JPH0612752B2 - Projection type alignment method and apparatus - Google Patents

Projection type alignment method and apparatus

Info

Publication number
JPH0612752B2
JPH0612752B2 JP58190757A JP19075783A JPH0612752B2 JP H0612752 B2 JPH0612752 B2 JP H0612752B2 JP 58190757 A JP58190757 A JP 58190757A JP 19075783 A JP19075783 A JP 19075783A JP H0612752 B2 JPH0612752 B2 JP H0612752B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
alignment
mask
mark
projection lens
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP58190757A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6083326A (en
Inventor
正孝 芝
良忠 押田
光義 小泉
俊彦 田中
幸雄 宇都
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP58190757A priority Critical patent/JPH0612752B2/en
Publication of JPS6083326A publication Critical patent/JPS6083326A/en
Publication of JPH0612752B2 publication Critical patent/JPH0612752B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

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)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、投影レンズ式の半導体露光用アライメント方
法及び装置に係り、特に露光波長と異なる波長のアライ
メント用照明光を用いる場合に好適な投影式アライメン
ト方法及びその装置に関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection lens type alignment method and apparatus for semiconductor exposure, and particularly to a projection type method suitable for using alignment illumination light having a wavelength different from the exposure wavelength. The present invention relates to an alignment method and an apparatus therefor.

〔発明の背景〕[Background of the Invention]

第1図は、投影式の半導体露光装置の中で最も良く用い
られる縮小レンズを用いた縮小投影露光装置のアライメ
ント装置の従来例を示したものである。縮小投影露光装
置ではレチクル1のパターンは、投影レンズ2を介し、
ウェハ3上に1ないし数チップずつ露光され、ウェハス
テージ4をステップアンドリピート駆動することによ
り、ウェハ全面の露光を完了するものであるが、レチク
ルのパターンとウェハのパターンをアライメントする必
要がある。この例ではレチクル・アライメント光学系5
により、レチクルを初期位置にセットしたあと、ウェハ
・アライメント検出光学系により、レチクルのパターン
とウェハのパターンを縮小レンズ2を介してアライメン
トする。ウェハアライメント検出光学系は、ミラー6と
リレー・レンズ7,拡大レンズ8,可動スリット9,光
電子増倍管10,及びアライメント用照明光を発する光フ
ァイバ11より成る。レチクル上には、第2図のように窓
パターン12が、ウェハス上には第3図のようなターゲッ
トマーク13が作られており、これらに露光光と同じ波長
のアライメント用照明光を照射すると、可動スリット9
の位置に第4図のようなウェハパターン拡大像が結像す
る。14は窓パターンの像、15はターゲットマークの像で
ある。この像を可動スリット9を走査しながら、光電子
増倍管10で検出すると第5図の16のような波形が得ら
れ、これから、窓パターンの中心17と、ターゲットマー
クの中心18を求め、そのズレ量Δをレチクル又はウェハ
の微動装置にフィードバックしてアライメントを行って
いた。
FIG. 1 shows a conventional example of an alignment apparatus of a reduction projection exposure apparatus using a reduction lens which is most often used in projection type semiconductor exposure apparatuses. In the reduction projection exposure apparatus, the pattern of the reticle 1 passes through the projection lens 2,
The exposure of the entire surface of the wafer is completed by exposing the wafer 3 by one or several chips at a time and by step-and-repeat driving the wafer stage 4, but it is necessary to align the reticle pattern with the wafer pattern. In this example, the reticle alignment optical system 5
After the reticle is set to the initial position by, the reticle pattern and the wafer pattern are aligned via the reduction lens 2 by the wafer alignment detection optical system. The wafer alignment detection optical system includes a mirror 6, a relay lens 7, a magnifying lens 8, a movable slit 9, a photomultiplier tube 10, and an optical fiber 11 which emits alignment illumination light. A window pattern 12 as shown in FIG. 2 is formed on the reticle, and a target mark 13 as shown in FIG. 3 is formed on the wafers. When these are irradiated with alignment illumination light having the same wavelength as the exposure light. , Movable slit 9
A wafer pattern enlarged image as shown in FIG. 4 is formed at the position of. 14 is an image of the window pattern, and 15 is an image of the target mark. When this image is detected by the photomultiplier tube 10 while scanning the movable slit 9, a waveform as shown by 16 in FIG. 5 is obtained. From this, the center 17 of the window pattern and the center 18 of the target mark are obtained. The deviation amount Δ is fed back to the reticle or wafer fine movement device to perform alignment.

ところが、半導体パターンが微細するに伴ない、下地層
での反射光による線幅の変化や、下地段差による解像限
界が問題となり、多層レジストや吸光剤入りレジストが
使用されるようになった。これらのレジストは、露光波
長の光(例えばi線,h線,g線)が下地まで到達しな
いため、前記したアライメント方式では、ターゲットマ
ークの検出が不可能となり、アライメント照明光の波長
を変える(例えばe線,He-Ne線)ことが必要となっ
た。
However, as the semiconductor pattern becomes finer, the line width change due to the reflected light in the underlayer and the resolution limit due to the step difference in the underlayer pose problems, and multilayer resists and resists containing a light absorber have come to be used. In these resists, the light of the exposure wavelength (for example, i-line, h-line, g-line) does not reach the base, so that the target mark cannot be detected by the alignment method described above, and the wavelength of the alignment illumination light is changed ( For example, e-line and He-Ne line) became necessary.

