JPS60115225A - Observation apparatus - Google Patents

Observation apparatus

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Publication number
JPS60115225A
JPS60115225A JP58223541A JP22354183A JPS60115225A JP S60115225 A JPS60115225 A JP S60115225A JP 58223541 A JP58223541 A JP 58223541A JP 22354183 A JP22354183 A JP 22354183A JP S60115225 A JPS60115225 A JP S60115225A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical system
observation device
scanning
alignment mark
beam splitter
Prior art date
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Pending
Application number
JP58223541A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akiyoshi Suzuki
章義 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP58223541A priority Critical patent/JPS60115225A/en
Publication of JPS60115225A publication Critical patent/JPS60115225A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable to scan an alignment mark in the direction at the right angle to the arranging direction thereof and observing it with natural condition by providing a 90 deg. image rotator to any one of the first and second optical systems. CONSTITUTION:The light from the laser 1 is scanned in lateral by a rotating polygonal mirror 3. The scanning lights 110 spatially divided by a prism 25 is rotated for 90 deg. in the scanning direction by 90 deg. image rotators 7, 7a. The scanning light sent from the image rotators 7, 7a passes a lens 8, a beam spliter 9, an objective lens of microscope 11 and scans in vertical an alignment mark F of reticle 12 and also scans in vertical an alignment mark of wafer 13. The light reflected from the alignment mark of wafer 13 and reticle 12 lighted by the scanning beam and light for lighting enters again the objective lens 11. Thereby, the alignment marks of reticle and wafer are read by a light detector 18.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明ij、物体の位置合わせに際しアライメントマー
クを観察するための観察装置およびこの観察装置を使用
した半導体素子製造用アライナ−に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an observation device for observing alignment marks during alignment of objects, and an aligner for manufacturing semiconductor devices using this observation device.

良く知られているとおシエO、L8工は複舵な回路パタ
ーンを何層に本重ね合わせる事により製作される。半導
体素子の高速化、高密度化に伴い回路パターンの線幅は
微細化の一途を辿)。
The well-known Toshie O and L8 constructions are manufactured by overlapping several layers of double-rudder circuit patterns. As semiconductor devices become faster and more dense, the line width of circuit patterns continues to become smaller).

それにつれて重ね合わせ精度もサブミクロンオーダーの
高度なものが要求されている。この様な高精度化、微細
化に対応するアライナ−として、例えばステッパーと呼
ばれるステップアンドリピート方式のアライナ−が知ら
れている。
Accordingly, high overlay accuracy on the order of submicrons is required. A step-and-repeat type aligner called a stepper, for example, is known as an aligner that can accommodate such high precision and miniaturization.

ステッパーでは縮小又は等倍でレチクル上にあるパター
ンをウェハー上に投影転写する。乙の際、投影転写を行
う光学系の制約から露光面積が制限される。ウェハーの
全面に亘って露光するためには、パターンの焼き付けを
行ってはステップしてウェハーを動かし、又ウェハーの
新たな領域にパターンの焼き付けを行うという動作を繰
シ返すのである。ウェハーの大型化が進んで来る&でつ
れ、必要とされるステップ数は増加し、処理時間が増大
する。一方スチツパ−で順次パターンの焼き付けを行う
ためには焼き付けに先立ってレチクルとウェハーの領域
部分との相対的な位置合わせがなされていなければなら
ない。そのためのどの様な方式で位置合わせを行うかは
アライメント精度およびアライメント時間の点から極め
て、重要である。レチクルとウェハーの領域部分との位
置合わせの方式としては先づオファ、クシス方式といっ
て焼き付けを行う位置から離れた所で予め位置決めをし
、その後はレーザー干渉計の精度を頼りにして焼き付け
を行っていくやシ方がある。但しこの方式は高速である
反面、焼き付けを行う位置で直接位置合わせ状態を確認
できない事、工程を経ていくに従ってウェハ一番C生ず
る非線型な物理的な すなわち場所的な伸縮に対処でき
ない事、ステージの動きのモニターの精度が誤差要因に
なる事といった欠点がある。
The stepper projects and transfers the pattern on the reticle onto the wafer at reduced or equal magnification. In this case, the exposure area is limited due to constraints on the optical system that performs projection transfer. In order to expose the entire surface of the wafer, the pattern is printed, the wafer is moved in steps, and the pattern is printed on a new area of the wafer, which is repeated. As wafers become larger and larger, the number of steps required increases and processing time increases. On the other hand, in order to sequentially print patterns with a stippler, the reticle and the area of the wafer must be aligned relative to each other prior to printing. The method by which alignment is performed is extremely important in terms of alignment accuracy and alignment time. The method of aligning the reticle with the area of the wafer is the Offer/Xis method, which first positions the reticle at a location away from the printing position, and then relies on the accuracy of the laser interferometer to carry out the printing. There is a way to go. However, although this method is high-speed, it is not possible to directly check the alignment state at the position where the printing is performed, it is not possible to deal with the non-linear physical expansion and contraction of the wafer that occurs as the process progresses, and the stage The disadvantage is that the accuracy of the movement monitor becomes a factor of error.

