JPH0365603A - Method of aligning position - Google Patents

Method of aligning position

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JPH0365603A
JPH0365603A JP1200765A JP20076589A JPH0365603A JP H0365603 A JPH0365603 A JP H0365603A JP 1200765 A JP1200765 A JP 1200765A JP 20076589 A JP20076589 A JP 20076589A JP H0365603 A JPH0365603 A JP H0365603A
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晋 斎藤
Toshikazu Yoshino
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Abstract

PURPOSE:To enable highly-precise position alignment of a mask with a projecting lens and with a wafer by forming two first diffraction gratings on a first substance and a second diffraction grating on a second substance. CONSTITUTION:A high-reflection mirror 16 and a half mirror 17 are disposed above a mask 11, and a minus primary diffracted light q1 generated at a first mark 14 is led to a photoelectric detector 18 by the high-reflection mirror 16 through the half mirror 17. A plus primary diffracted light p1 generated at a first mark 13 is led to the photoelectric detector 18 by the half mirror 17. The minus primary diffracted light q1 and the plus primary diffracted light p1 interfere with each other at the half mirror 17 and an interference light e1 is sent to the detector 18. Then, a detection signal of the detector 18 is sent to a signal processing circuit 19. Besides, a high-reflection mirror 20 is provided above a second mark 15, a reflected interference light e2 generated at the second mark 15 is led to a photoelectric detector 21 and a detection signal is sent to a signal processing circuit 22. By this constitution, the mask can be aligned in position with a projecting lens and also with a wafer.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、2つの物体の位置合せ方法に関し、特にパタ
ーン転写に用いられるマスク、ウェハ及び投影レンズの
相互位置を合せるに好適な位置合せ方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a method for aligning two objects, and particularly to a method for aligning a mask, a wafer, and a projection lens used for pattern transfer. Concerning a preferred alignment method.

(従来の技術) 近年、LSI等の半導体素子の回路パターンの微細化に
伴ってパターン転写手段として高解像性能を有する光学
式投影露光装置が広く使用されるようになっている。こ
の装置を用いて転写を行う場合、露光に先だってマスク
を投影レンズの光軸に対して高精度に位置合せするとと
もにマスクとウェハとの相対位置を高精度に合わす(マ
マスフアライメント)必要がある。°。
(Prior Art) In recent years, with the miniaturization of circuit patterns of semiconductor devices such as LSIs, optical projection exposure apparatuses having high resolution performance have come to be widely used as pattern transfer means. When performing transfer using this equipment, it is necessary to align the mask with high precision with respect to the optical axis of the projection lens and to match the relative position of the mask and wafer with high precision (mamasf alignment) prior to exposure. . °.

ところで、かかるマスクアライメントの方法としては、
投影光学系とは異なる他の光学系(of’f’−axi
s顕微鏡)を用い、ウェハ上に予め形成したマークを検
出してウェハを位置決めし、その後ウェハを投影光学系
の視野内の所定の位置に高精度に移動させて予め正確に
位置決めされたマスクとの位置合せを行うof’f’−
axis方式と、マスクとウェハに予め形成された位置
合せマークを投影光学系を通して検出し、直接マスクと
ウェハとを位置合せするT T L (T hroug
h  T he  L ens )方式ここで、off
−axis方式は、アライメントの回数が少ないのでア
ライメントに要する時間が短く、かつスルーブツト(処
理速度)が速いという利点を持つ。しかし、位置合せさ
れたウェハを転写すべき位置まで正確な距離だけ移動さ
せる必要があり、又他に絶対測長系を設けなければなら
ない。
By the way, the method for such mask alignment is as follows:
Another optical system different from the projection optical system (of'f'-axis
The wafer is positioned by detecting marks formed in advance on the wafer using a s microscope), and then the wafer is moved with high precision to a predetermined position within the field of view of the projection optical system, and the mask is positioned precisely in advance. of'f'-
axis method, and TTL (T hroug
h T he L ens ) method, where off
The -axis method has the advantage that the time required for alignment is short because the number of alignments is small, and the throughput (processing speed) is high. However, it is necessary to move the aligned wafer by an accurate distance to the position to be transferred, and an absolute length measurement system must also be provided.

