JPS6222434A - Positioning method for mask in projection exposure device - Google Patents
Positioning method for mask in projection exposure deviceInfo
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- JPS6222434A JPS6222434A JP60162315A JP16231585A JPS6222434A JP S6222434 A JPS6222434 A JP S6222434A JP 60162315 A JP60162315 A JP 60162315A JP 16231585 A JP16231585 A JP 16231585A JP S6222434 A JPS6222434 A JP S6222434A
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、投影露光装置におけるマスク位置合わせ方
法に関し、特に、ウェハの位置合わせに使用する位置合
わせ機構の原点合わせを高精度で且つ容易に行うことが
できるマスク位置合わせ方法に関する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for aligning a mask in a projection exposure apparatus, and in particular, to a method for easily and accurately aligning the origin of an alignment mechanism used for aligning a wafer. The present invention relates to a mask alignment method that can be performed.
従来の投影露光装置における位置合わせ装置、特に、縮
小投影露光装置におけるそれは、回路パターンの高集積
化によるパターンの微細化及びパターンの焼付を多数回
繰り返すことが必要であるので、精密な位置合わせが要
求される。そのため、ウェハ上の合わせマークからウェ
ハの位置を検出して、ウェハを乗せた載置台をマスク側
に対して動かしてマスクの投影像とウェハの合わせマー
クとの位置合わせを行う必要がある。なお、この位置合
わせはマスク側を動かしても可能である。この場合、マ
スクの動きは、その縮小率例えば、1/10に縮小され
るので、精密な調整がし易い。Alignment devices in conventional projection exposure apparatuses, especially those in reduction projection exposure apparatuses, require finer patterns due to higher integration of circuit patterns and repeat pattern printing many times, making it difficult to achieve precise alignment. required. Therefore, it is necessary to detect the position of the wafer from the alignment mark on the wafer and move the mounting table on which the wafer is placed relative to the mask side to align the projected image of the mask with the alignment mark on the wafer. Note that this alignment can also be achieved by moving the mask side. In this case, the movement of the mask is reduced to a reduction rate of, for example, 1/10, making it easy to make precise adjustments.
ここで、マークの位置検出には、縮小投影レンズを利用
するものと別のレンズを利用するものとがあり、また、
その検出位置は、少なくとも、X方向、Y方向の2方向
について行われる。Here, mark position detection includes methods that use a reduction projection lens and methods that use a separate lens.
The detection position is performed in at least two directions, the X direction and the Y direction.
この種の従来の投影露光装置の位置合わせ装置として、
例えば特開昭59−74652号公報に開示されている
ものがある。As an alignment device for this type of conventional projection exposure equipment,
For example, there is one disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-74652.
このものは、被露光物を載置して2次元移動可能なステ
ージと;マークが描かれたマスクを所定の露光波長の光
で照明する照明手段と;該照明されたマスクの像を被露
光物上に投影するための投影光学系とを有する露光装置
において、前記ステージとマスクとの相対的な位置を対
応付けるために、前記投影光学系を介して前記露光波長
と実質的に等しい波長の光で投影されたマスクのマーク
像を検出する光電検出器を前記ステージに設けたことを
特徴とするものであり、この構成によって、投影光学系
によって逆投影されたウェハ上のアライメントマークの
像とマスク上のアライメントマークとを重ね合わせて同
時に観察せずとも、ウェハを載置するステージとマスク
との高精度の対応付けを可能とする利点を存するもので
ある。This device includes a stage capable of two-dimensional movement on which an object to be exposed is placed; illumination means for illuminating a mask on which marks are drawn with light of a predetermined exposure wavelength; and an image of the illuminated mask to be exposed. In an exposure apparatus having a projection optical system for projecting onto an object, light having a wavelength substantially equal to the exposure wavelength is transmitted through the projection optical system in order to correlate the relative positions of the stage and the mask. A photoelectric detector is provided on the stage to detect the mark image of the mask projected by the projection optical system, and with this configuration, the image of the alignment mark on the wafer and the mask projected back by the projection optical system can be detected. This has the advantage that the stage on which the wafer is placed and the mask can be matched with high precision without the need to superimpose and observe the upper alignment mark at the same time.
しかしながら、上記従来の投影露光装置の位置合わせ装
置にあっては、ウェハを載置するステージ上に高精度(
通常0.1μm以下)の測定器を必要とし、さらに、露
光波長と実質的に等しい光源を別設する必要があり、構
成が複雑大型化すると共に、高価なものとなり、しかも
アライメント精度がステージ上の測定器の精度に依存し
、精度悪化の原因となるという問題点があった。However, in the alignment device of the conventional projection exposure apparatus described above, the stage on which the wafer is placed has a high precision (
In addition, it requires a separate light source that is substantially equal to the exposure wavelength, making the configuration complex, large, and expensive. There was a problem in that it depended on the accuracy of the measuring instrument and caused deterioration of accuracy.
そこで、この発明は、上記従来例の問題点に着目してな
されたものであり、従来装置に何等改良を加えることな
くウェハ位置検出手段における原点を容易に校正するこ
とができる投影露光装置における位置合わせ方法を提供
することを目的としている。Therefore, the present invention has been made by focusing on the problems of the conventional example, and provides a position in a projection exposure apparatus that allows the origin of the wafer position detection means to be easily calibrated without making any improvements to the conventional apparatus. The purpose is to provide a matching method.
