JPH01198019A - Aligner - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To improve the precision in position alignment of a mask pattern, by a construction wherein beams emitted from a light source emitting two wavelength and reflected by a wafer mark and a mask mark respectively are focused on a photodetector, and a filter taking out only plus and minus primary diffracted beams of the reflected light is provided, while a slit is provided on an image-forming plane. CONSTITUTION:Exposure light 8 from an excimer laser or a mercury vapor lamp passes through a condenser lens 30 and transfers a pattern on a mask 1 onto a wafer 3. An He-Ne laser 10 having two frequencies is employed as a laser for position alignment of the wafer and the mask, and laser light thereof is reflected by a mirror 5-2 and a reflecting surface 9 of the mask and irradiates a wafer mark 4. A diffracted beam from the wafer mark is reflected by a mirror 5-3 on the reflecting surface of the mask and passes through a halved concave lens 14 operating as a chromatic aberration correcting element, so that the position of formation of an image of the wafer mark may come to the position of the mask. A lens 15-1 is a lens having a focus at the mask position, and a spatial filter for taking out only plus and minus primary diffracted beams is disposed on the focal plane on the rear side of said lens. These beams are focused on a slit 18 by a lens 15-2 and the optical intensity thereof is detected by a photodetector 13.

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、マスクパタンを半導体ウェハ上のレジストに
、精度よく位置合わせできる露光装置に関するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an exposure apparatus that can accurately align a mask pattern to a resist on a semiconductor wafer.

［従来の技術］ 従来の露光装置は、アイ・イー・イー・イー・トランザ
クションズ・オン・エレクトロン・デバイス（ＩＥＥＥ
　　ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ○Ｎ　　ＥＬＥＣＴＲＯ
Ｎ　　ＤＥＶＩＣＥＳ）ＶＯＬ、ＥＤ−２６，Ｎａ４．
Ａｐｒｉｌ、１９７９゜ｐ７２３に記載されているよう
に、第２図に示した構成になっている。上記装置では、
第１の光源からの光、すなわち露光光はコンデンサレン
ズ３０を通過してマスク３１に入射する。マスク３１を
透過した光は投影レンズ３２．３３を通過して６エハ３
４に達し、マスク３１の像をウェハ３４上に結像させる
。上記光学系は物体すなわちマスク３１側においてもウ
ェハ３４上においても、いわゆるテレセントリック光学
系になっており。[Prior Art] A conventional exposure apparatus is an IE Transactions on Electron Device (IEEE
TRANSACTIONS○N ELECTRO
N DEVICES) VOL, ED-26, Na4.
April, 1979, p. 723, the configuration is shown in FIG. In the above device,
Light from the first light source, that is, exposure light, passes through the condenser lens 30 and enters the mask 31. The light that has passed through the mask 31 passes through the projection lenses 32 and 33 and is projected onto the 6 wafer 3
4, and the image of the mask 31 is formed on the wafer 34. The above optical system is a so-called telecentric optical system both on the object, that is, the mask 31 side, and on the wafer 34.

ウェハ側およびマスク側の両方とも、結像のための光線
における主光線はウェハ３４、マスク３１のそれぞれに
垂直に入射している。位置合わせのための光は、第２の
光源としてレーザ光３５を用い、投影レンズ３３．３２
中の小ミラー３６によって反射したレーザ光３５はウェ
ハマークとしての格子バタンに入射する。上記格子パタ
ンからの反射光のうち、±１次回折光だけが投影レンズ
中の空間フィルタ３７で選ばれマスク３１上に結像する
。上記マスク３１にはマスクマークとして格子バタンか
配置されており、ウェハマークからのバタンとマスクマ
ークのバタンとか合致させられ、ウェハ３４とマスク３
１との位置ずれが検知される。On both the wafer side and the mask side, the chief ray of the light beam for imaging is perpendicularly incident on the wafer 34 and the mask 31, respectively. Light for alignment uses a laser beam 35 as a second light source, and a projection lens 33.32.
A laser beam 35 reflected by a small mirror 36 inside is incident on a grating batten serving as a wafer mark. Of the reflected lights from the grating pattern, only the ±1st-order diffracted lights are selected by a spatial filter 37 in the projection lens and imaged on the mask 31. A lattice baton is arranged as a mask mark on the mask 31, and the baton from the wafer mark is matched with the baton of the mask mark, so that the wafer 34 and the mask 3
1 is detected.

