JPH0346219A - Aligner - Google Patents

Aligner

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JPH0346219A
JPH0346219A JP1182021A JP18202189A JPH0346219A JP H0346219 A JPH0346219 A JP H0346219A JP 1182021 A JP1182021 A JP 1182021A JP 18202189 A JP18202189 A JP 18202189A JP H0346219 A JPH0346219 A JP H0346219A
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JP
Japan
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wafer
mask
carriage
signal
alignment
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Application number
JP1182021A
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Japanese (ja)
Inventor
Takehiko Suzuki
武彦 鈴木
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Canon Inc
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Canon Inc
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70358Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging

Landscapes

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

Abstract

PURPOSE:To make it possible to conduct a highly precise instrumentation by a method wherein the alignment condition of a wafer and the alignment marks of a mask, an appropriate gain of all the alignment marks on the wafer are computed individually, and an instrumentation signal is regulated properly. CONSTITUTION:A mask 66, having an accurate alignment mark at a plurality of places, and a wafer 68 having the alignment mark same as the mask 66 are integrally carried by use of a carriage 72. The relative positional relation between the mask 16 and the wafer 68 is detected based on the output of a photoelectric conversion device 70, the amount of inclination theta of the optical axis and the scanning axis of the carriage of a projection optical system is computed, a carriage driving mechanism 77 and control valves 79 and 80 are controlled, and the inclination adjustment and magnification adjustment of the optical axis of the projection optical system 67 and the carriage scanning axis are conducted. To be more precise, the level of signal to detect all alignment marks is adjusted for each place. As a result, the irregularity of signal on the point of instrumentation of the wafer can be made uniform, and the accuracy of instrumentation can also be improved.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体焼付装置に関し、特には、反射型投影露
光装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor printing apparatus, and more particularly to a reflective projection exposure apparatus.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来反射型投影露光装置において、公開特許公報昭60
−140826、昭60−140827における像面歪
補正の方法が知られている。
In the conventional reflection type projection exposure apparatus, published patent publication 1986
-140826 and Sho 60-140827 are known.

(発明が解決しようとしている課題) これら従来技術においてマスクとウェハーの位置ずれの
計測を行なう場合、レーザー走査型のオートアライメン
ト技術を用いている。マスクとウェハーには第7図に示
すように複数のアライメントマークがウェハーの中心線
に対して左右対称に設けられている。これらのマークを
観察するために、64,65,69.70で構成される
信号検出系が第1図の紙面の直交方向に2系統あり、マ
ーク検出回路84も2系統持ち、左右のアライメントマ
ークによるずれ量を1対で同時に計測している。ウェハ
ー上に散在する各アライメントマークを観察するには、
第1図72のキャリッジがY方向に移動し、信号検出系
が図示しない駆動系によりX方向に駆動することにより
行なわれる。マーク検出回路84の内部は第4図に示さ
れるように、第1図の光電変換素子70から得られるア
ナログ信号を201の可変ゲインアンプ回路で増幅して
、204のコンパレーターにて二値化を行なっている。
(Problems to be Solved by the Invention) In these conventional techniques, when measuring the positional deviation between the mask and the wafer, a laser scanning type auto-alignment technique is used. As shown in FIG. 7, a plurality of alignment marks are provided on the mask and wafer symmetrically with respect to the center line of the wafer. In order to observe these marks, there are two signal detection systems consisting of 64, 65, 69, and 70 in the direction orthogonal to the plane of the paper in FIG. The amount of deviation due to this is measured simultaneously for one pair. To observe each alignment mark scattered on the wafer,
This is performed by moving the carriage shown in FIG. 172 in the Y direction and driving the signal detection system in the X direction by a drive system (not shown). As shown in FIG. 4, inside the mark detection circuit 84, the analog signal obtained from the photoelectric conversion element 70 in FIG. is being carried out.

その際可変ゲインアンプ201のゲイン調整は例えば第
7図で示すマスクとウェハーのA、A’のアライメント
マークのみの調整しか行なっておらず、A、A’ で調
整したゲインを各2系統の可変ゲインアンプ回路に固定
して、その他のアライメントマークの計測時に信号増幅
のゲインとして使っていた。
At this time, the gain adjustment of the variable gain amplifier 201 is performed only by adjusting the alignment marks A and A' of the mask and wafer shown in FIG. It was fixed to the gain amplifier circuit and used as a gain for signal amplification when measuring other alignment marks.

