JPH0799731B2 - Alignment device - Google Patents

Alignment device

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JPH0799731B2
JPH0799731B2 JP61024549A JP2454986A JPH0799731B2 JP H0799731 B2 JPH0799731 B2 JP H0799731B2 JP 61024549 A JP61024549 A JP 61024549A JP 2454986 A JP2454986 A JP 2454986A JP H0799731 B2 JPH0799731 B2 JP H0799731B2
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JP
Japan
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target
light
wafer
mask
pattern
Prior art date
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JP61024549A
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Inventor
一成 今橋
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Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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Publication date
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 1)発明の属する分野 本発明は、半導体ウェーハに微細パターンを焼付ける装
置に於いて、ウェーハ上に既に焼付けられているパター
ンと、新たに焼付けるパターンの相互位置を正確に合わ
せる装置に関する。
Description: 1) Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for printing a fine pattern on a semiconductor wafer, in which the mutual positions of a pattern already printed on the wafer and a new pattern to be printed are set. It relates to a device for accurate alignment.

2)従来技術の説明 IC,LSI等の半導体は、シリコンウェーハ上に極めて微細
なパターンを何回も重ねて焼付けることによって完成す
る。このような微細パターンを何回も重ねて焼付ける
時、2回目以降の焼付けに於いては、前回焼付けられた
パターンに合わせて、次回の焼付けを行なわなければな
らないため、これらパターン間の位置合わせが非常に重
要な問題となっている。
2) Description of prior art Semiconductors such as ICs and LSIs are completed by baking extremely fine patterns on a silicon wafer several times. When printing such fine patterns over and over again, the second and subsequent bakings must be performed the next time after the previously baked pattern. Has become a very important issue.

