JPS62149129A - Reducing projection-type alignment system - Google Patents

Reducing projection-type alignment system

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JPS62149129A
JPS62149129A JP60289209A JP28920985A JPS62149129A JP S62149129 A JPS62149129 A JP S62149129A JP 60289209 A JP60289209 A JP 60289209A JP 28920985 A JP28920985 A JP 28920985A JP S62149129 A JPS62149129 A JP S62149129A
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reduction projection
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俊彦 中田
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良忠 押田
Masataka Shiba
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

PURPOSE:To perform mutual alignment between a reticle and a wafer, by detecting an interference pattern and an alignment pattern on the reticle by means of alignment optical system to determine an alignment amount from a center position of the two patterns. CONSTITUTION:Before exposure of a circuit pattern on a reticle 1 is performed on a wafer 3 through a reducing projections lens 2, the reticle 1 and the wafer 3 are aligned. At this time, an alignment pattern 48 on the wafer 3, and a semitransparent mirror arranged in a position except the upper of the wafer 3 are illuminated by interference-capable alignment-illuminating light. Reflected light from the alignment pattern 48 on the wafer 1 through the reducing lens 2 and that from the semitransparent mirror are optically interfered. The pattern obtained by the interference and the alignment pattern on the reticle 1 are detected by means of an alignment optical system. Hence, mutual alignment between the reticle 1 and the wafer 3 can be performed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レチクル上の回路パターンを縮小投影レンズ
を介しウェハ上に露光するに先立って、その回路パター
ンとウェハとを高精度にアライメントするための縮小投
影式アライメント方式に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention aligns the circuit pattern on a reticle with the wafer with high precision before exposing the circuit pattern on the reticle onto the wafer through a reduction projection lens. The present invention relates to a reduced projection alignment method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体集積回路の微細化が進行するのに伴い、縮小投影
露光装置で露光する際でのレチクルとウェハとのアライ
メント精度はますます高精度が要求されているのが現状
である。そのため、1チツプ毎にアライメントが行なえ
るようにしてウェハ内のチップの配列誤差に対応し得る
。縮小投影レンズを介すTTLアライメント方式が今後
の高集積回路の製造において主流になると考えられてい
る。
As the miniaturization of semiconductor integrated circuits progresses, the current situation is that higher and higher alignment precision between a reticle and a wafer is required during exposure using a reduction projection exposure apparatus. Therefore, it is possible to deal with errors in the arrangement of chips within a wafer by performing alignment for each chip. It is believed that the TTL alignment method using a reduction projection lens will become mainstream in the production of highly integrated circuits in the future.

第13図はTTLアライメント方式の一例を示したもの
である。これによるとレチクル1の回路パターンは縮小
投影レンズ2を介し、ウェハステージ4上に載置された
ウェハ3にて工ないし数個のチップ16単位に露光され
るが、この露光に先立っては先ずレチクルアライメント
光学系5,5′によりレチクル初期設定用パターン15
.15’の位置が検出されることによって、レチクル1
は初期位置にセラ1−される。次にウェハ3上において
チップ16近傍のアライメントパターン14.14’が
縮小投影レンズ2を介しレチクル1上のアライメントパ
ターン(窓パターン)13.13’上に結像され、両パ
ターンがウェハアライメント検出光学系で検出されるよ
うになっている。ウェハアライメント検出光学系はミラ
ー6.6’、リレーレンズ7.7′、拡大レンズ8,8
′、可動スリット9.9’、光電子増倍管(フォトマル
チプライヤ) 10.10’の他、露光光と同じ波長の
アライメント用照明光を発する光ファイバ11.11’
などより構成されるようになっている。光ファイバ11
.11’からの照明光はハーフミラ−、リレーレンズ7
.7′、ミラー6゜6′を介し、アライメントパターン
13.13’を照明する一方、それらからの反射光はミ
ラー6.6′、リレーレンズ7.7′、ハーフミラ−1
拡大レンズ8,8′、ミラー、可動スリット9,9′を
介し光電子増倍管10.10’で検出されるようになっ
ているものである。
FIG. 13 shows an example of the TTL alignment method. According to this, the circuit pattern of the reticle 1 is exposed through the reduction projection lens 2 on the wafer 3 placed on the wafer stage 4 in units of 16 chips or several chips. Reticle initial setting pattern 15 by reticle alignment optical system 5, 5'
.. By detecting the position of 15', reticle 1
is set to the initial position. Next, on the wafer 3, the alignment pattern 14.14' near the chip 16 is imaged onto the alignment pattern (window pattern) 13.13' on the reticle 1 through the reduction projection lens 2, and both patterns are It is now detected by the system. The wafer alignment detection optical system includes a mirror 6.6', a relay lens 7.7', and a magnifying lens 8,8.
', a movable slit 9.9', a photomultiplier 10.10', and an optical fiber 11.11' that emits alignment illumination light of the same wavelength as the exposure light.
It is now composed of such things as optical fiber 11
.. Illumination light from 11' is a half mirror, relay lens 7
.. 7', mirror 6°6', the alignment pattern 13.13' is illuminated, while the reflected light from them is transmitted to mirror 6.6', relay lens 7.7', and half mirror 1.
The light is detected by a photomultiplier tube 10, 10' via magnifying lenses 8, 8', mirrors, and movable slits 9, 9'.

さて、もしも、検出されたウェハアライメントパターン
14.14’とレチクルアライメントパターン13.1
3’との位置が一致していない場合には、ウェハ3を搭
載するウェハステージ4がずれ方向とその量に応じX方
向やY方向に移動されることによって両パターン14.
14’、13.13’の位置が一致されるようになって
いるものである。このようにしてアライメントが終了し
た後は、露光系12により露光光がレチクル1に照射さ
れるものである。
Now, if the detected wafer alignment pattern 14.14' and reticle alignment pattern 13.1
3', the wafer stage 4 on which the wafer 3 is mounted is moved in the X direction or the Y direction depending on the direction and amount of deviation, so that both patterns 14.
The positions of 14', 13 and 13' are made to match. After the alignment is completed in this manner, the exposure system 12 irradiates the reticle 1 with exposure light.

なお、この種のアライメント方式に関連するものとして
は、例えば特開昭55−41739号公報が挙げられる
Note that, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-41739 is related to this type of alignment method.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

ところで、このTTLアライメント方式において、従来
から指摘されながらも未だに解決されていない問題とし
ては、ウェハ上のホトレジストの塗布むらに起因するア
ライメント精度の低下が挙(1゛)れる。この問題は半
導体回路が高集積化するのに伴い、近年極めて深刻な問
題となっている。
By the way, in this TTL alignment method, a problem that has been pointed out in the past but has not yet been solved is a decrease in alignment accuracy due to uneven coating of photoresist on a wafer (1). This problem has become extremely serious in recent years as semiconductor circuits become more highly integrated.