上記目的を達成するために、この発明は、マスクのパタ
ーンをウェハ上に投影露光する投影露光装置において、
前記マスク位置に、マスクの位置合わせを行う位置合わ
せマークを形成した第1のマスク部と前記ウェハのレジ
ストに露光し難い非露光光線によりマスクとウェハとの
相対位置合わせの基準となる基準位置合わせマークを形
成した第2のマスク部とを両者の色収差分だけ離間して
平行に配設した原点校正用マスクを配置し、少なくとも
第1のマスク部のマスク位置合わせマークをマスク位置
検出手段で検出して、当該原点校正用マスクの位置決め
を行い、光源装置から出力された前記非露光光線により
、前記第2のマスク部の基準位置合わせマークを前記ウ
ェハ若しくはその相当部分に結像させると共に、当該結
像を光学的に光電検出素子に投影してその検出値に基づ
きウェハ原点を決定することを特徴とする。In order to achieve the above object, the present invention provides a projection exposure apparatus that projects and exposes a mask pattern onto a wafer.
A first mask portion having an alignment mark formed at the mask position for aligning the mask, and a reference alignment that serves as a reference for relative alignment between the mask and the wafer using a non-exposure light beam that is difficult to expose the resist of the wafer. An origin calibration mask is arranged in parallel with the second mask part on which the mark is formed, separated by the amount of chromatic aberration between the two, and at least the mask positioning mark of the first mask part is detected by the mask position detection means. Then, the origin calibration mask is positioned, and the reference alignment mark of the second mask portion is imaged on the wafer or a corresponding portion thereof by the non-exposure light beam output from the light source device. The method is characterized in that the image is optically projected onto a photoelectric detection element and the wafer origin is determined based on the detected value.
この発明においては、光源装置とウェハとの間のマスク
配置位置に、マスクの位置合わせを行う位置合わせマー
クを形成した第1のマスク部と、ウェハのレジストが露
光し難い非露光光線によりマスクとウェハとの相対位置
合わせの基準となる基準位置合わせマークを形成した第
2のマスク部とを両者の色収差分だけ離間して平行に配
設した原点校正用マスクを介挿する。このとき、原点校
正用マスクを例えば縮小レンズの光源装置側に介挿する
ことにより、この位置校正用マスク位置では、縮小レン
ズでの縮小率を1/10とすると、ウェハ部分即ち結像
位置の上下変位が約100倍に拡大されることになり、
マスクの光軸方向の位置精度がウェハ部からみると10
0倍良くなっていることになって、マスクの前記位置精
度を十分向上させたことになる。そして、まず、第1の
マスク部のマスク位置合わせマークを少なくともマスク
位置検出手段で検出しながら原点校正用マスク自身の位
置決めを行い、次いで、ウェハのレジストに露光しない
非露光光線を光源装置がら出力し、これによって、第2
のマスク部の基準位置合わせマークをウェハ上に結像さ
せ、この結像位置をウェハ位置検出器となる光電検出素
子で検出して、これを測定原点とする。In this invention, the first mask part has an alignment mark for aligning the mask formed at the mask placement position between the light source device and the wafer, and the mask is aligned with the non-exposure light that is difficult to expose the resist of the wafer. An origin calibration mask is inserted, which is arranged in parallel with a second mask part on which a reference alignment mark, which serves as a reference for relative alignment with the wafer, is formed, with a distance equal to the chromatic aberration between the two. At this time, by inserting the origin calibration mask, for example, on the light source device side of the reduction lens, at this position calibration mask position, if the reduction ratio of the reduction lens is 1/10, the wafer portion, that is, the image forming position. The vertical displacement will be expanded approximately 100 times,
The positional accuracy of the mask in the optical axis direction is 10 when viewed from the wafer part.
This is 0 times better, which means that the positional accuracy of the mask has been sufficiently improved. First, the mask positioning mark of the first mask part is detected by at least the mask position detection means to position the origin calibration mask itself, and then the light source device outputs a non-exposure light beam that does not expose the resist of the wafer. and by this, the second
The reference alignment mark of the mask section is imaged onto the wafer, and the imaged position is detected by a photoelectric detection element serving as a wafer position detector, and this is used as the measurement origin.
以後、ウェハの位置決めはウェハ位置検出器でマスクの
位置決めはマスク位置検出器で夫々個別に検出してこれ
らを前記測定原点に一致させるように位置合わせを行う
ことにより、高精度の位置決めを行うことができる。Thereafter, the wafer positioning is performed by a wafer position detector, and the mask positioning is performed by a mask position detector, respectively, and the positions are aligned to match the measurement origin, thereby achieving highly accurate positioning. Can be done.
以下、この発明の一実施例について図面に基づいて説明
する。Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings.
第1図は、この発明を適用し得る縮小投影露光装置の概
念的構成図である。FIG. 1 is a conceptual diagram of a reduction projection exposure apparatus to which the present invention can be applied.
図中、1は光源装置としての水銀ランプであって、この
水銀ランプ1から発せられる光線がコンデンサレンズ2
、マスク3及び縮小レンズ4を介して3次元的に駆動さ
れるステージ5上に載置されたウェハ6上に導かれる。In the figure, 1 is a mercury lamp as a light source device, and the light beam emitted from this mercury lamp 1 is transmitted through a condenser lens 2.
, is guided through a mask 3 and a reduction lens 4 onto a wafer 6 placed on a stage 5 that is three-dimensionally driven.
水銀ランプlとコンデンサレンズ2との間には、水銀ラ
ンプ1から出力される光線のうちレジストに感光する露
光用光線(例えばg線より波長の短い光la)を遮断し
て、ウェハ6上に塗布されているレジストが露光され難
い波長の非露光光線Ln(例えばe線)のみを透過する
光学フィルタ7a及び前記露光用光線Laを透過する光
学フィルタ7bとが枠体7cに隣接して配置され、これ
らが水銀ランプ1からの光線路内に挿脱可能に配設され
ている。Between the mercury lamp l and the condenser lens 2, a light beam is provided between the mercury lamp l and the condenser lens 2, which blocks the exposure light beam (for example, light la having a shorter wavelength than the g-line) that is sensitive to the resist among the light beams output from the mercury lamp 1. An optical filter 7a that transmits only the non-exposure light beam Ln (e.g., e-ray) having a wavelength that makes it difficult to expose the coated resist, and an optical filter 7b that transmits the exposure light beam La are arranged adjacent to the frame 7c. , these are arranged to be removably inserted into the optical path from the mercury lamp 1.
