JPS6254436A - Exposure device - Google Patents

Exposure device

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JPS6254436A
JPS6254436A JP60194518A JP19451885A JPS6254436A JP S6254436 A JPS6254436 A JP S6254436A JP 60194518 A JP60194518 A JP 60194518A JP 19451885 A JP19451885 A JP 19451885A JP S6254436 A JPS6254436 A JP S6254436A
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JP
Japan
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alignment mark
photoresist layer
alignment
wafer
light
Prior art date
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Pending
Application number
JP60194518A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takechika Nishi
健爾 西
Hidemi Kawai
秀実 川井
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Nikon Corp
Original Assignee
Nippon Kogaku KK
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Kogaku KK filed Critical Nippon Kogaku KK
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Publication of JPS6254436A publication Critical patent/JPS6254436A/en
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable detection with high precision by a method wherein the minimum values are successively detected until the change in physical properties of a photoresist layer in case of exposure to light is stabilized so that a means to assume the electric signal component corresponding to the edge of alignment mark to be the component with stabilized minimum value may be provided. CONSTITUTION:When an alignment mark 12 buried in a photoresist layer 23 is illuminated, the photoresist layer 23 covering the alignment mark 12 is exposed to light changing the physical properties thereof so that the alignment mark detection signal VDIN transmitted from alignment mark signal forming means 18, 19 may change the electric signal components correspondingly to the change of photoresist layer 23. The electric signal component corresponding to the edge face 12B of alignment mark 12 out of those components transmitted from the alignment mark signal means 18, 19 constantly represents the minimum value and the position represented by this minimum value can be assumed to be the position of alignment mark 12. Through these procedures, the alignment mark 12 can be detected under no substantial influence of the photoresist 23 to perform the alignment with high precision.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は露光装置に関し、特に縮小投影露光装置のアラ
イメント装置に適用して好適なものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an exposure apparatus, and is particularly suitable for application to an alignment apparatus for a reduction projection exposure apparatus.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

縮小投影露光装置は、半導体製造装置において、半導体
ウェハ上に塗布されたホトレジストに対して露光パター
ンを露光する製造工程に適用され、レチクル上に形成さ
れた露光パターンを縮小投影レンズによって縮小してウ
ェハ上に投影するようになされている。
A reduction projection exposure apparatus is used in semiconductor manufacturing equipment in the manufacturing process of exposing a photoresist coated on a semiconductor wafer to an exposure pattern. It is designed to be projected upward.

かかる半導体製造工程においては、1つのウェハに対し
て繰り返し複数のパターンを露光する必要があるため、
ウェハ上にアライメントマークを設けておき、このウェ
ハのアライメントマークを縮小投影レンズを通してレチ
クル上に反射させ、この反射像をレチクル上に設けたア
ライメントマ°−りに光学的に位置合わせすることによ
って各レチクルの露光パターンとステージ上のウェハと
のアライメントをとるようになされており、この方式は
TTL (through the 1ens)方式の
アライメント装置として従来から用いられている。
In such a semiconductor manufacturing process, it is necessary to repeatedly expose multiple patterns to one wafer.
An alignment mark is provided on the wafer, the alignment mark on the wafer is reflected onto the reticle through a reduction projection lens, and this reflected image is optically aligned with the alignment mark provided on the reticle. It is designed to align the exposure pattern of the reticle with the wafer on the stage, and this method has been conventionally used as a TTL (through the 1ens) method alignment device.

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

ところがこの種のTTLアライメント方式の露光装置に
おいては、ウェハ上に設けられたアライメントマークを
縮小投影レンズを通して光学的に位置合わせする際に、
ウェハ上に塗布されているホトレジスト層がアライメン
トマークを埋め込むように覆っているために、当該アラ
イメントマークを覆っているホトレジスト層をアライメ
ント用照明光によって露光させることになり、その結果
アライメントマークのエツジ部分の位置の検出精度が劣
化する問題がある。
However, in this type of TTL alignment type exposure apparatus, when optically aligning the alignment mark provided on the wafer through the reduction projection lens,
Since the photoresist layer coated on the wafer covers the alignment mark so as to embed it, the photoresist layer covering the alignment mark is exposed to the alignment illumination light, and as a result, the edge portion of the alignment mark There is a problem that the detection accuracy of the position of is degraded.