また、第２図に３８で示しているように、偏光子を用い
てウェハマークからの回折像を横にずらせた２重像とし
て、それぞれの像をファラデー素子で電気的に交互に取
出すことにより、位置合わせ精度を向上させる試みがな
されている。しかし。In addition, as shown at 38 in Figure 2, by using a polarizer to create a double image by laterally shifting the diffraction image from the wafer mark, each image is taken out alternately electrically with a Faraday element. , attempts have been made to improve alignment accuracy. but.

上記方法では１回折像を横ずらしにする量が発生させる
２重像のそれぞれを、精度よく等しい値だけ左右にずら
す必要があり、用いる光学部品が高精度で作成され、か
つ、経時的に位置ずれを生じない構成としなければなら
ない。In the above method, it is necessary to shift each of the double images generated by the amount of horizontal shift of a single diffraction image to the left and right by an equal amount with high accuracy, and the optical components used are made with high precision and the position The structure must be such that no misalignment occurs.

［発生が解決しようとする課題］ 上記従来技術は、つぎに示す点で限界があり、欠点を有
している。すなわち、第１の光源としての露光光の波長
および第２の光源としての位置合わせ用レーザ光の波長
が、大きく離れているときには、投影レンズの色収差補
正が十分になされず、上記ウェハマークからの反射光は
マスク上で結像しなくなり、上記従来技術は使用できな
くなる。[Problems to be Solved] The above-mentioned conventional technology has limitations and drawbacks in the following points. That is, when the wavelength of the exposure light as the first light source and the wavelength of the alignment laser light as the second light source are far apart, the chromatic aberration of the projection lens is not sufficiently corrected, and the chromatic aberration from the wafer mark is The reflected light no longer forms an image on the mask, making the above conventional technique unusable.

また、第２図に示した光学系では、ウェハマークの格子
ピッチ方向は、ウェハの光軸との交点とウェハマークを
結ぶ線分方向に垂直になっているため、ウェハマークか
らの±１次回折光がマスク上に結像するバタンの位置は
二段形レンズの色収差によりずれ、露光光による結像位
置と１位置合わせ用レーザ光による位置検出位置がずれ
たものになる欠点がある。また、ウェハマークからの±
１次回折光を取出すフィルタは投影レンズの中にあり、
マスクパタンをウェハに転写する露光光を一部遮ること
になり好ましくない。In addition, in the optical system shown in Figure 2, the grating pitch direction of the wafer mark is perpendicular to the line segment connecting the wafer mark and the intersection with the optical axis of the wafer. The position of the button where the folded light forms an image on the mask is shifted due to the chromatic aberration of the two-stage lens, and there is a drawback that the image formation position by the exposure light and the position detected by the first alignment laser light are shifted. Also, ± from the wafer mark
The filter that extracts the first-order diffracted light is inside the projection lens.
This is undesirable because it partially blocks the exposure light for transferring the mask pattern onto the wafer.

