JPS6142419B2 - - Google Patents

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JPS6142419B2
JPS6142419B2 JP5868677A JP5868677A JPS6142419B2 JP S6142419 B2 JPS6142419 B2 JP S6142419B2 JP 5868677 A JP5868677 A JP 5868677A JP 5868677 A JP5868677 A JP 5868677A JP S6142419 B2 JPS6142419 B2 JP S6142419B2
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JP
Japan
Prior art keywords
photomask
wafer
alignment
alignment pattern
projection lens
Prior art date
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Application number
JP5868677A
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Japanese (ja)
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JPS53144270A (en
Inventor
Nobuyuki Akyama
Mitsuyoshi Koizumi
Yoshimasa Ooshima
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP5868677A priority Critical patent/JPS53144270A/en
Publication of JPS53144270A publication Critical patent/JPS53144270A/en
Publication of JPS6142419B2 publication Critical patent/JPS6142419B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、IC、LSI等の半導体部品を製造する
際、使用される投影式マスクアライナに関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a projection type mask aligner used when manufacturing semiconductor components such as ICs and LSIs.

従来の投影式マスクアライナは第1図に示す如
く構成される。即ち、1は水銀ランプ、2はコン
デンサレンズ、3はホトマスク、4は投影レン
ズ、5はウエハ、30は光路中に出入り可能に形
成され、且ホトレジストに感光するg線(又はh
線、g線とh線)のみ通過するフイルター、31
は光路中に出入り可能に形成され、且、ホトレジ
ストに感光しないe線のみを通過するフイルタ
ー、32は全反射ミラー、19は位置合せ用パタ
ーンの像を反射する半透明鏡、34は対物レン
ズ、35は接眼レンズである。ところで一般にウ
エハ5上にはホトレジストが塗布され、これに感
光用露光光を照射すると焼付けられてしまう問題
がある。そこで第1図に示すように従来の投影式
マスクアライナにおいては、ホトマスク3とウエ
ハ5とをアライメントするとき、ホトレジストに
感光しない光を通すフイルター31を光路中に入
れ、ホトレジストが感光しない、線38を照射す
る形をとつている。しかしながらマスク3上に形
成されたパターンをウエハ5上に投影露光する投
影レンズ4は、仕様上、単波長のみの使用しか許
されずこれに異なる波長の光では像の解像力が低
下すると共にホトレジスト非感光用のe線38と
ホトレジストが有効に感光する露光用g線37と
では色収差により結像位置が異なつてしまう。そ
れ故従来、半透明鏡33、対物レンズ34、及び
接眼レンズ35を用いてアライメントする時にフ
イルター31によつて形成されるホトレジスト非
感光の、e線38を用い、露光時にフイルター3
0によつて形成されるホトレジスト感光のg線3
7(又はh線、g線とh線)を用いる方法では、
この色収差によるウエハの上下方向のずれの補正
微動機構を設置しなければならなかつた。しかし
この補正微動機構により上下微動を調整する際、
アライメント時と露光時とにおいて横方向のずれ
の発生は避け難い問題であつた。またこの色収差
の問題をさけるために特開昭47―24334号に開示
されているように投影レンズ4とウエハ5との間
に斜在せしめた一対の反射鏡を挿入し、ウエハ5
上の位置合せ用パターンに非感光光を照射し、ホ
トマスク3上には露光光を照射し、上記一対の反
対鏡の各々より反射されたホトマスクの位置合せ
用パターンの光像とウエハの位置合せ用パターン
の光像とを同一点に結像させてアライメントする
投影式マスクアライナが知られている。しかしな
がらこの投影式マスクアライナも上記一対の反射
鏡を出入自在に形成しているため、アライメント
時と露光時とでは位置ずれが生じてしまい実用に
供せるものではない。即ち投影レンズ4とウエハ
5との間に挿入される一対の反射鏡の位置が0.03
μm程度に位置決めできる保証はなく、結局アラ
イメント時と露光時とで位置ずれが生じてしま
う。
A conventional projection type mask aligner is constructed as shown in FIG. In other words, 1 is a mercury lamp, 2 is a condenser lens, 3 is a photomask, 4 is a projection lens, 5 is a wafer, and 30 is formed so as to be able to go in and out of the optical path.
31, a filter that only passes the line, g line and h line)
is a filter that is formed to be able to enter and exit the optical path and that passes only e-rays that are not sensitive to the photoresist; 32 is a total reflection mirror; 19 is a semi-transparent mirror that reflects the image of the alignment pattern; 34 is an objective lens; 35 is an eyepiece lens. By the way, generally, photoresist is coated on the wafer 5, and when it is irradiated with exposure light for exposure, there is a problem in that it is printed. Therefore, as shown in FIG. 1, in the conventional projection mask aligner, when aligning the photomask 3 and the wafer 5, a filter 31 that passes light that is not sensitive to the photoresist is inserted into the optical path, and a line 38 that does not expose the photoresist is inserted into the optical path. It takes the form of irradiating. However, the projection lens 4, which projects and exposes the pattern formed on the mask 3 onto the wafer 5, is only allowed to use light of a single wavelength due to its specifications, and using light of a different wavelength reduces image resolution and makes the photoresist insensitive. The imaging position of the e-line 38 for exposure and the g-line 37 for exposure, to which the photoresist is effectively exposed, differs due to chromatic aberration. Therefore, conventionally, when alignment is performed using a semi-transparent mirror 33, an objective lens 34, and an eyepiece 35, an e-line 38 is used, which is not sensitive to the photoresist formed by the filter 31, and the filter 3 is used during exposure.
G-line 3 of photoresist exposure formed by 0
7 (or h-line, g-line and h-line),
It was necessary to install a fine movement mechanism to correct vertical displacement of the wafer due to this chromatic aberration. However, when adjusting the vertical fine movement using this correction fine movement mechanism,
Occurrence of lateral misalignment during alignment and exposure has been an unavoidable problem. In addition, in order to avoid this problem of chromatic aberration, a pair of diagonal reflecting mirrors are inserted between the projection lens 4 and the wafer 5, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 47-24334.
The upper alignment pattern is irradiated with non-sensitizing light, the photomask 3 is irradiated with exposure light, and the light image of the alignment pattern of the photomask reflected from each of the pair of opposing mirrors is aligned with the wafer. A projection type mask aligner is known that performs alignment by focusing a light image of a pattern on the same point as the optical image of the mask pattern. However, since this projection type mask aligner also has the pair of reflecting mirrors that can be moved in and out, a positional shift occurs between alignment and exposure, making it impractical. That is, the position of the pair of reflecting mirrors inserted between the projection lens 4 and the wafer 5 is 0.03
There is no guarantee that the positioning can be performed within micrometers, and as a result, positional deviations will occur between alignment and exposure.