ここで、ウェハへのホトレジストの塗布方法について説
明すれば、第14図に示すように、ホ1へレジストはス
ピンコータ(回転塗布機)でウェハ3をR方向に高速回
転させつつその遠心力によりウェハ3全面に1〜2μm
(単層レジストの場合)の厚さで塗布されるようになっ
ている。この場合ホトレジストの流れる方向は矢印A、
B、C,Dで示すようにウェハ3中心から放射状に広が
る方向となるが、第15図はチップ17近傍のX方向ア
ライメントパターン19を拡大して示したものである。
Here, to explain the method of applying photoresist to a wafer, as shown in FIG. 3 1-2 μm on the entire surface
(in the case of a single layer resist). In this case, the direction in which the photoresist flows is arrow A,
As shown by B, C, and D, the directions extend radially from the center of the wafer 3, and FIG. 15 shows an enlarged view of the X-direction alignment pattern 19 near the chip 17.

通常アライメントパターンは第15図に示すように、S
i基板21上に凹もしくは凸の段差パターンが5L02
層22によって形成されることによって構成されるが、
更にその上に塗布されるホトレジスト23の膜厚は段差
の形状に応じて緩やかな曲線を描くようになっている。
The normal alignment pattern is as shown in Figure 15.
There is a concave or convex step pattern on the i-board 21 5L02
constituted by being formed by layer 22,
Further, the film thickness of the photoresist 23 applied thereon is designed to draw a gentle curve depending on the shape of the step.

このようにしてアライメントパター〉・はSi基板21
上に形成されるが1問題は第14図に示すように、チッ
プ17近傍のX方向アライメントパターン19はレジス
トの流れ方向Bと平行であるが、例えばチップ18近傍
のX方向アライメントパターン20はレジストの流れ方
向Cとはほぼ直交するようになっていることである。そ
の結果、第16図に示すようにアライメントパターン1
9部分でのパターン幅方向のホトレジスト膜厚分布に左
右対称となるが、同図(b)に示すようにアライメント
パターン20部分でのホトレジスト膜厚分布はパターン
エツジ部でホトレジストの流れが大きく乱され左右非対
称になるというものである。
In this way, the alignment pattern> is the Si substrate 21.
As shown in FIG. 14, one problem is that the X-direction alignment pattern 19 near the chip 17 is parallel to the resist flow direction B, but for example, the X-direction alignment pattern 20 near the chip 18 is parallel to the resist flow direction B. The flow direction C is substantially perpendicular to the flow direction C. As a result, as shown in FIG.
The photoresist film thickness distribution in the pattern width direction at the alignment pattern 9 is symmetrical, but as shown in FIG. This means that the left and right sides are asymmetrical.

さて、これらアライメントパターン19.20はパター
ン照明光24a、 25aによって照明されるが、パタ
ーンからの反射光は近似的にホトレジスト表面からの反
射光24b、25bトSi基板21もL<1tsio。
Now, these alignment patterns 19 and 20 are illuminated by pattern illumination lights 24a and 25a, but the reflected light from the patterns is approximately equal to the reflected light 24b and 25b from the photoresist surface, and the Si substrate 21 also has L<1tsio.

層22表面からの反射光24c、 25cとの干渉光と
して得られるようになっている。即ち、第18図に示す
干渉強度曲線28より判るように、ホトレジスト23膜
厚dに応じてその干渉強度曲線周期的に変化ニーるとい
うわけである。以上よりアライメントパターン19から
の反射光強度分布26は第17図(a)に示すように左
右対称となるが、アライメントパターン20からの反射
光強度分布27は同図(b)に示すように左右非対称と
なるものである。よって検出信号波形の対称性を利用し
波形の対称中心をアライメントパターンの中心位置とす
る従来のアライラン1一方式においては、同図(b)に
示すように真のパターン中心位置Xwに対し、Xdをパ
ターン中心位置とみなしてしまい誤差exが生じること
があり、アライメント精度の低下は逸れ得ないものとな
っている。また、これまでのTTLアライメント方式に
おいては塗布むらだけではなく、ホトレジストの塗布膜
厚によってパターン検出信号のコントラストが大きく変
化するという問題も依然から指摘されているのが実状で
ある。
The light is obtained as interference light with reflected light 24c and 25c from the surface of the layer 22. That is, as can be seen from the interference intensity curve 28 shown in FIG. 18, the interference intensity curve periodically changes depending on the film thickness d of the photoresist 23. From the above, the reflected light intensity distribution 26 from the alignment pattern 19 is symmetrical as shown in FIG. 17(a), but the reflected light intensity distribution 27 from the alignment pattern 20 is symmetrical as shown in FIG. It is asymmetrical. Therefore, in the conventional Align Run 1 system, which utilizes the symmetry of the detection signal waveform and sets the center of symmetry of the waveform as the center position of the alignment pattern, as shown in FIG. may be regarded as the pattern center position, and an error ex may occur, resulting in an unavoidable drop in alignment accuracy. Furthermore, in the conventional TTL alignment method, it has been pointed out that not only the coating unevenness but also the contrast of the pattern detection signal changes greatly depending on the coating thickness of the photoresist has been pointed out.

よって、本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み
、ホトレジストの塗布膜厚および塗布むら↓こ影響され
ることなく安定にして、しかも精度良好にしてレチクル
とウェハとをアライメントし得る縮小投影式アライメン
ト方式を供するにある。
Therefore, in view of the above-mentioned problems of the prior art, it is an object of the present invention to reduce the thickness and unevenness of the photoresist coating so that it can be stabilized without being affected by the coating thickness, and that can align the reticle and wafer with good accuracy. A projection alignment method is provided.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この目的のため本発明は、可干渉性アライメント照明光
によってウェハ上のアライメントパターンと、ウェハ上
以外の位置に設けられている半透明鏡とを照明する一方
、縮小投影レンズを介し得られるウェハ上のアライメン
トパターンからの反射光と、その半透明鏡からの反射光
とを光学的に干渉させ、干渉によって得られる干渉パタ
ーンと、アライメント照明光によって照明されたレチク
ル上のアライメントパターンとをアライメント光学系に
より検出することによって1両パターンの中心位置より
アライメント量を求めたうえレチクルとウェハとを相対
的にアライメントするようにしたものである。
For this purpose, the present invention illuminates the alignment pattern on the wafer with coherent alignment illumination light and a semi-transparent mirror provided at a position other than the wafer, while illuminating the alignment pattern on the wafer obtained through a reduction projection lens. The alignment optical system optically interferes the reflected light from the alignment pattern with the reflected light from the semi-transparent mirror, and combines the interference pattern obtained by the interference with the alignment pattern on the reticle illuminated by the alignment illumination light. By detecting this, the alignment amount is determined from the center position of one pattern, and the reticle and wafer are relatively aligned.