一方、これに対して実際に焼き付けを行う位置又はその
近傍で投影光学系を通してウエノ・−を観察し、レチク
ルとウェハーとのアライメントを行うTTL方式がある
。TTL方式を用いると前述のウェハーの歪みやステー
ジ精度の影響を免れる事ができるので、レチクルとウェ
ハーとのアライメント精度の向上が期待できる。
On the other hand, there is a TTL method in which the wafer is observed through a projection optical system at or near the position where printing is actually performed, and the reticle and wafer are aligned. When the TTL method is used, it is possible to avoid the effects of the wafer distortion and stage accuracy described above, so it is expected that the alignment accuracy between the reticle and the wafer will be improved.

TTL方式に関してはレーザービームの走査を用いる方
法が従来公知技術として知られている。
Regarding the TTL method, a method using laser beam scanning is known as a conventional technique.

本件出願人の出願である特開昭54−55562号はそ
の一例である。第1図はこの方式の簡単な実施例を示し
たものであるが、一つのレーザー光源1からの光を左右
2本の対物レンズ11に対して分割し、2ケ所でレチク
ル12とウェハー13の位置ずれを検出する。2ケ所で
ずれ量を検知する事にょ)平行移動(x+ y )と回
転も)という2種類の位置ずれをレチクル、ウェハーの
一方を仙に対して移動させることによって補正すること
ができる。
JP-A-54-55562, filed by the present applicant, is one example. FIG. 1 shows a simple embodiment of this method, in which the light from one laser light source 1 is divided into two left and right objective lenses 11, and the reticle 12 and wafer 13 are separated at two locations. Detect positional deviation. By detecting the amount of misalignment at two locations, two types of misalignment, parallel translation (x+y) and rotation) can be corrected by moving either the reticle or the wafer relative to the center.

図中1はレーザー、2#:tレーザー系のピント出しを
行う集光レンズ、3は回転多面鏡、4#′if−θレン
ズ、5はビームスプリッタ−である。
In the figure, 1 is a laser, 2# is a condenser lens for focusing the t laser system, 3 is a rotating polygon mirror, 4 is a #'if-θ lens, and 5 is a beam splitter.

レーザー1を出た光が回転多面鏡3の回転に従って走査
を行い、ビームスプリツー’ −5以下+7)光学系4
で入っていく。6けフィールドレンズ、25は視野分割
プリズムであり−、プ!JズA25は走査レーザー光を
2つの光路1で分割する。この点においてプリズム25
け視野および空間分割プリズムということができる。7
は偏光ビームスグリツタ−18はリレーレンズ、?Fi
ビームスプリッターで、仁れらの部材を反射又は通過し
た光が対物レンズ11に入シ物体面上で結像し、走査を
行う。瞳結像レンズ14からディテクター18に至る系
は光電検出系である。15は色フイルタ−,16Fi空
間周波数フィルターで、正反射光を速断し、光電検出用
の散乱光をとシ出す役目をする。17はコンデンサーレ
ンズである。光源19、コンデンサーレンズ20%色フ
ィルター21は照明−光学系を構成し、エレクタ−22
、接眼レンズ23は観察光学系を構成する。この光学系
の作用については特開昭54−55562号中&C詳述
されているのでここでは省略する。この実施例において
は光量を有効に用いる丸め、走査レーザー光が、レチク
ル及びウェハーの共役面番て置かれた視野分割プリズム
25によって振れ巾を左右に分割されている。
The light emitted from the laser 1 scans according to the rotation of the rotating polygon mirror 3, and the beam splitter' -5 or less +7) Optical system 4
I'm going in. 6 field lenses, 25 is a field-of-view dividing prism. J's A25 divides the scanning laser beam into two optical paths 1. At this point prism 25
It can be said to be a field-of-field and space-dividing prism. 7
is the polarizing beam sinter 18 is the relay lens, ? Fi
The light reflected or passed through these members by the beam splitter enters the objective lens 11, forms an image on the object surface, and performs scanning. The system from the pupil imaging lens 14 to the detector 18 is a photoelectric detection system. Reference numeral 15 denotes a color filter and a 16Fi spatial frequency filter, which serves to rapidly cut off specularly reflected light and output scattered light for photoelectric detection. 17 is a condenser lens. A light source 19 and a condenser lens 20% color filter 21 constitute an illumination-optical system, and an erector 22
, the eyepiece lens 23 constitutes an observation optical system. The operation of this optical system is described in detail in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-55562, so it will not be described here. In this embodiment, the rounding and scanning laser beam, which uses the amount of light effectively, is divided in its deflection width to the left and right by a field dividing prism 25 placed at the conjugate plane of the reticle and the wafer.

走査線は視野分割プリズムの稜線と直交している。プリ
ズム25によって空間分割されたそれぞれの走査ビーム
は対物レンズ11に入射され、レチクル12のアライメ
ントマークyを矢印方向に走査する。
The scanning line is orthogonal to the ridgeline of the field dividing prism. Each of the scanning beams spatially divided by the prism 25 enters the objective lens 11 and scans the alignment mark y on the reticle 12 in the direction of the arrow.