しかしながら、実際の工程のウェハーにおいてはレジス
トの塗布の不均一、及び工程上の同一ウェハー内でのバ
ラツキによりウェハー内での他の測定点例えば第7図の
B、B’ における70の光電変換素子から出力される
電圧レベルが異なる場合が生じる場合がある。
However, in actual process wafers, due to non-uniform resist coating and variations within the same wafer during the process, 70 photoelectric conversion elements may be measured at other measurement points within the wafer, such as at B and B' in FIG. There may be cases where the voltage level output from the device is different.

その際最初の計測点A、A’ と同一アンプゲインでは
可変ゲインアンプの信号出力が小さすぎて信号が2値化
できなかったり、大きすぎて飽和してしまい精度のよい
計測が行なえないという欠点があった。
In this case, if the amplifier gain is the same as that of the first measurement points A and A', the signal output of the variable gain amplifier is too small to be able to binarize the signal, or it is too large and becomes saturated, making it impossible to perform accurate measurements. was there.

〔課題を解決するための手段(及び作用))本発明は、
反射型投影露光装置において、ウェハーとマスクのアラ
イメントマークの整合状態を計測し、その計測値から倍
率と投影光学系の光軸とキャリッジ走査軸の傾きを演算
し、キャリッジ駆動の制御を行なう場合、ウェハー面上
の一ケ所(一対)のアライメントマークにおいてゲイン
を求め、そのゲインをウェハー面上全てのアライメント
マークにおいて適用していたものを、ウェハー上全ての
アライメントマークにおいて国別に適正ゲインを求め、
計測信号の調整を行なうことにより、精度の良い計測を
行なうことを可能にしたものである。
[Means (and effects) for solving the problem] The present invention includes:
In a reflective projection exposure apparatus, when the alignment state of the wafer and mask alignment marks is measured, and the magnification and the tilt of the optical axis of the projection optical system and the carriage scanning axis are calculated from the measured values, and the carriage drive is controlled, Instead of finding the gain at one location (pair of alignment marks) on the wafer surface and applying that gain to all alignment marks on the wafer surface, we now calculate the appropriate gain for each country for all alignment marks on the wafer.
By adjusting the measurement signal, it is possible to perform highly accurate measurements.

(実施例) 第1図は、本発明の一実施例に係る反射投影型の露光装
置の概略構成図であり、レーザ光源60から出射される
レーザ先立の光路に沿って、順次2コンデンサレンズ6
1、ポリゴン鏡62が配置されている。
(Embodiment) FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a reflection projection type exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. 6
1. A polygon mirror 62 is arranged.

ここで、レーザ光源60.コンデンサレンズ61、ポリ
ゴン鏡62は、図面と直交方向(X方向)に配置された
ものをZ軸のまわりに90’回転して図示しである。レ
ーザ光立はポリゴン鏡62の回転によりX方向に走査さ
れる。
Here, the laser light source 60. The condenser lens 61 and the polygon mirror 62 are shown rotated by 90' around the Z axis after being arranged in a direction perpendicular to the drawing (X direction). The laser beam is scanned in the X direction by the rotation of the polygon mirror 62.

ポリゴン鏡62により反射されるレーザ光℃の光路に沿
って、順次にf・θ特性レンズ63、レーザ光℃をX方
向に2分割するための分割プリズム76.2つのハーフ
ミラ−64(1個は紙面に垂直のX方向に在り、図示省
略、以下同じ)、2つの対物レンズ65、複数個所に正
確なアライメントマーク101 (後述)を有するマス
ク66、反射型の投影光学系67、複数個所に正確なア
ライメントマーク102(後述)を有するウェハ〇8が
配置されている。
Along the optical path of the laser beam ℃ reflected by the polygon mirror 62, an f/θ characteristic lens 63, a dividing prism 76 for dividing the laser beam ℃ into two in the X direction, and two half mirrors 64 (one is two objective lenses 65, a mask 66 having accurate alignment marks 101 (described later) at multiple locations, a reflective projection optical system 67, accurate alignment marks 101 at multiple locations; A wafer 08 having an alignment mark 102 (described later) is arranged.