第6図は、ウェハ側を固定した時に、ウェハパターン拡
大像の結像位置が色収差により、どう変化するかを示し
たものである。19は露光波長での結像位置、20は露光波
長と異なる波長をもつアライメント用照明光での結像位
置である。通常、この結像位置の差が数〜数十ミリあ
り、従来のアライメント検出光学系でアライメントを行
うためには、第7図に示すように、ウェハ側を21の位置
に下げて、ウェハとレチクルのアライメントを行い、再
びウェハを22の位置に戻して露光を行う必要があり、ア
ライメント速度や精度の上で問題があった。
FIG. 6 shows how the image formation position of the wafer pattern enlarged image changes due to chromatic aberration when the wafer side is fixed. Reference numeral 19 is an image forming position at the exposure wavelength, and 20 is an image forming position at the alignment illumination light having a wavelength different from the exposure wavelength. Usually, this difference in image forming position is several to several tens of millimeters, and in order to perform alignment with the conventional alignment detection optical system, the wafer side is lowered to the position 21 as shown in FIG. It is necessary to perform alignment of the reticle, return the wafer to the position of 22 again, and perform exposure, which causes a problem in alignment speed and accuracy.

この他、色収差の影響を減らすため、第8図に示すよう
に、ミラー23,24を入れ、光路長を補正する例がある
が、ミラーの取付精度がアライメント精度に直接影響す
るという課題を有していた。
In addition, in order to reduce the influence of chromatic aberration, there is an example in which mirrors 23 and 24 are inserted to correct the optical path length as shown in FIG. 8, but there is a problem that the accuracy of mirror attachment directly affects the alignment accuracy. Was.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決すべく、ア
ライメント速度や精度を悪化させることなく、露光光と
アライメント用照明光の波長の差による色収差の影響を
補正できる高性能の投影式アライメント方法及びその装
置を提供することにある。
The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art. A high-performance projection-type alignment capable of correcting the influence of chromatic aberration due to the wavelength difference between the exposure light and the alignment illumination light without deteriorating the alignment speed or accuracy. A method and an apparatus therefor are provided.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明は、上記目的を達成するために、露光光と異なる
アライメント照明光を、基板ステージに設置された被露
光基板上に形成されたアライメントマークに照射し、前
記基板ステージを前記投影レンズの光軸に直角なX,Y
軸方向に微動させて前記アライメントマークからの反射
光を投影レンズを通して第1の受光手段で受光して検出
されるアライメントマークの位置を基準位置に位置合わ
せし、該位置合わせされた被露光基板上に前記露光光に
よりマスク上に形成された回路パターンを前記投影レン
ズにより露光する投影式アライメント方法において、前
記露光光とほぼ同じ波長の光において前記投影レンズに
より結像関係にある前記基板ステージに設けられた基準
プレート上のターゲットマークの光と前記マスク上に形
成されたアライメントマークの光とを第2の受光手段で
受光して検出し、前記基板ステージまたはマスクを載置
したマスクステージを前記投影レンズの光軸に直角な
X,Y軸方向に微動させて前記第2の受光手段で検出さ
れたマスク上のアライメントマークと前記ターゲットマ
ークとを相対的に位置合わせを行い、該位置合わせさせ
た状態で前記アライメント照明光を前記ターゲットマー
クに照明して該ターゲットマークからの反射光を前記投
影レンズを通して第1の受光手段で受光して検出される
ターゲットマークの位置を前記基準位置として抽出する
ことを特徴とする投影式アライメント方法である。また
本発明は、露光光と異なるアライメント照明光を、基板
ステージに設置された被露光基板上に形成されたアライ
メントマークに照射し、前記基板ステージを前記投影レ
ンズの光軸に直角なX,Y軸方向に微動させて前記アラ
イメントマークからの反射光を投影レンズを通して第1
の受光手段で受光して検出されるアライメントマークの
位置を基準位置に位置合わせし、該位置合わせされた被
露光基板上に前記露光光によりマスク上に形成された回
路パターンを前記投影レンズにより露光する投影式アラ
イメント装置において、前記基板ステージ上に設けら、
且つターゲットマークを形成した基準プレートと、前記
露光光とほぼ同じ波長の光において前記投影レンズによ
り結像関係にある前記ターゲットマークの光と前記マス
ク上に形成されたマークの光とを受光して検出する第2
の受光手段と、前記基板ステージまたはマスクを載置し
たマスクステージを前記投影レンズの光軸に直角なX,
Y軸方向に微動させて前記第2の受光手段で検出された
マスク上のマークと前記ターゲットマークとを相対的に
位置合わせを行い、該位置合わせさせた状態で、前記ア
ライメント照明光を前記ターゲットマークに照明して、
該ターゲットマークからの反射光を前記投影レンズを通
して第1の受光手段で受光して検出されるターゲットマ
ークの位置を前記基準位置として抽出する基準位置抽出
手段とを備えたことを特徴とする投影式アライメント装
置である。また本発明は、前記投影式アライメント装置
において、前記第1の受光手段と第2の受光手段とを、
各照明光の波長において結像関係に配置させた異なる光
電変換手段で構成したことを特徴とする。また本発明
は、前記投影式アライメント装置において、前記第1の
受光手段と第2の受光手段とを、各照明光の波長におい
て結像関係に配置させるべく光路長変更手段を有し、同
じ光電変換手段で構成したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention irradiates alignment marks formed on an exposed substrate installed on a substrate stage with alignment illumination light different from exposure light, and causes the substrate stage to emit light from the projection lens. X, Y perpendicular to the axis
