JPH0574684A - 位置合わせ装置 - Google Patents

位置合わせ装置

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JPH0574684A
JPH0574684A JP3234671A JP23467191A JPH0574684A JP H0574684 A JPH0574684 A JP H0574684A JP 3234671 A JP3234671 A JP 3234671A JP 23467191 A JP23467191 A JP 23467191A JP H0574684 A JPH0574684 A JP H0574684A
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JP
Japan
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alignment
optical system
optical systems
axis
optical
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Pending
Application number
JP3234671A
Other languages
English (en)
Inventor
Hidemi Kawai
秀実 川井
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Pending legal-status Critical Current

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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
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アライメントマークの配置が異なる複数種類
のフォトマスクを使用するためにアライメント光学系を
可動としたときに生じるアライメント光学系の位置設定
誤差を補正する。 【構成】 アライメント光学系の検出領域の投影光学系
の投影像面における相対位置関係を検出する検出手段
(4〜7,11〜14,FM)と、アライメント光学系
の光路中に光路を変化する光学部材(15,16,2
2)とを設ける。複数のアライメント光学系の対物部
(1,8)を移動した後で、アライメント光学系の各検
出領域の相対位置関係が設計上のものとなるように、光
学部材(15,16,22)を駆動して光路を補正す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は位置合わせ装置に関する
ものであり、特に半導体素子製造用の投影型露光装置の
アライメント光学系に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の位置合わせ装置は、概ね
図5に示すような構成であった。即ちマスク(レチク
ル)17上のアライメントマークX1 ,Y1 の配置され
た領域に対応する位置には、マークX1 ,Y1 の像を検
出するための顕微鏡対物部1が配置されている。対物部
1で検出されたアライメントマークX1 ,Y1 の像は、
ハーフミラー3等の光路分割器を含む不図示のアライメ
ント光学系を介して光電検出器等で構成されたX軸検出
部4及びY軸検出部6に夫々投影される。
【0003】X軸、Y軸の各検出部4,6は、アライメ
ントマークX1 ,Y1 の形状に夫々一致したスリット
5,7を備えており、アライメントマークX1 とスリッ
ト5、及びアライメントマークY1 とスリット7との位
置的な一致によってレチクルを位置合わせする。尚、レ
チクル上の他のアライメントマークX2 ,Y2 に関して
も同様に、顕微鏡対物部2で検出された像をX軸検出部
11及びY軸検出部13の夫々に投影し、スリット1
2,14との位置的な一致によって位置合わせするもの
である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら近年で
は、半導体素子のチップ面積は増大傾向にあり、レチク
ル上で必要とされる露光領域の拡大が要求されるように
なってきている。露光領域の拡大はレチクル上のアライ
メントマークの配置変更を必要とする。また、半導体素
子の製造工程によっては1台の装置に使用するレチクル
の露光領域が複数種類に渡ることもあり、レチクルの種
類を変更する毎にアライメントマークの配置が異なるこ
とになる。
【0005】ところが、上記のような構成の従来の装置
においては、アライメント光学系が装置に対して固定さ
れているため、露光領域の異なる(即ちアライメントマ
ークの位置の異なる)レチクルを使用することが制限さ
れていた。そこで、アライメントマークの配置が異なる
複数種類のレチクルを使用可能とするためにアライメン
ト光学系(全体、若しくはその一部)を可動とする構成
の位置合わせ装置も考えられる。しかしながらアライメ
ント光学系を移動させるということは、必然的にアライ
メント光学系(又はその一部)の位置設定誤差を含むこ
とを意味する。
【0006】本発明は上記のような問題点を解決し、ア
ライメントマークの配置の異なる複数種類のレチクルを
交換して使用したとしても、各レチクルのアライメント
制度を一様にする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。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的のために本発明
では、マスク(17)上のパターンを感光基板上に投影
するための投影光学系(18)と、マスク(17)上に
設けられた複数のアライメントマーク(X1 ,Y1 ,X
