JPS5974625A - Projection type exposure device - Google Patents

Projection type exposure device

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JPS5974625A
JPS5974625A JP57184443A JP18444382A JPS5974625A JP S5974625 A JPS5974625 A JP S5974625A JP 57184443 A JP57184443 A JP 57184443A JP 18444382 A JP18444382 A JP 18444382A JP S5974625 A JPS5974625 A JP S5974625A
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JP
Japan
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mark
light
reticle
mask
stage
Prior art date
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Application number
JP57184443A
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Japanese (ja)
Inventor
Shoichi Tanimoto
昭一 谷元
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Nippon Kogaku KK
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Publication date
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Priority to US06/897,644 priority patent/US4711567A/en
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70591Testing optical components
    • 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
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • 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
    • G03F9/7088Alignment mark detection, e.g. TTR, TTL, off-axis detection, array detector, video detection

Abstract

PURPOSE:To position a mask and a wafer relatively and extremely accurately by directly detecting the projected image of a mark formed on the mask by an optoelectric element set up to a stage. CONSTITUTION:Light beams emitted from an illumination system 4 for exposure uniformly illuminate the whole surface of a mask 5, and an image to be transferred to a circuit pattern formed to the lower surface of the mask 5 is imaged on the wafer 7 through a projecting lens 6. On the other hand, laser luminous flux from a light source 11 is beam-expanded 12, deflected in a surface parallel with a paper surface by a vibrating mirror 13, focused by a focusing lens 15 through a beam splitter 14, reflected to the lower side of a dichroic mirror 10 through a reflecting mirror 17, and imaged on the surface of the wafer through the projecting lens 6. The image on the wafer is detected by the optoelectric element 28. Optical path lengths up to the entrance pupil of the lens 6 are each made differ from the mask 5 and the lens 15, and the mask 5 and a laser light spot are imaged on the same plane.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、実績回路(IC)等のパターンを光学的に転
写するための露光装置に関し、tpにマスク又はレチク
ルと、被露光物としてのウェハとの位置合わせを正確に
行なえるようにした投影型露光装置に関する。 近年、大規模実績回路(LSI)のパターンの微細化が
急速に進行しているが、微細化に対する要求を満足し、
かつ生産性を高くすることのできる回路パターン焼付は
装置として、縮小投影型露光装置が普及してきている、
この装置では、シリコン等のウェハ上に転写さnるべき
回路パターンの何倍(例えば10倍)かの回路パターン
が描画されたマスク(レチクル)を用いて、投影レンズ
によってマスク(レチクル)のパターンを縮小してウェ
ハ上に投影している。このため、1回の露光で1暁付け
られるのは、ウェハ上でたがだが10XID+nm程度
の正方形の領域である。従って直径125−程度のウェ
ハ全面に回路パターンを焼付けるには、ウェー・を載置
するステージを一定距離ずつ二次元に移動させては露光
を行なうことを繰返す、いわゆるステップ・アンド・リ
ピート方式が採用されている。このため、この種の露光
装置をステッパーと呼ぶこともある、 さらに、LSIの製造においては数層以上のパターンを
重ねて焼付けるが、この際、層間の重ね合わせ誤差を一
定値以下にしておかねばならず、例えば1μmの最小線
幅のパターンに対しては、せいぜい0.2μm程度の重
ね合わせ誤差しが#!F 餐されない。このような高精
度の位置合わせ(アライメント)を達成するために、従
来よりオン・アクシス((Jn Axis )方式とオ
フ・アクシス(0ffAxis)方式との2つの方法が
ある。 このうちオン・アクシス方式は、投影レンズを介してマ
スク(レチクル)とウェハとのアライメントマークを同
時に観察したりするので、スルー・ザ・レンズ(TTL
)方式とも呼ばれ、撮影レンズを介さないオフ・アクシ
ス方式に比べて一般にアライメント精度が向上するとい
う特徴がある。 ところで1、サブミクロン−までの解像を要求される投
影レンズにおいては、焼付けに用いる光の波長に対して
色収差が最も小さくなるように設計されている。このた
め、焼付けに用いる光(焼付は光)とは異なる波長の元
をアライメントマークの検出に用いると、強い色収差の
ために結像位置が太きくずれることになる。−例として
焼付は元の波長を466謔とし、アライメントマーク検
出用の光の波長を633−とじた場合を考えてみる。 2つの光に対してウェハ側の同一平面上にf象を結ばせ
ようとすれは、マスクまたはレチクル(物体面)を投影
レンズの焦点深度の200倍程程度光軸方向に動かさな
ければならない。そこでTTL力式によりマスク(レチ
クル)とウェー・とを同時に観察するためには、焼付は
光、又はそれに近い波長の光を用いて観察するのが最も
よい。ところが、このような観察においては、ウェハ上
に前段階で形成された回路パターンの凹凸の段差が投影
像の焦点深度を越えたシ、ウェハに向う焼付は光とウェ
ハ表面からの反射光とによる干渉効果により% ($状
態が悪化したりするという欠点ii生じた。 そこで、ウェー・表面に厚い第1の層を設けて表面]を
滑らかにし、その上に焼付は光を吸1区する色素を含む
第2の層を設け、さら4Cその上に感うtレジストを第
6の層とし一〇形成するような多層レジスト法が考えら
れている。しかしilr”−らこの方法においても、ア
ライメント等の1現察に焼1寸は光又はその波長に近似
した波長の光を用いると、第2の層の色素によってその
丁11111にある9勿体(fすえはアライメントマー
ク)の観察75ヌ困難となシ、精密な位置合わせができ
なくなるという男1]の欠点力i生じた6また、焼付は
光とは異なる波長の元を用いてTTL刀式で観察すれば
第2の層の色素による吸収は起らないが、前述のように
投影レンズの強い色収差のため、そのままでは正確な位
置合わせができない欠点も指摘された。 そこで本発明は、被露光物としてのウェー・とマスク(
レチクル)との相対的な位置を合わ・するために、投影
光学系によって逆投影されたウェー・上のアライメント
マークの1象とマスク(レチクル)上ノアライメントマ
ークとを重ね合わせて同時に!44せすとも、ウェハを
載置するステージとマスク(レチクル)との高精度の対
応付けを可能とした投影型露光装置を提供することを目
的とするものである。 さらに本発明は投影光学系に焼付は光と位置合わせのた
めのアライメント光との波長の差による色収差が存在し
ても、自動的にかつ高精度に位置合わせ可能な露光装置
を提供することを目的とするものである。 すなわち不発明では、被露光物を載置して2次元移動可
能なステージと;マークが描かれたマスク(レチクル)
を所定の露光波長の光で照明する照明手段と;該蜀明さ
れたマスク(レチクル)の像を被露光物上に投影するた
めの投影光学系とを有する露光装置において、前記ステ
ージとマスク(レチクル)との相対的な位置を対応付け
るために、前記投影光学系を介して前記露光波長と実質
的に等しい波長の光で投影されたマスク〔レチクル〕の
マーク像を検出する光電検出器を前記ステ−ジに設けた
ものであり、ひとつの態様においては、前記ステージは
光の透過部と反射部とから成る基準マークを有し、前記
光電検出器は該基準マークの透過部を通ったマスク(レ
チクル〕のマーク隊を検出するように、前記ステージに
埋設されてなるものである。 本発明によれば、マスク(レチクル)に設けられたマー
クの投影像をステージに設けられた光電検出器によって
直接検出するので、マークの投影像を投影光学系を介し
て反射像として検出する光学系を必要とせず、このため
その検出光学系のOT F (0ptical Tra
nsfer Function )の影響や設計土埃わ
れないフレア等の影響を受けることlく、極めて正確に
マスク(レチクル〕とステージの位置の対応付けができ
、マスク(レチクル)と被露光物との相対的な位置合わ
せが極めて精密にできるものである。 本発明を実施例図面と共に説明すれば以下の通りである
。 第1図は本発明の第1の実施例による露う゛自装置を示
す模式図である。 第1図において光源1からの焼付は光(本実施例ではg
線光とする)はコンデンサレンズ2を通り、シャッター
6を介して露光用照明光学系4に達する。露光用照明光
学系4から射出した焼付は光はレチクル5を全面一様に
照明する。レチクル5の下面にはクロム等による回路パ
ターンが形成されており、この回路パターン面(物体面
)は縮小投影レンズ6(以下単に投影レンズ6とする)
によって被転写物としてのウェハ7上に結像される。 この投影レンズ6は像側(射出側)のみテレセントリッ
クな光学系を有する。 ウェハ7け2次元的な移動、すなわち図中左右力向(X
方向)と、紙面表裏に向う前後方向(y方向〕とに移動
可能なステージ8上に載置される。 またステージ8の2次元的な位置(座標値)は、レーザ
干渉計9によって逐次計測されている。尚、第1図では
X方向のレーザ干渉計9のみを示すが、y″5向にも同
様にレーザ干渉計が設けられている。 寸だレチクル5の回路パターン面とウェー7の表面とは
投影レンズ乙に関して共役になるように配置されている
が、この共役関係はあく壕でも焼付は光0g線)、又は
その近似波長の光、すなわち波長λlの元に対してのみ
成立するものとする。 さて焼付は光以外の波長の光でアライメントを行なうた
めに、レチクル5と投影レンズ6との間には、レチクル
5とほぼ同じ大きさのダイクロイックミラー10が、投
影レンズ乙の光軸に対して垂直に配置されている。この
ダイクロイックミラー10は、アライメント光としての
赤色光、例えばヘリウム・ネオンレーザ光(波長λ2の
光)は反射し、焼付は光〔g線〕は透過するような分光
特性を有している。そしてダイクロイックミラー10を
介してTTL力式でアライメントするために、レーザ光
の光源11、レーザ光束のビーム径を拡げるビームエク
スパンダ−12、レーザ光束を単振動的に偏向する振動
鏡13、ビームスプリッタ14、集束レンズ15、平行
平板ガラス16(バーピングガラス)、及び反射ミラー
17とが設けられている。 従って、光源11からのレーザ光束はビームエクスパン
ダ−12によってビーム径の太い平行光束にされた後、
振動鏡16によって紙面と平行な面内で偏向され、ビー
ムスプリッタ14を通って、集束レンズ15によυ微小
なスポットに集束される。そしてこのスポット光は平行
平板ガラス16を介して反射ミラー17でダイクロイッ
クミラー10の下側面に向けて反射される。 ダイクロイックミラー10は、ヘリウム・ネオンレーザ
光を反射するので、反射ミラー17からのスポット光は
投影レンズ乙に入射する。このとき、集束レンズ15に
よって集束したスポット光は反射ミラー17の位置に結
像するものとし、また1、このスポット光は投影レンズ
乙によってウェー・7の表面に再結像されるものとする
。 ここで前記のように投影レンズ6には強い色収差が存在
するので、レチクル5から投影レンズ6の入射瞳までの
g線光に対する光路長と、集束レンズ15によるスポッ
ト光の結像位置(反射ミラ−17)から投影レンズ乙の
入射瞳までのレーザ光に対する光路長とを異ならせ、投
影レンズ乙の射出瞳側では同一面上にレチクル5のパタ
ーン像とレーザのスポット光とが結f象されるように定
められている。 尚、ビームスプリッタ14は投影レンズ6を逆入射して
戻ってきた元情報を取り出すものである。 そしてビームスプリッタ14で反射された光情報は正反
射光(10次元〕をカットする空間フィルタ18によっ
て1次元以上の成分にされ・し′ズ19を通って光電素
子20に達する。 この光電素子20は主にウェハ7上のアライメントマー
クを検出する為に設けられている。尚、空間フィルタ1
8上には投影レンズ乙の射出瞳像が結像され、光電素子
20にはレンズ19によって高次回折光が集光される。 またレチクル5には、アライメントの為にスリット状の
光透過部を形成したマーク21が設けられている。 ランプ22は焼付は光と同一、又は近似波長の光を発生
し、その光はハーフミラ−23、シャッター24、レン
ズ25を通って反射ミラー26で折曲げられて、マーク
21を含む局所的な領域を照明゛する。尚、ランプ22
の替シに、光源1の光をオプチカル・ファイバーによっ
て導くようにしてもよい。 さて、ステージ8上には投影レンズ乙によって投影され
たマーク21の像、あるいはレーザのスポット光を検出
するために、後述するような基準マーク27が設けられ
ている。 コ(7) 基準7−り27はガラス板にクロム等(7)
遮光材を蒸着し、その一部に光を透過する微小なスリッ
ト開口、又は格子状開口を設けたものである。 そして基準マーク27の下側には、スリットや格子を透
過してきた光を受光する光電素子28が埋設されている
。また基準マーク27の開口部以外の所は反射率が高く
なるように表面処理が行なわれている。 また、基準マーク27の表面はステージ8に載置したウ
ェハ7の表面と高さが一致するように定められている。 さらに基卓マーク27と光電素子28との間には、He
−N6レーザ光(赤色光〕をカントして焼付は元又は近
似波長の光を通ず色ガラスフィルタ29が設けられてい
る。この色ガラスフィルタ29は簡単にはダイク
The present invention relates to an exposure apparatus for optically transferring a pattern of a proven circuit (IC), etc., and a projection apparatus that allows accurate alignment of a mask or reticle and a wafer as an object to be exposed on a TP. It relates to a mold exposure device. In recent years, the pattern miniaturization of large-scale integrated circuits (LSI) has progressed rapidly.