The position of the alignment mark detected by the first light receiving means receiving the reflected light from the alignment mark by finely moving in the axial direction through the projection lens is aligned with the reference position, and on the aligned substrate to be exposed. In the projection type alignment method of exposing the circuit pattern formed on the mask by the exposure light by the projection lens, the circuit is provided on the substrate stage which is in an image formation relationship by the projection lens with respect to light having a wavelength substantially the same as the exposure light. The light of the target mark on the reference plate and the light of the alignment mark formed on the mask are received and detected by the second light receiving means, and the substrate stage or the mask stage on which the mask is mounted is projected by the projection. Arra on the mask detected by the second light receiving means by finely moving in the X and Y axis directions perpendicular to the optical axis of the lens. The alignment mark and the target mark are relatively aligned with each other, and in the aligned state, the alignment illumination light is illuminated on the target mark, and reflected light from the target mark is passed through the projection lens to form a first light beam. In the projection type alignment method, the position of the target mark received by the light receiving means and detected is extracted as the reference position. Further, according to the present invention, alignment illumination light different from exposure light is applied to an alignment mark formed on a substrate to be exposed installed on a substrate stage, and the substrate stage is X, Y perpendicular to the optical axis of the projection lens. The light reflected from the alignment mark is first moved through the projection lens by finely moving in the axial direction.
The position of the alignment mark detected by the light receiving means is aligned with the reference position, and the circuit pattern formed on the mask by the exposure light on the aligned substrate to be exposed is exposed by the projection lens. In the projection type alignment apparatus to be provided on the substrate stage,
And receiving the reference plate on which the target mark is formed, the light of the target mark and the light of the mark formed on the mask, which are in an image forming relationship by the projection lens in the light of the same wavelength as the exposure light. Second to detect
Of the light receiving means and the substrate stage or the mask stage on which the mask is mounted,
The mark on the mask detected by the second light receiving means and the target mark are relatively aligned by finely moving in the Y-axis direction, and in the state of alignment, the alignment illumination light is used for the target. Illuminate the mark,
A projection system comprising: a reference position extracting unit that extracts reflected light from the target mark through the projection lens by the first light receiving unit and extracts the position of the target mark detected as the reference position. It is an alignment device. Further, according to the present invention, in the projection type alignment apparatus, the first light receiving means and the second light receiving means are provided.
It is characterized in that it is constituted by different photoelectric conversion means arranged in an image forming relationship at the wavelength of each illumination light. Further, the present invention, in the projection type alignment apparatus, has optical path length changing means for arranging the first light receiving means and the second light receiving means in an image forming relationship at a wavelength of each illumination light, and the same photoelectric conversion means is provided. It is characterized in that it is constituted by a conversion means.