かかるアライメントマークの検出は、原理上、第4図(
A)に示す手法でなされる。ウェハ1上のアライメント
マーク2に対してアライメント用照明光LINを照射し
て反射光LRFを検出しようとしたとき、アライメント
用照明光LINのうち、アライメントマーク2の表面2
Aに照射した光は充分な反射率で反射されることにより
、当該反射光LRFの光量はかなり大きくなる。
In principle, detection of such alignment marks is possible as shown in Fig. 4 (
This is done using the method shown in A). When trying to detect reflected light LRF by irradiating the alignment mark 2 on the alignment mark 2 with the alignment illumination light LIN, the surface 2 of the alignment mark 2 out of the alignment illumination light LIN
Since the light irradiated onto A is reflected with a sufficient reflectance, the amount of reflected light LRF becomes considerably large.

これに対してアライメントエーク2のエツジ部分2Bに
は傾斜が付けられているため、アライメント用照明光L
INが元に戻らない方向に反射されてしまうため、アラ
イメント用反射光LRFのうちエツジ面部2Bに相当す
る部分の光量は正面部2への反射光と比較して格段的に
低いレベルに落ち込む。
On the other hand, since the edge portion 2B of the alignment ake 2 is sloped, the alignment illumination light L
Since IN is reflected in a direction that does not return to its original state, the light intensity of the portion of the alignment reflected light LRF corresponding to the edge surface portion 2B falls to a much lower level than the light reflected to the front portion 2.

さらにエツジ面部2Bより外側の部分については、アラ
イメント用照明光LINがウェハ1の表面によって高い
反射率で反射されて行く。実際上アライメント用反射光
LRFのうちウェハ1の表面に対応する部分の光量は、
アライメントマーク2の表面部2Aによって反射された
反射光と同程度になる。
Further, in a portion outside the edge surface portion 2B, the alignment illumination light LIN is reflected by the surface of the wafer 1 with a high reflectance. In reality, the light intensity of the portion of the alignment reflected light LRF that corresponds to the surface of the wafer 1 is:
The amount of light reflected by the surface portion 2A of the alignment mark 2 is comparable to that of the reflected light.

ところが第4図(B)に示すように、ウェハ1及びアラ
イメントマーク2上にホトレジスト層3が塗布された状
態になると、アライメント用照明光LINに対する反射
光LRFの光量の分布は、ホトレジスト層3の影響を受
けて一段と複雑になる。
However, as shown in FIG. 4(B), when the photoresist layer 3 is coated on the wafer 1 and the alignment mark 2, the distribution of the amount of reflected light LRF with respect to the alignment illumination light LIN is different from that of the photoresist layer 3. The influence becomes even more complex.

まず第1に、ホトレジスト層3に感光性のアライメント
用照明光LINが照明されると、ホトレジスト層3は当
該照明光の影響を受けて、その物理的性質が時間の経過
と共に変化する不安定な時期がある。従来はこの不安定
な変化の影響を受けないようにするために、ホトレジス
ト層3が安定な状態に変化するまで検出動作を待つこと
により、この問題を回避するようにしていた。
First of all, when the photoresist layer 3 is illuminated with the photosensitive alignment illumination light LIN, the photoresist layer 3 is affected by the illumination light and its physical properties change over time. There is a time. Conventionally, in order to avoid being affected by this unstable change, this problem was avoided by waiting for the detection operation until the photoresist layer 3 changed to a stable state.

また第2の問題は、ホトレジスト層3の表面にアライメ
ント用照明光LINが照明された時、ホトレジスト層3
の表面において反射される光と、ホトレジスト層3内に
透過してアライメントマーク2の表面部2A、エツジ面
部2B及びウェハ1の表面においてそれぞれ反射した光
とがあり、これら2種類の反射光が混在してなるアライ
メント用反射光LRFが反射されて行く。
The second problem is that when the surface of the photoresist layer 3 is illuminated with the alignment illumination light LIN, the photoresist layer 3
There is light reflected at the surface of the wafer 1, and light transmitted through the photoresist layer 3 and reflected at the surface portion 2A of the alignment mark 2, the edge surface portion 2B, and the surface of the wafer 1, and these two types of reflected light coexist. The reflected light LRF for alignment is reflected.

