JPH0744138B2 - Alignment device - Google Patents

Alignment device

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JPH0744138B2
JPH0744138B2 JP60204838A JP20483885A JPH0744138B2 JP H0744138 B2 JPH0744138 B2 JP H0744138B2 JP 60204838 A JP60204838 A JP 60204838A JP 20483885 A JP20483885 A JP 20483885A JP H0744138 B2 JPH0744138 B2 JP H0744138B2
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light
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wafer
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健爾 西
伸貴 馬込
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  • 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】 (発明の技術分野) 本発明はマスクのパターンを半導体ウェハ等の感光基板
に露光する装置におけるマスクと基板との位置合わせ装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mask-substrate alignment device in a device for exposing a mask pattern onto a photosensitive substrate such as a semiconductor wafer.

(発明の背景) 近年、超LSI等の半導体素子の製造に、縮小投影型露光
装置(ステッパー)か多数使用されるようになってき
た。この種の露光装置は,レチクル(マスクと同義)上
の回路パターンを投影レンズを介してウェハ上に投影す
るものである。一般に高い転写解像力を得ようとする場
合、レチクルは単色光で照射され、投影レンズはその単
色光において最も収差が小さくなるように色収差補正さ
れて作られている。またレチクルとウェハとは重ね合わ
せ精度を高めるために、高精度に位置合わせ(アライメ
ント)する必要がある。このアライメントの方法にはい
くつかのものが提案され、実用化されている。そのうち
で、レチクルとウェハとを投影レンズを介して直接アラ
イメントする、所謂スルー・ザ・レンズ(TTL)形式の
ダイ・バイ・ダイアライメント法が確立されている。こ
の方式はレチクル上に設けたアライメントマークと、ウ
ェハ上の被露光領域に付随したアライメントマークの投
影レンズによる逆投影像とをアライメント顕微鏡で同時
に検出し、両マークのずれ量を求めることによって、レ
チクルの回路パターンの投影像と、ウェハ上の被露光領
域とのずれを検出し、そのずれを補正するようにレチク
ルとウェハとを相対的に微動させるものである。この場
合、レチクルとウェハとを、レチクルが露光用の単色光
で照明された時に、投影レンズに関して光学的に共役に
配置した状態でアライメントした後、ただちに露光する
ことが望ましい。このことは、レチクルとウェハの各ア
ライメントマークを検出する際のマーク照明光を露光用
の単色光と同一波長にしなければならないことを意味す
る。さらにウェハ上にはフォトレジスト層が形成されて
いるので、マーク検出時には、ウェハ上のマークを含む
微小領域を感光させることにもなる。これはウェハ上の
マークを後のプロセスを考慮して保存する場合には、不
都合である。また感光性の波長の光をウェハに照明し、
フォトレジスト層の下のマークの明視野像を観察する際
は、フォトレジスト層の厚みむらによって、たびたび干
渉縞が発生し、マークの誤検出を招くといった問題もあ
る。
(Background of the Invention) In recent years, a large number of reduction projection type exposure apparatuses (steppers) have been used for manufacturing semiconductor elements such as VLSI. This type of exposure apparatus projects a circuit pattern on a reticle (synonymous with a mask) onto a wafer via a projection lens. Generally, in order to obtain a high transfer resolution, the reticle is illuminated with monochromatic light, and the projection lens is chromatic aberration-corrected so that the aberration of the monochromatic light is minimized. Further, in order to improve the overlay accuracy of the reticle and the wafer, it is necessary to perform highly accurate alignment (alignment). Several methods of this alignment have been proposed and put into practical use. Among them, a so-called through-the-lens (TTL) type die-by-die alignment method for directly aligning a reticle and a wafer via a projection lens has been established. In this method, the alignment mark provided on the reticle and the back-projected image of the alignment mark attached to the exposed area on the wafer by the projection lens are simultaneously detected by the alignment microscope, and the amount of deviation between the two marks is obtained. The deviation between the projected image of the circuit pattern and the exposed region on the wafer is detected, and the reticle and the wafer are relatively finely moved so as to correct the deviation. In this case, when the reticle and the wafer are illuminated with monochromatic light for exposure, it is desirable to align the reticle and the wafer in a state where they are optically conjugate with respect to the projection lens, and then immediately expose the reticle. This means that the mark illumination light for detecting the alignment marks of the reticle and the wafer must have the same wavelength as the exposure monochromatic light. Further, since the photoresist layer is formed on the wafer, the micro area including the mark on the wafer is exposed when the mark is detected. This is inconvenient when the mark on the wafer is stored in consideration of the later process. Also, illuminate the wafer with light of a photosensitive wavelength,
When observing the bright-field image of the mark under the photoresist layer, unevenness in the thickness of the photoresist layer often causes interference fringes, resulting in erroneous detection of the mark.

そこでウェハ上のマークに非感光性の光を照射してマー
ク像を検出する方法が考えられている。このように非感
光性の光をウェハ上のマークに照射すると、投影レンズ
によってレチクル側に逆投影されたマーク像は、投影レ
ンズの色収差のためのレチクルのマークが形成されたパ
ターン面とは共役にはならず、ずれた位置に結像する。
このずれ量は高倍率のアライメント顕微鏡の焦点深度を
大きく超えるものであり、レチクル上のマークとウェハ
上のマークとを同時に明瞭に観察することは不可能であ
る。このためレチクルと投影レンズとの間で、レチクル
マークとウェハマークとの投影光路中に、投影レンズの
色収差に対応した光路長を補正する光学系を設け、ウェ
ハマークの像をレチクルのパターン面に結像させるよう
にした装置が提案されている。しかしながら、そのよう
な補正光学系をレチクルと投影レンズの間に設けると、
補正光学系の設定精度、長期的なドリフト等より、レチ
クルのパターン面上に結像したウェハマークの像が微小
量シフトし、アライメント精度を低下させるといった問
題があった。
Therefore, a method of irradiating the mark on the wafer with non-photosensitive light to detect the mark image has been considered. When the mark on the wafer is irradiated with the non-photosensitive light in this way, the mark image back-projected to the reticle side by the projection lens is conjugate with the pattern surface on which the reticle mark is formed due to the chromatic aberration of the projection lens. However, the image is formed at a shifted position.
This shift amount greatly exceeds the depth of focus of a high-magnification alignment microscope, and it is impossible to clearly observe the mark on the reticle and the mark on the wafer at the same time. Therefore, an optical system that corrects the optical path length corresponding to the chromatic aberration of the projection lens is provided in the projection optical path between the reticle mark and the wafer mark between the reticle and the projection lens, and the image of the wafer mark is displayed on the pattern surface of the reticle. Devices have been proposed for imaging. However, if such a correction optical system is provided between the reticle and the projection lens,
Due to the setting accuracy of the correction optical system, long-term drift, etc., there is a problem that the image of the wafer mark formed on the pattern surface of the reticle is shifted by a minute amount and the alignment accuracy is lowered.