［課題を解決するための手段］ 本発明では第１の光源からの光をマスクの照射し、投影
レンズを含む第１の光学系でウェハ上に結像させ、感光
材料に感光させる露光装置において、ウェハ上には格子
パターンからなるウェハマークおよび上記マスクにも格
子パターンからなるマスクマークを配置し、第１の光源
と異なる周波数の異なる２つの波長を出射する第２の光
源からの光をウェハマーク、マスクマークそれぞれに照
射するようにし、ヴエハマーク、マスクマークからの反
射光を第２の光学系で光検知器上に結像させ、第２の光
学系のフーリエ面に反射光の±１次回折光だけを取り出
すフィルタ、光検知器前の結像面にスリットを設けたこ
とを特徴とする。また。[Means for Solving the Problems] The present invention provides an exposure apparatus in which a mask is irradiated with light from a first light source, an image is formed on a wafer by a first optical system including a projection lens, and a photosensitive material is exposed to the light. , a wafer mark consisting of a grating pattern is placed on the wafer, and a mask mark consisting of a grating pattern is placed on the mask, and light from a second light source that emits two wavelengths having different frequencies from that of the first light source is placed on the wafer. The marks and mask marks are irradiated, and the reflected light from the wave mark and mask mark is imaged on the photodetector by a second optical system, and the ±1st order of the reflected light is projected onto the Fourier plane of the second optical system. It is characterized by a filter that extracts only the folded light and a slit in the imaging plane in front of the photodetector. Also.

第２の光学系においてマスクマークおよびウェハマーク
を同一のスリット上に結像させるようにマスクマークか
らの反射光およびウェハマークからの反射光を分離して
色収差補正光学素子を設ける。A chromatic aberration correcting optical element is provided in the second optical system to separate the reflected light from the mask mark and the reflected light from the wafer mark so that the mask mark and the wafer mark are imaged onto the same slit.

また、ウェハマークあるいはマスクマークからスリット
のある位置に達するまでの光学系の倍率をｍとし、マス
クマークあるいはウェハマークの格子ピッチをｐとする
と該スリット幅は概略ｎｌ　ｐ／４に設定するとＳ／Ｎ
比の大きな信号が得られる。Furthermore, if the magnification of the optical system from the wafer mark or mask mark to the position where the slit is reached is m, and the grating pitch of the mask mark or wafer mark is p, then the slit width is approximately nl, and if set to p/4, then S/ N
A signal with a large ratio can be obtained.

［作用］ 本発明の原理を第３図〜第６図を用いて説明する。第３
図に示すようにウェハ３上にはＩＣパタン２２およびウ
ェハ位置合わせ用の格子パタンからなるウェハマーク４
が形成されている。マスク１上のマスクパタンを露光光
８により投影レンズ２を用いて結像し、ウェハ３上に形
成されているＩＣパタン５に正確に位置合わせし重ねて
作成する。本発明は上記のようにウェハ３とマスク１と
を正確に位置合わせするための装置を得るものである。[Operation] The principle of the present invention will be explained using FIGS. 3 to 6. Third
As shown in the figure, a wafer mark 4 consisting of an IC pattern 22 and a grid pattern for wafer alignment is placed on the wafer 3.
is formed. A mask pattern on a mask 1 is imaged by exposure light 8 using a projection lens 2, and is accurately aligned and superimposed on an IC pattern 5 formed on a wafer 3. The present invention provides an apparatus for accurately aligning the wafer 3 and the mask 1 as described above.

