JP2698329B2 - Projection type alignment method and device - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、投影レンズ式の半導体
露光用アライメント方法及び装置に係り、特に露光波長
と異なる波長のアライメント照明光を用いる場合に好敵
な投影式アライメント方法及びその装置に関するもので
ある。 【０００２】 【従来の技術】図１は、投影式の半導体露光装置の中で
最も良く用いられる縮小レンズを用いた縮小投影露光装
置のアライメント装置の従来例を示したものである。縮
小投影露光装置では、レチクル１のパターンは、投影レ
ンズ２を介し、ウエハ３上に１ないし数チップずつ露光
され、ウエハステージ４をステップアンドリピート駆動
することにより、ウエハ全面の露光を完了するものであ
るが、レチクルのパターンとウエハのパターンをアライ
メントする必要がある。この例ではレチクル・アライメ
ント光学系５により、レチクルを初期位置にセットした
あと、ウエハ・アライメント検出光学系により、レチク
ルのパターンとウエハのパターンを縮小レンズ２を介し
てアライメントする。ウエハアライメント検出光学系
は、ミラー６とリレー・レンズ７、拡大レンズ８、可動
スリット９、光電子増倍管１０、及びアライメント用照
明光を発する光ファイバ１１より成る。レチクル１上に
は、図２のように窓パターン１２が、ウエハ３上には図
３のようなアライメントマーク１３が作られており、こ
れらに露光光と同じ波長のアライメント用照明光を照射
すると、可動スリット９の位置に図４のようなウエハパ
ターン拡大像が結像する。１４は窓パターンの像、１５
はアライメントマークの像である。この像を可動スリッ
ト９を走査しながら、光電子増倍管１０で検出すると図
５の１６のような波形が得られ、これから、窓パターン
の中心１７と、アライメントマークの中心１８を求め、
そのズレ量Δをレチクル又はウエハの微動装置にフィー
ドバックしてアライメントを行っていた。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】ところが、半導体パタ
ーンが微細化するに伴い、下地層での反射光による線幅
の変化や、下地段差による解像限界が問題となり、多層
レジストや吸光剤入りレジストが使用されるようになっ
た。これらのレジストは、露光波長の光（例えばｉ線、
ｈ線、ｇ線）が下地まで到達しないため、前記したアラ
イメント方式では、アライメントマークの検出が不可能
となり、アライメント照明光の波長を変える（例えばｅ
線、Ｈｅ−Ｎｅ線）ことが必要となった。 【０００４】図６は、ウエハ側を固定した時に、ウエハ
パターン拡大像の結像位置が色収差により、どう変化す
るかを示したものである。１９は露光波長での結像位
置、２０は露光波長と異なる波長をもつアライメント用
照明光での結像位置である。通常、この結像位置の差が
数〜数十ミリあり、従来のアライメント検出光学系でア
ライメントを行うためには、図７に示すように、ウエハ
側を２１の位置に下げて、ウエハとレチクルのアライメ
ントを行い、再びウエハを２２の位置に戻して露光を行
う必要があり、アライメント速度や精度の上で問題があ
った。この他、色収差の影響を減らすため、図８に示す
ように、ミラー２３、２４を入れ、光路長を補正する例
があるが、ミラーの取付精度がアライメント精度に直接
影響するという課題を有していた。 【０００５】本発明の目的は、上記従来技術の課題を解
決すべく、アライメント速度や精度を悪化させることな
く、露光光とアライメント用照明光の波長の差による色
収差の影響を補正できる高性能の投影式アライメント方
法及びその装置を提供することにある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、露光光と異なる波長のアライメント照明
光を、基板ステージに設置された被露光基板上に形成さ
れたアライメントマークに照射し、前記基板ステージを
前記投影レンズの光軸に直角なＸ，Ｙ軸方向に微動させ
て前記アライメントマークからの反射光を投影レンズを
通して第１の受光手段で受光して検出されるアライメン
トマークの位置を基準位置に位置合わせし、該位置合わ
せされた被露光基板上に前記露光光によりマスク上に形
成された回路パターンを前記投影レンズにより露光する
投影式アライメント方法において、前記基板ステージ上
に設けられた基準プレート上のターゲットマークに対し
て前記投影レンズが設置された側と反対の裏側より前記
露光光とほぼ同じ波長の光を照射し、前記基準プレート
を透過して前記投影レンズにより前記マスク上に結像さ
れるターゲットマークの光と前記マスク上に形成された
アライメントマークの光とを第２の受光手段で受光して
これらのマークの前記投影レンズの光軸に直角なＸ，Ｙ
軸方向の相対的な位置合わせ状態を検出し、この位置合
わせ状態におけるターゲットマークに対して前記アライ
メント照明光を照射して該ターゲットマークからの反射
光を前記投影レンズを通して第１の受光手段で受光して
検出されるターゲットマークの位置情報に基づいて前記
基準位置を抽出することを特徴とする投影式アライメン
ト方法である。 【０００７】また本発明は、露光光と異なる波長のアラ
イメント照明光を、基板ステージに設置された被露光基
板上に形成されたアライメントマークに照射し、前記基
板ステージを前記投影レンズの光軸に直角なＸ，Ｙ軸方
向に微動させて前記アライメントマークからの反射光を
投影レンズを通して第１の受光手段で受光して検出され
るアライメントマークの位置を基準位置に位置合わせ
し、該位置合わせされた被露光基板上に前記露光光によ
りマスク上に形成された回路パターンを前記投影レンズ
により露光する投影式アライメント装置において、前記
基板ステージ上に設けられ、且つターゲットマークを形
成した基準プレートと、該ターゲットマークに対して前
記投影レンズが設置された側と反対の裏側から前記露光
光とほぼ同じ波長の光を照射する照射光学系と、該照射
光学系で照射されて基準プレートを透過して前記投影レ
ンズにより前記マスク上に結像されるターゲットマーク
の光と前記マスク上に形成されたアライメントマークの
光とを受光する第２の受光手段と、該第２の受光手段で
受光してこれらのマークの前記投影レンズの光軸に直角
なＸ，Ｙ軸方向の相対的な位置合わせ状態を検出し、こ
の位置合わせ状態におけるターゲットマークに対して前
記アライメント照明光を照射して該ターゲットマークか
らの反射光を前記投影レンズを通して第１の受光手段で
受光して検出されるターゲットマークの位置情報に基づ
いて前記基準位置を抽出する基準位置抽出手段とを備え
たことを特徴とする投影式アライメント装置である。 【０００８】 【作用】前記構成により、レジストが塗布されていない
基板ステージ上に設けられた基準プレート上に形成され
たターゲットマークに対して投影レンズが設置された側
と反対の裏側から露光光とほぼ同じ波長の光を照射し、
基準プレートを透過して投影レンズによりマスク上に結
像されるターゲントマークの光量を増加させてマスクと
の間の基準位置（仮想原点）を高感度で、且つ高精度に
抽出するようにしたので、半導体パターンの微細化によ
り用いられるようになった多層レジストや吸光剤入りレ
ジストに対応できるように露光波長（例えば、ｇ線，ｈ
線，ｉ線）と異なる波長のアライメント用照明光（例え
ば、ｅ線，Ｈｅ−Ｎｅ線）をウエハ等の被露光基板上に
形成されたアライメントマークに照射し、投影レンズを
通して該アライメントマークを検出して前記基準位置
（仮想原点）に被露光基板をアライメントすることを可
能にして非常に高速で、且つ高精度に被露光基板のアラ
イメントを投影レンズを通して実現することができる。 【０００９】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。図９は、本発明の基本構成を示す実施例
である。検出系の途中にアライメント用照明光の波長の
光（例えば、ｅ線，Ｈｅ−Ｎｅ線）のみ反射する波長選
択ミラー２６が設けられ、ファイバー１１から露光光と
同じ波長（例えば、ｇ線，ｈ線，ｉ線）で光を照射する