このような位置合わせを行なう手段の一例として、従
来、第1図,第2図,第3図に示す方式が考えられてい
る。即ち、前回のパターン焼付け時に、次回のパターン
を位置合わせするためのターゲットをウェーハ上の空き
地(例えば、切断線となる部分の上等)にあらかじめ同
時に焼込んでおき、次回のパターン焼付けに於いては、
前回焼込んだターゲットの位置に丁度合った次回パター
ンのターゲット(これは通常はマスク上に次回パターン
と同時に作られる)を合わせることによって行なう。第
1図はこのようなパターンの一例で、3がウェーハ上に
前回のパターンと同時に焼込まれたウェーハ上のターゲ
ットであり、1が次回パターンと同時にマスク上に作ら
れた、マスク上のターゲットである。また2はマスクの
一部、4はウェーハの一部を示す。5はマスク上のター
ゲットとウェーハ上のターゲット相互の位置を観察する
ための光学系の光軸である。(第1図では、観察用の光
学系は図示せず、光軸のみを示した)第2図は、観察系
を通してマスク上のターゲットとウェーハ上のターゲッ
トを同時に観察した例を示すもので、6がマスク上のタ
ーゲット、7がウェーハ上のターゲットである。ここで
ウェーハ上のターゲットがマスク上のターゲットの丁度
中心に合った時、前回のウェーハ上のパターンと、次回
のマスク上のパターンが合うように各々のターゲットは
作られている。第3図は、このようなターゲット観察用
の光学系及びICパターンを焼付ける光学系の一部を示し
たものである。18は次回焼付けるためのICパターンで、
縮小投影レンズ14を通して前回のICパターン13の上に焼
付けられる。17はパターン18を保持する透明部材で、通
常は17,18を合わせてマスクと呼ばれている。11はICを
作る材料であるシリコンウェーハで、パターンは全てこ
の上に焼付けられている。32はシリコンウェーハ11を極
めて高精度に移動するための通称XYステージと言われる
もので、この場合には、焼付け光軸15に垂直な面内でウ
ェーハの位置決めを行なう他、矢印33に示す方向にも移
動可能になっている。矢印33の方向に移動する目的は、
マスク上のパターン18の像をウェーハ11の表面に焦点合
わせするために必要な機構である。ICパターン18の焼付
けは位置合わせ機構によって、前回のパターンと次回の
パターンを合わせ、図示していないが、別に存在する焦
点合わせ機構によって焦点を合わせた後、34で示す方向
から焼付け用の強力な光を照射し、マスク上のパターン
18を縮小投影レンズ14を通して、ウェーハ上の所定の位
置に投影することによって行なう。次に、位置下わせ機
構の説明を行なう。(この場合、位置合わせ用のターゲ
ットは第1図で示したものを想定している)ターゲット
照明用のランプ25を発した光は、光軸30に沿って進み、
レンズ26で集められ、フィルタ27を通して必要な波長成
分だけが取り出される。その後半透プリズム23で反射さ
れ、光軸31,プリズム22,光軸28,観察用光学レンズ21,ミ
ラー20,光軸16,縮小投影レンズ14を経て、ウェーハ上の
ターゲット12を照射する。ターゲット12で反射した光
は、今の経路を逆にたどり、半透プリズム23を通って、
光軸29を経てテレビカメラ24に至る。また、ウェーハ上
のターゲットを照射する光の一部は(周辺部)マスク上
のターゲットの周辺部で反射され、同様にテレビカメラ
24に戻って来る。ここで、テレビカメラ24で、マスク上
のターゲット19とウェーハ上のターゲット12を同時に観
察するためには、ウェーハ上のターゲット12の像が投影
レンズ14によってマスク上のターゲット19の位置に逆投
影された時の焦点位置が、マスク上のターゲットと同一
の平面内に存在しなければならない。
Conventionally, as an example of means for performing such alignment, the method shown in FIGS. 1, 2, and 3 has been considered. That is, at the time of the previous pattern printing, a target for aligning the next pattern is simultaneously baked in advance in a vacant area on the wafer (for example, on a part which becomes a cutting line) in advance, and the next pattern printing is performed. Is
This is done by aligning the target of the next pattern (which is normally created on the mask at the same time as the next pattern) exactly to the position of the target that was previously burned. FIG. 1 is an example of such a pattern, 3 is a target on the wafer that is baked on the wafer at the same time as the previous pattern, and 1 is a target on the mask that is made on the mask at the same time as the next pattern. Is. Further, 2 shows a part of the mask, and 4 shows a part of the wafer. Reference numeral 5 is an optical axis of an optical system for observing the positions of the target on the mask and the target on the wafer. (In FIG. 1, an optical system for observation is not shown and only an optical axis is shown.) FIG. 2 shows an example in which the target on the mask and the target on the wafer are simultaneously observed through the observation system. 6 is a target on the mask, and 7 is a target on the wafer. Here, each target is made so that the pattern on the previous wafer and the pattern on the next mask match when the target on the wafer is exactly aligned with the center of the target on the mask. FIG. 3 shows a part of such an optical system for observing a target and an optical system for printing an IC pattern. 18 is an IC pattern for next printing,
It is printed on the previous IC pattern 13 through the reduction projection lens 14. Reference numeral 17 is a transparent member that holds the pattern 18, and usually 17 and 18 are collectively called a mask. 11 is a silicon wafer which is a material for making an IC, and all patterns are printed on this. 32 is what is commonly called an XY stage for moving the silicon wafer 11 with extremely high precision.In this case, the wafer is positioned in a plane perpendicular to the baking optical axis 15, and the direction indicated by the arrow 33. It is also movable. The purpose of moving in the direction of arrow 33 is
It is the mechanism required to focus the image of the pattern 18 on the mask onto the surface of the wafer 11. Although the IC pattern 18 is printed by a positioning mechanism, the previous pattern and the next pattern are matched, and although not shown in the drawing, after focusing by a separately existing focusing mechanism, a powerful printing pattern is indicated from 34. Irradiate light and pattern on the mask
18 is projected through a reduction projection lens 14 to a predetermined position on the wafer. Next, the position lowering mechanism will be described. (In this case, the alignment target is assumed to be the one shown in FIG. 1) The light emitted from the target illumination lamp 25 travels along the optical axis 30,
Only the necessary wavelength components are collected by the lens 26 and extracted through the filter 27. After that, the light is reflected by the semi-transmissive prism 23, passes through the optical axis 31, the prism 22, the optical axis 28, the observation optical lens 21, the mirror 20, the optical axis 16, and the reduction projection lens 14, and irradiates the target 12 on the wafer. The light reflected by the target 12 follows the current path in reverse, passes through the semi-transparent prism 23,
It reaches the TV camera 24 via the optical axis 29. In addition, a part of the light that illuminates the target on the wafer is reflected at the peripheral part of the target on the (peripheral part) mask, and the TV camera also
Come back to 24. Here, in order to simultaneously observe the target 19 on the mask and the target 12 on the wafer with the TV camera 24, the image of the target 12 on the wafer is back-projected to the position of the target 19 on the mask by the projection lens 14. The focus position at the time of exposure must be in the same plane as the target on the mask.