Reduction projection type exposure equipment is becoming popular as a device for printing circuit patterns that can also increase productivity.
This device uses a mask (reticle) on which a circuit pattern that is several times (for example, 10 times) larger than the circuit pattern to be transferred onto a silicon wafer is used. is scaled down and projected onto the wafer. Therefore, the area that can be exposed in one day is a square area on the wafer with a size of approximately 10×ID+nm. Therefore, in order to print a circuit pattern on the entire surface of a wafer with a diameter of about 125 mm, the so-called step-and-repeat method is used, in which the stage on which the wafer is placed is moved two-dimensionally by a fixed distance and exposure is repeated. It has been adopted. For this reason, this type of exposure equipment is sometimes called a stepper.Furthermore, in LSI manufacturing, several layers or more of patterns are printed overlappingly, but at this time, the overlay error between layers must be kept below a certain value. For example, for a pattern with a minimum line width of 1 μm, there is an overlay error of about 0.2 μm at most! F Not served. In order to achieve such high-precision alignment, there are conventionally two methods: the on-axis (Jn Axis) method and the off-axis (0ffAxis) method. Of these, the on-axis method Through-the-lens (TTL) is used to simultaneously observe the mask (reticle) and wafer alignment marks through a projection lens.
) method, and has the characteristic that alignment accuracy is generally improved compared to the off-axis method that does not involve a photographic lens. Incidentally, 1. Projection lenses required to provide resolution down to submicrons are designed to have the smallest chromatic aberration with respect to the wavelength of light used for printing. For this reason, if a source with a wavelength different from the light used for printing (printing is light) is used to detect the alignment mark, the imaging position will be significantly shifted due to strong chromatic aberration. - As an example, let us consider a case where the original wavelength for printing is set to 466 and the wavelength of light for alignment mark detection is set to 633. In order to combine the f-elements of the two lights on the same plane on the wafer side, the mask or reticle (object plane) must be moved in the optical axis direction by about 200 times the depth of focus of the projection lens. Therefore, in order to simultaneously observe the mask (reticle) and the wafer using the TTL force method, it is best to observe the printing using light or light with a wavelength close to it. However, in this type of observation, the unevenness of the circuit pattern formed on the wafer in the previous stage exceeds the depth of focus of the projected image, and the printing toward the wafer is caused by light and reflected light from the wafer surface. Due to the interference effect, there was a drawback that the condition deteriorated. Therefore, a thick first layer was provided on the surface of the wafer to make the surface smooth, and then the printing was done using a pigment that absorbs light. A multi-layer resist method has been considered in which a second layer containing 4C is formed, and a t-resist is formed on top of it as a sixth layer. However, even in this method, alignment When using light or light with a wavelength similar to that wavelength for the actual observation, it is difficult to observe the 9 budai (the alignment mark) on the 11111 mark due to the dye in the second layer. In addition, when observed with a TTL method using a source with a wavelength different from that of light, it can be seen that the burn-in is caused by the pigment in the second layer. Although absorption does not occur, as mentioned above, due to the strong chromatic aberration of the projection lens, it has been pointed out that accurate positioning cannot be achieved as it is.The present invention has been developed using a wafer and a mask as the exposed object.
In order to align the relative position with the wafer (reticle), one alignment mark on the wafer, which is back-projected by the projection optical system, and the alignment mark on the mask (reticle) are overlapped at the same time! Another object of the present invention is to provide a projection exposure apparatus that enables highly accurate correspondence between a stage on which a wafer is placed and a mask (reticle). Furthermore, it is an object of the present invention to provide an exposure device that can automatically and accurately align the projection optical system even if there is chromatic aberration due to a difference in wavelength between the printing light and the alignment light for alignment. This is the purpose. In other words, in the invention, there is provided a stage on which an object to be exposed is placed and can be moved two-dimensionally, and a mask (reticle) on which marks are drawn.
an illumination means for illuminating the stage and the mask (reticle) with light of a predetermined exposure wavelength; and a projection optical system for projecting the illuminated image of the mask (reticle) onto the object to be exposed. In order to correlate the relative position with the mask (reticle), a photoelectric detector is installed on the mask (reticle) to detect a mark image on the mask (reticle) projected with light having a wavelength substantially equal to the exposure wavelength through the projection optical system. In one embodiment, the stage has a reference mark consisting of a light transmitting part and a light reflecting part, and the photoelectric detector detects a mask that passes through the light transmitting part of the reference mark. According to the present invention, the projected image of the marks provided on the mask (reticle) is detected by a photoelectric detector provided on the stage. Since the mark is directly detected by the OT F (0pical tra
The position of the mask (reticle) and the stage can be matched extremely accurately without being affected by the influence of the nsfer function or the flare that does not collect dust, and the relative relationship between the mask (reticle) and the exposed object can be made extremely accurately. The positioning can be performed extremely precisely.The present invention will be explained as follows with reference to the drawings of the embodiments.Fig. In Fig. 1, the burning from light source 1 is caused by light (in this example, g
The line light) passes through the condenser lens 2 and reaches the exposure illumination optical system 4 via the shutter 6. The printing light emitted from the exposure illumination optical system 4 uniformly illuminates the entire surface of the reticle 5. A circuit pattern made of chrome or the like is formed on the lower surface of the reticle 5, and this circuit pattern surface (object surface) is a reduction projection lens 6 (hereinafter simply referred to as the projection lens 6).
An image is formed on the wafer 7 as the transferred object. This projection lens 6 has a telecentric optical system only on the image side (exit side). Two-dimensional movement of the 7 wafers, that is, the left and right force direction (X
The stage 8 is placed on a stage 8 that is movable in the forward and backward direction (y direction) and the front and back directions (y direction) of the paper.The two-dimensional position (coordinate values) of the stage 8 is sequentially measured by a laser interferometer 9. Although only the laser interferometer 9 in the X direction is shown in FIG. 1, laser interferometers are similarly provided in the y''5 direction. The surface of the projection lens A is arranged so that it is conjugate with respect to the projection lens A, but this conjugate relationship holds true only for the light (0g line) or its approximate wavelength, that is, the source of the wavelength λl. Since alignment is performed using light of a wavelength other than light during printing, a dichroic mirror 10 approximately the same size as the reticle 5 is installed between the reticle 5 and the projection lens 6. The dichroic mirror 10 is arranged perpendicular to the optical axis.This dichroic mirror 10 reflects red light as alignment light, such as helium neon laser light (light with wavelength λ2), and transmits printing light (g-line). In order to perform alignment using the TTL force method via the dichroic mirror 10, a laser beam source 11, a beam expander 12 that expands the beam diameter of the laser beam, and a single laser beam A vibrating mirror 13 that deflects vibrationally, a beam splitter 14, a focusing lens 15, a parallel flat glass 16 (burping glass), and a reflecting mirror 17 are provided.Therefore, the laser beam from the light source 11 is transmitted to the beam expander. After being made into a parallel beam with a large beam diameter by -12,
It is deflected by the vibrating mirror 16 in a plane parallel to the plane of the paper, passes through the beam splitter 14, and is focused by the focusing lens 15 into a minute spot. This spot light is then reflected by a reflecting mirror 17 via a parallel flat glass plate 16 toward the lower surface of the dichroic mirror 10. Since the dichroic mirror 10 reflects the helium-neon laser beam, the spot light from the reflecting mirror 17 enters the projection lens B. At this time, it is assumed that the spot light focused by the focusing lens 15 is imaged at the position of the reflecting mirror 17, and 1. This spot light is re-imaged on the surface of the way 7 by the projection lens B. Here, as mentioned above, the projection lens 6 has strong chromatic aberration, so the optical path length for the g-ray light from the reticle 5 to the entrance pupil of the projection lens 6 and the imaging position of the spot light by the focusing lens 15 (reflection mirror -17) to the entrance pupil of the projection lens B, the pattern image of the reticle 5 and the laser spot light are formed on the same plane on the exit pupil side of the projection lens B. It is determined that Note that the beam splitter 14 is used to take out the original information that is returned after entering the projection lens 6 in the opposite direction. The optical information reflected by the beam splitter 14 is converted into one or more dimensional components by a spatial filter 18 that cuts specularly reflected light (10 dimensions), and passes through a lens 19 to reach a photoelectric element 20.This photoelectric element 20 is provided mainly to detect alignment marks on the wafer 7. Furthermore, the spatial filter 1
An exit pupil image of the projection lens B is formed on the photoelectric element 8, and high-order diffracted light is focused on the photoelectric element 20 by the lens 19. Further, the reticle 5 is provided with a mark 21 in which a slit-shaped light transmitting portion is formed for alignment. The lamp 22 generates light of the same or similar wavelength to the printing light, and the light passes through a half mirror 23, a shutter 24, and a lens 25, and is bent by a reflecting mirror 26 to illuminate a local area including the mark 21. to illuminate. Furthermore, lamp 22
Alternatively, the light from the light source 1 may be guided by an optical fiber. Now, a reference mark 27 as described later is provided on the stage 8 in order to detect the image of the mark 21 projected by the projection lens B or the spot light of the laser. (7) Standard 7-ri 27 is chromium etc. on the glass plate (7)
A light-shielding material is vapor-deposited, and a portion thereof is provided with minute slit openings or lattice-shaped openings that transmit light. A photoelectric element 28 is embedded below the reference mark 27 to receive light transmitted through the slit or grating. Further, the surface of the reference mark 27 other than the opening is subjected to surface treatment to increase the reflectance. Further, the surface of the reference mark 27 is set to match the surface of the wafer 7 placed on the stage 8 in height. Further, between the base mark 27 and the photoelectric element 28, He
- A colored glass filter 29 is provided to cant the N6 laser light (red light) and prevent the printing from passing light of the original or approximate wavelength.