マスク66とウェハ68はキャリッジ72により一体で
担持されており、キャリッジ72はキャリッジ駆動機構
77により流体ベアリングガイド78に沿って図示Y方
向に移動可能である。マスク66の回路パターンがウェ
ハ68上に露光されるときは、マスク66の上方からX
方向に伸びた不図示のスリット状光源により照明され、
キャリッジ72が移動する。
The mask 66 and the wafer 68 are integrally carried by a carriage 72, and the carriage 72 is movable in the Y direction in the figure along a fluid bearing guide 78 by a carriage drive mechanism 77. When the circuit pattern of the mask 66 is exposed onto the wafer 68, the X
Illuminated by a slit-shaped light source (not shown) extending in the direction,
Carriage 72 moves.

マスク66、投影光学系67、ウェハ68からの反射光
は2つのハーフミラ−64で反射され、この反射光の光
路に沿って2つのコンデンサレンズ69.2つの充電変
換素子70が配置されている。充電変換素子70の出力
は演算処理回路71に印加され、光電変換素子70の出
力に基づいてマスク66とウェハ68の相対位置関係を
検知するとともに後述する演算式により倍率Mx、My
および投影光学系67の光軸とキャリッジ走査軸の傾き
量θを演算し、キャリッジ駆動機構77、制御弁79お
よび80を制御し、投影光学系67の光軸とキャリッジ
走査軸の傾き調整および倍率調整を行なう。
The reflected light from the mask 66, the projection optical system 67, and the wafer 68 is reflected by two half mirrors 64, and two condenser lenses 69 and two charge conversion elements 70 are arranged along the optical path of the reflected light. The output of the charging conversion element 70 is applied to an arithmetic processing circuit 71, which detects the relative positional relationship between the mask 66 and the wafer 68 based on the output of the photoelectric conversion element 70, and also calculates magnifications Mx, My according to arithmetic expressions to be described later.
and calculates the amount of inclination θ between the optical axis of the projection optical system 67 and the carriage scanning axis, controls the carriage drive mechanism 77 and control valves 79 and 80, adjusts the inclination of the optical axis of the projection optical system 67 and the carriage scanning axis, and adjusts the magnification. Make adjustments.

演算処理回路71は、この演算処理回路71の動作をコ
ントロールする中央処理装置(cpu)81、CPU8
1の動作シーケンスのプログラムが格納されているRO
M82、演算処理データを記憶するRAM83、光電変
換素子70の出力に基づいてマスク66とウェハ68の
マークの間隔を計測するマーク計測回路84、キャリッ
ジ駆動機構77をコントロールするキャリッジ駆動回路
85、演算処理データをデジタル値からアナログ値に変
換してセットする駆動データセット回路86、制御弁7
9.80の駆動を行なう制御弁駆動回路87、および人
出力インターフェース88等を具備する。
The arithmetic processing circuit 71 includes a central processing unit (CPU) 81 and a CPU 8 that control the operation of the arithmetic processing circuit 71.
RO where the program of operation sequence 1 is stored.
M82, RAM 83 for storing arithmetic processing data, mark measuring circuit 84 for measuring the interval between marks on the mask 66 and wafer 68 based on the output of the photoelectric conversion element 70, carriage drive circuit 85 for controlling the carriage drive mechanism 77, arithmetic processing Drive data set circuit 86 that converts and sets data from digital values to analog values, control valve 7
It is equipped with a control valve drive circuit 87 for driving 9.80, a human output interface 88, and the like.

91は測定、調整モードを設定するスイッチ、92は繰
り返し測定回数入力スイッチ、90はこれらのスイッチ
91.92が取り付けられている操作パネルである。ス
イッチ91.92は演算処理回路71の入出力インター
フェース88に接続されスイッチ91.92の状態をC
PU81に入力できるようになっている。
91 is a switch for setting the measurement and adjustment mode, 92 is a switch for inputting the number of repeated measurements, and 90 is an operation panel to which these switches 91 and 92 are attached. Switches 91 and 92 are connected to the input/output interface 88 of the arithmetic processing circuit 71 and change the state of the switches 91 and 92 to C.
It can be input to PU81.

第2図は、第1図のキャリッジ67およびガイド78を
左手よりみた断面略図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the carriage 67 and guide 78 shown in FIG. 1, viewed from the left.