3)従来技術の持つ問題点 従来技術の項で説明した如く、マスクパターンとウェー
ハパターンの正確な位置合わせを行なうためには、マス
ク上のターゲットとウェーハ上のターゲットの双方の像
がテレビカメラ上で焦点を結ばなければならない。パタ
ーンを焼付ける光と位置合わせターゲットを観察する光
に同じ波長のものを使用すれば、パターンの焦点が合っ
た時、ターゲットの焦点も合っているので、第3図に示
す装置を使えば、マスク上のターゲットとウェーハ上の
ターゲットを同時にテレビカメラで観察することができ
る。しかしこの場合には、焼付けに先立って行なわなけ
ればならない位置合わせターゲットの観察に於いて、タ
ーゲット照明光がウェーハ上の感光剤を感光してしま
う。このためテレビカメラに超高感度のものを用い、照
明光を弱くする等の対策がとられているが完全ではな
い。また、焼付け光と同じ波長の光を使った時、更に重
要な問題が存在する。一般的に、パターン形成用の感光
剤は焼付け光の波長に於いて、良好な感度を有するよう
に作られている。ウェーハ上にはこの感光剤が全面に渡
って塗布されており、当然ながら、ウェーハ上のターゲ
ットの上にも塗布されている。即ち、ウェーハ上のター
ゲットはこの感光剤を通して観察されるわけであるが、
感光剤の感度が良好な波長の光で観察した場合照射光の
大部分が吸収されてしまい、ウェーハ上のターゲットま
で到着し反射して返って来る光は極めて少なくなってし
まう。このように焼付け光と同じ光でウェーハ上のター
ゲットを観察とようとすると、ターゲット本体はほとん
ど見ることができず、ターゲットによって感光剤の表面
に生じている凹凸だけが観察されることになり、これは
位置合わせに重要な悪影響を及ぼすものである。
3) Problems of the prior art As described in the section of the prior art, in order to perform accurate alignment between the mask pattern and the wafer pattern, images of both the target on the mask and the target on the wafer are displayed on the TV camera. You have to focus on. If the light for printing the pattern and the light for observing the alignment target have the same wavelength, the target is also in focus when the pattern is in focus, so if the device shown in FIG. 3 is used, The target on the mask and the target on the wafer can be simultaneously observed with a television camera. However, in this case, the target illuminating light exposes the photosensitive material on the wafer during the observation of the alignment target that must be performed before printing. For this reason, measures such as using an ultra-high-sensitivity TV camera and weakening the illumination light have been taken, but this is not perfect. Further, when using light of the same wavelength as the baking light, there is a more important problem. Generally, the pattern forming sensitizer is made to have good sensitivity at the wavelength of the printing light. The photosensitizer is applied over the entire surface of the wafer, and of course is applied over the target on the wafer. That is, the target on the wafer is observed through this sensitizer,
When observed with light having a wavelength with a good sensitivity of the photosensitizer, most of the irradiation light is absorbed, and the light that reaches the target on the wafer and is reflected and returned becomes extremely small. In this way, if you try to observe the target on the wafer with the same light as the baking light, the target body can hardly be seen, and only the unevenness generated on the surface of the photosensitive agent by the target will be observed, This has a significant adverse effect on alignment.

次にウェーハ上のターゲットを照射する光と焼付け用の
光の波長を異なったものにする方式も実用化されてい
る。この場合には、ターゲットを照射する光に対して感
光剤の感度はほとんどないため、感光剤の膜を通してウ
ェーハ上のターゲットを観察することが可能である。ま
た、充分に強い光を照射してもターゲットの部分を感光
させることはない。しかし縮小投影レンズは、レンズ技
術の極限を追求した高度なレンズであるため、一般的に
は焼付け用の光の波長に対してだけ各種の誤差が補正さ
れている。このようなレンズを通してウェーハ上のター
ゲットを観察する時、焼付け用の光とは異なった波長の
光で観察すると、通常は焼付け光の焦点位置とターゲッ
ト観察光の焦点位置が異なる。このような現象を補正す
る手段として、第3図の矢印33で示す方向にXYステージ
を若干動かし、位置合わせの時と焼付けの時でそれぞれ
焦点を合わせる方法がとられている。このような手段
は、位置差わせの時と焼付けの時との間で機械的な移動
を伴うため、多くの誤差が入り込む原因となる。また、
焼付け光と観察光で焦点位置が同じになるように縮小投
影レンズを設計製作することも行なわれているが、この
ような手段は縮小投影レンズ自体の性能に悪影響を及ぼ
す。
Next, a system in which the wavelength of the light for irradiating the target on the wafer and the wavelength of the light for printing are made different is also in practical use. In this case, since the photosensitizer has almost no sensitivity to the light irradiating the target, it is possible to observe the target on the wafer through the film of the photosensitizer. Further, even if a sufficiently strong light is irradiated, the target portion is not exposed. However, since the reduction projection lens is an advanced lens that pursues the limit of lens technology, various errors are generally corrected only for the wavelength of light for printing. When observing a target on a wafer through such a lens, when observing with a light having a wavelength different from the light for printing, the focus position of the printing light and the focus position of the target observation light usually differ. As a means for correcting such a phenomenon, a method is adopted in which the XY stage is slightly moved in the direction indicated by the arrow 33 in FIG. 3 so that the focus is adjusted during positioning and printing. Since such a means involves mechanical movement between the time of positioning and the time of baking, many errors are introduced. Also,
Although a reduction projection lens is designed and manufactured so that the focal positions of printing light and observation light are the same, such means adversely affect the performance of the reduction projection lens itself.

4)発明の目的 本発明の目的は、マスク上のターゲットとウェーハ上の
ターゲットの位置の読み取り精度を向上させ、ターゲッ
ト間の位置合わせをより正確に行うことができる位置合
わせ装置を提供することにある。
4) Object of the Invention It is an object of the present invention to provide an alignment apparatus capable of improving the accuracy of reading the positions of the target on the mask and the target on the wafer and performing the alignment between the targets more accurately. is there.

