JPH0566108A - Positioning device - Google Patents

Positioning device

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Publication number
JPH0566108A
JPH0566108A JP3227765A JP22776591A JPH0566108A JP H0566108 A JPH0566108 A JP H0566108A JP 3227765 A JP3227765 A JP 3227765A JP 22776591 A JP22776591 A JP 22776591A JP H0566108 A JPH0566108 A JP H0566108A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical system
light
alignment
projection lens
wafer
Prior art date
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Pending
Application number
JP3227765A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Takeuchi
宏之 竹内
Masaki Yamamoto
正樹 山本
Yoshiyuki Sugiyama
吉幸 杉山
Takeo Sato
健夫 佐藤
Shinichiro Aoki
新一郎 青木
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP3227765A priority Critical patent/JPH0566108A/en
Publication of JPH0566108A publication Critical patent/JPH0566108A/en
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

PURPOSE:To highly precisely position a reticule and a wafer through a projecting optical system in a positioning device used in various exposing devices by correcting the convergence error in an alignment wavelength different from an exposing wavelength, and imaging a positioning mark image on the reticule onto the wafer through a correcting optical system and a lens. CONSTITUTION:A first positioning mark 5 provided on a first object 1 situated on the object surface of a projecting optical system, a second positioning mark 6 provided on a second object 2 situated on the image surface of the projecting optical system, and a light source 4 emitting a coherent alignment light of two frequencies having a wavelength different from an exposing wavelength are provided. A correcting optical system 7 for correcting the convergence error of the projecting optical system so as to perform a precise imaging onto the second object surface in conformation to a specified area where an interference fringe is formed on the first object, a spatial filtering optical system 13 for removing a speckle pattern from the light returned from the second positioning mark 6, and a light detecting means 15 for detecting a light beat signal from the light transmitted through the space filtering optical system are provided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、レチクル上の
パターンを投影光学系を介してウェハ上に転写する露光
装置に用いる位置合わせ装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an alignment apparatus used in an exposure apparatus for transferring a pattern on a reticle onto a wafer via a projection optical system.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体装置はますます高密度化さ
れ、各々の素子の微細パターンの寸法は0.5μm以下
に及ぼうとしている。このような微細パターンの露光に
おいて、半導体製造時に必要とされるような多数回にわ
たる重ね合わせ露光を行うためには、各露光間の位置合
わせが極めて大切であり、その重ね合わせ精度は0.1
μm以下が必要とされる。
2. Description of the Related Art In recent years, the density of semiconductor devices has become higher and higher, and the size of the fine pattern of each element is about 0.5 μm or less. In the exposure of such a fine pattern, in order to perform the multiple exposures required for semiconductor manufacturing, the alignment between the exposures is extremely important, and the overlay accuracy is 0.1.
μm or less is required.

【0003】従来の位置合わせ装置として、特開昭63
−78004号公報に記載されている構成が知られてい
る。以下、図面を参照しながら上記従来の位置合わせ装
置について説明する。
A conventional positioning device is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-63
The configuration disclosed in Japanese Patent Publication No. 78004 is known. Hereinafter, the conventional alignment device will be described with reference to the drawings.

【0004】図4は、従来の露光装置を示すものであ
る。図4において、レーザ光源111から出射したコヒ
ーレントな2周波のアライメント光はミラー109bで
2光束に分割され、分割された光束は、各々ミラー10
9b、ミラー109aを介して、またはミラー109b
のみを介して、レチクル114上に形成された1対の第
1の回折格子110aまたは110bに入射され回折さ
れる。各回折光は第1のレンズ系115aまたは115
bのスペクトル面で適当な光束になり、空間フィルタ1
16aまたは116bを透過し、更に第2のレンズ系1
17aまたは117bを介し、投影レンズ119を通過
して、ウェハ118上に設けられた第2の1対の回折格
子121aまたは121bの上に投影される。この回折
格子121aまたは121bからの回折光122aまた
は122bは、逆方向に投影レンズ119、第2のレン
ズ系117a、117bを通過し、光検出器123aま
たは123bに導かれる。
FIG. 4 shows a conventional exposure apparatus. In FIG. 4, the coherent two-frequency alignment light emitted from the laser light source 111 is split into two light fluxes by the mirror 109b, and the split light fluxes are respectively reflected by the mirror 10.
9b, via mirror 109a, or mirror 109b
It is incident on and diffracted by a pair of first diffraction gratings 110a or 110b formed on the reticle 114 via only. Each diffracted light is transmitted through the first lens system 115a or 115
An appropriate luminous flux is obtained on the spectral plane of b, and the spatial filter 1
16a or 116b, and the second lens system 1
It passes through the projection lens 119 via 17 a or 117 b and is projected onto the second pair of diffraction gratings 121 a or 121 b provided on the wafer 118. The diffracted light 122a or 122b from the diffraction grating 121a or 121b passes through the projection lens 119 and the second lens systems 117a and 117b in the opposite direction and is guided to the photodetector 123a or 123b.