また補正光学系を設けずに、ウェハを、露光用の単色光
で共役の取れる位置から一定量(投影レンズの色収差
分)だけ上方、又は下方に位置させたところで、非感光
性の光を使ったTTLアライメントを行ない、アライメン
ト完了後、ウェハを再び元の高さ位置に戻して露光する
方法も提案されている。ところがこの方法は、アライメ
ントの際にウェハを上下動させる必要があり、機械的な
誤差によるアライメント精度の低下はさけがたい。また
アライメント時間の他に、ウェハの上下動時間が必要に
なるため、ウェハを露光処理する全体的な時間が長くな
り、スループットを低下させるといった問題がある。
In addition, the non-photosensitive light is used when the wafer is positioned above or below the position where the conjugate of the monochromatic light for exposure can be taken, by a certain amount (the chromatic aberration of the projection lens) without providing the correction optical system. Another method is proposed in which TTL alignment is performed, and after the alignment is completed, the wafer is returned to the original height position and exposed. However, in this method, it is necessary to move the wafer up and down at the time of alignment, and it is unavoidable that the alignment accuracy is lowered due to a mechanical error. In addition to the alignment time, the vertical movement time of the wafer is required, so that the overall time for exposure processing of the wafer becomes long and the throughput is lowered.

また近年、より微細なパターンを転写するために、X線
露光装置が開発されている。この装置はマスクとウェハ
とを一定のプロキシミティ・ギャップで対向させて、マ
スク上に軟X線を照射するものである。X線源として通
常よく使われるターゲット方式は、見かけ上点光源とな
るため、軟X線にある程度の広がり角がある。このため
マスクとウェハとはなるべく接近(10〜30μm程度)さ
せて、そのギャップを正確に保つことが必要であった。
このような制限からのがれるため、平行性のよい軟X線
を発生するシンクロトロン軌道放射光(SOR)が注目さ
れている。SORからの軟X線は極めて平行性がよく、マ
スクとウェハとのプロキシミティ・ギャップの設定精度
はかなりラフになり、しかもギャップ自体も50〜300μ
m程度にすることができる。装置構成上、ギャップが大
きい程いろいろな制御(マスク・ウェハのハンドリン
グ、ステージ駆動等)が楽になり、スループット向上に
役立つことは明らかである。しかしながら、マスクとウ
ェハとをアライメントするために、マスク上のマークと
ウェハ上のマークとを同時に観察しようとすると、通常
のアライメント顕微鏡では焦点深度が小さいためマスク
上又はウェハ上のどちからのマークしか観察できないと
いった問題が生じる。もちろん顕微鏡対物レンズの開口
数(N・A・)を小さくして焦点深度を大きくすること
も考えられるが、これではマーク像の解像力が低下し、
アライメント精度が極端に低下するといった大きな欠点
が生じる。
Further, in recent years, an X-ray exposure apparatus has been developed to transfer a finer pattern. In this apparatus, the mask and the wafer are opposed to each other with a certain proximity gap, and the mask is irradiated with soft X-rays. The target system, which is often used as an X-ray source, apparently works as a point light source, so that the soft X-ray has a certain spread angle. Therefore, it is necessary to bring the mask and the wafer as close as possible (about 10 to 30 μm) to keep the gap accurately.
Because of this limitation, synchrotron orbit synchrotron radiation (SOR), which generates soft X-rays with good parallelism, is attracting attention. The soft X-rays from the SOR have very good parallelism, and the accuracy of the proximity gap between the mask and the wafer is considerably rough, and the gap itself is 50-300μ.
It can be about m. It is clear that, due to the device configuration, the larger the gap, the easier various controls (mask / wafer handling, stage driving, etc.) and the throughput improvement. However, when trying to observe the mark on the mask and the mark on the wafer at the same time in order to align the mask and the wafer, only the mark on the mask or on the wafer is observed because the depth of focus is small in a normal alignment microscope. There is a problem that you can not do it. Of course, it is conceivable to reduce the numerical aperture (NA) of the microscope objective lens to increase the depth of focus, but this reduces the resolution of the mark image,
A major drawback arises in that the alignment accuracy is extremely reduced.

(発明の目的) 本発明はこれら欠点を解決し、投影光学系の収差等によ
るアライメント精度の低下を防止できる位置合わせ装置
を得ることを目的とする。
(Object of the Invention) It is an object of the present invention to solve these drawbacks and to obtain a positioning device capable of preventing a decrease in alignment accuracy due to an aberration or the like of a projection optical system.

(発明の概要) 本発明は、位置合わせの基準となる原板(R)上に形成
された第1マーク(RM1、RM2)の像と、投影光学系
(1)を介して逆投影されるウエハ(W)上の第2マー
ク(WM)の像とを光学的に検出する検出系(9、10)を
有し、第1マークと第2マークとの相対的な位置ずれを
検出する位置合わせ装置において、原板上の第1マーク
が形成された部分を光源(5)からの第1波長の光(IL
1)で照明するとともに、該部分を照明した光が投影光
学系を介してウエハへ向かわないように構成した第1の
照明手段(6;60、61)と、ウエハ上の第2マークが形成
された部分を、第1の照明手段の光源とは別の光源
(7)から射出される第1波長と異なる第2波長の光
(IL2)で照明する第2の照明手段(8;80、81)とを設
け、投影光学系(1)は、ウエハ上の第2マークから発
生した第2波長の光(BW)を入射して、該第2波長の光
が原板上の第1マークから発生した第1波長の光(BR)
と重なることなく検出系へ導くとともに、第2マークの
像(WM′)を原板と異なる面(FP)上に一度結像し、検
出系は、原板上の第1マークから発生した第1波長の光
(BR)を入射して第1マークの像(RM1′、RM2′)を所
定面(DP)上に結像させるとともに、原板と異なる面
(FP)で結像した第2波長の光(BW)を入射して所定面
内の第1マークの像(RM1′、RM2′)と重ならない部分
に第2マークの像(WM′)を結像させるように、第1波
長と第2波長との差に対応して生じる収差が調整された
像形成光学系(10;30、31)を有し、さらに、所定面内
に結像された第1マークの像と第2マークの像とを撮像
して各像に応じた画像信号を出力する撮像手段(11)
と、画像信号に基づいて原板とウエハとの相対的な位置
ずれを検出する画像処理回路(12)とを設けることを技
術的要点としている。
(Outline of the Invention) The present invention is back projected through the projection optical system (1) with the image of the first marks (RM 1 , RM 2 ) formed on the original plate (R) serving as a reference for alignment. Has a detection system (9, 10) for optically detecting the image of the second mark (WM) on the wafer (W), and detects the relative displacement between the first mark and the second mark. In the alignment device, the portion of the original plate on which the first mark is formed is the light of the first wavelength (IL
First illumination means (6; 60, 61) configured so that the light illuminating the portion is not directed to the wafer through the projection optical system while being illuminated by 1), and the second mark on the wafer is formed. Second illumination means (8; 80) for illuminating the illuminated portion with light (IL 2 ) having a second wavelength different from the first wavelength emitted from a light source (7) different from the light source of the first illumination means. , 81), and the projection optical system (1) receives light of the second wavelength (BW) generated from the second mark on the wafer, and the light of the second wavelength is applied to the first mark on the original plate. First wavelength light (BR) generated from
The image of the second mark (WM ') is formed on a surface (FP) different from the original plate once without overlapping with the original plate, and the detection system detects the first wavelength generated from the first mark on the original plate. Of the first mark (RM 1 ′, RM 2 ′) is formed on the predetermined surface (DP) by the incident light (BR) and the second wavelength is formed on the surface (FP) different from the original plate. Of the first mark so that the second mark image (WM ′) is formed on a portion of the predetermined plane which does not overlap the first mark image (RM 1 ′, RM 2 ′). It has an image forming optical system (10; 30, 31) in which the aberration generated corresponding to the difference between the wavelength and the second wavelength is adjusted, and further, the image of the first mark and the image formed in the predetermined plane are Image pickup means (11) for picking up an image of two marks and outputting an image signal corresponding to each image
And the technical point is to provide an image processing circuit (12) for detecting the relative displacement between the original plate and the wafer based on the image signal.