まず、ウェハマーク４を使って、ウェハ３の位置をマス
ク１の位置に対応する場所で位置合わせする原理を説明
する。第４図は露光光８に対する光学系のｘ−ｚあるい
はｙ−ｚ断面を説明する図で、露光光８としては波２４
８．４ｎｍのＫｒＦレーザ光を用い、投影レンズ２とし
て焦点距離８０ｍｍ、屈折率１．５０８３１の合成石英
ガラスで、マスク１を縮小投影する倍率°として１１５
のものを用いる。投影レンズ２のマスク側焦点位置に絞
り６を置くテレセントリック配置にすると、投影レンズ
２とウェハ３間の距１１ａは９６ｍｍ、投影レンズ２と
マスク１１間の距離すは４８０ｍｍになる。第５図は位
置合わせ用レーザ光に対する光学系の説明図である。位
置合わせ用レーザとして波長６３２．８ｎｍのＨｅ−Ｎ
ｅレーザを用いるとすると、投影レンズ２のレンズ材料
である合成石英の屈折率は１．４５７１となるため、投
影レンズ２の焦点距離も８０ｍｍから８９ｍｍと大きく
変り、ウェハ３の表面に対応するマスク１側の結像位置
ｂ′も４８０ｍｍから１２１４ｍｍと　きくマスク１の
位置からずれることになる。第５図（ａ）はウェハマー
ク４からの反射光をｘ−ｚ断面に斜影した図を示し、第
５図（ｂ）はｙ−ｚ断面に斜影した図を示している。First, the principle of aligning the position of the wafer 3 at a location corresponding to the position of the mask 1 using the wafer mark 4 will be explained. FIG. 4 is a diagram illustrating the x-z or y-z cross section of the optical system for the exposure light 8, and the exposure light 8 is a wave 24.
Using a KrF laser beam of 8.4 nm, the projection lens 2 is made of synthetic quartz glass with a focal length of 80 mm and a refractive index of 1.50831, and the magnification degree for reducing and projecting the mask 1 is 115 degrees.
Use the one. If a telecentric arrangement is used in which the aperture 6 is placed at the focal position of the projection lens 2 on the mask side, the distance 11a between the projection lens 2 and the wafer 3 will be 96 mm, and the distance between the projection lens 2 and the mask 11 will be 480 mm. FIG. 5 is an explanatory diagram of an optical system for positioning laser light. He-N with a wavelength of 632.8 nm as a positioning laser
If an e-laser is used, the refractive index of synthetic quartz, which is the lens material of the projection lens 2, is 1.4571, so the focal length of the projection lens 2 also changes greatly from 80 mm to 89 mm, and the mask corresponding to the surface of the wafer 3 The imaging position b' on the first side is also shifted from the position of the mask 1 by 480 mm to 1214 mm. FIG. 5(a) shows an x-z cross-section of the reflected light from the wafer mark 4, and FIG. 5(b) shows a y-z cross-section.

ＩＩｍするウェハマーク４はＸ軸上にあり、格子ピッチ
に垂直な方向は、Ｘ軸すなわち投影レンズ２の光軸とウ
ェハ３との交程ｄの方向におおむね向いているとする。It is assumed that the wafer mark 4 corresponding to IIm is on the X-axis, and the direction perpendicular to the grating pitch is approximately oriented toward the X-axis, that is, the direction of the intersection d between the optical axis of the projection lens 2 and the wafer 3.

ウェハマーク４の格子は第１２図に示すように、ピッチ
ｐの凹凸格子とし、入射するレーザ光と回折する光の角
度を０とすると、ｐｓｉｎθ＝ｍλなる関係がある。こ
こでｍは回折の次数、λは光の波長である。いま、上記
−ど」仁ｔ」−ラジアン）になる。第５図（ｂ）には±
１次回折光が示しである。±１次回折光は投影レンズ２
からｂ′の位置で交叉する。As shown in FIG. 12, the grating of the wafer mark 4 is a concavo-convex grating with a pitch p, and assuming that the angle between the incident laser beam and the diffracted light is 0, there is a relationship p sin θ=mλ. Here, m is the order of diffraction and λ is the wavelength of light. Now, the above-mentioned value becomes -do'rent'-radian). Figure 5(b) shows ±
The first-order diffracted light is shown. ±1st order diffracted light is projected lens 2
intersects at position b'.