このため、誤差要因が増えて高精度に位置合せすること
が困難である。そこで、より高精度なアライメントを行
うためにTTL方式のようにマスク及びウェハのマーク
を投影光学系を通して検出して直接アライメントする方
式が有力となっている。
For this reason, error factors increase, making it difficult to align with high precision. Therefore, in order to perform alignment with higher precision, a method such as the TTL method that detects marks on the mask and wafer through a projection optical system and performs direct alignment has become popular.

かかるTTL方式のアライメント方法の1つとして、2
つのグレーティングを重ね合せる方法(文献 G 、 
D ubroeucq、 1980. ME、 W。
As one of such TTL alignment methods, 2
A method of superimposing two gratings (Reference G,
Dubroeucq, 1980. M.E., W.

RTrutna 、  J r、  1948.5PI
E等)がある。これは第5図に示すように投影レンズ1
を挟んで対向配置されたマスク2とウェハ3のうち、マ
スク1にグレーティング状マーク4を形成するとともに
ウェハ3に同マーク5を形成する。この状態にアライメ
ント光が入射するとグレーティング状マーク5で生じた
回折光が投影レンズ1を通してグレーティング状マーク
4に照射され、さらにこのグレーティング状マーク4で
生じた干渉光が光電検出器6に導かれる。しかるに、こ
の光電検出器6の出力は、第6図に示すように各グレー
ティング状マーク4.5の重なり状態を示すものとなり
、例えば各グレーティング状マーク4.5が重なり合っ
た状態(あるいは半ピツチずれた状!B)で信号強度が
最大(あるいは最小)”−となる。従って、最大値(あ
るいは最小値)を精度高く検出できる信号処理(例えば
振動型同期検波処理等)を備えることによって高精度な
アライメントが可能となる。
RTrutna, J r, 1948.5PI
E etc.). This is the projection lens 1 as shown in Figure 5.
A grating-like mark 4 is formed on the mask 1 and a grating-like mark 5 is formed on the wafer 3 between a mask 2 and a wafer 3 which are arranged opposite to each other. When alignment light is incident in this state, the diffracted light generated by the grating mark 5 is irradiated onto the grating mark 4 through the projection lens 1, and the interference light generated by the grating mark 4 is guided to the photoelectric detector 6. However, the output of this photoelectric detector 6 indicates the overlapping state of each grating-like mark 4.5 as shown in FIG. The signal strength reaches its maximum (or minimum) "-" in state B).Therefore, by providing signal processing (such as vibration type synchronous detection processing) that can detect the maximum value (or minimum value) with high accuracy, high accuracy can be achieved. alignment is possible.

ところで、露光を行う場合、投影レンズを用いたもので
は投影レンズ視野の周辺に相当する転写パターンの部分
に歪みが生じる。そこで、ウェハに対する露光において
1回目の転写に対する2回目の転写の重ね合せ誤差を無
くすためにマスク2の中心位置を投影レンズ1の光軸に
対して正確に位置合せする必要がある。又、露光のため
の光学系は、投影レンズの光軸を中心に均一に照射され
るように調整されているので、マスク2を均一に照射す
るためにもマスク2の中心位置を投影レンズ1の光軸に
対して正確に位置合せする必要がある。
By the way, when performing exposure, when a projection lens is used, distortion occurs in a portion of the transfer pattern corresponding to the periphery of the field of view of the projection lens. Therefore, it is necessary to accurately align the center position of the mask 2 with respect to the optical axis of the projection lens 1 in order to eliminate the overlay error between the first transfer and the second transfer during exposure of the wafer. In addition, since the optical system for exposure is adjusted so that the light is irradiated uniformly around the optical axis of the projection lens, the center position of the mask 2 is adjusted to the projection lens 1 in order to uniformly irradiate the mask 2. It is necessary to accurately align the optical axis of the

ところが、上記TTL方式によるアライメントは、マス
ク2とウェハ3との相対位置は高精度に位置合せするも
のであって、マスク2を投影レンズ1の光軸に対して位
置合せすることは困難となっている。
However, alignment using the TTL method described above involves aligning the relative positions of the mask 2 and the wafer 3 with high precision, but it is difficult to align the mask 2 with respect to the optical axis of the projection lens 1. ing.