と、レチクル１のパターンとウエハステージ４上の基準
プレート２５のパターンは、ミラー６、リレーレンズ
７、拡大レンズ８、矢印のように往復走査される可動ス
リット９、光電子増倍管１０から成る検出光学系によ
り、図５に示すような検出波形を得る。この状態でレチ
クル１を搭載したレチクルステージ（図示せず）又はウ
エハステージ４を微動し、レチクル上の窓パターン１２
の像の中心と図１１にその実施例を示すような基準プレ
ート２５上のターゲットマーク３７の像の中心を合わせ
る。ここで、照明光を本来のアライメント用照明光（例
えば、ｅ線，Ｈｅ−Ｎｅ線）に切替え、ファイバー３１
より照射する。波長選択ミラー２６を介し、リレーレン
ズ２７、拡大レンズ２８、可動スリット２９、光電子増
倍管３０の検出系は、露光波長（例えば、ｇ線，ｈ線，
ｉ線）と異なる本来のアライメント用照明光での光路長
にあわせてあり、ターゲットマーク３７の像が可動スリ
ット２９上に結像するため、光電子増倍管３０の検出波
形は、レチクルの窓パターンが、色収差によってデフォ
ーカスとなり、検出されず、ターゲットマーク３７のみ
が検出され、図１０に示す３２の信号となる。３２はタ
ーゲットマーク３７の検出波形、３３はデフォーカスと
なった図５に示すレチクルの窓パターン１２からの検出
波形１６を重ね合わせたものである。３４はターゲット
マーク３７の中心位置（仮想原点）である。このターゲ
ットマーク３７の中心位置３４を、仮想原点とし、以降
の実際露光する際のウエハのアライメントパターンから
検出される検出波形の中心位置を、この仮想原点Ｘ，Ｙ
軸方向の基準位置に合わせることにより行う。図１１
は、ウエハステージ４上に設けられた基準プレート２５
の一実施例である。黒色の吸光板３５の上にクロム又は
アルミをエッチングして作るターゲットマーク３７を持
つ透明ガラス３６を置いたものであるが、ターゲットマ
ークでのみ光が反射し、他の部分では光が吸収されるよ
うになっている。なお、検出波形の中心は、対称性パタ
ーンマッチング法（特開昭５３−６９０６３）や、ピー
ク検出法、二値化中心法などにより求められる。 【００１０】さて、図９の実施例は、装置が非常に大き
くなってしまうため、二つの検出光学系を一体化する必
要がある。図１２から図１４は、検出光学系の光路途中
に波長別の光路長差補正機能を有する手段を設けた実施
例を示したものである。図１２において、ファイバー１
１によりハーフミラー３９を介して照射された露光光と
同一波長の照明光で、ウエハステージ４上の基準プレー
ト２５のターゲットマーク３７はレチクル１上の窓パタ
ーンと同じ４０の位置に結像する。この窓パターンとタ
ーゲットマークの像をミラー６、リレーレンズ７を介し
た後、波長選択ミラー４４、ミラー４５、波長選択ミラ
ー４６から成る露光波長用の光路４７を通し、４２の点
に再び結像させ、さらに拡大レンズ８、ミラー３８を介
し、可動スリット９の４３の点に結像し、光電子増倍管
で検出すれば、図５に示す信号波形が得られる。なお、
波長選択ミラー４４は、本来のアライメント用照明光の
波長のみ全反射させるものであり、一方波長選択ミラー
４６は、露光光の波長のみ全反射させるものである。 【００１１】さて、こうしてレチクルの窓パターン１２
と基準プレート２５上のターゲットマーク３７がアライ
メントされると、次にファイバー１１により、本来のア
ライメント用照明光を反射する。投影レンズ（縮小投影
レンズ）の色収差により、ターゲットマークの結像位置
は点４０から点４１に移動する。従って、リレーレンズ
７による結像位置もずれてしまうため、波長選択ミラー
４４で分岐し、ミラー４８と、露光波長の光を吸収する
フィルター４９を介した光路５０で光路長差を補正した
後、波長選択ミラー４６で、もとに戻すと、点４２に結
像し、同一の検出光学系で検出できるようになる。図１
３も、図１２とほぼ同様で波長選択ミラーのかわりに、
プリズム５１、５２を用いたものである。図１２、図１
３共、リレーレンズ７の後で光路長の補正をしているた
め、検出光学系の倍率が波長によって異なるが、アライ
メントを仮想原点にあわせるまで行なうというゼロメソ
ッドによる閉ループ制御で行なえば支障はない。 【００１２】さて、図９から図１４の実施例では、本来
のアライメント用照明もレチクル側から行ったが、アラ
イメント用照明光の波長と露光波長が異なる場合、レチ
クル照明の必要がないため、図１５のような斜方照明方
式によってもよい。５３はファイバー、５４は集光レン
ズである。この場合、パターンのエッジからの散乱光が
検出されるため、検出波形は図１６の５５のようにな
る。３３は、図５の検出波形を重ね合わせたものであ
る。 【００１３】またアライメント方式としては、アライメ
ント装置をレチクルの下に入れる方式も考えられる。図
１７は、この方式による実施例の一つである。レチクル
上には図１８の５９に示すように、窓パターンとは反対
の遮光パターンを設ける。この遮光パターンにより、ウ
エハあるいはウエハステージ４上の基準プレートからの
光が反射される。ウエハステージ４上の基準パターン５
８の構造を図１９に示す。基準プレートは透明ガラス３
６とクロム又はアルミをエッチングして作るターゲット
マーク３７からなる。露光波長での仮想原点の決定で
は、レチクルの遮光パターン５９の反射率が低いため、
光量を十分にとるため図１９に示すように、ファイバー
５６とレンズ５７により、基準プレートの下から透過照
明を行なう。検出光学系には、遮光パターン５９にあた
った光だけが反射して入るため、その検出波形は図２０
に示す６１のようになる。なお、図１７において、６は
ミラー、７はリレーレンズ、８は拡大レンズ、６０は可
動スリットと光電子増倍管の代わりに設けたリニアセン
サである。５１と５２は、光路長差補正用のプリズムで
ある。こうして仮想原点を求めた後、ファイバー５３と
集光レンズ５４により、本来のアライメント用照明を行
う分けである。 【００１４】 【発明の効果】本発明によれば、レジストが塗布されて
いない基板ステージ上に設けられた基準プレート上に形
成されたターゲットマークに対して投影レンズが設置さ
れた側と反対の裏側から露光光とほぼ同じ波長の光を照
射し、基準プレートを透過して投影レンズによりマスク
上に結像されるターゲントマークの光量を増加させてマ
スクとの間の基準位置（仮想原点）を高感度で、且つ高
精度に抽出するようにしたので、半導体パターンの微細
化により用いられるようになった多層レジストや吸光剤
入りレジストに対応できるように露光波長（例えば、ｇ
線，ｈ線，ｉ線）と異なる波長のアライメント用照明光
（例えば、ｅ線，Ｈｅ−Ｎｅ線）をウエハ等の被露光基
板上に形成されたアライメントマークに照射し、投影レ
ンズを通して該アライメントマークを検出して前記基準
位置（仮想原点）に被露光基板をアライメントすること
を可能にして非常に高速で、且つ高精度に被露光基板の
アライメントを投影レンズを通して実現することができ
る効果を奏する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an alignment method and apparatus for semiconductor exposure using a projection lens, and is particularly advantageous when using alignment illumination light having a wavelength different from the exposure wavelength. The present invention relates to an enemy projection type alignment method and device. FIG. 1 shows a conventional example of an alignment apparatus of a reduction projection exposure apparatus using a reduction lens which is most frequently used in a projection type semiconductor exposure apparatus. In