JPS63175421A - Alignment apparatus - Google Patents

Alignment apparatus

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JPS63175421A
JPS63175421A JP62006185A JP618587A JPS63175421A JP S63175421 A JPS63175421 A JP S63175421A JP 62006185 A JP62006185 A JP 62006185A JP 618587 A JP618587 A JP 618587A JP S63175421 A JPS63175421 A JP S63175421A
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JP
Japan
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mark
light
alignment
substrate
marks
Prior art date
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JP62006185A
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Japanese (ja)
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Takechika Nishi
健爾 西
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Nikon Corp
Original Assignee
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • GPHYSICS
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    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography

Abstract

PURPOSE:To reduce an optical amount loss and to improve an alignment accuracy of an alignment apparatus by disposing a mirror at the pupil of an eye in a projection optical system, and introducing an illumination light for an alignment. CONSTITUTION:Illumination lights LA, LB are reflected by optical reflection means 40 provided at the pupil of an eye in a projection optical system to be irradiated on a substrate W. Reflected lights from marks WA, WB on the substrate are incident through marks RA, RB on a mask R to signal detecting means, which obtains photoelectric signals regarding the respective marks. In this case, the marks RA, RB on the mark R are merely transmitted and illuminated by the reflected light from the substrate W, and the mask marks RA, RB are detected only by the transmitted and illuminated image. Since the photoelectric signal obtained in this manner is obtained without necessity of optically dividing means, the loss of the illuminated light is reduced, thereby accurately aligning with the photoelectric signal.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、例えば集積回路製造に使用される露光装置
にかかるものであり、特に投影されるパターンが形成さ
れたマスクと、半導体ウェハなどの被投影基板との位置
合わせを行うアライメント装置の改良に関するものであ
る。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an exposure apparatus used, for example, in the manufacture of integrated circuits, and particularly relates to a mask on which a pattern to be projected is formed and a semiconductor wafer. The present invention relates to an improvement of an alignment device that performs alignment with a projection target substrate.

[従来の技術] 露光装置などで使用されている従来のアライメント装置
としては、例えば第13図に示すものがある。
[Prior Art] As a conventional alignment device used in an exposure device or the like, there is one shown in FIG. 13, for example.

この図において、露光投影すべき回路パターンが形成さ
れているレチクルRの下方には、両側テレセントリック
の投影レンズ10が配置されており、更にその下方には
、被投影基板としてウェハWが共役位置に配置されてい
る。
In this figure, a double-sided telecentric projection lens 10 is arranged below a reticle R on which a circuit pattern to be exposed and projected is formed, and further below it a wafer W as a substrate to be projected is placed at a conjugate position. It is located.

ウェハWは、少なくとも図示するXY方向に移動可能な
ステージ12上に載置されており、このステージ12の
移動によってレチクルRとウェハWとのアライメントが
行われるようになっている。
The wafer W is placed on a stage 12 that is movable at least in the illustrated X and Y directions, and the movement of the stage 12 aligns the reticle R and the wafer W.

レチクルR,ウェハWには、各々アライメント用のマー
クRM%WMが各々形成されている。
Marks RM%WM for alignment are formed on the reticle R and the wafer W, respectively.

次に、アライメント用の光源14から出力された照明光
は、対物レンズ16を透過して平行光線化され、レチク
ルR上方に配置されたハーフミラ−18に入射する。そ
して、このハーフミラ−18で反射された照明光は、レ
チクルRのマークRM近傍部分を透過して投影レンズ1
0に入射し、ここを透過してウェハWのマークWM部分
に入射する。
Next, the illumination light outputted from the alignment light source 14 passes through the objective lens 16, is converted into a parallel beam, and enters a half mirror 18 arranged above the reticle R. The illumination light reflected by this half mirror 18 passes through a portion of the reticle R near the mark RM and passes through the projection lens 1.
0, passes through this point, and enters the mark WM portion of the wafer W.

次に、ウェハW表面に形成されたマークWMのエツジ部
分で散乱された照明光からの反射光は、投影レンズ10
が両側テレセントリックに構成されているため再びレチ
クルRに入射し、ここを通過した反射光は、上述したハ
ーフミラ−18に入射する。このハーフミラ−18を通
過したマークWMからの反射光はマークRMからの反射
光とともに、対物レンズ20に入射して平行光線化され
、空間フィルタ22に入射する。
Next, the reflected light from the illumination light scattered by the edge portion of the mark WM formed on the surface of the wafer W is transmitted to the projection lens 10.
Since the light is telecentric on both sides, the reflected light enters the reticle R again, and the reflected light that passes through this enters the half mirror 18 described above. The reflected light from the mark WM that has passed through the half mirror 18 is incident on the objective lens 20 together with the reflected light from the mark RM, where it is converted into parallel light beams, and is incident on the spatial filter 22 .

この空間フィルタ22は、投影レンズ10の瞳位置Pa
よりリレーされた位置Pbに配置されており、この空間
フィルタ22によって正反射光がカットされ、散乱光の
みが対物レンズ24を介してCCDカメ“う26に入射
結像する。このような散乱光の入射により、レチクルR
およびウェハWのマークRM、WMの暗視野像がテレビ
カメラ26によって観察される。
This spatial filter 22 has a pupil position Pa of the projection lens 10.
The specularly reflected light is cut by this spatial filter 22, and only the scattered light is incident and imaged on the CCD camera 26 via the objective lens 24.Such scattered light Due to the incidence of the reticle R
A dark field image of the marks RM and WM on the wafer W is observed by the television camera 26.

