JPS6159829A - 縮小投影式アライメント装置 - Google Patents

縮小投影式アライメント装置

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JPS6159829A
JPS6159829A JP59180531A JP18053184A JPS6159829A JP S6159829 A JPS6159829 A JP S6159829A JP 59180531 A JP59180531 A JP 59180531A JP 18053184 A JP18053184 A JP 18053184A JP S6159829 A JPS6159829 A JP S6159829A
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wafer
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reduction projection
reticle
lens
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JP59180531A
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JPH0322685B2 (ja
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Masataka Shiba
正孝 芝
Yoshisada Oshida
良忠 押田
Naoto Nakajima
直人 中島
Yukio Uto
幸雄 宇都
Toshihiko Nakada
俊彦 中田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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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
    • G03F9/7049Technique, e.g. interferometric

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は半導体製造に用いられる縮小投影露光において
レチクルとウェハとをアライメントする縮小投影アライ
メント方法及びその装置に関するものである。
〔発明の背景〕
従来の縮小投影アライメント@曾は、特開昭57−14
2612号に記載されているように構成されていた。し
かしながらこの装置では、チップサイズの変化に応じて
変動するレチクル上のアライメントマークの縮小投影レ
ンズの半径方向の位置には対処できるものであるが、特
に露光位置アライメントにおいて、ウェハ上のアライメ
ントマークの位置を縮小投影レンズの接線方向に変動さ
せた場合には配照されておらずレチクルとウェハとを高
精度にアライメントすることができなかりた。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、従来技術の問題点を解決し、高いアラ
イメントa度と高いスループットカ得られるようにした
縮小投影アライメント方法及びその装置を提供すること
にある。
〔発明の概要〕
本発明は上記目的を達成するために、レチクル上の回路
パターンを縮小投影レンズによりウェハ上に投影露光す
る際、レチクルとウェハとをアライメントする縮小投影
アライメント方法において、縮小投影レンズの光軸を通
る垂直面に対して横方向に変位した方向からウェハのア
ライメント用パターンの照明光を入力 して上記縮小投
影レンズに対して該レンズの入射瞳の中心を含む面と入
射瞳面とで形成される直線上に入射させ、該縮小投影レ
ンズを介して上記直線上だ沿って得られるウェハのアラ
イメント用パターンからの反射光俊とレチクルのアライ
メント用パターンからの光俊とを撮像手段で検出してレ
チクルとウェハとをアライメントすることを特徴とする
縮小投影アライメント方法及びその装着である。
〔発明の実施例〕
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。本発明に係る縮小投影露光製雪は第2図に示す如
く構成されている。
即ち、レチクル1上の回路パターン4を縮小レンズ2を
介してウェハ3上にステップアンド、レビートして1チ
ツプ毎(1露光領域毎)露光する際、レチクルのパター
ン4とウェハ3上のパターン6を位♂合せ(アライメン
ト)する必要がある。このために、レチクル上のアライ
メント・マーク5とウェハ上のターゲット−マーク7が
あってアライメント光学系8,8′によりアライメント
が行なわれる。11は露光光を示す。
上記アライメント光学系8.8′は縮小レンズ2の接線
方向(T)移動ステージ9.9′及び半径方向(R)移
動ステージ10.10’上に搭載されている。
第3図はアライメント光学系8,8′の中心光軸が縮小
レンズの中心光軸12を結ぶ直交軸13.1!l’上に
位置する場合を示す。
ところで半導体の製造では、第4図に示すよ5に露光工
程の数に従って位置ずれをなくすためにウェハ上に複数
個のターゲット・マーク7゜7′を設ける必要がある。
一方し千クル上のアライメントマーク5,5′は固定さ
れているため、レチクル上の回路パターン4をウェハ上
の6尾重ね露光する場合、一度5と7でアライメントを
行った後、一定のオフセット量ΔAだけアライメント光
学系8,8′移動させて露光する。即ち、第5図及び第
7図に示すようにウェハ上のターゲット・マーク7゜7
′にあわせて、レチクル上のアライメント・マーク5.
5′を任意位蓋に設置し、ここにアライメント光学系8