the reduction projection exposure apparatus, the pattern of the reticle 1 is exposed on the wafer 3 through the projection lens 2 by one or several chips at a time, and the wafer stage 4 is driven step-and-repeat to complete the exposure of the entire wafer. However, it is necessary to align the reticle pattern with the wafer pattern. In this example, after the reticle is set at the initial position by the reticle alignment optical system 5, the reticle pattern and the wafer pattern are aligned via the reduction lens 2 by the wafer alignment detection optical system. The wafer alignment detecting optical system includes a mirror 6, a relay lens 7, a magnifying lens 8, a movable slit 9, a photomultiplier tube 10, and an optical fiber 11 for emitting alignment illumination light. A window pattern 12 as shown in FIG. 2 is formed on the reticle 1, and an alignment mark 13 as shown in FIG. 3 is formed on the wafer 3. When these are irradiated with alignment illumination light having the same wavelength as exposure light. Then, an enlarged image of the wafer pattern as shown in FIG. 14 is an image of a window pattern, 15
Is an image of the alignment mark. When this image is detected by the photomultiplier tube 10 while scanning the movable slit 9, a waveform as shown in FIG. 5 is obtained. From this, the center 17 of the window pattern and the center 18 of the alignment mark are obtained.
The deviation amount Δ is fed back to a reticle or wafer fine movement device to perform alignment. However, with the miniaturization of semiconductor patterns, changes in line width due to light reflected on the underlying layer and resolution limits due to steps in the underlying layer pose problems. Agent-containing resists have come to be used. These resists use light of an exposure wavelength (eg, i-line,
Since the h-line and the g-line do not reach the base, the alignment method described above makes it impossible to detect the alignment mark and changes the wavelength of the alignment illumination light (for example, e).
Wire, He-Ne wire). FIG. 6 shows how an image formation position of an enlarged wafer pattern image changes due to chromatic aberration when the wafer side is fixed. Reference numeral 19 denotes an imaging position at an exposure wavelength, and reference numeral 20 denotes an imaging position with alignment illumination light having a wavelength different from the exposure wavelength. Normally, the difference between the image forming positions is several to several tens of millimeters. In order to perform alignment using a conventional alignment detection optical system, as shown in FIG. It is necessary to perform the alignment, and return the wafer to the position 22 again to perform the exposure, and there is a problem in alignment speed and accuracy. In addition, as shown in FIG. 8, there is an example in which mirrors 23 and 24 are inserted to correct the optical path length in order to reduce the influence of chromatic aberration. However, there is a problem that the mirror mounting accuracy directly affects the alignment accuracy. I was SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art by providing a high-performance device capable of correcting the influence of chromatic aberration due to the difference between the wavelengths of exposure light and alignment illumination light without deteriorating the alignment speed or accuracy. An object of the present invention is to provide a projection type alignment method and an apparatus therefor. According to the present invention, in order to achieve the above object, an alignment