ところがホトレジスト層を通って反射されて行く反射光
の位相は、ホトレジス)Jii3の表面において反射さ
れていく反射光の位相とは異なる位相関係をもつように
なるので、アライメント用反射光LRFを全体としてみ
たとき、干渉縞を発生させる。従って干渉縞に基づく明
暗が、第4図(A)について上述した反射光に基づく明
暗に重畳するので、実際上アライメントマーク2のエツ
ジ面部2Bの位置を判定することが困難な状態になるこ
とを避は得ず、これがアライメントエラーの原因になる
おそれがある。
However, the phase of the reflected light that is reflected through the photoresist layer has a phase relationship that is different from the phase of the reflected light that is reflected on the surface of the photoresist (Jii3), so the alignment reflected light LRF as a whole When viewed, it produces interference fringes. Therefore, since the brightness and darkness based on the interference fringes are superimposed on the brightness and darkness based on the reflected light described above with respect to FIG. This is unavoidable and may cause alignment errors.

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、アライメ
ント用反射光LRFの干渉縞がホトレジスト層を露光開
始してから安定するまでの間に変化して行くことを利用
して、その影響を除去することにより、高い精度でアラ
イメントマークの検出をなし得るようにしたものである
The present invention has been made in consideration of the above points, and utilizes the fact that the interference fringes of the reflected light LRF for alignment change from the start of exposure of the photoresist layer to the time when they become stable. By removing this, alignment marks can be detected with high accuracy.

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

かかる問題点を解決するため本発明においては、ウェハ
11上にホトレジスト層23を付着し、当該ホトレジス
ト層23に露光パターンを露光するようにした露光装置
において、ホトレジスト層23内に埋設するように上記
ウェハ11上に設けられたアライメントマーク12に照
明光を照射し、その結果得られる反射光を送出するアラ
イメントマーク検出手段8.15、工6.17.9と、
アライメントマーク検出手段8.15.16.17.9
から得られる反射光に基づいて、アライメントマーク1
2の表面部12Aと、アライメントマーク12のエツジ
面部12Bと、ウェハ11の表面と、ホトレジスト層2
3の表面とからそれぞれ反射された反射光の光量に対応
する電気信号成分を含んでなるアライメントマーク信号
VDINを得るアライメントマーク信号形成手段18.
19と、アライメントマーク信号VDINのうち、ホト
レジスト層23の感光時の特性の変化が安定するまでの
間に生じた極値を時間の経過に従って順次検出し、当該
検出した極値のうち発生位置に変動がない極値をもつ電
気的信号成分をアライメントマーク12のエツジ面部2
Bに対応するものであると判定する判定手段とを設ける
In order to solve this problem, in the present invention, a photoresist layer 23 is deposited on the wafer 11, and in an exposure apparatus that exposes an exposure pattern to the photoresist layer 23, the above-mentioned photoresist layer 23 is embedded in the photoresist layer 23. alignment mark detection means 8.15 and 6.17.9 for irradiating the alignment mark 12 provided on the wafer 11 with illumination light and transmitting the resulting reflected light;
Alignment mark detection means 8.15.16.17.9
Alignment mark 1 based on the reflected light obtained from
2, the edge surface 12B of the alignment mark 12, the surface of the wafer 11, and the photoresist layer 2.
Alignment mark signal forming means 18 for obtaining an alignment mark signal VDIN comprising an electrical signal component corresponding to the amount of reflected light reflected from each surface of 3.
19 and the alignment mark signal VDIN, extreme values that occur during the time period until the change in the characteristics of the photoresist layer 23 upon exposure is stabilized are sequentially detected over time, and the position of occurrence of the detected extreme values is detected. The electric signal component having an extreme value with no fluctuation is transferred to the edge surface 2 of the alignment mark 12.
A determination means for determining that the information corresponds to B is provided.