そこで、マスクアライメントにTTL方式を用いた場合
、マスク2を投影レンズ1の光軸に対して位置合せする
にはTTL方式とは別の位置合せ手段、例えばレチクル
アライメントを備える必要があった。この場合、TTL
アライメントとレチクルアライメントとは全く別の光学
系であるため装置全体が複雑となるばかりでなく各アラ
イメント系に対する基準が必要となって誤差が生じやす
いものであった。
Therefore, when the TTL method is used for mask alignment, in order to align the mask 2 with respect to the optical axis of the projection lens 1, it is necessary to provide a positioning means different from the TTL method, such as reticle alignment. In this case, TTL
Since alignment and reticle alignment are completely different optical systems, not only does the entire apparatus become complicated, but also a reference is required for each alignment system, making it easy for errors to occur.

(発明が解決しようとする課題) 以上のようにマスクとウェハとの・位置合せはできるも
ののマスクと投影レンズとを高精度に位置合せするのは
困難であった。
(Problems to be Solved by the Invention) Although it is possible to align the mask and the wafer as described above, it is difficult to align the mask and the projection lens with high precision.

そこで本発明は、マスクと投影レンズとを高精度に位置
合せできるとともにマスクとウエノ\とも高精度に位置
合せできる位置合せ方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide an alignment method that allows highly accurate alignment of a mask and a projection lens, as well as alignment of both a mask and a lens.

[発明の構成] (課題を解決するための手段と作用) 本発明は、投影レンズを介して対向配置された第1の物
体及び第2の物体と投影レンズとの相互位置を合せる位
置合せ方法において、第1の物体に第1の回折格子を少
なくとも2つ形成するとともに第2の物体に第2の回折
格子を形成し、これら第1の回折格子に同一波長の各ア
ライメント光を照射してこれら第1の回折格子からの各
回折光の干渉光を検出して第1の物体の投影レンズに対
する位置情報を求め、これとともに各第1の回折格子の
透過回折光を投影レンズを通して第2の回折格子に照射
し、この第2の回折格子からの反射回折光を検出して第
1の物体と第2の物体との相対位置情報を求めて上記目
的を達成しようとする位置合せ方法である。
[Structure of the Invention] (Means and Effects for Solving the Problems) The present invention provides an alignment method for aligning the mutual positions of a first object and a second object that are arranged to face each other via a projection lens, and a projection lens. At least two first diffraction gratings are formed on the first object, a second diffraction grating is formed on the second object, and each of the first diffraction gratings is irradiated with alignment light of the same wavelength. The interference light of each diffracted light from these first diffraction gratings is detected to obtain positional information of the first object with respect to the projection lens, and at the same time, the transmitted diffracted light of each first diffraction grating is passed through the projection lens to the second object. This alignment method attempts to achieve the above objective by irradiating the diffraction grating and detecting the reflected diffracted light from the second diffraction grating to obtain relative position information between the first object and the second object. .

又、本発明は、上記手段に加えて各第1の回折格子に照
射する各アライメント光のうち少なくとも一方のアライ
メント光の波長を変調することによって上記目的を達成
しようとする位置合せ方法である。
Further, the present invention is an alignment method that attempts to achieve the above object by modulating the wavelength of at least one of the alignment lights irradiated to each first diffraction grating in addition to the above means.

(実施例) 以下、本発明の第1実施例について図面を参照して説明
する。
(Example) Hereinafter, a first example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本方法を半導体露光装置に適用した位置合せ装
置の構成図である。同図において10は投影レンズであ
って、この投影レンズ10の光軸方向にはそれぞれこの
投影レンズ10を挟む如くマスク11及びウェハ12が
配置されている。なお、投影レンズ10は露光用光源(
不図示)に対して位置決めされている。ここで、マスク
11には回折格子から成る各第1のマーク13.14が
形成され、又ウェハ12には同じく回折格子から成る第
2のマーク15が形成されている。なお、第1のマーク
13.14は例えば第2図(a)に示すような一次元格
子パターンであり、又第2のマーク15は例えば同図(
b)に示す2次元格子パターン又は同図(e)に示す市
松模様状の格子パータンとなっている。
FIG. 1 is a block diagram of an alignment apparatus in which this method is applied to a semiconductor exposure apparatus. In the figure, reference numeral 10 denotes a projection lens, and a mask 11 and a wafer 12 are arranged in the optical axis direction of the projection lens 10 so as to sandwich the projection lens 10 therebetween. Note that the projection lens 10 is equipped with an exposure light source (
(not shown). Here, first marks 13, 14 each consisting of a diffraction grating are formed on the mask 11, and second marks 15, also consisting of a diffraction grating, are formed on the wafer 12. Note that the first marks 13 and 14 are, for example, a one-dimensional grid pattern as shown in FIG. 2(a), and the second mark 15 is, for example, as shown in FIG.
The two-dimensional lattice pattern shown in b) or the checkered lattice pattern shown in FIG.