そして、かかる観察像におけるレチクルRのマークRM
とウェハWのマークWMの重なりの状態(又は所定の配
列状態)に対応してステージ12を移動させ、それらの
アライメントが行われる。
Then, the mark RM of the reticle R in such an observation image
The stage 12 is moved in accordance with the overlapping state (or predetermined arrangement state) of the marks WM and the marks WM on the wafer W, and their alignment is performed.

以上のようなアライメント装置において、光源14から
出力されるアライメント用の照明光としては、露光光と
同一波長の光が使用される。
In the above alignment apparatus, light having the same wavelength as the exposure light is used as alignment illumination light output from the light source 14.

[発明が解決しようとする問題点] ところで、第13図の装置では、レチクルRの上方より
照明光を入射し、投影レンズ1を介してウェハに照射す
るため、テレビカメラ26で観察される像は、マークR
Mの像とマークWMの像の単純な合成像とはならない。
[Problems to be Solved by the Invention] In the apparatus shown in FIG. is mark R
It is not a simple composite image of the image of M and the image of mark WM.

ウェハW上のマークWMについては、レチクルRの透明
部を通過してきた均一な照明光で照射されるため、マー
クWMのテレビカメラ26で検知される像は単純な像で
ある。
Since the mark WM on the wafer W is illuminated with uniform illumination light that has passed through the transparent portion of the reticle R, the image of the mark WM detected by the television camera 26 is a simple image.

一方、マークRMの像については、マークRMで直接反
射した光によって形成される直接反射像が結像されるが
、同時にウェハWに照射された照明光が反射して、レチ
クルRを透過照明する照明光が反射して、レチクルRを
透過照明することになるので、マークRMの透過照明像
も結像される。さらにマークRMの像がウェハWで反射
して再びマークRMの部分に逆投影された反射投影像も
結像されることになる。
On the other hand, regarding the image of the mark RM, a direct reflection image formed by the light directly reflected by the mark RM is formed, but at the same time, the illumination light irradiated on the wafer W is reflected and transmits and illuminates the reticle R. Since the illumination light is reflected and illuminates the reticle R, a transmitted illumination image of the mark RM is also formed. Furthermore, a reflected projection image in which the image of the mark RM is reflected by the wafer W and back-projected onto the mark RM is also formed.

すなわちテレビカメラ26で観察されるマークRMの像
は、実は上記直接反射像、透過照明像。
That is, the image of the mark RM observed by the television camera 26 is actually the above-mentioned direct reflection image or transmitted illumination image.

反射投影像の3つが重なり合った暗視野像である。これ
は投影レンズ10が両側テレセントリックであるからで
あり、ウェハ側のみがテレセントリックな投影レンズの
場合、マークRMの観察像は透過照明像と反射投影像と
の2つが重なり合ったものとなる。いずれにしろ、レチ
クルRのマークRMの像は、透過照明像と反射投影像と
が重なってできているため、鮮明な像とならないことが
ある。特にレチクルRとウェハWとが投影レンズ10に
関して正確に共役になっていなかったりすると、マーク
RMの像の明暗エツジが不鮮明になる。
This is a dark field image in which three reflected projection images are superimposed. This is because the projection lens 10 is telecentric on both sides, and if the projection lens is telecentric only on the wafer side, the observed image of the mark RM will be a superimposed image of the transmitted illumination image and the reflected projection image. In any case, the image of the mark RM on the reticle R is formed by overlapping the transmitted illumination image and the reflected projection image, so it may not be a clear image. In particular, if the reticle R and the wafer W are not accurately conjugated with respect to the projection lens 10, the bright and dark edges of the image of the mark RM will become unclear.

また、露光光と同一波長の光をアライメント用の照明光
として用いると、その波長の光に対する吸収度の高いレ
ジスト、例えば色素入りレジスト等がウェハ上に塗布さ
れている場合には、ウニ八表面からレチクルのマークを
照明するのに十分な反射光を得ることができないことが
ある。
In addition, if light with the same wavelength as the exposure light is used as illumination light for alignment, if a resist with high absorption for light of that wavelength, such as a dyed resist, is coated on the wafer, the surface of the sea urchin It may not be possible to obtain enough reflected light to illuminate the marks on the reticle.

このような場合には、テレビカメラによる像の観察を高
いコントラストで良好に行うことができず、結果的にア
ライメントが不可能となることがある。
In such a case, it may not be possible to observe the image with a television camera in a good manner with high contrast, and as a result, alignment may become impossible.

この発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされ
れもので、マスク(レチクル)のマーク像のコントラス
トを向上させ、露光光と同一の波長の光をアライメント
用の照明光として使用して、十分な光量の被投影基板か
らの散乱光を得、これによって精度の高いアライメント
を行うことができるアライメント装置を提供することを
、その目的とするものである。
This invention was made in view of the problems of the prior art, and it improves the contrast of mark images on a mask (reticle) and uses light of the same wavelength as the exposure light as illumination light for alignment. It is an object of the present invention to provide an alignment apparatus that can obtain a sufficient amount of scattered light from a projection target substrate and thereby perform highly accurate alignment.