±１次回折光の交叉位置すなわちウェハマークの結像位
置をマスク位置にくるようにすることが、ウェハマーク
とマスクマークの相対位置合わせを精度良く行なうのに
必要である。第５図（Ｑ）は第１の光源としての露光々
と第２の光源としての位置合わせ用レーザ光の波長差に
よる投影レンズの色収差を補正するための色収差補正素
子として凹レンズ１４を用いた例を示す、凹レンズはウ
ェハマークの結５像位置をマスク位置にくるようにして
いる。It is necessary to align the intersection position of the ±1st-order diffracted light, that is, the imaging position of the wafer mark, at the mask position in order to accurately align the wafer mark and the mask mark relative to each other. FIG. 5(Q) shows an example in which a concave lens 14 is used as a chromatic aberration correction element to correct chromatic aberration of the projection lens due to the wavelength difference between the exposure laser beam as the first light source and the alignment laser beam as the second light source. The concave lens shown in FIG.

次に本発明の原理を詳細に説明する。Next, the principle of the present invention will be explained in detail.

ウェハマークに周波数Ｖ１ｊ’２の２つの周波数をもつ
レーザ光が照射している場合を考える。Consider a case where a wafer mark is irradiated with laser light having two frequencies, V1j'2.

第６図の４に示したウェハマークを反射した光の位相ψ
は次式のように展開式で表わされる。ただし、δはウェ
ハマークの位置、ｐは格子ピッチ。Phase ψ of the light reflected from the wafer mark shown in 4 in Figure 6
is expressed as an expansion formula as shown below. Here, δ is the position of the wafer mark, and p is the grating pitch.

Ａ□＠　Ａ２．Ａ３は格子形状、溝深さに関係する定数
、 ｐ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｐウェハマ
ークからの光は　ｌｔで表わされ条がこのうち１次の回
折光Ｄ１は次式で表わされる。A□＠ A2. A3 is a constant related to the grating shape and the groove depth, pp The light from the wafer mark is expressed as lt, and the first-order diffracted light D1 among these lines is expressed by the following equation.

２π Ｄｔ＝　ｉ　Ａ４　ｃｏｓ　　　（ｙ−δ）上式では光
の周波数を無視したが、＋１次を周波数シ１．−１次を
周波数ヤ。のものを選ぶようにすると上式は次式となる
。2π Dt= i A4 cos (y−δ) In the above equation, the frequency of light was ignored, but the +1st order is expressed as the frequency 1. -1st order is frequency ya. If you choose the one above, the above equation becomes the following equation.

この±１次回折光を倍率ｍの光学系で結像すると上式と
同様の式となる。ただし、上式のｐ→ｍ　Ｐ　ｒ　δ→
ｍδ、ｙは結像位置での座標に変換するとよい。ここで
は、簡単のために倍率ｍ＝１として説明する。＋１次の
回折光を倍率ｌの光学系で再結像したものの光強度は上
式のｌＤ１＋２で表わされる。When this ±1st-order diffracted light is imaged by an optical system with a magnification of m, a formula similar to the above formula is obtained. However, in the above formula, p→m P r δ→
It is preferable to convert mδ and y into coordinates at the imaging position. Here, for the sake of simplicity, the description will be made assuming that the magnification is m=1. The light intensity of the +1st-order diffracted light reimaged by an optical system with a magnification of 1 is expressed by 1D1+2 in the above equation.

ｐ ±−欣の回折像の結像パターンＩＤ□１２のｙ＝０の部
分の光強度をスリットで選び出し光検知すると 一方、レーザ自身のヘテロダイン信号を基準信号とする
ため、。、レーザの。１２π・・ｔの光とｅ、１２ｉｙ
１ｔの光を干渉させると＝１２πｖａｔ ｌＤｇ１２１ｅｘｐｉ２πｙｌｔ＋ｅ　　　　　　１２
＝２　（１＋ｃｏｓ２π（ｙｌ−ｙ２）ｔ）　　　　　
　　　　　　−’（Ｄが得られる。The light intensity of the y=0 portion of the imaging pattern ID□12 of the diffraction image of p ±- is selected by a slit and detected, while the heterodyne signal of the laser itself is used as the reference signal. , of lasers. 12π...t light and e, 12iy
When 1t of light is interfered with, = 12πvat lDg121expi2πylt+e 12
=2 (1+cos2π(yl-y2)t)
-'(D is obtained.

