反射部材、8は結
像レンズ、10はウェハア1 7 ライメントマーク、 11はアライメント光源、 l2は撮像素子、 l6は倍率補正部材、 21は光 分割器、 22はミラーである。
Figure 1 is a schematic front view of an embodiment of the present invention applied to a stepper, Figure 2 is a schematic side view of Figure 1, and Figure 3 is the arrangement of wafer alignment marks in a wafer shot according to the present invention. The explanatory diagram, FIG. 4, is a schematic diagram of a main part of another embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a projection lens system, 2 is a reticle, 2a is a reticle alignment mark, 3 is a wafer, 4 is an XYZ stage, 5 is a surface plate, 6 is an illumination device, 7 is a multiple reflection member, 8 is an imaging lens, 10 17 is a wafer alignment mark, 11 is an alignment light source, 12 is an image sensor, 16 is a magnification correction member, 21 is a light splitter, and 22 is a mirror.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)第1波長光で照明されたレチクル面上のパターン
をウェハ面上に投影する投影レンズ系を介して該第1波
長光よりも長い波長の第2波長光で該ウェハ面上のウェ
ハアライメントマークの像を該レチクル面上のレチクル
アライメントマーク近傍に形成し、双方の位置関係又は
該ウェハアライメントマークの像を該投影レンズ系のレ
チクル側の空間内に配置した基準マーク若しくは撮像素
子面上に形成し、双方の位置関係を検出手段で検出し、
該ウェハのアライメントを行う際、該投影レンズ系のレ
チクル側の空間内に多重反射部材を設け、該ウェハアラ
イメントマークと該レチクルアライメントマークとが該
多重反射部材を介し略共役関係に又は該ウェハアライメ
ントマークと該基準マーク若しくは略撮像素子とが該多
重反射部材を介し略共役関係になるようにしたことを特
徴とするアライメント装置。
(1) The wafer on the wafer surface is illuminated with a second wavelength light having a longer wavelength than the first wavelength light through a projection lens system that projects the pattern on the reticle surface illuminated with the first wavelength light onto the wafer surface. An image of an alignment mark is formed near the reticle alignment mark on the reticle surface, and the positional relationship between the two or an image of the wafer alignment mark is placed on a reference mark or image sensor surface arranged in a space on the reticle side of the projection lens system. the positional relationship between the two is detected by a detection means,
When aligning the wafer, a multiple reflection member is provided in a space on the reticle side of the projection lens system, and the wafer alignment mark and the reticle alignment mark are in a substantially conjugate relationship via the multiple reflection member, or the wafer alignment An alignment device characterized in that a mark and the reference mark or the image pickup device are in a substantially conjugate relationship via the multiple reflection member.
(2)前記ウェハアライメントマークを回折格子より構
成したことを特徴とする請求項1記載のアライメント装
置。
(2) The alignment apparatus according to claim 1, wherein the wafer alignment mark is composed of a diffraction grating.
(3)前記ウェハアライメントマークからの回折光のう
ち絶対値が同じで異符号の1組の次数の回折光を用いて
いることを特徴とする請求項2記載のアライメント装置
(3) The alignment apparatus according to claim 2, wherein among the diffracted lights from the wafer alignment mark, a set of diffracted lights having the same absolute value and different signs are used.
(4)前記絶対値が同じで異符号の1組の次数の回折光
は±1次回折光であることを特徴とする請求項3記載の
アライメント装置。
(4) The alignment apparatus according to claim 3, wherein the set of diffracted lights of orders having the same absolute value and different signs are ±1st order diffracted lights.
(5)前記回折格子のパターンを前記投影レンズ系の光
軸を通り前記ウェハ面内で互いに直交する2方向に該パ
ターンの長手方向が一致するように配置したことを特徴
とする請求項2記載のアライメント装置。
(5) The pattern of the diffraction grating is arranged so that the longitudinal direction of the pattern coincides with two directions that pass through the optical axis of the projection lens system and are orthogonal to each other within the plane of the wafer. alignment device.
(6)前記レチクルアライメントマーク又は前記基準マ
ークを回折格子より構成したことを特徴とする請求項2
記載のアライメント装置。
(6) Claim 2 characterized in that the reticle alignment mark or the reference mark is composed of a diffraction grating.
The alignment device described.
(7)前記投影レンズ系と前記検出手段との間の光路中
に倍率補正部材を配置したことを特徴とする請求項1、
2、3、4、5又は6記載のアライメント装置。
(7) Claim 1, characterized in that a magnification correction member is disposed in the optical path between the projection lens system and the detection means.
7. The alignment device according to 2, 3, 4, 5 or 6.
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