illumination light having a wavelength different from that of exposure light is applied to an alignment illumination light formed on a substrate to be exposed which is set on a substrate stage. A mark is radiated, the substrate stage is finely moved in the X and Y-axis directions perpendicular to the optical axis of the projection lens, and the reflected light from the alignment mark is received by the first light receiving means through the projection lens and detected. aligning the position of the alignment mark to the reference position, the projection-type alignment method a circuit pattern formed on a mask by the exposure light on the aligned be exposed on the substrate is exposed by the projection lens, the substrate stage The exposure is performed on a target mark on a reference plate provided above from a back side opposite to a side on which the projection lens is installed. Light and irradiated with light of substantially the same wavelength, imaging is on the mask by the projection lens passes through the reference plate
Perpendicular X to the optical axis of the projection lens of the mark and the light of the alignment mark formed on the optical mask target marks is received by the second light receiving means is, Y
A relative alignment state in the axial direction is detected, the target mark in the alignment state is irradiated with the alignment illumination light, and reflected light from the target mark is received by the first light receiving means through the projection lens. And extracting the reference position on the basis of position information of the target mark detected by the projection type. Further, according to the present invention, an alignment mark formed on a substrate to be exposed, which is provided on a substrate stage, is irradiated with alignment illumination light having a wavelength different from that of the exposure light, and the substrate stage is moved to the optical axis of the projection lens. The position of the alignment mark detected by receiving the reflected light from the alignment mark through the projection lens and receiving the reflected light from the alignment mark by fine movement in the X and Y axis directions at right angles is aligned with the reference position. A projection type alignment apparatus for exposing a circuit pattern formed on a mask by the exposure light on the substrate to be exposed by the projection lens, a reference plate provided on the substrate stage and forming a target mark; Before the target mark
The mask and the illumination optical system, by the projection lens passes through the irradiated with the reference plate in said illumination optical system whose serial projection lens is irradiated with light of substantially the same wavelength from the back side opposite to the installed side as the exposure light second light receiving means and, said second of said projection lens of the marks is received by light receiving means for receiving the light of the alignment mark formed on the optical and the mask target marks imaged on A relative alignment state in the X and Y axis directions perpendicular to the optical axis of the target mark, and irradiating the alignment mark with the alignment illumination light to project the reflected light from the target mark in the alignment state. And a reference position extracting means for extracting the reference position based on position information of the target mark detected and received by the first light receiving means through the lens. It is a projection-type alignment apparatus. According to the above construction, the side on which the projection lens is provided with respect to the target mark formed on the reference plate provided on the substrate stage on which the resist is not applied.