アーム25はガイド部材78に浮上素子としての空気ベ
アリングを介して浮上している。31は空気ベアリング
のパッドである。このパッドは不図示の高圧空気源に接
続し高圧空気を流出する。
The arm 25 floats on the guide member 78 via an air bearing as a floating element. 31 is an air bearing pad. This pad is connected to a high-pressure air source (not shown) to allow high-pressure air to flow out.

そして、右側のアーム25には上下左右に6個のパッド
が設けられ、左側のアームには上下2個のパッドが設け
られている。すなわち、右側のエアーベアリングは全方
向拘束軸受を形成し、左側のエアーベアリングは上下方
向拘束軸受を形成している。したがって、左側のエアー
ベアリングは右側のエアーベアリングに比べて上下方向
および左右方向が共に剛性が低い、50は左側アームに
設けられた球面坐である。
The right arm 25 is provided with six pads on the top, bottom, left and right, and the left arm is provided with two pads on the top and bottom. That is, the air bearing on the right side forms an omnidirectional restraining bearing, and the air bearing on the left side forms a vertical restraining bearing. Therefore, the left air bearing has lower rigidity in both the vertical and horizontal directions than the right air bearing. 50 is a spherical seat provided on the left arm.

第3図(a)は、マスク66とウェハ68に用いられる
アライメントマークであり、マークIota、101b
、101c、101dよりなるアライメントマーク10
1はマスク66に形成され、マーク102a、102b
より成るアライメントマーク102はウェハ68に形成
されている。実際は第7図に示すように同様なアライメ
ントマークがそれぞれ複数個所に形成されている。
FIG. 3(a) shows the alignment marks used on the mask 66 and the wafer 68, and the marks Iota, 101b
, 101c, and 101d.
1 is formed on the mask 66, and the marks 102a, 102b
An alignment mark 102 is formed on the wafer 68. Actually, as shown in FIG. 7, similar alignment marks are formed at multiple locations.

上記構成における測定および調整の動作を説明する。第
1図を参照して、レーザ光源60から発せられたレーザ
光℃はポリゴン鏡62によって走査されて分割プリズム
76によりX方向に2分割される。分割された2つの光
はハーフミラ−64を通過し、マスク66等に向かう。
Measurement and adjustment operations in the above configuration will be explained. Referring to FIG. 1, laser light .degree. C. emitted from a laser light source 60 is scanned by a polygon mirror 62 and divided into two parts by a dividing prism 76 in the X direction. The two divided lights pass through a half mirror 64 and head towards a mask 66 and the like.

マスク66のアライメントマーク101とウェハ68の
アライメントマーク102とは光学系67を介してレー
ザ光Aによって走査され、マーク101および102か
らの散乱光がハーフ主う−64に達し、ここで一部は2
つの充電変換素子70の方向に反射される。
The alignment mark 101 of the mask 66 and the alignment mark 102 of the wafer 68 are scanned by the laser beam A via the optical system 67, and the scattered light from the marks 101 and 102 reaches the half main channel 64, where some of the light is 2
It is reflected in the direction of two charging conversion elements 70.

マスク66のアライメントマーク101とウェハ68の
アライメントマーク102とは、第3図(a)に示すよ
うに重ね合わされると、マスク66のアライメントマー
ク101a、101bの間にウェハ68のアライメント
マーク102aが存在し、アライメントマーク101c
、101dの間にアライメントマーク102bが位置し
、レーザ光ぶは左から右の走査方向A(X方向)に走査
される。そして光電変換素子70は、第3図(a)のレ
ーザ光がアライメントマーク101゜102と交差する
個所で、パルス状の光を検出し、第3図(b)に示すよ
うな波形の出力電圧を発生する。
When the alignment mark 101 of the mask 66 and the alignment mark 102 of the wafer 68 are overlapped as shown in FIG. 3(a), the alignment mark 102a of the wafer 68 exists between the alignment marks 101a and 101b of the mask 66 and alignment mark 101c
, 101d, and the laser beam is scanned in the scanning direction A (X direction) from left to right. The photoelectric conversion element 70 detects pulsed light at the locations where the laser beam intersects the alignment marks 101 and 102 in FIG. 3(a), and generates an output voltage with a waveform as shown in FIG. 3(b). occurs.

