JPS63250816A - 位置決め装置 - Google Patents

位置決め装置

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JPS63250816A
JPS63250816A JP62086636A JP8663687A JPS63250816A JP S63250816 A JPS63250816 A JP S63250816A JP 62086636 A JP62086636 A JP 62086636A JP 8663687 A JP8663687 A JP 8663687A JP S63250816 A JPS63250816 A JP S63250816A
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image sensor
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Hiroshi Shirasu
廣 白数
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7049Technique, e.g. interferometric

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は第1基板と第2基板とを位置決めするための位
置決め装置に関し、例えば露光袋ぽ、特に半導体装置製
造用の露光装置に用いることができるものである。
〔従来の技術〕
露光装置の位置決め装置としては、第1基板としてマス
クが、第2基板としてウェハの如き対象物が用いられる
。そして、マスクと対象物に格子状マークを備え、該マ
ークを重ね合わせた時生ずるモアレ縞の位置をイメージ
センサにより計測してマスクと対象物を位置合せする従
来装置に於いては、モアレ縞を画像情報として取り込む
とき、イメージセンサのクロック周期等に制限されて取
り込みに時間を要し、該時間中に対象物が移動すること
により位置測定精度が劣化する欠点があった。
〔発明が解決しよ1とする問題点〕 本発明では前記位置計測中に対象物を載せたテーブルが
移動、あるいは振動することにより、計測精度が劣化す
ることを防ぐことを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
〔作 用〕 本発明では前記問題点に対し、マスクの如き第1基板及
び対象物の如き第12基板上の位置合せマークを瞬時照
明し、照明時の位置合せマークを重ねることによって生
じるモアレ縞の像を、イメージセンサ−上に結像して、
電荷のパターントして記憶すると同時に、対象物を載置
した移動テーブルの位置を、干渉計又はエンコーダー等
の位置検出手段で読みとり、前記モアレ縞の位相角より
、対象物の目標位置までの距離と計測時の前記テーブル
の位置とによりテーブルの位置決めを行うことによって
テーブルの移動等により精度を劣化することなく位置合
せを行うものである。
〔実施例〕
第1図は本発明の実施例である。パルス発光光源2から
一部導かれた位置合せマーク照明光Iは視野絞り3を通
りレンズ19、反射鏡扁、半透鏡4を介して、レンズ1
9、対物レンズ5、反射鏡Mtによりマスク20上のア
ライメントマークM7を照明する。照明された該マスク
20上のアライメントマークM、は投影レンズ11によ
り対象物であるウェハ14上に投影される。マスク上マ
ークM、は第2図(A)に示すように計測方向Yにウェ
ハ14上に投影されたとき格子周期P1となる格子状マ
ークMMIと、同様に格子周期P2の格子状マークMM
2よりなる。ウェハ上マークW7は第2図(B)に示す
ように、計測方向Yと直角方向Xに格子状で計測方向Y
には格子周期Pgの格子状マークWM2と同様に格子周
期P1の格子状マークWMIの凹凸マークより構成され
、投影レンズ11を介してマスク上マークMMIとウェ
ハ上マークWM2、及びマスク上マークMM2とウェハ
上マークWMIが同時に重なるように配置されている。
ウェハ14上に投影されたマスクマーク状の照明光は、
ウェハ14により反射回折されるが、計測方向と直角方