(実施例) 第1図は本発明の第1の実施例による投影型露光装置の
概略的な構成を示す図である。レチクルRのパターン面
PSにはアライメント用のマークRMと回路パターンが形成
され、マークRMそのものはクロム等の遮光性の薄膜であ
り、マークRMの周囲の微小領域は透明部とされている。
レチクルRに形成された回路パターンとマークRMの像
は、投影レンズ1を介してウェハW上に投影される。ウ
ェハW上にはマークRMと整合し得るアライメント用のマ
ークWMが凸部又は凹部として形成されており、その表面
全体にはフォトレジスト層がコートされている。ウェハ
Wは2次元移動可能なステージ2の上に保持され、ステ
ージ2は駆動制御部3によって移動し、その位置はレー
ザ干渉計などの測長器4によって検出される。ここでレ
チクルRのパターン面PSうウェハWの表面とは、露光用
の照明光、例えば波長436nmのg線光によってレチクル
R全体を照明したとき、投影レンズ1に関して共役にな
るように配置されているものとする。そして投影レンズ
1はg線光に対して各種収差が最小になるように作られ
ているものとする。従ってg線光の照明によってレチク
ルRとウェハWとの共役が取れている状態で、別の波
長、例えばe線光やd線光をレチクルRに照明すると、
投影レンズ1の色収差のために共役関係はくずれてしま
う。
(Embodiment) FIG. 1 is a view showing the schematic arrangement of a projection exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention. Reticle R pattern surface
A mark RM for alignment and a circuit pattern are formed on the PS, the mark RM itself is a light-shielding thin film such as chrome, and a minute region around the mark RM is a transparent portion.
The image of the circuit pattern and the mark RM formed on the reticle R is projected onto the wafer W via the projection lens 1. On the wafer W, alignment marks WM that can be aligned with the marks RM are formed as projections or depressions, and the entire surface thereof is coated with a photoresist layer. The wafer W is held on a two-dimensionally movable stage 2, the stage 2 is moved by a drive controller 3, and its position is detected by a length measuring device 4 such as a laser interferometer. Here, the pattern surface PS of the reticle R and the surface of the wafer W are arranged so as to be conjugate with the projection lens 1 when the entire reticle R is illuminated by exposure illumination light, for example, g-line light having a wavelength of 436 nm. Be present. The projection lens 1 is made so that various aberrations with respect to g-ray light are minimized. Therefore, when the reticle R and the wafer W are conjugate with each other by illuminating the g-ray light, when the reticle R is illuminated with another wavelength, for example, e-ray light or d-ray light,
Due to the chromatic aberration of the projection lens 1, the conjugate relationship is broken.

さて、第1の照明光源としてのアルゴン(Ar)レーザ5
からの照明光IL1は、レンズ6a,6bによって平行光束にさ
れるとともに、レチクルRのマークRMの形成領域を互い
に逆方向から斜めに照射する。照明光IL1はフォトレジ
スト層を感光させにくい波長(例えば514.5nm)に定め
られている。また照明光IL1は、マークRMが線状の細長
いパターンの場合、その長手方向のエッジと直角な方向
から入射するように定められる。一方、第2の照明光源
としてのヘリウム・ネオン(He−Ne)レーザ7からの照
明光IL2は、レンズ8a,8bによって平行光束にされるとと
もに、ウェハW上のマークWMの形成領域(正確にはマー
クRMの投影領域)を互いに逆方向から斜めに照射する。
照明光IL2もフォトレジスト層を感光させにくい波長
で、かつ照明光IL1とは異なる波長(例えば632.8nm)に
定められ、マークWMがマークRMと平行な線状の細長いパ
ターンの場合、照明光IL2はそのパターンの長手方向の
エッジと直角な方向から入射するように定められる。こ
のように照明光IL1やIL2をレチクルRやウェハWに斜め
から照射するのは、マークRMやマークWMの暗視野像を得
るためである。この暗視野像はレチクルRのマークRMの
上向に配置されたミラー9と、本発明の光学レンズ系と
しての対物レンズ10によって形成される。ミラー9は、
対物レンズ10の光軸をレチクルRのパターン面PSに対し
て垂直なるように折り曲げるものである。そして対物レ
ンズ10は照明光IL1とIL2の両波長間で所定の色収差量が
発生するように定められている。すなわち、ウェハW上
のマークWMからの光のうち、投影レンズ1を通りレチク
ルRのマークRMに向う像光束をBWとすると、この像光束
BWは投影レンズ1の色収差補正された波長(g線)とは
異なる波長であるため、マークWMの投影レンズ1による
逆投影像は、レチクルRのパターン面PSから一定間隔だ
け離れた面FP上に結像する。面FPとパターン面PSとの間
隔は投影レンズ1の照明光IL2における色収差量(光軸
方向の結像面のずれ量)に相当するものである。
Now, the argon (Ar) laser 5 as the first illumination light source
The illumination light IL 1 from is made into a parallel light flux by the lenses 6a and 6b, and irradiates the formation area of the mark RM of the reticle R obliquely from the opposite directions. The illumination light IL 1 is set to a wavelength (for example, 514.5 nm) that makes it difficult for the photoresist layer to be exposed to light. Further, when the mark RM has a linear elongated pattern, the illumination light IL 1 is determined so as to enter from a direction perpendicular to the edge in the longitudinal direction. On the other hand, the illumination light IL 2 from the helium-neon (He-Ne) laser 7 as the second illumination light source is collimated into parallel light flux by the lenses 8a and 8b, and the formation area of the mark WM on the wafer W (accurately The projection area of the mark RM) is irradiated obliquely from the opposite directions.
When the illumination light IL 2 is set to have a wavelength that makes it difficult for the photoresist layer to be exposed to light and a wavelength (for example, 632.8 nm) different from that of the illumination light IL 1, and the mark WM is a linear elongated pattern parallel to the mark RM, the illumination light is illuminated. The light IL 2 is defined so as to be incident from a direction perpendicular to the longitudinal edge of the pattern. The oblique illumination of the reticle R or the wafer W with the illumination light IL 1 or IL 2 is for obtaining the dark field image of the mark RM or the mark WM. This dark field image is formed by the mirror 9 arranged above the mark RM of the reticle R and the objective lens 10 as the optical lens system of the present invention. Mirror 9
The optical axis of the objective lens 10 is bent so as to be perpendicular to the pattern surface PS of the reticle R. Then, the objective lens 10 is set so that a predetermined amount of chromatic aberration is generated between both wavelengths of the illumination lights IL 1 and IL 2 . That is, if the image light flux of the light from the mark WM on the wafer W that passes through the projection lens 1 and is directed to the mark RM of the reticle R is BW, this image light flux
Since BW is a wavelength different from the chromatic aberration-corrected wavelength (g-line) of the projection lens 1, the back-projected image of the mark WM by the projection lens 1 is on the surface FP separated from the pattern surface PS of the reticle R by a certain distance. Image on. The distance between the surface FP and the pattern surface PS corresponds to the amount of chromatic aberration in the illumination light IL 2 of the projection lens 1 (the amount of deviation of the image plane in the optical axis direction).