また、マスク3としては、第1図に図示する原点校正用
マスク3aと、通常の回路パターンが描かれた露光用マ
スク(図示せず)との2種類が用意されている。ここで
、原点校正用マスク3aは、第2図(a)に示すように
、その位置合わせを行うために外周縁部に形成されたマ
スク位置合わせマーク3bと中心部にxy力方向夫々形
成された位置補正用マーク3c (Y方向のマークの
図示は省略しである)とを少なくとも有する透明体製の
第1のマスク部3dと、第2図(b)に示すように、非
露光光線Lnによってマスク3aとウェハ6との相対位
置合わせを行う基準となるように形成された中心に向か
う直線でなる基準位置合わせマーク3eと前記マスク部
3dの位置補正用マーク3cに対応して形成された位置
補正用マーク3fと第1のマスク部3dのマスク位置合
わせマーク3bに対応するマスク位置合わせマーク3g
とを有する透明体製の第2のマスク部3hとが、両者の
色収差分離間して(本実施例の場合8.6 m )平行
に配設された構成を有する。なお、各マスク部3d及び
3h上の各マークは、パターンジェネレータによって精
密に形成する。Two types of masks 3 are prepared: an origin calibration mask 3a shown in FIG. 1, and an exposure mask (not shown) on which a normal circuit pattern is drawn. Here, as shown in FIG. 2(a), the origin calibration mask 3a has a mask alignment mark 3b formed on the outer peripheral edge and a mask alignment mark 3b formed in the center in the x and y force directions for alignment. As shown in FIG. 2(b), a first mask portion 3d made of a transparent material has at least a position correction mark 3c (marks in the Y direction are omitted), and a non-exposure light beam Ln. A reference alignment mark 3e formed by a straight line toward the center is formed to serve as a reference for relative alignment between the mask 3a and the wafer 6, and a position correction mark 3c of the mask portion 3d is formed corresponding to the reference alignment mark 3e. A mask alignment mark 3g corresponding to the position correction mark 3f and the mask alignment mark 3b of the first mask portion 3d.
A second mask section 3h made of a transparent material having a mask section 3h is arranged in parallel with a chromatic aberration separation distance between the two (8.6 m in the case of this embodiment). Note that each mark on each mask portion 3d and 3h is precisely formed by a pattern generator.
そして、原点校正用マスク3aを構成するには、まず、
単体として形成した第2のマスク部3hを第1図のマス
ク部3dの位置におき露光光線La(例えばg線)によ
り位置合わせマーク3e、位置補正用マーク3f及び位
置合わせマーク3gをウェハ6の上面に焦点合わせする
ようになし、ウェハ6を挿入してそのレジストに焼付を
行う。次に、第2のマスク部3hを取り外し、単体とし
て形成した第1のマスク部3dを同一位置にセットする
。この場合の第1のマスク部3dのセットは、その位置
合わせマーク3bと、ウェハ6上に焼付けた前記第2の
マスク部3hの位置合わせマーク3gとを一致させるこ
とにより行い、これにより、位置補正マーク3cと前に
焼付けたウェハの位置補正用マーク3eとが略一致する
ことになる。この時のステージ5の位置及び第1のマス
ク部3dのマスク位置合わせマーク3bの読取り位置を
夫々仮の原点として測定し、位置合わせマーク3eを焼
付けたウェハ6にレジストを塗り第1のマスク部3dの
位置補正マーク3cをウェハ6に焼付ける。その後、両
マスク部3d及び3hのずれを測定し、その測定結果に
基づきマスク部3hのマスク部3dに対するずれ量を算
出し、これに応じて後述するウェハ位置検出機構11の
光電検出素子としてのイメージセンサ25の原点を算出
する。To configure the origin calibration mask 3a, first,
A second mask portion 3h formed as a single unit is placed at the position of the mask portion 3d in FIG. The wafer 6 is inserted so as to focus on the upper surface, and the resist is printed. Next, the second mask section 3h is removed, and the first mask section 3d formed as a single unit is set in the same position. In this case, the first mask portion 3d is set by matching the alignment mark 3b of the first mask portion 3d with the alignment mark 3g of the second mask portion 3h printed on the wafer 6. The correction mark 3c and the previously printed position correction mark 3e on the wafer will substantially match. At this time, the position of the stage 5 and the reading position of the mask alignment mark 3b of the first mask part 3d are measured as temporary origins, and a resist is applied to the wafer 6 on which the alignment mark 3e has been printed, and the position of the mask alignment mark 3b of the first mask part 3d is measured. 3d position correction mark 3c is printed on the wafer 6. Thereafter, the deviation between both mask parts 3d and 3h is measured, and based on the measurement results, the deviation amount of the mask part 3h with respect to the mask part 3d is calculated. The origin of the image sensor 25 is calculated.
このようにして、非露光光線Lnに対するウェハ位置検
出機構11のイメージセンサ25の原点を補正し正しい
原点が決定される。この原点が正しいか否かは、再度の
焼付を行って確認し、もしずれていれば前記と同様の確
認調整を繰り返す。この場合の調整は、ステージ側で行
ってもよい。In this way, the origin of the image sensor 25 of the wafer position detection mechanism 11 with respect to the non-exposure light beam Ln is corrected, and the correct origin is determined. Confirm whether this origin is correct by performing printing again, and if it is out of alignment, repeat the same confirmation and adjustment as above. Adjustment in this case may be performed on the stage side.