〔作用〕[Effect]

ホトレジスト層23に埋設されているアライメントマー
ク12を照明光によって照明すると、当該アライメント
マーク12を覆っているホトレジスト層23が感光する
ことによりその物理的特性が変化して行き、アライメン
トマーク信号形成手段18.19によって得られたアラ
イメントマー。
When the alignment mark 12 embedded in the photoresist layer 23 is illuminated with illumination light, the photoresist layer 23 covering the alignment mark 12 is exposed to light and its physical characteristics change, and the alignment mark signal forming means 18 Alignment mer obtained by .19.

り検出信号VDINは、ホトレジスト層23の変化に応
じて含まれている電気的信号成分が変動する。
The electrical signal component included in the detection signal VDIN changes in accordance with changes in the photoresist layer 23.

ところがアライメントマーク信号形成手段18.19か
ら送出される電気的信号成分のうち、アライメントマー
ク12のエツジ面部12Bに対応する成分は常に極値を
呈するので、この極小値が表れる位置をアライメントマ
ーク12の位置であると判定することができる。
However, among the electrical signal components sent out from the alignment mark signal forming means 18 and 19, the component corresponding to the edge surface portion 12B of the alignment mark 12 always exhibits an extreme value. It can be determined that the position is the same.

その結果アライメントマーク12の検出を、ホトレジス
ト層23の影響を実質上受けずに、アライメントマーク
12の座標位置の判定をすることができる。
As a result, the alignment mark 12 can be detected and the coordinate position of the alignment mark 12 can be determined without being substantially influenced by the photoresist layer 23.

〔実施例〕〔Example〕

以下図面について本発明の一実施例を詳述する。 An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図において、8はレチクルで、その露光パターン領
域8Aが縮小投影レンズ9によって縮小されてステージ
10上に配設されたウェハ11上に投影される。ウェハ
11上に投影されたパターン11Aの外側位置には、第
4図について上述したと同様のアライメントマーク12
 (第3図(A))が形成されており、このアライメン
トマーク12に対して、レチクル8の上方に設けられて
いる照明系15において発生された照明が、ハーフミラ
−16を通ってレチクル8の露光パターン領域8Aの外
側に設けられたアライメントマーク17を照射する。
In FIG. 1, 8 is a reticle, and its exposure pattern area 8A is reduced by a reduction projection lens 9 and projected onto a wafer 11 placed on a stage 10. At an outer position of the pattern 11A projected onto the wafer 11, an alignment mark 12 similar to that described above with respect to FIG.
(FIG. 3(A)), and the illumination generated in the illumination system 15 provided above the reticle 8 passes through the half mirror 16 and illuminates the reticle 8 with respect to this alignment mark 12. The alignment mark 17 provided outside the exposure pattern area 8A is irradiated.

アライメントマーク17はウェハ11のアライメントマ
ーク12より広い間隔を有するスリット状マークでなり
、このアライメントマーク17を通った照明光が縮小投
影レンズ9を通ってウェハ11のアライメントマーク1
2を照射する。かくしてアライメントマーク12及びそ
の近傍のウェハ11の表面から生じた反射光が、再び縮
小投影レンズ9を通り、さらにレチクル8のアライメン
トマーク17を通ってハーフミラ−16に反射され、こ
のハーフミラ−16において折り返されて対物レンズ1
8を通って撮像装置19に入射される。
The alignment marks 17 are slit-like marks having a wider interval than the alignment marks 12 on the wafer 11, and the illumination light that has passed through the alignment marks 17 passes through the reduction projection lens 9 and aligns the alignment marks 1 on the wafer 11.
Irradiate 2. In this way, the reflected light generated from the alignment mark 12 and the surface of the wafer 11 in the vicinity passes through the reduction projection lens 9 again, passes through the alignment mark 17 of the reticle 8, is reflected by the half mirror 16, and is reflected back at the half mirror 16. objective lens 1
8 and enters the imaging device 19 .

かくして撮像装置19は、第2図(A)に示すように、
レチクル8のアライメントマーク17を構成する一対の
スリット状マーク17A及び17Bの間に、ウェハ11
のアライメントマーク12を形成する一対のスリ・ント
状マーク12A及び12Bを表示してなるビデオ信号V
DINを制御装置20に供給する。
In this way, the imaging device 19, as shown in FIG. 2(A),
The wafer 11
A video signal V displaying a pair of slit-like marks 12A and 12B forming an alignment mark 12 of
DIN is supplied to the control device 20.