Irradiate light of the same wavelength as the exposure light from the back side opposite to
Forming on the mask by a transmission to the projection lens the reference plate
Since the reference position (virtual origin) between the target mark and the mask is extracted with high sensitivity and high accuracy by increasing the amount of the target mark to be imaged, it is used for miniaturizing the semiconductor pattern. Exposure wavelengths (eg, g-line, h
Illumination light (e.g., e-line, He-Ne line) having a different wavelength from the alignment mark formed on the substrate to be exposed such as a wafer, and the alignment mark is detected through a projection lens. wherein the reference position (virtual origin) much faster the substrate to be exposed to an alignment child to variable <br/> ability to, alignment of the substrate to be exposed can be achieved through the projection lens and with high accuracy by . Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. FIG. 9 is an embodiment showing the basic configuration of the present invention. A wavelength selection mirror 26 that reflects only light of the wavelength of the illumination light for alignment (e.g., e-line, He-Ne line) is provided in the middle of the detection system, and the same wavelength as the exposure light (e.g., g-line, h-line) from the fiber 11 is provided. When the light is irradiated with the light, the pattern of the reticle 1 and the pattern of the reference plate 25 on the wafer stage 4 are mirrored, the relay lens 7, the magnifying lens 8, and the movable slit 9 reciprocally scanned as shown by the arrow. A detection optical system including the photomultiplier tube 10 obtains a detection waveform as shown in FIG. In this state, the reticle stage (not shown) on which the reticle 1 is mounted or the wafer stage 4 is slightly moved to form a window pattern 12 on the reticle.
And the center of the image of the target mark 37 on the reference plate 25 as shown in FIG. Here, the illumination light is switched to the original alignment illumination light (e.g., e-line, He-Ne line), and the fiber 31
Irradiate more. Through the wavelength selection mirror 26, the detection system of the relay lens 27, the magnifying lens 28, the movable slit 29, and the photomultiplier tube 30 controls the exposure wavelength (eg, g-line, h-line,
(i-line), which is different from the original optical path length of the illumination light for alignment, and the image of the target mark 37 is formed on the movable slit 29. Therefore, the detection waveform of the photomultiplier 30 is based on the window pattern of the reticle. Are defocused due to chromatic aberration, are not detected, and only the target mark 37 is detected, resulting in 32 signals shown in FIG. Reference numeral 32 denotes a detection waveform of the target mark 37, and reference numeral 33 denotes a superimposition of the detection waveform 16 from the reticle window pattern 12 shown in FIG. 34 is a center position (virtual origin) of the target mark 37. The center position 34 of the target mark 37 is set as the virtual origin, and the center position of the detected waveform detected from the alignment pattern of the wafer at the time of actual exposure thereafter is defined as the virtual origin X, Y
This is performed by adjusting to the reference position in the axial direction. FIG.
Is a reference plate 25 provided on the wafer stage 4.