向にはウェハ上マークWyに重なった部分のみ回折され
る。ウェハ14より反射回折された照明光は再び投影レ
ンズ11を介してマスク上マークMvを通過し、反射鏡
M2、対物レンズ5、反透鏡4、空間フィルタ8及び結
像レンズ6を介してマスク20上の明暗模様がイメージ
センサ7上に結像されるが、投影レンズ11の瞳と共役
な位置に配設された空間フィルタ8により、ウェハ14
及びマスク20より正反射した照明光は遮断され、ウェ
ハマークW、により計測方向に直角に回折された照明光
のみがイメージセンサ7上に到達する。この様子を第6
図に示す。ウェハからの正反射光及びマスクの反射光が
マスクマークMvで回折された部分1)x。
は空間フィルタ8で遮断されウェハマークWVで回折さ
れ更にマスクマークMyで回折されてモアレ縞を形成す
る光束のみが開口8a、8bを透過する。このとき前述
したように、マスク上マークMvとウェハ上マークWv
の計測方向の格子周期の差によりイメージセンサ7上に
モアレ縞を形成する。該モアレ縞の位置を後述する手段
により計測してマスク20とウェハ14のずれ量を検出
する。
図示しない周知の例えばステッパーに用いられているグ
ローバルアライメント装置等の粗位置合せ機構により、
マスク20とウェハ14が位置合せ格子状マークMV、
、WVの±η格子周期以下のずれ量で重ね合せられると
、タイミング回路lに精密位置合せの開始信号(STA
RT信号)が与えられる。 5TART信号が入力され
るとタイミング回路1はイメージセンサ7を1度走査し
、センサ7上に蓄積されている電荷を放出する0次にタ
イミング回路1はパルス発光する照明光源2とウェハ1
4を載置して移動するウェハテーブル15の位置を計測
する干渉計9の読みとり値を記憶するホールド回路17
とにトリガを発生し、照明光源2を発光させると同時に
ウェハテーブル15の位[を読みだす。前述したように
、照明された位1合せマークはMv、、WVはモアレ縞
をイメージセンサ−7上に生じせしめ、かかるモアレ縞
は電荷量としてイメージセンサ7上に蓄積される。モア
レ縞の細かい格子周期成分はイメージセンサ一部6.7
.8を第1図のA方向より見た第3図及び第6図に示し
たように空間フィルタ8により取り除かれる。第4図は
位置合せマークの像(モアレ縞)がイメージセンサ7上
に重った様子を示す図であり、MAはマスク上マークM
MIとウェハ上マークWM2が重って得られるモアレ縞
でMBはマスク上マークMM2とウェハ上マークWMI
が重って得られるモアレ縞である。MA、MBはそれぞ
れモアレ縞を形成しているが、位置合せマークMMl、
MM2、WMI、WM2の格子周期がPl>P2であれ
ば、モアレ縞MAはウェハ14の移動方向と同方向に移
動し、モアレ縞MBはウェハ14の移動方向と逆方向に
移動する。モアレ縞の位置はイメージセンサ7よりフレ
ームメモリ12上に読みだされた後、演算器16によっ
てフーリエ解析によりモアレ縞基本周期成分が抽出され
、その位相角が演算される。該演算(基本周期成分の抽
出)によりモアレ縞の周期と異るイメージセンサの感度
ムラ、照明ムラ等のノイズが除去され、位置読み取り精
度が向上する。
演算器16より出力されるモアレ縞MAの位相角をφ、
−φ、+φ。+Δφ モアレ縞MBの位相角をφ、=φ
2+φ。+Δφとすると、φ。はマスク20とウェハ1
4が所望の位置に重なったときのイメージセンサ7上の
基準点に対する位相角であり、Δφはイメージセンサ7
の位置の移動量に伴う位相角である。φ2、φ2はマス
ク20に対しウェハ14が移動した量に相当する位相角
であり、モアレ縞MA及びMBの位相角の読み取り値の
差をとってφ−φ、−φ8=φ、−φ2とすればイメー
ジセンサ7の位置によらずマスク20とウェハ14の相
対移動量を知ることができる。
マスク20に対しウェハ14がY0移動したときのモア
レ縞MAの基本周期成分は 同様にモアレ縞MBの基本周期成分は で表わされるから前記位相角の差は でありこれよりマスクに対するウエノ1の位置Y0P+
Pz     梯 pl+p!     2 π で求められる。
求められたYoと照明光発光時に干渉計9から読み取っ
たウェハテーブル15の位置より、マスク20とウェハ