[問題点を解決するための手段] この発明は、露光装置などの投影光学系の瞳位置に配置
されて入射光を基板上に照射するための光反射手段と、
この光反射手段に前記照明光を入射させるための光学手
段と、前記基板上のマークとマスク上のマークとを同時
に観察するとともに、各マークに対する相対的移動を行
って各マークに関する光電信号を得る信号検出手段とを
備えたことを技術的要点とするものである。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides a light reflecting means disposed at a pupil position of a projection optical system such as an exposure apparatus to irradiate incident light onto a substrate;
An optical means for causing the illumination light to enter the light reflecting means, and simultaneously observing the marks on the substrate and the mark on the mask, and moving relative to each mark to obtain a photoelectric signal regarding each mark. The technical point is that it is equipped with a signal detection means.

[作用] この発明によれば、投影光学系の瞳位置から照明光の入
射が行われる。このため、照明光の透過する光学素子数
が低減され、基板に達する光量の低下が防止される。
[Operation] According to the present invention, illumination light is incident from the pupil position of the projection optical system. Therefore, the number of optical elements through which the illumination light passes is reduced, and a decrease in the amount of light reaching the substrate is prevented.

照明光は、投影光学系の瞳位置に設けられた光反射手段
によって反射され、基板上に照射される。
The illumination light is reflected by a light reflecting means provided at the pupil position of the projection optical system, and is irradiated onto the substrate.

基板上のマークからの反射光は、マスク上のマークを介
して信号検出手段に入射する。信号検出手段では、各マ
ークに関する光電信号が得られる。この際、マスク上の
マークは基板からの反射光で透過照明されるのみであり
、マスクマークは透過照明像のみで検知される。
The reflected light from the marks on the substrate enters the signal detection means via the marks on the mask. The signal detection means obtains a photoelectric signal regarding each mark. At this time, the mark on the mask is only transmitted and illuminated by the light reflected from the substrate, and the mask mark is detected only from the transmitted illumination image.

一つの態様によれば、光電変換手段において、検出信号
の走査が行われる。他の態様によれば、基板の移動によ
って、検出信号の走査が行われる。
According to one embodiment, the detection signal is scanned in the photoelectric conversion means. According to another aspect, the detection signal is scanned by movement of the substrate.

これらの動作によって得られる光電信号は、光分割手段
を必要としないで得られるため、照明光の損失は、一層
低減される。
Since the photoelectric signal obtained by these operations is obtained without the need for a light splitting means, the loss of illumination light is further reduced.

このため、信号検出手段で得られる光電信号によるアラ
イメントが、精度よく行われる。
Therefore, alignment based on the photoelectric signal obtained by the signal detection means is performed with high precision.

[実施例] 以下、本発明の実施例を、添付図面を参照しながら詳細
に説明する。なお、上述した従来技術と同様の部分には
、同一の符号を用いることとする。
[Embodiments] Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the same reference numerals are used for the same parts as in the prior art described above.

まず、第1図ないし第6図を参照しながら、本発明の第
一実施例について説明する。
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6.

第1図には、第一実施例の構成が示されていX−7n団
「似しゾ、雲卑田卑淵30から出力された露光光は、コ
ンデンサレンズ32を透過してレチクルRの回路パター
ン領域に入射するようになっている。
FIG. 1 shows the configuration of the first embodiment. It is designed to be incident on the pattern area.

レチクルRを透過した露光光は、更に両側テレセントリ
ックな投影レンズ34を透過して、少なくとも図のXY
方向に移動可能なステージ36上に載置されているウェ
ハW上に照射されるようになっている。
The exposure light that has passed through the reticle R further passes through the projection lens 34, which is telecentric on both sides.
The wafer W placed on a stage 36 that is movable in this direction is irradiated with light.

以上の各構成要素のうち、レチクルRは、第2図に示す
ように、中央に回路パターン領域RPを有しており、端
部適宜位置に十字状のアライメントマークRA、RBが
各々クロムなどの遮光物で形成されている。
Of the above components, the reticle R has a circuit pattern area RP in the center, as shown in FIG. It is made of light shielding material.

また、ウェハWには、パターン部分WPの間のストリー
トラインWS上(第5図参照)に、アライメントマーク
RA、RBに各々対応して、十字状の7ライメ・ントマ
ークWA、WBが各々表面の凹凸として形成されている
Further, on the wafer W, seven cross-shaped alignment marks WA and WB are formed on the surface of the wafer W on the street line WS between the pattern portions WP (see FIG. 5), corresponding to the alignment marks RA and RB, respectively. It is formed as an uneven surface.

この実施例では、以上のような露光系に対して、次のよ
うなA、B二組のアライメント系を有している。両者は
、その配置方向が多少異るのみである。
In this embodiment, in addition to the exposure system described above, two sets of alignment systems A and B as described below are provided. The only difference between the two is the direction in which they are arranged.

以下、アライメント系Aについて説明することとし、ア
ライメント系Bについては、対応する要素に符号Bを付
することとする。
Hereinafter, alignment system A will be explained, and regarding alignment system B, corresponding elements will be denoted by B.

第1図において、上述した投影レンズ34には、側方か
らレーザ光LA、LBが、各々集光レンズ38A、38
B’t−集光されて入射するようになっている。
In FIG. 1, laser beams LA and LB are irradiated from the sides of the projection lens 34, and condensing lenses 38A and 38, respectively.
B't-The light is focused and incident.

これらのレーザ光LA、LBのXY面内における投影レ
ンズ34に対する入射方向は、第3図に示すような方向
である。入射したレーザ光LA。
The directions of incidence of these laser beams LA and LB on the projection lens 34 in the XY plane are as shown in FIG. The incident laser beam LA.