ところで、マスク11の上方には高反射ミラー16及び
ハーフミラ−17が配置されている。高反射ミラー16
は第1のマーク14で生じる一1次回折光qtをハーフ
ミラ−17を通して光電検出器18に導くものであり、
又ハーフミラ−17は第1のマーク13で生じた+1次
回折光p1を光電検出器18に導くものである。ここで
、−1次回折光q1及び+1次回折光plとは、ハーフ
ミラ−17において干渉し、この干渉光elが光電検出
器18に送られるようになっている。そして、この光電
検出器18の検出信号は信号処理回路19に送られるよ
うになっている。
Incidentally, a high reflection mirror 16 and a half mirror 17 are arranged above the mask 11. High reflection mirror 16
is for guiding the first-order diffracted light qt generated at the first mark 14 to the photoelectric detector 18 through the half mirror 17,
Further, the half mirror 17 guides the +1st order diffracted light p1 generated by the first mark 13 to the photoelectric detector 18. Here, the -1st-order diffracted light q1 and the +1st-order diffracted light pl interfere with each other at the half mirror 17, and this interference light el is sent to the photoelectric detector 18. The detection signal of this photoelectric detector 18 is sent to a signal processing circuit 19.

又、第2のマーク15の上方には高反射ミラー20が設
けられ、第2のマーク15で生じる反射干渉光e2が光
電検出器21に導かれるようになっている。そして、こ
の光電検出器2〕の検出信号が信号処理回路22に送ら
れるようになっている。
Further, a high reflection mirror 20 is provided above the second mark 15 so that reflected interference light e2 generated at the second mark 15 is guided to a photoelectric detector 21. A detection signal from this photoelectric detector 2 is sent to a signal processing circuit 22.

さらに、23は周波数シフト機構であって、これはアラ
イメント光p、qのうちいずれか一方のアライメント光
、例えばqの周波数つまり波長をシフトする機能を持っ
たものであ・る。なお、この周波数シフト機構23はシ
フトされた周波数を示す周波数信号を各信号処理回路1
9.22に送出する。
Furthermore, 23 is a frequency shift mechanism, which has a function of shifting the frequency or wavelength of one of the alignment lights p and q, for example, q. Note that this frequency shift mechanism 23 transmits a frequency signal indicating the shifted frequency to each signal processing circuit 1.
Send out on 9.22.

又、各信号処理回路】9は光ヘテロゲイン位相検出方式
の機能、つまり周波数シフト機構23が作動していると
きに周波数信号を基準信号として入力し、この周波数信
号の位相と光電検出器18からの検出信号のビートの位
相との差を求めてマスク11の投影レンズ10に対する
位置情報を得る機能を有するものである。又、他方の信
号処理回路22は周波数シフト機構23が作動している
ときに周波数信号を基準信号として入力し、この周波数
信号の位相と光電検出器21からの検出信号のビートの
位相との差を求めてマスク11とウェハ12との相対位
置情報を得る機能を有するものである。
In addition, each signal processing circuit 9 has a function of the optical hetero gain phase detection method, that is, when the frequency shift mechanism 23 is operating, a frequency signal is input as a reference signal, and the phase of this frequency signal and the signal from the photoelectric detector 18 are input. It has a function of obtaining positional information of the mask 11 with respect to the projection lens 10 by determining the difference between the detection signal and the beat phase. The other signal processing circuit 22 inputs a frequency signal as a reference signal when the frequency shift mechanism 23 is operating, and calculates the difference between the phase of this frequency signal and the phase of the beat of the detection signal from the photoelectric detector 21. It has a function of obtaining relative position information between the mask 11 and the wafer 12 by determining the relative position information of the mask 11 and the wafer 12.