このようにしてイメージセンサ25の原点が定まったら
マスク部3dが露光光線Laにより、マスク部3gが非
露光光線Lnにより共にウェハ6上(同一面上)に焦点
を結ぶように両光La、Lnの光の波長による色収差分
光軸方向に連結部材8により離間させてセットし、マス
ク部3d及び3hを後述する夫々の位置検出機構12及
び11で夫々原点に位置合わせし、両者の位置合わせを
終了した時点でマスク部3d及び3hと連結部材8とを
例えば接着により固定して原点校正用マスク3aを構成
する。なお、第1のマスク部3dの位置補正用マーク3
c及び第2のマスク部3hの位置補正用マーク3fは、
原点校正用マスク3aを構成するための原点を決定する
ためのものであり、実際に投影露光装置の測定原点を校
正するための原点校正用マスク3aには、省略されてい
る。When the origin of the image sensor 25 is determined in this way, the mask part 3d is focused on the exposure light La, and the mask part 3g is focused on the non-exposure light Ln on the wafer 6 (on the same plane) so that both the light beams La and Ln are focused. The chromatic aberration due to the wavelength of the light is set apart in the optical axis direction by the connecting member 8, and the mask parts 3d and 3h are aligned with the origin using respective position detection mechanisms 12 and 11, which will be described later, and the alignment of both is completed. At this point, the mask portions 3d and 3h and the connecting member 8 are fixed, for example, by adhesive, to form the origin calibration mask 3a. Note that the position correction mark 3 of the first mask portion 3d
c and the position correction mark 3f of the second mask portion 3h,
This is for determining the origin for configuring the origin calibration mask 3a, and is omitted from the origin calibration mask 3a for actually calibrating the measurement origin of the projection exposure apparatus.
一方、マスク3の下面側には、位置合わせ装置10が配
設されている。この位置合わせ装置1゜は、ウェハ位置
合わせ機構11、マスク位置合わせ機構I2、ウェハ移
動装置13及びマスク微動装置14及び制御部15とか
ら構成されている。On the other hand, a positioning device 10 is provided on the lower surface side of the mask 3. This alignment device 1° is composed of a wafer alignment mechanism 11, a mask alignment mechanism I2, a wafer moving device 13, a mask fine movement device 14, and a control section 15.
制御部15は、演算処理装置とメモリとを有していて、
ウェハ位置合わせ機構11のイメージセンサ25からの
検出信号及びマスク位置合わせ機構12のイメージセン
サ27からの検出信号を受けて、各検出信号と、制御部
15の内部のメモリに記憶したマスク対応の基準値とを
比較して、その差値に対応する制御信号をウェハ移動装
置13及びマスク微動装置14に夫々送出する。ウェハ
移動装置13及びマスク微動装置14は、夫々この制御
信号を受けて、ウェハ6及びマスク3を所定の基準位置
に設定する制御を行う。ここに、ウェハ移動装置13は
、ステージ駆動7回路13aと前記ステージ5とで構成
され、また、マスク微動装置14は、同様なマスク微動
回路、マスクステージとを具えていて、これら駆動回路
に制御信号が供給されて、ステージが所定方向に移動さ
れる。The control unit 15 has an arithmetic processing unit and a memory,
Upon receiving the detection signal from the image sensor 25 of the wafer alignment mechanism 11 and the detection signal from the image sensor 27 of the mask alignment mechanism 12, each detection signal and the mask-compatible standard stored in the internal memory of the control unit 15 are detected. A control signal corresponding to the difference value is sent to the wafer moving device 13 and the mask fine movement device 14, respectively. The wafer moving device 13 and the mask fine movement device 14 each receive this control signal and perform control to set the wafer 6 and the mask 3 at predetermined reference positions. Here, the wafer moving device 13 is composed of a stage drive 7 circuit 13a and the stage 5, and the mask fine movement device 14 is equipped with a similar mask fine movement circuit and a mask stage, and these drive circuits are controlled. A signal is provided to move the stage in a predetermined direction.
さて、ウェハ位置合わせ機構11は、コンデン
jサーレンズ2とマスク3aのマスク部3h上の
基準位置合わせマーク3e、ハーフミラ−23、縮小レ
ンズ4、ウェハ6上の位置合わせマーク6a、顕微鏡2
4、そしてイメージセンサ25とからなり、一方、マス
ク位置合わせ機構12は、前記位置合わせ機構11と共
用するコンデンサーレンズ2、マスク部3d上のマスク
位置合わせマーク3b、顕微鏡26、そしてイメージセ
ンサ27とから構成されている。ここに、ウェハ位置合
わせ機構11と制御部15及びウェハ移動装置13とで
マスク3とウェハとの相対位置を位置決めする位置決め
機構を構成し、マスク位置合わせ機構12と制御部15
及びマスク移動装置14とでマスク3の位置を位置決め
する位置決め機構を構成している。Now, the wafer alignment mechanism 11
j Surlens 2 and reference alignment mark 3e on mask portion 3h of mask 3a, half mirror 23, reduction lens 4, alignment mark 6a on wafer 6, microscope 2
On the other hand, the mask alignment mechanism 12 includes a condenser lens 2 shared with the alignment mechanism 11, a mask alignment mark 3b on the mask portion 3d, a microscope 26, and an image sensor 27. It consists of Here, the wafer alignment mechanism 11, the control section 15, and the wafer moving device 13 constitute a positioning mechanism that determines the relative position of the mask 3 and the wafer, and the mask alignment mechanism 12 and the control section 15
and the mask moving device 14 constitute a positioning mechanism that positions the mask 3.