【0005】ウェハ118上の第2の回折格子121
a、121bに2光束を適切な方向から投影すると、回
折光同士が重なった方向に回折され、各々が干渉する。
この干渉した1対の回折光強度を光検出器123a、1
23bで検出し、この検出結果をコンパレータ124で
比較し、制御系125の駆動によりウェハ118を移動
させ、上記1対の回折光強度の差が零となる箇所を選択
することにより、レチクル114とウェハ118との位
置合わせが可能となる。
A second diffraction grating 121 on the wafer 118.
When two light fluxes are projected on a and 121b from an appropriate direction, the diffracted lights are diffracted in the overlapping direction and interfere with each other.
The pair of interfering diffracted light intensities are detected by the photodetectors 123a and 1a.
23b, the detection result is compared by the comparator 124, the wafer 118 is moved by the drive of the control system 125, and a portion where the difference between the pair of diffracted light intensities is zero is selected. The alignment with the wafer 118 becomes possible.

【0006】一方、レチクル114のパターンは、投影
用光源112および照明光学系113により照明され、
その投影像は投影レンズ119を介してウェハ118上
に結像される。
On the other hand, the pattern of the reticle 114 is illuminated by the projection light source 112 and the illumination optical system 113,
The projected image is formed on the wafer 118 via the projection lens 119.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の構成で
は、投影用光源112から出射した露光光とレーザ光源
111から出射したアライメント光がほぼ同波長であ
り、投影レンズ119が両者に対して同様に良好な結像
性能を発揮する場合にのみ有効である。例えば、将来、
露光光の主流となると期待されているエキシマレーザ等
の紫外光に対しては、屈折光学系を構成するためのガラ
ス材料が限られるため、色収差を補正した色消し投影光
学系を構成することは極めて困難である。このため、投
影レンズ119は露光波長でのみ十分に色補正されるよ
うに設計され、他の波長の光に対しては非常に大きな色
収差を示す。このため、アライメント光の波長は露光波
長に十分近いことが望ましい。
In the above-mentioned conventional configuration, the exposure light emitted from the projection light source 112 and the alignment light emitted from the laser light source 111 have substantially the same wavelength, and the projection lens 119 is the same for both. It is effective only when excellent imaging performance is exhibited. For example, in the future,
For ultraviolet light such as excimer laser, which is expected to become the mainstream of exposure light, the glass material for forming the refracting optical system is limited, so it is not possible to form an achromatic projection optical system with chromatic aberration corrected. It's extremely difficult. For this reason, the projection lens 119 is designed to be sufficiently color-corrected only at the exposure wavelength, and exhibits extremely large chromatic aberration with respect to light of other wavelengths. Therefore, it is desirable that the wavelength of the alignment light is sufficiently close to the exposure wavelength.

【0008】ところが、半導体製作のプロセスからは、
アライメント波長が露光波長から十分に離れていること
が要望される。この理由として、化学増感レジスト等の
高感度レジストの使用に伴い、アライメント光によるレ
ジストの露光が心配される点、投影レンズ119の結像
性能の限界を補うために使用される多層レジストや多層
反射を防止する染料入りレジストが露光波長に近いアラ
イメント光を吸収してしまう点などを挙げることができ
る。即ち、半導体製作プロセス上の理由によりアライメ
ント光の波長は露光波長から十分離れていなければなら
ない。従って、上記従来例の構成では、レチクルとウェ
ハの高精度な位置合わせが困難になってしまうという課
題を有していた。
However, from the semiconductor manufacturing process,
It is desired that the alignment wavelength be sufficiently far from the exposure wavelength. The reason for this is that the use of high-sensitivity resists such as chemically sensitized resists may cause the exposure of the resists by alignment light, and the multi-layered resists and multi-layered resists used to supplement the imaging performance of the projection lens 119. The point is that the resist containing a dye that prevents reflection absorbs alignment light near the exposure wavelength. That is, the wavelength of the alignment light must be sufficiently distant from the exposure wavelength due to the semiconductor manufacturing process. Therefore, the configuration of the conventional example has a problem that it is difficult to perform highly accurate alignment between the reticle and the wafer.