式（１）のｃｏｓ　（２π（ヤ、−ヤ２）ｔ−土工δ）
とと式（２）のｃｏｓ　２π（ヤ、−ν２）ｔを位相比
較することによりδすなわちウェハマークの位置が検出
できる。式（１）の導出においてｙ＝ｏの光強度をスリ
ットで選び出したが、スリットの幅は光強度を検知する
感度から言えば大きい方が望ましいが、大きすぎると信
号成分が小さくなる。位置Ｙにあるスリットの幅をＷと
するとスリット内に入る光量は次式で与えられる。cos (2π(ya, -ya2)t-earthwork δ) of formula (1)
δ, that is, the position of the wafer mark can be detected by comparing the phases of cos 2π(y, -v2)t in equation (2). In deriving Equation (1), the light intensity of y=o was selected by a slit, but the width of the slit is preferably larger from the viewpoint of sensitivity for detecting light intensity, but if it is too large, the signal component becomes small. Letting the width of the slit at position Y be W, the amount of light entering the slit is given by the following equation.

４π 十−（ｙ−δ）］　　　　　　　　　　　　−■わち、
スリット幅Ｗが概要Ｐ／４の時最大の信号振幅が得られ
る。4π 10−(y−δ)] −■I,
The maximum signal amplitude is obtained when the slit width W is approximately P/4.

上述したように、位相比較によってウェハマークの位置
を求める方法は、位相差δが信号周期１／（シ１−シ２
）の１／１０００の精度で求められるとすると、ウェハ
マークの位置δは（Ｐ／４π）×　　　　　の高精度で
求められることになｏ００ る。As mentioned above, in the method of determining the position of a wafer mark by phase comparison, the phase difference δ is determined by the signal period 1/(shi1-shi2).
), the position δ of the wafer mark can be found with a high precision of (P/4π)×o00.

以上の説明はウェハマークの検出について述べたが、マ
スクマークに同様の格子を作っておくと同様の原理で検
出できることは明らかである。Although the above explanation has been about the detection of wafer marks, it is clear that detection can be performed using the same principle if a similar grid is created for the mask mark.

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。[Example] An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

第１図において、エキシマレーザ、水銀ランプからの露
光光８がコンデンサレンズ３０を通過して、マスク１上
のパターンをウェハ３上に転写する。In FIG. 1, exposure light 8 from an excimer laser or a mercury lamp passes through a condenser lens 30 and transfers a pattern on a mask 1 onto a wafer 3.

ウェハおよびマスクの位置合わせ用レーザとして２周波
をもつレーザ光を発振するゼーマン効果を利用するＨｅ
−Ｎｅレーザ１０を用いる。ウェハマークの検出は次の
ように行なう。ゼーマンレーザ１０から出射したレーザ
光はミラー５−２で反射しマスクの反射面９で反射しウ
ェハ上のウェハマーク４を照射する。ウェハマークから
の回折光は光路を逆進し、マスク反射面の、ミラー５−
３で反射し色収差補正素子として作用する半分けの凹レ
ンズ１４を通過する。凹レンズ１４は第５図（ｃ）です
でに説明したようにウェハマークの結像位置をマスク位
置にくるようにするためのものである。レンズ１５−１
はマスク位置に焦点を有するレンズで、その後側焦点面
に±１次回折光のみを取り出すための空間フィルタ１２
を配置する。He uses the Zeeman effect to oscillate laser light with two frequencies as a laser for aligning wafers and masks.
-Ne laser 10 is used. Wafer mark detection is performed as follows. The laser beam emitted from the Zeeman laser 10 is reflected by the mirror 5-2, reflected by the reflective surface 9 of the mask, and illuminates the wafer mark 4 on the wafer. The diffracted light from the wafer mark travels the optical path backwards and hits the mirror 5- on the mask reflection surface.
3 and passes through a half-half concave lens 14 which acts as a chromatic aberration correcting element. The concave lens 14 is used to bring the image of the wafer mark to the mask position, as already explained with reference to FIG. 5(c). Lens 15-1
is a lens having a focal point at the mask position, and a spatial filter 12 for extracting only the ±1st-order diffracted light on the rear focal plane.
Place.