LBは、投影レンズ34の内部中央に配置された微小な
平面ミラー40に入射し、ここで反射されてウェハW上
に照射されるようになっている。
The LB enters a minute plane mirror 40 placed at the center inside the projection lens 34, is reflected there, and is irradiated onto the wafer W.

この第3図の矢印IV −IV線に沿った断面図が、第
4図に示されている。第4図において、投影レンズ34
は、鏡筒34A内の支持体34Bに支持されている凹レ
ンズ34C,34Dを各々有している。そして、これら
の凹レンズ34C,34Dの間には、透光性の部材34
Eが設けられており、この部材34Eに上述したミラー
40が取付けられている。このミラー40の位置は、投
影レンズ34の瞳位置又はその近傍となっており、その
面積は瞳径に対して十分小さくなるように定められてい
る。
A sectional view taken along the arrow IV--IV line in FIG. 3 is shown in FIG. 4. In FIG. 4, the projection lens 34
has concave lenses 34C and 34D, each supported by a support 34B within a lens barrel 34A. A translucent member 34 is placed between these concave lenses 34C and 34D.
E is provided, and the above-mentioned mirror 40 is attached to this member 34E. The position of this mirror 40 is at or near the pupil position of the projection lens 34, and its area is determined to be sufficiently small with respect to the pupil diameter.

また、上述した鏡筒34Aの側方には、開口窓34FA
が設けられており、これによってレーザ光LAが外部か
らミラー40に入射できるようになっている。
Further, an opening window 34FA is provided on the side of the above-mentioned lens barrel 34A.
is provided, thereby allowing laser light LA to enter the mirror 40 from the outside.

すなわち、レーザ光源42Aから出力されたレーザ光L
Aは、シャッタ44A1ビームエキスパンダー46Aを
各々介してミラー48Aに入射するようになっている。
That is, the laser light L output from the laser light source 42A
A is made to enter the mirror 48A via the shutter 44A and the beam expander 46A, respectively.

そして、このミラー48Aによって反射されたレーザ光
LAは、レンズ50Aによって平行光線化されたのち・
、アパーチャー52Aを介して、上述した集光レンズ3
8Aに入射するようになっている。レーザ光LAは、か
かる集光レンズ38Aによって瞳位置にあるミラー40
にスポットを形成する。
The laser beam LA reflected by this mirror 48A is converted into a parallel beam by a lens 50A, and then...
, the above-mentioned condenser lens 3 via the aperture 52A.
It is designed to be incident on 8A. The laser beam LA is directed to the mirror 40 at the pupil position by the condensing lens 38A.
to form a spot.

以上の各部のうち、アパーチャー52Aは、第5図に示
すように、ミラー40に達するレーザ光LAの開口数(
光束の開き角α)を調整するためのものである。すなわ
ち、ミラー40によって光路変更されてウェハWを平行
照明するレーザ光LAが、ウェハWのストリートライン
WSのみを照射するようにするためのものである。これ
は、レーザ光LAの波長がウェハW上に形成されたレジ
スト層の感光波長である場合、レーザ光LAによりて照
明された個所がすべて感光されてしまうためである。
Among the above-mentioned parts, the aperture 52A has a numerical aperture (
This is for adjusting the aperture angle α) of the luminous flux. In other words, the laser beam LA whose optical path is changed by the mirror 40 and illuminates the wafer W in parallel illuminates only the street line WS of the wafer W. This is because if the wavelength of the laser beam LA is the wavelength at which the resist layer formed on the wafer W is sensitive, all the locations illuminated by the laser beam LA will be exposed.

次に、ウェハWを照明するレーザ光LA。Next, laser light LA illuminates the wafer W.

LBは、各々ウェハWのアライメントマークWA、WB
付近に各々入射するように、第3図の如く異なった方向
からミラー40に向けて入射される。そしてウェハWで
反射されたレーザ光は、再び投影レンズ34に入射して
、レチクルRのアライメントマークRA、RB近傍に入
射するようになっている。
LB are alignment marks WA and WB on wafer W, respectively.
The light beams are incident on the mirror 40 from different directions, as shown in FIG. 3, so that the light beams are incident on the mirror 40 respectively. The laser beam reflected by the wafer W then enters the projection lens 34 again and enters the vicinity of the alignment marks RA and RB of the reticle R.

上述したコンデンサレンズ32とレチクルRとの間には
、第1図の通り、レチクルマークRA。
As shown in FIG. 1, there is a reticle mark RA between the above-described condenser lens 32 and the reticle R.

RBに各々対応する位置に、ミラー54A、54Bが各
々配置されている。このミラー54Aによって反射され
たレーザ光(ウエノ\Wからの反射レーザ光のうちレチ
クルRを透過したもの)シよ、対物レンズ56A、58
Aを各々透過してCCDカメラ60Aに入射し、その撮
像面にマークRAとマークWAの各偶が結像するように
なってしする。
Mirrors 54A and 54B are arranged at positions corresponding to RB, respectively. The laser light reflected by this mirror 54A (the part of the reflected laser light from Ueno\W that has passed through the reticle R) is reflected by the objective lenses 56A and 58.
The light passes through each of the marks A and enters the CCD camera 60A, and the marks RA and WA are imaged on the imaging surface thereof.

ミラー54Bによって検出されるマークRB、マークW
Bについても同様にCCDカメラ60Bによって像検出
される。
Mark RB and mark W detected by mirror 54B
The image of B is similarly detected by the CCD camera 60B.