〔作用〕[Effect]

ホトレジスト表面からの反射光と、Si基板の段差パタ
ーンとホトレジストとの界面からの反射光とは、半透明
鏡からの反射光と互いに干渉されることによって干渉パ
ターンが得られるようになっている。この干渉パターン
では主として段差パターンとホトレジストとの界面から
の反射光と、半透明鏡からの反射光との干渉による影響
が最も強く、アライメントパターンの段差部において段
差深さだけ位相が変化することに起因して干渉パターン
は大きな信号変化を有するものとして得られるようにな
っている。即ち、ホトレジストの膜厚に起因する干渉の
影響は小さくなっているものである。よって、この干渉
パターンと、レチクル上のアライメントパターンとをア
ライメント光学系により検出し、両パターンの中心位置
よりアライメント量を求めるようにすれば、レチクルと
ウェハとを相対的にアライメントすることが可能となる
ものである。
The reflected light from the photoresist surface and the reflected light from the interface between the step pattern of the Si substrate and the photoresist interfere with each other with the reflected light from the semi-transparent mirror, so that an interference pattern is obtained. In this interference pattern, the influence of interference between the light reflected from the interface between the step pattern and the photoresist and the light reflected from the semi-transparent mirror is the strongest, and the phase changes at the step portion of the alignment pattern by the depth of the step. As a result, the interference pattern is obtained as having large signal changes. That is, the influence of interference caused by the thickness of the photoresist is reduced. Therefore, if this interference pattern and the alignment pattern on the reticle are detected by an alignment optical system and the amount of alignment is determined from the center position of both patterns, it is possible to relatively align the reticle and the wafer. It is what it is.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を第1図から第12図により説明する。 The present invention will be explained below with reference to FIGS. 1 to 12.

先ず本発明を具体的に説明するに先立って、その論理的
背景について説明すれば以下のようである。
First, before explaining the present invention in detail, the logical background thereof will be explained as follows.

即ち、そもそも本発明はウェハ上に塗布されたホトレジ
ストと空気界面での反射率に比し、ホトレジストとウェ
ハアライメントパターンを構成する段差パターン界面で
の反射率が大きいことに着目してなされたものである。
That is, the present invention was originally developed by focusing on the fact that the reflectance at the interface between the photoresist and the step pattern constituting the wafer alignment pattern is higher than the reflectance at the interface between the photoresist coated on the wafer and the air. be.

アライメントパターンとしてSi段差パターンを想定す
れば、通常ホトレジスト・空気界面での反射率は5.5
%(空気の屈折率1,0.ホトレジストの屈折率1.6
1 (波長514nmの場合))程度であるのに対し、
ホトレジス1〜・アライメントパターン(段差パターン
)界面での反射率は24%(Siの屈折率4.75(波
長514nm))と高い値を示すものとなっている。そ
こで、第1図に示す如くの光学系を考案するに至ったも
のである。第1図に示すように、レーザ光源等の可干渉
性光源40からの照明光41はビームスプリッタ42に
よって2方向に分離され、一方はアライメント照明光4
3として縮小投影レンズ2を介しウェハ上のアライメン
トパターン48を照明するようになっている。アライメ
ントパターン48はSi基板45の段差パターンとして
形成されており、その上にホトレジスト46が塗布され
たものとなっている。一方、他方は半透明鏡(この場合
は透過率0)51に入射すべくされるが、ここでビーム
スプリッタ42から半透明鏡(反射鏡)51までの光路
長Qrを、同じくビームスプリッタ42からホトレジス
ト46表面までの光路長aV(X)とほぼ等しくし、そ
の光路長差を可干渉性光源40の可干渉距離内に設定す
ると、ホト−ジス1−46表面からの反射光49と、S
i基板45の段差パターンとホトレジスト46との界面
47からの反射光50とは、半透明鏡51からの反射光
52と互いに干渉し、結果として干渉パターン53が得
られるようになっている。これについての詳細は後述す
るところであるが、上記各界面での反射率よりしてこの
干渉パターン53では主として段差パターンとホトレジ
スト46との界面47からの反射光50と、半透明鏡5
1からの反射光52との干渉による影響が最も強く、ア
ライメントパターン48の段差部において段差深さeだ
け位相が変化することに起因して干渉パターン53は大
きな信号変化を有するものとして得られるようになって
いる。即ち、相対的にホトレジスト46の膜厚d(x)
に起因する干渉の影響は小さくなるわけである。しかし
て、この干渉パターン53と、レチクル上のアライメン
トパターン(図示せず)とを拡大レンズおよび撮像装置
を備えたアライメント光学系(図示せず)により検出し
、両パターンの中心位置よりアライメント量を求めれば
、レチクルとウェハとを相対的に精度良好にしてアライ
メントすることが可能となるものである。なお、第2図
はアライメントパターン48に入射される平行ビームか
らなる照明光43の入射状態を示したものである。
Assuming a Si step pattern as the alignment pattern, the reflectance at the photoresist/air interface is usually 5.5.
% (Refractive index of air 1.0. Refractive index of photoresist 1.6
1 (for a wavelength of 514 nm)), whereas
The reflectance at the interface between photoresist 1 and the alignment pattern (step pattern) is as high as 24% (refractive index of Si: 4.75 (wavelength: 514 nm)). Therefore, an optical system as shown in FIG. 1 was devised. As shown in FIG. 1, illumination light 41 from a coherent light source 40 such as a laser light source is separated into two directions by a beam splitter 42, one of which is the alignment illumination light 41.
3, the alignment pattern 48 on the wafer is illuminated through the reduction projection lens 2. The alignment pattern 48 is formed as a step pattern on the Si substrate 45, and a photoresist 46 is applied thereon. On the other hand, the other side is made to be incident on a semi-transparent mirror (transmittance 0 in this case) 51, and the optical path length Qr from the beam splitter 42 to the semi-transparent mirror (reflecting mirror) 51 is also When the optical path length to the surface is made almost equal to the optical path length aV(X) and the optical path length difference is set within the coherent distance of the coherent light source 40, the reflected light 49 from the surface of the photoreceptor 1-46 and S
The reflected light 50 from the interface 47 between the step pattern of the i-substrate 45 and the photoresist 46 interferes with the reflected light 52 from the semi-transparent mirror 51, resulting in an interference pattern 53. Details of this will be described later, but considering the reflectance at each interface, this interference pattern 53 mainly uses reflected light 50 from the interface 47 between the step pattern and the photoresist 46, and the reflected light 50 from the semi-transparent mirror 5.
The influence of interference with the reflected light 52 from the alignment pattern 48 is the strongest, and the interference pattern 53 is obtained as having a large signal change due to the phase change by the step depth e at the step portion of the alignment pattern 48. It has become. That is, the relative film thickness d(x) of the photoresist 46
This means that the influence of interference caused by is reduced. This interference pattern 53 and an alignment pattern (not shown) on the reticle are detected by an alignment optical system (not shown) equipped with a magnifying lens and an imaging device, and the alignment amount is determined from the center position of both patterns. If determined, it becomes possible to align the reticle and wafer with relatively good accuracy. Note that FIG. 2 shows the incident state of the illumination light 43 made of a parallel beam incident on the alignment pattern 48.