したがって、水銀ランプ1からの光線は、光学フィルタ
7aを経たのち、非露光光線Lnとして、コンデンサー
レンズ2を通過してマスク3上に至り、さらに、ハーフ
ミラ−23、縮小レンズ4を経て、ウェハ6上の位置合
わせマーク6aに照射される。マスク3の位置合わせマ
ークはウェハ6上に結像される。そして、その反射光は
、再び、縮小レンズ5を経てハーフミラ−23に至り、
ここで、反射された光線が顕微鏡24で拡大されて、C
OD、ダイオード・アレイ等の投影されたマークと直角
方向に延長する一次元の検出面を持つイメージセンサ2
5上に結像される。そこで、これがイメージセンサ25
において走査されて、その検出信号は、制御部15に送
出される。制御部15がこの検出信号を受けると、その
内部のメモリに記憶されたマスク対応のあらかじめ設定
された基準位置とこれとを比較して、その差値に応じて
制御信号をウェハ移動装置13に送出する。その結果、
ウェハ6のステージ5が動かされ、所定の位置に位置合
わせされる。Therefore, the light beam from the mercury lamp 1 passes through the optical filter 7a, passes through the condenser lens 2 as a non-exposure light beam Ln, reaches the mask 3, and further passes through the half mirror 23 and the reduction lens 4, and then passes through the wafer 6. The upper alignment mark 6a is irradiated. The alignment marks of mask 3 are imaged onto wafer 6 . Then, the reflected light passes through the reduction lens 5 again and reaches the half mirror 23.
Here, the reflected light beam is magnified by a microscope 24 and C
Image sensor 2 having a one-dimensional detection surface extending perpendicularly to the projected mark such as OD, diode array, etc.
5. So, this is the image sensor 25
The detection signal is sent to the control section 15. When the control unit 15 receives this detection signal, it compares it with a preset reference position corresponding to the mask stored in its internal memory and sends a control signal to the wafer moving device 13 according to the difference value. Send. the result,
The stage 5 of the wafer 6 is moved and aligned to a predetermined position.
一方、マスク部3d上のマスク位置合わせマーク3bを
透過した光線が顕微鏡26で拡大されて、イメージセン
サ27上にその像が投影されて、そこに結像する。そし
て、これがイメージセンサ27において走査されて、そ
の検出信号は、制御部15に送出される。前記と同様に
、制御部15は、その内部のメモリに記憶されたマスク
対応のあらかじめ設定された基準位置とこれとを比較し
、その差値に応じた制御信号をマスク微動装置14に送
出する。その結果、マスク3のステージが動かされ、マ
スク3が所定の位置に位置合わせされる。On the other hand, the light beam that has passed through the mask positioning mark 3b on the mask portion 3d is magnified by the microscope 26, and its image is projected onto the image sensor 27, where it forms an image. This is then scanned by the image sensor 27, and its detection signal is sent to the control section 15. Similarly to the above, the control unit 15 compares this with a preset reference position corresponding to the mask stored in its internal memory, and sends a control signal according to the difference value to the mask fine movement device 14. . As a result, the stage of the mask 3 is moved, and the mask 3 is positioned at a predetermined position.
なお、この場合の光線は露光光線Laでも非露光光線L
nでもどちらでもよいが、ウェハ6上にレジストが塗布
されている場合には、非露光光線Lnを使用す、る。Note that the light beam in this case is both the exposure light beam La and the non-exposure light beam L.
Either n or n may be used, but if resist is coated on the wafer 6, the non-exposure light beam Ln is used.
ところで、イメージセンサ25と27に対応するメモリ
上に記憶される基準(原点)位置は、以下述べるように
決定される。Incidentally, the reference (origin) positions stored on the memory corresponding to the image sensors 25 and 27 are determined as described below.
すなわち、第1図に示すように、コンデンサレンズ2の
下側に原点校正用マスク3aを配置し、この原点校正用
マスク3aを水銀ランプ1からの露光光線La’又は非
露光光線Lnで照射し、そのマスク位置をマスク位置合
わせ機構12で調整する。この場合マスク部3dの各マ
スク位置合わせマーク3bがこれらに対応する各マスク
位置合わせ機構12のイメージセンサ27の略中心位置
となるように調整し、このときの各イメージセンサ27
の検出値をマスク位置基準値としてメモリの所定記憶領
域に記憶する。次いで、水銀ランプ1の光路に光学フィ
ルタ7を介挿して、非露光光線Lnのみを通過させ、こ
れを原点校正用マスク3aに照射し、このときウェハ6
上に結像される基準位置合わせマーク3eをウェハ位置
合わせ機構11のイメージセンサ25で検出し、その検
出値を基準(原点)位置としてメモリの所定記憶領域に
記憶する。That is, as shown in FIG. 1, an origin calibration mask 3a is placed below the condenser lens 2, and this origin calibration mask 3a is irradiated with exposure light La' or non-exposure light Ln from the mercury lamp 1. , the mask position is adjusted by a mask positioning mechanism 12. In this case, each mask alignment mark 3b of the mask portion 3d is adjusted to be approximately at the center position of the image sensor 27 of each corresponding mask alignment mechanism 12, and each image sensor 27 at this time is
The detected value is stored in a predetermined storage area of the memory as a mask position reference value. Next, an optical filter 7 is inserted in the optical path of the mercury lamp 1 to allow only the non-exposure light beam Ln to pass through, and the origin calibration mask 3a is irradiated with this, and at this time, the wafer 6
The image sensor 25 of the wafer alignment mechanism 11 detects the reference alignment mark 3e imaged thereon, and stores the detected value in a predetermined storage area of the memory as a reference (origin) position.