ここで、マーク計測回路84の内部構成を第4図を用い
て若干説明を加える。
Here, the internal configuration of the mark measuring circuit 84 will be explained a little with reference to FIG.

201は70の光電変換素子からの出力を増幅又は減衰
させる可変ゲインアンプ回路、202は可変ゲインアン
プの信号出力レベルを読み取る信号レベル計測回路、2
03は前記信号出力を二値化するためのスライスデータ
ー出力回路、204は前記信号出力(アナログ信号)を
スライスデーターと電圧比較して二値化するコンパレー
ター206は二値化したパルス信号(デジタル信号)の
間隔を計測するパルス間隔計測回路である。
201 is a variable gain amplifier circuit that amplifies or attenuates the output from the photoelectric conversion element 70; 202 is a signal level measurement circuit that reads the signal output level of the variable gain amplifier;
03 is a slice data output circuit for binarizing the signal output, and 204 is a comparator 206 that compares the voltage of the signal output (analog signal) with the slice data and binarizes it, and a comparator 206 outputs the binarized pulse signal (digital signal). This is a pulse interval measurement circuit that measures the interval between signals.

第5図は第3図(b)の70の光電変換素子の出力電圧
を201の可変ゲインアンプ回路で増幅した出力を示す
図である。(a)、(b)。
FIG. 5 is a diagram showing an output obtained by amplifying the output voltage of the photoelectric conversion element 70 in FIG. 3(b) by a variable gain amplifier circuit 201. (a), (b).

Cc )は可変ゲインアンプのゲインの違いを示す図で
、アンプゲインが適性アンプゲインより高すぎると(C
)のように飽和してしまう。
Cc ) is a diagram showing the difference in gain of variable gain amplifiers. If the amplifier gain is too high than the appropriate amplifier gain, (C
) becomes saturated.

そこで、202の信号レベル計測回路により信号のピー
ク値を計測して適正な信号レベルになるように可変ゲイ
ンアンプ回路を調整するようになっている。いわゆるA
GC機能が付加されている。
Therefore, the signal level measuring circuit 202 measures the peak value of the signal and adjusts the variable gain amplifier circuit so that the signal level is appropriate. so-called A
GC function is added.

次に、第3図に説明を戻す。第3図(e)は可変ゲイン
アンプの信号出力を二値化した計測用のパルス信号を示
す図である。W、、W、、・・・W、はパルス信号の間
隔であり、演算処理回路71のマーク計測回路84でこ
の時間間隔W1゜W2.・・・、W、を測定することに
よりマスク66とウェハ68との整合すれか、求められ
る。
Next, the explanation returns to FIG. 3. FIG. 3(e) is a diagram showing a measurement pulse signal obtained by binarizing the signal output of the variable gain amplifier. W, , W, . . . W are intervals of pulse signals, and the mark measuring circuit 84 of the arithmetic processing circuit 71 calculates the time intervals W1°W2 . By measuring .

すなわち第3図(a)のX方向のずれをΔX。That is, the deviation in the X direction in FIG. 3(a) is ΔX.

X方向のずれをΔyとすると、 Δx = (W 1− W 2 + W 4− W s
 ) / ’・・・(1) Δ y  −(−Wl   +W2   +W  4 
−Ws   )  /  4・・・(2) となる、整合された状態では、W、−W、÷W4=W、
であるからΔx1Δyは共(零である。
If the deviation in the X direction is Δy, then Δx = (W 1- W 2 + W 4- W s
) / '...(1) Δ y −(−Wl +W2 +W 4
-Ws)/4...(2) In the matched state, W, -W, ÷W4=W,
Therefore, Δx1Δy are both (zero).

第6図に示すように、マスク66、ウェハー68のX方
向に距Ill C+だけ離れた2個所のアライメントマ
ーク101,102をそれぞれ測定し、整合ずれ量を(
1)、(2)式で求め、その量のR,を(Δx Rr 
* ΔyRI)、Llを(Δx L l 、ΔyL+)
とすると、横(X方向)倍率Mxは次式で与えられる。
As shown in FIG. 6, alignment marks 101 and 102 at two locations separated by a distance Ill C+ in the X direction of the mask 66 and wafer 68 are measured, respectively, and the amount of misalignment (
1) and (2), and the amount R, is (Δx Rr
*ΔyRI), Ll (Δx L l , ΔyL+)
Then, the horizontal (X direction) magnification Mx is given by the following equation.