14とが所望の位置にて重ね合うウェハテーブル15の
位置が、加算器18により求められる該演算の間もウェ
ハテーブルの位置は干渉計9から駆動回路lOに常時読
みとられており、求められた重ね合せ位置までウェハテ
ーブル15を移動するようにウェハテーブル駆動回路1
0により駆動モータ13が制御され、ウェハテーブル1
5が位置決めされる。位置合せマークは第5図(A)、
(B)に示すようにマスク20及びウェハ14の周囲3
ケ所に配置され、X、Y方向及び回転方向を検出するた
めに配設されており(それぞれ添字として、x、y、θ
を付した)、上述の説明はY方向のみの検出であったが
、X方向、回転方向についても同様の手段で位置決めさ
れる。以上によってマスク20とウェハ14は位置計測
中はウェハテーブル15は移動していても停止していて
もよく該テーブルの移動、振動、イメージセンサ7の位
置設定誤差による影響を避けて高精度に所望の位置に重
ね合すことができる。
また以上の一連の動作を繰り返すことにより目標精度以
内にマスクとウェハが重ね合わせられたことを確認する
ことができる。
本実施例では周期の異なる格子マークを用いたが同周期
の僅かに互に方向の傾いたマークをマスクとウェハ上に
それぞれ逆の関係で設けることにより同様の・効果期待
できる。またエキシマレーザ−を露光用光源として用い
る露光器ではエキシマレーザ−光の一部を位置合せ照明
用光源として導いてもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す図、第2図(A)、(
B)は位置合せマークの形状を示す図、第3図は第1図
のA矢視図、第4図はイメージセンサ上のモアレ縞を示
す図、第5図(A)、(B)はマスクとウェハの平面図
、第6図は空間フィルタ8による回折光の分離の様子を
説明するための図、である。 (主要部分の符号の説明) 1・・・タイミング回路、 2・・・パルス発光光源、
5・・・対物レンズ、 6・・・レンズ、  7・・・
イメージセンサ、 9・・・干渉計、  10・・・ウ
ェハテーブル駆動回路、  11・・・投影レンズ、 
 14・・・ウェハ、15・・・ウェハテーブル、  
16・・・演算器、  17・・・ホールド回路、 2
0・・・マスク、 MY・・・マスクアライメントマー
ク、 WY・・・ウェハアライメントマーク。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1基板の第1位置合せマークと第2基板の第2
    位置合せマークとを用いて、前記第1基板と前記第2基
    板とを位置決めするための位置決め装置において、 前記第1位置合せマークの面と前記第2位置合せマーク
    の面とを共役面になす光学系と、前記第1位置合せマー
    クと前記第2位置合せマークとを照明するためのパルス
    発光光源と、前記第1位置合せマークの面と前記第2位
    置合せマークの面とにほぼ共役に受光面が設けられた電
    荷蓄積型のイメージセンサ手段と、 前記第1基板と前記第2基板の少くとも一方を前記位置
    決めのために移動する移動テーブルと、前記第1基板と
    前記第2基板との相対位置を読取る読取手段と、 該発光に同期して前記読取手段の読取値を記憶する同期
    手段と、 前記イメージセンサ手段に蓄積された画像情報を読出し
    、前記同期手段に記憶された読取値による前記第1基板
    と前記第2基板との相対位置と、所定の目標位置との差
    に応じた信号を演算する演算手段と、 を有することを特徴とする位置決め装置。
  2. (2)前記第1位置合せマークは2つの格子状マークで
    あり、前記第2位置合せマークは前記2つの格子状マー
    クにそれぞれ重なって、2組の逆方向へ移動するモアレ
    縞を生じせしめる2つの格子状マークであり、前記演算
    手段は、前記2つのモアレ縞の位相の差により前記第1
    基板と前記第2基板との位置の差を検出することを特徴
    とする特許請求の範囲第(1)項記載の位置決め装置。
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