5)発明の特徴 本発明は、位置合せ用の基準となるターゲットに対して
ウエハ上に設けられたターゲットを位置合せする装置に
おいて、ウエハ上の予め定められた位置に設けられた第
1のターゲットと、この第1のターゲットに予め定めら
れた狭帯域の波長の光を照射する第1の光源と、上記第
1のターゲットが設けられた上記ウエハの面と所定の間
隔で上記第1の光源側に配置された第2のターゲット
と、この第2のターゲットに上記第1の光源とは異なる
予め定められた狭帯域の波長の光を照射する第2の光源
と、上記第1のターゲットと上記第2のターゲットを共
に観察するとともに上記異なる波長の光で照射された上
記第1のターゲットと上記第2のターゲットに対応する
焦点位置が一致するように設けられた観察レンズと、上
記第1の光源と上記第2の光源の前にそれぞれ設けられ
たシャッタと、上記共通の焦点位置に形成される像を上
記シャッタを互いに異なる時間に個別に開閉して観察す
るように設けられた観察手段と、この観察手段のデータ
を記憶する手段とから構成されたことを特徴としてい
る。
5) Features of the Invention The present invention is an apparatus for aligning a target provided on a wafer with a target serving as a reference for alignment, and a first target provided at a predetermined position on the wafer. And a first light source for irradiating the first target with light having a predetermined narrow band wavelength, and the first light source at a predetermined distance from the surface of the wafer on which the first target is provided. A second target disposed on the side, a second light source for irradiating the second target with light having a predetermined narrow band wavelength different from the first light source, and the first target. An observation lens provided so that the first target irradiated with the light of the different wavelength and the focal positions corresponding to the second target coincide with each other while observing the second target together; One light source and a shutter provided in front of the second light source, and an observation provided so as to observe an image formed at the common focus position by individually opening and closing the shutter at different times. It is characterized by comprising means and means for storing the data of this observation means.

6)実施例 第4図は本発明の一実施例を示す。基本的な構造は第3
図に示す従来技術に似ているが、ターゲットの照射に関
する部分と、ターゲットを観察するレンズ系が全く異な
っている。図に於いて、47,48は次回に焼付けを行なう
マスクとICパターンであり、49はマスク側のターゲット
である。なおターゲットは第1図及び第2図に示すもの
と同一のものを考える。44は縮小投影レンズ,43はウェ
ーハ上のICパターン,42はウェーハ側のターゲットであ
る。マスク47上のICパターンは、第3図の場合と同じく
マスクの上方から照射される強力な焼付け光によってウ
ェーハ上に縮小投影され、ウェーハ上に塗布されている
感光剤を感光させる。次に位置合わせの方法についての
説明を行なう。縮合投影レンズが焼付け光の波長に対し
て焦点が合った状態にある場合、ウェーハ上のターゲッ
ト42を焼付け光の波長とは異なった波長の光で照射した
時、縮小投影レンズ44によってマスク47の方に逆投影さ
れたウェーハ上のターゲットの実像は52で示す位置にで
きる。そして一般的には縮小投影レンズは焼付け光に於
いてだけ各種誤差が取り除かれた設計になっているた
め、焼付け光で焦点が合う位置に於いては、マスク側に
できるウェーハ上のターゲットの実像は52で示すように
マスク上の1Cパターン48またはマスク上のターゲット49
とは異なった平面にできる。従って、これを通常のレン
ズを通して観察してもマスク上ターゲット49の像と52の
位置にできるウェーハ上のターゲットの実像は、観察レ
ンズ53を通して同時にテレビカメラ55上に焦点を合わせ
ることはできない。このように焦点位置の異なる像を同
時に観察する手段として、特別な結晶の複屈折を利用し
た二重焦点レンズというものがある。しかしこのような
方式の二重焦点レンズは設計上非常に制約が多く、望み
の二つの焦点位置を有する観察用レンズを作るのは非常
に難しい。
6) Embodiment FIG. 4 shows an embodiment of the present invention. The basic structure is the third
Although similar to the prior art shown in the figure, the part related to irradiation of the target and the lens system for observing the target are completely different. In the figure, 47 and 48 are a mask and an IC pattern to be printed next time, and 49 is a target on the mask side. The target is the same as that shown in FIGS. 1 and 2. 44 is a reduction projection lens, 43 is an IC pattern on the wafer, and 42 is a target on the wafer side. As in the case of FIG. 3, the IC pattern on the mask 47 is reduced and projected onto the wafer by the strong printing light emitted from above the mask, and the photosensitive agent coated on the wafer is exposed. Next, a method of alignment will be described. When the condensation projection lens is in focus with respect to the wavelength of the baking light, when the target 42 on the wafer is irradiated with light having a wavelength different from the wavelength of the baking light, the reduction projection lens 44 causes the mask 47 to move. The real image of the target on the back-projected towards the wafer can be located at 52. Generally, the reduction projection lens is designed to eliminate various errors only in the printing light, so at the position where the printing light focuses, the real image of the target on the wafer formed on the mask side 1C pattern 48 on the mask or target 49 on the mask as shown at 52
Can be a different plane than. Therefore, even if this is observed through an ordinary lens, the image of the target 49 on the mask and the real image of the target at the position of 52 on the wafer cannot be simultaneously focused on the television camera 55 through the observation lens 53. As a means for observing images with different focal positions at the same time, there is a bifocal lens that utilizes birefringence of a special crystal. However, the bifocal lens of this type has many restrictions in design, and it is very difficult to make an observation lens having two desired focal positions.