ところで、照明光が入射される半透明鏡は広義の鏡であ
り、第1図に示す光学系のように透過率0の場合も含ま
れるようになっている。この半透明鏡は縮小投影レンズ
を含むウェハ上アライメントパターン照明光路外に設け
られることも、また、後述のように照明光路内に設けら
れることも可能となっている。また、望ましくは半透明
鏡が設けられた光路中には波面補正光学系が設けられる
ものとなっている。更に可干渉性光源からの光は時間的
、かつ空間的に可干渉性を有するものとされる。
By the way, the semi-transparent mirror into which the illumination light is incident is a mirror in a broad sense, and includes cases where the transmittance is 0 as in the optical system shown in FIG. This semi-transparent mirror can be provided outside the on-wafer alignment pattern illumination optical path including the reduction projection lens, or can be provided within the illumination optical path as will be described later. Further, preferably, a wavefront correction optical system is provided in the optical path provided with the semi-transparent mirror. Furthermore, the light from the coherent light source is temporally and spatially coherent.

さて、ここで既述の干渉パターンについて詳細に説明す
れば、第1図に示す光学系において、ホトレジスト46
表面からの反射光49の強度を■いSi基板45の段差
パターンとホトレジスト46との界面47からの反射光
50の強度を12、半透明鏡51からの反射光52の強
度をIrとすれば、これら3つの反射光による干渉パタ
ーン53の強度分布I(x)は近似的に式(1)で示さ
れるようになっている。
Now, to explain in detail the interference pattern mentioned above, in the optical system shown in FIG. 1, the photoresist 46
If the intensity of the reflected light 49 from the surface is 12, the intensity of the reflected light 50 from the interface 47 between the step pattern of the Si substrate 45 and the photoresist 46 is 12, and the intensity of the reflected light 52 from the semi-transparent mirror 51 is Ir, then , the intensity distribution I(x) of the interference pattern 53 due to these three reflected lights is approximately expressed by equation (1).

I (x)=(If + ’I 2 + Ir)・・・
・・・(1) 但し、λはアライメント照明光の波長を、naは空気の
屈折率を、nrはホトレジストの屈折率を示す。
I (x) = (If + 'I 2 + Ir)...
(1) where λ is the wavelength of the alignment illumination light, na is the refractive index of air, and nr is the refractive index of the photoresist.

この式(1)での第1項は干渉強度の直流成分を与えて
おり、また、第2項は反射光49と反射光50との干渉
強度の変調成分を、第3項は反射光49と反射光52と
の干渉強度の変調成分を、第4項は反射光50と反射光
52との干渉強度の変調成分をそれぞれ与えている。
The first term in this equation (1) gives the DC component of the interference intensity, the second term gives the modulation component of the interference intensity between the reflected light 49 and the reflected light 50, and the third term gives the reflected light 49. The fourth term gives a modulation component of the interference intensity between the reflected light 50 and the reflected light 52, and the fourth term gives a modulation component of the interference intensity between the reflected light 50 and the reflected light 52.

ここで、照明光41の強度を1、ビームスプリッタ42
での反射率と透過率との比を1、n1== 1 。
Here, the intensity of the illumination light 41 is set to 1, and the intensity of the beam splitter 42 is set to 1.
The ratio of reflectance to transmittance at is 1, n1==1.

nr=1.6(λ= 436nm)、半透明鏡51の反
射率を95%、ホトレジスト46・空気界面の反射率を
5.5%、段差パターン・ホトレジスト46界面47の
反射率を24%とすると、式(1)での第1項は第3図
においては直線60として示され、また、第2項は曲線
61として、第3項は曲線62として、第4項は曲線6
3としてそれぞれ示されるようになっている。この第3
図より干渉パターン53の強度分布としては式(1)に
おける第4項、即ち、段差パターン・ホトレジスト46
界面47からの反射光50と、半透明鏡51からの反射
光52との干渉による影響が最も強く現われていること
が知れる。この結果アライメントパターン48の段差部
で、段差深さeだけ位相が変化することに起因して干渉
パターン53は大きな信号変化を有するものとして得ら
れるものである。
nr = 1.6 (λ = 436 nm), the reflectance of the semi-transparent mirror 51 is 95%, the reflectance of the photoresist 46/air interface is 5.5%, and the reflectance of the stepped pattern/photoresist 46 interface 47 is 24%. Then, the first term in equation (1) is shown as a straight line 60 in FIG. 3, the second term is shown as a curve 61, the third term is shown as a curve 62, and the fourth term is shown as a curve 6.
3, respectively. This third
From the figure, the intensity distribution of the interference pattern 53 is the fourth term in equation (1), that is, the step pattern photoresist 46
It can be seen that the influence of interference between the reflected light 50 from the interface 47 and the reflected light 52 from the semi-transparent mirror 51 appears most strongly. As a result, the interference pattern 53 is obtained as having a large signal change because the phase changes by the step depth e at the step portion of the alignment pattern 48.

これは、界面47での反射率がホトレジスト46表面で
反射率よりも高いためである。これよりして。
This is because the reflectance at the interface 47 is higher than the reflectance at the photoresist 46 surface. From now on.

相対的にホトレジスト46の膜厚d (x)に起因する
干渉(式(1)における第2項、第3項)の影響は小さ
なものとなるわけである。
The influence of interference (second and third terms in equation (1)) caused by the film thickness d (x) of the photoresist 46 is relatively small.

したがって、第4図(a)に示すように、アライメント
パターン48の段差部でホトレジスト46の膜厚分布が
左右非対称となっている場合には、従来のアライメント
方式では第18図に示す干渉光強度曲線から明らかなよ
うに、アライメントパターン48からの反射光強度分布
64は第4図(b)に示すように左右非対称となり、真
のパターン中心位置XVに対しXdをパターン中心位置
とみなしてしまい、′検出誤差eXが生じていたもので
ある。しかしながら、本発明によれば、同図(c)に示
すようにその反射光強度分布65はホトレジスト46の
膜厚分布にそれ¥rAi響されることなく対称性良好に
して、しかも高コントラストのものとして得られ。
Therefore, as shown in FIG. 4(a), when the film thickness distribution of the photoresist 46 is asymmetrical at the stepped portion of the alignment pattern 48, the interference light intensity shown in FIG. As is clear from the curve, the reflected light intensity distribution 64 from the alignment pattern 48 is asymmetrical as shown in FIG. 4(b), and Xd is regarded as the pattern center position with respect to the true pattern center position XV. 'A detection error eX had occurred. However, according to the present invention, the reflected light intensity distribution 65 has good symmetry without being affected by the film thickness distribution of the photoresist 46, and has a high contrast, as shown in FIG. obtained as.