空間フィルタ１２を出射した±１次回折光はレンズ１５
−２でスリット１８上に結像させ、光検知器１３でその
光強度を検知する。The ±1st-order diffracted light emitted from the spatial filter 12 passes through the lens 15.
-2, an image is formed on the slit 18, and the light intensity is detected by the photodetector 13.

フィルタ１２は第７図、第８図に示すように構成されて
いる。第７図（ａ）に示すように±１次回折光７−１．
７−２はそれぞれの偏光成分が矢印を向くように設定さ
れており、それぞれ図に示すように周波数ν０．ν２を
有している。第７図（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すフィ
ルタ１２は、（ｂ）に示す１２−１．１２−２が線方向
の偏光だけを通過させるためのフィルタで、１２−１は
回折光７−１のν１成分の光、１２−２は回折光７−２
のν２成分の光だけを通過させる。（、）に示す１２−
３はそれぞれの周波数成分の光が光検知器１３上で干渉
するように、±１次回折光の隔たり方向と直交する方向
の偏光成分だけを通過させるためのものであり、（ｄ）
に示す１２−４は０次光および高次回折光を遮断するも
のであり、スリット１２−５によって±１次回折光だけ
を通過させる。第８図はフィルタの別の構成を示したも
のである。第８図（ａ）に示すように±１次回折光の偏
光方向が設定されているとする。第８図（ｂ）はｐｓ分
離プリズム１２−１．１２−２をはり合わせたもので１
２−１は水平方向の偏光（周波数ν２成分の光）を通過
し、１２−２は垂直方向の偏光（周波数シ、成分の光）
を通過させる。ｐｓ分離プリズムを通過した光は±１次
回折光の偏光方向と４５”の角度に設定した偏光子１２
−３を通過し、第８図１２−４のスリット板で０次光お
よび高次回折光を遮断する。The filter 12 is constructed as shown in FIGS. 7 and 8. As shown in FIG. 7(a), ±1st order diffracted light 7-1.
7-2 is set so that each polarized light component faces the arrow, and each has a frequency ν0.7-2 as shown in the figure. It has ν2. In the filter 12 shown in FIGS. 7(b), (c), and (d), 12-1 and 12-2 shown in FIG. Light of the ν1 component of the diffracted light 7-1, 12-2 is the diffracted light 7-2
Only the ν2 component of light is allowed to pass through. 12- shown in (,)
3 is for passing only the polarized light components in the direction orthogonal to the separation direction of the ±1st order diffracted light so that the light of each frequency component interferes on the photodetector 13, (d)
The slit 12-4 shown in FIG. 2 blocks the 0th-order light and the higher-order diffracted light, and allows only the ±1st-order diffracted light to pass through the slit 12-5. FIG. 8 shows another configuration of the filter. Assume that the polarization directions of the ±1st-order diffracted lights are set as shown in FIG. 8(a). Figure 8(b) shows a ps separation prism 12-1 and 12-2 assembled together.
2-1 passes horizontally polarized light (light with frequency ν2 component), and 12-2 passes vertically polarized light (light with frequency ν2 component).
pass. The light passing through the ps separation prism is passed through a polarizer 12 set at an angle of 45” with the polarization direction of the ±1st-order diffracted light.
-3, and the 0th-order light and higher-order diffracted light are blocked by the slit plate shown in FIG. 8, 12-4.