そこで、対物レンズ10の照明光IL1とIL2の両波長間での
色収差量は、面FPとパターン面PSとの間隔とほぼ等しく
なるように作られている。このような対物レンズ10に、
レチクルRのマークRMからの像光束BRとマークWMからの
像光束BWとが入射すると、射出側では同一面内にマーク
RMとマークWMの両像(暗視野像)が結像することにな
る。そこでその同一面に受光面が位置するように工業用
テレビ(ITV)カメラ等の撮像素子11を配置し、マークR
M,WMの像の明暗に応じた画像信号を画像処理回路12を介
してデジタル化し、波形メモリ13に読み込むようにす
る。そして画像処理回路12は、波形メモリ13に記憶され
た波形データに基づいて、マークRMとマークWMの画像面
での相対的なずれ量を検出し、そのずれ量情報を主演算
制御回路14に送る。主演算制御回路14は、測長器4から
のステージ2の現在位置情報とずれ量情報とに基づい
て、そのずれが零になるようにステージ2を微動させる
べく、駆動制御部3に所定の指令を発生する。これによ
って露光すべきレチクルR上の回路パターンの投影像
と、ウェハW上の露光すべき領域とが正確に一致したこ
とになる。
Therefore, the amount of chromatic aberration between the illumination lights IL 1 and IL 2 of the objective lens 10 is made to be substantially equal to the distance between the surface FP and the pattern surface PS. In such an objective lens 10,
When the image light beam BR from the mark RM of the reticle R and the image light beam BW from the mark WM are incident, the marks on the exit side are in the same plane.
Both images of RM and mark WM (dark field image) will be formed. Therefore, the image sensor 11 such as an industrial television (ITV) camera is arranged so that the light receiving surface is located on the same surface, and the mark R
An image signal corresponding to the lightness and darkness of the images of M and WM is digitized through the image processing circuit 12 and read into the waveform memory 13. Then, the image processing circuit 12 detects the relative shift amount on the image surface of the mark RM and the mark WM based on the waveform data stored in the waveform memory 13, and outputs the shift amount information to the main calculation control circuit 14. send. Based on the current position information of the stage 2 and the displacement amount information from the length measuring device 4, the main arithmetic control circuit 14 causes the drive control unit 3 to perform a predetermined movement so as to finely move the stage 2 so that the displacement becomes zero. Generate a command. As a result, the projected image of the circuit pattern on the reticle R to be exposed and the area to be exposed on the wafer W exactly match.

さて第2図は上記対物レンズ10、ミラー9、マークRM等
の配置を拡大して示す拡大図である。マークRMは実用的
には2本の平行な線状マークRM1,RM2にすることが望ま
しい。これはマークRM1とRM2の丁度中間に、ウェハW上
のマークWMを挾み込むようにしてアライメントできるか
らである。対物レンズ10の光軸をAXとすると、レクチル
Rのパターン面PSに対して光軸AXは垂直になり、さらに
面FPに対しても垂直になる。今、光軸AX上にウェハ上の
マークWMの空間像WMiが結像しているものとすると、対
物レンズ10の射出側の面DP上で光軸AXの通る位置に空間
像WMiが再結像され、暗視野像WM′として形成される。
またマークRM1,RM2の像は面DP上に暗視野像RM1′,R
M2′として形成される。尚、対物レンズ10は空間像WMi
やマークRM1,RM2を高倍率に拡大して像WM′,RM1′,R
M2′を形成するものであり、望ましくは物体側(レチク
ルR側)と像側(面DP側)とを共にテレセントリック系
にする。
Now, FIG. 2 is an enlarged view showing the arrangement of the objective lens 10, the mirror 9, the mark RM and the like in an enlarged manner. Practically, it is desirable that the mark RM be two parallel linear marks RM 1 and RM 2 . This is because it is possible to align the mark WM on the wafer W by pinching it in the middle of the marks RM 1 and RM 2 . When the optical axis of the objective lens 10 is AX, the optical axis AX is perpendicular to the pattern surface PS of the reticle R and is also perpendicular to the surface FP. Now, assuming that the aerial image WMi of the mark WM on the wafer is formed on the optical axis AX, the aerial image WMi is re-formed on the exit side surface DP of the objective lens 10 at the position where the optical axis AX passes. It is imaged and formed as a dark field image WM '.
The images of the marks RM 1 and RM 2 are dark field images RM 1 ′ and R on the surface DP.
Formed as M 2 ′. The objective lens 10 is an aerial image WMi.
And marks RM 1 and RM 2 are magnified at high magnification to obtain images WM ′, RM 1 ′ and R
M 2 ′ is formed, and preferably both the object side (reticle R side) and the image side (plane DP side) are telecentric systems.