次に、CCDカメラ60A、60Bからの各マークの像
に対するビデオ信号は、各々波形処理装置62に人力さ
れるように接続されており、この波形処理装置62の処
理出力側は、制御装置64に接続されて、いる。
Next, video signals for images of each mark from the CCD cameras 60A and 60B are connected to a waveform processing device 62 so as to be inputted thereto, and the processing output side of this waveform processing device 62 is connected to a control device 64. It is connected.

この制御装置64には、上述したステージ36の座標位
置をレーザ光の干渉を利用して計測する干渉計66と、
ステージ36を駆動するモータなどの駆動装置68とが
各々接続されている。
This control device 64 includes an interferometer 66 that measures the coordinate position of the stage 36 described above using interference of laser light;
A drive device 68 such as a motor that drives the stage 36 is connected to each stage.

制御装置64は、波形処理装置62、および干渉計66
からの入力信号に基いて、ステージ駆動用の制御信号を
駆動装置68に出力し、投影レンズ34に対するレチク
ルRとウェハWとのアライメントを行う機能を有する。
The control device 64 includes a waveform processing device 62 and an interferometer 66.
It has a function of outputting a control signal for driving the stage to the drive device 68 based on an input signal from the , and aligning the reticle R and the wafer W with respect to the projection lens 34 .

次に、上記第一実施例の全体的動作について説明する。Next, the overall operation of the first embodiment will be explained.

レーザ光源42Aから出力されたレーザ・光LAは、第
3図に示した方向から、第4図に示した光学手段によっ
て、投影レンズ34内のミラー40に入射し、第5図に
示したように、ウェハWのストリートラインWS上のア
ライメントマークWAを照明する。
The laser light LA output from the laser light source 42A is incident on the mirror 40 in the projection lens 34 from the direction shown in FIG. 3 by the optical means shown in FIG. 4, and is reflected as shown in FIG. Then, the alignment mark WA on the street line WS of the wafer W is illuminated.

次に、かかるアライメントマークWAのエツジ部分で散
乱されたレーザ光及びマークWA以外のクエへ面で反射
されたレーザ光(正反射光も含む)は、投影レンズ34
KOIi面全体を透過してレチクルRのアライメントマ
ークRAを照明することとなる。このとき、投影レンズ
34がテレセントリック光学系であるため、ウェハWか
らの正反射光はミラー40によってレチクルR方向に戻
らず、ミラー40の周辺を通る散乱光のみがレチクルR
を照明することとなる。
Next, the laser light scattered by the edge portion of the alignment mark WA and the laser light (including specularly reflected light) reflected by the surface other than the mark WA are transmitted to the projection lens 34.
The alignment mark RA of the reticle R is illuminated by passing through the entire KOIi surface. At this time, since the projection lens 34 is a telecentric optical system, the specularly reflected light from the wafer W does not return toward the reticle R by the mirror 40, and only the scattered light passing around the mirror 40 moves toward the reticle R.
will be illuminated.

レチクルRを透過したレーザ光は、その後ミラー54A
によって光路変更され、対物レンズ56A、58Aを各
々透過して、CCDカメラ60A上に結像する。
The laser beam that has passed through the reticle R is then transferred to the mirror 54A.
The optical path is changed by , passes through objective lenses 56A and 58A, and images are formed on CCD camera 60A.

第6図には、かかるアライメントマークRA。FIG. 6 shows such an alignment mark RA.

WAの結像状態が示されている。この図に示す光像のう
ち、破線で示す領域11ないしI4に対して、矢印F1
ないしF4方向の走査信号を波形処理装置62によって
取り出すと、第7図(A)のようになる。
The imaging state of WA is shown. Of the optical image shown in this figure, arrow F1
When the scanning signal in the direction F4 is extracted by the waveform processing device 62, the result is as shown in FIG. 7(A).

すなわち、レチクルRのアライメントマークRAは、上
述したように遮光性であるから、エツジRL、RR・間
の部分では、光量は小さい。ウェハWのアライメントマ
ークWAのエツジWL。
That is, since the alignment mark RA of the reticle R has a light shielding property as described above, the amount of light is small in the portion between the edges RL and RR. Edge WL of alignment mark WA on wafer W.

WRでは、レーザ光LAが散乱されるため、光量は大き
い。従って、各マークのエツジと、グラフの変化点とは
、図示するように対応することとなる。 そこで、波形
処理装置62では、各マークのエツジRL、RR,WL
、WRの位置が各々求められ、更に、 (RL+RR)/2−(WL+WR)/2が各マーク間
のずれ量として演算され、制御装置64に送られる。な
お、これらのずれ量は、像領域11ないしI4の各々に
おいて求められ、制御装置64に送られる。
In WR, the laser beam LA is scattered, so the amount of light is large. Therefore, the edges of each mark and the changing points of the graph correspond as shown. Therefore, in the waveform processing device 62, the edges RL, RR, WL of each mark are
, WR are determined, and further, (RL+RR)/2-(WL+WR)/2 is calculated as the amount of deviation between each mark and sent to the control device 64. Note that these deviation amounts are determined in each of the image areas 11 to I4 and sent to the control device 64.

このように、マーク像の4ケ所でずれ量の計測を行うこ
とによって、第1図のX、Y方向、Z方向の回転θ、お
よび倍率の4項目に対してずれのチェックを行うことが
可能となる。
In this way, by measuring the amount of deviation at four locations on the mark image, it is possible to check the deviation in four items: rotation θ in the X, Y, and Z directions, and magnification in Figure 1. becomes.