【ゴイ
ソクミラー10と同一のものでよい。 尚、上述のレーザ走査光学系(振動鏡13、ビームスブ
リック14、集束レンズ15、平行平板ガラス16及び
反射ミラー17)Iま、スポット光のX方向の走査を行
ない、検出系(フィルタ18、レンズ19及び光電素子
20)は投影レンズ6から逆入射してきた高次回折光を
検出するものであり、実際にはy方向の走香と検出とを
竹なうために、第1図の紙面の表裏方向にも図示しない
同様のレーザ走査光学系と検出系とが設けられている。 さらに、マーク21もレチクル5の一ケ所だけではすく
、レチクル5のX方向とy方向との位置決めが可能なよ
うに、紙面と垂直な方向の周辺にもマーク21と同様の
マークが設けられている。 後述する如くランプ22、ハーフミラ−26、シャッタ
ー24、レンズ25及び反射ミラー26で構成された観
察用照明光学系もそれぞれのマークを照明するように設
けられている。−1:たステージ8に対してウェー・7
はその平l1ii上で微小回転可能であり、かつ投影レ
ンズ6の合焦状態を保つために上下動もする。尚、基準
マーク27、色ガラスフィルタ29、及び光電素子28
は、一体となってウェハ7と共に上−ト動する。 第2図は第1図に示したレチクル5の平面図であり、周
辺の斜線部はクロム等による遮光部分を表わし、内部の
矩形状の領域は回路パターンが描画された露光領域5a
を表わす。前述のマーク21(X方向用)とマーク21
’(y方向用)はレチクル5の露光領域5a0)縁端部
に沿って細長く延びたスリット開口として遮光部分中に
設けられている0尚、マーク21.21’はレチクル5
の中心から放射状に細長く延びたものでもよ・い。いず
れにしろ、レチクル5上の互いに離れた少なくとも2ケ
所にマークが設けられる。 また第6図は基準マーク27を詳しく表わした拡大部分
図であシ、第6図(a)は平面図、第6図(bJは第3
図(alのA −A’矢視断ih図である。第6図(a
)(b)において基準マーク27は、透明なガラス板2
7′の全面に形成されたクロム層27〃の一部に、微細
な矩形格子要素を規則的に並べたXマーク27aどYマ
ーク27bとによって形成されている。 このXマーク27aとYマーク27bとは格子要素の配
列方向が直交するように定められ、かつその配列方向が
夫々ステージ8のxy移移動内向一致するように定めら
れている。さらに、レチクル5のマーク21を投影レン
ズ6を介して基準マーク27上に縮小投影したとき、マ
ーク21の像がXマーク27aとほぼ同じ大きさ2.形
状になるように各マークのサイズが定められている。も
ちろんマーク21′の像とYマーク27bのサイズも同
様に定められている。 第4図は本実施例による露光装置を制御する装置のブロ
ック図である。装置全体はマイクロプロセッサ等のCP
U100によって統括制御される。 CPU100 はインターフェース(以下IFIU1と
する)101を介して、レチクルアライメント制御系(
以下RACとする)1o2、第1図で示したシャッター
3及び24、光電素子2oを含むX軸アライメント系(
以下X−7−ALGとする)103、Y軸アライメント
系(以下、Y−ALGとする)if]4、ステージ8を
X方向に駆動するX@駆動部(以下、X−ACTとする
〕105、同様にステージ8をy方向に駆動するY軸駆
動部(以下、Y−ACTとする)106、ウニ7.7を
ステージ8に対して微小回転するθ回転駆動部(以下、
0w A CTとする)107、ウェハ7及び基準マー
ク27をステージ8に対して上下動させるz軸し’EI
rM(Jy下Z−ACTとする)10B、投影レンズ乙
の焦点がウェハ7上に結ぶようにするために、焦点位置
を検出する焦点検出系(以下AFとする)109、ステ
ージ8のX方向の位置を開側するX軸干渉計110(第
1図のレーザ干渉計9と同一)、y方向の位置を計測す
るY軸干渉計111、及びステージ8に埋設された光電
素子28、との間で、各種検出情報及び制御情報のやり
取りを行なう。尚、X−ALGl[]3とY−ALG1
04とは、各々前述したようなレーーリ4スポット光の
走をブr、学系と検出系とで構成さノLる。 丑ブζ、第5し1は第1(ン1に7Jクシた平イ■平板
)jラス16の傾きを制御して、レーザ光束の振動1]
Iひを偏位させるための制御系を示すプロ・ツク図であ
る。 もちろんこの制御系もI Ii” ’+ 01を弁し7
てCP Uiooのもとに動作する。発振器(JR,−
ト、OS Cとする)300の交流出力信号は、振動鏡
13を駆g+する駆動回路301に入力されると共に、
同期検波回路(以下PSDとする) 3 Ll 2 ’
tc人ノコされる。−カ、ブ、電累子20の出力信号も
1) S 1)302に入力され、p31)302の検
波信号に基づいてサーボ回路303を作動する。サー月
り゛回路303は検波信号が零になるように平イ1平板
ガラス16を仰ける。 次に本実施例の動作を前述の各図を参照して説明する。 o>第1に投影レンズ6の色収差に対してアライメント
糸の校正を行なう、 第2図に示したようなレチクル5をRA c1口2によ
って露光時の所定位置に設定する。その後、AF109
によってレチクル5上のマーク21又はマーク21′の
投影レンズ乙による投影像の焦点位置を検出して、その
像が基準マーク27上に結像するようにZ−ACT10
8を作動する。 次にシャッター24を開き、マーク21をランプ22の
光で照明し、マーク21の投影像がXマーク27a上に
重なるようにX−ACT105やy−ACT106を作
動して、ステージ8を移動する。この際、ステージ8を
X方向に定速度で送り、Xマーク27aを透過した光を
光電素子28で検出して、マーク21の投影像の光強度
分布を測定する。この強度分布は例えば第6図(a)の
ような波形となる。 第6図(a)はステージ8のX方向の位置に対する光電
素子28の光電信号■の大きさを表わしたものである。 そこでステージ8をχ方向に送シつつ、X軸干渉計11
0でx75向の位置を計測し、光電信号Iが所定のレベ
ルIrと交わった時の位置Xiとx2を求める。そして
、CPUID0はこの位置x1とX2の中心の位置XO
%すなわち光電信号1のピーク位置を演算し、その位置
叉。にステージ8が停止するようにX−ACT105を
制御する。これによってマーク21の投影位置とステー
ジ8のX方向の位置とが対応付けられる。 位置x。にステージ8が停止した後、X−ALG103
のレーザスポット光の振動中心をXマーク27aに合わ
せる。この場合、第1図に示すようにX−ALG106
の反射ミラー17から射出するレーザ光束は、ダイクロ
イックミラー10で投影レンズ乙の刀へ反射され、ウェ
ー・7の表面又は基準マーク270表面にスポット光と
して集束される。このスポット光は振動鏡16によって
Xマーク27aの延長方向と直交する方向に走査される
。 そこで、第5図に示した同期検波によるサーボ制御系に
よって、平行平版ガラス16を傾ける。 この時、スポット光がXマーク27aを照射すると、格
子要素から回折光が生じ、光電素子20は高次回折光の
みを受光することになる。尚、基準マーク27上のスポ
ット光の太きさはXマーク27a(又はYマーク27b
)の幅とほぼ等しくなるように定められている。このと
き、第5図のPSD302の検波信月Sは第6図(b)
のような波形を取り得る。そこで検波信号Sが零点Pに
なるようにすれば、レチクル5のマーク210g線又は
近似波長の光による投影像と、TTL力式のレーザ光に
よるアライメント系、すなわちX−ALG106の検出
中心との位置対応が完全に校正(調整)されたことにな
る。そして、検波信号Sが零点Pになったときに、平行
平板ガラス16の傾斜を固定する。眉、上の動作によっ
て、X方向をアライメントするレチクル5のマーク21
と、レーザ走査光学系の振動中心とは光学的に共役な位
置に合わされる、 一刀、y7i向の校正についても、レチクル5のマーク
21′と基準マーク27中のYマーク27bとを用いて
全く同様に行なわれる。この場合、ステージ8はy方向
に移動する。以上によpx−ALG103、Y−ALG
104の校正〃5糸冬了1−る。 (2)  次に、ウニl〜7をレブークル5vこ交すし
てフ′ライメントする場合を述゛〈る。 尚、この段階でウエノヘ7は例えは図示しないオフ・ア
クシスカ式によるθ軸アライメント系によりステージ8
に対する回転誤差75玉検出され、その回転誤差は0−
ACTl(:17によって補正されているものとする。 さらにウニL)へ7上には第7図に示すように、前工程
で形成された回路ノくターン惰頁域7a以外に、Xマー
ク27 a + Y マーク2フbと同様に、格子要素
の集合として設けられたマーク3[] 、31が印され
ているものとする。マーク30は回路パターン領域7a
の右(l1111縁立′fn部に?行ってy15向に格
子要素か配列され、X力1司のアライメントに用いられ
る。マーク31は回路)くターン領域7aの下側縁端部
に?eってX方向に格子要素が配列され、y方向のアラ
イメントに用いられる。 また、ウエノ・7の表面にはフォトレジスト力に塗布さ
れており、そのフォトレジストを7ffi光させないた
めに、シャ・ツタ−6と24は共に(りじている。 さて、レチクル5とウエノS7上の回路/くターン領域
7aとをアライメントするには、まず基準マーク27か
ら露光すべき回路)(ターン領域7aまでの距離に基づ
いてステージ8を移動する。この場合、ウニ〜づの基準
マーク27に対する位置は、はぼ一定に再現されるもの
とする。そこでレーザ走査光学系の振動中心を校正した
とき、CPU100がステージ8の位置をXおよびy7
j向についてX軸干渉!tl′iioとY軸干渉計11
1によって計測しておけは、その位置から露光すべき回
路パターン領域7aまでの距離は容易に求められる。 それは、ウエノ・7の基準マーク27に対する位置、及
びウニ・・7上の回路)くターン領域の配夕11−/)
S予じめわかつているからである。 このようにステージ8を送ると、投影レンズ乙による回
路パターン像と、ウニノー7上の回路ノ(ターン領域7
&とは数十μm以下の誤差で重なシ合うことになる。 次に、レーザ走査光学系によるX−ALGl[13、Y
−ALG104を作動し、ウニノー7上の2つのマーク
60と61との各々について、第5図に示したPSD3
[J2の検波信号Sがら、零点Pがらのずれを求め、レ
チクル50回路パターン領域、ウェハ7とのブライメン
l−誤差を測定する。tなわちレチクル5とウェハ7の
相対的な位置ずれを検知する。このとき、X−ALG1
03のレーザスポット光はマーク3oをx5向に往復走
査し、Y−ALG 104のレーザスポット光はマーク
61をy73向に往復走査する。 さて、測定されたアラ(J y )誤差に基づい′て・
X−ACT105とY−ACT106を駆動し、この誤
差がな(なるようにステージ8を微動する。 そして、その位置でシャッターろが一定時間開き、レチ
クル5の回路パターン像は、ウェハ7上の回路パターン
領域7aと一致した状態でフォトレジストへ転写される
。 次いでX軸干渉計110とY軸干渉計111の位置計測
に従って次に露光すべきウェハ7上の位置までステージ