さて面DP上にはマークWM,RM1,RM2の3本の暗視野像W
M′,RM1′,RM2′が平行に配置するので、撮像素子11
の走査線が、これら暗視野像WM′,RM1′,RM2′とほぼ
垂直になるようにして光電検出することによって、第3
図のような波形の画像信号が得られる。第3図で横軸は
走査線上の走査位置xを表わし、縦軸は画像信号の強度
Iを表わす。暗視野像RM1′によるピークP1と暗視野像R
M2′によるピークP2との間隔は一定値である。ただしピ
ークP1,P2の発生位置x1,x2はレチクルRの装置本体に
対する位置合わせ精度に応じて、走査線上でx方向にず
れることもある。そこで画像処理回路12は、暗視野像W
M′によるピークP3とともにピークP1,P2を検出し、各
ピークの位置x3、x1,x2を求める。そして位置x1とx3
間隔d1と、位置x2とx3の間隔d2とを算出し、その差(d
−d2)を求める。この差がレチクルRとウェハWとのず
れ量に相当する訳である。
Now, on the surface DP, three dark field images W of marks WM, RM 1 and RM 2
Since M ′, RM 1 ′ and RM 2 ′ are arranged in parallel, the image sensor 11
The third scanning line is photoelectrically detected so that the scanning lines are almost perpendicular to these dark field images WM ′, RM 1 ′, RM 2 ′.
An image signal having a waveform as shown is obtained. In FIG. 3, the horizontal axis represents the scanning position x on the scanning line, and the vertical axis represents the intensity I of the image signal. Peak P 1 and dark field image R due to dark field image RM 1
The interval between the peak P 2 and M 2 ′ is constant. However, the generation positions x 1 and x 2 of the peaks P 1 and P 2 may shift in the x direction on the scanning line depending on the alignment accuracy of the reticle R with respect to the apparatus main body. Therefore, the image processing circuit 12 uses the dark field image W
The peaks P 1 and P 2 are detected together with the peak P 3 due to M ′, and the positions x 3 , x 1 and x 2 of each peak are obtained. Then the distance d 1 position x 1 and x 3, and calculates the distance d 2 of the position x 2 and x 3, the difference (d
−d 2 ) is calculated. This difference corresponds to the amount of deviation between the reticle R and the wafer W.

さて上記実施例において、レチクルRを照明する照明光
IL1は、アルゴンレーザ5からの波長514.5nmの光(緑
色)としたが、フォトレジストによっては、この波長に
対してある程度の感度を有している。そこでもう少し波
長の長いクリプトンレーザをアルゴンレーザの代りに用
いるとよい。クリプトンレーザからの光(波長530.9n
m)はHe−Neレーザの光(赤色)に対しては波長が短
い。またはクリプトンレーザにはHe−Neより少し長い波
長647.1nmの光などがある。
Now, in the above embodiment, the illumination light for illuminating the reticle R
IL 1 is light (green) having a wavelength of 514.5 nm from the argon laser 5, but some photoresists have some sensitivity to this wavelength. Therefore, a krypton laser with a slightly longer wavelength should be used instead of the argon laser. Light from a krypton laser (wavelength 530.9n
m) has a short wavelength for He-Ne laser light (red). Alternatively, krypton lasers include light with a wavelength of 647.1 nm, which is slightly longer than He-Ne.

次に本発明の第2の実施例を第4図、第5図に基づいて
説明する。第4図は光学系の全体的な配置を示し、第5
図は対物レンズ10とレチクルRのマークRMとの具体的な
配置を示し、第4図の部分拡大図である。本実施例は2
つの照明光IL1,IL2と対物レンズ10を同軸にし、マーク
RM,WMの明視野像を検出してアライメントするものであ
る。第4図において、アルゴンレーザ5からの照明光IL
1は、ビームエクスパンダ等の光学系60によって平行光
束にされ、ミラー61で反射した後、ハーフミラー81、90
を透過してレチクルRのパターン面PSに垂直に入射す
る。またヘリウム・ネオンレーザ7からの照明光IL
2は、光学系80によってビーム径を拡大されるとともに
収束光となり、ハーフミラー81で反射された後、照明光
IL1と同軸にハーフミラー90を透過してレチクルRの透
明部を通って投影レンズ1に入射する。照明光IL2は投
影レンズ1の射出側(ウェハW側)では平行光束とな
り、マークWMを一様に照明する。尚、レチクルRに入射
する収束した照明光IL2はマークRM1,RM2を照射しない
ように定められている。また投影レンズ1は物体側、像
側がともにテレセントリック系になっているものとす
る。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 shows the overall arrangement of the optical system,
The drawing shows a specific arrangement of the objective lens 10 and the mark RM of the reticle R, and is a partially enlarged view of FIG. This example is 2
The two illumination lights IL 1 and IL 2 and the objective lens 10 are coaxial, and the marks
It detects and aligns the bright field images of RM and WM. In FIG. 4, the illumination light IL from the argon laser 5
1 is collimated by an optical system 60 such as a beam expander, reflected by a mirror 61, and then half mirrors 81, 90.
Incident on the pattern surface PS of the reticle R perpendicularly. Also, the illumination light IL from the helium / neon laser 7
2 is a convergent light with the beam diameter expanded by the optical system 80, and after being reflected by the half mirror 81, the illumination light
It passes through the half mirror 90 coaxially with IL 1 and enters the projection lens 1 through the transparent portion of the reticle R. The illumination light IL 2 becomes a parallel light flux on the exit side (wafer W side) of the projection lens 1 and uniformly illuminates the mark WM. The converged illumination light IL 2 incident on the reticle R is set so as not to irradiate the marks RM 1 and RM 2 . The projection lens 1 has a telecentric system on both the object side and the image side.

さて照明光IL2によってマークWMから発生した光のう
ち、投影レンズを逆入射してレチクルRのマークRMに向
けて進む像光線BWは、先の第1実施例と同様にレチクル
Rのパターン面PSから離れた位置に結像する。この像光
線BWはハーフミラー90で反射されて対物レンズ10に入射
し、面DP上にマークWMの像(明視野像)WM′が形成され
る。尚第4図においても、レチクルRとウェハWとは、
露光用の照明光(g線等)を使用したときに、投影レン
ズ1に関して共役になるように配置されているものとす
る。
Now, of the light generated from the mark WM by the illumination light IL 2 , the image light beam BW which is incident on the projection lens backward and advances toward the mark RM of the reticle R is the pattern surface of the reticle R as in the first embodiment. The image is formed at a position away from the PS. This image light beam BW is reflected by the half mirror 90 and enters the objective lens 10, and an image (bright field image) WM ′ of the mark WM is formed on the surface DP. Also in FIG. 4, the reticle R and the wafer W are
When the illumination light for exposure (g-line or the like) is used, it is arranged so as to be conjugate with the projection lens 1.