理想的には真のパターン中心位置XWを検出し得るもの
である。その結果、ホトレジストの膜厚および塗布むら
に起因するアライメント精度の低下が除去され得るもの
である。
Ideally, the true pattern center position XW can be detected. As a result, deterioration in alignment accuracy caused by photoresist film thickness and coating unevenness can be eliminated.

なお、本発明はアライメントパターンが第5図に示すよ
うに、Si鶏版板66段差パターン上にS io 、6
7、 S i、 N46gの各透明層が形成されたもの
として構成されている場合にも適用可となっている。こ
れは、入射光74に対してホトレジスト69表面、各層
界面72.71.70各々からの反射光75゜76、7
7、78のうち最も強度が高いものは下地のSL基板6
6とSin、67との界面70からの反射光78である
からである。したがって、得られる干渉強度分布はSL
基板66の段差部で大きく変化することから、ホトレジ
スト69の膜厚はそれ程影響されずに、先の場合と同様
な効果が得られるものである。
In addition, in the present invention, the alignment pattern is as shown in FIG.
It is also applicable to cases in which transparent layers of 7, Si, and N46g are formed. This means that for the incident light 74, the reflected light from the photoresist 69 surface and each layer interface 72, 71, 70 is 75°, 76, 7
The one with the highest strength among 7 and 78 is the underlying SL board 6
This is because it is the reflected light 78 from the interface 70 between 6, Sin, and 67. Therefore, the resulting interference intensity distribution is SL
Since the thickness of the photoresist 69 changes greatly at the step portion of the substrate 66, the thickness of the photoresist 69 is not so affected and the same effect as in the previous case can be obtained.

さて、本発明を具体的に説明すれば、第6図は本発明に
よる方式の第1の実施態様におけるアライメント光学系
を示したものである。この場合でのアライメント光学系
はアライメント照明系、アライメントパターン検出光学
系、参照光路およびアライメントパターン検出信号処理
系から構成されるようになっている。これによる場合可
干渉性光源としてのArレーザ(波長514.5nm)
80からのレーザビーム81はビームスプリッタ82、
リレーレンズ83を介しビームスプリッタ84により2
系統のビーム86.87に分離されるようになっている
。このうちビーム87はミラー85b〜85f、波面補
正光学系88および反射鏡89からなる参照光路に導か
れ反射鏡89で反射されると同時に、波面補正光学系8
8によってはビーム87に対しビーム径の調整、縮小投
影レンズの結像特性に対応した波面の位相調整が施され
るようになっている。また、他方のビーム86はミラー
85a、レチクル1上のミラー1m面で順次反射された
後は、縮小投影レンズ2における入射瞳2pの中心に入
射され、ウェハ3上のアライメントパターン48を照明
するものとなっている。第7図はこの場合での照明状態
を拡大して示したものである。ビーム86は平行ビーム
とされアライメント照明光として機能するものである。
Now, to explain the present invention in detail, FIG. 6 shows an alignment optical system in a first embodiment of the system according to the present invention. The alignment optical system in this case is composed of an alignment illumination system, an alignment pattern detection optical system, a reference optical path, and an alignment pattern detection signal processing system. In this case, Ar laser (wavelength 514.5 nm) is used as a coherent light source.
A laser beam 81 from 80 passes through a beam splitter 82,
2 by the beam splitter 84 via the relay lens 83
The system is separated into beams 86 and 87. Among them, the beam 87 is guided to a reference optical path consisting of mirrors 85b to 85f, a wavefront correction optical system 88, and a reflecting mirror 89, and is reflected by the reflecting mirror 89.
8, the beam 87 is subjected to beam diameter adjustment and wavefront phase adjustment corresponding to the imaging characteristics of the reduction projection lens. The other beam 86 is sequentially reflected by the mirror 85a and the mirror 1m surface on the reticle 1, and then enters the center of the entrance pupil 2p in the reduction projection lens 2, illuminating the alignment pattern 48 on the wafer 3. It becomes. FIG. 7 shows an enlarged view of the illumination state in this case. The beam 86 is a parallel beam and functions as alignment illumination light.

ここで、ビームスプリッタ84から反射鏡89までの光
路長と、同じくビームスプリッタ84からウェハ3上の
アライメントパターン48までの光路長との光路長差を
1反射鏡89を光軸方向に微動することによってArレ
ーザ80の可干渉距離内に設定する場合は、丁度、トワ
イマン・グリーンの干渉計と同じ原理で反射鏡89から
の反射光とアライメントパターン48からの反射光とが
干渉し、ビームスプリッタ84にて干渉パターンが得ら
れるようになるものである。この干渉パターンはリレー
レンズ83、ビームスプリッタ82、ミラー85g、拡
大レンズ90を順次介され2次元面体撮像素子旧で撮像
されるが、2次元面体撮像素子91からの光電変換され
た干渉パターンはこの後、前処理回路92でノイス除去
、AD変換され、更に垂直方向圧縮回路93によっては
アライメントパターン検出方向と直交する方向に電気的
に圧縮されるようになっている。
Here, the optical path length difference between the optical path length from the beam splitter 84 to the reflecting mirror 89 and the optical path length from the beam splitter 84 to the alignment pattern 48 on the wafer 3 is calculated by slightly moving the reflecting mirror 89 in the optical axis direction. When the beam is set within the coherence distance of the Ar laser 80, the reflected light from the reflecting mirror 89 and the reflected light from the alignment pattern 48 interfere with each other, just as in the Twyman-Green interferometer, and the beam splitter 84 This allows an interference pattern to be obtained. This interference pattern is sequentially passed through the relay lens 83, the beam splitter 82, the mirror 85g, and the magnifying lens 90, and is imaged by the two-dimensional surface image sensor. Thereafter, a preprocessing circuit 92 removes noise and performs AD conversion, and a vertical compression circuit 93 electrically compresses the signal in a direction perpendicular to the alignment pattern detection direction.

この圧縮により1次元情報にされた信号を計算機94が
所定に処理することによっては、アライメントパターン
48の中心位置が求められるわけである。
The center position of the alignment pattern 48 is determined by the computer 94 processing the signal converted into one-dimensional information by this compression in a predetermined manner.