アライメントを行うための顕微鏡系、即ちアライメント
スコープの茸電検出以外のもう−り重要な機能は観察機
能である。特にレチクルとウェハーの合致状態のモニタ
ー、或いはレチクルの初期設定の確認等、観察機能はア
ライメントスコープに対して欠く事のできない要素であ
ると言える。観察光学系としてアライメントスコープが
望まれるのは観察できる像が自然に見易い形で見えると
いう事である。
The other important function of the microscope system for alignment, that is, the alignment scope, other than the detection of mushroom electricity is the observation function. In particular, the observation function can be said to be an indispensable element for an alignment scope, such as monitoring the matching state of the reticle and wafer or checking the initial settings of the reticle. What is desirable about an alignment scope as an observation optical system is that the observable image can be seen in a natural and easy-to-see form.

第1図の様な実施形態をとった場合に接眼レンズ23で
観察される像視野の関係を第2図に示す。図中31が視
野の分割線となる視野分割プリズム25の稜線、52は
レーザービームの走査線、53は右側の対物レンズに対
応する視野、34は左側の対物レンズに対応する視野で
ある。100はアライメントマークを単にrという文字
で示したものである。第2図位示す如く顕微鏡視野では
レチクルの左のマークは右視野に、右のマークは左視野
に、又、マークはそれぞれ正立像として観察される。ア
ライメントマークは半導体素子を製造する過程では役に
立つが、半導体の実素子として実際の回路機能を果すわ
けでは無いから、ウェハーの処理が終った時点ではアラ
イメントマークの部分はデッドスペースになる。従って
アライメントマークの占有エリアは実素子の収率を高め
る意味でなるべく小さい事が望ましい。第3図に示した
様なレチクル12(又はマスク)がある時、アライメン
トマークを各チップ1010間のスクライプ線の中に収
容すると、アライメントマーク自体によるデッドスペー
スはなくなシこの問題は解決される。この場合、レーザ
ー光による走査が7ライメントマークを結ぶ方向(以下
本明細書中において横方向と定義する)なので、アライ
メントマークはレチク・ルの中心線に近接した横方向の
スクライプ線の中に収容される様にすれば良い。このよ
うにアライメントマークをレチクルの中心線にできる限
シ近づけるのはレチクルとウェハーとのアライメント精
度を高めるためである。
FIG. 2 shows the relationship between the image fields observed through the eyepiece lens 23 when the embodiment shown in FIG. 1 is employed. In the figure, numeral 31 is the ridge line of the field dividing prism 25, which is a dividing line of the field of view, 52 is the scanning line of the laser beam, 53 is the field of view corresponding to the right objective lens, and 34 is the field of view corresponding to the left objective lens. 100 is an alignment mark simply indicated by the letter r. As shown in the second figure, in the microscope field of view, the left mark of the reticle is observed in the right field of view, the right mark in the left field of view, and each mark is observed as an erect image. Alignment marks are useful in the process of manufacturing semiconductor devices, but they do not perform any actual circuit function as actual semiconductor elements, so the alignment marks become dead space when wafer processing is finished. Therefore, it is desirable that the area occupied by the alignment mark be as small as possible in order to increase the yield of actual devices. When there is a reticle 12 (or mask) as shown in FIG. 3, if the alignment mark is accommodated in the scribe line between each chip 1010, there will be no dead space due to the alignment mark itself, and this problem will be solved. . In this case, since the scanning by the laser beam is in the direction that connects the seven alignment marks (hereinafter defined as the lateral direction in this specification), the alignment marks are accommodated in the lateral scribe line close to the center line of the reticle. Just do what you want. The purpose of bringing the alignment mark as close as possible to the center line of the reticle is to improve the alignment accuracy between the reticle and the wafer.