これらの問題点を解決する投影式マスクアライ
ナとして第2図に示すものが考えられる。即ち1
は位置合せ用パターンの検出及び露光に使用する
水銀灯、2は光を投影レンズ4の入射瞳8に有効
に集光させるためのコンデンサレンズであり、ホ
トマスク3の大きさ程度の大きさを有するもので
ある。3はホトマスクであり、この上の回路パタ
ーンを倍率1/1の投影レンズ4を通してウエハ5
上の正しい位置に転写するためのものである。従
つて露光時には、水銀灯1から照射された露光光
がコンデンサレンズ2で集光され、ホトマスク3
の回路パターンが投影レンズ4を通してウエハ5
上に転写される。一方アライメント時には水銀灯
1から照射された露光光と同じ波長の光が半透明
鏡19を通してホトマスク3の位置合せ用パター
ン6が照明され、その結果投影レンズ4を通して
ウエハ5上の位置合せパターン9が照明され、そ
の反射光を投影レンズ4を通してホトマスク3の
位置6に結像させて、その像とホトマスク3の位
置合せ用パターン6の像とが半透明鏡19で反射
されて結像レンズ20で結像し、検知器21によ
り映像信号に変換されて両者の位置ずれが検知さ
れ、アライメントが行われる。このように露光時
とアライメント時とで同じ波長の光を用いたの
で、投影レンズ4による結像関係は同じになり、
アライメント時と露光時とで位置ずれをなくし、
高精度の転写を実現している。
As a projection type mask aligner that solves these problems, the one shown in FIG. 2 can be considered. That is, 1
2 is a mercury lamp used for detecting and exposing the alignment pattern; 2 is a condenser lens for effectively focusing light on the entrance pupil 8 of the projection lens 4; the size is approximately the same as that of the photomask 3; It is. 3 is a photomask, and the circuit pattern on this is projected onto the wafer 5 through a projection lens 4 with a magnification of 1/1.
This is to transfer it to the correct position on the top. Therefore, during exposure, the exposure light emitted from the mercury lamp 1 is condensed by the condenser lens 2, and the photomask 3
The circuit pattern is projected onto the wafer 5 through the projection lens 4.
transferred on top. On the other hand, during alignment, light of the same wavelength as the exposure light emitted from the mercury lamp 1 illuminates the alignment pattern 6 of the photomask 3 through the semi-transparent mirror 19, and as a result, the alignment pattern 9 on the wafer 5 is illuminated through the projection lens 4. The reflected light is focused on the position 6 of the photomask 3 through the projection lens 4, and the image and the image of the alignment pattern 6 on the photomask 3 are reflected by the semi-transparent mirror 19 and focused by the imaging lens 20. The image is converted into a video signal by the detector 21, positional deviation between the two is detected, and alignment is performed. In this way, since the same wavelength of light was used during exposure and alignment, the imaging relationship by the projection lens 4 is the same,
Eliminates positional deviation between alignment and exposure,
Achieves high-precision transcription.