ここで第5図により各光線の関係を詳細に説明する。ま
ず照明光IL2は、2つのマークRM1とRM2の中間部を透過
して、パターン面PSの下方に一定間隔だけ離れた面QP上
に収れん(結像)する。面QPは照明光IL2の波長におけ
る投影レンズ1の焦点(f)の位置である。このため投
影レンズ1を通りウェハWに達する照明光IL2は平行光
になる。また面QPに形成される照明光IL2のスポット形
状は単なる円でもよいし、マークWMの形状に合わせたシ
ート状(長軸と短軸の比が極めて大きな楕円)にしても
よい。
Here, the relationship between the respective light rays will be described in detail with reference to FIG. First, the illumination light IL 2 passes through an intermediate portion between the two marks RM 1 and RM 2 and converges (images) on the surface QP which is separated from the pattern surface PS by a certain distance. The surface QP is the position of the focus (f) of the projection lens 1 at the wavelength of the illumination light IL 2 . Therefore, the illumination light IL 2 that reaches the wafer W through the projection lens 1 becomes parallel light. The spot shape of the illumination light IL 2 formed on the surface QP may be a simple circle, or may be a sheet shape (ellipse having an extremely large major axis to minor axis ratio) that matches the shape of the mark WM.

マークWMの投影レンズ1による逆投影像は面FP上に結像
し、その像光線BWはハーフミラー90で反射して対物レン
ズ10に入射する。さらにマークRM1,RM2からの像光線BR
もハーフミラー90で反射して対物レンズ10に入射する。
そして対物レンズ10の色収差量によってマークRM1,R
M2,WMの各像が面DP上に結像するのは、先の第1実施例
と全く同じである。尚、第4図からも明らかなように、
レチクルRの照明光IL1はレチクルRを透過後、投影レ
ンズ1に入射し、ウェハWの表面を照射する。このとき
照明光IL1は、露光用の光の波長と異なるため、ウェハ
W上ではマークRM1,RM2の像は結像せず、その像光線が
ウェハWで反射して投影レンズ1を逆に進み、ハーフミ
ラー90を介して対物レンズ10に入射したとしても、投影
レンズ1、対物レンズ10の両方の色収差のために面DP上
に結像することはない。また照明光IL1はウェハW上の
マークWMを照明することになり、マークWMの照明光IL1
による像がレチクルR側に結像する。しかしその結像面
は、パターン面PSと面FPのいずれとも異なる位置に出来
るため、結局、マークWMの照明光IL1による像は面DP上
に結像しない(大きくデフォーカスしている)ことにな
る。
The back projection image of the mark WM by the projection lens 1 is formed on the surface FP, and the image light beam BW is reflected by the half mirror 90 and enters the objective lens 10. Furthermore, the image rays BR from the marks RM 1 and RM 2
Is also reflected by the half mirror 90 and enters the objective lens 10.
Then, depending on the amount of chromatic aberration of the objective lens 10, the marks RM 1 , R
The formation of the images of M 2 and WM on the surface DP is exactly the same as in the first embodiment. Incidentally, as is clear from FIG.
After passing through the reticle R, the illumination light IL 1 of the reticle R enters the projection lens 1 and irradiates the surface of the wafer W. At this time, since the illumination light IL 1 has a wavelength different from that of the light for exposure, the images of the marks RM 1 and RM 2 are not formed on the wafer W, and the image light rays are reflected by the wafer W and are projected onto the projection lens 1. Even if it proceeds in the opposite direction and enters the objective lens 10 through the half mirror 90, it does not form an image on the surface DP due to the chromatic aberration of both the projection lens 1 and the objective lens 10. The illumination light IL 1 becomes possible to illuminate the mark WM on the wafer W, the illumination light IL 1 mark WM
Is formed on the reticle R side. However, since the image forming surface can be located at a position different from both the pattern surface PS and the surface FP, the image of the illumination light IL 1 of the mark WM should not be formed on the surface DP (largely defocused) after all. become.

次に本発明の第3の実施例を第6図に基づいて説明す
る。本実施例は第4図、第5図に示した第2実施例にお
いて、マークの観察系側を暗視野化したものである。第
6図においてレンズ系30は所謂フーリエ交換レンズ、レ
ンズ系31は逆フーリエ変換レンズとして作用し、空間フ
ィルター20はウェハWの表面(面FP)に対するフーリエ
面に配置され、空間フィルター21はレチクルRのパター
ン面PSに対するフーリエ面に配置される。空間フィルタ
ー20,21の夫々はO次光を遮断するものであり、この結
果マークWMの像WM′,マークRM1,RM2の像RM1′,RM2
は面DP上に暗視野像として結像される。この場合に得ら
れる画像信号は第3図に示したものとほぼ同様の波形と
なる。一般にフーリエ変換レンズ、フーリエ面に配置さ
れた空間フィルター、及び逆フーリエ変換レンズからな
る系は、再回折光学系と呼ばれている。本実施例では、
この再回折光学系が本発明の光学レンズ系であり、照明
光IL1とIL2の両波長間で所定の色収差量を有している。
尚、照明光IL1,IL2の波長が異なるため、各波長の光に
対するフーリエ面は収差に応じて離れてできる。このた
め2つの空間フィルター20,21が必要であるが、収差量
が少ないときは2つのフーリエ面が接近するので、1枚
の空間フィルターで兼用してもよい。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is the same as the second embodiment shown in FIGS. 4 and 5 except that the observation system side of the mark has a dark field. In FIG. 6, the lens system 30 functions as a so-called Fourier exchange lens, the lens system 31 functions as an inverse Fourier transform lens, the spatial filter 20 is arranged in the Fourier plane with respect to the surface (plane FP) of the wafer W, and the spatial filter 21 is the reticle R. The pattern plane PS is arranged on the Fourier plane. Each of the spatial filters 20 and 21 blocks the O-th order light, and as a result, the image WM ′ of the mark WM and the images RM 1 ′ and RM 2 ′ of the marks RM 1 and RM 2.
Is imaged as a dark field image on the surface DP. The image signal obtained in this case has substantially the same waveform as that shown in FIG. Generally, a system including a Fourier transform lens, a spatial filter arranged on the Fourier plane, and an inverse Fourier transform lens is called a re-diffraction optical system. In this embodiment,
This re-diffraction optical system is the optical lens system of the present invention, and has a predetermined amount of chromatic aberration between both wavelengths of the illumination light IL 1 and IL 2 .
Since the illumination lights IL 1 and IL 2 have different wavelengths, the Fourier planes for the lights of the respective wavelengths can be separated according to the aberration. For this reason, two spatial filters 20 and 21 are required. However, when the amount of aberration is small, the two Fourier planes come close to each other, so one spatial filter may be used for both.