本発明は通常のレンズの色消し技術及びターゲットの照
射光を工夫することによって異なった焦点位置にあるウ
ェーハ上のターゲットの像とマスク上のターゲットの像
を同時にテレビカメラ上に合わせようとするものであ
る。
The present invention intends to match the image of the target on the wafer and the image of the target on the mask at different focal positions at the same time on the television camera by devising a normal lens achromatic technology and the irradiation light of the target. Is.

ここで再び第4図に戻って説明を続ける。図中65,66,67
はウェーハ上のターゲットを照明するための光の投光部
で、例えば500nm近辺の光をウェーハ上のターゲットに
向かって照射する。また、68,69,70はマスク上のターゲ
ットを照射する光の投光部で、例えば600nm近辺の光を
マスク上のターゲットに向かって照射する。これら二種
の光は半透プリズム64で合成され、同時に双方のターゲ
ットを照射するが特に差し支えはない。次に観察用レン
ス53は、ウェーハ上のターゲットを照射する光(前例で
は500nmの光)に対しては、テレビカメラ上及び図中52
で示す位置で焦点が合い、マスクを照射する光(前例で
は600nmの光)に対してはテレビカメラ上と図中51で示
す位置で焦点が合う如く設計する。このように、波長の
異なる光に対して焦点位置が異なるレンズを設計製作す
ることは現在比較的容易であり、しかも光の波長と焦点
位置さえ与えればレンズは自由に設計することが可能で
ある。本発明による方式に従って位置合わせ装置を作製
する時の手順は次のようになる。
Here, returning to FIG. 4 again, the description will be continued. 65, 66, 67 in the figure
Is a light projecting portion for illuminating the target on the wafer, and irradiates the target on the wafer with light in the vicinity of 500 nm, for example. Further, reference numerals 68, 69, and 70 denote light projecting portions for irradiating the target on the mask, for example, irradiating light near 600 nm toward the target on the mask. These two kinds of light are combined by the semi-transmissive prism 64 and irradiate both targets at the same time, but there is no particular problem. Next, the observation lens 53 is provided on the TV camera and in the figure with respect to the light irradiating the target on the wafer (light of 500 nm in the previous example).
It is designed so that the light is focused at the position indicated by and the light irradiating the mask (light of 600 nm in the previous example) is focused on the TV camera and at the position indicated by 51 in the figure. As described above, it is relatively easy to design and manufacture a lens having a different focal position for lights having different wavelengths, and the lens can be freely designed only by giving a wavelength and a focal position of the light. . The procedure for manufacturing the alignment apparatus according to the method of the present invention is as follows.

i)縮小投影レンズを焼付け光の波長(例えば250nm)
だけに着目して、最高の技術で設計製作する。
i) Wavelength of light (for example, 250 nm) for printing a reduction projection lens
Focusing only on this, design and manufacture with the best technology.

ii)前記設計の結果得られた縮小投影レンズに、ウェー
ハターゲット照明光(例えば500nm)を通した時の焦点
位置を知る。
ii) Know the focal position when the wafer target illumination light (for example, 500 nm) is passed through the reduction projection lens obtained as a result of the above design.

iii)マスク上のターゲットを照射する光の波長を決め
る。(例えば600nm) iv)縮小投影レンズに焼付け光を通す時の焦点位置とウ
ェーハ上のターゲットを照射する光を通す時の焦点位置
の差をとするとき、観察用レンズは、ウェーハ上のタ
ーゲットを照射する光の焦点位置とマスク上のターゲッ
トを照射する光の焦点位置の差が同じになる如く設計
する。
iii) Determine the wavelength of the light that illuminates the target on the mask. (Eg 600 nm) iv) When the difference between the focal position when passing the baking light through the reduction projection lens and the focal position when passing the light illuminating the target on the wafer, the observation lens is It is designed so that the difference between the focal position of the irradiating light and the focal position of the irradiating light on the target on the mask is the same.