【0009】本発明は、上記従来技術の課題を解決する
もので、投影光学系を通して行うスルー・ザ・レンズ・
アライメント(TTLアライメント)において、アライ
メント光として露光波長とは異なる波長を用いて、第1
と第2の物体の高精度な位置合わせを行うことができる
位置合わせ装置を提供することを目的とする。
The present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and through-the-lens
In the alignment (TTL alignment), a wavelength different from the exposure wavelength is used as the alignment light, and the first
It is an object of the present invention to provide a positioning device capable of highly accurately positioning the second object.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、投影光学系の物体面上に位置する第1の
物体に設けられた回折格子と、投影光学系の像面上に位
置する第2の物体に設けられた位置合わせマークと、露
光波長と異なる波長を持つ2周波のコヒーレントなアラ
イメント光を出射する光源と、上記第1の物体上の特定
領域に対応して第2の物体面上で正しく結像させるよう
上記投影光学系の色収差を補正する補正光学系と、上記
第2の位置合わせマークから戻る光からスペックルパタ
ーンを除去する空間フィルタリング用光学系と、上記空
間フィルタリング用光学系を透過した光から光ビート信
号を検出するための光検出手段を備えた位置合わせ装置
である。
To achieve this object, the present invention provides a diffraction grating provided on a first object located on the object plane of a projection optical system and an image plane of the projection optical system. An alignment mark provided on the second object located on the first object, a light source for emitting coherent alignment light of two frequencies having a wavelength different from the exposure wavelength, and a first area corresponding to the specific area on the first object. A correction optical system that corrects chromatic aberration of the projection optical system so that an image is properly formed on the second object plane, a spatial filtering optical system that removes a speckle pattern from light returning from the second alignment mark, and It is an alignment device provided with a photo-detecting means for detecting an optical beat signal from the light transmitted through a spatial filtering optical system.

【0011】[0011]

【作用】本発明は上記構成によって、第1の物体上の第
1の位置合わせ用マークを第2の物体上の第2の位置合
わせ用マーク上に、露光光とは波長を異にする2周波の
アライメント光を用いて投影し、空間フィルタリング用
光学系でスペックルパターンを除去した後、光検出器で
アライメント光を受光し、この光検出器で得られる光ビ
ート信号と第1の物体上の第1の位置合わせマークから
の戻り光の光ビート信号またはレーザから得られる光ビ
ート信号との位相比較から得られる位置ずれ信号から、
第1と第2の物体の相対位置を検出して位置合わせする
ことができる。
According to the present invention, with the above structure, the first alignment mark on the first object is placed on the second alignment mark on the second object and has a wavelength different from that of the exposure light. Frequency alignment light is used for projection, the speckle pattern is removed by the optical system for spatial filtering, the alignment light is received by the photodetector, and the optical beat signal obtained by this photodetector and the first object are detected. From the misalignment signal obtained from the phase comparison with the optical beat signal of the return light from the first alignment mark or the optical beat signal obtained from the laser,
The relative position of the first and second objects can be detected and aligned.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0013】図1は本発明の一実施例における位置合わ
せ装置の構成図であり、図2は本発明に用いられる色補
正を行う投影レンズの画角内の特定領域を示すレチクル
の平面図、図3は同じく本発明に用いられるレーザ光源
から出射されるレーザ光の偏光状態を示す偏光方向図で
ある。
FIG. 1 is a block diagram of an alignment apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of a reticle showing a specific region within the angle of view of a projection lens used in the present invention, FIG. 3 is a polarization direction diagram showing the polarization state of laser light emitted from the laser light source used in the present invention.