8を移動する。ここでも同様に、X−ALG103、Y
−ALGICJ4を用イテアライメント誤差を測定し、
ステージ8を微動してアライメントする。このようにし
て、次々に1回の露光領域毎にアライメントしてウニハ
フ全面について焼付けを完了する。 尚、ウェハ7の表面がテーパをもっている場合は、適宜
、AF109.Z−ACT108を用いて焦点調整を行
なえばよい。 このように本実施例によれば、ステージ8に設けられた
基準マーク27(Xマーク27a 、Yマーク27b)
を、ウェハ7上のマーク30.31と同様に格子要素の
集合体とし、かつ基準マーク27を透過しれ光を検出す
る光電素子28を埋設したので、g線光又は近似波長の
光を用いたレチクルのマーク像は光電素子28によって
正確に検知され、レチクル5とステージ8の相対的な位
置は正確に対応付けられる。またレーザ光のスポットを
用いた検知も高次回折光から正確に行なわれる。このた
め、投影レ−):乙の色収差による縦倍率、横倍率の変
化が存在しているにもかがわ゛らずg線光による投影位
置とレーザ光を用いたアライメント中心すなわち光ビー
ムの照射位置としての振動中心との対応かたたちに調整
できる利点がある、尚、本実施例において、レチクル5
のマーク21 、21’を第8図(a)のように、レチ
クル5の中心から放射状に細長く延設した場合は、ウェ
ハ7上の1つの回路パターン領域7aの周辺に設けるマ
ーク30.31も第8図(b)のように放射状に配置す
るとよい。 また、第1図において、シャッター24が開いている間
、ハーフミラ−26を介してレチクル5のマーク21 
(21’)と、基準マーク27のXマーク27a(Yマ
ーク27b)とを同時に観察することもできる。これに
よって、レーザスポット光の振動中心を校正する際、顕
微鏡やテレビカメラ等を用いて肉眼で確認できると共に
、手動による微調整が行なえるようになる。 本発明の第2の実施例を以下に説明する。第2の実施例
による露光装置の全体構成は第1図とほぼ同じであるが
、レチクル5のマーク20 (21’)のみを照明する
光学系(第1図のランプ22、ハーフミラ−23、シャ
ッター24、レンズ25、及び反射ミラー26〕を全て
取シ除く。そして、露光用照明光学系4によってレチク
ル5のマーク21 (21’)を含む領域を同時に照明
するように構成する。さらにステージ8上に固定された
基準マーク27の形状も第9図のようにする。 第9図において、斜線部分は遮光部を示し、第1の実施
例と同様にX方向とy力向とに格子要素が配列されたX
マーク27aとYマーク27bの他に、】【方向とy力
向に細長く延びたスリット状のマーク27cとマーク2
7dとが設けられている。マーク27c、27dは共に
レチクル5上のマーク21,21/の投影像とほぼ同じ
大きさに定められ、マーク27cはマーク21の投影像
のX方向の位置を検知し、マーク27dはマーク21/
の投影像のy力向の位置を検知する。 尚、Xマーク27aのy″5向に延びる中心線(幅の中
心)はマーク27cのy7j向に延びる中心線と一致し
、Yマーク27bのX方向に延びる中心線も、マーク2
7dOX力向に延びる中心線また、露光用照明光学系4
を用いてレチクル5のマーク21.21’を照明するの
で、マーク21゜21′は、実際には第8図(a)に示
しだ位置よシも内側1、すなわち露光領域5a中の周辺
に位置する。 さて、この基準マーク27を用いてレーザ走査光学系の
撮動中心とマーク21.21’との対応を正しくする手
続は次のようにする。 基準マーク27が投影レンズ乙の直下にくるようにステ
ージ8を移動し、シャッター6を開いてレチクル5を照
明する。そしてレチクル5のマーク21の投影像がマー
ク27cを一定速度で走査するようにステージ8を送る
。その後筒1の実施例と同様に光電素子28の出力信号
に基づいて、投影像の中心とマーク27cの中心とが一
致するようにステージ8を動かして、その位置に停止さ
せる。次いで、第4図に示したX−ALG103による
レーザスポット光がXマーク27aをX方向に走査する
ように照射し、スポット光の振動中心がXマーク27a
の中心と一致するように第5図のザーボ制御系を作動す
る。これによってX−ALG103のスポット光の振動
中心ばX方向について校正される1、 またY−、ALG104のスポット光の振動中心も、レ
チクル5のマーク21’、Yマーク27b、及びマーク
27dを用いて、同様の手順によってX方向に関して校
正される。 以上の動作により校正が終わると、第1の実施例と同様
にステップ・アンド・リピート方式による焼付けが行な
われる。この場合、ウェハ7上の各回路パターン領域7
aの周辺には、第8図(b)に示すような放射状のマー
ク30.31がすでに設けられており、このマーク30
.ろ1をレーザスポット光で走査してアライメントを行
なう。 このように、第2の実施例によれば、レチクル5のマー
ク21.21’の投影像は、スリット状のマーク27c
、27dを介して光電検出されるから、第1の実施例と
比較して、光電信号のS/N比が向上し、アライメント
の検出中心の調整が正確に達成される。またマーク27
c、27dは単なるスリットであるから、微小なゴミが
つまった場合にも、S/N比はそれ19ど低下すること
なく、マーク21.21’の投影像の位li′:(検出
′75=できる。 もちろんマーク21.21’を独立に照明する光学系が
不要であるから、構成が簡単になる利点もある。反面、
1回の露光(ワン・ショク)NJ7.に、レチクル5の
マーク21,21’が第10図の如くウェハ7上の回路
パターン領域7a中に、マーク像32.33として転写
されてしまう。マーク像32.33は長さが数十マイク
ロメータ必要であり、レチクル5の露光領域5a中に、
回路パターンの形成を禁止する禁止頭載を設けなければ
ならない。 そこで、マーク像32.33が回路パターン領域7a中
に転写され々いようにするだめの第6の実施例を第11
図により説明する。この場合、第9図に示した基準マー
ク27中のXマーク27a。 Yマーク27b、マーク27c及びマーク27dの配置
を第11図のように変更する。このようにすると、レチ
クル5のマーク21.21’は第8図(a)のように露
光領域5aの外周域に設けることができる。さて、第1
1図において、スリット状のマーク27c、27dはそ
れぞれXマーク27a。 Yマーク27bと平行に配置され、その開園は夫々xd
、xyに定められている。レーザ走査光学系の振動中心
を校正する場合、ステージ8を動が1.7て、レチクル
5のマーク21の投影像がマーク27cと重なるように
する。そしてレーザスポット光がXマーク27aをX方
向に往復走査して、その振動中心をXマーク27aの中
心に合わせる。 これによりX方向の校正が完了する。X方向についても
、レチクル5のマーク21′、マーク27a及びYマー
ク27bを用いて同様に校正される。 さて、ステップ・アンド・リピート方式で焼付けるとき
、x−ALc103.Y−ALG104 tD各スポッ
ト光で、ウェハ7上の1つの回路パターン領域7aに対
応したマーク3.0.31を検出してアライメントする
。アライメントが終わ9露光を行なうと、レチクル5の
マーク21.21’の投影像64.6sが第12図に示
すように回路パターン領域7aの外側に暁付けられる。 このため、つエバ7上には、マーク60からX方向にx
dだけ離れたところに投影像34のパターンが残り、マ
ーク31からX方向にydだけ離れたところに投影像3
5のパターンが残る1、 従って、レチクル5の露光領域5aに対するマーク21
 、21’の配置が、ウェハ7の回路パターン領域7a
に対するマーク30.31の配置と相似であるとすれば
、X−ALGloろ、Y−AI、G104でアライメン
トしたウエノ・7の位置は、レチクル5の投影像の位置
にゾ・1して、XX方向に夫々xd 、 ydだけずれ
ている。このため、ステージ8をxd、ydだけ送り込
んだのちに露光しなければならない。まだ、この送り込
み動作を不要としたければ、第8図(a)に示しだマー
ク21をX方向にxd−にだけずらし、マーク21′を
X方向にyd−にだけずらして設ければよい。ただしK
は投影レンズ乙の倍率の逆数(10分の1縮小レンズの
場合、K=10 )である。 この第6の実施例によれば、アライメントのだめのレチ
クル5のマーク21.21’の像がウエノ飄7上の1つ
の回路パターン領域7a内に転写されることがなく、パ
ターン領域間の帯状領域、いわゆるストリートライン上
に転写されるから、レチクル5上において、回路パター
ンの禁止領域を確保する必要がないという利点がある。 寸だ上記各実施例で説明しだX−ALG103やY−A
LG104を用いて、ウェハ7上のアライメントマーク
30.51等を検出した後、その位置からステージ8を
xyX方向一定距離ΔX、Δyだけ移動した位置で露光
焼付けを行なうアライメント方式も実施できる。それに
は、レチクル5に設けられたマーク21.21’の撮影
像の位置をステージ8に固定された開口部(Xマーク2
7a、Yマーク27b等)付の光電素子28を用いて検
知する。そして、その位置からステージ8を距離ΔX。 Δyだけ移動した位置で、基準マーク27を用いてX−
ALσ10ろ、Y −ALG104  の検出中心を調
整すればよい。このだめ、ウェハ上に設けるアライメン
トマークの位置は実質的に制限がなくなる。 まだ前述の第2の実施例において、第9図に示したスリ
ット状のマーク27cとXマーク′/!7 aとのX方
向の中心ずれや、マーク27dとYマーク27bのX方
向の中心ずれが生じていたり、第6の実施例において第
111>Nのスリット状のマーク27cとXマーク27
.との間隔がxdからずれていた沙、マーク27dとY
マーク27bとの1111隔がydからずれていたり−
j−る場合、そのずれ量(誤差)が予めわかっているも
のとして次のようにすればよい。すなわち、マーク27
c、27aによってレチクル5のマークの像位置を検l
j31. タ位置から、ステージ8をその誤差分だけ移
動補正した後、X−ALG103.Y−ALGI04 
 の検出中心を調整する。このようにすれば基準マーク
27の製作時に生じたXマーク27 a、Yマーク27
b。 マーク27e及びマーク27dの自装置誤差もイ勇ら支
障とはならず、正確なアライメント75玉達成される。 以北、本発明の各実施例においては、焼付は光として紫
色光又は紫外光を用い、TTL方式のアライメント用に
、波長633nmのHe−Neレーザ光を用いることに
限って説明したが、アライメントのために必ずしもレー
ザ光を使う必要は々く、強い光源を利用できさえすれば
よい。咬だ、そのアライメントのだめの波長も赤色に限
ることはなく、フォトレジストの感光しない波長であれ
ばイuJでもよく、例えば赤外域の半導体レータ“でも
よいまた、ステージ8に固定された基準マーク27と光
電素子28との間には色ガラスフィルター29を設けた
が、X−A’LG10ろ、Y−ALG104のレーザ走
査光学系中にレーザ光を遮断するシャッターを設ければ
、必ずしも色ガラスフィルターを!外装としない。 さらに、焼付は光又は近似波長の光によるレチクル5の
マーク21.21’の投影像の中心検出は、光強度分布