次に本発明の第4の実施例を第7図を参照して説明す
る。本実施例では、マスクMとウェハWとを十数ミクロ
ンから数百ミクロン程度の微小なギャップgで対向させ
たプロキシミティ方式の露光装置に好適な位置合わせ装
置である。第7図においてマスクMの照明用の光源5か
らの照明光IL1はレンズ53、ハーフミラー51,50を透過し
て対物レンズ10aに入射し、ミラー9で反射されてマク
スM(ウェハW)を照射する。また光源7からの照明光
IL2(照明光IL1と異なる波長の光)はレンズ52を介して
ハーフミラー51で反射し、照明光IL1と同軸にハーフミ
ラー50を透過して対物レンズ10aに入射し、ミラー9で
反射されてウェハW(マスクM)を照射する。照明光IL
1の照射によるマスクM上のマークMMからの像光線BM
は、ミラー9、対物レンズ10aを介してハーフミラー50
で反射され、レンズ系10bに入射して面DPに結像する。
同様に照明光IL2の照射によるウェハW上のマークWMか
らの像光線BWは、ミラー9、対物レンズ10aを介してハ
ーフミラー50で反射され、レンズ系10bに入射して面DP
に結像する。対物レンズ10aとレンズ系10bとの間はアフ
ォーカル系になっており、この2つのレンズ10a,10bに
よって本発明の光学レンズ系が構成される。そして本実
施例では、照明光IL1とIL2の両波長間において、対物レ
ンズ10aとレンズ系10bの両者により生じる色収差量が、
マスクMとウェハWとの所定のギャップgと等しくなる
ように定められている。従って対物レンズ10aの開口数
(N.A.)を大きくして、焦点深度をギャップgよりも十
分小さくしておけば、面DP上にはマークMMとWMの像がと
もに結像する。そして面DPにITV等の撮像素子、あるい
は走査スリット受光素子等を配置すれば、マスクMとウ
ェハWとの位置ずれが検出できる。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is an alignment apparatus suitable for a proximity type exposure apparatus in which the mask M and the wafer W are opposed to each other with a minute gap g of about ten to several hundreds of microns. In FIG. 7, the illumination light IL 1 from the light source 5 for illuminating the mask M is transmitted through the lens 53 and the half mirrors 51 and 50, enters the objective lens 10a, is reflected by the mirror 9, and is a mask M (wafer W). Irradiate. The illumination light from the light source 7
IL 2 (light having a wavelength different from that of the illumination light IL 1 ) is reflected by the half mirror 51 through the lens 52, passes through the half mirror 50 coaxially with the illumination light IL 1 , enters the objective lens 10 a, and is reflected by the mirror 9. The wafer W (mask M) is reflected and irradiated. Illumination light IL
Image beam BM from mark MM on mask M by irradiation of 1
Is a half mirror 50 through the mirror 9 and the objective lens 10a.
Is reflected by, enters the lens system 10b, and forms an image on the surface DP.
Similarly, the image light beam BW from the mark WM on the wafer W due to the irradiation of the illumination light IL 2 is reflected by the half mirror 50 via the mirror 9 and the objective lens 10a, enters the lens system 10b, and enters the surface DP.
Image on. An afocal system is provided between the objective lens 10a and the lens system 10b, and the two lenses 10a and 10b constitute an optical lens system of the present invention. In the present embodiment, the chromatic aberration amount generated by both the objective lens 10a and the lens system 10b between the wavelengths of the illumination light IL 1 and IL 2 is
It is set to be equal to a predetermined gap g between the mask M and the wafer W. Therefore, if the numerical aperture (NA) of the objective lens 10a is increased and the depth of focus is made sufficiently smaller than the gap g, both the images of the marks MM and WM are formed on the surface DP. By disposing an image pickup device such as an ITV or a scanning slit light receiving device on the surface DP, the positional deviation between the mask M and the wafer W can be detected.

以上、本発明の各実施例においては、対物レンズ10、再
回折光学系、又は対物レンズ10aとレンズ系10bの対等に
よって形成される共通像面DP上に、光電検出手段の受光
面を配置したが、色収差を考慮したリレーレンズ系を用
いて面DPと共役な面を作り、そこに受光面を配置しても
よい。
As described above, in each embodiment of the present invention, the light receiving surface of the photoelectric detection means is arranged on the common image plane DP formed by the objective lens 10, the re-diffraction optical system, or the pair of the objective lens 10a and the lens system 10b. However, a surface conjugate with the surface DP may be formed using a relay lens system that takes chromatic aberration into consideration, and the light receiving surface may be disposed there.

また照明光IL1,IL2は均一な単なる照明光としたが、レ
チクル(マスク)とウェハの夫々に対して結像する高輝
度のスポット光としてもよい。この場合は照明手段の中
にスポット光の走査系(振動ミラー,ポリゴンミラー
等)を設け、レチクルR(マークM)上のマークRM(M
M)からの散乱光と、ウェハW上のマークWMからの散乱
光とを所定の色収差量を有する光学レンズ系を介して同
一面内に集光し、そこに受光素子を配置しても同様の効
果が得られる。
Further, the illumination lights IL 1 and IL 2 are merely uniform illumination lights, but may be high-brightness spot lights that are focused on the reticle (mask) and the wafer, respectively. In this case, a spot light scanning system (vibration mirror, polygon mirror, etc.) is provided in the illumination means, and the mark RM (M) on the reticle R (mark M) is provided.
Even if the scattered light from M) and the scattered light from the mark WM on the wafer W are condensed on the same plane through an optical lens system having a predetermined amount of chromatic aberration and a light receiving element is arranged there. The effect of is obtained.

尚、レチクルやマスクのパターンを投影する基板として
ウェハWを例示したが、その他アライメント顕微鏡のベ
ースライン測定等に使われるステージ2上の固定基準マ
ーク板であっても同様である。
Although the wafer W is exemplified as the substrate for projecting the pattern of the reticle or the mask, the same applies to other fixed reference mark plates on the stage 2 used for baseline measurement of the alignment microscope.