ホトマスクとウエハは正確に位置合せを行つて
から、ホトマスク上の回路パターンをウエハ上に
焼付ける必要がある。このために特に位置合せ用
に形成したターゲツトパターンを使用する。第3
図Aはホトマスク上のターゲツトパターン(位置
合せ用パターン)を示し、第3図Bはウエハ上の
ターゲツトパターン(位置合せ用パターン)を示
す。ホトマスク3には微細な回路パターンを集積
した多数のチツプ13が配列されており、このパ
ターンをウエハ5に転写する所定の距離離して対
称的に形成された一対のターゲツトパターン14
は拡大図に示すようにクロムの窓で形成されてい
る。同図で点で塗りつぶしてある部分はクロムで
あり不透明である。前の工程でウエハ上に既に形
成されている位置合せ用のターゲツトパターン1
5は投影レンズ4で下から上へ逆投影されマスク
3上に像が形成される。同図cはホトマスク上の
ターゲツトパターン14とウエハ上のターゲツト
パターン15の像が同時に観察されている図であ
るが、左右のパターンを目視又は自動検出器で検
出し、マスクとウエハの位置をX,Y,θ方向に
合せる。
After accurately aligning the photomask and wafer, it is necessary to print the circuit pattern on the photomask onto the wafer. For this purpose, a target pattern formed especially for alignment is used. Third
FIG. 3A shows a target pattern (alignment pattern) on a photomask, and FIG. 3B shows a target pattern (alignment pattern) on a wafer. A large number of chips 13 with integrated fine circuit patterns are arranged on the photomask 3, and a pair of target patterns 14 symmetrically formed at a predetermined distance are used to transfer the patterns onto the wafer 5.
is formed by a chrome window as shown in the enlarged view. In the figure, the areas filled with dots are made of chrome and are opaque. Target pattern 1 for alignment already formed on the wafer in the previous process
5 is back-projected from bottom to top by a projection lens 4 to form an image on the mask 3. Figure c is a diagram in which images of the target pattern 14 on the photomask and the target pattern 15 on the wafer are observed simultaneously.The left and right patterns are detected visually or with an automatic detector, and the positions of the mask and wafer are determined by , Y, and θ directions.

ところで、マスクアライメントのためにターゲ
ツトパターンを検知しようとして、例えば第2図
においては、第1図と異なりフイルタ31がない
ので水銀灯1を点灯すると、他の回路パターンま
で同時に露光されてしまうので、例えば第2図に
示す如く、ホトマスク3の全面を覆うようにホト
マスク3の大きさより大きく、且つ微小窓11を
有するシヤツタ10をホトマスク3の上面に近接
させて半透明鏡19とホトマスク3の間に挿入す
ることを試みれば、ターゲツトパターンの近傍の
微小領域のみが照明され、他の回路パターンがウ
エハ5上に同時に露光されるのが防止される。
By the way, when trying to detect a target pattern for mask alignment, for example in FIG. 2, there is no filter 31 unlike in FIG. 1, so when the mercury lamp 1 is turned on, other circuit patterns are exposed at the same time. As shown in FIG. 2, a shutter 10 that is larger than the photomask 3 and has a small window 11 is inserted between the semi-transparent mirror 19 and the photomask 3 in close proximity to the top surface of the photomask 3 so as to cover the entire surface of the photomask 3. If an attempt is made to do so, only a small area in the vicinity of the target pattern will be illuminated, and other circuit patterns will be prevented from being exposed on the wafer 5 at the same time.

しかし、この場合、ホトマスク3の回路パター
ンをウエハ5上に投影レンズ4を用いて露光焼付
けするとき、ホトマスクの全面を覆う大きさのシ
ヤツタ10をホトマスクの大きさ以上のストロー
クで移動させて除去しなければならない。このよ
うにホトマスクの全面を覆う大きさを有する大き
なシヤツタ10をアライメント時と露光時とにお
いて機械的に出入りさせる必要がある。このた
め、このシヤツタ10の重量が増すと共に出入り
させる機構が複雑になる。その結果、ホトマスク
が設置された場所において振動等が発生しやす
く、ホトマスクとウエハとのアライメント精度に
影響を及ぼす可能性があると共にスペース的にも
上記機構をホトマスクの近辺に設置することも難
しいという問題点を有している。
However, in this case, when exposing and printing the circuit pattern of the photomask 3 onto the wafer 5 using the projection lens 4, the shutter 10, which is large enough to cover the entire surface of the photomask, is moved with a stroke larger than the size of the photomask to remove it. There must be. As described above, it is necessary to mechanically move the large shutter 10, which is large enough to cover the entire surface of the photomask, into and out during alignment and exposure. Therefore, the weight of the shutter 10 increases and the mechanism for moving it in and out becomes complicated. As a result, vibrations are likely to occur in the location where the photomask is installed, which may affect the alignment accuracy between the photomask and the wafer, and it is also difficult to install the above mechanism near the photomask due to space considerations. There are problems.