この際での計算機94による処理について説明すれば、
第8図(a)、 (b)は固体撮像素子91で撮像され
た干渉パターンの例をそれぞれ示したものである。アラ
イラン1〜パターン48に対するアライラン1〜光学系
の検出エリア95は図示の如くである。先ず第8図(a
)について説明すれば、これは反射鏡89とアライメン
トパターン48が矢印の方向に相対的に傾斜している場
合を示しており、傾斜の大きさと方向に応じて細い干渉
縞96が生じるようになっている。このような場合には
第9図(a)に示すように圧縮によって得られる1次元
信号98はコントラストの低いものとして得られるよう
になっている。そこで、予め、反射鏡89とアライメン
トパターン48、即ち、ウェハとは完全に平行になるよ
うに設定しておく必要がある。因みにウェハ上の1チツ
プの大きさを20mmX20nmとすると、1チツプ内
でのウェハの傾きはたかだか約1μmであることから、
一旦、反射鏡89を微調整しておけば、常にこれを監視
する必要はない。
The processing by the computer 94 at this time will be explained as follows.
FIGS. 8(a) and 8(b) show examples of interference patterns captured by the solid-state image sensor 91, respectively. The detection area 95 of the alignment run 1 to the optical system for the alignment run 1 to the pattern 48 is as shown in the figure. First, Figure 8 (a
), this shows a case where the reflecting mirror 89 and the alignment pattern 48 are relatively inclined in the direction of the arrow, and thin interference fringes 96 are generated depending on the magnitude and direction of the inclination. ing. In such a case, a one-dimensional signal 98 obtained by compression has a low contrast as shown in FIG. 9(a). Therefore, it is necessary to set in advance so that the reflecting mirror 89 and the alignment pattern 48, that is, the wafer, are completely parallel to each other. Incidentally, if the size of one chip on a wafer is 20 mm x 20 nm, the inclination of the wafer within one chip is approximately 1 μm at most.
Once the reflector 89 is finely adjusted, there is no need to constantly monitor it.

次に第8図(b)について説明すれば、これは反射鏡8
9とウェハとが完全に平行となっている場合での干渉パ
ターンを示したものであり、アライメントパターンの段
差部で大きく強度が変化した像97が得られるようにな
っている。第9図(b)に示す1次元信号99もそれに
応じて高いコントラストのものとして得られるようにな
っている。計算機94ではこの1次元信号99より波形
の対称性を利用してウェハ上でのアライメントパターン
の中心位@XW(X方向中心位置)が求められるもので
ある。これと別途得られたレチクル上でのアライメント
パターン(図示せず)の中心位置Xrとの位置ずれより
アライメント量Δとアライメント方向が求められるわけ
である。このアライメント量Δとアライメント方向にも
とづきステージ4がX方向に微動されるわけであり、y
方向でのアライメントについても事情は全く同様となっ
ている。このようにしてアライメントが終了すれば、露
光系(図示せず)より露光光が照射されることによって
、レチクル1上の回路パターンがウェハ3上のチップに
焼き付けられるわけである。以上のアライメントと焼き
付けの動作を各チップ毎に繰り返すことによって、ウェ
ハ3に対する縮小投影露光が行なわれるものである。
Next, referring to FIG. 8(b), this is the reflecting mirror 8.
This shows an interference pattern when 9 and the wafer are completely parallel, and an image 97 whose intensity changes greatly at the step portion of the alignment pattern is obtained. A one-dimensional signal 99 shown in FIG. 9(b) can also be obtained with a correspondingly high contrast. The computer 94 uses the one-dimensional signal 99 to determine the center position @XW (center position in the X direction) of the alignment pattern on the wafer by utilizing the symmetry of the waveform. The alignment amount Δ and the alignment direction are determined from the positional deviation between this and the center position Xr of the alignment pattern (not shown) on the reticle obtained separately. Based on this alignment amount Δ and the alignment direction, the stage 4 is slightly moved in the X direction, and the y
The situation is exactly the same regarding alignment in the direction. Once the alignment is completed in this manner, the circuit pattern on the reticle 1 is printed onto the chip on the wafer 3 by irradiating exposure light from an exposure system (not shown). By repeating the above alignment and printing operations for each chip, reduction projection exposure on the wafer 3 is performed.

さて、以上に述べた実施態様によれば、既述のようにホ
トレジストの膜厚分布に影響されることなく対称性良好
にしてアライメントパターン検出信号が得られ、ホトレ
ジストの塗布むらに起因するアライメント精度の低下を
除去し得ることになる。また、従来のアライメント方式
による場合、塗布むらだけでなくホトレジストの塗布膜
厚そのものによってもアライメントパターン検出信号の
コントラストが大きく変化していたが、本実施態様によ
れば、反射鏡89を光軸方向に微動させることによって
干渉強度を常に第3図に示す曲線63の傾斜部分に設定
し得、信号のコントラストを高く保つことが可能となっ
ている。
Now, according to the embodiment described above, an alignment pattern detection signal can be obtained with good symmetry without being affected by the photoresist film thickness distribution as described above, and alignment accuracy caused by uneven coating of the photoresist can be obtained. This means that the decrease in Furthermore, in the case of the conventional alignment method, the contrast of the alignment pattern detection signal changes greatly not only due to coating unevenness but also due to the coating film thickness of the photoresist, but according to this embodiment, the reflector 89 is moved in the optical axis direction. By making slight movements, the interference intensity can always be set on the slope of the curve 63 shown in FIG. 3, making it possible to maintain high signal contrast.

次に他の実施態様について説明すれば、第10図はその
実施態様での光学系を示したものである。
Next, another embodiment will be described. FIG. 10 shows an optical system in that embodiment.