しかしながら、特に縮小屋のステッパーの様な場合、レ
チクル全体が1個のチップに対応し、スクライブ線が周
辺部にしか存在しない場合が起こる。°第4図にレチク
ル上に1チツプしか存在しない場合の例を示す。図中斜
線を引いて示したのが72イメントマーク102,10
3の部分である。すなわち、レーザー走査が横方向であ
るとアライメントマークは斜線102、若しくは103
の部分に形成することが考えられる。しかしながら10
3の部分に7ライメントマークを位置させた場合、レー
ザー走査光が横方向のためアライメントマークがはみだ
す部分が大きくなる。このことは例えばスクライブ線の
巾が大きくなることを意味しておシ、チップの収率に重
大な影響を与える。1020部分くアライメントマーク
を設けた場合、上述の場合に比してレーザーの是査巾及
び位置の制御はラフに行なえるが、中央部にアライメン
トマークが位置している比してアライメントマークが上
部にかたよって位置しているため、下部のアライメント
ずれ−り部分104を中央部に位置させ、かつアライメ
ントマーク部分を縦長にとって、レーザー光の走査を縦
方向にすることによって上述の問題るにはレーザーを含
む系1,2.3を90°回転させ、かつ巾広いレーザー
ビームをプリズム31の稜線を走査方向と直角に交わる
稜線で2分することによって2本の走査ビームを得てい
たが、この例ではレーザービームの走査線を走査方向に
一ザービームを走査方向に沿って2分しているので、走
査ビーム光量が半減する点、常時ブリ31以降に単に9
0°回転イメージローチーターを挿入することによって
横方向走査を縦方向走査に変換することが可能である。
However, especially in the case of a reduction shop's stepper, there are cases where the entire reticle corresponds to one chip and the scribe line exists only at the periphery. 4 shows an example where only one chip exists on the reticle. The shaded lines in the figure are 72 imment marks 102, 10.
This is part 3. That is, when the laser scan is in the horizontal direction, the alignment mark is a diagonal line 102 or 103.
It is conceivable to form it in the part. However, 10
When the 7 alignment marks are located in the portion 3, the portion where the alignment marks protrude becomes large because the laser scanning light is in the horizontal direction. This means, for example, that the width of the scribe line increases, which has a significant impact on the chip yield. If the alignment mark is set at 1020 parts, the laser scanning width and position can be controlled more roughly than in the case described above, but compared to the alignment mark located at the center, the alignment mark is located at the upper part. Therefore, the above-mentioned problem can be solved by positioning the lower misaligned portion 104 in the center, making the alignment mark portion vertically long, and scanning the laser beam in the vertical direction. Two scanning beams were obtained by rotating systems 1 and 2.3 containing In the example, the scanning line of the laser beam is divided into two along the scanning direction, so the scanning beam light intensity is halved, and after 31, it is only 9
It is possible to convert a horizontal scan to a vertical scan by inserting a 0° rotated image low cheater.

しかしな−7fらこの様な場合、レチクルからの反射光
もこの90@回転イメージローチーターを通過し接眼像
23に入るため、アライメントマークy自体−4190
’回転され自然の観察状態ではなくなってしまう。
However, in such a case as -7f, the reflected light from the reticle also passes through this 90@rotating image low cheater and enters the eyepiece image 23, so the alignment mark y itself -4190
'It is rotated and is no longer in its natural state of observation.

本発明は上述の点を考慮して発明されたものである。The present invention has been developed in consideration of the above points.

従って、本発明の目的はアライメントマークをアライメ
ントマークの配列方向と直角な方向に走査し、かつアラ
イメントマークを自然な状明の第1実施例を示す図であ
る。
Therefore, an object of the present invention is to provide a first embodiment in which alignment marks are scanned in a direction perpendicular to the arrangement direction of the alignment marks and the alignment marks are made in a natural state.

レーザー1からの光は回転多面鏡3によって横゛方向に
走査される。25は走査方向番て対して稜線31が直角
にクロスする様に配置されたプリズムである。このプリ
ズムの屋根面は反射膜が形成されている。そしてこの屋
根面又はその近傍にレーザー1からの光はレンズ2.4
GICよって結像されている。空間分割されたそれぞれ
の走査光110は90°イメージローチーターフ、7a
によってその走査方向が90°回転される。尚90゜イ
メージローチーターは反射面斜面を有するプリズムとこ
の反射斜面に対して斜面方向力;90゜回転シティる偏
光ビームスグリツタ−を有するガラスブロックから構成
されている。尚、この90″イメージローチーターの他
のタイプのものであっても良い。イメージローチーター
〃)らの走査光はレンズ8、ビームスプリッタ−9、顕
微鏡対物レンズ11を通過して不図示のレチクルホルダ
ーに保持されたレチクル12のアライメントマークFを
縦方向に走査する。尚、このレチクA/12とプリズム
25は共役の関係である。第1図と同様にレチクル12
の下方向tCは投影レンズ29とウエノ・−13が配さ
れて込る。
The light from the laser 1 is scanned in the lateral direction by a rotating polygon mirror 3. Reference numeral 25 denotes a prism arranged so that its ridgeline 31 crosses at right angles to the scanning direction. A reflective film is formed on the roof surface of this prism. The light from the laser 1 is transmitted through the lens 2.4 on or near this roof surface.
Imaged by GIC. Each of the spatially divided scanning beams 110 has a 90° image lochie turf, 7a.
The scanning direction is rotated by 90°. The 90° image rotor cheater is composed of a prism having a reflective slope and a glass block having a polarizing beam sinter that rotates by 90° with respect to the reflective slope. Note that other types of image low cheaters may be used.The scanning light from the image low cheaters passes through a lens 8, a beam splitter 9, and a microscope objective lens 11 to a reticle (not shown). The alignment mark F of the reticle 12 held in the holder is scanned in the vertical direction.The reticle A/12 and the prism 25 are in a conjugate relationship.Similarly to FIG.
In the downward direction tC, the projection lens 29 and Ueno-13 are arranged.