ところで、実際の装置は第3図の斜視図に示す如くであ
って、各アライメント光p、qは露光用の光源の波長と
異なる波長の光を出力する例えばHeNeレーザ発振装
置から出力されたレーザ光が用いられている。そして、
このレーザ光がハーフミラ−等により各アライメント光
p、qに分けられてレンズ24及びコンデンサレンズ2
5を透過して第1のマーク13及び14に照射されるよ
うになっている。そして、ハーフミラ−17及び高反射
ミラー20,16は露光用光を遮蔽しない位置に配置さ
れている。
By the way, the actual apparatus is as shown in the perspective view of FIG. 3, and each of the alignment lights p and q is a laser output from a HeNe laser oscillation device that outputs light of a wavelength different from the wavelength of the light source for exposure. Light is used. and,
This laser beam is divided into alignment beams p and q by a half mirror or the like and sent to a lens 24 and a condenser lens 2.
5 and is irradiated onto the first marks 13 and 14. The half mirror 17 and the high reflection mirrors 20 and 16 are arranged at positions where they do not block the exposure light.

次に上記の如く構成された装置の作用について周波数シ
フト機構23が作動しない場合と作動した場合とについ
て説明する。
Next, the operation of the device configured as described above will be described with respect to the case where the frequency shift mechanism 23 does not operate and the case where the frequency shift mechanism 23 operates.

■周波数シフト機構が作動しない場合 同一波長のアライメント光p、qがそれぞれ第1のマー
ク13.14に照射されると、これら第1のマーク13
.14において±nn次回先光生じる。このうち、第1
のマ〜り13で生じた+1次回折先光1はハーフミラ−
17に向かって進行するとともに一1次の透過回折光p
2は投影レンズ10に向かって進行する。又、これと同
時に第1のマーク14で生じた一1次回先光q2は高反
射ミラー16で反射してハーフミラ−17に向かって進
行するとともに+1次の透過回折光q2は投影レンズ1
0に向かって進行する。ここで、ハーフミラ−17にお
ける+1次回折先光iと一1次回先光q1とは互いに位
相差が生じ、この位相差はマスク11の投影レンズ10
に対する位置と対応している。しかるに、+1次回折先
光1と一1次回先光q1との干渉光elは光電検出器1
8に入射すると、この光電検出器18は干渉光elの光
強度に応じた検出信号を出力する。この結果、この光強
度からマスク11の投影レンズ10に対する位置情報が
得られる。
■When the frequency shift mechanism does not operate When the alignment lights p and q of the same wavelength are irradiated to the first marks 13 and 14, respectively, these first marks 13
.. At 14, ±nn next light occurs. Of these, the first
The +1st order diffracted light 1 generated at the mirror 13 is a half mirror.
17, the 11th-order transmitted diffracted light p
2 advances towards the projection lens 10. At the same time, the 1st-order leading light q2 generated at the first mark 14 is reflected by the high-reflection mirror 16 and travels toward the half mirror 17, and the +1st-order transmitted diffracted light q2 is reflected by the projection lens 1.
Proceed towards 0. Here, a phase difference occurs between the +1st-order diffracted leading light i and the 11th-order leading light q1 in the half mirror 17, and this phase difference is caused by the projection lens 10 of the mask 11.
It corresponds to the position relative to. However, the interference light el between the +1st-order diffraction destination beam 1 and the 11st-order destination beam q1 is detected by the photoelectric detector 1.
8, this photoelectric detector 18 outputs a detection signal according to the light intensity of the interference light el. As a result, positional information of the mask 11 with respect to the projection lens 10 can be obtained from this light intensity.

一方、−1次の透過回折光p2及び+1次の透過回折光
q2の間にもマスク11と投影レンズ10との位置に応
じた位相差が生じており、これら−1次の透過回折光p
2及び+1次の透過回折光q2は投影レンズ10により
集光されて第2のマーク15に照射される。これにより
、第2のマーク15上には各透過回折光p2. q2の
干渉によりモアレ縞が生じ、かつ各透過回折光p2. 
q2は第2のマーク15で回折される。この回折で生じ
る±nn次回先光うち0次回先光が反射干渉光e2とし
て高反射ミラー20で反射して光電検出器21に導かれ
る。
On the other hand, a phase difference occurs between the -1st order transmitted diffraction light p2 and the +1st order transmitted diffraction light q2 depending on the position of the mask 11 and the projection lens 10, and these -1st order transmitted diffraction light p2
The second and +1st-order transmitted diffracted lights q2 are focused by the projection lens 10 and irradiated onto the second mark 15. As a result, each transmitted diffracted light p2. Moiré fringes occur due to the interference of q2, and each transmitted diffracted light p2.
q2 is diffracted by the second mark 15. Of the ±nn order forward lights generated by this diffraction, the 0th order lead light is reflected by the high reflection mirror 20 as reflected interference light e2 and guided to the photoelectric detector 21.