ここでウェハ11上の座標位置として、第2図(B)に
示すように、レチクル8のアライメントマーク17の位
置をPLI及びptzにあるとすれば、その中間位置の
座標ptoは次式 で表すことができ、この位置ptoをアライメントマー
ク17の位置であると定義する。
Here, as the coordinate position on the wafer 11, if the position of the alignment mark 17 of the reticle 8 is at PLI and ptz as shown in FIG. 2(B), the coordinate pto of the intermediate position is expressed by the following formula. This position pto is defined as the position of the alignment mark 17.

またウェハ11のアライメントマーク12の座標位置を
pwt及びPW2とすればその中間位置pwoの座標は
次式 で表され、この座標位置pwoをウェハ11のアライメ
ントマーク12の位置であると定義する。
Further, if the coordinate positions of the alignment mark 12 on the wafer 11 are pwt and PW2, the coordinates of an intermediate position pwo between them are expressed by the following equation, and this coordinate position pwo is defined as the position of the alignment mark 12 on the wafer 11.

このように定義すれば、レチクル8のアライメントマー
ク17の位置PLOと、ウェハ11のアライメントマー
ク12の位置P、。とが一致したとき、すなわち次式 %式%(3) が成り立つようにステージ10を移動制御すれば、ステ
ージ10上のウェハ11をレチクル8にアライメントで
きることになる。
Defined in this way, the position PLO of the alignment mark 17 on the reticle 8 and the position P of the alignment mark 12 on the wafer 11. If the movement of the stage 10 is controlled so that the following equation % (3) is satisfied, the wafer 11 on the stage 10 can be aligned with the reticle 8.

ここで撮像装置19に入射するアライメントマークにつ
いての画像のうち、ウェハ11のアライメントマーク1
2についてのビデオ信号成分VDINについて注目して
みると、第4図について上述したように、縮小投影レン
ズ9を通して照明光がウェハ11のアライメントマーク
12に照射すると、第3図(A)に示すように、アライ
メントマーク12及びその周辺のウェハ11上を覆って
いるホトレジスト層23が照明光によって感光して行く
ことにより、第4図(B)〜(E)に示すように、所定
の時間間隔でサンプリングされたビデオ信号VD I 
N 1〜4の各座標位置における光量の値が、ホトレジ
スト層の光学特性(屈折率。
Here, among the images regarding the alignment marks incident on the imaging device 19, the alignment mark 1 of the wafer 11 is
If we pay attention to the video signal component VDIN of 2, as described above with reference to FIG. As the photoresist layer 23 covering the alignment mark 12 and the wafer 11 around it is exposed to the illumination light, it is exposed at predetermined time intervals as shown in FIGS. 4(B) to (E). Sampled video signal VD I
The value of the light amount at each coordinate position N1 to N4 indicates the optical property (refractive index) of the photoresist layer.

反射率等)の変化に従って変化するために、撮像°装2
19の入射光の光量の座標軸位置に対する分布が時間の
経過と共に変化して行く。その変化率(変化速度)はホ
トレジスト層の厚さ、感度、及び照明光強度に依存する
The imaging device 2
The distribution of the amount of incident light No. 19 with respect to the coordinate axis position changes with the passage of time. The rate of change depends on the thickness of the photoresist layer, the sensitivity, and the illumination light intensity.

ところがかかる時間に伴った光量分布の変化をさらに詳
細に検討すると、アライメントマーク12のうち、エツ
ジ部12Bの部分の反射光の光量は、レチクル8側には
戻って来ない方向に反射されてしまうので、いかなる時
点においても必ず低い値になる。因にこの部分の反射光
は、ホトレジスト層23の性質がどのように変化しても
、入射すなわちアライメントマーク12の表面12A。
However, if we examine in more detail the changes in the light intensity distribution over time, we find that the amount of light reflected from the edge portion 12B of the alignment mark 12 is reflected in a direction that does not return to the reticle 8 side. Therefore, it will always be a low value at any point in time. Incidentally, no matter how the properties of the photoresist layer 23 change, the reflected light from this portion remains incident on the surface 12A of the alignment mark 12.