次に、制御装置64では、人力されたずれ量に応じ、駆
動装置68に制御指令信号が出力される。すなわち、干
渉計66の出力に基いてステージ位置をモニタしながら
、駆動装置68によるステージ36のずれ量分の移動が
行われる。
Next, the control device 64 outputs a control command signal to the drive device 68 in accordance with the amount of manual deviation. That is, while monitoring the stage position based on the output of the interferometer 66, the stage 36 is moved by the amount of shift by the drive device 68.

以上のようにして、アライメントが終了したマ姦、雲キ
用キン原30を用いて、レチクルRの回路パターン領域
RPに形成されたパターンの露光が行われる。
As described above, the pattern formed in the circuit pattern region RP of the reticle R is exposed using the alignment-completed metal material 30 for masking and cloud-kissing.

なお、ウェハWの表面が入射レーザ光LAを反射しやす
い場合には、第7図(A)のグラフは、同図CB)のよ
うになり、反対に吸収しやすい場合には、同図(C)の
ようになる。いずれの場合もレチクルRのマークRMは
単純な透過照明像なので、信号上のレベルは常に最小に
なり、マークRMとのコントラストもはっきりしてい゛
る。
Note that when the surface of the wafer W easily reflects the incident laser beam LA, the graph in FIG. 7(A) becomes as shown in FIG. C). In either case, the mark RM on the reticle R is a simple transmitted illumination image, so the signal level is always at a minimum and the contrast with the mark RM is clear.

アライメント系Bの動作についても同様である。The same applies to the operation of alignment system B.

次に、第8図ないし第11図を参照しながら、本発明の
第二実施例について説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 to 11.

上述した第一実施例では、レチクルRのアライメントマ
ークRA、RBは遮光性であるが、この実施例では、第
9図に示すように、透光性を有する。すなわち、アライ
メントマークRC,RDは、クロムなどの遮光性膜を十
字状にエツチングすることによって形成されている。
In the first embodiment described above, the alignment marks RA and RB of the reticle R have a light-shielding property, but in this embodiment, as shown in FIG. 9, they have a light-transmitting property. That is, the alignment marks RC and RD are formed by etching a light shielding film such as chromium in a cross shape.

以上のように、レチクルRのアライメントマ−りRC,
RDが透光性を有することに関連して、第8図に示すよ
うに、CCDカメラのかわりにフォトマルチプライヤな
どの光電素子70A。
As mentioned above, the alignment mark RC of the reticle R,
In connection with the fact that the RD has translucency, as shown in FIG. 8, a photoelectric element 70A such as a photomultiplier is used instead of a CCD camera.

70Bが使用されており、これらの出力側は、各々波形
処理装置72に接続されている。尚、光電素子70A、
70Bはレチクル又はウェハと共役な結像関係に配置し
てもよいし、投影レンズ34の瞳と共役に配置してもよ
い。
70B are used, the outputs of which are each connected to a waveform processing device 72. In addition, the photoelectric element 70A,
70B may be arranged in a conjugate imaging relationship with the reticle or wafer, or may be arranged conjugately with the pupil of the projection lens 34.

次に、上記第二実施例の動作について説明する。まず、
上述した第一実施例と同様にして、ウェハWのアライメ
ントマークWA、WBのエツジ部分による散乱光がレチ
クルRのアライメントマーク部分に入射する。
Next, the operation of the second embodiment will be explained. first,
Similarly to the first embodiment described above, light scattered by the edge portions of the alignment marks WA and WB on the wafer W enters the alignment mark portions on the reticle R.

上述したように、アライメントマークRC。As mentioned above, the alignment mark RC.

RDは透光性を有する。従って、例えば第10図に示す
ようにマークWA、RCが重なって観察されており、ス
テージ36の移動によってマークWAが矢印F5の方向
に移動するものとすると、マークWAのエツジWL、W
RとマークRCとの重なり部分が大きいほど光電素子7
0Aの出力も大きくなる。この状態は、別置すれば、マ
ークRCを通してマークWAのエツジを観察できる場合
である。
RD has translucency. Therefore, for example, if the marks WA and RC are observed to overlap as shown in FIG. 10, and the mark WA moves in the direction of the arrow F5 due to the movement of the stage 36, the edges WL and W of the marks WA are
The larger the overlap between R and mark RC is, the more the photoelectric element 7
The output of 0A also increases. In this state, if the mark WA is placed separately, the edge of the mark WA can be observed through the mark RC.

第11図には、以上のようなマークWAの移動を行った
場合のステージ36の位置と光電素子?OAの出力の変
化が示されている。この図に示すように、マークWAの
エツジWL、WRがマークR’Cを通過したときに、出
力信号のピークとなる。
FIG. 11 shows the position of the stage 36 and the photoelectric element when the mark WA is moved as described above. The change in the output of the OA is shown. As shown in this figure, when edges WL and WR of mark WA pass mark R'C, the output signal reaches its peak.

アライメント位置は、信号波形の立上り、立ち下りの位
置の中点に対応する。例えば、ピークPAの立上りの位
置P1と、ピークPBの立ち下りの位置P2との中点に
おけるステージ36の位置がアライメント位置に対応す
る。
The alignment position corresponds to the midpoint of the rising and falling positions of the signal waveform. For example, the position of the stage 36 at the midpoint between the rising position P1 of the peak PA and the falling position P2 of the peak PB corresponds to the alignment position.