の一定レベルと比較することによって行なった場合を例
にあげだが、他の方法、fitえは像の強度分布の重心
を求める方法や、微分してピーク値を求める方法等を用
いても同様の効果力玉得られる。 アライメント光学系もグイクロイックミラー10を用い
る方式に限る必要はなく、投影レンズ6との色収差を補
正する結像レンズ、プリズムあるいは光路長補正光学系
等を用いても全く同様である。 ウェハ上のレーザスポット光は単振動走査の場合で説明
しだが、等遠点線走査であってもよい−才た、スポット
光の形状は単なる円形とするよりも、Xマーク27a、
Xマーク27b、マーク30゜61等の全体形状に合わ
せて、細長い帯状スポット光とした方が好ましく、それ
は光電素子20.28のS/N比を向上させ、分解能の
高いアライメントを達成できるからである。さらにレー
ザスポット光を振動スキャンさせる方式に限らず、スポ
ット光自体は振動させずにステージ8をスキャン(スイ
ープ)させることによってウェハ上のアライメントマー
クやXマーク、Xマークを検出するようにしてもよく、
この場合、各マークの検出は光電素子20の出力信号の
最大値の検出で果されよう。 尚、上記各実施例においては、レチクル5と投影レンズ
6との相対的な位置を不動なものとじて説明しである。 ところで、投影露光装置には、ウェハとレチクルとをア
ライメントする際、レチクルを投影レンズの光軸に対し
てxy方向に微動して位置合わせする方式もある。この
ような方式の装置に本発明を適用した場合の実施例を以
下に第13図と共に説明する。 第16図は、レチクル5を可動ホルダ203にセットし
てこのホルダ206をサーボ回路204によりtli制
御されるX方向駆動部202およびy方向駆動部201
でxy方向に微動させ位置合わせするようにした実施例
を示す模式図で、これ以外の構成は第1図のものと同様
であシ、まだ制御系も第4図のものをその捷ま用いてい
る。第13図においてインターフェース101は第4図
のインターフェース101と同じものであり、その光電
素子28からの検出入力によシ前記サーボ回路204に
レチクルxy駆動用の制御信号を与えている部分につい
てのみ図示しである。 この実施例においては先ずステージ8(ウエノ\7)と
レチクル5をプリ・アライメントして、レチクル5の露
光領域5aの投影像と、ウエノ・Z上の各回路パターン
領域7aとがほぼ位置合わせされた状態にする。 次いで第4図の制御系のX−ALG103 (Y−AL
G104 :)のレーザスポット光の振動中心が、基準
マーク27としてのX−マーク27a(Xマーク27b
)と一致するようにステージ8を移動する。そのときの
ステージ8の位IWが基準位置となる。 基準マーク27を第1の実施例のものとすると、レチク
ル5のマーク210投影レンズ乙による投影像とXマー
ク27aとが一致するように、レチクル5を支持するホ
ルダをX方向に微動する。一致したら一旦ザーボ系を切
ってホルダ206のX方向位置を固定し2、次いで同様
にマーク21′の像とXマーク27bとが一致するよう
にサーボ制御してy方向の位置を定める。 以上の手続によってアライメント手段としてのX−AL
GI03とY−ALG104のアライメント光(レーザ
スポット光)による検出中心と、レチクル5のマーク2
1.21′の焼付は光又はその近似波長の光による投影
像との相対的な位置関係が調整される。しかる後、ステ
ージ8を移動し、ウェハ7上の各アライメントマークを
使ってレチクル5とウエノ・7の相対的な位置合わせを
して、ステップ・アンド・リピート方式による焼付けを
行なう。 このようにレチクル5を微動ジせて、レーザ光によるア
ライメントの検出中心を校正すれば、縮小投影方式であ
る限り、レチクル5のアクチュエータ及びそのサーボ系
の精度がそれ程、厳しく要求されない、という利点が得
られる。 以北、本発明の各実施例を要約すれば、ステージ8に設
けられ、露光波長(焼付は光の波長)又はそれと略等し
い波長の光(波長・1.)によシ投影光学系としての投
影レンズ6を介して投影されたマスク(レチクル5)の
マーク21.21’の像を検出する光電検出器(光電素
子28)と;ステージ8に設けられた基準マーク27(
Xマーク27a、Xマーク27b)と; 波長λ、とは異なる波長λ2の17−ザ・ビームを投影
レンズ6を介してつJハフ(杉露光物)J:(7)v−
り30,31(キーマーク)に照射し、・8亥マーク3
0.31をアライメントのための(炙出中心、すなわち
レーザ・ビームの振(riJ+中心に合致させるための
アライメント手段(振動鏡16.ビームスプリッタ14
.収束レンズ15.す行平板ガラス16、反射ミラー1
7.フィルタ18.レンズ19゜及び光電素子20を含
tr X −ALG 103.  Y −ALG104
)と; 光電素子28がマーク21.21’の像を検出したとき
のステージ8の位置を基準位置と1−2て、波長」2の
レーザ・ビームとフiい()・マーク27とを相対的に
変位させて、アライメント用の検出中心(レーザ・ビー
ムの振動中心)を基準マーク27に合致させる補正手段
としての平行平板ガラス16の傾き制御系(駆動回路3
01.PSD302.サーボ回路606)とを設けて在
るものである。 これによって、波長λ1の光、すなわち焼付は光ないし
その近似波長の光で検出されたマーク21゜21′の像
の位置に対して、波長λ2の光、すなわちIce −N
eレーザ光のスポットで合致されたアライメント用の検
出中心(振動中心)が投影レンズ、6の色収差分を補正
して対応付けられる。 さらに、前記補正手段として、波長λ2のレーザ・ビー
ムと基準マーク27(Xマーク27a、Yマーク27b
)とを相対的に変位させて、基準マーク27がアライメ
ント用の検出中心と合致したときのステージ8の位置を
基準位置として、光電素子28がマーク21.21’の
像を検出するようにマスク(レチクル5)を微動させる
ようにしても、マーク21.21’の像の位置とアライ
メント用の検出中心とが投影レンズ6の色収差分を補旧
して対応付けられる。 以上に述べたように本発明によれば、マスクに設けられ
たマークの投影像をステージに設けられた光電検出器(
光電索子28)によって直接検出しているので、マーク
の投影像を投影光学系を介して反射像として検出する光
学系を必要としない。 従ってその検出光学系のOTFの影響や設計土埃われな
いフレア等の影響をづ・けることなく、極めて正確にマ
スクとステージの位置の対応付けができ、このためマス
クと被緋光物との相対的、な位置合わせが極めて精密に
できる効果をイアする。尚、本発明をオフ・アクシス方
式のアライメント手段を備えた投影型露光装置に利用し
ても同様の効果が得られることは云うまでもない。
[It may be the same as Gosoku Mirror 10. The above-mentioned laser scanning optical system (vibrating mirror 13, beam brick 14, focusing lens 15, parallel flat glass 16, and reflecting mirror 17) scans the spot light in the X direction, and the detection system (filter 18, lens 19 and the photoelectric element 20) are for detecting the higher-order diffracted light that has entered in the opposite direction from the projection lens 6, and in reality, in order to combine scanning and detection in the y direction, they are shown on the front and back of the paper in FIG. A similar laser scanning optical system and detection system (not shown) are also provided in the direction. Furthermore, the mark 21 is not limited to just one place on the reticle 5, but marks similar to the mark 21 are also provided around the periphery in the direction perpendicular to the plane of the paper so that the reticle 5 can be positioned in the X and Y directions. There is. As will be described later, an observation illumination optical system composed of a lamp 22, a half mirror 26, a shutter 24, a lens 25, and a reflecting mirror 26 is also provided to illuminate each mark. -1: Way 7 for stage 8
is capable of minute rotation on its plane l1ii, and also moves up and down to keep the projection lens 6 in focus. In addition, a reference mark 27, a colored glass filter 29, and a photoelectric element 28
move upward together with the wafer 7 as one unit. FIG. 2 is a plan view of the reticle 5 shown in FIG. 1, in which the surrounding hatched area represents a light-shielding area made of chrome, etc., and the internal rectangular area is an exposure area 5a on which a circuit pattern is drawn.
represents. The aforementioned mark 21 (for the X direction) and mark 21
'(for the y direction) is an exposure area 5a0 of the reticle 5) provided in the light-shielding part as a slit opening extending thin and thin along the edge of the reticle 5.