〔発明の実施例〕 以下、本発明の実施例を図面にもとづいて具体的に説明
する。第9図は、本発明の基本構成を示す実施例であ
る。検出系の途中にアライメント用照明光の波長の光
(例えば、e線He-Ne線)のみ反射する波長選択ミラー2
6が設けられファイバー11から露光光と同じ波長(例え
ば、g線,h線,i線)で光を照射すると、レチクル1
のパターンとウェハステージ4上の基準プレート25のパ
ターンは、ミラー6,リレーレンズ7,拡大レンズ8,
矢印のように往復走査される可動スリット9,光電子増
倍管10から成る検出光学系により、第5図に示すような
検出波形を得る。この状態でレチクル1を搭載したレチ
クル・ステージ(図示せず)又はウェハステージ4を微
動し、レチクル上の窓パターン12の像の中心と第11図に
その実施例を示すような基準プレート25上のターゲット
マーク37の像の中心を合わせる。ここで、照明光を本来
のアライメント用照明光(例えば、e線,He-Ne線)に
切替え、ファイバー31より照射する。波長選択ミラー26
を介し、リレーレンズ27,拡大レンズ28,可動スリット
29,光電子増倍管30の検出系は、露光波長(例えば、g
線,h線,i線)と異なる本来のアライメント用照明光
での光路長にあわせてあり、ターゲットマーク37の像が
可動スリット29上に結像するため、光電子増倍管30の検
出波形は、レチクルの窓パターンが、色収差によってデ
フォーカスとなり、検出されず、ターゲットマーク37の
みが検出され、第10図に示す32の信号となる。32はター
ゲットマーク37の検出波形、33はデフォーカスとなった
第5図に示すレチクルの窓パターン12からの検出波形16
を重ね合わせたものである。34はターゲットマーク37の
中心位置(仮想原点)である。このターゲットマーク37
の中心位置34を、仮想原点とし、以降の実際露光する際
のウェハのアライメントは、アライメント照明光により
ウェハのアライメントパターンから検出される検出波形
の中心位置を、この仮想原点X,Y軸方向の基準位置に
あわせることにより行う。第11図は、ウェハステージ上
に設けられた基準プレートの一実施例である。黒色の吸
光板35の上にクロム又はアルミをエッチングして作るタ
ーゲットマーク37を持つ透明ガラス36を置いたものであ
るが、ターゲットマークでのみ光が反射し、他の部分で
は光が吸収されるようになっている。なお、検出波形の
中心は、対称性パターンマッチング法(特開昭53-6906
3)や、ピーク検出法,二値化中心法などにより求めら
れる。
Embodiments of the Invention Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. FIG. 9 is an embodiment showing the basic configuration of the present invention. Wavelength selection mirror 2 that reflects only the light of the wavelength of the alignment illumination light (for example, e-line He-Ne line) in the middle of the detection system
When reticle 1 is irradiated with light having the same wavelength (for example, g-line, h-line, i-line) as the exposure light from fiber 11 provided by reticle 1,
Pattern and the pattern of the reference plate 25 on the wafer stage 4, the mirror 6, the relay lens 7, the magnifying lens 8,
A detection optical system including a movable slit 9 which is reciprocally scanned as shown by an arrow and a photomultiplier tube 10 produces a detection waveform as shown in FIG. In this state, the reticle stage (not shown) on which the reticle 1 is mounted or the wafer stage 4 is finely moved, and the center of the image of the window pattern 12 on the reticle and the reference plate 25 as shown in FIG. Center the image of the target mark 37 of. Here, the illumination light is switched to the original alignment illumination light (e.g., e-line, He-Ne line), and the light is emitted from the fiber 31. Wavelength selection mirror 26
Via relay lens 27, magnifying lens 28, movable slit
29, the detection system of the photomultiplier tube 30 has an exposure wavelength (for example, g
Line, h line, i line) and the optical path length of the original illumination light for alignment different from that of the target mark 37 is formed on the movable slit 29. Therefore, the detection waveform of the photomultiplier tube 30 is , The window pattern of the reticle is defocused due to chromatic aberration and is not detected, and only the target mark 37 is detected, resulting in 32 signals shown in FIG. 32 is the detection waveform of the target mark 37, 33 is the defocused detection waveform 16 from the window pattern 12 of the reticle shown in FIG.
Is a superposition. 34 is the center position (virtual origin) of the target mark 37. This target mark 37
With the center position 34 of the virtual origin as the virtual origin, the subsequent alignment of the wafer during the actual exposure is performed by using the center position of the detected waveform detected from the alignment pattern of the wafer by the alignment illumination light as the virtual origin in the X and Y axis directions. Perform by adjusting to the reference position. FIG. 11 is an example of a reference plate provided on the wafer stage. The transparent glass 36 having the target mark 37 made by etching chrome or aluminum is placed on the black light-absorbing plate 35, but the light is reflected only at the target mark and the light is absorbed at other parts. It is like this. The center of the detected waveform is the symmetric pattern matching method (Japanese Patent Laid-Open No. 53-6906).
3), peak detection method, binarization center method, etc.

さて、第9図の実施例は、装置が非常に大きくなってし
まうため、二つの検出光学系を一体化する必要がある。
第12図から第14図は、検出光学系の光路途中に波長別の
光路長差補正機能を有する手段を設けた実施例を示した
ものである。
In the embodiment shown in FIG. 9, since the device becomes very large, it is necessary to integrate the two detection optical systems.
12 to 14 show an embodiment in which means having a function of correcting an optical path length difference for each wavelength is provided in the optical path of the detection optical system.