ここで、反射干渉光e2の光強度はモアレ縞と第2のマ
ーク15との一致、不一致に対応したものとなる。従っ
て、光電検出器21からの検出信号はマスク11とウェ
ハ12との相対位置情報となる。
Here, the light intensity of the reflected interference light e2 corresponds to whether the moiré fringes and the second mark 15 match or do not match. Therefore, the detection signal from the photoelectric detector 21 becomes relative position information between the mask 11 and the wafer 12.

この結果、マスク11の投影レンズ1oに対する位置情
報及びマスク11とウェハ12との相対位置情報からマ
スク11の投影レンズ1oに対する位置合せが行なわれ
るとともにマスク11とウェハ12との位置合せが行な
われる。
As a result, the mask 11 is aligned with the projection lens 1o and the mask 11 and the wafer 12 are aligned based on the position information of the mask 11 with respect to the projection lens 1o and the relative position information of the mask 11 and the wafer 12.

■周波数シフト機構が作動した場合 この場合、周波数シフト機構23がアライメント光電の
光路上に配置されてアライメント光電の周波数はfだけ
シフトされる。これにより、+1次回折先光iと一1次
回先光q1との間に周波数fの差が生じ、これら回折光
plとQlとの干渉光elには周波数fのビートが生じ
る。ここで、このビートの位相はマスク11と投影レン
ズ1oとの位置情報を表わす。しかるに、信号処理回路
19は光電検出器18で検出されるビートの位相と周波
数シフト機構23からの周波数信号の位相とを比較し、
このずれからマスク11の投影レンズ1oに対する位置
情報を求める。
(2) When the frequency shift mechanism is activated In this case, the frequency shift mechanism 23 is placed on the optical path of the alignment photoelectric, and the frequency of the alignment photoelectric is shifted by f. As a result, a difference in frequency f occurs between the +1st-order diffracted light i and the 11th-order diffracted light q1, and a beat of frequency f occurs in the interference light el between these diffracted lights pl and Ql. Here, the phase of this beat represents positional information between the mask 11 and the projection lens 1o. However, the signal processing circuit 19 compares the phase of the beat detected by the photoelectric detector 18 with the phase of the frequency signal from the frequency shift mechanism 23,
From this shift, positional information of the mask 11 with respect to the projection lens 1o is determined.

一方、第2のマーク15からの反射干渉光e2の光強度
には、干渉光elと同様に周波数fのビートが生じる。
On the other hand, in the light intensity of the reflected interference light e2 from the second mark 15, a beat of frequency f occurs, similar to the interference light el.

しかるに、信号処理回路22は光電検出器21で検出さ
れるビートの位相と周波数シフト機構23からの周波数
信号の位相とを比較し、このずれからマスク11とウェ
ハ12との相対位置情報を求める。
However, the signal processing circuit 22 compares the phase of the beat detected by the photoelectric detector 21 with the phase of the frequency signal from the frequency shift mechanism 23, and obtains relative position information between the mask 11 and the wafer 12 from this shift.

このように上記・一実施例においては、各第1のマーク
13.14に同一波長の各アライメント光p、qを照射
してその回折光の干渉光eLを検出してマスク11の投
影レンズ10に対する位置情報を求め、これとともに各
第1のマーク1B、1.4の透過回折光p2. q2を
第2のマーク15に照射してそのモアレ縞からマスク1
1とウェハ12との相対位置情報を求めるようにしたの
で、マスク11を投影レンズ10に対して高精度に位置
合せできるとともにマスク11とウェハ12とを高精度
に位置合せできる。これにより、同一ウェハ12に対し
て複数回露光を行っても転写された各パターンにずれは
生じない。
In this way, in the above embodiment, each of the first marks 13 and 14 is irradiated with each of the alignment lights p and q of the same wavelength, and the interference light eL of the diffracted light is detected and the projection lens 10 of the mask 11 is Along with this, the transmitted diffracted light p2. of each first mark 1B, 1.4 is obtained. q2 is irradiated onto the second mark 15, and the mask 1 is detected from the moire fringes.
Since the relative position information between the projection lens 1 and the wafer 12 is determined, the mask 11 can be aligned with the projection lens 10 with high precision, and the mask 11 and the wafer 12 can be aligned with high precision. As a result, even if the same wafer 12 is exposed multiple times, no deviation occurs in the transferred patterns.