7)発明のその他の応用例 本発明の主旨は、ウェーハ上のターゲットとマスク上の
ターゲットをそれぞれ波長の異なる光で照射することに
よって、縮小投影レンズによって生じた焼付けパターン
と位置合わせ用のターゲットの焦点位置のずれを補正す
ることであり、種々の応用例が考えられる。第4図の実
施例では、双方のターゲットを照射する2種類の波長を
持った光を合成して照射したが、ウェーハ上のターゲッ
トを照射する光は縮小投影レンズを通すことなく直接ウ
ェーハ上に照射し、ターゲットからの反射光のみを縮小
投影レンズを通してテレビカメラに返すことも可能であ
る。また、マスク上のターゲットを照射する光も、マス
クと縮小投影レンズの間からのマスク上のターゲットを
照射し、マスク上のターゲットの像だけを極だたせるこ
ともできる。更に、ターゲットを照射する光源にそれぞ
れシャッターを設け、最初にマスク上のターゲットだけ
を照射して、マスク上のターゲットの画像データのみを
制御装置が記憶し、続けて、ウェーハ上のターゲットだ
けを照射することにより、ウェーハ上のターゲットの位
置を読み取ることもできる。また位置合わせと露光の間
にXYステージを動かす必要がないため、露光を数回に分
けて行い(焼付け光がパルスレーザーから得られるよう
な場合はこうなる)露光の途中で何回か位置合わせを確
認することもできる。またこれまでの説明では、マスク
とウェーハの間に縮小投影レンズが存在したが、焼付け
光がX線になった時このようなレンズはなくなり、マス
クとウェーハは数ミクロンから数十ミクロンの間隔を置
いて配置される。しかし、このような場合に於いても、
本発明の構成を適用すればウェーハ上のターゲットとマ
スク上のターゲットをテレビカメラで同時に観察するこ
とが可能である。
7) Other application examples of the invention The gist of the present invention is to irradiate a target on a wafer and a target on a mask with lights having different wavelengths, respectively, to thereby create a printing pattern generated by a reduction projection lens and a target for alignment. It is to correct the shift of the focal position, and various application examples can be considered. In the embodiment of FIG. 4, light having two kinds of wavelengths for irradiating both targets is combined and irradiated, but the light for irradiating the target on the wafer is directly irradiated onto the wafer without passing through the reduction projection lens. It is also possible to illuminate and return only the reflected light from the target to the television camera through the reduction projection lens. Further, the light for irradiating the target on the mask can also irradiate the target on the mask from between the mask and the reduction projection lens, and only the image of the target on the mask can be maximized. Furthermore, each light source for irradiating the target is provided with a shutter, first irradiates only the target on the mask, and the control unit stores only the image data of the target on the mask, and subsequently irradiates only the target on the wafer. By doing so, the position of the target on the wafer can also be read. Also, since there is no need to move the XY stage between alignment and exposure, the exposure is divided into several times (this happens when the printing light is obtained from a pulsed laser). You can also check. Further, in the above description, there was a reduction projection lens between the mask and the wafer, but when the baking light became X-ray, such a lens disappeared, and the distance between the mask and the wafer was several microns to several tens of microns. It is placed and placed. However, even in this case,
By applying the configuration of the present invention, it is possible to simultaneously observe the target on the wafer and the target on the mask with a television camera.

8)発明の効果 本発明によれば、位置合わせ光学系の機械的な移動を伴
うことなく、例えばウェーハ上のターゲットとマスク上
のターゲットを同時に観察することができ、同時に露光
も行なうことができる。近年、半導体回路パターンの微
細化が進み、位置合わせに関しては、0.01ミクロンのず
れが論議されている。このような微小な位置合わせと焼
付けを実現しようとする時、位置合わせのための測定位
置と、焼付け位置との間に機械的なオフセットが存在す
ると、例えこのオフセットをレーザー側長器で補正する
にしても、誤差が生じてくる。レーザー測長器で0.01ミ
クロンのずれを測長する場合、測定光が走っている光路
中のわずかの空気のゆらぎによってこの程度の誤差は簡
単に生じてしまう。従って0.01ミクロンの位置決めを論
議する場合には、焼付けを行なう場所そのもので位置合
わせを行なうことが大切で、更に位置合わせ後、露光が
行なわれている間、XYステージの静止サーボは、空気の
ゆらぎによる悪影響を考えるとレーザー測長器を使用し
ないほうが望ましい。本発明による位置合わせ方式によ
れば、上述の焼付けを行なう場所そのもので位置合わせ
を行なうと、レーザー測長器を使用せず、例えば、ガラ
ススケール等の使用でXYステージの静止サーボを働かせ
ることの何れもが可能になり、微細なICパターンを重ね
焼きする技術に多大な進歩をもたらすものである。
8) Effects of the Invention According to the present invention, for example, the target on the wafer and the target on the mask can be observed at the same time without mechanical movement of the alignment optical system, and exposure can be performed at the same time. . In recent years, miniaturization of semiconductor circuit patterns has advanced, and a shift of 0.01 micron has been discussed in terms of alignment. When attempting to realize such minute alignment and printing, if there is a mechanical offset between the measurement position for printing and the printing position, this offset is corrected by the laser side length device. However, an error will occur. When measuring a displacement of 0.01 micron with a laser length measuring machine, such an error easily occurs due to a slight fluctuation of air in the optical path along which the measuring light is running. Therefore, when discussing the positioning of 0.01 micron, it is important to perform the alignment at the printing location itself.After the alignment, during the exposure, the static servo of the XY stage uses air fluctuations. Considering the adverse effects caused by, it is preferable not to use a laser length measuring device. According to the alignment method of the present invention, when the alignment is performed at the above-mentioned printing location itself, the static servo of the XY stage can be operated without using a laser length measuring device, for example, by using a glass scale or the like. Both of these are possible and will bring great advances to the technology for overprinting fine IC patterns.