また、第2図に示すアライメント装置の場合、
半透明鏡19がホトマスク3の位置合せ用パター
ン6に真上に45゜傾けて配置され、結像レンズ4
の光軸が、投影レンズ4の入射瞳8とホトマスク
3の位置合せ用パターン6の中心を結ぶ直線の延
長線上にないため、ウエハ5上の位置合せパター
ン9の反射光が投影レンズ4を通してホトマスク
3の位置6に結像される像を半透明鏡19の上端
で反射して一部の光が結像レンズ20外周部を使
用して検知器21に結像されることになる。もと
もとウエハ5上の位置合せパターン9の反射光が
投影レンズ4を通してホトマスク3の位置6に結
像される像は微弱であるため、一部の光が結像レ
ンズ20から外れてしまうと、検知器21に結像
される光像が更に微弱となり、アライメントが難
しくなる。これを防止するためには、結像レンズ
20の大きさを著しく大きくしなければならなく
なり、ホトマスク3とコンデンサレンズ2との間
の周辺部に設置することが難しくなるという問題
点を有していた。
In addition, in the case of the alignment device shown in Fig. 2,
A semi-transparent mirror 19 is arranged at an angle of 45 degrees directly above the alignment pattern 6 of the photomask 3, and the imaging lens 4
Since the optical axis of the projection lens 4 is not on the extension of the straight line connecting the entrance pupil 8 of the projection lens 4 and the center of the alignment pattern 6 of the photomask 3, the reflected light of the alignment pattern 9 on the wafer 5 passes through the projection lens 4 to the photomask. The image formed at position 6 of 3 is reflected by the upper end of the semi-transparent mirror 19, and a part of the light is imaged on the detector 21 using the outer periphery of the imaging lens 20. Originally, the image formed by the reflected light from the alignment pattern 9 on the wafer 5 through the projection lens 4 at the position 6 of the photomask 3 is weak, so if a part of the light misses the imaging lens 20, it will not be detected. The optical image formed on the device 21 becomes even weaker, making alignment difficult. In order to prevent this, the size of the imaging lens 20 must be significantly increased, which poses the problem of making it difficult to install it in the peripheral area between the photomask 3 and the condenser lens 2. Ta.

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を鑑み、
色収差をなくするためにアライメント時も投影露
光時と同じ露光光を用いると共に投影露光時と同
じ条件でアライメントできるようにし、しかもホ
トマスクの全面を覆うようにホトマスクの大きさ
より大きく、且つ微小窓を有するシヤツタをホト
マスクの上面に近接させて挿入することをなくし
てホトマスクとウエハとを高精度に位置決めして
高精度に投影露光を可能にした投影式マスクアラ
イナを提供するにある。
In view of the above-mentioned drawbacks of the prior art, an object of the present invention is to
In order to eliminate chromatic aberration, the same exposure light as during projection exposure is used during alignment, and the alignment can be performed under the same conditions as during projection exposure.In addition, it is larger than the size of the photomask and has a small window so as to cover the entire surface of the photomask. To provide a projection type mask aligner which eliminates the need to insert a shutter close to the top surface of a photomask, positions a photomask and a wafer with high precision, and enables highly accurate projection exposure.