又、アライメント光電を周波数シフト機構23によって
シフトし、これに応じて各信号処理回路19.22で光
ヘテロゲイン位相検出方式を用いたので、マスク11の
反射率等の変化の影響を受けることがない。
Furthermore, since the alignment photoelectric signal is shifted by the frequency shift mechanism 23 and the optical hetero gain phase detection method is used in each signal processing circuit 19 and 22 accordingly, it is not affected by changes in the reflectance of the mask 11, etc. .

次に本発明の第2実施例について第4図を参照して説明
する。なお、第1図と同一部分には同一符号を付してそ
の詳しい説明は省略する。この第4図に示す装置はアラ
イメント光電をスキャンさせるものとなっている。すな
わち、アライメント光電はビームスキャン機構30を通
って71−フミラー31に送られ、このハーフミラ−3
1で2方向に分岐されてその一方のアライメント光「i
が高反射ミラー32で反射されて第1のマーク13に送
られ、他方のアライメント光電2が第1のマーク14に
送られるようになっている。そして、各第1のマーク1
3.14で生じる±nn次回先光うち所定の回折光がそ
れぞれ集光レンズ33で集光されて回折格子から成る第
3のマーク34に照射されるようになっている。そして
、この第3のマーク34上で干渉が生じ、この干渉光e
3が光電検出器35に入射するようになっている。ここ
で、干渉光e3の光強度はマスク11の投影レンズ10
に対する位置と対応している。しかるに、光電検出器3
5は干渉光e3の光強度を検出してその検出信号を信号
処理回路36に送出する。一方、光電検出回路21には
信号処理回路37が接続され、これら信号処理回路36
.37にはビームスキャン機構30からのスキャン同期
信号が入力している。しかるに、これら信号処理回路3
6.37はスキャン同期信号を受けてアライメント光電
1. r2のスキャンに同期してそれぞれ光電検出器3
5゜21からの検出信号を人力して信号処理する。この
結果、上記第1実施例と同様にマスク11が投影レンズ
10に対して位置合せされるとともにマスク11とウェ
ハ12とが位置合せされる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted. The apparatus shown in FIG. 4 scans the alignment photoelectric. That is, the alignment photoelectric is sent to the 71-half mirror 31 through the beam scanning mechanism 30, and this half mirror 3
1, the alignment light is split into two directions, and one of the alignment lights is
is reflected by a high reflection mirror 32 and sent to the first mark 13, and the other alignment photoelectric 2 is sent to the first mark 14. and each first mark 1
Predetermined diffracted lights of the ±nn-th order forward lights generated in step 3.14 are respectively condensed by a condenser lens 33 and irradiated onto a third mark 34 made of a diffraction grating. Then, interference occurs on this third mark 34, and this interference light e
3 is made incident on the photoelectric detector 35. Here, the light intensity of the interference light e3 is determined by the projection lens 10 of the mask 11.
It corresponds to the position relative to. However, photoelectric detector 3
5 detects the light intensity of the interference light e3 and sends the detection signal to the signal processing circuit 36. On the other hand, a signal processing circuit 37 is connected to the photoelectric detection circuit 21, and these signal processing circuits 36
.. A scan synchronization signal from the beam scanning mechanism 30 is input to 37. However, these signal processing circuits 3
6.37 receives the scan synchronization signal and performs alignment photoelectric 1. photoelectric detector 3 in synchronization with the scan of r2.
The detection signal from 5°21 is manually processed. As a result, the mask 11 is aligned with the projection lens 10, and the mask 11 and the wafer 12 are aligned, as in the first embodiment.

このようにアライメント光「をスキャンしてこのスキャ
ンに同期して各干渉光を信号処理することにより外部か
らの影響を受けなくなる。
In this way, by scanning the alignment light and signal-processing each interference light in synchronization with this scanning, it becomes immune to external influences.

なお、本発明は上記一実施例に限定されるものでなくそ
の主旨を逸脱しない範囲で変形してもよい。例えば、上
記一実施例できマスク、ウェハ及び投影レンズの相互の
位置合せに適用したが、これに限らずの物体の位置合せ
にも適用できる。
Note that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and may be modified without departing from the spirit thereof. For example, although the above embodiment has been applied to the mutual alignment of a mask, wafer, and projection lens, the present invention is not limited thereto and can also be applied to alignment of objects.