従ってレチクル12の72イメントマークFを走査した
光は同様にウエハ−13のアライメントマークも縦方向
に走査する。19,20.21はアライメントマーク部
を対物レンズ11を通して照明する照明系である。走査
ビーム及び照明光によって照明されたウェハー13、レ
チクル12のアライメントマークからの光は再び対物レ
ンズ11に入射する。このアライメントマークからの光
は部材9.8を通過してガラスプ四ツク7に入射する。
Therefore, the light that scans the 72-dimensional mark F on the reticle 12 also scans the alignment mark on the wafer 13 in the vertical direction. 19, 20, and 21 are illumination systems that illuminate the alignment mark portion through the objective lens 11. Light from the alignment marks on the wafer 13 and reticle 12 illuminated by the scanning beam and illumination light enters the objective lens 11 again. The light from this alignment mark passes through member 9.8 and enters the glass pop-up 7.

しかしながら戻って来た光のレンズ29内に配されたψ
板111を2度通過することによって走査ビームに対し
て90°回転している。従って、偏光ビームスプリッタ
−7を通過する。尚、λ/4板の配置位置は投影レンズ
の中に限られるものではなく、偏光ビームスプリッタ−
7とウェハー13の間であれにどこでも良い。
However, the ψ placed inside the lens 29 of the returned light
By passing through plate 111 twice, it has been rotated 90° relative to the scanning beam. Therefore, it passes through the polarizing beam splitter 7. Note that the placement position of the λ/4 plate is not limited to the projection lens, but may also be placed within the polarizing beam splitter.
Anywhere between 7 and 13 is fine.

偏光ビームスプリッタ−をアライメントマークからの光
が通過することKよって、これ等の光は走査ビームの光
路と異なった光路を進行する。すなわち、これ等の光は
90’イメージローチーターを通過しない。偏光ビーム
スグリツタ−7を通過した光はミラー43によって稜線
51を有するダハプリズム41に向けられる。このダハ
プリズム41け2本の対物レンズ11がらの光を統合す
るものである。尚このダハプリズムの面はレチクル12
と共役面である。そしてこの面に形成されるレーザー走
査線の方向はダハプリズム41の稜線と平行である。何
故ならこの像を形成する光は90@イメージローチータ
ーを通過していない゛からである。従って、イメージロ
ーチーターフ、7aIfiFij 7に対するにあたか
も2つのダハプリズム25.41をその稜線が直交する
ように配置したと同等の作用を行う。そしてこの倒立像
は顕微鏡接眼系42,22.25によって正立倫として
観察される。又、半透鏡45を通過した光はレンズ14
,16.17及び散乱光だけを通過させる空間フィルタ
ー15を通して光検出器18に向けられる。従ってこの
光検出018によって光ビームによって走査されたレチ
クル及びウェハーのアライメントマークは読み取られる
。この読み取り信号は第1図と同様に、演算処理回路に
よって位置ずれ量が検出され、このずれ量を補正する喪
めのX、Y、Q、方向にウエノ1−チャック13′をモ
ーター等で移動させ、レチクル、ウェハーを所望の位置
関係にアライメントする。
Since the light from the alignment mark passes through the polarizing beam splitter, these lights travel along an optical path different from the optical path of the scanning beam. That is, these lights do not pass through the 90' image low cheetah. The light that has passed through the polarizing beam sinter 7 is directed by a mirror 43 to a roof prism 41 having a ridgeline 51. This roof prism 41 integrates the light from the two objective lenses 11. The surface of this roof prism is reticle 12.
is a conjugate plane. The direction of the laser scanning line formed on this surface is parallel to the ridgeline of the roof prism 41. This is because the light that forms this image does not pass through the 90@image low cheetah. Therefore, the effect on the image lochie turf 7aIfiFij 7 is the same as if two roof prisms 25, 41 were arranged so that their ridgelines were orthogonal. This inverted image is then observed as an upright image by the microscope eyepiece system 42, 22.25. Also, the light passing through the semi-transparent mirror 45 is transmitted through the lens 14.
, 16, 17 and is directed to a photodetector 18 through a spatial filter 15 that passes only the scattered light. Therefore, the alignment mark on the reticle and wafer scanned by the light beam is read by the photodetector 018. As in Fig. 1, this read signal is used to detect the amount of positional deviation by the arithmetic processing circuit, and move the Ueno 1-chuck 13' in the X, Y, and Q directions using a motor, etc. to correct this amount of deviation. and align the reticle and wafer in the desired positional relationship.

第8図に第6図の系の観察像を示す。観察すべきパター
ンは1というパターンである。視野分割プリズム41お
よび空間分割プリズム25の稜線が等制約に第7図の様
に光学的に直交している事によ)、左右に別れて存在し
ているパターンをきちんと横方向に並べる事ができる。
FIG. 8 shows an observed image of the system in FIG. 6. The pattern to be observed is the pattern 1. Because the ridge lines of the field dividing prism 41 and the space dividing prism 25 are optically perpendicular to each other as shown in FIG. can.

しかしながら、ダハプリズム25.41はその稜線が光
軸上に位置しているため、第8図から解るように左右側
視野がダハプリズム41の稜#j!51によって2分さ
れ、右視野及び左視野の横方向の全体が観察できない。
However, since the ridgeline of the roof prism 25.41 is located on the optical axis, as can be seen from FIG. 8, the left and right field of view is the ridge #j of the roof prism 41! 51, and the entire right and left visual fields cannot be observed in the horizontal direction.