このようなアライメント位置に対するステージ36の位
置のずれ量が、波形処理装置72によって求められ1.
制御装置64に出力される。制御装置64では、第一実
施例と同様にして、ステージ36の移動を行い、レチク
ルRとウェハWとのアライメントが行われる。
The amount of positional deviation of the stage 36 with respect to such an alignment position is determined by the waveform processing device 72, and 1.
It is output to the control device 64. The control device 64 moves the stage 36 and aligns the reticle R and the wafer W in the same manner as in the first embodiment.

なお、以上いずれの実施例においても、アライメント用
の照明光であるレーザ光LA、LBを、投影レンズ34
の瞳位置に配置されているミラー40に入射させるよう
にしているが、レチクルRの回路パターン投影時には、
かかるミラー40によって、露光光がさえぎられること
となる。
In any of the above embodiments, the laser beams LA and LB, which are illumination lights for alignment, are transmitted through the projection lens 34.
However, when projecting the circuit pattern on the reticle R,
Such mirror 40 blocks the exposure light.

第12図には、投影レンズ34の瞳面34S上における
ミラー40の遮光率が示されている。この図のように、
瞳の大きさに対して0%、5%。
FIG. 12 shows the light shielding rate of the mirror 40 on the pupil plane 34S of the projection lens 34. As shown in this diagram,
0% and 5% of the pupil size.

8%、10%の遮光をミラー40によって行ったとする
と、MTFのデータ値は、−例として以下の表に示すよ
うになる。
If 8% and 10% light shielding is performed by the mirror 40, the MTF data values will be as shown in the table below as an example.

この表は、MTFを%で示した表である。この表から明
らかなように、遮光率がほぼ8%以下ならば瞳位置の中
心を遮光しても各L/S (ラインアンドスペースの線
幅)の解像力に実用上はとんど影啓がなく、良好に回路
パターンの露光を行うことができる。
This table shows MTF in %. As is clear from this table, if the shielding rate is approximately 8% or less, even if the center of the pupil position is shielded, the resolution of each L/S (line and space line width) will not be affected practically. Therefore, the circuit pattern can be exposed well.

以上説明したように、本発明の実施例によれば、ウェハ
上のアライメントマークには、充分な光量の照明光が入
射するとともに、光分割器等を使用しないため光量ロス
も低減されることなり、マーク像の観察が明瞭に行なわ
れてアライメントの精度が向上するという効果がある。
As explained above, according to the embodiments of the present invention, a sufficient amount of illumination light is incident on the alignment mark on the wafer, and since no light splitter or the like is used, light loss is also reduced. This has the effect that mark images can be observed clearly and alignment accuracy is improved.

また、投影レンズの瞳位置にあるミラーの汰きざに対し
てミラー40に集光する照明光のスポットを十分に小さ
くしておけば、クエへが傾むいて正反射光を受ける位置
が多少ミラー上で動いても、レチクル方向へもれる可能
性がなく、アライメントに対するトラブルも少なくでき
る。
In addition, if the spot of the illumination light condensed on the mirror 40 is made sufficiently small with respect to the spot of the mirror located at the pupil position of the projection lens, the spot of the illumination light condensed on the mirror 40 can be made small enough so that the position of the mirror 40 that receives the specularly reflected light is slightly tilted. Even if the reticle moves upward, there is no possibility of it leaking toward the reticle, and alignment problems can be reduced.

更に、走査型光電検出器と通常の光電検出器の両方を備
えた構成とし、AJ2等の粗面でバックグラウンドが明
るいものに前者の検出器を使用すれば、レチクル上のア
ライメントマークの像が明瞭に認識でき、暗いものに後
者の検出器を使用すれば、レチクル上のアライメントマ
ークが見えなくなるという不都合が生じないため有効で
ある。
Furthermore, if the configuration is equipped with both a scanning photoelectric detector and a normal photoelectric detector, and the former detector is used on a rough surface with a bright background such as AJ2, the image of the alignment mark on the reticle will be It is effective to use the latter detector for objects that can be clearly recognized and are dark because the inconvenience of the alignment mark on the reticle becoming invisible does not occur.

また、第3図に示したように、異った方向から照明光を
入射して、複数のアライメントマークの検出を行うよう
にすればアライメントに要する処理時間を短縮でき、X
、Y、θ(回転)1倍率の情報を得ることができて一層
有効である。
Furthermore, as shown in Figure 3, by detecting multiple alignment marks by entering illumination light from different directions, the processing time required for alignment can be shortened.
, Y, θ (rotation) 1 magnification information can be obtained, which is even more effective.

なお、本発明は何ら上記実施例に限定されるものではな
く、例えばアライメント用のマークの形状は、必要に応
じて適宜設定してよく、十字状でなくてもよい。
Note that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments; for example, the shape of the alignment mark may be appropriately set as necessary, and does not need to be cross-shaped.

また、アライメント用の照明光は、一方向から投影レン
ズに入射させてもよく、複数の方向、例えば三方向から
入射させるようにしてもよし1゜かかる照明光は、異る
光源から出力されたものを使用してもよいし、同一の光
源のものを分割するようにしてもよい。この照明光の波
長は、露光光の波長と同一でもよいし、投影光学系に対
して色収差を生じない他の波長、またはそれらの波長の
近傍の波長であってもよい。
In addition, the illumination light for alignment may be made to enter the projection lens from one direction or from multiple directions, for example three directions. You may use the same light source, or you may divide the same light source. The wavelength of this illumination light may be the same as the wavelength of the exposure light, or may be another wavelength that does not cause chromatic aberration with respect to the projection optical system, or a wavelength near these wavelengths.