(発明の効果) 以上のように本発明によれば、投影光学系はウエハ上の
第2マークから発生した第2波長の光を入射して第2マ
ークの像を原板と異なる面上に結像し、さらに原板上の
第1マークから発生した第1波長の光を入射して第1マ
ークの像を所定面上に結像されるとともに、原板と異な
る面で結像した第2波長の光を入射して所定面内の第1
マークの像と重ならない部分に第2マークの像を結像さ
せるように第1波長と第2波長との差に対応して生じる
収差が調整された像形成光学系を設けるようにしたの
で、原板やウカハを機械的に動かす必要がなく、しかも
アライメント光学系の開口数(NA)を大きくしてマーク
像の解像力が上げられるので、光電検出時の信号のS/N
比(特にマークエッジ部での立ち上がりや立ち下がり)
が向上し、高精度なアライメントが可能になるという利
点がある。
(Effect of the Invention) As described above, according to the present invention, the projection optical system enters the light of the second wavelength generated from the second mark on the wafer to form the image of the second mark on a surface different from the original plate. Then, the light of the first wavelength generated from the first mark on the original plate is made incident, and the image of the first mark is formed on a predetermined surface. Light is incident on the first surface within a predetermined plane
Since the image forming optical system in which the aberration generated corresponding to the difference between the first wavelength and the second wavelength is adjusted is provided so as to form the image of the second mark on the portion that does not overlap the image of the mark, Since there is no need to mechanically move the original plate or Ukaha and the numerical aperture (NA) of the alignment optical system is increased to increase the resolution of the mark image, the S / N of the signal during photoelectric detection is increased.
Ratio (especially rise and fall at mark edge)
Is improved, and highly accurate alignment is possible.

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

第1図は本発明の第1の実施例による投影型露光装置の
概略的な構成を示す平面図、第2図は第1図におけるア
ライメント光学系部分の構成を示す拡大図、第3図は画
像信号の波形の一例を示す波形図、第4図は本発明の第
2の実施例による投影型露光装置の概略的な構成を示す
図、第5図は第4図におけるアライメント光学系部分の
構成を示す拡大図、第6図は本発明の第3の実施例によ
るアライメント光学系の構成を示す拡大図、第7図は本
発明の第4の実施例によるアライメント光学系の構成を
示す拡大図である。 〔主要部分の符号の説明〕 1……投影レンズ、2……ステージ、5……第1の照明
光源、7……第2の照明光源、10,10a……対物レンズ、
IL1,IL2……照明光、BW,BR,BM……像光線、DP……共通
結像面、W……ウェハ、R……レチクル、M……マス
ク、RM,WM,MM……マーク
FIG. 1 is a plan view showing a schematic structure of a projection type exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged view showing a structure of an alignment optical system portion in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a waveform diagram showing an example of the waveform of an image signal, FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a projection type exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a view of the alignment optical system portion in FIG. FIG. 6 is an enlarged view showing a configuration, FIG. 6 is an enlarged view showing a configuration of an alignment optical system according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 7 is an enlarged view showing a configuration of an alignment optical system according to a fourth embodiment of the present invention. It is a figure. [Description of symbols of main parts] 1 ... Projection lens, 2 ... Stage, 5 ... First illumination light source, 7 ... Second illumination light source, 10, 10a ... Objective lens,
IL 1 , IL 2 ...... Illumination light, BW, BR, BM image rays, DP ... common image plane, W ... wafer, R ... reticle, M ... mask, RM, WM, MM ... mark

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】位置合わせの基準となる原板上に形成され
た第1マークの像と、投影光学系を介して逆投影される
ウエハ上の第2マークの像とを光学的に検出する検出系
を有し、前記第1マークと第2マークとの相対的な位置
ずれを検出する位置合わせ装置において、 前記原板上の第1マークが形成された部分を光源からの
第1波長の光で照明するとともに、該部分を照明した光
が前記投影光学系を介して前記ウエハへ向かわないよう
に構成した第1の照明手段と; 前記ウエハ上の第2マークが形成された部分を、前記第
1の照明手段の光源とは別の光源から射出される前記第
1波長と異なる第2波長の光で照明する第2の照明手段
と; 前記投影光学系は、前記ウエハ上の第2マークから発生
した第2波長の光を入射して、該第2波長の光が前記原
板上の第1マークから発生した第1波長の光と重なるこ
となく前記検出系へ導くとともに、前記第2マークの像
を前記原板と異なる面上に結像し; 前記検出系は、前記原板上の第1マークから発生した第
1波長の光を入射して、前記第1マークの像を所定面上
に結像させるとともに、前記原板と異なる面で結像した
第2波長の光を入射して、前記所定面内の前記第1マー
クの像と重ならない部分に前記第2マークの像を結像さ
せるように、前記第1波長と第2波長との差に対応して
生じる収差が調整された像形成光学系を有し; 前記所定面内に結像された前記第1マークの像と第2マ
ークの像とを撮像して各像に応じた画像信号を出力する
撮像手段と; 前記画像信号に基づいて前記原板と前記ウエハとの相対
的な位置ずれを検出する画像処理回路とを備えたことを
特徴とする位置合わせ装置。
1. A detection for optically detecting an image of a first mark formed on an original plate which serves as a reference for alignment and an image of a second mark on a wafer which is back projected through a projection optical system. In a positioning device having a system for detecting a relative positional deviation between the first mark and the second mark, a portion of the original plate on which the first mark is formed is irradiated with light of a first wavelength from a light source. First illuminating means configured to illuminate and not to direct light illuminating the portion toward the wafer through the projection optical system; and a portion on the wafer where a second mark is formed, Second illuminating means for illuminating with a light of a second wavelength different from the first wavelength emitted from a light source different from the light source of the first illuminating means; and the projection optical system from a second mark on the wafer. When the generated light of the second wavelength is incident, the light of the second wavelength is The light of the first wavelength generated from the first mark on the original plate is guided to the detection system without overlapping, and the image of the second mark is formed on a surface different from that of the original plate; The light of the first wavelength generated from the first mark on the original plate is made incident to form an image of the first mark on a predetermined surface, and the light of the second wavelength formed on a surface different from the original plate is formed. Aberration that occurs corresponding to the difference between the first wavelength and the second wavelength so that the image of the second mark is formed on a portion of the predetermined surface that does not overlap the image of the first mark upon incidence. An image forming optical system in which the image of the first mark and the image of the second mark formed on the predetermined surface are captured and an image signal is output according to each image. And detecting a relative positional deviation between the original plate and the wafer based on the image signal. Aligning apparatus characterized by comprising an image processing circuit.
【請求項2】前記第1波長を前記第2波長よりも短く定
めたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の装
置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein the first wavelength is set shorter than the second wavelength.
【請求項3】前記第2の照明手段の光源をHe−Neレーザ
光源にしたことを特徴とする特許請求の範囲第1項、又
は第2項記載の装置。
3. The apparatus according to claim 1 or 2, wherein the light source of the second illuminating means is a He-Ne laser light source.
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