このアライメント光学系では第6図に示すアライメント
光学系より参照光路を取付は除き、縮小投影レンズ2の
下端にダイクロイックミラーとじての半透明filoo
を付加しアライメント照明光路そのものを参照光路とし
た点が異なっている。先の実施態様と同様、先ずArレ
ーザ80からのビーム81はビームスプリッタ82、リ
レーレンズ83を介しミラー85a、レチクル1上のミ
ラー1m面で順次反射された後、縮小投影レンズ2にお
ける入射瞳2pの中心に入射され、更に半透明鏡lOO
を透過した後はウェハ3上のアライメントパターン48
に照明光として入射されるようになっている。さて、こ
の場合半透明鏡100の上面には反射防止膜(波長51
4.5nm)が、また、その下面101には第12図に
示す反射率・透過率分光特性を有する薄膜がコーティン
グされているが、下面101とアライメントパターン4
8までの光路長を半透明@ 100を光軸方向に微動す
ることによりArレーザ80の可干渉距離内に設定する
場合は、フィゾーの干渉計と同じ原理により半透明鏡1
00の下面101からの反射光と、アライメントパター
ン48からの反射光とが干渉し干渉パターンが得られる
ものである。この干渉パターンは縮小投影レンズ2を介
し同一の光路を逆に辿った後ビームスプリッタ82、ミ
ラー85g、拡大レンズ90を介し2次元面体撮像素子
91で撮像されるが、これ以後の信号処理とアライメン
トの手順は先の実施態様での場合と全く同様にして行な
われることになるものである。
In this alignment optical system, the reference optical path is removed from the alignment optical system shown in FIG. 6, and a translucent filoo as a dichroic mirror is installed at the lower end of the reduction projection lens 2.
The difference is that the alignment illumination optical path itself is used as the reference optical path. As in the previous embodiment, the beam 81 from the Ar laser 80 is first reflected by the beam splitter 82, the relay lens 83, the mirror 85a, and the mirror 1m surface on the reticle 1, and then reflected by the entrance pupil 2p of the reduction projection lens 2. is incident on the center of the semi-transparent mirror lOO
After passing through the alignment pattern 48 on the wafer 3
It is designed to be incident as illumination light. Now, in this case, the upper surface of the semi-transparent mirror 100 is coated with an anti-reflection film (wavelength 51
4.5 nm), and its lower surface 101 is coated with a thin film having the reflectance/transmittance spectral characteristics shown in FIG.
When setting the optical path length up to 8 within the coherence distance of the Ar laser 80 by slightly moving the translucent mirror 100 in the optical axis direction, use the same principle as the Fizeau interferometer to set the optical path length of the semitransparent mirror 1 to within the coherence distance of the Ar laser 80.
The reflected light from the lower surface 101 of 00 and the reflected light from the alignment pattern 48 interfere to obtain an interference pattern. This interference pattern follows the same optical path in reverse through the reduction projection lens 2, and then is imaged by the two-dimensional surface image sensor 91 via the beam splitter 82, mirror 85g, and magnifying lens 90. Subsequent signal processing and alignment The procedure will be carried out in exactly the same manner as in the previous embodiment.

なお、半透明鏡100の下面101にコーティングされ
る薄膜は第12図に示すように、露光波長である436
nm (水銀ランプのg線)に対しては極めて高い透過
率を示しており、露光時において特に問題は生じないよ
うになっている。また、符号111は干渉パターンの結
像位置を示す。
The thin film coated on the lower surface 101 of the semi-transparent mirror 100 has an exposure wavelength of 436 mm, as shown in FIG.
It exhibits an extremely high transmittance for wavelengths of 30 nm (g-line of a mercury lamp), and no particular problems occur during exposure. Further, reference numeral 111 indicates the imaging position of the interference pattern.

ここで、半透明鏡100の微動機構について簡単に説明
すれば、第11図(a)、 (b)は半透明鏡100の
そ・の微動機構を示したものである。半透明鏡lOOは
縮小投影レンズ2に対し板バネ等(図示せず)で支持さ
れるようになっており、微動機構は1例えば半透明鏡1
00の上面に固定された3つのくさび形ベース102a
、 103a、 104aに対しくさび形可動スペーサ
102b、 103b、 104bをそれぞれ3つのピ
エゾ素子102c、 103c、 104cで独立に微
動することによって実現されている。ピエゾ素子102
c、 103c。
Here, to briefly explain the fine movement mechanism of the semi-transparent mirror 100, FIGS. 11(a) and 11(b) show the fine movement mechanism of the semi-transparent mirror 100. The semi-transparent mirror lOO is supported by a plate spring or the like (not shown) with respect to the reduction projection lens 2, and the fine movement mechanism 1, for example,
Three wedge-shaped bases 102a fixed to the top surface of 00
, 103a, and 104a by independently slightly moving the wedge-shaped movable spacers 102b, 103b, and 104b using three piezo elements 102c, 103c, and 104c, respectively. Piezo element 102
c, 103c.

104cの一端はくさび形可動スペーサ102b、 1
03b。
One end of 104c is a wedge-shaped movable spacer 102b, 1
03b.

104bに取付されるが、他端は縮小投影レンズ2に固
定されているものである。したがって、ピエゾ素子10
2c、 103c、 104cに電圧信号を印加する場
合は、その電圧信号に応じてそれらは伸縮する結果、半
透明fi100は上下方向に微動し得るわけである。
104b, and the other end is fixed to the reduction projection lens 2. Therefore, the piezo element 10
When a voltage signal is applied to 2c, 103c, and 104c, they expand and contract according to the voltage signal, and as a result, the translucent fi 100 can move slightly in the vertical direction.

したがって、この実施態様によれば、光の実施態様の場
合と全く同様の効果が得られるだけでなく、アライメン
ト光路そのものを参照光路としたことによって参照光路
中での外乱、あるいは縮小投影レンズの結像特性そのも
のの干渉パターンに及ぼす影響が除去されると同時に、
また、アライメント光学系が簡素化されるという効果も
併せて得られるものである。
Therefore, according to this embodiment, not only can the same effect as in the optical embodiment be obtained, but also the alignment optical path itself is used as the reference optical path, so that disturbances in the reference optical path or effects of the reduction projection lens can be avoided. At the same time, the influence of the image characteristics themselves on the interference pattern is removed.
Moreover, the effect that the alignment optical system is simplified can also be obtained.

〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によるアライメント方式に
よれば、TTLアライメントにおいて、従来から指摘さ
れながらも依然として解決されず、また、半導体回路の
高集積化に伴い深刻な問題となりつつあるホトレジスト
の塗布膜厚および塗布むらに起因したアライメント精度
の低下が除去され得、安定、且つ高精度なアライメント
が可能となり、高い生産性と信頼性が得られるという効
果がある。また、本方式による場合、従来のチップアラ
イメント並のスループットが得られ、従来方式に比し、
精度向上と併せて高い総合性能を有するという効果も同
時に得られることになる。
[Effects of the Invention] As explained above, the alignment method according to the present invention solves problems in TTL alignment that have been pointed out in the past but still remain unsolved, and which are becoming serious problems as semiconductor circuits become more highly integrated. Deterioration in alignment accuracy caused by coating thickness and coating unevenness of a certain photoresist can be eliminated, stable and highly accurate alignment can be achieved, and high productivity and reliability can be obtained. In addition, with this method, a throughput comparable to that of conventional chip alignment can be obtained, and compared to the conventional method,
In addition to improved accuracy, the effect of having high overall performance can also be obtained at the same time.