・・・ (3) 又、Y方向に距11DIだけ離れた2個所のアライメン
トマーク101,102を測定し、整合ずれ量R2を(
ΔxR2,Δ3/R2)、L2を(Δx L 21 Δ
yL2)とすると、縦(Y方向)倍率Myは次式となる
... (3) Also, measure the alignment marks 101 and 102 at two locations separated by a distance of 11 DI in the Y direction, and calculate the amount of misalignment R2 by (
ΔxR2, Δ3/R2), L2 (Δx L 21 Δ
yL2), the vertical (Y direction) magnification My is given by the following equation.

・・・ (4〉 これらの演算は演算処理回路71で行なわれる。... (4) These calculations are performed by the calculation processing circuit 71.

第7図は光学系67の水平面内のX′軸、y軸とキャリ
ッジ72の走j℃方向y軸とX軸の関係を示している。
FIG. 7 shows the relationship between the X'-axis and y-axis of the optical system 67 in the horizontal plane, and the y-axis and X-axis of the carriage 72 in the traveling direction.

この場合光学系67のx、y軸と走査軸x、yとのなす
角度θによる像面量が発生している。第7図の10mm
おきに描かれている矢印81は転写歪の方向と大きさを
示している。このとき第8図(a)に示すような1字の
パターン82は、光学系67の像として第8図(b)に
示すようにウェハー上に左右に像反転をし、かつy軸方
向のパターンの像がy′軸より角度2θだけ傾くことに
なる。
In this case, the image plane amount is generated by the angle θ formed between the x and y axes of the optical system 67 and the scanning axes x and y. 10mm in Figure 7
Arrows 81 drawn at intervals indicate the direction and magnitude of transfer distortion. At this time, the one-character pattern 82 as shown in FIG. 8(a) is an image of the optical system 67 that is inverted left and right on the wafer as shown in FIG. 8(b), and in the y-axis direction. The image of the pattern is tilted by an angle of 2θ from the y' axis.

次に′s6図に戻って、上記の角度θの測定について述
べる。
Next, returning to Figure 's6, the measurement of the above angle θ will be described.

X方向の図示下部の2組のアライメントマーク101.
102が2個の対物レンズ65の光軸に位置するように
して図示A方向にレーザ光℃を走査すると、2つの光電
変換素子70.演算処理回路71によって整合状態が検
出され、左側の整合ずれ量ΔxL、、ΔyLI 右側の
ずれ量Δx R+ + ΔyR+が求められる。続いて
演算処理回路71の指令によりキャリッジ駆動機構36
を介してキャリッジ72をY方向に距i o +だけ移
動し、図示B方向にレーザ光ユを走査して、別のアライ
メントマーク101.102の整合状態を測定し、同様
にそのずれ量ΔxL2゜ΔyL 21 ΔxR2,Δy
R2を得る。ここでマスク66、ウェハー68のX方向
に距11tcrだけ離れたアライメントマーク101.
102の左右間のずれ角θ8は近似的に次式で表わされ
る。
Two sets of alignment marks 101 at the bottom of the figure in the X direction.
102 is located on the optical axis of the two objective lenses 65, and when the laser beam .degree. C. is scanned in the direction A in the figure, the two photoelectric conversion elements 70. The matching state is detected by the arithmetic processing circuit 71, and the left-side matching deviation amount ΔxL, .DELTA.yLI and the right-side deviation amount ΔxR+ + ΔyR+ are determined. Subsequently, the carriage drive mechanism 36 is activated by a command from the arithmetic processing circuit 71.
The carriage 72 is moved by a distance i o + in the Y direction via the laser beam, and the alignment state of another alignment mark 101, 102 is measured by scanning the laser beam in the direction B in the figure, and the deviation amount ΔxL2° is similarly measured. ΔyL 21 ΔxR2, Δy
Obtain R2. Here, alignment marks 101 .
The left and right deviation angle θ8 of 102 is approximately expressed by the following equation.