なお、イメージセンサ25..27の検出信号としては
、イメージセンサに座標(例えば、−次元の距離で表さ
れる座標)を設定して、その所定の位置の数値として検
出するようにしてもよい。Note that the image sensor 25. .. As for the detection signal No. 27, coordinates (for example, coordinates expressed by a -dimensional distance) may be set on the image sensor, and the detection signal may be detected as a numerical value at a predetermined position.
次に、この実施例の動作について簡単に説明する。Next, the operation of this embodiment will be briefly explained.
まず、上記したように、投影露光装置に原点校正用マス
ク3aをセットし、水銀ランプ1の光路に光学フィルタ
7aをセットし非露光光線Lnを や照射す
る。これによって、マスク位置合わせ機構12によって
そのイメージセンサ27の検出値を基準位置としてメモ
リに原点を記憶すると共に、ウェハ位置合わせ機構11
によってそのイメージセンサ25の検出値を基準位置と
して同様にメモリに原点を記憶する。First, as described above, the origin calibration mask 3a is set in the projection exposure apparatus, the optical filter 7a is set in the optical path of the mercury lamp 1, and the non-exposure light Ln is irradiated. As a result, the mask alignment mechanism 12 stores the origin in the memory using the detection value of the image sensor 27 as a reference position, and the wafer alignment mechanism 11
Similarly, the origin is stored in the memory using the detected value of the image sensor 25 as the reference position.
この状態で、原点校正用マスク3aを外し、ウェハ6に
対して、露光すべき回路パターンを持つマスク3を選択
する。このマスク3には、前記マスク部3dのマスク位
置合わせマーク3bに対応するマスク位置合わせマーク
が形成されている。In this state, the origin calibration mask 3a is removed, and a mask 3 having a circuit pattern to be exposed to the wafer 6 is selected. This mask 3 is formed with a mask alignment mark corresponding to the mask alignment mark 3b of the mask portion 3d.
そして、そのマスク3上のマスク位置合わせマークに非
露光光線Lnを照射する。Then, the mask positioning mark on the mask 3 is irradiated with the non-exposure light beam Ln.
そして、マスク3上の位置合わせマークをイメージセン
サ27により読取り、イメージセンサ27からの信号が
制御部15に入力され、マスクを所定の基準位置にセッ
トする。Then, the alignment mark on the mask 3 is read by the image sensor 27, a signal from the image sensor 27 is input to the control section 15, and the mask is set at a predetermined reference position.
次に、ウェハ6上の位置合わせマーク6aよりの反射光
をハーフミラ−23を介してイメージセンサ25により
読取り、イメージセンサ25からの検出信号が制御部1
5に入力され、この制御部15でイメージセンサ25の
検出値と基準位置とを比較し、それらの差値に応じた分
だけステージ駆動機構13を作動させてウェハ6が所定
の基準位置にセットされ、位置合わせが完了することに
なる。後は光学フィルタを7bに切換え、ウェハ6のレ
ジストに露光光線Laによる露光を与え焼付を完了する
。Next, the reflected light from the alignment mark 6a on the wafer 6 is read by the image sensor 25 via the half mirror 23, and the detection signal from the image sensor 25 is sent to the controller 2.
5, the control unit 15 compares the detection value of the image sensor 25 and the reference position, and operates the stage drive mechanism 13 by the amount corresponding to the difference between them to set the wafer 6 at a predetermined reference position. The alignment will be completed. After that, the optical filter is switched to 7b, and the resist on the wafer 6 is exposed to the exposure light La to complete the printing.
なお、この位置合わせの順序は、マスク側を先にしても
、ウェハ側を先にしてもどちらでもよい。Note that the order of this alignment may be either the mask side first or the wafer side first.
以上のようにこの実施例においては、縮小レンズ4とコ
ンデンサレンズ2との間に原点校正用マスク3aを配置
するようにしたので、この位置校正用マスク位置では、
縮小レンズでの縮小率を1/10とすると、ウェハ部分
の上下変位が約100倍に拡大されることになり、マス
クの精度がウェハ部分からみると100倍良くなってい
ることになって、マスクの精度を十分向上させたことに
なる。また、制御部15、イメージセンサ25等にドリ
フトを生じたとしても、原点校正用マスク3aを使用し
て原点補正を行えばよいので、その校正が極めて容易で
ある。この原点校正を行うためには、必要時に原点校正
用マ久り3aを自動的にマスク位置に装着する自動装着
機構を設けると原点校正を自動的に行うことができ、投
影露光装置を高精度に維持することができる。As described above, in this embodiment, since the origin calibration mask 3a is arranged between the reduction lens 4 and the condenser lens 2, at this position calibration mask position,
If the reduction ratio of the reduction lens is set to 1/10, the vertical displacement of the wafer part will be magnified approximately 100 times, and the precision of the mask will be 100 times better when viewed from the wafer part. This means that the accuracy of the mask has been sufficiently improved. Further, even if a drift occurs in the control unit 15, the image sensor 25, etc., the origin correction can be performed using the origin calibration mask 3a, so the calibration is extremely easy. In order to perform this origin calibration, it is necessary to install an automatic mounting mechanism that automatically attaches the origin calibration bracket 3a to the mask position when necessary. This allows the origin calibration to be performed automatically, and the projection exposure equipment can be used with high accuracy. can be maintained.