この欠点を解決するにはダハプリズム25.41を光軸
からはずして、すなわち偏心、系にすることによって′
解決される。
To solve this drawback, remove the roof prism 25.41 from the optical axis, that is, make it an eccentric system.
resolved.

偏心光学系の作用を示す図を第10図に示す。A diagram showing the action of the eccentric optical system is shown in FIG.

第10図(a) ti通常の共軸系、すなわち第8図の
如く観察される場合の系で左側の光学系55aと右側の
光学系55bとを視野を合成する視野分割プリズム41
で合成している。ここでf:g9図の様に像左右側視野
を拡大するには55a、 55bの光学系の軸がプリズ
ム41の稜1flI51で交わらない様に第10図(b
)の様にΔずつずらしてやれば良い。この場合のすらし
の方向は視野分割プリズム410稜線51に直交する方
向である。
FIG. 10(a) ti A field dividing prism 41 that combines the fields of view of the left optical system 55a and the right optical system 55b in a normal coaxial system, that is, a system for observation as shown in FIG.
It is synthesized with Here, in order to enlarge the field of view on the left and right sides of the image as shown in figure f:g9, the axes of the optical systems 55a and 55b should not intersect at the edge 1flI51 of the prism 41 as shown in figure 10 (b).
), just shift it by Δ. The slanting direction in this case is a direction perpendicular to the ridgeline 51 of the field dividing prism 410.

第10図の様な偏も光学系の場合、左又は右の光学系5
5aおよび551)とエレクタ−22との偏心の影響番
てよシ像の悪化が生じることがある。
In the case of an optical system with polarization as shown in Figure 10, the left or right optical system 5
5a and 551) and the erector 22, deterioration of the alignment image may occur.

これを防止するため左右の視野が合成される位置での光
束がテレセントリックになっている事が望ましい。この
間の事情を第11図を用いて説明する。第11図(SL
)は光学系55を出た光束がテレセントリックでない場
合を示す。光学系の性能上、エレクタ−22の光軸上方
の光束の主光線はエレクタ−22の光軸に平行に入射す
るべきであるにもかかわらず斜めに入射している。第1
1図(1))は光学系55を出た光束がテレセントリッ
クな場合で、この時は、どの光束の主光線もエレクタ−
22の光軸に平行に入る。
To prevent this, it is desirable that the light beam at the position where the left and right visual fields are combined be telecentric. The situation during this time will be explained using FIG. Figure 11 (SL
) indicates the case where the light beam exiting the optical system 55 is not telecentric. Due to the performance of the optical system, the chief ray of the light beam above the optical axis of the erector 22 should be incident parallel to the optical axis of the erector 22, but it is incident obliquely. 1st
Figure 1 (1)) shows a case where the light beam exiting the optical system 55 is telecentric, and in this case, the chief ray of any light beam is telecentric.
It enters parallel to the optical axis of 22.

従って光学系55とエレクタ−22の合成については特
に問題がない。光学系55から出る光束がテレセントリ
ックで外い場合に#1il1図(c) GC示されるよ
うG(光学系55の後にフィールドレンズ56を挿入し
て主光線をテレセントリックにすれば良い。
Therefore, there is no particular problem in combining the optical system 55 and the erector 22. When the light flux emitted from the optical system 55 is telecentric, the chief ray may be made telecentric by inserting a field lens 56 after the optical system 55 as shown in FIG.

視野を合成する時のずれ量Δけ第10図の様にして実現
されるが、ダハプリズム25によるけられを防止し、上
下視野の観察を実現するには第12図(a)に示される
如く光学系55とエレクタ−22を予め定まった量d−
だけ、今度は視野分割プリズム41の分割線と同じ方向
k例えば接眼レンズ系42,22.25の全体を稜線5
1#で沿って上方向にずらしてやれば良い。図中61は
撮gR素子であるが@12図(す1て示される如く、光
学系55とエレクタ−22は稜線51と直交する方向に
は共軸とし1、検出する像面での観察位置をβdだけず
らしてやっても同様の事が実現される。
The shift amount Δ when combining the fields of view is realized as shown in Fig. 10, but in order to prevent the vignetting caused by the roof prism 25 and to realize the observation of the upper and lower fields, as shown in Fig. 12 (a). The optical system 55 and the erector 22 are adjusted by a predetermined amount d-
For example, move the entire eyepiece system 42, 22, 25 along the ridge line 5 in the same direction as the dividing line of the field dividing prism 41.
1# and shift it upward along the line. Reference numeral 61 in the figure is the image capturing gR element, but as shown in Figure @12, the optical system 55 and the erector 22 are coaxial in the direction orthogonal to the ridge line 51, and the observation position on the image plane to be detected is The same thing can be achieved by shifting by βd.

第6図の実施例では2つのダハプリズム25゜41を使
用し九が一個のダハプリズムでも本発明は実現できる。
In the embodiment of FIG. 6, two roof prisms 25.degree. 41 are used, but the present invention can be realized even with one roof prism.