It can also be something that extends radially from the center. In any case, marks are provided at at least two locations on the reticle 5 that are separated from each other. 6 is an enlarged partial view showing the reference mark 27 in detail, FIG. 6(a) is a plan view, and FIG.
Fig. 6 (a)
) In (b), the reference mark 27 is the transparent glass plate 2.
X marks 27a and Y marks 27b, which are formed by regularly arranging fine rectangular lattice elements, are formed on a part of the chromium layer 27 formed on the entire surface of 7'. The X mark 27a and the Y mark 27b are set so that the arrangement directions of the lattice elements are perpendicular to each other, and the arrangement directions are set to coincide with the inward direction of the xy movement of the stage 8, respectively. Furthermore, when the mark 21 of the reticle 5 is reduced and projected onto the reference mark 27 through the projection lens 6, the image of the mark 21 is approximately the same size as the X mark 27a. The size of each mark is determined to match the shape. Of course, the sizes of the image of the mark 21' and the Y mark 27b are similarly determined. FIG. 4 is a block diagram of a device for controlling the exposure apparatus according to this embodiment. The entire device is a CP such as a microprocessor.
It is centrally controlled by U100. The CPU 100 controls the reticle alignment control system (hereinafter referred to as IFIU 1) via an interface 101 (hereinafter referred to as IFIU 1).
The X-axis alignment system (hereinafter referred to as RAC) 1o2, which includes the shutters 3 and 24 shown in FIG.
(hereinafter referred to as X-7-ALG) 103, Y-axis alignment system (hereinafter referred to as Y-ALG) if] 4, X @ drive unit that drives the stage 8 in the X direction (hereinafter referred to as X-ACT) 105 , a Y-axis drive unit (hereinafter referred to as Y-ACT) 106 that similarly drives the stage 8 in the y direction, and a θ rotation drive unit (hereinafter referred to as Y-ACT) that slightly rotates the sea urchin 7.7 relative to the stage 8.
0w A CT) 107, the z-axis to move the wafer 7 and the reference mark 27 up and down with respect to the stage 8.
rM (hereinafter referred to as Jy lower Z-ACT) 10B, a focus detection system (hereinafter referred to as AF) 109 that detects the focal point position so that the focus of the projection lens B is focused on the wafer 7, and the X direction of the stage 8. An X-axis interferometer 110 (same as the laser interferometer 9 in FIG. 1) that measures the position in the open side, a Y-axis interferometer 111 that measures the position in the y direction, and a photoelectric element 28 embedded in the stage 8. Various detection information and control information are exchanged between them. In addition, X-ALGl[]3 and Y-ALG1
04 consists of an optical system and a detection system, each of which transmits the Rayleigh 4 spot beams as described above. The 5th comb ζ is the 1st (flat plate with 7J combs on the 1st plate) by controlling the inclination of the lath 16 to vibrate the laser beam 1]
FIG. 3 is a process diagram showing a control system for deflecting the I-axis. Of course, this control system also controls I Ii"'+01.
It operates under the CP Uioo. Oscillator (JR, -
The AC output signal of 300 is input to the drive circuit 301 that drives the vibrating mirror 13, and
Synchronous detection circuit (hereinafter referred to as PSD) 3 Ll 2'
TC man sawed. - The output signals of the electronics 20 are also input to 1) S1) 302, and the servo circuit 303 is operated based on the detected signal of p31) 302. The sensor circuit 303 looks up at the flat glass 16 so that the detected signal becomes zero. Next, the operation of this embodiment will be explained with reference to the above-mentioned figures. o> First, the alignment thread is calibrated for the chromatic aberration of the projection lens 6.The reticle 5 as shown in FIG. 2 is set at a predetermined position during exposure using the RA c1 port 2. After that, AF109
The Z-ACT 10 detects the focal position of the projected image of the mark 21 or mark 21' on the reticle 5 by the projection lens B, and moves the Z-ACT 10 so that the image is focused on the reference mark 27.
Activate 8. Next, the shutter 24 is opened, the mark 21 is illuminated with light from the lamp 22, and the stage 8 is moved by operating the X-ACT 105 and y-ACT 106 so that the projected image of the mark 21 overlaps the X mark 27a. At this time, the stage 8 is sent at a constant speed in the X direction, and the light transmitted through the X mark 27a is detected by the photoelectric element 28 to measure the light intensity distribution of the projected image of the mark 21. This intensity distribution has a waveform as shown in FIG. 6(a), for example. FIG. 6(a) shows the magnitude of the photoelectric signal (2) of the photoelectric element 28 with respect to the position of the stage 8 in the X direction. Therefore, while moving the stage 8 in the χ direction, the X-axis interferometer 11
0, the position in the x75 direction is measured, and the positions Xi and x2 when the photoelectric signal I intersects with a predetermined level Ir are determined. Then, CPUID0 is located at the center position XO of these positions x1 and X2.
%, that is, the peak position of the photoelectric signal 1, and calculate its position or value. The X-ACT 105 is controlled so that the stage 8 stops at . As a result, the projected position of the mark 21 and the position of the stage 8 in the X direction are associated with each other. position x. After stage 8 stopped, X-ALG103
Align the vibration center of the laser spot light with the X mark 27a. In this case, as shown in FIG.
The laser beam emitted from the reflecting mirror 17 is reflected by the dichroic mirror 10 to the projection lens 2, and is focused as a spot light on the surface of the way 7 or the surface of the reference mark 270. This spot light is scanned by the vibrating mirror 16 in a direction perpendicular to the direction in which the X mark 27a extends. Therefore, the parallel plate glass 16 is tilted by a servo control system using synchronous detection shown in FIG. At this time, when the spot light irradiates the X mark 27a, diffracted light is generated from the grating element, and the photoelectric element 20 receives only the higher-order diffracted light. Note that the thickness of the spot light on the reference mark 27 is the same as that of the X mark 27a (or Y mark 27b).
) is set to be approximately equal to the width of the At this time, the detection signal S of PSD302 in FIG. 5 is as shown in FIG. 6(b).
It can take a waveform like this. Therefore, if the detection signal S is set to the zero point P, the position of the projection image of the mark 210g line of the reticle 5 or light of an approximate wavelength and the detection center of the TTL force type laser beam alignment system, that is, the X-ALG 106 This means that the correspondence has been completely calibrated (adjusted). Then, when the detected signal S reaches the zero point P, the inclination of the parallel flat glass 16 is fixed. Mark 21 on the reticle 5 for alignment in the X direction by the movement above the eyebrows
The center of vibration of the laser scanning optical system is aligned to a position that is optically conjugate.Also, the calibration in the y7i direction is completely performed using the mark 21' of the reticle 5 and the Y mark 27b of the reference mark 27. It is done in the same way. In this case, the stage 8 moves in the y direction. According to the above, px-ALG103, Y-ALG
104 proofreading 〃5 thread winter 1-ru. (2) Next, the case of frying sea urchins 1 to 7 by passing them through 5v of revuccle will be described. At this stage, Uenohe 7 is moved to stage 8 by an off-axis θ-axis alignment system (not shown).
A rotation error of 75 balls was detected, and the rotation error was 0-
Assume that it has been corrected by ACTl (:17. Furthermore, as shown in FIG. 7, there is an Assume that marks 3 [ ] and 31 provided as a set of lattice elements are marked in the same manner as a + Y mark 2 f b. The mark 30 is the circuit pattern area 7a
On the right side (l1111 edge 'fn part), lattice elements are arranged in the y15 direction and are used for alignment of the X force 1. Mark 31 is a circuit) at the lower edge of the turn area 7a. Grid elements are arranged in the X direction and used for alignment in the Y direction. In addition, the surface of the reticle 7 is coated with a photoresist, and in order to prevent the photoresist from being exposed to light, the shutters 6 and 24 are both bent. Now, the reticle 5 and the reticle 7 To align the upper circuit/turn area 7a, first move the stage 8 based on the distance from the reference mark 27 to the circuit to be exposed (turn area 7a). It is assumed that the position relative to stage 8 is reproduced almost constant.When the vibration center of the laser scanning optical system is calibrated, the CPU 100 adjusts the position of stage 8 to X and y7.
X-axis interference in the j direction! tl'iio and Y-axis interferometer 11
1, the distance from that position to the circuit pattern area 7a to be exposed can be easily determined. It is the position of Ueno 7 with respect to the reference mark 27, and the arrangement of the circuit area on Ueno 7).
This is because S is known in advance. When the stage 8 is sent in this way, the circuit pattern image by the projection lens B and the circuit pattern image on the Uni-No 7 (turn area 7
& will overlap with an error of several tens of μm or less. Next, X-ALGl[13, Y
- Activate the ALG 104 and use the PSD 3 shown in FIG.
[The deviation between the detection signal S of J2 and the zero point P is determined, and the Breimen l-error between the circuit pattern area of the reticle 50 and the wafer 7 is measured. t, that is, the relative positional deviation between the reticle 5 and the wafer 7 is detected. At this time, X-ALG1
The laser spot light of 03 scans the mark 3o back and forth in the x5 direction, and the laser spot light of Y-ALG 104 scans the mark 61 back and forth in the y73 direction. Now, based on the measured error (J y ),
The X-ACT 105 and Y-ACT 106 are driven, and the stage 8 is slightly moved to eliminate this error. Then, at that position, the shutter is opened for a certain period of time, and the circuit pattern image on the reticle 5 is transferred to the circuit on the wafer 7. It is transferred onto the photoresist in a state that matches the pattern area 7a.Then, the stage 8 is moved to the position on the wafer 7 to be exposed next according to the position measurements of the X-axis interferometer 110 and the Y-axis interferometer 111.Here also. Similarly, X-ALG103, Y
-Measure the alignment error using ALGICJ4,
Align the stage 8 by slightly moving it. In this way, alignment is performed one after another for each exposure area, and printing is completed for the entire surface of the Unihaf. Note that if the surface of the wafer 7 has a taper, AF109. Focus adjustment may be performed using Z-ACT 108. As described above, according to this embodiment, the reference marks 27 (X mark 27a, Y mark 27b) provided on the stage 8
is an assembly of grating elements like the marks 30 and 31 on the wafer 7, and a photoelectric element 28 for detecting light transmitted through the reference mark 27 is embedded, so that g-line light or light of a similar wavelength can be used. The mark image on the reticle is accurately detected by the photoelectric element 28, and the relative positions of the reticle 5 and the stage 8 are accurately correlated. Detection using a laser beam spot can also be accurately performed from higher-order diffracted light. For this reason, even though there are changes in vertical and horizontal magnification due to chromatic aberration (projection laser): B, the projection position by G-ray light and the alignment center using laser light, that is, the light beam There is an advantage that the reticle 5 can be adjusted to correspond to the vibration center as the irradiation position.