また、この実施例では単にその方向を限定せず位置決め
を説明しているが、X方向の位置決めもY方向の位置決
めも同様であり、これをX方向又はY方向に対応させれ
ばよいものである。したがって、各マスク位置合わせ機
構12.ウェハ位置合わせ機構13の位置決めは、X、
Y方向について行われるが、イメージセンサがX、Y方
向を同時に検出するものであれば、これらは、同時に制
御できる。すなわち、X方向、Y方向の検出信号を受け
、これを時分割的にそれぞれ独立に制御し、X方向、Y
方向に対応する移動装置にそれぞれ送出すればよい。ま
た、X又はY方向の一方だけの位置合わせで済むときに
は、当然、一方向の位置決めだけでよいことはもちろん
である。Also, in this embodiment, positioning is explained without simply limiting the direction, but positioning in the X direction and positioning in the Y direction are the same, and it is sufficient to make them correspond to the X direction or the Y direction. be. Therefore, each mask alignment mechanism 12. The positioning of the wafer alignment mechanism 13 is performed using X,
Although this is performed in the Y direction, if the image sensor detects the X and Y directions simultaneously, these can be controlled simultaneously. That is, it receives detection signals in the X direction and Y direction, and controls them independently in a time-division manner.
It is sufficient to send the signals to the respective moving devices corresponding to the directions. Further, when alignment is required in only one of the X or Y directions, it goes without saying that positioning in only one direction is sufficient.
なお、上記実施例では、フィルタを使用して露光光線と
は異なる波長の光線を得ているが、これは、波長の異な
る別の光源から得てもよい。In the above embodiment, a filter is used to obtain a light beam of a different wavelength from the exposure light beam, but this light beam may be obtained from another light source having a different wavelength.
また、原点校正用マスク3aのマスク部3dに所望の回
路パターンを形成し、この原点校正用マスク3aを使用
してウェハ6上に所望の回路パターンを露光するように
してもよい。Alternatively, a desired circuit pattern may be formed on the mask portion 3d of the origin calibration mask 3a, and the desired circuit pattern may be exposed onto the wafer 6 using this origin calibration mask 3a.
さらに、ウェハ位置合わせ機構11は、マスク3のマス
ク部3d及び3gの位置合わせマーク3b及び3eは線
画で形成する場合に限らず、スリットとすることもでき
、要は露光し難い光線によリウエハ6の位置合わせの基
準となる原点測定を行えるものであればどのようなもの
でもよい。Further, the alignment marks 3b and 3e of the mask portions 3d and 3g of the mask 3 are not limited to being formed by line drawings, but may also be formed by slits, and in short, the wafer alignment mechanism 11 uses light beams that are difficult to expose to the alignment marks 3b and 3e to re-wafer. Any device may be used as long as it can measure the origin as a reference for positioning in step 6.
また、マスク位置合わせ機構12は、ウェハ側はど十分
な精度を出さなくてもよいので、イメージセンサを用い
ることなく、機械的な位置合わせ機構でもよい。Further, since the mask alignment mechanism 12 does not need to have sufficient accuracy on the wafer side, a mechanical alignment mechanism may be used without using an image sensor.
さらに、上記実施例では、ウェハ6に原点校正用マスク
3aの基準位置合わせマーク3eを結像させる場合につ
いて説明したが、ウェハ6に代え 1て反
射ミラーを設け、これによって反射したマーク像をウェ
ハ位置合わせ機構11に導くようにしてもよく、この場
合はイメージセンサ25に入射する光量を増加させるこ
とができる。Furthermore, in the above embodiment, a case has been described in which the reference alignment mark 3e of the origin calibration mask 3a is imaged on the wafer 6, but a reflecting mirror 1 is provided in place of the wafer 6, and the mark image reflected by this is transferred to the wafer. The light may be guided to the positioning mechanism 11, and in this case, the amount of light incident on the image sensor 25 can be increased.
またさらに、上記実施例では、光電検出素子としてイメ
ージセンサ25.27を適用した場合について説明した
が、これに限らず、撮像管等の他の光電検出素子を適用
することができる。Further, in the above embodiment, the case where the image sensors 25 and 27 are applied as the photoelectric detection element has been described, but the present invention is not limited to this, and other photoelectric detection elements such as an image pickup tube can be applied.
この発明は、実施例として縮小投影形の露光装置を中心
に説明してきたが、これに限定されることなく、近接露
光、1:1露光等各種の露光装置に適用できることはも
ちろんである。Although the present invention has been mainly described as an embodiment of a reduction projection type exposure apparatus, it is not limited thereto, and can of course be applied to various types of exposure apparatuses such as close exposure, 1:1 exposure, etc.
以上の説明から理解できるように、この発明は、マスク
位置に、マスクの位置合わせを行う位置合わせマークを
形成した第1のマスク部と前記ウェハのレジストに露光
し難い非露光光線によりマスクとウェハとの相対位置合
わせの基準となる基準位置合わせマークを形成した第2
のマスク部とを両者の色収差分だけ離間して平行に配設
した原点校正用マスクを配置し、少なくとも第1のマス
ク部のマスク位置合わせマークをマスク位置検出手段で
検出して、当該原点校正用マスクの位置決めを行い、次
いで光源から前記非露光光線を出力して、前記第2のマ
スク部の位置合わせマークを前記ウェハ若しくはその相
当部分に結像させると共に、当該結像を光学的にイメー
ジセンサに投影してその検出値に基づきウェハ原点を決
定するものであって、原点校正用マスクを使用してウェ
ハの位置合わせを行う原点を決定するようにしており、
通常ノウエバへのパターン露光時におけるマスクとウェ
ハとの位置合わせは、それぞれ独立に、独立の基準位置
に位置合わせして行うことができ、簡単に行える。しか
も、原点校正用マスクのマスク位置合わせマークを形成
した第1のマスク部と基準位置合わせマークを形成した
第2のマスク部とが両者の色収差分だけ離間して配設さ
れているので、基準位置合わせマークが焦点ずれを起こ
すことなく正確にウェハ又はこれに相当する部分に結像
されるので、原点を高精度に設定することができる。As can be understood from the above description, the present invention provides a first mask portion having an alignment mark for aligning the mask formed at the mask position, and a non-exposure light beam that is difficult to expose the resist of the wafer to the mask and the wafer. The second mark that forms a reference alignment mark that serves as a reference for relative alignment with
A mask for origin calibration is arranged in parallel with the mask part separated by the amount of chromatic aberration between the two, and a mask positioning mark of at least the first mask part is detected by the mask position detection means, and the origin calibration is performed. positioning the second mask, and then outputting the non-exposure light beam from a light source to image the alignment mark of the second mask portion onto the wafer or a corresponding portion thereof, and optically image the image. The wafer origin is determined based on the detected value by projecting it onto the sensor, and an origin calibration mask is used to determine the origin for wafer alignment.