ウェハ11の表面からの反射光は、もともとホトレジス
ト層23がなければ反射光として撮像装置19側へ戻っ
てくるような条件にあるから、ホトレジスト層23の性
質の変化の影響を大きく受け、反射光の光量も実用上不
規則に変化を呈する。
Since the reflected light from the surface of the wafer 11 is originally under such conditions that it would return to the imaging device 19 side as reflected light if the photoresist layer 23 was not present, it is greatly affected by changes in the properties of the photoresist layer 23, and the reflected light is The amount of light also changes irregularly in practice.

このような現象に基づいて、制御装置20はアライメン
ト検出ビデオ信号VDINに含まれている座標位置に対
応した光量の値を時間の経過に従ってサンプリングした
後アナログ/ディジタル変換装置33によってディジタ
ルデータに変換して記憶装置31に蓄積する。そしてホ
トレジスト層23の性質の変化がなくなった安定区間に
入ったとき、制御袋!20は記憶装置31から各座標位
置におけるデータを読み出し、演算処理装置32を用い
て加算平均値を求める演算を実行する。
Based on such a phenomenon, the control device 20 samples the light intensity value corresponding to the coordinate position included in the alignment detection video signal VDIN over time, and then converts it into digital data by the analog/digital conversion device 33. and is stored in the storage device 31. When the property of the photoresist layer 23 enters a stable zone where there is no change in its properties, the control bag is released! 20 reads data at each coordinate position from the storage device 31, and uses the arithmetic processing device 32 to execute a calculation for calculating an average value.

このような演算をすると、座標位置のうち、反射光の光
量が不規則に変動する位置については、加算平均演算後
の値がほぼ一定値に収束する。これに対して、アライメ
ントマーク12のエツジ12Bの部分のように、常に低
い光量しか得られない位置については、相殺される成分
が無いので、加算平均値は一定値よりも極端に低い値に
なる。
When such a calculation is performed, the value after the averaging calculation converges to a substantially constant value for a position where the amount of reflected light fluctuates irregularly among the coordinate positions. On the other hand, for positions where only a low amount of light is always obtained, such as the edge 12B of the alignment mark 12, there is no canceling component, so the average value becomes an extremely lower value than the constant value. .

そこで、制御装置20は、加算平均演算値が極端に低く
なった座標位置が、アライメントマーク12のエツジ面
部12Bであるものと判定する。
Therefore, the control device 20 determines that the coordinate position where the average calculation value becomes extremely low is the edge surface portion 12B of the alignment mark 12.

かくしてアライメントマーク12についてエツジ面部1
2Bの座標位置が分かると、制御装置20は上述の(2
)式に基づいて中心位置P。。を演算し、これを上述の
(1)式に基づいてレチクル8のアライメントマーク1
7について得た中間値ptoとの差があれば、駆動制御
装置34に駆動信号を与えてステージ10を駆動するこ
とにより、当該偏差をなくして上述の(3)式が成り立
つような方向にウェハ11の位置を補正する。
Thus, the edge surface 1 with respect to the alignment mark 12
When the coordinate position of 2B is known, the control device 20
) center position P based on the formula. . is calculated and calculated based on the above equation (1) to align the alignment mark 1 of the reticle 8.
If there is a difference from the intermediate value pto obtained for 7, a drive signal is given to the drive control device 34 to drive the stage 10, thereby eliminating the deviation and moving the wafer in a direction that satisfies the above equation (3). Correct the position of 11.

かくして制御袋W20はレチクル8のアライメントマー
ク17と、ウェハ11上のアライメントマーク12とを
自動的にアライメントできることになる。
In this way, the control bag W20 can automatically align the alignment mark 17 on the reticle 8 and the alignment mark 12 on the wafer 11.