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

第1図は、本発明の詳細な説明するための光学系を示す
図、第2図は、アライメントパターンへの照明光の入射
状態を示す図、第3図は、光路長差と干渉強度との関係
を示す図、第4図(a)は、ホトレジストの塗布むらの
状態を示すアライメントパターン部の断面を示す図、同
図(b)、 (c)は、従来方式と本アライメント方式
での反射光強度分布の違いを説明するための図、第5図
は、本発明が適用可とされた他の透明層を有するアライ
メントパターン部の断面を示す図、第6図は、本発明に
よる方式の第1の実施態様でのアライメント光学系を示
す図、第7図は、その場合でのアライメントパターンへ
の照明光の入射状態を示す図、第8図(a)、 (b)
は、それぞれ撮像された干渉パターンの例を示す図、第
9図(a)、 (b)は、それぞれ第8図(a)、 (
b)に示す干渉パターンの圧縮処理された1次元信号波
形を示す図、第10図は、本発明による方式の第2の実
施態様でのアライメント光学系を示す図、第11図(a
)、 (b)は、その光学系における半透明鏡の微動機
構とその一部を示す図、第12図は、半透明鏡下面にコ
ーティングされた薄膜の反射率・透過率分光特性を示す
図、第13図は、従来のTTLアライメント方式の一例
を示す図。 第14図は、ウェハへのホトレジストの塗付方法を示す
図、第15図は拡大されたウェハアライメントパターン
を示す図、第16図(a)、 (b)は、アライメント
パターンの方向によるホトレジスト膜厚分布の違いを示
す図、第17図(a)、 (b)は、その膜厚分布の違
いによるアライメントパターンからの反射光強度分布の
違いを示す図、第18図はホトレジスト膜厚と干渉強度
との関係を示す図である。 1・・レチクル、2・・縮小投影レンズ、3・・・ウェ
ハ、4・・・ウェハステージ、40・・・可干渉性光源
、42゜82、84・・ビームスプリッタ、48・・ア
ライメントノ(ターン、51.100・・半透明鏡、5
3・・・干渉)(ターン、80・・・Arレーザ、88
・・・波面補正光学系、89・・・反射鏡、91・・・
2次元固体撮像素子。
Fig. 1 is a diagram showing an optical system for explaining the present invention in detail, Fig. 2 is a diagram showing the incident state of illumination light to the alignment pattern, and Fig. 3 is a diagram showing the difference in optical path length and interference intensity. Figure 4 (a) is a cross-sectional view of the alignment pattern showing the state of uneven coating of photoresist, and Figures (b) and (c) are diagrams showing the relationship between the conventional method and the present alignment method. A diagram for explaining the difference in reflected light intensity distribution, FIG. 5 is a diagram showing a cross section of an alignment pattern section having another transparent layer to which the present invention is applicable, and FIG. 6 is a diagram showing a method according to the present invention. FIG. 7 is a diagram showing the alignment optical system in the first embodiment, and FIGS. 8(a) and 8(b) are diagrams showing the state of incidence of illumination light on the alignment pattern in that case.
9(a) and 9(b) are diagrams showing examples of imaged interference patterns, respectively, and FIGS.
10 is a diagram showing the compressed one-dimensional signal waveform of the interference pattern shown in b), and FIG. 11 is a diagram showing the alignment optical system in the second embodiment of the method according to the present invention.
), (b) is a diagram showing the fine movement mechanism of the semi-transparent mirror in the optical system and a part of it, and Figure 12 is a diagram showing the reflectance/transmittance spectral characteristics of the thin film coated on the lower surface of the semi-transparent mirror. , FIG. 13 is a diagram showing an example of a conventional TTL alignment method. FIG. 14 is a diagram showing a method of applying photoresist to a wafer, FIG. 15 is a diagram showing an enlarged wafer alignment pattern, and FIGS. Figures 17(a) and 17(b) show differences in the intensity distribution of reflected light from the alignment pattern due to differences in thickness distribution, and Figure 18 shows interference with photoresist film thickness. It is a figure showing the relationship with strength. 1... Reticle, 2... Reduction projection lens, 3... Wafer, 4... Wafer stage, 40... Coherent light source, 42°82, 84... Beam splitter, 48... Alignment no. Turn, 51.100...Semi-transparent mirror, 5
3...Interference) (turn, 80...Ar laser, 88
...Wavefront correction optical system, 89...Reflector, 91...
Two-dimensional solid-state image sensor.

Claims (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を介し
ウェハ上に露光するに先立って、レチクルとウェハとを
アライメントする方式において、可干渉性アライメント
照明光によってウェハ上のアライメントパターンと、ウ
ェハ上以外の位置に設けられている半透明鏡とを照明す
る一方、縮小投影レンズを介し得られるウェハ上のアラ
イメントパターンからの反射光と、半透明鏡からの反射
光とを光学的に干渉させ、干渉によって得られる干渉パ
ターンと、アライメント照明光によって照明されたレチ
クル上のアライメントパターンとをアライメント光学系
により検出することによって、両パターンの中心位置よ
りアライメント量を求めたうえレチクルとウェハとを相
対的にアライメントすることを特徴といる縮小投影式ア
ライメント方式。 2、半透明鏡には透過率が零のものも含まれる特許請求
の範囲第1項記載の縮小投影式アライメント方式。 3、半透明鏡は、縮小投影レンズを含むウェハ上アライ
メントパターン照明光路外に設けられる特許請求の範囲
第1項記載の縮小投影式アライメント方式。 4、半透明鏡は、縮小投影レンズを含むウェハ上アライ
メントパターン照明光路中に設けられる特許請求の範囲
第1項記載の縮小投影式アライメント方式。 5、可干渉性アライメント照明光は、時間的、かつ空間
的に可干渉性を有する特許請求の範囲第1項記載の縮小
投影式アライメント方式。 6、半透明鏡を設けた光路中には波面補正光学系が設け
られる特許請求の範囲第3項記載の縮小投影式アライメ
ント方式。
[Claims] 1. In a method of aligning a reticle and a wafer before exposing a circuit pattern on a reticle onto a wafer through a reduction projection lens, the alignment pattern on the wafer is aligned using coherent alignment illumination light. and a semi-transparent mirror provided at a position other than the wafer, while optically combining the reflected light from the alignment pattern on the wafer obtained through the reduction projection lens and the reflected light from the semi-transparent mirror. The alignment optical system detects the interference pattern obtained by the interference and the alignment pattern on the reticle illuminated by the alignment illumination light, and then calculates the amount of alignment from the center position of both patterns, and then aligns the reticle and wafer. This is a reduction projection alignment method that is characterized by relatively aligning the . 2. The reduction projection alignment method according to claim 1, wherein the semi-transparent mirror includes one having zero transmittance. 3. The reduction projection alignment method according to claim 1, wherein the semi-transparent mirror is provided outside the optical path for illuminating the on-wafer alignment pattern that includes the reduction projection lens. 4. The reduction projection alignment method according to claim 1, wherein the semi-transparent mirror is provided in an optical path for illuminating an on-wafer alignment pattern that includes a reduction projection lens. 5. Coherent alignment The reduction projection alignment method according to claim 1, wherein the illumination light is temporally and spatially coherent. 6. The reduction projection alignment method according to claim 3, wherein a wavefront correction optical system is provided in the optical path provided with the semi-transparent mirror.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH01230233A (en) * 1988-03-10 1989-09-13 Hitachi Ltd Aligning method for exposing semiconductor

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