FIG. A transparent glass 36 having a target mark 37 formed by etching chromium or aluminum is placed on a black light absorbing plate 35. Light is reflected only at the target mark, and light is absorbed at other portions. It has become. The center of the detected waveform can be obtained by a symmetric pattern matching method (JP-A-53-69063), a peak detection method, a binarization center method, or the like. In the embodiment shown in FIG. 9, the size of the apparatus becomes very large, and it is necessary to integrate the two detection optical systems. FIG. 12 to FIG. 14 show an embodiment in which means having an optical path length difference correction function for each wavelength is provided in the optical path of the detection optical system. In FIG. 12, fiber 1
The target mark 37 on the reference plate 25 on the wafer stage 4 forms an image at the same position 40 as the window pattern on the reticle 1 with the illumination light having the same wavelength as the exposure light irradiated through the half mirror 39 by 1. After passing through the mirror 6 and the relay lens 7, the image of the window pattern and the target mark passes through an optical path 47 for an exposure wavelength composed of a wavelength selection mirror 44, a mirror 45, and a wavelength selection mirror 46, and is imaged again at a point 42. Then, an image is formed at the point 43 of the movable slit 9 via the magnifying lens 8 and the mirror 38 and detected by the photomultiplier tube, whereby a signal waveform shown in FIG. 5 is obtained. In addition,
The wavelength selection mirror 44 totally reflects only the wavelength of the original illumination light for alignment, while the wavelength selection mirror 46 totally reflects only the wavelength of the exposure light. Now, the reticle window pattern 12
When the target mark 37 on the reference plate 25 is aligned, the original illumination light for alignment is reflected by the fiber 11. Due to the chromatic aberration of the projection lens (reduction projection lens), the imaging position of the target mark moves from point 40 to point 41. Therefore, since the image formation position by the relay lens 7 is also shifted, the light is branched by the wavelength selection mirror 44, and after correcting the optical path length difference by the mirror 48 and the optical path 50 through the filter 49 that absorbs the light of the exposure wavelength, When restored by the wavelength selection mirror 46, an image is formed at the point 42 and can be detected by the same detection optical system. FIG.
3 is almost the same as FIG. 12, and instead of the wavelength selection mirror,
In this case, prisms 51 and 52 are used. FIG. 12, FIG.
In all three, the optical path length is corrected after the relay lens 7, so that the magnification of the detection optical system differs depending on the wavelength. However, there is no problem if the alignment is performed by the zero method, which is performed until the alignment is made to the virtual origin. . In the embodiments of FIGS. 9 to 14, the original alignment illumination is also performed from the reticle side. However, when the wavelength of the alignment illumination light is different from the exposure wavelength, there is no need for reticle illumination. An oblique illumination method such as 15 may be used. 53 is a fiber and 54 is a condenser lens. In this case, since the scattered light from the edge of the pattern is detected, the detected waveform is as shown by 55 in FIG. 33 is obtained by superimposing the detected waveforms of FIG. As an alignment method, a method in which an alignment device is placed under a reticle is also conceivable. FIG. 17 shows one embodiment according to this method. As shown at 59 in FIG. 18, a light-shielding pattern opposite to the window pattern is provided on the reticle. The light from the reference plate on the wafer or the wafer stage 4 is reflected by the light shielding pattern. Reference pattern 5 on wafer stage 4
8 is shown in FIG. The reference plate is transparent glass 3
6 and a target mark 37 formed by etching chromium or aluminum. In the determination of the virtual origin at the exposure wavelength, since the reflectance of the light-shielding pattern 59 of the reticle is low,
As shown in FIG. 19, in order to obtain a sufficient amount of light, transmitted illumination is performed from below the reference plate by the fiber 56 and the lens 57. Since only the light hitting the light-shielding pattern 59 enters the detection optical system by reflection, the detection waveform is shown in FIG.
It becomes like 61 shown in. In FIG. 17, 6 is a mirror, 7 is a relay lens, 8 is a magnifying lens, and 60 is a linear sensor provided in place of a movable slit and a photomultiplier tube. Reference numerals 51 and 52 denote prisms for correcting an optical path length difference. After the virtual origin is obtained in this manner, the original alignment illumination is performed by the fiber 53 and the condenser lens 54. According to the present invention, a projection lens is provided for a target mark formed on a reference plate provided on a substrate stage not coated with a resist.
Light of the same wavelength as the exposure light is radiated from the back side opposite to the projected side, passes through the reference plate, and is masked by the projection lens.
Reference position between the mask by increasing the amount of terpolymer Ghent mark is imaged on a (virtual origin) with high sensitivity, and high
Since the extraction is performed with high accuracy, the exposure wavelength (for example, g
Illumination light (for example, e-line, He-Ne line) having a wavelength different from that of the alignment mark formed on the substrate to be exposed such as a wafer, and the alignment mark is passed through a projection lens. the reference position by detecting the mark and child alignment substrate to be exposed to a (virtual origin)
This makes it possible to achieve alignment of the substrate to be exposed at a very high speed and with high precision through the projection lens.