When the marks 21 and 21' are extended radially from the center of the reticle 5 as shown in FIG. 8(a), marks 30 and 31 provided around one circuit pattern area 7a on the wafer 7 also It is preferable to arrange them radially as shown in FIG. 8(b). In FIG. 1, while the shutter 24 is open, the mark 21 on the reticle 5 is visible through the half mirror 26.
(21') and the X mark 27a (Y mark 27b) of the reference mark 27 can also be observed at the same time. As a result, when calibrating the vibration center of the laser spot light, it becomes possible to check it with the naked eye using a microscope, a television camera, etc., and also to perform fine adjustment manually. A second embodiment of the invention will be described below. The overall configuration of the exposure apparatus according to the second embodiment is almost the same as that in FIG. 1, but an optical system (lamp 22, half mirror 23, shutter in FIG. 24, lens 25, and reflection mirror 26] are all removed. Then, the exposure illumination optical system 4 is configured to simultaneously illuminate the area of the reticle 5 including the mark 21 (21'). The shape of the reference mark 27 fixed to is also as shown in Fig. 9. In Fig. 9, the shaded part indicates the light shielding part, and the grating elements are arranged in the X direction and the y force direction as in the first embodiment. Arranged X
In addition to the mark 27a and the Y mark 27b, there is a slit-like mark 27c and a mark 2 that are elongated in the [direction] and the y force direction.
7d is provided. The marks 27c and 27d are both set to approximately the same size as the projected images of the marks 21 and 21/ on the reticle 5, the mark 27c detects the position of the projected image of the mark 21 in the X direction, and the mark 27d detects the position of the projected image of the mark 21/21/ on the reticle 5.
The position of the projected image in the y force direction is detected. The center line (width center) of the X mark 27a extending in the y''5 direction coincides with the center line of the mark 27c extending in the y7j direction, and the center line of the Y mark 27b extending in the X direction also coincides with the center line of the mark 27c.
The center line extending in the direction of the 7dOX force also includes the exposure illumination optical system 4.
Since the marks 21, 21' on the reticle 5 are illuminated using the illumination mark 21, 21', the marks 21, 21' are actually located inside 1, that is, at the periphery of the exposure area 5a, from the position shown in FIG. 8(a). To position. Now, the procedure for correcting the correspondence between the imaging center of the laser scanning optical system and the mark 21, 21' using this reference mark 27 is as follows. The stage 8 is moved so that the reference mark 27 is directly below the projection lens B, the shutter 6 is opened, and the reticle 5 is illuminated. The stage 8 is then moved so that the projected image of the mark 21 on the reticle 5 scans the mark 27c at a constant speed. Thereafter, as in the embodiment of the cylinder 1, the stage 8 is moved based on the output signal of the photoelectric element 28 so that the center of the projected image coincides with the center of the mark 27c, and is stopped at that position. Next, the laser spot light from the X-ALG 103 shown in FIG.
The servo control system shown in FIG. 5 is operated so as to coincide with the center of . As a result, the vibration center of the spotlight of the X-ALG 103 is calibrated in the X direction1, and the vibration center of the Y-ALG 104 is also calibrated using the mark 21', the Y mark 27b, and the mark 27d of the reticle 5. , are calibrated in the X direction by a similar procedure. After the calibration is completed through the above operations, printing is performed using the step-and-repeat method as in the first embodiment. In this case, each circuit pattern area 7 on the wafer 7
Radial marks 30 and 31 as shown in FIG. 8(b) have already been provided around point a, and this mark 30
.. Alignment is performed by scanning filter 1 with a laser spot light. In this manner, according to the second embodiment, the projected image of the mark 21.21' on the reticle 5 is the slit-shaped mark 27c.
, 27d, the S/N ratio of the photoelectric signal is improved compared to the first embodiment, and the alignment detection center can be accurately adjusted. Also mark 27
Since slits c and 27d are simply slits, even if minute dust is clogged, the S/N ratio will not decrease at all, and the position of the projected image of mark 21. = Possible. Of course, since there is no need for an optical system to independently illuminate the marks 21 and 21', there is an advantage that the configuration becomes simpler.On the other hand,
One exposure (one shot) NJ7. Then, the marks 21, 21' of the reticle 5 are transferred as mark images 32, 33 into the circuit pattern area 7a on the wafer 7 as shown in FIG. The mark images 32 and 33 need to have a length of several tens of micrometers, and are placed in the exposure area 5a of the reticle 5.
A prohibition heading prohibiting the formation of circuit patterns shall be provided. Therefore, a sixth embodiment was developed to prevent the mark images 32 and 33 from being transferred into the circuit pattern area 7a.
This will be explained using figures. In this case, the X mark 27a in the reference mark 27 shown in FIG. The arrangement of the Y mark 27b, mark 27c and mark 27d is changed as shown in FIG. In this way, the marks 21, 21' of the reticle 5 can be provided on the outer periphery of the exposure area 5a as shown in FIG. 8(a). Now, the first
In FIG. 1, slit-shaped marks 27c and 27d are each an X mark 27a. It is located parallel to Y mark 27b, and its opening is xd
, xy. When calibrating the vibration center of the laser scanning optical system, the stage 8 is moved by 1.7 degrees so that the projected image of the mark 21 on the reticle 5 overlaps the mark 27c. Then, the laser spot light scans the X mark 27a back and forth in the X direction, and the center of vibration is aligned with the center of the X mark 27a. This completes the calibration in the X direction. The X direction is similarly calibrated using the mark 21', mark 27a, and Y mark 27b of the reticle 5. Now, when printing using the step-and-repeat method, x-ALc103. Y-ALG104 tD Marks 3.0.31 corresponding to one circuit pattern area 7a on the wafer 7 are detected and aligned using each spot light. When the alignment is completed and nine exposures are performed, a projected image 64.6s of the mark 21.21' on the reticle 5 is placed on the outside of the circuit pattern area 7a as shown in FIG. For this reason, on the evaporator 7, there is a
The pattern of the projected image 34 remains at a distance d, and the projected image 3 remains at a distance yd from the mark 31 in the X direction.
Therefore, the mark 21 for the exposure area 5a of the reticle 5 remains.
, 21' is arranged in the circuit pattern area 7a of the wafer 7.
If it is similar to the arrangement of marks 30 and 31 for They are shifted by xd and yd in the directions, respectively. Therefore, exposure must be performed after the stage 8 has been advanced by xd and yd. If you still wish to make this feeding operation unnecessary, you can set the mark 21 shown in FIG. 8(a) by shifting it by xd- in the X direction, and by shifting the mark 21' by only yd- in the X direction. . However, K
is the reciprocal of the magnification of the projection lens B (K=10 in the case of a 1/10 reduction lens). According to this sixth embodiment, the images of the marks 21 and 21' of the alignment stopper reticle 5 are not transferred into one circuit pattern area 7a on the circuit pattern 7, and the image of the mark 21, 21' of the alignment stopper reticle 5 is not transferred into one circuit pattern area 7a on the pattern area. Since the pattern is transferred onto a so-called street line, there is an advantage that there is no need to secure a prohibited area for the circuit pattern on the reticle 5. As explained in each of the above examples, X-ALG103 and Y-A
An alignment method can also be implemented in which the LG 104 is used to detect alignment marks 30, 51, etc. on the wafer 7, and then the stage 8 is moved from that position by a certain distance ΔX, Δy in the x, y, and X directions to perform exposure printing. To do this, the positions of the photographed images of the marks 21 and 21' provided on the reticle 5 are set using an opening (X mark 2) fixed to the stage 8.
7a, Y mark 27b, etc.) is used for detection. Then move the stage 8 a distance ΔX from that position. At the position moved by Δy, use the reference mark 27 to
The detection center of ALσ10 and Y −ALG104 may be adjusted. Therefore, the position of the alignment mark provided on the wafer is virtually unlimited. In the second embodiment described above, the slit-shaped mark 27c and the X mark'/! shown in FIG. 7a in the X direction, or center deviations in the X direction between the mark 27d and the Y mark 27b, or in the sixth embodiment, the slit-shaped mark 27c and the X mark 27
.. Sa, the distance between marks 27d and Y was off from xd.
The 1111 distance with mark 27b is off from yd.
j-, the following procedure may be performed assuming that the amount of deviation (error) is known in advance. That is, mark 27
c, Detect the image position of the mark on the reticle 5 using 27a.