2 ,Y2 )の夫々を所定の検出領域内で検出する複数の
アライメント光学系(1,3〜7,8,10〜14)
と、アライメントマーク(X1 ,Y1 ,X2 ,Y2 )の
配置に応じてアライメント光学系(1,3〜7,8,1
0〜14)の少なくとも一部を移動可能とするための駆
動手段(2,9)とを備えた位置合わせ装置において、
駆動手段(2,9)による移動が完了した後で、複数の
アライメント光学系(1,3〜7,8,10〜14)の
各検出領域の投影光学系(18)の投影像面における相
対位置関係を検出する検出手段(4〜7,11〜14,
FM)と;検出された相対位置関係が設計上の位置関係
に設定されるように、複数のアライメント光学系(1,
3〜7,8,10〜14)のうち少なくとも1つのアラ
イメント光学系の検出領域を駆動手段(2,9)とは無
関係に位置補正するための補正部材(15,16,2
2)とを備えたこととする。
【0008】
【作用】本発明においては、位置合わせ装置のアライメ
ント光学系における検出領域を位置補正するための補正
部材を備えたため、アライメント光学系の各検出領域の
相対位置関係を微小に移動可能となる。
【0009】
【実施例】図1は本発明の第1の実施例によるアライメ
ント光学系の概略的な構成を示す図である。基本的な構
成は図5,図6に示す従来の装置と同様である。新規な
点は、アライメント光学系の顕微鏡対物部1及び8にこ
れらを移動するための駆動部2及び9を夫々設けた点
と、複数のアライメント光学系のうち1つの光学系中に
光路を変化するための光学部材として平行平板ガラス1
5,16を設けた点とにある。即ち対物部1及び8は、
レチクル17上のアライメントマークX1 ,Y 1
2 ,Y2 の配置変更に伴って、対物部1,8の検出領
域、即ち対物部1,8のレチクル17上の視野内にアラ
イメントマークX1 ,Y1 ,X2 ,Y2 が位置するよう
に駆動部2,9によって夫々移動する。ここで、対物部
1,8が可動式になったため、アライメントの基準とし
ての位置設定精度が問題となる。つまり、対物部を移動
したことにより、対物部の視野、言い換えれば各アライ
メント光学系中の位置合わせ基準であるスリット5,
7,12,14の露光装置の投影光学系の投影像面にお
ける相対位置関係が所定の関係からずれてしまう。尚、
本実施例ではアライメントの基準としてスリットを用い
たが、画像処理によってアライメントを実行する構成の
装置では、この画像が得られる視野を検出領域とすれば
よい。また、レーザビーム等を用いてアライメントを実
行する場合は、このビームの照射範囲を検出領域とすれ
ばよい。以下にこのずれを補正する方法について説明す
る。
【0010】図6に示すようにこの種の位置合わせ装置
を備えた露光装置のウェハステージ19上にはウェハの
感光面とほぼ同一平面内に基準指標板FMが載置されて
いる。この基準指標板FMには、基準パターンとしてレ
チクル上のアライメントマークX1 ,Y1 ,X2 ,Y2
と同様の2次元方向に延びた不図示のパターンが描かれ
ている。この基準パターンと図1に示した平行平板ガラ
ス15,16を用いて前述のずれを補正する。
【0011】先ず、顕微鏡対物部1を移動した位置に対
応するステージ19の移動範囲内の位置に基準指標板F
Mを移動する。この移動は、レチクル17上のアライメ
ントマークX1 ,Y1 の設計上の位置に応じて行えばよ
い。次に指標板FM上の基準パターンを投影光学系を介
して対物部1で検出し、指標板FMを移動することによ
ってスリット5,7に位置合わせする。また、この時の
指標板FM(基準パターン)の位置をウェハステージに
備えられた干渉計等の位置計測手段で計測し記憶してお
く。対物部1の検出領域の投影像面での位置は、以上の
方法で求められる。
【0012】対物部1の検出領域の位置が求まると、レ
チクル17上のアライメントマークX2 ,Y2 の設計上
の位置に基づいて、対物部8の検出領域の存在すべき位
置に対応したステージ19の移動範囲内の位置に基準指
標板FMを移動する。このとき、移動した位置での指標
板FMの基準パターンは、対物部8を含むアライメント
光学系のスリット12,14に一致していない。そこ
で、アライメント光学系の光路中に配置した平行平板ガ
ラス15,16を回動して光路を変化させて基準パター
ンをスリット12,14に一致させる。以上の動作によ
って対物部1,8を移動したことによる誤差を補正する
ことができる。
【0013】一般にこの種の位置合わせ装置では、例え
ばCRT等のモニター上でアライメントマークを観察す
るために、撮像管等を含む観察系が備えられている。そ
こでこの観察系を備えた装置の例について、第2の実施
例として図2を参照して説明する。図2に示す位置合わ
せ装置の光学系の配置は基本的に図1に示すものと同様
であり、ハーフミラー等の光路分割器3′,10′を追
加して夫々観察系20,21に光路を導いている。この
場合、X軸検出部11及びY軸検出部13に達する光路
は平行平板ガラス15,16によって補正可能となって
いる。しかしながら、観察系21に達する光路は平行平
板ガラス15,16によって補正することはできない。
つまり、平行平板ガラス15,16によって補正された
X軸及びY軸検出部11,13でのアライメントマーク
2 ,Y2 の像の位置関係を直接観察することができな
い。そこで図3のように平行平板ガラスを観察系とX軸
及びY軸検出部との共通の光路中に入れた例について第
3の実施例として説明する。平行平板ガラス22は互い
に直交する方向の回転軸を持ちX軸方向とY軸方向の光
路の補正を行う。この場合、X軸,Y軸の各検出部1
1,13で検出されるアライメントマークX2 とY2
の位置関係は、観察系21で検出され得るが、一方向に
平行平板ガラス22を回転すると、他の方向の回転状態
も若干変化してしまう。この変化を完全に零にすること
は困難なため、例えばX軸方向を補正した後、Y軸方向