【0014】図1において、1は第1の物体である露光
原版のレチクル、2はパターンが露光される第2の物体
であるウェハ、3は投影レンズ、4は位置合わせ用の光
源であり、直交偏光した2つの異なる周波数(f1,f2
のアライメント光11を出射する。5はレチクル1上に
設けられた回折格子である位置合わせマーク、6はウェ
ハ2上に設けられた回折格子である位置合わせマーク、
7は色収差を補正するための補正光学系、8は空間フィ
ルタ、9は偏光光学素子、11は所定の光路を通過し回
折格子である位置合わせマーク6により回折されるアラ
イメント光、13は空間フィルタ14を含む空間フィル
タリング用光学系である。
In FIG. 1, 1 is a reticle of an exposure original plate which is a first object, 2 is a wafer which is a second object on which a pattern is exposed, 3 is a projection lens, 4 is a light source for alignment, Two orthogonally polarized different frequencies (f 1 , f 2 )
The alignment light 11 is emitted. 5 is an alignment mark which is a diffraction grating provided on the reticle 1, 6 is an alignment mark which is a diffraction grating provided on the wafer 2,
Reference numeral 7 is a correction optical system for correcting chromatic aberration, 8 is a spatial filter, 9 is a polarization optical element, 11 is alignment light which passes through a predetermined optical path and is diffracted by the alignment mark 6 which is a diffraction grating, and 13 is a spatial filter. It is an optical system for spatial filtering including 14.

【0015】図2において、21はレチクル1に対する
投影レンズ3の有効画角、22は色補正を行う特定領域
である。
In FIG. 2, 21 is an effective angle of view of the projection lens 3 with respect to the reticle 1, and 22 is a specific area for color correction.

【0016】以上のように構成された位置合わせ装置に
ついて、以下その動作を説明する。まず、レチクル1の
像をウェハ2上に投影するように投影レンズ3が配置さ
れている。投影レンズ3は露光波長に合わせて設計され
ているため、光源4から出射されるレチクル1上の位置
合わせマーク5を投影レンズ3だけでウェハ2上に結像
することは、色収差が大きすぎて不可能である。ここ
で、補正光学系7は例えば図2に示すように、投影レン
ズ3の有効画角21の特定領域22(図2では同一円環
領域)において、投影レンズ3の色収差を補正してお
り、光源4から出射されるアライメント光11で照明さ
れたレチクル1上の特定領域22内に存在する位置合わ
せマーク5は、ウェハ2上に正確に投影結像される。
The operation of the position adjusting device having the above-described structure will be described below. First, the projection lens 3 is arranged so as to project the image of the reticle 1 onto the wafer 2. Since the projection lens 3 is designed according to the exposure wavelength, if the alignment mark 5 on the reticle 1 emitted from the light source 4 is imaged on the wafer 2 only by the projection lens 3, chromatic aberration is too large. It is impossible. Here, the correction optical system 7 corrects the chromatic aberration of the projection lens 3 in a specific region 22 (the same annular region in FIG. 2) of the effective field angle 21 of the projection lens 3, as shown in FIG. The alignment mark 5 existing in the specific area 22 on the reticle 1 illuminated by the alignment light 11 emitted from the light source 4 is accurately projected and imaged on the wafer 2.

【0017】即ち、実際の露光光であるKrFエキシマ
レーザの光(λ=248.5nm )に対する投影レンズ3の屈
折率は、アライメント光11のような可視光に対する屈
折率から大きく異なっている。このため、エキシマレー
ザ光に合わせて最適設計された投影レンズ3のアライメ
ント光11に対する色収差は極めて大きく、投影レンズ
3の全画角を色補正できるような補正光学系を設計する
ことは極めて難しい。そこで、投影レンズ3の画角の中
で、位置合わせマーク5の存在するごく限られた領域に
対して色補正を行うような補正光学系7を用いるように
している。これにより、補正光学系7の設計はかなり容
易なものとなる。
That is, the refractive index of the projection lens 3 for the light (λ = 248.5 nm) of the KrF excimer laser which is the actual exposure light is greatly different from the refractive index for the visible light such as the alignment light 11. Therefore, the chromatic aberration of the projection lens 3 that is optimally designed according to the excimer laser light with respect to the alignment light 11 is extremely large, and it is extremely difficult to design a correction optical system capable of performing color correction of the entire angle of view of the projection lens 3. Therefore, within the angle of view of the projection lens 3, a correction optical system 7 is used that performs color correction on a very limited area where the alignment mark 5 exists. This makes the correction optical system 7 considerably easier to design.