第13図にその例を示す。An example is shown in FIG.

第6図の系と異なるのけプリズム型ビームスプリッタ−
43を反射してからの光路で共用するダハプリズム25
との間にプリズム130が挿入されている。プリズムの
挿入に伴う光路長の変化はレンズ131によって補正さ
れる。プリズム130による光路のずらし量は予めどれ
だけ偏心量を与えるかによ)決定される。
A prism type beam splitter that is different from the system shown in Figure 6.
Roof prism 25 shared in the optical path after reflecting 43
A prism 130 is inserted between the two. A change in the optical path length due to the insertion of the prism is corrected by the lens 131. The amount of shift of the optical path by the prism 130 is determined in advance depending on how much eccentricity is to be given.

なお5jI6図および@12i図に示された実施例にお
−ては、90@イメージローチーターは走査光をアライ
メントマークへ向けるための光路中に配置されているが
、これとは逆にアライメントマークからの光を受ける光
路中へ配置しても良いのは明らかである。
In the embodiments shown in Figures 5jI6 and 12i, the 90@image low cheater is placed in the optical path for directing the scanning light toward the alignment mark; It is obvious that it may be placed in the optical path that receives the light from.

更に本発明では観察をレーザー光源のみを用いて行う事
ができる。レーザー光源として゛例えばHe−0dL/
−ザー(441,snm)を用いれば、投影光学系がg
線(455,8nm )補正のレンズであった場合など
、レンズの色収差の問題を省く事ができて都合が良い。
Furthermore, in the present invention, observation can be performed using only a laser light source. As a laser light source, for example, He-0dL/
- If a laser (441, snm) is used, the projection optical system will be
This is convenient because it eliminates the problem of chromatic aberration of the lens, such as when using a linear (455,8 nm) correction lens.

又投影光学系が色収差のない又は少ないミラー系などで
構成されている時にij He−Noレーザー%Ar+
レーザー等を用いる事も可能である。この様にすると光
電検出と観察を同一の光源で行うことができ、装置の簡
略化に果す役割が大きい。なお本発明で視野分割プリズ
ム41および空間分割プリズム25の稜線の光学的な交
差角度は直角の場合に限らず、一般的な角度G(設定す
る仁とが可能であることは明らかである。
Also, when the projection optical system is composed of a mirror system with no or little chromatic aberration, ij He-No laser %Ar+
It is also possible to use a laser or the like. In this way, photoelectric detection and observation can be performed using the same light source, which plays a large role in simplifying the apparatus. Note that in the present invention, it is clear that the optical intersection angle of the ridge lines of the visual field dividing prism 41 and the space dividing prism 25 is not limited to a right angle, but can be a general angle G (a right angle to be set).

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

第1図は従来の光電検出及び観察光学系の図、第2図は
走査紳と視野分割プリズムの関係を示した図、 第3図はマスク又はレチクルを示す図、第4図は従来の
1チツプレチクルにおけるアライメントマークの説明図
、 第5図は本発明に係わる1チツプレチクルにおけるアラ
イメントマークの説明図、 第6図は本発明の第1実施例の図、 第7図は2つの視野分割プリズムの光学的な関係を示す
図、 第8図は第6図の系を共軸系で構成した場合の観察像の
図、 第9図は第6図の系を偏心系で構成した場合の観察像の
図、 第10図(a)、(b)は各々、共軸系、IIi心系の
説明図、 第11図(、) 、 (1))、(0)はテレセントリ
ック系の作用を示す図、 @12図(−)、(1))は第10図の場合と直交方向
の偏心系の説明図、 第15図は本発明の第2実施例を示す図である。 1・・・レーザー 2・・・集光レンズ 5・・・回転多面鏡 4・・・f−θレンズ 5・・・ビームスプリッタ− 7,7a・・・イメージ四−テーター 25・・・分割プリズム 出願人 キャノン株式会社 痢4図 102 102 第5T目
Figure 1 is a diagram of a conventional photoelectric detection and observation optical system, Figure 2 is a diagram showing the relationship between a scanning lens and a field-of-view dividing prism, Figure 3 is a diagram showing a mask or reticle, and Figure 4 is a diagram of a conventional optical system. FIG. 5 is an explanatory diagram of alignment marks in a single chip reticle according to the present invention. FIG. 6 is a diagram of the first embodiment of the present invention. FIG. 7 is an optical diagram of two field-of-view dividing prisms. Figure 8 shows the observed image when the system in Figure 6 is configured as a coaxial system. Figure 9 shows the observed image when the system in Figure 6 is configured as an eccentric system. Figures 10(a) and 10(b) are explanatory diagrams of the coaxial system and IIi core system, respectively; Figures 11(, ), (1)), and (0) are diagrams showing the action of the telecentric system; @12 Figures (-), (1)) are explanatory diagrams of an eccentric system in a direction orthogonal to the case of Figure 10, and Figure 15 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. 1...Laser 2...Condensing lens 5...Rotating polygon mirror 4...F-θ lens 5...Beam splitter 7, 7a...Image quadrature 25...Dividing prism Applicant Canon Co., Ltd. Figure 4 102 102 5th T