を補正したときにX軸方向の補正状態が維持されず、最
悪の場合何度も補正動作を繰り返すことになってしま
う。これはX軸、Y軸方向の各補正を1つの平行平板ガ
ラスで行わずに、独立した2つの平行平板ガラスで別々
に補正するようにしても平行平板ガラスの配置位置が図
3に示すものと同様であれば同じ結果となる。
【0014】上記の図2、図3に示す例における難点を
解決するための平行平板ガラスの配置について、第4の
実施例として図4を参照して説明する。これは複数のア
ライメント光学系のうち1つの光学系で例えばX軸方向
の補正のみを行い、別の光学系でY軸方向の補正を行う
構成としたものである。つまり、顕微鏡対物部1を含む
アライメント光学系の光路中、X軸検出部4に光路を分
割した後の光路中でY軸検出部6及び観察系20に達す
る光路中に平行平板ガラス16を配置する。一方、顕微
鏡対物部8を含むアライメント光学系の光路中、Y軸検
出部13に光路を分割した後の光路中でX軸検出部11
及び観察系21に達する光路中に平行平板ガラス15を
配置する。以上の構成のアライメント光学系では、X軸
検出部11で検出されるアライメントマークX2 の像の
位置を平行平板ガラス15で補正し、Y軸検出部6で検
出されるアライメントマークY1 の像の位置を平行平板
ガラス16で補正する。尚、アライメントマークX1
2 の間隔の微調整は、X軸検出部4に位置合わせされ
たアライメントマークX1 を基準として、平行平板ガラ
ス15を回転することによって行い、アライメントマー
クY1 ,Y2 のY座標方向の平行合わせは、Y軸検出部
13に位置合わせされたアライメントマークY2 を基準
として、平行平板ガラス16を回転することによって行
う。よって、X軸方向とY軸方向の補正は独立に行わ
れ、且つこれらの補正状態は夫々観察系21,20によ
ってモニターすることが可能である。
【0015】上記の各実施例において、各アライメント
マークを検出するための照明について特に述べてはいな
いが、アライメント光学系側から照明するものであって
も、基準指標板FMを発光タイプとして、指標板側から
照明するものであってもいずれでも構わない。
【0016】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、アライメ
ント光学系の光路を変化する光学部材を設けたことによ
り、アライメントマークの配置位置の異なるレチクルに
対応させるため顕微鏡対物部を移動した場合でも、アラ
イメント光学系の検出領域の投影像面における相対位置
関係に誤差が生じることを避けることが可能となる。
【0017】つまり、1台の露光装置に使用可能なレチ
クルの種類が増加するとともに、アライメント光学系の
対物部の位置変更時の駆動部の位置決め精度に影響され
ない高精度なレチクルアライメントが達成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例による位置合わせ装置の
概略的な構成を示す図
【図2】本発明の第2の実施例による位置合わせ装置の
概略的な構成を示す図
【図3】本発明の第3の実施例による位置合わせ装置の
概略的な構成を示す図
【図4】本発明の第4の実施例による位置合わせ装置の
概略的な構成を示す図
【図5】従来の技術による位置合わせ装置の概略的な構
成を示す図
【図6】従来の技術による位置合わせ装置を備えた露光
装置の概略的な構成を示す図
【符号の説明】
1,3〜7 アライメント光学系 2 駆動部 4 X軸検出部 5 スリット 6 Y軸検出部 7 スリット 8,10〜14 アライメント光学系 9 駆動部 11 X軸検出部 12 スリット 13 Y軸検出部 14 スリット 15 平行平板ガラス 16 平行平板ガラス 22 平行平板ガラス FM 基準指標板 X1 アライメントマーク X2 アライメントマーク Y1 アライメントマーク Y2 アライメントマーク

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マスク上のパターンを感光基板上に投影
    するための投影光学系と、前記マスク上に設けられた複
    数のアライメントマークの夫々を所定の検出領域内で検
    出する複数のアライメント光学系と、前記アライメント
    マークの配置に応じて前記アライメント光学系の少なく
    とも一部を移動可能とするための駆動手段とを備えた位
    置合わせ装置において、 前記駆動手段による移動が完了した後で、前記複数のア
    ライメント光学系の各検出領域の前記投影光学系の投影
    像面における相対位置関係を検出する検出手段と;前記
    検出された相対位置関係が設計上の位置関係に設定され
    るように、前記複数のアライメント光学系のうち少なく
    とも1つのアライメント光学系の検出領域を前記駆動手
    段とは無関係に位置補正するための補正部材とを備えた
    ことを特徴とする位置合わせ装置。
JP3234671A 1991-09-13 1991-09-13 位置合わせ装置 Pending JPH0574684A (ja)

Priority Applications (2)

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JP3234671A JPH0574684A (ja) 1991-09-13 1991-09-13 位置合わせ装置
US07/941,176 US5220176A (en) 1991-09-13 1992-09-04 Apparatus and method for detecting alignment marks having alignment optical systems' driving means

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