【0018】レチクル1上の位置合わせマーク5は回折
格子よりなっており、光源4から出射されるアライメン
ト光11で照明され、透過光は多数の回折光に分割され
た後、色収差を補正する補正光学系7を透過し、空間フ
ィルタ8により±1次回折光のみが偏光光学素子9に入
射する。ところで、光源4は図3に示すように、互いに
直交した、周波数がf1, f2のコヒーレント光を出射する
光学ユニットであり、このような光学ユニットとして
は、レーザ管に磁場をかけることにより2周波を得るゼ
ーマンレーザや、一方向に伝播する超音波や回転回折格
子を用いてレーザ光をドップラーシフトさせることによ
り2周波を得るような装置が利用できる。また、f1とf2
の周波数差としては、数十KHz〜数十MHzが一般的
である。
The alignment mark 5 on the reticle 1 is composed of a diffraction grating, is illuminated by the alignment light 11 emitted from the light source 4, and the transmitted light is divided into a large number of diffracted lights, which are then corrected to correct chromatic aberration. Only the ± first-order diffracted light is transmitted through the optical system 7 and enters the polarizing optical element 9 by the spatial filter 8. As shown in FIG. 3, the light source 4 is an optical unit that emits coherent light beams having frequencies f 1 and f 2 which are orthogonal to each other. As such an optical unit, a magnetic field is applied to a laser tube. A Zeeman laser that obtains two frequencies, or a device that obtains two frequencies by performing Doppler shift of laser light using an ultrasonic wave or a rotating diffraction grating that propagates in one direction can be used. Also, f 1 and f 2
The frequency difference is generally tens of KHz to tens of MHz.

【0019】偏光光学素子9は、コヒーレントなアライ
メント光の2周波f1, f2のうちのどちらか一方のみを透
過させる。また、偏光光学素子9として偏光板や偏光ビ
ームスプリッタと位相板の組み合わせ、あるいは適切に
設計された誘電多層膜を用いることにより、透過光を円
偏光とすることもできる。偏光光学素子9を透過したア
ライメント光f1, f2は、投影レンズ3を通過しウェハ2
に結像する。ウェハ2上の位置合わせマーク6で回折さ
れたアライメント光11は、再び投影レンズ3を通過
し、全反射ミラー10で反射され、空間フィルタ14を
含む空間フィルタリング用光学系13に入射する。
The polarization optical element 9 transmits only one of the two frequencies f 1 and f 2 of the coherent alignment light. Further, by using a polarizing plate or a combination of a polarizing beam splitter and a phase plate as the polarizing optical element 9 or using a properly designed dielectric multilayer film, the transmitted light can be circularly polarized. The alignment lights f 1 and f 2 transmitted through the polarization optical element 9 pass through the projection lens 3 and the wafer 2
Image. The alignment light 11 diffracted by the alignment mark 6 on the wafer 2 passes through the projection lens 3 again, is reflected by the total reflection mirror 10, and enters the spatial filtering optical system 13 including the spatial filter 14.

【0020】この空間フィルタ14を含む空間フィルタ
リング用光学系13で、ウェハ2の表面状態に起因する
スペックルパターン(スペックルノイズ)などをカット
した後、光検出器15上に回折光12を結像する。光検
出器15上に導かれるアライメント光は、その偏光状態
が直線偏光の場合には途中に偏光板等を入れることによ
り、円偏光の場合にはそのままで、互いに干渉して周波
数f1とf2の差に相当するビートを生じる。このビート信
号は正弦波の位相の中にウェハ2の位置ずれ量の情報を
持っており、位置ずれ量の情報を含まないビート信号を
検出するもう一つの検出器(図示せず)を用いて2つの
光検出器の出力を位相差検出用測定器(例えば位相計)
により測定すれば、ウェハ2のレチクル1に対する位置
ずれ量を正確に知ることができる。
After the speckle pattern (speckle noise) caused by the surface state of the wafer 2 is cut by the spatial filtering optical system 13 including the spatial filter 14, the diffracted light 12 is formed on the photodetector 15. Image. Alignment light directed onto the optical detector 15, by placing a polarizing plate or the like on the way in which case the polarization state of the linearly polarized light, as it is the case of circular polarization, the frequency f 1 and f interfere with each other A beat equal to the difference of 2 is produced. This beat signal has information on the amount of positional deviation of the wafer 2 in the phase of the sine wave, and another detector (not shown) for detecting a beat signal that does not include information on the amount of positional deviation is used. Measuring the output of the two photodetectors with a phase difference detector (eg, phase meter)
If the measurement is performed by, the amount of positional deviation of the wafer 2 with respect to the reticle 1 can be accurately known.