第12図において、ファイバー11によりハーフミラー39を
介して照射された露光光と同一波長の照明光で、ウェハ
ステージ上の基準プレートのターゲットマークはレチク
ル1上の窓パターンと同じ40の位置に結像する。この窓
パターンとターゲットマークの像をミラー6,リレーレ
ンズ7を介した後、波長選択ミラー44,ミラー45,波長
選択ミラー46から成る露光波長用の光路47を通し、42の
点に再び結像させ、さらに拡大レンズ8,ミラー38,を
介し、可動スリット9の43の点に結像し、光電子増倍管
で検出すれば、第5図の波長が得られる。なお、波長選
択ミラー44は本来のアライメント用照明光の波長のみ全
反射させるものであり、一方波長選択ミラー46は、露光
光の波長のみ全反射させるものである。
In FIG. 12, with the illumination light having the same wavelength as the exposure light emitted from the fiber 11 through the half mirror 39, the target mark on the reference plate on the wafer stage is aligned at the same 40 position as the window pattern on the reticle 1. Image. The image of the window pattern and the target mark is passed through the mirror 6 and the relay lens 7, and then passed through the optical path 47 for the exposure wavelength including the wavelength selection mirror 44, the mirror 45, and the wavelength selection mirror 46, and imaged again at the point 42. Then, the image is formed at the point 43 of the movable slit 9 via the magnifying lens 8 and the mirror 38, and the wavelength shown in FIG. 5 is obtained by detecting with a photomultiplier tube. The wavelength selection mirror 44 totally reflects only the original wavelength of the illumination light for alignment, while the wavelength selection mirror 46 totally reflects only the wavelength of the exposure light.

さて、こうしてレチクルの窓パターンと基準プレート上
のターゲットマークがアライメントされると、次にファ
イバー11より、本来のアライメント用照明光を反射す
る。投影レンズ(縮小投影レンズ)の色収差により、タ
ーゲットマークの結像位置は点40から点41に移動する。
従ってリレーレンズ7による結像位置もずれてしまうた
め、波長選択ミラー44で分岐し、ミラー48と、露光波長
の光を吸収するフィルター49を介した光路50で光路長差
を補正した後、波長選択ミラー46で、もとに戻すと、点
42に結像し同一の検出光学系で検出できるようになる。
Now, when the window pattern of the reticle and the target mark on the reference plate are aligned in this way, the original illumination light for alignment is then reflected from the fiber 11. Due to the chromatic aberration of the projection lens (reduction projection lens), the image formation position of the target mark moves from point 40 to point 41.
Therefore, since the image forming position by the relay lens 7 is also shifted, it is branched by the wavelength selection mirror 44, and after the optical path difference is corrected by the mirror 48 and the optical path 50 through the filter 49 that absorbs the light of the exposure wavelength, the wavelength is corrected. With the selection mirror 46, when you return it to the original point
The image is formed on 42 and can be detected by the same detection optical system.

第13図も、第12図とほぼ同様で波長選択ミラーのかわり
に、プリズム51,52を用いたものである。第12図,第13
図共、リレーレンズ7の後で光路長の補正をしているた
め、検出光学系の倍率が波長によって異なるが、アライ
メントを仮想原点にあわせるまで行なうというゼロメソ
ッドによる閉ループ制御で行なえば支障はない。
Also in FIG. 13, prisms 51 and 52 are used in place of the wavelength selection mirror, which is almost the same as in FIG. Figures 12 and 13
As shown in the figure, since the optical path length is corrected after the relay lens 7, the magnification of the detection optical system varies depending on the wavelength, but there is no problem if the zero loop closed loop control is performed until the alignment is adjusted to the virtual origin. .

第14図は、光路長差の補正をリレーレンズ7の前で行う
もので、色収差が大きい場合に最も適している。
FIG. 14 shows correction of the optical path length difference in front of the relay lens 7 and is most suitable when the chromatic aberration is large.

さて、第9図から第14図の実施例では、本来のアライメ
ント用照明もレチクル側から行ったが、アライメント用
照明光の波長と露光波長が異なる場合、レチクル照明の
必要がないため、第15図のような斜方照明方式によって
もよい。53はファイバー、54は集光レンズである。この
場合、パターンのエッジからの散乱光が検出されるため
検出波形は第16図の55のようになる。33は、第5図の検
出波形を重ね合わせたものである。
In the embodiment of FIGS. 9 to 14, the original alignment illumination was also performed from the reticle side. However, when the wavelength of the alignment illumination light and the exposure wavelength are different, the reticle illumination is not necessary. An oblique illumination system as shown may be used. 53 is a fiber and 54 is a condenser lens. In this case, the scattered light from the edge of the pattern is detected, so the detected waveform is as shown by 55 in FIG. 33 is a superposition of the detection waveforms of FIG.

アライメント方式としては、アライメント装置をレチク
ルの下に入れる方式も考えられる。
As an alignment method, a method in which an alignment device is put under a reticle is also considered.