即ち本発明は上記目的を達成するために、露光
光源とは別に側方に、この露光光源と同じ波長
(g線)の光を照射するアライメント用光源を設
け、該アライメント用光源から照射された露光光
と同じ波長の光をホトマスク上の位置合せ用パタ
ーンの上方に設けられた小形の反射鏡によつて反
射させてホトマスク上の位置合せ用パターン領域
だけにスポツト照射して投影レンズを介してウエ
ハ上の位置合せ用パターン領域へ照射する集光光
学系を設け、ホトマスク上の位置合せ用パターン
とウエハ上の位置合せ用パターンとの相対的偏位
量を検知する検知器を設け、上記小形の反射鏡に
よつて反射されたホトマスク上の位置合せ用パタ
ーンの像とウエハ上の位置合せ用パターンから上
記投影レンズを介して逆投影される像を上記検知
器に結像させる結像レンズを設け、0.1μmとい
う高精度にアライメントができるようにしたこと
を特徴とする投影式マスクアライナである。更に
本発明は、上記反射鏡を固定して振動源となるの
を防止すると共に機構を簡素化することにある。
このように反射鏡を固定すると、この反射鏡の位
置する領域には回路パターンを形成することがで
きなくなるので出来るだけ反射鏡を小形にするこ
とが要求される。また結像レンズにおいても位置
合せ用パターンの像の色収差や、像歪みをなくし
て検知器において高精度に位置合せ用パターンを
検知させる必要がある。そのため本発明は投影レ
ンズの入射瞳とホトマスク上の位置合せ用パター
ンの中心とを結ぶ直線の延長線に反射鏡の中心を
位置付けして反射鏡の小形化をはかると共に、結
像レンズの光軸を上記延長線を反射鏡によつて方
向転換した線上に一致させて、結像レンズの色収
差や像歪みをなくして高精度に位置合せ用パター
ンを検知器により検知できるようにしたことを特
徴とするものである。
That is, in order to achieve the above object, the present invention provides an alignment light source that irradiates light of the same wavelength (g-line) as the exposure light source on the side separately from the exposure light source, and Light of the same wavelength as the exposure light is reflected by a small reflecting mirror installed above the alignment pattern on the photomask, and is spot-irradiated only onto the alignment pattern area on the photomask through a projection lens. A condensing optical system is provided to irradiate the alignment pattern area on the wafer, and a detector is provided to detect the relative deviation between the alignment pattern on the photomask and the alignment pattern on the wafer. an imaging lens that forms on the detector an image of the alignment pattern on the photomask reflected by the reflecting mirror and an image back-projected from the alignment pattern on the wafer through the projection lens; This is a projection type mask aligner that is characterized by being able to perform alignment with a high precision of 0.1 μm. A further object of the present invention is to fix the reflecting mirror to prevent it from becoming a source of vibration, and to simplify the mechanism.
If the reflecting mirror is fixed in this manner, it is no longer possible to form a circuit pattern in the area where the reflecting mirror is located, so it is necessary to make the reflecting mirror as small as possible. Also, in the imaging lens, it is necessary to eliminate chromatic aberration and image distortion of the image of the alignment pattern so that the detector can detect the alignment pattern with high precision. Therefore, the present invention aims at downsizing the reflecting mirror by positioning the center of the reflecting mirror on an extension of the straight line connecting the entrance pupil of the projection lens and the center of the alignment pattern on the photomask, and also aims to reduce the size of the reflecting mirror. The above-mentioned extension line is made to coincide with the line whose direction is changed by the reflecting mirror, thereby eliminating chromatic aberration and image distortion of the imaging lens, and enabling the alignment pattern to be detected with high precision by the detector. It is something to do.

以下本発明を図に示す実施例にもとづいて具体
的に説明する。
The present invention will be specifically described below based on embodiments shown in the drawings.