[発明の効果コ 以上詳記したように本発明によれば、マスクと投影レン
ズとを高精度に位置合せできるとともにマスクとウェハ
とも高精度に位置合せできる位置合せ方法を提供できる
[Effects of the Invention] As detailed above, according to the present invention, it is possible to provide an alignment method in which a mask and a projection lens can be aligned with high precision, and also a mask and a wafer can be aligned with high precision.

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

第1図乃至第3図は本発明の位置合せ方法を適用した位
置合せ装置の第1実施例を説明するための図であって、
第1図は構成図、第2図は各マークの模式図、第3図は
実際の装置の外観図、第4図は本発明の第2実施例の構
成図、第5図及び第6図は従来技術を説明するための図
である。 10・・・投影レンズ、11・・・マスク、12・・・
ウェハ、13.14・・・第1のマーク、15・・・第
2のマーク、16.20・・・高反射ミラー  17・
・・)\−フミラー 18.21・・・光電検出器、1
9.22・・・信号処理回路、23・・・周波数シフト
機構、30・・・ビームスキャン機構、31・・・ハー
フミラ−32・・・高反射ミラー 33・・・集光レン
ズ、34・・・第3のマーク、35・・・光電検出器、
36.37・・・信号処理回路。
1 to 3 are diagrams for explaining a first embodiment of an alignment device to which the alignment method of the present invention is applied,
Figure 1 is a configuration diagram, Figure 2 is a schematic diagram of each mark, Figure 3 is an external view of the actual device, Figure 4 is a configuration diagram of the second embodiment of the present invention, and Figures 5 and 6. FIG. 1 is a diagram for explaining a conventional technique. 10... Projection lens, 11... Mask, 12...
Wafer, 13.14...First mark, 15...Second mark, 16.20...High reflection mirror 17.
...)\-Fumirar 18.21...Photoelectric detector, 1
9.22... Signal processing circuit, 23... Frequency shift mechanism, 30... Beam scanning mechanism, 31... Half mirror 32... High reflection mirror 33... Condensing lens, 34...・Third mark, 35... photoelectric detector,
36.37...Signal processing circuit.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)投影レンズを介して対向配置された第1の物体及
び第2の物体と前記投影レンズとの相互位置を合せる位
置合せ方法において、前記第1の物体に第1の回折格子
を少なくとも2つ形成するとともに前記第2の物体に第
2の回折格子を形成し、これら第1の回折格子に同一波
長の各アライメント光を照射してこれら第1の回折格子
からの各回折光の干渉光を検出して前記第1の物体の前
記投影レンズに対する位置情報を求め、これとともに前
記各第1の回折格子の透過回折光を前記投影レンズを通
して前記第2の回折格子に照射し、この第2の回折格子
からの反射回折光を検出して前記第1の物体と前記第2
の物体との相対位置情報を求めることを特徴とする位置
合せ方法。
(1) In an alignment method of aligning the projection lens with a first object and a second object that are arranged to face each other via a projection lens, the first object is provided with at least two first diffraction gratings. At the same time, a second diffraction grating is formed on the second object, and each alignment light of the same wavelength is irradiated to these first diffraction gratings to produce interference light of each diffracted light from these first diffraction gratings. is detected to obtain positional information of the first object with respect to the projection lens, and together with this, the transmitted diffraction light of each of the first diffraction gratings is irradiated to the second diffraction grating through the projection lens, and the second diffraction grating is detecting the reflected diffracted light from the diffraction grating of the first object and the second object.
An alignment method characterized by obtaining relative position information with an object.
(2)各第1の回折格子に照射する各アライメント光の
うち少なくとも一方のアライメント光の波長を変調する
請求項(1)記載の位置合せ方法。
(2) The alignment method according to claim (1), wherein the wavelength of at least one of the alignment lights irradiated onto each first diffraction grating is modulated.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7619738B2 (en) 2002-09-20 2009-11-17 Asml Netherlands B.V. Marker structure for optical alignment of a substrate, a substrate including such a marker structure, an alignment method for aligning to such a marker structure, and a lithographic projection apparatus
US8655509B2 (en) 2009-09-14 2014-02-18 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Flight control system of aircraft
CN103955124A (en) * 2014-05-05 2014-07-30 中国科学院微电子研究所 Aligning device of optical precision system

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