第17図は、この方式による実施例の一つである。レチク
ル上には第18図の59に示すように、窓パターンとは反対
の遮光パターンを設ける。この遮光パターンにより、ウ
ェハあるいはウェハステージ4上の基準プレートからの
光が反射される。ウェハステージ4上の基準パターン58
の構造を第19図に示す。基準プレートは透明ガラス36と
クロム又はアルミをエッチングして作るターゲットマー
ク37からなる。露光波長での仮想原点の決定では、レチ
クルの遮光パターン59の反射率が低いため、光量を十分
にとるため第19図に示すように、ファイバー56とレンズ
57により、基準プレートの下から透過照明を行なう。検
出光学系には、遮光パターン59にあたった光だけが反射
して入るため、その検出波形は第20図61のようになる。
なお、第17図において、6はミラー、7はリレーレン
ズ、8は拡大レンズ、60は、可動スリットと光電子増倍
管の代りに設けたリニアセンサである。51と52は光路長
差補正用のプリズムである。こうして仮想原点を求めた
後、ファイバー53と集光レンズ54により、本来のアライ
メント用照明を行うわけである。
FIG. 17 shows an example of this system. On the reticle, as shown at 59 in FIG. 18, a light shielding pattern opposite to the window pattern is provided. The light from the reference plate on the wafer or the wafer stage 4 is reflected by the light shielding pattern. Reference pattern 58 on wafer stage 4
The structure of is shown in FIG. The reference plate comprises a transparent glass 36 and a target mark 37 made by etching chrome or aluminum. In determining the virtual origin at the exposure wavelength, the reflectance of the reticle's light-shielding pattern 59 is low, so in order to obtain a sufficient amount of light, as shown in FIG.
57 provides transillumination from under the reference plate. Since only the light that hits the light shielding pattern 59 is reflected and enters the detection optical system, the detection waveform is as shown in FIG.
In FIG. 17, 6 is a mirror, 7 is a relay lens, 8 is a magnifying lens, and 60 is a linear sensor provided in place of the movable slit and the photomultiplier tube. Reference numerals 51 and 52 are prisms for correcting the optical path length difference. After obtaining the virtual origin in this way, the original alignment illumination is performed by the fiber 53 and the condenser lens 54.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、レジストが塗布されていない基板ステ
ージ上に設けられた基準プレート上に形成されたターゲ
ットマークを用いて露光光によるマスクとの間の基準位
置を抽出するようにしたので、半導体パターンの微細化
により用いられるようになった多層レジストや吸光剤入
りレジストに対応できるように露光波長(例えば、g
線、h線、i線)と異なる波長のアライメント用照明光
(例えば、e線、He−Ne線)をウエハ等の被露光基
板上に形成されたアライメントマークに照明し、投影レ
ンズを通して該アライメントマークを検出して前記基準
位置に被露光基板をアライメントすることを実現するこ
とを可能にして非常に高速で、且つ高精度に被露光基板
のアライメントを投影レンズを通して実現することがで
きる効果を奏する。
According to the present invention, the reference position between the mask and the exposure light is extracted by using the target mark formed on the reference plate provided on the substrate stage on which the resist is not applied. The exposure wavelength (for example, g
Line, h line, i line) and an illumination light for alignment (for example, e line, He-Ne line) having a wavelength different from that of an alignment mark formed on a substrate to be exposed such as a wafer, and the alignment mark is passed through a projection lens. It is possible to realize the alignment of the exposed substrate at the reference position by detecting the mark, and it is possible to achieve the alignment of the exposed substrate through the projection lens at a very high speed and with high accuracy. .

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

第1図は従来のアライメント系を示した斜視図、第2図
はレチクルのアライメントパターンを示した図、第3図
はウェハ上のターゲットマークを示した図、第4図は可
動スリット位置での結像パターンを示した図、第5図は
第4図に示すパターンから検出される検出信号を示した
図、第6図,第7図,第8図は各々アライメント系を含
む光学系を示した側面図、第9図は本発明に係るアライ
メント系を示した斜視図、第10図は本発明に係る検出信
号波形図、第11図は基準プレートを示す斜視図、第12図
乃至第15図は本発明に係るアライメント系を含む光学系
を示した側面図、第16図は第15図に示す方式で照明した
場合の検出信号波形を示した図、第17図は本発明に係る
別のアライメント系を含む光学系を示した側面図、第18
図は本発明に係るレチクル上のアライメントパターンを
示した図、第19図は基準プレートとその光学系を示した
図、第20図は第19図に示す如く照明した場合の検出信号
波形を示した図である。 1……レチクル 2……投影レンズ 3……ウェハ 4……ウェハステージ 6……ミラー 7……リレーレンズ 8……拡大レンズ 9,29……可動スリット 10,30……光電子増倍管 11,31……照明用ファイバ 36……ガラス基板 37……ターゲットマーク
FIG. 1 is a perspective view showing a conventional alignment system, FIG. 2 is a view showing a reticle alignment pattern, FIG. 3 is a view showing a target mark on a wafer, and FIG. 4 is a view showing a movable slit position. FIG. 5 is a diagram showing an imaging pattern, FIG. 5 is a diagram showing detection signals detected from the pattern shown in FIG. 4, and FIGS. 6, 7, and 8 are optical systems each including an alignment system. FIG. 9 is a perspective view showing an alignment system according to the present invention, FIG. 10 is a detection signal waveform diagram according to the present invention, FIG. 11 is a perspective view showing a reference plate, and FIGS. FIG. 16 is a side view showing an optical system including an alignment system according to the present invention, FIG. 16 is a diagram showing detection signal waveforms when illuminated by the system shown in FIG. 15, and FIG. 17 is another diagram according to the present invention. Side view showing the optical system including the alignment system of FIG.
FIG. 19 is a diagram showing an alignment pattern on the reticle according to the present invention, FIG. 19 is a diagram showing a reference plate and its optical system, and FIG. 20 is a detection signal waveform when illuminated as shown in FIG. It is a figure. 1 …… Reticle 2 …… Projection lens 3 …… Wafer 4 …… Wafer stage 6 …… Mirror 7 …… Relay lens 8 …… Magnification lens 9,29 …… Movable slit 10,30 …… Photomultiplier tube 11, 31 …… Illumination fiber 36 …… Glass substrate 37 …… Target mark