【0021】また、カバー17を光源4と投影レンズ3
との間のアライメント光11の光路を覆うように設ける
ことにより、空気のゆらぎに起因するアライメント光1
1の位相ゆらぎによる検出精度の劣化を防ぐことができ
る。
Further, the cover 17 is provided with the light source 4 and the projection lens 3.
The alignment light 1 caused by the fluctuation of air is provided by covering the optical path of the alignment light 11 between
It is possible to prevent the detection accuracy from deteriorating due to the phase fluctuation of 1.

【0022】以上のように本実施例によれば、特定位置
に置かれたレチクル1上の位置合わせマーク5を、露光
波長とは異なる2周波のアライメント光11を用いて照
明し、位置合わせマーク5で回折された±1次回折光に
対し、アライメント光11の2周波成分f1,f2のうちの
一方のみを透過させ、補正光学系7と投影レンズ3によ
って、ウェハ2上の位置合わせマーク6上に投影し、再
回折した光を空間フィルタリングした後に、光検出器1
5上に導き、ビート信号を検出し、その位相情報を調べ
ることでウェハ2のレチクル1に対する位置ずれを知る
ことができ、この位置ずれ検出量にもとずいてウェハ2
とレチクル1を操作して位置ずれをなくし、正確なアラ
イメントを行うことができる。
As described above, according to this embodiment, the alignment mark 5 on the reticle 1 placed at a specific position is illuminated with the alignment light 11 having two frequencies different from the exposure wavelength, and the alignment mark 5 is illuminated. For the ± 1st-order diffracted light diffracted by 5, only one of the two frequency components f 1 and f 2 of the alignment light 11 is transmitted, and the alignment mark on the wafer 2 is adjusted by the correction optical system 7 and the projection lens 3. After spatially filtering the light that has been projected onto 6 and re-diffracted, the photodetector 1
5, the beat signal is detected, and the phase information of the beat signal is checked to find the positional deviation of the wafer 2 with respect to the reticle 1. Based on this positional deviation detection amount, the wafer 2 is detected.
The reticle 1 can be operated to eliminate the positional deviation, and accurate alignment can be performed.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上のように本発明は、第1の物体上の
第1の位置合わせ用マークを第2の物体上の第2の位置
合わせ用マーク上に、露光光とは波長を異にする2周波
のアライメント光を用いて投影し、空間フィルタリング
用光学系でスペックルパターンを除去した後、光検出器
でアライメント光を受光し、この光検出器で得られる光
ビート信号と第1の物体上の第1の位置合わせマークか
らの戻り光の光ビート信号またはレーザから得られる光
ビート信号との位相比較から得られる位置ずれ信号か
ら、第1と第2の物体の相対位置を検出して位置合わせ
するようにしたので、投影光学系を通して行うスルー・
ザ・レンズ・アライメントにおいて、アライメント光と
して露光波長とは異なる波長を用いて、第1と第2の物
体の高精度な位置合わせを行うことが可能となる。
As described above, according to the present invention, the first alignment mark on the first object is placed on the second alignment mark on the second object, and the wavelength is different from that of the exposure light. After using the two-frequency alignment light to remove the speckle pattern with the spatial filtering optical system, the photodetector receives the alignment light, and the optical beat signal obtained by the photodetector and the first The relative position of the first and second objects from the position shift signal obtained by phase comparison with the optical beat signal of the return light from the first alignment mark on the object or the optical beat signal obtained from the laser So that it can be aligned with the
In the lens alignment, it is possible to perform highly accurate alignment of the first and second objects by using a wavelength different from the exposure wavelength as the alignment light.

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

【図1】本発明の一実施例における位置合わせ装置の正
面図
FIG. 1 is a front view of a positioning device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例における位置合わせ装置に用
いられる色補正を行う投影レンズの画角内の特定領域を
示すレチクルの平面図
FIG. 2 is a plan view of a reticle showing a specific area within an angle of view of a projection lens which performs color correction used in a positioning device according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例における位置合わせ装置に用
いられるレーザ光源から出射されるレーザ光の偏光状態
を示す斜視図
FIG. 3 is a perspective view showing a polarization state of laser light emitted from a laser light source used in the alignment apparatus in one embodiment of the present invention.