θ 、  −(1/2G)・(ΔyL+−ΔyRt+Δ
yL2−ΔyR2)・・・(5) となり、Y方向に距l1lIDlだけ離れたアライメン
トマーク101,102の上下間のずれ角θyは近似的
に次式で表わされる。
θ, −(1/2G)・(ΔyL+−ΔyRt+Δ
yL2-ΔyR2) (5), and the vertical deviation angle θy of the alignment marks 101 and 102, which are separated by a distance l1lIDl in the Y direction, is approximately expressed by the following equation.

θy  −(1/2D)・(ΔxR,+ΔxL4−Δx
R,−ΔXL2)・・・ (6) これらの計算は演算処理回路71でなされ、このずれ角
を減少するように制御弁79をキャリッジ移動中に調整
し転写歪み誤差を解消する。この調整すべき量は θ=(θウーθ、)12      ・・・(7)とな
り、θ、はミスアライメントと光軸と走査軸が水平面内
で平行となっていない成分である。
θy − (1/2D)・(ΔxR, +ΔxL4−Δx
R, -ΔXL2)... (6) These calculations are performed by the arithmetic processing circuit 71, and the control valve 79 is adjusted while the carriage is moving so as to reduce this deviation angle, thereby eliminating the transfer distortion error. The amount to be adjusted is θ=(θwooθ,)12 (7), where θ is a component of misalignment and the fact that the optical axis and the scanning axis are not parallel in the horizontal plane.

上記の調整すべき角度θを複数個で求めれば、転写歪み
誤差の解決はより正確となる。
If a plurality of angles θ to be adjusted are determined, the transfer distortion error can be more accurately resolved.

そして、この様な計測をウェハ、マスク上の複数箇所に
おいて行なう。
Then, such measurements are performed at multiple locations on the wafer and mask.

その際複数箇所における複数個のアライメントマークを
計測する際の本発明のフローを第9図に示す、まず最初
に第7図で言えばA、A’のマスクとウェハーの信号レ
ベルの調整を行ない、適正な信号レベルになるようゲイ
ンを決める。その後、マスクとウェハーのずれ量を計測
を行なう。
At that time, the flow of the present invention when measuring multiple alignment marks at multiple locations is shown in FIG. 9. First, in FIG. 7, the mask and wafer signal levels of A and A' are adjusted. , determine the gain to obtain an appropriate signal level. After that, the amount of misalignment between the mask and the wafer is measured.

つぎはキャリッジを移動し第6図のB、B’を観察する
。そこでマスクとウェハーの信号レベルの調整を行ない
、適正な信号レベルになるようゲインを決め、ずれ量を
計測する。その後計測するアライメントマークがなくな
るまで同様な動作を繰り返えす。すべての計測点の計測
が終ったら計測データに基づいて前記M、、  、、 
θの計算を行なう。
Next, move the carriage and observe B and B' in FIG. Therefore, the signal levels of the mask and wafer are adjusted, the gain is determined to achieve an appropriate signal level, and the amount of deviation is measured. After that, the same operation can be repeated until there are no more alignment marks to measure. After measuring all measurement points, based on the measurement data, perform the above M, , ,
Calculate θ.

この計算結果に基づいてキャリッジの姿勢制御を行なう
ことによりマスクとウェハー間の転写歪の補正を行なう
By controlling the posture of the carriage based on this calculation result, the transfer distortion between the mask and the wafer is corrected.

すなわち本発明においては、マスク及びウェハの複数箇
所に設けられているアライメントマーク(本実施例では
各箇所マスク、ウェハに各々一対のアライメントマーク
が設けられている。)を各箇所で計測毎に、検出する信
号の信号レベルを各箇所毎にAGCにより調整している
のである。
That is, in the present invention, alignment marks provided at multiple locations on the mask and wafer (in this embodiment, a pair of alignment marks are provided at each location on the mask and on the wafer) are measured at each location. The signal level of the detected signal is adjusted at each location by AGC.

(他の実施例) 計測する手段としてレーザー走査型のアライメント技術
を用いてそれぞれアナログの信号レベルを調整したが、
計測手段としてTVアライメント方式を用いた際も、計
測点すべてにおいて信号調整を行なうことにより同様な
問題点を解決できる。
(Other Examples) As a measurement means, laser scanning alignment technology was used to adjust the analog signal level, but
Even when the TV alignment method is used as the measurement means, the same problem can be solved by adjusting the signal at all measurement points.