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 俊彦 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 宇都 幸雄 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Toshihiko Tanaka, 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Inside the Hitachi, Ltd. Institute of Industrial Science (72) Inventor Yukio Utsu, 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Incorporated company Hitachi, Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】露光光と異なるアライメント照明光を、基
板ステージに設置された被露光基板上に形成されたアラ
イメントマークに照射し、前記基板ステージを前記投影
レンズの光軸に直角なX,Y軸方向に微動させて前記ア
ライメントマークからの反射光を投影レンズを通して第
1の受光手段で受光して検出されるアライメントマーク
の位置を基準位置に位置合わせし、該位置合わせされた
被露光基板上に前記露光光によりマスク上に形成された
回路パターンを前記投影レンズにより露光する投影式ア
ライメント方法において、前記露光光とほぼ同じ波長の
光において前記投影レンズにより結像関係にある前記基
板ステージに設けられた基準プレート上のターゲットマ
ークの光と前記マスク上に形成されたアライメントマー
クの光とを第2の受光手段で受光して検出し、前記基板
ステージまたはマスクを載置したマスクステージを前記
投影レンズの光軸に直角なX,Y軸方向に微動させて前
記第2の受光手段で検出されたマスク上のアライメント
マークと前記ターゲットマークとを相対的に位置合わせ
を行い、該位置合わせさせた状態で前記アライメント照
明光を前記ターゲットマークに照明して該ターゲットマ
ークからの反射光を前記投影レンズを通して第1の受光
手段で受光して検出されるターゲットマークの位置を前
記基準位置として抽出することを特徴とする投影式アラ
イメント方法。
1. Alignment illumination light different from exposure light is applied to an alignment mark formed on a substrate to be exposed installed on a substrate stage, and the substrate stage is X, Y perpendicular to the optical axis of the projection lens. The position of the alignment mark detected by the first light receiving means receiving the reflected light from the alignment mark by finely moving in the axial direction through the projection lens is aligned with the reference position, and on the aligned substrate to be exposed. In the projection type alignment method of exposing the circuit pattern formed on the mask by the exposure light by the projection lens, the circuit is provided on the substrate stage which is in an image formation relationship by the projection lens with respect to light having a wavelength substantially the same as the exposure light. The light of the target mark on the reference plate and the light of the alignment mark formed on the mask. The mask detected by the second light receiving means by finely moving the substrate stage or the mask stage on which the mask is placed by the light receiving means to detect the light, and moving the substrate stage or the mask stage on which the mask is mounted in the X and Y directions perpendicular to the optical axis of the projection lens The upper alignment mark and the target mark are relatively aligned, the alignment illumination light is illuminated on the target mark in the aligned state, and the reflected light from the target mark is passed through the projection lens to a first position. The projection alignment method, wherein the position of the target mark detected by the first light receiving means is extracted as the reference position.
【請求項2】露光光と異なるアライメント照明光を、基
板ステージに設置された被露光基板上に形成されたアラ
イメントマークに照射し、前記基板ステージを前記投影
レンズの光軸に直角なX,Y軸方向に微動させて前記ア
ライメントマークからの反射光を投影レンズを通して第
1の受光手段で受光して検出されるアライメントマーク
の位置を基準位置に位置合わせし、該位置合わせされた
被露光基板上に前記露光光によりマスク上に形成された
回路パターンを前記投影レンズにより露光する投影式ア
ライメント装置において、前記基板ステージ上に設けら
れ、且つターゲットマークを形成した基準プレートと、
前記露光光とほぼ同じ波長の光において前記投影レンズ
により結像関係にある前記ターゲットマークの光と前記
マスク上に形成されたマークの光とを受光して検出する
第2の受光手段と、前記基板ステージまたはマスクを載
置したマスクステージを前記投影レンズの光軸に直角な
X,Y軸方向に微動させて前記第2の受光手段で検出さ
れたマスク上のマークと前記ターゲットマークとを相対
的に位置合わせを行い、該位置合わせさせた状態で、前
記アライメント照明光を前記ターゲットマークに照明し
て、該ターゲットマークからの反射光を前記投影レンズ
を通して第1の受光手段で受光して検出されるターゲッ
トマークの位置を前記基準位置として抽出する基準位置
抽出手段とを備えたことを特徴とする投影式アライメン
ト装置。
2. An alignment illumination light different from the exposure light is applied to an alignment mark formed on a substrate to be exposed installed on the substrate stage, and the substrate stage is X, Y perpendicular to the optical axis of the projection lens. The position of the alignment mark detected by the first light receiving means receiving the reflected light from the alignment mark by finely moving in the axial direction through the projection lens is aligned with the reference position, and on the aligned substrate to be exposed. In a projection type alignment apparatus for exposing a circuit pattern formed on a mask by the exposure light by the projection lens, a reference plate provided on the substrate stage and having a target mark formed thereon,
Second light receiving means for receiving and detecting the light of the target mark and the light of the mark formed on the mask, which are in an image forming relationship by the projection lens, in the light having substantially the same wavelength as the exposure light; The mark on the mask detected by the second light receiving means and the target mark are moved relative to each other by slightly moving the substrate stage or the mask stage on which the mask is mounted in the X and Y axis directions perpendicular to the optical axis of the projection lens. Position alignment is performed, and in the aligned state, the alignment illumination light is illuminated on the target mark, and reflected light from the target mark is received by the first light receiving means through the projection lens and detected. And a reference position extracting means for extracting the position of the target mark to be used as the reference position.
【請求項3】前記第1の受光手段と第2の受光手段と
を、各照明光の波長において結像関係に配置させた異な
る光電変換手段で構成したことを特徴とする特許請求の
範囲第2項記載の投影式アライメント装置。
3. The first light receiving means and the second light receiving means are constituted by different photoelectric conversion means arranged in an image forming relationship at the wavelength of each illumination light. The projection type alignment apparatus according to item 2.
【請求項4】前記第1の受光手段と第2の受光手段と
を、各照明光の波長において結像関係に配置させるべく
光路長変更手段を有し、同じ光電変換手段で構成したこ
とを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の投影式アラ
イメント装置。
4. The first light receiving means and the second light receiving means are provided with an optical path length changing means so as to be arranged in an image forming relationship at the wavelength of each illumination light, and are constituted by the same photoelectric conversion means. The projection type alignment apparatus according to claim 2, characterized in that.
JP58190757A 1983-10-14 1983-10-14 Projection type alignment method and apparatus Expired - Lifetime JPH0612752B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58190757A JPH0612752B2 (en) 1983-10-14 1983-10-14 Projection type alignment method and apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58190757A JPH0612752B2 (en) 1983-10-14 1983-10-14 Projection type alignment method and apparatus