さらに、本発明では第1及び第2のターゲットに互いに
異なる波長の光を照射する第1及び第2の光源の前方に
それぞれシャッターを設けたことにより、まず第1のタ
ーゲット、例えばマスク上のターゲットだけを第1の光
源からの光によって照射し、マスク上のターゲットの画
像データのみをデータを記憶する手段としての例えば制
御装置に記憶し、その後、第2のターゲット、例えばウ
ェーハ上のターゲットだけに第2の光源からの光を照射
することにより、ウェーハ上のターゲットの画像データ
を読み取ることができる。従って、第1のターゲットと
第2のターゲットの位置の読み取り精度を向上させ、タ
ーゲット間の位置合わせをより正確に行うことができ
る。特に、第1のターゲットと第2のターゲットを同時
に観察する時、誤検出の恐れがあるような観察しずらい
ターゲットの位置合せには有効である。
Further, in the present invention, the shutters are provided in front of the first and second light sources for irradiating the first and second targets with lights having different wavelengths, respectively. Only the image data of the target on the mask is stored in, for example, the controller as a means for storing the data, and then only the second target, for example, the target on the wafer is irradiated. By irradiating the light from the second light source, the image data of the target on the wafer can be read. Therefore, the accuracy of reading the positions of the first target and the second target can be improved, and the alignment between the targets can be performed more accurately. In particular, when observing the first target and the second target at the same time, it is effective for aligning the targets that are difficult to observe and may cause erroneous detection.