更に、各光学素子の構成、配置等も必要に応じて適宜設
計変更可能である。
Furthermore, the configuration, arrangement, etc. of each optical element can be changed as necessary.

[発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば、投影光学系の瞳
位置にミラーを配置して、アライメント用の照明光を導
入することとしたので、光量の損失が低減され、アライ
メントの精度の向上を図ることができるという効果があ
る。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, a mirror is disposed at the pupil position of the projection optical system to introduce illumination light for alignment, so the loss of light amount is reduced. This has the effect that alignment accuracy can be improved.

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

第1図は本発明の第一実施例の構成を示す構成図、第2
図はレチクルの例を示す平面図、第3図は投影レンズに
対するレーザ光の入射方向を示す説明図、第4図は第一
実施例の主要部分であって第3図のIV−IV線に沿っ
た断面に対応する説明図、第5図は、ウェハにおけるレ
ーザ光の入射位置を示す説明図、第6図はアライメント
マークの重なり状態を示す説明図、第7図は検出信号の
波形例を示す線図、第8図はこの発明の第二実施例を示
す構成図、第9図は第二実施例のレチクルの例を示す平
面図、第10図は第二実施例におけるアライメントマー
クの重なりの状態を示す説明図、第11図は第二実施例
の光電検出信号の例を示す線図、第12図は投影レンズ
の瞳位置の遮光状態を示す説明図、第13図は従来の装
置例を示す構成図である。 [主要部分の符号の説明] 34・・・投影レンズ、34A・・・鏡筒、34FA・
・・開口窓、36・・・ステージ、40・・・ミラー、
60A、60B・・・CCDカメラ、62.72・・・
波形処理装置、64・・・制御装置、66・・・干渉計
、68・・・駆動装置、?OA、70B・・・光電素子
、LA、LB・・・レーザ光、R・・・レチクル、RA
。 RB、RC,RD、WA、WB・・・アライメントマー
ク、W・・・ウェハ。
FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of the first embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is a plan view showing an example of a reticle, FIG. 3 is an explanatory diagram showing the direction of incidence of laser light on the projection lens, and FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the incident position of the laser beam on the wafer, FIG. 6 is an explanatory diagram showing the overlapping state of alignment marks, and FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of the waveform of the detection signal. 8 is a configuration diagram showing a second embodiment of the present invention, FIG. 9 is a plan view showing an example of a reticle of the second embodiment, and FIG. 10 is a diagram showing the overlap of alignment marks in the second embodiment. 11 is a diagram showing an example of the photoelectric detection signal of the second embodiment, FIG. 12 is an explanatory diagram showing the light shielding state of the pupil position of the projection lens, and FIG. 13 is a diagram showing the conventional device. It is a block diagram which shows an example. [Explanation of symbols of main parts] 34... Projection lens, 34A... Lens barrel, 34FA.
...opening window, 36...stage, 40...mirror,
60A, 60B...CCD camera, 62.72...
Waveform processing device, 64...control device, 66...interferometer, 68...drive device, ? OA, 70B...Photoelectric element, LA, LB...Laser light, R...Reticle, RA
. RB, RC, RD, WA, WB... alignment mark, W... wafer.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)アライメント対象である基板に形成されたマーク
の投影光学系による光像と、アライメント対象であるマ
スクに形成されたマークとを、アライメント用の照明光
を用いて観察し、両者の光電信号を用いて、マスクと基
板とのアライメントを行うアライメント装置において、 前記投影光学系内の瞳位置又はその近傍に配置され、入
射光を前記基板上に照射するための光反射手段と、 この光反射手段に前記照明光を入射させるための光学手
段と、 前記基板上のマークと、前記マスク上のマークとを、同
時に観察するとともに、各マークに対する相対的移動を
行って各マークに関する光電信号を得る信号検出手段と
を備えたことを特徴とするアライメント装置。
(1) Observe the optical image of the mark formed on the substrate to be aligned by the projection optical system and the mark formed on the mask to be aligned using illumination light for alignment, and then observe the photoelectric signals of both. an alignment device for aligning a mask and a substrate using a light reflecting means disposed at or near a pupil position in the projection optical system for irradiating incident light onto the substrate; an optical means for making the illumination light incident on the means; simultaneously observing the mark on the substrate and the mark on the mask, and moving relative to each mark to obtain a photoelectric signal regarding each mark; An alignment device comprising a signal detection means.
(2)前記光学手段は、前記基板上のマークの部分のみ
が照明されるように、前記光反射手段に対する照明光入
射の開口数が調整されている特許請求の範囲第1項記載
のアライメント装置。
(2) The alignment device according to claim 1, wherein the optical means has a numerical aperture for illumination light incident on the light reflecting means so that only the mark portion on the substrate is illuminated. .
(3)前記光学手段は、前記光反射手段に対し、異る複
数の方向から照明光を入射させる特許請求の範囲第1項
又は第2項記載のアライメント装置。
(3) The alignment device according to claim 1 or 2, wherein the optical means makes illumination light enter the light reflecting means from a plurality of different directions.
(4)前記照明光の波長は、前記投影光学系において色
収差を生じない波長もしくはその近傍の波長である特許
請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載のアラ
イメント装置。
(4) The alignment apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the wavelength of the illumination light is a wavelength that does not cause chromatic aberration in the projection optical system or a wavelength close to the wavelength.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022122969A (en) * 2017-12-28 2022-08-23 富士電機株式会社 Method for manufacturing semiconductor device

Cited By (1)

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