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7011187A Division JP2698329B2 (en) 1995-01-27 1995-01-27 Projection type alignment method and device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6083326A JPS6083326A (en) 1985-05-11
JPH0612752B2 true JPH0612752B2 (en) 1994-02-16

Family

ID=16263223

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58190757A Expired - Lifetime JPH0612752B2 (en) 1983-10-14 1983-10-14 Projection type alignment method and apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0612752B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0744138B2 (en) * 1985-09-17 1995-05-15 株式会社ニコン Alignment device
JPS63140527A (en) * 1986-12-02 1988-06-13 Toshiba Corp Transcriber with alignment mechanism
JPS63215039A (en) * 1987-03-04 1988-09-07 Hitachi Ltd Alignment equipment
JP2788242B2 (en) * 1988-02-05 1998-08-20 株式会社日立製作所 Pattern detection device and exposure device
JP2634620B2 (en) * 1988-03-10 1997-07-30 株式会社日立製作所 Projection type exposure method and apparatus

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5974625A (en) * 1982-10-22 1984-04-27 Nippon Kogaku Kk <Nikon> Projection type exposure device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5974625A (en) * 1982-10-22 1984-04-27 Nippon Kogaku Kk <Nikon> Projection type exposure device

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6083326A (en) 1985-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5650840A (en) Focus detecting method and apparatus
US5048967A (en) Detection optical system for detecting a pattern on an object
US6057908A (en) Exposure condition measurement method
US4870452A (en) Projection exposure apparatus
US4566795A (en) Alignment apparatus
US5048968A (en) Alignment mark detecting optical system
US5721605A (en) Alignment device and method with focus detection system
JPS6358349A (en) Projection optical device
JPH08167558A (en) Projection aligner
US4614432A (en) Pattern detector
US5838450A (en) Direct reticle to wafer alignment using fluorescence for integrated circuit lithography
US5448350A (en) Surface state inspection apparatus and exposure apparatus including the same
JPH09246160A (en) Exposing aligner
US6384898B1 (en) Projection exposure apparatus
JPH0612752B2 (en) Projection type alignment method and apparatus
JPH0258766B2 (en)
JP3551570B2 (en) Scanning exposure apparatus and exposure method
US5671057A (en) Alignment method
JP3203676B2 (en) Projection exposure equipment
JP2815010B2 (en) Projection optical device and imaging characteristic adjustment method
JP2698329B2 (en) Projection type alignment method and device
JP2006013266A (en) Measuring method, exposure method, and aligner
JPS60168112A (en) Focusing device of projecting device
JP2550994B2 (en) Alignment method
JP3209186B2 (en) Exposure apparatus and method