Normally, the alignment of the mask and wafer during pattern exposure to a new wafer can be done easily and independently of each other by aligning with independent reference positions. Moreover, since the first mask portion of the origin calibration mask on which the mask alignment mark is formed and the second mask portion on which the reference alignment mark is formed are spaced apart by the amount of chromatic aberration between the two, the reference Since the alignment mark is accurately imaged on the wafer or a corresponding portion without causing a focus shift, the origin can be set with high precision.
また、ウェハの位置合わせをイメージセンサにより行う
ので、機械駆動部がなく、信頼性も高くなる。Furthermore, since the wafer is aligned using an image sensor, there is no mechanical drive unit and reliability is increased.
第1図は、この発明に適用し得る縮小投影露光装置の一
実施例の概要構成を示す概念的構成図、第2図(al及
び(b)は夫々原点校正用マスクの第1のマスク部及び
第2のマスク部を示す平面図である。
■・・・・・・水銀ランプ、3・・・・・・マスク、3
a・・・・・・原点校正用マスク、3b・・・・・・マ
スク位置合わせマーク、3d・・・・・・第1のマスク
部、3e・・・・・・基準位置合わせマーク、3h・・
・・・・第2のマスク部、6・・・・・・ウェハ、7・
・・・・・光学フィルタ、10・・・・・・位置合わせ
装置、11・・・・・・ウェハ位置合わせ機構、12・
・・・・・マスク位置合わせ機構、13・・・・・・ウ
ェハ移動装置、14・・パ・・・マスク微動装置、15
・・・・・・制御部、25.27・・・・・・イメージ
センサ。FIG. 1 is a conceptual configuration diagram showing a schematic configuration of an embodiment of a reduction projection exposure apparatus applicable to the present invention, and FIGS. and a plan view showing the second mask portion.■...Mercury lamp, 3...Mask, 3
a...Origin calibration mask, 3b...Mask positioning mark, 3d...First mask portion, 3e...Reference positioning mark, 3h・・・
...Second mask portion, 6...Wafer, 7.
... Optical filter, 10 ... Positioning device, 11 ... Wafer positioning mechanism, 12.
...Mask positioning mechanism, 13...Wafer moving device, 14...Pa...Mask fine movement device, 15
...Control unit, 25.27...Image sensor.
Claims (1)
置において、前記マスク位置に、マスクの位置合わせを
行う位置合わせマークを形成した第1のマスク部と前記
ウェハのレジストに露光し難い非露光光線によりマスク
とウェハとの相対位置合わせの基準となる基準位置合わ
せマークを形成した第2のマスク部とを両者の色収差分
だけ離間して平行に配設した原点校正用マスクを配置し
、少なくとも第1のマスク部のマスク位置合わせマーク
をマスク位置検出手段で検出して、当該原点校正用マス
クの位置決めを行い、次いで光源装置から前記非露光光
線を出力して、前記第2のマスク部の基準位置合わせマ
スクを前記ウェハ若しくはその相当部分に結像させると
共に、当該結像を光学的に光電検出素子に投影してその
検出値に基づきウェハ原点を決定することを特徴とする
投影露光装置におけるマーク位置合わせ方法。In a projection exposure apparatus that projects and exposes a mask pattern onto a wafer, a first mask portion having an alignment mark for aligning the mask is formed at the mask position and a non-exposure light beam that is difficult to expose the resist of the wafer. A second mask part on which a reference alignment mark is formed as a reference for relative positioning of the mask and the wafer is arranged in parallel with a second mask part separated by the amount of chromatic aberration between the two parts, and at least the first mask part is arranged in parallel. The mask position detection means detects the mask alignment mark of the second mask part to position the origin calibration mask, and then outputs the non-exposure light beam from the light source device to determine the reference position of the second mask part. Mark position in a projection exposure apparatus, characterized in that an alignment mask is imaged on the wafer or a corresponding portion thereof, the image is optically projected onto a photoelectric detection element, and the wafer origin is determined based on the detected value. How to match.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60162315A JPS6222434A (en) | 1985-07-23 | 1985-07-23 | Positioning method for mask in projection exposure device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60162315A JPS6222434A (en) | 1985-07-23 | 1985-07-23 | Positioning method for mask in projection exposure device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6222434A true JPS6222434A (en) | 1987-01-30 |
Family
ID=15752185
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60162315A Pending JPS6222434A (en) | 1985-07-23 | 1985-07-23 | Positioning method for mask in projection exposure device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6222434A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63274139A (en) * | 1987-05-06 | 1988-11-11 | Canon Inc | Alignment device |
-
1985
- 1985-07-23 JP JP60162315A patent/JPS6222434A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63274139A (en) * | 1987-05-06 | 1988-11-11 | Canon Inc | Alignment device |
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