第4図は本発明の投影式マスクアライナにおい
て、位置合せ用ターゲツトパターンのみスポツト
照明する実施例を示した図である。即ち位置合せ
用ターゲツトパターン14の領域のみをスポツト
照明する光学系を、水銀灯1及びコンデンサレン
ズ2からなる露光光学系とは別に設ける。この光
学系は、別光源又は光源1の一部をオプチカルフ
アイバで導くことによつて得られる光源24と、
コンデンサレンズ25と、半透明鏡26と、固定
された反射鏡19とから構成される。即ち、別光
源又は光源1の一部をオプチカルフアイバで導く
ことによつて得られる光源24の光をコンデンサ
レンズ25で集光し、パターン検知用光軸23上
に設けられた半透明鏡26に当てる。この光は反
射鏡19により入射瞳11に結像する。このよう
にして水銀灯1とコンデンサレンズ2によつて作
られる照明系と全く同じ照明系を別に作り、且位
置合せ用ターゲツトパターンの領域のみ局部的に
露光光と同じ波長(g線)でもつて照明すること
が出来る。この照明系によつて位置合せ用ターゲ
ツトパターンを検出するときに、位置合せ用ター
ゲツトパターンの領域のみを照射し、他の回路パ
ターンを照明・露光することのない投影式アライ
メント装置を実現することができる。即ち上記光
学系によつて露光光と同じ波長の光を位置合せ用
ターゲツトパターンの領域のみスポツト照明する
ように構成したので、従来の如く、ホトマスク3
の全面を覆うようにホトマスク3の大きさより大
きく、且つ微小窓11を有するシヤツタ10をホ
トマスク3の上面に近接させて半透明鏡19とホ
トマスク3の間に挿入することは必要なく且つ投
影レンズ4の色収差による結像位置ずれも防止さ
れ、高精度にホトマスクとウエハをとをアライメ
ントして高精度にホトマスク上の回路パターンを
ウエハ上に投影露光焼付することが可能となつ
た。
FIG. 4 is a diagram showing an embodiment in which only the alignment target pattern is spot-illuminated in the projection type mask aligner of the present invention. That is, an optical system for spot illuminating only the area of the alignment target pattern 14 is provided separately from the exposure optical system consisting of the mercury lamp 1 and the condenser lens 2. This optical system includes a light source 24 obtained by guiding another light source or a part of the light source 1 through an optical fiber;
It is composed of a condenser lens 25, a semi-transparent mirror 26, and a fixed reflecting mirror 19. That is, the light from the light source 24 obtained by guiding another light source or a part of the light source 1 through an optical fiber is condensed by a condenser lens 25 and directed to a semi-transparent mirror 26 provided on the optical axis 23 for pattern detection. guess. This light is imaged onto the entrance pupil 11 by a reflecting mirror 19. In this way, a separate illumination system identical to the illumination system created by the mercury lamp 1 and condenser lens 2 is created, and only the area of the alignment target pattern is locally illuminated with the same wavelength (g-line) as the exposure light. You can. When detecting the alignment target pattern using this illumination system, it is possible to realize a projection type alignment device that illuminates only the area of the alignment target pattern and does not illuminate or expose other circuit patterns. can. That is, since the above optical system is configured to spot-illuminate only the area of the alignment target pattern with light having the same wavelength as the exposure light, the photomask 3 can be illuminated as usual.
It is not necessary to insert the shutter 10, which is larger than the photomask 3 and has a small window 11, between the semi-transparent mirror 19 and the photomask 3 in close proximity to the upper surface of the photomask 3 so as to cover the entire surface of the projection lens 4. This also prevents the image formation position shift due to chromatic aberration, and it has become possible to align the photomask and wafer with high precision and to project, expose, and print the circuit pattern on the photomask onto the wafer with high precision.

特に投影レンズの色収差は、1/1の投影レンズ
の場合よりも縮小投影レンズにおいてその縮小率
が大きくなればなる程大きくなる。そこで露光時
と同じ波長の光を用いることは、1/10等に縮小投
影する場合、その効果は顕著となる。
In particular, the chromatic aberration of a projection lens becomes larger as the reduction ratio becomes larger in a reduction projection lens than in the case of a 1/1 projection lens. Therefore, the effect of using light of the same wavelength as during exposure becomes significant when reducing the projection to 1/10 or the like.

一方上記の如く、アライメント時に位置合せ用
ターゲツトパターン領域のみスポツト照明すれ
ば、従来の如く、ホトマスクの全面を覆うように
ホトマスクの大きさより大きく、且つ微小窓を有
するシヤツタをホトマスクの上面に近接させて挿
入することは必要なく、優れたアライメント精度
が維持でき、高精度な投影露光が実現できる。
On the other hand, as described above, if only the target pattern area for positioning is spot-illuminated during alignment, a shutter larger than the size of the photomask and having a small window is placed close to the top surface of the photomask so as to cover the entire surface of the photomask, as in the conventional method. No insertion is required, excellent alignment accuracy can be maintained, and highly accurate projection exposure can be achieved.