以上の構成によれば、ホトレジスト層23が照明系15
から照射される照明光によって感光して行くことにより
、反射光に時間の経過に従って発生位置が変動する干渉
縞が発生したとしても、その影響を受けずにホトレジス
ト層23に埋設されたアライメントマーク12の位置を
確実に検出することができ、かくして高い精度でレチク
ル8及びウェハ11のアライメントを実現し得る。
According to the above configuration, the photoresist layer 23
The alignment mark 12 embedded in the photoresist layer 23 is not affected by interference fringes whose generation position changes over time in the reflected light due to exposure to illumination light irradiated from the photoresist layer 23. The position of the reticle 8 and the wafer 11 can thus be accurately detected.

因にある種の露光装置を用いて干渉縞の位置変化、発生
状態の変化を観察したところ、照明光の照射開始から2
〜3秒程度までの間に、干渉縞の発生位置は最大2〜3
〔μm〕程度移動し、その後は位置変化が徐々に遅くな
ることが認められた。
Incidentally, when we observed changes in the position and generation state of interference fringes using a certain type of exposure equipment, we found that 2.
During ~3 seconds, the interference fringes occur at a maximum of 2 to 3 positions.
It was observed that the position moved by about [μm] and then the position change gradually slowed down.

またホトレジストの条件によっては干渉縞の幅やコント
ラストが変化することもある。このため従来は、ホトレ
ジストの特性が安定するまで1〜3秒程度の予備露光を
行なってからビデオ信号の読み込みを行なっていた。こ
れに対して上述の実施例の構成によれば、その予備露光
(1〜3秒)の間を、例えば10等分するような時間間
隔ごとにビデオ信号の1フレーム(又はその内の1本の
走査線)分を読み込むので、アライメント時間が大幅に
短縮できるといった利点もある。通常ビデオ信号の1フ
レームは1/60秒であり、照明光の強度がよほど大き
くない限り、その1/60秒以内に干渉縞の変化が安定
してしまうことはない。
Further, depending on the conditions of the photoresist, the width and contrast of the interference fringes may change. For this reason, conventionally, a preliminary exposure for about 1 to 3 seconds was performed until the characteristics of the photoresist were stabilized, and then the video signal was read. On the other hand, according to the configuration of the above-described embodiment, one frame of the video signal (or one frame of the video signal) is divided into 10 equal intervals during the preliminary exposure (1 to 3 seconds). Since the scanning lines of Normally, one frame of a video signal is 1/60 second, and unless the intensity of illumination light is extremely high, changes in interference fringes will not become stable within 1/60 second.

なお上述においては、ホトレジスト層23の性質が安定
するまでの間にサンプリングしたデータを座標位置ごと
に加算平均演算し、最も低い値が得られた座標位置をア
ライメントマーク12のエツジ面部12Bの位置である
と判定した場合について述べたが、アライメントマーク
12のエツジ面部12Bの位置の判定の仕方としてはこ
れに限らず、その他種々の方法を用いても良い。
In the above description, the data sampled until the properties of the photoresist layer 23 are stabilized is averaged for each coordinate position, and the coordinate position where the lowest value is obtained is taken as the position of the edge surface portion 12B of the alignment mark 12. Although the case where it is determined that the edge surface portion 12B of the alignment mark 12 exists is described above, the method of determining the position of the edge surface portion 12B of the alignment mark 12 is not limited to this, and various other methods may be used.

例えば各サンプリング時点ごとに、極小値が生じた全て
の座標位置を読み取って行き、ホトレジスト層の性質の
変化が生じている間に極小値の座標位置が移動している
か否かを判断し、移動していない極小値が発生した座標
位置をアライメントマーク12のエツジ面部の位置であ
ると判定するようにしても良い。このようにしても上述
の場合と同様の効果を得ることができる。
For example, at each sampling time point, all the coordinate positions where the minimum values occur are read, and it is determined whether the coordinate positions of the minimum values are moving while the properties of the photoresist layer are changing, and Alternatively, the coordinate position where a minimum value that is not the same as that in the above-mentioned area occurs may be determined to be the position of the edge surface portion of the alignment mark 12. Even in this case, the same effect as in the above case can be obtained.