【図4】従来の位置合わせ装置の正面図FIG. 4 is a front view of a conventional alignment device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レチクル 2 ウェハ 3 投影レンズ 4 光源 5 位置合わせマーク 6 位置合わせマーク 7 補正光学系 8 空間フィルタ 9 偏光光学素子 10 全反射ミラー 11 アライメント光 12 反射回折光 13 空間フィルタリング用光学系 14 空間フィルタ 15 光検出器 16 照明光学系 17 カバー 1 Reticle 2 Wafer 3 Projection Lens 4 Light Source 5 Alignment Mark 6 Alignment Mark 7 Correction Optical System 8 Spatial Filter 9 Polarizing Optical Element 10 Total Reflection Mirror 11 Alignment Light 12 Reflected Diffracted Light 13 Spatial Filtering Optical System 14 Spatial Filter 15 Light Detector 16 Illumination optical system 17 Cover

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 健夫 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番1 号 松下技研株式会社内 (72)発明者 青木 新一郎 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番1 号 松下技研株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Takeo Sato 3-10-1 Higashisanda, Tama-ku, Kawasaki City, Kanagawa Matsushita Giken Co., Ltd. (72) Shinichiro Aoki 3-chome, Higashisanda, Tama-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture No. 10 No. 1 Matsushita Giken Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】投影光学系の物体面上に位置する第1の物
体に設けられた回折格子と、投影光学系の像面上に位置
する第2の物体に設けられた位置合わせマークと、露光
波長と異なる波長を持つ2周波のコヒーレントなアライ
メント光を出射する光源と、上記第1の物体上の特定領
域に対応して第2の物体面上で正しく結像させるよう上
記投影光学系の色収差を補正する補正光学系と、上記第
2の位置合わせマークから戻る光からスペックルパター
ンを除去する空間フィルタリング用光学系と、上記空間
フィルタリング用光学系を透過した光から光ビート信号
を検出するための光検出手段を備えた位置合わせ装置。
1. A diffraction grating provided on a first object located on the object plane of the projection optical system, and an alignment mark provided on a second object located on the image plane of the projection optical system, A light source that emits coherent alignment light of two frequencies having a wavelength different from the exposure wavelength, and the projection optical system for correctly forming an image on the second object surface corresponding to a specific area on the first object. A correction optical system that corrects chromatic aberration, a spatial filtering optical system that removes a speckle pattern from light returning from the second alignment mark, and an optical beat signal is detected from light that has passed through the spatial filtering optical system. Positioning device provided with a light detecting means for.
【請求項2】第2の物体上の位置合わせ用マークが回折
格子であることを特徴とする請求項1記載の位置合わせ
装置。
2. The alignment device according to claim 1, wherein the alignment mark on the second object is a diffraction grating.
【請求項3】コヒーレント光の通過する経路に、第1の
物体、色収差補正光学系、投影レンズ、第2の物体、投
影レンズ、空間フィルタリング用光学系および光検出手
段が順に設けられていることを特徴とする請求項1また
は請求項2記載の位置合わせ装置。
3. A first object, a chromatic aberration correction optical system, a projection lens, a second object, a projection lens, a spatial filtering optical system, and a light detection means are sequentially provided on a path through which coherent light passes. The alignment device according to claim 1 or 2, characterized in that:
【請求項4】コヒーレント光の通過する経路のうち、ア
ライメント光を出射する光源と第1の物体、および第1
の物体と投影レンズ間の経路を覆うカバーを備えたこと
を特徴とする請求項1乃至請求項3記載の位置合わせ装
置。
4. A light source for emitting alignment light, a first object, and a first one of paths through which coherent light passes.
The alignment device according to claim 1, further comprising a cover that covers a path between the object and the projection lens.
JP3227765A 1991-09-09 1991-09-09 Positioning device Pending JPH0566108A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016525788A (en) * 2013-05-03 2016-08-25 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated Optically tuned hard mask for multi-patterning applications

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JP2016525788A (en) * 2013-05-03 2016-08-25 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated Optically tuned hard mask for multi-patterning applications

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