次に第5図を用いて検出光学系について説明す
る。即ちホトマスク3上の位置合せ用ターゲツト
パターン14の中心と入射瞳11とを結ぶ線(光
の戻る方向)を検知用光軸23とすれば、斜線部
22′(光の戻る領域)の光を検知用結像レンズ
20の中心部に於いて検知器21に結像でき、検
知器21は結像レンズ20の色収差や、像の歪み
が解消されて高解像度をもつて有効に検知するこ
とが出来る。このようにホトマスク3上の位置合
せ用ターゲツトパターン14の中心と入射瞳11
を結ぶ線の延長線を検知用光軸23とし、例えば
検知用光軸23を水平方向にした場合、反射鏡1
9′の水平方向とのなす角度αは、α=π/4−θ/2 (但しθは投影レンズ4の光軸と、投影レンズ4
の入射瞳とホトマスク上の位置合せ用ターゲツト
パターン14の中心とを結んだ線とのなす角度で
ある。)となる。また上記線の延長線上に反射鏡
19′の中心をおけば、反射鏡19′の中心におい
て位置合せ用ターゲツトパターンの像を有効に反
射でき、反射鏡19′を小さくできる。従つて反
射鏡19′を固定しておいても、投影露光時にこ
の反射鏡19′によつてかげとなる領域は極力小
さくおさえることができ、ウエハ上において位置
合せパターン領域を面積を極力小さくして、ウエ
ハから数多くの半導体集積回路が得られる効果が
ある。また反射鏡19′を固定しておくことによ
り振動等の発生が防止され、アライメント状態が
投影露光時まで保持され、高精度に投影露光する
ことが可能となる。
Next, the detection optical system will be explained using FIG. That is, if the line connecting the center of the alignment target pattern 14 on the photomask 3 and the entrance pupil 11 (the direction in which the light returns) is the detection optical axis 23, then the light in the diagonally shaded area 22' (the region in which the light returns) is An image can be formed on the detector 21 at the center of the detection imaging lens 20, and the detector 21 can effectively detect with high resolution since the chromatic aberration of the imaging lens 20 and image distortion are eliminated. I can do it. In this way, the center of the alignment target pattern 14 on the photomask 3 and the entrance pupil 11
The extension line of the line connecting the lines is set as the detection optical axis 23. For example, when the detection optical axis 23 is set in the horizontal direction, the reflecting mirror 1
9' with the horizontal direction is α = π/4 - θ/2 (where θ is the angle between the optical axis of the projection lens 4 and the
This is the angle formed by the line connecting the entrance pupil of the image and the center of the alignment target pattern 14 on the photomask. ). If the center of the reflecting mirror 19' is placed on an extension of the above line, the image of the alignment target pattern can be effectively reflected at the center of the reflecting mirror 19', and the reflecting mirror 19' can be made smaller. Therefore, even if the reflecting mirror 19' is fixed, the area shaded by the reflecting mirror 19' during projection exposure can be kept as small as possible, and the area of the alignment pattern area on the wafer can be kept as small as possible. Therefore, a large number of semiconductor integrated circuits can be obtained from a wafer. Furthermore, by fixing the reflecting mirror 19', vibrations and the like are prevented from occurring, and the alignment state is maintained until the time of projection exposure, making it possible to perform projection exposure with high precision.

また検知用光軸23上に結像レンズ20の光軸
を一致させることによつて結像レンズ20を小さ
くすることが出来ると共にこのレンズ20の中心
部を使用するのでレンズの歪みも少なくなり、検
知器21は高解像度でもつて位置合せ用ターゲツ
トパターンの像を検知することができる。
Furthermore, by aligning the optical axis of the imaging lens 20 with the detection optical axis 23, the imaging lens 20 can be made smaller, and since the center of the lens 20 is used, distortion of the lens is also reduced. The detector 21 can detect the image of the alignment target pattern even with high resolution.

以上説明したように本発明の投影式マスクアラ
イナによれば位置合せ用ターゲツトパターンの領
域のみ、露光光と同じ波長の光でもつてスポツト
照明したことにより、従来の如く、ホトマスクの
全面を覆うようにホトマスクの大きさより大き
く、且つ微小窓を有するシヤツタをホトマスクの
上面に近接させて挿入することは必要なく、しか
も投影レンズによる色収差の問題も解決でき、
0.1μm以下の高精度でもつてホトマスクとウエ
ハとのアライメントが実現できる効果を奏する。
As explained above, according to the projection type mask aligner of the present invention, only the region of the target pattern for alignment is spot-illuminated with light having the same wavelength as the exposure light, so that it is possible to cover the entire surface of the photomask as in the conventional method. It is not necessary to insert a shutter that is larger than the photomask size and has a microscopic window close to the top surface of the photomask, and the problem of chromatic aberration caused by the projection lens can be solved.
The effect is that alignment between the photomask and the wafer can be realized with high precision of 0.1 μm or less.

また本発明によれば、反射鏡を小さすることが
でき、投影露光する際、この反射鏡によつてかげ
となる領域を極力小さくすることができウエハか
ら数多くの半導体集積回路を得ることができる効
果も奏する。また本発明によれば、結像レンズの
中心で位置合せ用ターゲツトパターンの像を結像
させるようにしたので、検知器は高解像度でもつ
て位置合せ用ターゲツトパターンを検知でき、高
精度にアライメントすることが可能である。
Furthermore, according to the present invention, the reflecting mirror can be made small, and the area shaded by the reflecting mirror during projection exposure can be minimized, making it possible to obtain a large number of semiconductor integrated circuits from a wafer. It is also effective. Further, according to the present invention, since the image of the alignment target pattern is formed at the center of the imaging lens, the detector can detect the alignment target pattern even with high resolution, and alignment can be performed with high precision. Is possible.