また描像装置19の代りに、走査スリットとフォトマル
チプライヤを設け、スリット透過光を光電変換すること
によって画像信号を得るようにしても同様の効果を得る
ことができる。
Further, the same effect can be obtained by providing a scanning slit and a photomultiplier in place of the imaging device 19, and obtaining an image signal by photoelectrically converting the light transmitted through the slit.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように本発明によれば、ホトレジスト層の特性が
たとえ感光時間の間に変化しても、実質上その影響を受
けずにホトレジスト層に埋設されたアライメントマーク
の位置データを容易に判定をすることができ、かくして
高い精度でアライメントを実現し得る。
As described above, according to the present invention, even if the characteristics of the photoresist layer change during the exposure time, the position data of the alignment mark embedded in the photoresist layer can be easily determined without being substantially affected by the change. In this way, alignment can be achieved with high accuracy.

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

第1図は本発明による露光装置の一実施例を示すブロッ
ク図、第2図はそのアライメントマークとアライメント
検出ビデオ信号との関係を示す路線図、第3図はアライ
メントマークの判定動作の説明に供する曲線図、第4図
は従来の露光装置の問題点の説明に供する路線図である
。 1.11・・・・・・ウェハ、2.12・・・・・・ア
ライメントマーク、8・・・・・・レチクル、9・・・
・・・縮小投影レンズ、15・・・・・・照明系、19
・・・・・・撮像装置、20・・・・・・制御装置、3
1・・・・・・記憶装置、32・・・・・・演算処理装
置、33・・・・・・アナログ/デジタル変換回路、3
4・・・・・・駆動制御装置。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the exposure apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a route diagram showing the relationship between alignment marks and alignment detection video signals, and FIG. 3 is an explanation of the alignment mark judgment operation. The curve diagram shown in FIG. 4 is a route map used to explain the problems of the conventional exposure apparatus. 1.11...Wafer, 2.12...Alignment mark, 8...Reticle, 9...
... Reduction projection lens, 15 ... Illumination system, 19
...imaging device, 20...control device, 3
1...Storage device, 32...Arithmetic processing unit, 33...Analog/digital conversion circuit, 3
4... Drive control device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 ウェハ上にホトレジスト層を付着し、当該ホトレジスト
層に露光パターンを露光するようにした露光装置におい
て、 上記ホトレジスト層内に埋設するように上記ウェハ上に
設けられたアライメントマークに照明光を照射し、その
結果得られる反射光を送出するアライメントマーク検出
手段と、 上記アライメントマーク検出手段から得られる反射光に
基づいて、上記アライメントマークの表面部と、上記ア
ライメントマークのエッジ面部と、上記ウェハの表面と
、上記ホトレジスト層の表面とからそれぞれ反射された
反射光の光量に対応する電気信号成分を含んでなるアラ
イメントマーク信号を得るアライメントマーク信号形成
手段と、 上記照明光の照射によるホトレジスト層の感光時の特性
の変化が安定するまでの間の離散的な時点で、前記アラ
イメントマーク信号を順次検出し、当該検出したアライ
メントマーク信号から、発生位置の変動が少ない極値を
もつ電気的信号成分を上記アライメントマークのエッジ
面部に対応するものであると判定する判定手段と を具えることを特徴とする露光装置。
[Scope of Claims] An exposure apparatus that attaches a photoresist layer onto a wafer and exposes an exposure pattern to the photoresist layer, wherein an alignment mark provided on the wafer is embedded in the photoresist layer. alignment mark detection means for irradiating illumination light and sending out the resulting reflected light; and detecting a surface portion of the alignment mark and an edge surface portion of the alignment mark based on the reflected light obtained from the alignment mark detection means. , an alignment mark signal forming means for obtaining an alignment mark signal including an electric signal component corresponding to the amount of reflected light reflected from the surface of the wafer and the surface of the photoresist layer, respectively; The alignment mark signals are sequentially detected at discrete points until the change in the characteristics of the photoresist layer during exposure becomes stable, and from the detected alignment mark signals, an electric current having an extreme value with little variation in the position of occurrence is detected. an exposure apparatus comprising determining means for determining that a target signal component corresponds to an edge surface portion of the alignment mark.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0432219A (en) * 1990-05-29 1992-02-04 Canon Inc Alignment method

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