【図面の簡単な説明】 【図１】従来のアライメント系を示した斜視図である。 【図２】レチクルのアライメントパターンを示した図で
ある。 【図３】ウエハ上のアライメントマークを示した図であ
る。 【図４】可動スリット位置での結像パターンを示した図
である。 【図５】図４に示すパターンから検出される検出信号を
示した図である。 【図６】アライメント系を含む光学系を示した側面図で
ある。 【図７】アライメント系を含む光学系を示した側面図で
ある。 【図８】アライメント系を含む光学系を示した側面図で
ある。 【図９】本発明に係るアライメント系を示した斜視図で
ある。 【図１０】本発明に係る検出信号波形を示す図である。 【図１１】基準プレートを示す斜視図である。 【図１２】本発明に係るアライメント系を含む光学系を
示した側面図である。 【図１３】本発明に係るアライメント系を含む光学系を
示した側面図である。 【図１４】本発明に係るアライメント系を含む光学系を
示した側面図である。 【図１５】本発明に係るアライメント系を含む光学系を
示した側面図である。 【図１６】図１５に示す方式で照明した場合の検出信号
波形を示した図である。 【図１７】本発明に係る別のアライメント系を含む光学
系を示した側面図である。 【図１８】本発明に係るレチクル上のアライメントパタ
ーンを示した図である。 【図１９】基準プレートとその光学系を示した図であ
る。 【図２０】図１９に示す如く照明した場合の検出信号波
形を示した図である。 【符号の説明】 １…レチクル、２…投影レンズ、３…ウエハ、４…ウエ
ハステージ ４…ミラー、７…リレーレンズ、８…拡大レンズ、９、
２９…可動スリット １０、３０…光電子増倍管、１１、３１…照明用ファイ
バ、１２…窓パターン １３…アライメントパターン、２５…基準プレート、３
６…ガラス基板 ３７…ターゲットマークBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view showing a conventional alignment system. FIG. 2 is a diagram showing an alignment pattern of a reticle. FIG. 3 is a view showing an alignment mark on a wafer. FIG. 4 is a diagram showing an imaging pattern at a movable slit position. FIG. 5 is a diagram showing a detection signal detected from the pattern shown in FIG. 4; FIG. 6 is a side view showing an optical system including an alignment system. FIG. 7 is a side view showing an optical system including an alignment system. FIG. 8 is a side view showing an optical system including an alignment system. FIG. 9 is a perspective view showing an alignment system according to the present invention. FIG. 10 is a diagram showing a detection signal waveform according to the present invention. FIG. 11 is a perspective view showing a reference plate. FIG. 12 is a side view showing an optical system including an alignment system according to the present invention. FIG. 13 is a side view showing an optical system including an alignment system according to the present invention. FIG. 14 is a side view showing an optical system including an alignment system according to the present invention. FIG. 15 is a side view showing an optical system including an alignment system according to the present invention. FIG. 16 is a diagram showing a detection signal waveform when illuminated by the method shown in FIG. 15; FIG. 17 is a side view showing an optical system including another alignment system according to the present invention. FIG. 18 is a diagram showing an alignment pattern on a reticle according to the present invention. FIG. 19 is a diagram showing a reference plate and its optical system. FIG. 20 is a diagram showing a detection signal waveform when illuminated as shown in FIG. 19; [Description of Signs] 1 ... reticle, 2 ... projection lens, 3 ... wafer, 4 ... wafer stage 4 ... mirror, 7 ... relay lens, 8 ... magnifying lens, 9,
29: movable slits 10, 30: photomultiplier tube, 11, 31: illumination fiber, 12: window pattern 13: alignment pattern, 25: reference plate, 3
6: glass substrate 37: target mark

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中田 俊彦 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 宇都 幸雄 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−74625（ＪＰ，Ａ)   ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (72) Inventor Toshihiko Nakata               292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa               Hitachi, Ltd., Production Technology Laboratory (72) Inventor Yukio Utsu               292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa               Hitachi, Ltd., Production Technology Laboratory                (56) References JP-A-59-74625 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 １．露光光と異なる波長のアライメント照明光を、基板
ステージに設置された被露光基板上に形成されたアライ
メントマークに照射し、前記基板ステージを前記投影レ
ンズの光軸に直角なＸ，Ｙ軸方向に微動させて前記アラ
イメントマークからの反射光を投影レンズを通して第１
の受光手段で受光して検出されるアライメントマークの
位置を基準位置に位置合わせし、該位置合わせされた被
露光基板上に前記露光光によりマスク上に形成された回
路パターンを前記投影レンズにより露光する投影式アラ
イメント方法において、前記 基板ステージ上に設けられた基準プレート上のター
ゲットマークに対して前記投影レンズが設置された側と
反対の裏側より前記露光光とほぼ同じ波長の光を照射
し、前記基準プレートを透過して前記投影レンズにより
前記マスク上に結像されるターゲットマークの光と前記
マスク上に形成されたアライメントマークの光とを第２
の受光手段で受光してこれらのマークの前記投影レンズ
の光軸に直角なＸ，Ｙ軸方向の相対的な位置合わせ状態
を検出し、 この位置合わせ状態におけるターゲットマークに対して
前記アライメント照明光を照射して該ターゲットマーク
からの反射光を前記投影レンズを通して第１の受光手段
で受光して検出されるターゲットマークの位置情報に基