(発明の効果) 以上説明したようにウェハー上のレジストの塗布ムラだ
けでなく、ウェハープロセスにおいてウェハー中の計測
点における信号バラツキを均一化することが出来る。
(Effects of the Invention) As described above, it is possible to equalize not only uneven coating of resist on a wafer, but also signal variations at measurement points on a wafer in a wafer process.

それより小信号(低反射率のウェハー)における計測不
可能を防げる。
This prevents unmeasurability with small signals (wafers with low reflectivity).

また、大信号(特に高反射率のウェハー、例A11)に
よりS/Nが悪くなり、計測精度の悪化を防ぐことがで
きる。
Further, it is possible to prevent deterioration of measurement accuracy due to a deterioration of the S/N ratio due to a large signal (particularly a wafer with a high reflectance, example A11).

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

第1図は本発明の一実施例の略断面図である。 第2rXJは、第1図のマスク及びウェハーのキャリッ
ジ機構の断面図。 第3図はマスク及びウェハーのアライメントマークの上
面図及び充電素子からの出力信号。 第4図は81図の84のマーク計測回路の内部ブロック
図。 第5図はアライメント信号の信号レベルの説明図。 第6図はマスク及びウェハーの上面図。 第7図はマスクとウェハーの転写誤差の説明図。 第8図はマスクとウェハーの転写歪の説明図。 第9図は本発明のゲイン調整の説明図(フローチャート
)。 66・・・マスク    67・・・反射型投影光学系
68・・・ウェハ    70・・・光電変換素子71
・・・演算処理回路 72・・・キャリッジ機構 77・・・キャリッジ駆動機構 78・・・流体ベアリングガイド
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of one embodiment of the present invention. 2rXJ is a cross-sectional view of the mask and wafer carriage mechanism of FIG. 1; FIG. 3 is a top view of the alignment marks on the mask and wafer, and the output signal from the charging element. FIG. 4 is an internal block diagram of the mark measuring circuit 84 in FIG. 81. FIG. 5 is an explanatory diagram of the signal level of the alignment signal. FIG. 6 is a top view of the mask and wafer. FIG. 7 is an explanatory diagram of transfer errors between a mask and a wafer. FIG. 8 is an explanatory diagram of transfer distortion between a mask and a wafer. FIG. 9 is an explanatory diagram (flow chart) of gain adjustment according to the present invention. 66... Mask 67... Reflective projection optical system 68... Wafer 70... Photoelectric conversion element 71
... Arithmetic processing circuit 72 ... Carriage mechanism 77 ... Carriage drive mechanism 78 ... Fluid bearing guide

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)整合マークを複数箇所に有するマスクとウェハを
一体的に搭載するキャリッジ を結像光学系に対して相対移動させ ることによりマスク上のパターンをウェハ上に転写露光
する露光装置において、前記マスク及びウェハ上の整合
マークをレザーにより走査する走査手段、 前記走査手段によるレーザ走査の際、前記整合マークか
ら発生した信号を検出する検出手段、 前記検出手段の出力に応じて、前記出力の増巾レベルを
調整する調整手段、 前記調整手段により調整された増巾レベルで処理された
前記検出手段の出力に基づき前記キャリッジの移動時の
姿勢制御を行なう姿勢制御手段とを備え、 前記調整手段は、前記マスク及びウェハ上の複数の計測
箇所毎に前記検出手段の出力の増巾レベルを調整するこ
とを特徴とする露光装置。
(1) In an exposure apparatus that transfers and exposes a pattern on a mask onto a wafer by moving a carriage that integrally mounts a mask and a wafer having alignment marks at a plurality of locations relative to an imaging optical system, the mask and a scanning means for scanning an alignment mark on a wafer with a laser, a detection means for detecting a signal generated from the alignment mark during laser scanning by the scanning means, and an amplification of the output according to the output of the detection means. An adjustment means for adjusting the level; and an attitude control means for controlling the attitude of the carriage during movement based on the output of the detection means processed at the amplification level adjusted by the adjustment means, the adjustment means comprising: An exposure apparatus characterized in that an amplification level of the output of the detection means is adjusted for each of a plurality of measurement points on the mask and the wafer.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5429096A (en) * 1993-08-05 1995-07-04 Nippondenso Co., Ltd. Fuel evapotranspiration preventing device for internal combustion engines

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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