また本発明によれば、位置合せ用ターゲツトパ
ターン照明光学系、及び検知光学系を固定してお
くことが可能となると共に結像レンズ、及び検知
器を小形化することが可能となつたため投影式マ
スクアライナを簡素化して大巾な原価低減をはか
ることができる実用的作用効果も奏する。
Further, according to the present invention, it is possible to keep the alignment target pattern illumination optical system and the detection optical system fixed, and it is also possible to downsize the imaging lens and the detector, so the projection type It also has practical effects that can simplify the mask aligner and significantly reduce the cost.

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

第1図は従来から使用されている投影式マスク
アライナの一例を示す図、第2図は従来の投影式
マスクアライナの他の一例を示す図、第3図はマ
スクとウエハ上の位置合せ用ターゲツトパターン
の一例を示す図、第4図は本発明の投影式マスク
アライナのスポツト照明系を示す説明する図、第
5図は本発明の投影式マスクアライナの検知光学
系を示す説明図である。 符号の説明、2…コンデンサレンズ、3…ホト
マスク、4…投影レンズ、5…ウエハ、11…入
射瞳、14…位置合せ用ターゲツトパターン、1
9′…反射鏡、20…結像レンズ、21…検知
器、23…検知用光軸、24…光源、25…コン
デンサレンズ、26…半透明鏡。
Figure 1 is a diagram showing an example of a conventionally used projection type mask aligner, Figure 2 is a diagram showing another example of a conventional projection type mask aligner, and Figure 3 is a diagram for alignment on a mask and a wafer. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a spot illumination system of the projection type mask aligner of the present invention, and FIG. 5 is an explanatory diagram showing the detection optical system of the projection type mask aligner of the present invention. . Explanation of symbols, 2... Condenser lens, 3... Photomask, 4... Projection lens, 5... Wafer, 11... Entrance pupil, 14... Target pattern for alignment, 1
9'...Reflector, 20...Imaging lens, 21...Detector, 23...Optical axis for detection, 24...Light source, 25...Condenser lens, 26...Semi-transparent mirror.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ホトマスク上に形成された回路パターンをウ
エハ上に転写焼付する投影レンズを通して検知さ
れる相対的偏位量に基いてホトマスクとウエハと
をアライメントする投影式マスクアライナにおい
て、上記投影レンズの入射瞳とホトマスク上の周
辺に設けられたアライメントパターンの中心とを
結ぶ直線の延長線上に中心を一致させ、且つホト
マスクに対して傾斜させて配置した小形の反射鏡
を設け、露光光と同じ波長の光を照射する光源を
設け、該光源から照射された露光光と同じ波長の
光をホトマスク上の位置合せ用パターン領域だけ
にスポツト照射して上記投影レンズを介してウエ
ハ上の位置合せ用パターン領域へ照射する照射用
の集光光学系を設け、上記ホトマスク上の位置合
せ用パターンとウエハ上の位置合せ用パターンと
の相対的偏位量を検知する検知器を設け、上記小
形の反射鏡によつて反射されたホトマスク上の位
置合せ用パターンの像、及びウエハ上の位置合せ
用パターンから上記投影レンズを介して逆投影さ
れる像を上記検知器に結像させる結像レンズを設
け、該結像レンズの光軸を上記延長線を上記小形
の反射鏡によつて方向転換した線上に一致させる
ことを特徴とする投影式マスクアライナ。 2 上記投影レンズを縮小投影レンズによつて構
成したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の囲投影式マスクアライナ。
[Scope of Claims] 1. A projection type mask aligner that aligns a photomask and a wafer based on the amount of relative deviation detected through a projection lens that transfers and prints a circuit pattern formed on a photomask onto a wafer. A small reflecting mirror whose center coincides with the extension of the straight line connecting the entrance pupil of the projection lens and the center of the alignment pattern provided on the periphery of the photomask, and whose center is inclined with respect to the photomask, is provided to reflect the exposure light. A light source that emits light of the same wavelength as the exposure light is provided, and the light of the same wavelength as the exposure light emitted from the light source is spot-irradiated only onto the alignment pattern area on the photomask, and the position on the wafer is projected through the projection lens. A condensing optical system for irradiating the alignment pattern area is provided, a detector is provided to detect the relative deviation amount between the alignment pattern on the photomask and the alignment pattern on the wafer, and an imaging lens for forming an image of the alignment pattern on the photomask reflected by the reflecting mirror of the wafer and an image back-projected from the alignment pattern on the wafer through the projection lens onto the detector; A projection type mask aligner characterized in that the optical axis of the imaging lens is aligned with a line obtained by changing the direction of the extension line by the small reflecting mirror. 2. The circumferential projection type mask aligner according to claim 1, wherein the projection lens is constituted by a reduction projection lens.
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