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

第1図は本発明および従来技術に用いられる位置合わせ
用のターゲットの一例を示す図、第2図は前記ターゲッ
トを観察装置を通して見た図、第3図は従来技術の一例
を示す図、第4図は本発明に係わる位置合わせ装置の実
施例を示す図である。 なお、図に於いて、1……マスク上に設けられた位置合
わせ用ターゲット、2……マスク部材の一部、3……ウ
ェーハ上に設けられた位置合わせ用のターゲット、4…
…ウェーハの一部、5……双方のターゲットを観察する
光学系の光軸、6……マスク上のターゲット、7……ウ
ェーハ上のターゲット、11……ウェーハ、12……ウェー
ハ上のターゲット、13……ウェーハ上のICパターン、14
……縮小投影レンズ、15……焼付け光学系の光軸、16…
…位置合わせ光学系の光軸、17……マスク板、18……マ
スクに描かれたICパターン、19……ICパターンと同時に
作製された位置合わせ用のターゲット、20……反射プリ
ズム、21……ターゲットを観察する拡大レンズ、22……
反射プリズム、23……半透プリズム、24……テレビカメ
ラ、25……照明用ランプ、26……照明光学系を構成する
レンズ、27……波長選択フィルター、28……ターゲット
観察系の光軸、29……ターゲット観察系の光軸、30……
ターゲット照明系の光軸、31……ターゲット観察系の光
軸、32……ウェーハを移動するXYステージ、34……焼付
け光、41……ウェーハ、42……ウェーハ上のターゲット
(第2のターゲット)、43……ウェーハ上のICパター
ン、44……縮小投影レンズ、45……焼付け光学系の光
軸、46……位置合わせ光学系の光軸、47……マスク板、
48……マスクに描かれたICパターン、49……マスクに描
かれた位置合わせ用ターゲット(第1のターゲット)、
50……縮小投影レンズの焼付け光での焦点位置、51……
ターゲット観察レンズのマスク上のターゲットを照明す
る光に於ける焦点位置、52……ターゲット観察レンズの
ウェーハ上のターゲットを照明する光に於ける焦点位
置、及び縮小投影レンズのウェーハ上のターゲットを照
明する光での焦点位置、53……光の波長で焦点位置が変
わるターゲット観察レンズ、54……半透プリズム、55…
…テレビカメラ、56……焼付け光、57……ウェーハ上の
ターゲットからの反射光、58……ウェーハ上のターゲッ
トからの反射光、59……マスク上のターゲットからの反
射光、60……マスク上のターゲット照明光に対する観察
レンズの焦点位置、61……焼付け光に対する縮小投影レ
ンズの焦点位置、62……ウェーハ上のターゲット照明光
に対する観察レンズの焦点位置、63……ウェーハ上のタ
ーゲット照明光に対する縮小投影レンズの焦点位置、64
……半透プリズム、65……波長選択フィルタ、66……照
明系のレンズ、67……照明ランプ(第2の光源)、68…
…波長選択フィルタ、69……照明系のレンズ、70……照
明ランプ(第1の光源)である。
FIG. 1 is a view showing an example of a positioning target used in the present invention and the prior art, FIG. 2 is a view of the target seen through an observation device, and FIG. 3 is a view showing an example of the prior art. FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of the alignment apparatus according to the present invention. In the figure, 1 ... A target for alignment provided on the mask, 2 ... A part of the mask member, 3 ... Target for alignment provided on the wafer, 4 ...
… Part of wafer, 5 …… Optical axis of optical system for observing both targets, 6 …… Target on mask, 7 …… Target on wafer, 11 …… Wafer, 12 …… Target on wafer, 13 …… IC pattern on wafer, 14
...... Reduction projection lens, 15 …… Optical axis of printing optical system, 16…
… Optical axis of alignment optical system, 17 …… Mask plate, 18 …… IC pattern drawn on mask, 19 …… Target for alignment made at the same time as IC pattern, 20 …… Reflecting prism, 21… … Magnifying lens for observing the target, 22 ……
Reflective prism, 23 …… Semi-transmissive prism, 24 …… TV camera, 25 …… Illumination lamp, 26 …… Lens composing illumination optical system, 27 …… Wavelength selection filter, 28 …… Optical axis of target observation system , 29 …… Optical axis of the target observation system, 30 ……
Optical axis of target illumination system, 31 …… Optical axis of target observation system, 32 …… XY stage that moves wafer, 34 …… Baking light, 41 …… Wafer, 42 …… Target on wafer (second target ), 43 ... IC pattern on wafer, 44 ... Reduction projection lens, 45 ... Optical axis of baking optical system, 46 ... Optical axis of alignment optical system, 47 ... Mask plate,
48 …… IC pattern drawn on the mask, 49 …… Target for alignment (first target) drawn on the mask,
50 …… Focal position with printing light of reduction projection lens, 51 ……
Focus position in light illuminating target on mask of target observation lens, 52 ... Focus position in light illuminating target on wafer of target observation lens, and target on wafer of reduction projection lens Focusing position with light, 53 ... Target observation lens whose focal position changes depending on the wavelength of light, 54 ... Semi-transparent prism, 55 ...
… TV camera, 56 …… Baking light, 57 …… Reflected light from target on wafer, 58 …… Reflected light from target on wafer, 59 …… Reflected light from target on mask, 60 …… Mask Focus position of observation lens for upper target illumination light, 61 ... Focus position of reduction projection lens for printing light, 62 ... Focus position of observation lens for target illumination light on wafer, 63 ... Target illumination light on wafer The focal position of the reduction projection lens with respect to 64
...... Semi-transmissive prism, 65 …… Wavelength selection filter, 66 …… Illumination system lens, 67 …… Illumination lamp (second light source), 68 ……
... wavelength selection filter, 69 ... illumination system lens, 70 ... illumination lamp (first light source).

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】位置合せ用の基準となるターゲットに対し
てウエハ上に設けられたターゲットを位置合せする装置
において、 ウエハ上の予め定められた位置に設けられた第1のター
ゲットと、この第1のターゲットに予め定められた狭帯
域の波長の光を照射する第1の光源と、上記第1のター
ゲットが設けられた上記ウエハの面と所定の間隔で上記
第1の光源側に配置された第2のターゲットと、この第
2のターゲットに上記第1の光源とは異なる予め定めら
れた狭帯域の波長の光を照射する第2の光源と、上記第
1のターゲットと上記第2のターゲットを共に観察する
とともに上記異なる波長の光で照射された上記第1のタ
ーゲットと上記第2のターゲットに対応する焦点位置が
一致するように設けられた観察レンズと、上記第1の光
源と上記第2の光源の前にそれぞれ設けられたシャッタ
と、上記共通の焦点位置に形成される像を上記シャッタ
を互いに異なる時間に個別に開閉して観察するように設
けられた観察手段と、この観察手段のデータを記憶する
手段とから構成されたことを特徴とする位置合せ装置。
1. An apparatus for aligning a target provided on a wafer with a target serving as a reference for alignment, comprising: a first target provided at a predetermined position on the wafer; A first light source for irradiating a first target with light having a predetermined narrow band wavelength and a surface of the wafer on which the first target is provided are arranged on the first light source side at a predetermined distance. A second target, a second light source for irradiating the second target with light having a predetermined narrow band wavelength different from the first light source, the first target and the second target. An observation lens provided so that the focal positions corresponding to the first target and the second target, which are irradiated with the light of the different wavelengths, coincide with each other, and the first light source and the observation lens. A shutter provided in front of the second light source, an observation unit provided to observe the image formed at the common focus position by individually opening and closing the shutter at different times, and A positioning device comprising: a means for storing data of an observing means.
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