づいて前記基準位置を抽出することを特徴とする投影式
アライメント方法。 ２．露光光と異なる波長のアライメント照明光を、基板
ステージに設置された被露光基板上に形成されたアライ
メントマークに照射し、前記基板ステージを前記投影レ
ンズの光軸に直角なＸ，Ｙ軸方向に微動させて前記アラ
イメントマークからの反射光を投影レンズを通して第１
の受光手段で受光して検出されるアライメントマークの
位置を基準位置に位置合わせし、該位置合わせされた被
露光基板上に前記露光光によりマスク上に形成された回
路パターンを前記投影レンズにより露光する投影式アラ
イメント装置において、 前記基板ステージ上に設けられ、且つターゲットマーク
を形成した基準プレートと、該ターゲットマークに対し
て前記投影レンズが設置された側と反対の裏側から前記
露光光とほぼ同じ波長の光を照射する照射光学系と、該
照射光学系で照射されて基準プレートを透過して前記投
影レンズにより前記マスク上に結像され るターゲットマ
ークの光と前記マスク上に形成されたアライメントマー
クの光とを受光する第２の受光手段と、該第２の受光手
段で受光してこれらのマークの前記投影レンズの光軸に
直角なＸ，Ｙ軸方向の相対的な位置合わせ状態を検出
し、この位置合わせ状態におけるターゲットマークに対
して前記アライメント照明光を照射して該ターゲットマ
ークからの反射光を前記投影レンズを通して第１の受光
手段で受光して検出されるターゲットマークの位置情報
に基づいて前記基準位置を抽出する基準位置抽出手段と
を備えたことを特徴とする投影式アライメント装置。(57) [Claims] Alignment illumination light having a wavelength different from the exposure light is applied to an alignment mark formed on a substrate to be exposed, which is set on a substrate stage, and the substrate stage is moved in X and Y directions perpendicular to the optical axis of the projection lens. Finely move the reflected light from the alignment mark through the projection lens to the first position.
The position of the alignment mark received and detected by the light receiving means is aligned with the reference position, and the circuit pattern formed on the mask by the exposure light on the aligned exposed substrate is exposed by the projection lens. A projection type alignment method, wherein a side on which the projection lens is installed is positioned with respect to a target mark on a reference plate provided on the substrate stage.
Irradiated with light of substantially the same wavelength from the rear side opposite to the exposure light by the projection lens passes through the reference plate
The light of the target mark imaged on the mask and the light of the alignment mark formed on the mask are converted into a second light.
And detecting the relative alignment of these marks in the X and Y-axis directions perpendicular to the optical axis of the projection lens. The alignment illumination light is applied to the target mark in this alignment. And projecting the reflected light from the target mark through the projection lens by the first light receiving means to extract the reference position based on position information of the detected target mark. Method. 2. Alignment illumination light having a wavelength different from the exposure light is applied to an alignment mark formed on a substrate to be exposed, which is set on a substrate stage, and the substrate stage is moved in X and Y directions perpendicular to the optical axis of the projection lens. Finely move the reflected light from the alignment mark through the projection lens to the first position.
The position of the alignment mark received and detected by the light receiving means is aligned with the reference position, and the circuit pattern formed on the mask by the exposure light on the aligned exposed substrate is exposed by the projection lens. in the projection-type alignment device for, provided on the substrate stage, and a reference plate forming the target mark, to the target mark
Almost an irradiation optical system for irradiating a light of the same wavelength, the projection passes through the reference plate is irradiated by said irradiation optical system and the exposure light from the back side opposite to the side where the projection lens is installed Te <br / > a second light receiving means for receiving the light of the alignment mark formed on the optical mask target marks by shadow lens Ru is imaged on the mask, it is received by said second light receiving means The relative alignment of the mark in the X and Y-axis directions perpendicular to the optical axis of the projection lens is detected, and the target mark in this alignment is irradiated with the alignment illumination light so that the target mark is Reference position extracting means for extracting the reference position based on the position information of the target mark detected by receiving the reflected light of the first mark through the projection lens by the first light receiving means. Projection formula alignment apparatus according to symptoms.