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)アライメントマークを有する物体の位置合わせを
行なうようtc構成された観察装置であって、 走査ビームの振れ巾を分割するための空間分割ビームス
プリッタ−と、 分割された走査ビームの各々を前記アライメントマーク
に向けるための対物レンズを含む第1の光学系と、 前記走査ビームの光路と異なる光路を少なくとも部分的
に有し、前記アライメントマークからの光を受ける第2
の光学系と、 第1の光学系又は第2の光学系の一方に配置された90
°イメージローチーターとから成ることを特徴とする観
察装置。 (2)前記空間分割ビームスグリツタ−は、アライメン
トマークを観察するために視野を合成するための視野分
割ビームスプリッタ−とし、ても機能することを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の観察装置。 (5) アライメントマークを観察するために視野を合
成するための視野分割ビームスプリッタ−を更に有する
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の観察装置
。 :4) ビームの走査方向が空間分割ビームスプリッタ
−の稜線に対して交差することを特徴とする特許請求の
範囲第2項又は第3項記載の観察装置。 (5)前記空間分割ビームスプリッタ−および視野分割
ビームスプリッタ−は両者の稜線が光学的に所定の角度
で交わるように配置されることを特徴とする特許請求の
範囲第3項記載の観察装置。 (6)前記角度は90°であることを特徴とする特許請
求の範囲第5項記載の観察装置。 (7)前記視野分割ビームスプリッタ−の前側の光学系
と後側の光学系の光学軸が所定の値だけ偏心しているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の観察装置。 (8)前側の光学系と後側の光学系の結合部がテレ七ン
トリック光学系で構成されていることを特徴とする特許
請求の範囲第7項記載の観察装置。 (9) レチクル上に形成されたパターンをウェハ上)
C焼き付けることによって半導体素子を製造するための
アライナ−であって、 複数個のアライメントマークを有する前記レチクルを保
持するためのレチクルホルダーと、 複数個の72イメントマークを有する前記ウェハを保持
するためのマスクホルダーと、レチクルホルダーとマス
クホルダーのうちの少なくとも一方を相対的4C移動さ
せるための移動装置と、 前記移動装置を駆動してレチクルとウェハとを所定の位
置関係にするために前記アライメントマークの相対的な
位置関係を観察するように構成された観察装置とを有し
、 前記観察装置は、 走査ビームの振れ巾を分割するための空間分割ビームス
プリッタ−と、 分割された走査ビームの各々を前記アライメントマーク
に向けるための対物レンズを含む第1の光学系と、 前記走査ビームの光路と異なる光路を少なくとも部分的
に有し、前記アライメントマークからの光を受ける第2
の光学系と、 第1の光学系又は第2の光学系の一方に配置された90
°イメージローチーターとから構成されることを特徴と
するアライナ−0
[Claims] (1) An observation device configured with a TC to align an object having an alignment mark, comprising: a space-dividing beam splitter for dividing the deflection width of a scanning beam; a first optical system including an objective lens for directing each of the scanning beams to the alignment mark; a second optical system having an optical path at least partially different from the optical path of the scanning beam and receiving light from the alignment mark;
an optical system, and a 90 disposed in either the first optical system or the second optical system.
An observation device characterized by comprising: an image low cheetah. (2) The space-splitting beam splitter also functions as a field-segmenting beam splitter for combining fields of view in order to observe alignment marks. Observation device. (5) The observation device according to claim 1, further comprising a field-dividing beam splitter for combining fields of view in order to observe the alignment mark. :4) The observation device according to claim 2 or 3, wherein the scanning direction of the beam intersects with the ridgeline of the space-dividing beam splitter. (5) The observation device according to claim 3, wherein the space division beam splitter and the field division beam splitter are arranged so that their ridge lines optically intersect at a predetermined angle. (6) The observation device according to claim 5, wherein the angle is 90°. (7) The observation device according to claim 3, wherein the optical axes of the front optical system and the rear optical system of the field dividing beam splitter are eccentric by a predetermined value. (8) The observation device according to claim 7, wherein the coupling portion between the front optical system and the rear optical system is constituted by a telescopic optical system. (9) Transfer the pattern formed on the reticle onto the wafer)
An aligner for manufacturing semiconductor devices by C-baking, comprising: a reticle holder for holding the reticle having a plurality of alignment marks; and a reticle holder for holding the wafer having a plurality of 72-ment marks. a moving device for relatively moving the mask holder and at least one of the reticle holder and the mask holder by 4C; an observation device configured to observe relative positional relationships; the observation device includes: a space division beam splitter for dividing the deflection width of the scanning beam; and a space division beam splitter for dividing the deflection width of the scanning beam; a first optical system including an objective lens for directing toward the alignment mark; a second optical system having at least partially an optical path different from the optical path of the scanning beam and receiving light from the alignment mark;
an optical system, and a 90 disposed in either the first optical system or the second optical system.
° Aligner-0 characterized by being composed of image low cheater
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