,8′を取り付けた接線方向移動ステージ9.9′を移
動させることにより、アライメント後ウェハを移動させ
る必要がなくなり、アライメント終了後、ただちに露光
を行うことができる(露光位置アライメント)。従って
ウェハ移動させる場合に比較してこの際発生する位置決
めエラーやスループソ)の低下を押えることができる。
第7図、第8図にアライメント光学系の構造とその基本
光路の一例を示す。
ウェハ照明にはレーザ光19を用いる。ミラー20ヲ通
った光は、ガルバノミラ−21で揺動される。レンズ2
2でFlの位置に絞られた光は、レンズ23、ミラー2
4 、25、偏光ビームスプリッタ26、λ/4板27
を介してレンズ2B中のF2の位置に再度絞られる。さ
らにレンズ29、ミラー30、レチクル1を介し、最終
的に縮小レンズ20入射瞳35面F4に絞られる。これ
によりウェハ3上のF4(アルイはターゲット・マーク
7)上に平行光線が照射される。ガルバノミラ−21の
位fPoの共役的は、Pl、F2.F3.F4となるた
め、F4は35の如く揺動し、さら にF4は、34の
如く揺動する。
ウェハ3のターゲット・マークの像は、こんどはレチク
ル1、ミラー30、レンズ29 、28、λ/4板27
、偏光ビーム・スプリッタ26を介し、ミラー31経由
でセンサ32に結像する。センサ32の位置は第7図P
1点に相当する。なお、元の利用効率を高めるため、入
射光はP偏光にして偏光ビーム・スプリッタ26を直進
させ、一方戻り光はS偏光にして反射させている。
また、アライメントに露光光と異なる波長を用いた場合
、縮小レンズ2の色収差が発生することから、F3の位
置は、し千クル1からLの距離だけ離れている。
さて、第8図の光学系でウェハ照明光は縮小レンズ2の
半径方向には揺動しているのに対して接線方向には、細
いビームのままである。第9図は、アライメント光学系
の正面図、つまり縮小レンズに対して接線方向の断面状
態を示したものである。アライメント光学系8力1らレ
ンズ29、ミラー30を介して出てき次光38は、縮小
レンズ2を介してF4の位置でウェハに照射される。し
かし、光束38が縮小レンズ2の入射瞳中心を含む面1
3と入射瞳面35との交わる1ui15上を通らないた
めウェハに対してこの光線は傾いており、戻り光の光束
中心は39を通り、Psで照射光の光束中心3Bと重な
りウェハ倫をここで形成するもののアライメント光学系
8に傾いて入射される。
第10図は、第9図のアライメント光学系80部分を展
開したものである。アライメント光学系のセンサ32か
らその共役面40までの系は固定である。したがって、
ウェハ1が2方向に変動するとウェハの倫P3が必ずし
もセンサの共役面40上にのらなくなる。
第11図は、ウェハがZ方向に変動した時の23点付近
の様子を拡大したものである。ウェハが設計値通りの位
置にある時、F3はセンサの共役面40上にあるが、ウ
ェハが2方向に変動するとΔZ′ずれてP’sの位置に
来る。この時センサは、センサ共役面40上のスポット
位置P/を検出するため、ΔTのアライメント誤差を生
じてしまう。
このようなアライメント誤差を解消するためには、セン
サの共役面40上を横ぎるスポットの位置がウェハのZ
方向の移動によらず常に一定に保つ必要がある。
一般に、縮小投影ム“l光装音の縮小レンズの射出瞳の
位置は無限遠の位置にある。つまり、第11図のように
ウェハ照明光3Bが、縮小し/ズ2の入射@35の中心
を含む面内13と入射瞳面35の交わる直線15上を通
れば、ウェハへの入射角がアライメント光学系の正面か
ら見て垂直(F4)となり戻り方もこの逆の光路を通る
第13図は、P3付近を拡大したものであるが、照明光
とウェハからの反射光の光束中心とが同一光路38上を
通るため、Δ2′のウェハ変動による僧面ずれがあって
も、センサの共役面40上での位置は変化しない。従っ
て、アライメント誤差も発生しない。
更に本発明の実施例を具体的に説明する。
第1図は、アライメント光学系のウェハ照明に関する部
分を上方から見たものである。アライメント光学系の光
軸面51が、レチクル1及び縮小レンズの光軸面50か
ら接線方向(T方向)に平行にずれた時、入射瞳の中心
F4の共役点はF/。
の位置、さらにFt、の位置に作られる。そこで、ミラ
ー24 、25をアライメント光学系8内の小ステージ
54にのせ、アライメント光学系の動きに比例したべ1
を同時にT方向に移動させると5本来光軸面51を通り
、F2の位置に集光していた光軸53を出た光は、光軸
面52を通り、F′20位置に集光する九めR終曲にF
4の備蓄、すなわち入射瞳の中心を通るようになる。ガ
ルバノミラ−21を駆動すると、11M4は入射瞳を含
む面13の上を動くことになる。
ミ7 24.25をのせたステージ54の移動量は、ア
ライメント光学系8の接線方向の移動量に比例するため
、接線方向の移動量をクサビ又はテコ機構を用いて縮小
してステージ54に伝えればよい。
同様の効果は、レンズ23を接線方向に微動することに
よっても実現できる。また、アライメント方式として、
第15図に示すように7レネルゾーンターゲツトを用い
た方式でも露光位置アライメントを行うために第14図
のように、アライメント光学系60を接線方向あるいは
、半径方向に゛動かす場合には、ウェハ照明光の光束中
心61を縮小レンズ2の入射瞳の中心Pに一致゛させる
必要がある。さて、62はレーザ、63 、64 、6
5はレンズ、66はハーフミラ−167、68はミラー
、69はセンサ、70はフレネルゾーンターゲットであ
る。例えばここで、アライメントスコープ60の接線方
向(T)の動きに比例して、レンズ63を同じく接線方
向に動かしてやれば、それが実現可能である。
〔発明の効果〕
以上、本発明によればアライメント光学系を縮小レンズ
の接線方向あるいは半径方向に移動させる露光位置アラ