j31. After correcting the movement of the stage 8 by the amount of error from the X-ALG103. Y-ALGI04
Adjust the detection center. In this way, the X mark 27a and Y mark 27 that were generated when the reference mark 27 was manufactured
b. The errors of the marks 27e and 27d by the own device do not cause any trouble, and accurate alignment of 75 balls is achieved. In each of the embodiments of the present invention, the printing was performed using violet light or ultraviolet light, and the explanation was limited to using He-Ne laser light with a wavelength of 633 nm for TTL alignment. It is not necessarily necessary to use laser light for this purpose; it is only necessary to use a strong light source. However, the wavelength of the alignment stopper is not limited to red; it may be any wavelength to which the photoresist is not sensitive, or it may be, for example, a semiconductor diode in the infrared region. Although a colored glass filter 29 is provided between the photoelectric element 28 and the laser scanning optical system of the For example, the center of the projected image of the mark 21, 21' on the reticle 5 is detected by comparing it with a certain level of the light intensity distribution. However, the same effect can be obtained by using other methods such as finding the center of gravity of the image intensity distribution, or finding the peak value by differentiation.The alignment optical system also uses a gicroic mirror. There is no need to limit the method to using 10, and it is also possible to use an imaging lens, prism, optical path length correction optical system, etc. that corrects chromatic aberration with the projection lens 6.The laser spot light on the wafer is scanned by simple harmonic scanning. Although this is explained in the case of X mark 27a,
It is preferable to use an elongated strip-shaped spot light to match the overall shape of the X mark 27b, mark 30°61, etc., because this improves the S/N ratio of the photoelectric element 20.28 and achieves alignment with high resolution. be. Furthermore, the method is not limited to vibrating and scanning the laser spot light; it is also possible to detect alignment marks, X marks, and X marks on the wafer by scanning (sweeping) the stage 8 without vibrating the spot light itself. ,
In this case, each mark will be detected by detecting the maximum value of the output signal of the photoelectric element 20. In each of the above embodiments, the relative positions of the reticle 5 and the projection lens 6 are assumed to be immovable. By the way, some projection exposure apparatuses have a method of aligning the wafer and the reticle by slightly moving the reticle in the x and y directions with respect to the optical axis of the projection lens. An embodiment in which the present invention is applied to a device of this type will be described below with reference to FIG. 13. FIG. 16 shows that the reticle 5 is set on a movable holder 203 and the holder 206 is moved between an
This is a schematic diagram showing an embodiment in which positioning is performed by slight movement in the x and y directions. ing. In FIG. 13, the interface 101 is the same as the interface 101 in FIG. 4, and only the portion that provides a control signal for driving the reticle x and y to the servo circuit 204 based on the detection input from the photoelectric element 28 is shown. This is an indication. In this embodiment, first, the stage 8 (Ueno 7) and the reticle 5 are pre-aligned so that the projected image of the exposure area 5a of the reticle 5 and each circuit pattern area 7a on the Ueno Z are almost aligned. state. Next, the control system X-ALG103 (Y-AL
The vibration center of the laser spot light of G104:) is located at the X-mark 27a (X-mark 27b
) move stage 8 so that it matches The stage 8 digit IW at that time becomes the reference position. Assuming that the reference mark 27 is of the first embodiment, the holder supporting the reticle 5 is slightly moved in the X direction so that the image projected by the mark 210 of the reticle 5 and the X mark 27a coincides with the X mark 27a. Once they match, the servo system is turned off to fix the position of the holder 206 in the X direction (2), and then the servo control is performed in the same manner so that the image of the mark 21' and the X mark 27b match to determine the position in the Y direction. By the above procedure, X-AL as an alignment means
Detection center by alignment light (laser spot light) of GI03 and Y-ALG104 and mark 2 of reticle 5
In the printing of 1.21', the relative positional relationship with the projected image is adjusted using light or light having an approximate wavelength. Thereafter, the stage 8 is moved, and the relative positions of the reticle 5 and the wafer 7 are aligned using each alignment mark on the wafer 7, and printing is performed using a step-and-repeat method. If the reticle 5 is moved slightly in this way to calibrate the detection center of the alignment using the laser beam, the advantage is that the precision of the actuator of the reticle 5 and its servo system is not required as strictly as long as the reduction projection method is used. can get. To summarize each of the embodiments of the present invention, a projection optical system is provided on the stage 8 and is used as a projection optical system using light of an exposure wavelength (the wavelength of light for printing) or a wavelength approximately equal to it (wavelength: 1.). a photoelectric detector (photoelectric element 28) that detects the image of the mark 21, 21' on the mask (reticle 5) projected through the projection lens 6; a reference mark 27 (provided on the stage 8);
X mark 27a,
Irradiate 30 and 31 (key marks), and 8 mark 3
0.31 for alignment (vibration mirror 16, beam splitter 14
.. Converging lens 15. Horizontal flat glass 16, reflective mirror 1
7. Filter 18. Including lens 19° and photoelectric element 20 tr X -ALG 103. Y-ALG104
) and ; The position of the stage 8 when the photoelectric element 28 detects the image of the mark 21.21' is set as the reference position, and the laser beam of wavelength "2 and the mark 27 are A tilt control system (driving circuit 3
01. PSD302. A servo circuit 606) is provided. As a result, with respect to the position of the image of the mark 21° 21' detected by the light of wavelength λ1, that is, Ice-N, the light of wavelength λ2, that is, Ice-N
The alignment detection center (vibration center) matched by the e-laser light spot is associated with the projection lens 6 by correcting the chromatic aberration. Further, as the correction means, a laser beam of wavelength λ2 and reference marks 27 (X mark 27a, Y mark 27b) are used.
) so that the photoelectric element 28 detects the image of the mark 21.21' using the position of the stage 8 when the reference mark 27 matches the detection center for alignment as the reference position. Even if (the reticle 5) is slightly moved, the position of the image of the mark 21, 21' and the detection center for alignment can be correlated by correcting the chromatic aberration of the projection lens 6. As described above, according to the present invention, the projected image of the mark provided on the mask is detected by the photoelectric detector (
Since it is directly detected by the photoelectric probe 28), there is no need for an optical system that detects the projected image of the mark as a reflected image via a projection optical system. Therefore, the positions of the mask and the stage can be correlated extremely accurately without the influence of the OTF of the detection optical system or the influence of flare caused by design dust, etc. I am impressed by the effect of extremely precise positioning. It goes without saying that similar effects can be obtained even when the present invention is applied to a projection exposure apparatus equipped with off-axis alignment means.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例の光学系のイ1N成を示す模
式図、第2図はレチクルの一例を示す平面図、第5図(
a) (b)はステージ上の基準マーク部分を示す平面
図とその人−A′矢視断面図、第4図は露光装置制御系
の一例を示すブロック図、第5図はター°ザ光振動制御
系のブロック図、第6図(a) (b)は光電素子の検
出特性線図、第7図はウェハ上のマークを示す拡大図、
第8図(a)はレチクルのマークの別の例を示す平面図
、第8図(b)は前回のマークに対応するウニ/・上の
マークを示す拡大図、第9図はステージ上の基準マーク
の別の例を示す平面図、第10図はウェハ上のマーク像
の結像の一例を示す拡大図、第11図はステージ上の基
準マークのさらに別の例を示す平面図、第12図はウェ
ハ上 、のマーク像の結像のもうひとつの例を示す拡大
図、第16図は本発明のもうひとつの実施例を示す模式
図である。 1・・・光源、2・・・コンデンサレンズ、6・・・シ
ャッタ、4・・・露光用照明光学系、5・・・レチクル
、6・・・投影レンズ、7・・・ウェハ、8・・・ステ
ージ、9・・・レーザ干渉計、10・・・グイクロイッ
クミラー、11・・・ター−1’l、12・・・ビーム
エキスバフ ター 、13・・・振動鏡、14・・・ビ
ームスプリッタ、15・・・収束レンズ、16・・・平
行平板ガラス、17・・・反射ミラー、18・・・空間
フィルター、19・・・レンズ、20・・・光電素子、
21・・・マーク、22・・・ランプ、26・・・ハー
フミラ−124・・・シャッター、25・・・レンズ、
26・・・反射ミラー、27・・・基準マーク、28・
・・光電素子、29・・・色ガラスフィルタ、100・
・・マイクロプロセッサ(CPU)、101・・・イン
ターフェース、102・・・レチクルアライメント制御
系、106・・・Y軸アライメント系、104・・・X
軸イメント系、105・・X軸駆動部、106・・・Y
軸、駆動部、107・・・θ回転駆動部、10B・・・
Z軸駆動部、109・・・焦点検出系、110・・・X
 1lilj干渉計、111・・・Y軸干渉計、201
・・・X軸駆動部、202・・・X軸駆動部、203・
・・Σ)くルダ、204・・・サーフ1ζ回路、500
・・・発振器、7IO1・・・駆動回路、ろ02・・・
同11J]検波回路、ろ06・・サーボ回路。 代理人 弁理士  木 村 三 朗 第1 区 □2 第2四 第3図 /f=4図 、+5図 13 オ6図 オフ図 n 、+8図 オ9図 第11図
FIG. 1 is a schematic diagram showing an I1N configuration of an optical system according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view showing an example of a reticle, and FIG.
a) (b) is a plan view showing the fiducial mark portion on the stage and a sectional view taken from the person-A' arrow, FIG. 4 is a block diagram showing an example of the exposure apparatus control system, and FIG. A block diagram of the vibration control system, Figures 6(a) and 6(b) are detection characteristic diagrams of the photoelectric element, and Figure 7 is an enlarged view showing marks on the wafer.
Fig. 8(a) is a plan view showing another example of the mark on the reticle, Fig. 8(b) is an enlarged view showing the mark on the urchin/・ corresponding to the previous mark, and Fig. 9 is a plan view showing another example of the mark on the reticle. FIG. 10 is a plan view showing another example of the reference mark; FIG. 10 is an enlarged view showing an example of the formation of a mark image on the wafer; FIG. 11 is a plan view showing still another example of the reference mark on the stage; FIG. 12 is an enlarged view showing another example of forming a mark image on a wafer, and FIG. 16 is a schematic view showing another embodiment of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Light source, 2... Condenser lens, 6... Shutter, 4... Illumination optical system for exposure, 5... Reticle, 6... Projection lens, 7... Wafer, 8... ... Stage, 9... Laser interferometer, 10... Guicroic mirror, 11... Tar-1'l, 12... Beam extractor, 13... Oscillating mirror, 14... - Beam splitter, 15... Converging lens, 16... Parallel flat glass, 17... Reflection mirror, 18... Spatial filter, 19... Lens, 20... Photoelectric element,
21...Mark, 22...Lamp, 26...Half mirror 124...Shutter, 25...Lens,
26... Reflection mirror, 27... Reference mark, 28.
...Photoelectric element, 29...Colored glass filter, 100.
...Microprocessor (CPU), 101...Interface, 102...Reticle alignment control system, 106...Y-axis alignment system, 104...X
Axial element system, 105...X-axis drive unit, 106...Y
Shaft, drive unit, 107...θ rotation drive unit, 10B...
Z-axis drive unit, 109...Focus detection system, 110...X
1lilj interferometer, 111...Y-axis interferometer, 201
...X-axis drive section, 202...X-axis drive section, 203.
...Σ) Kuruda, 204...Surf 1ζ circuit, 500
...Oscillator, 7IO1...Drive circuit, Ro02...
11J] Detection circuit, Ro06... Servo circuit. Agent Patent Attorney Sanro Kimura 1st Ward □2 24th Figure 3/F = 4 Figure 13, +5 Figure 13 O Figure 6 Off Figure n, +8 Figure O 9 Figure 11

Claims (1)

【特許請求の範囲】 <1)  W露光物を載置して2次元移動可能なステー
ジと;マークが描かれたマスクを所定の露光波長の光で
照明する照明手段と;該照明されたマスクの像を被露光
物上に投影するための投影光学系とを有する露光装置に
おいて、 前記ステージとマスクとの相対的な位置を対応付けるた
めに、前記投影光学系を介して前記露光波長と実質的に
等しい波長の光で投影されたマスクのマーク像を検出す
る光電検出器を前記ステージに設けたことを特徴とする
投影型露光装置。 (2)  前記ステージは光の透過部と反射部とから成
る基準マークを有し、前記光電検出器は普蒼葦該基準マ
ークの透過部を通ったマスクのマーク像を検出するよう
に、前記ステージに埋設されていることを特徴とする特
許請求の範囲第1項に記載の投影型露光装置。
[Scope of Claims] <1) A stage capable of two-dimensional movement on which a W exposure object is placed; illumination means for illuminating a mask on which a mark is drawn with light of a predetermined exposure wavelength; and the illuminated mask. In an exposure apparatus having a projection optical system for projecting an image of an image onto an object to be exposed, in order to associate the relative positions of the stage and the mask, the exposure wavelength and substantially 1. A projection type exposure apparatus characterized in that the stage is provided with a photoelectric detector for detecting a mark image of a mask projected with light having a wavelength equal to . (2) The stage has a reference mark consisting of a light transmitting part and a light reflecting part, and the photoelectric detector is configured to detect the mark image of the mask that has passed through the light transmitting part of the reference mark. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the projection exposure apparatus is embedded in a stage.
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