イメントにおいてもアライメント精度を低下させないた
め、高集積半心体の露光に適した高いアライメント精度
とスループットを得ることができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例であるアライメント光学系を
示した上面図、第2図は本発明に係る縮小投影露光装置
の斜視図、第3図及び第5図はし千クルとアライメント
光学系の関係を示す上面図、第4図及び第6図はレチク
ルパターンとウェハパターンの関係を示す図、第7図は
アライメント光学系の構成を示す斜視図、第8図はアラ
イメント光学系の光路図、第9図及び第12図はアライ
メントスコープを示す正面図、第10図は正面から見た
アライメントスコープの光路図、第11図及び第13図
は23点付近の光束拡大図、8g14図はフレネルゾー
ンターゲットを用いたアライメント光学系の斜視図、第
15図はフレネルシー/ターゲットマークを示した図で
ある。 1・′・・し千クル、    2・・・縮小レンズ、3
・・・ウェハ、     8・・・アライメントスコー
プ、 28 、29・・・レンズ、30・・・ミラー、21・
・・・ガルバノミラ−135・・・入射瞳。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、レチクル上の回路パターンを縮小投影レンズにより
    ウェハ上に投影露光する際、レチクルとウェハとをアラ
    イメントする縮小投影アライメント方法において、縮小
    投影レンズの光軸を通る垂直面に対して横方向に変位し
    た方向からウェハのアライメント用パターンの照明光を
    入力して上記縮小投影レンズに対して該レンズの入射瞳
    の中心を含む面と入射瞳面とで形成される直線上に入射
    させ、該縮小投影レンズを介して上記直線上に沿って得
    られるウェハのアライメント用パターンからの反射光像
    とレチクルのアライメント用パターンからの光像とを撮
    像手段で検出してレチクルとウェハとをアライメントす
    ることを特徴とする縮小投影アライメント方法。 2、レチクル上の回路パターンを縮小投影レンズにより
    ウェハ上に投影露光する際、レチクルとウェハとをアラ
    イメントする縮小投影アライメント装置において、少く
    ともウェハのアライメント用パターンを縮小投影レンズ
    を介して照明する照明光学系と、レチクルのアライメン
    ト用パターンの光像と、縮小投影レンズを介してウェハ
    のアライメント用パターンからの反射光像とを撮像する
    撮像手段とを載置したアライメント光学系を縮小投影レ
    ンズに対してほぼ接線方向に移動させる移動手段を設け
    、該移動手段を作動させたとき、上記ウェハのアライメ
    ント用パターンを照明するための照明光の光束の中心を
    縮小投影レンズに対して該レンズの入射瞳の中心を含む
    面と入射瞳面とで形成される直線上に入射させる入射手
    段を上記照明光学系内に設置したことを特徴とする縮小
    投影アライメント装置。 3、上記入射手段を上記移動手段の動きに連動させたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の縮小投影ア
    ライメント装置。
JP59180531A 1984-08-10 1984-08-31 縮小投影式アライメント装置 Granted JPS6159829A (ja)

Priority Applications (2)

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JP59180531A JPS6159829A (ja) 1984-08-31 1984-08-31 縮小投影式アライメント装置
US06/762,329 US4701050A (en) 1984-08-10 1985-08-05 Semiconductor exposure apparatus and alignment method therefor

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JP59180531A JPS6159829A (ja) 1984-08-31 1984-08-31 縮小投影式アライメント装置

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JPS6159829A true JPS6159829A (ja) 1986-03-27
JPH0322685B2 JPH0322685B2 (ja) 1991-03-27

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5612727A (en) * 1979-07-12 1981-02-07 Nippon Kogaku Kk <Nikon> Aligning device for ic projection exposure apparatus
JPS57142612A (en) * 1981-02-27 1982-09-03 Nippon Kogaku Kk <Nikon> Alignment optical system of projection type exposure device
JPS58165326A (ja) * 1982-03-09 1983-09-30 ウロマスク 集積回路製造機の整合装置
JPS5919320A (ja) * 1982-07-23 1984-01-31 Canon Inc 検出光学系

Patent Citations (4)

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