第１図に示すように、ウェハマークを検出した光検知信
号と位置合わせ用レーザからのレーザ光を半透鏡１９で
光検知器２０に導き検出した光検知信号の基準信号との
位相比較を回路２１で行ないウェハ位置を検知する。As shown in FIG. 1, a circuit conducts a phase comparison between the photodetection signal that detects the wafer mark and the laser beam from the alignment laser that is guided to the photodetector 20 by a semi-transparent mirror 19 and the detected photodetection signal with a reference signal. 21 to detect the wafer position.

マスクマークの検出は次のように行なう。ミラー６を矢
印１７の方向に動かし位置合わせレーザ光の光路中にそ
う人するとレーザ光は矢印のごとく進みミラー５−１．
ミラー１６を通過してマスクマーク１１を照射する。マ
スクマークの回折光はミラー５−３で反射し、レンズ１
５−１に導かれる。この時色収差補正素子として半欠け
の凹レンズ内を光は透過しないようにすると、マスクマ
ークの位置はスリットの位置に結像するようにで　・き
、ウェハマークの位置を検出したのと同様の原理でマス
クマークの位置を検出できるようになる。Mask mark detection is performed as follows. When the mirror 6 is moved in the direction of the arrow 17 and placed into the optical path of the positioning laser beam, the laser beam advances in the direction of the arrow 5-1.
The mask mark 11 is irradiated through the mirror 16. The diffracted light of the mask mark is reflected by the mirror 5-3, and the light is reflected by the lens 1.
It leads to 5-1. At this time, if we prevent light from passing through the half-broken concave lens as a chromatic aberration correction element, the mask mark position will be imaged at the slit position, using the same principle as that used to detect the wafer mark position. The position of the mask mark can now be detected.

以上のごとく検出したウェハマーク位置とマスクマーク
位置の情報からウェハとマスクを高精度に位置合わせを
することが可能となる。位置合わせが完了すると露光光
８がマスク１を照射しマスクパターンがウェハに転写さ
れる。この時、位置合わせ用に用いた光学系の一部、図
ではミラ１６等が露光光の一部を遮ぎる時は欠削１７で
示すように動かし退避させることが必要である。It becomes possible to align the wafer and mask with high precision from the information on the wafer mark position and mask mark position detected as described above. When alignment is completed, exposure light 8 irradiates the mask 1 and the mask pattern is transferred to the wafer. At this time, if a part of the optical system used for alignment, such as the mirror 16 in the figure, blocks part of the exposure light, it is necessary to move it as shown by the cutout 17 and retreat it.

第９図はマスクパターン２３として大きなピッチの格子
の中にその格子配列方向と垂直な方向に細かいピッチの
格子２４を配列したものを用いる別の実施例を示す。こ
の場合、位置合わせ用レーザ光２５がマスクマークを照
射すると、マスクマーク内の細かいピッチの格子により
照射方向に光が回折してもどってくるので、第１図のミ
ラー１６のごとく露光光の一部を遮ぎることかなくなり
好都合となる。FIG. 9 shows another embodiment in which, as the mask pattern 23, a grating 24 with a fine pitch is arranged in a grating with a large pitch in a direction perpendicular to the direction in which the grating is arranged. In this case, when the alignment laser beam 25 irradiates the mask mark, the light is diffracted and returned in the irradiation direction by the fine pitch grating within the mask mark. This is convenient because it does not obstruct the area.

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

第１図は本発明の露光装置の一実施例を示す図、第２図
は従来例を示す図、第３図から第６図は本発明の原理を
示す図、第７図、第８図は本発明で用いるフィルタの構
成を示す図、第９図は本発明の別の実施例を示す図であ
る。 箋４后 第７ソ ノー−，５′ 纂？■ ノ２ＪFIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the exposure apparatus of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a conventional example, FIGS. 3 to 6 are diagrams showing the principle of the present invention, and FIGS. 7 and 8. 9 is a diagram showing the configuration of a filter used in the present invention, and FIG. 9 is a diagram showing another embodiment of the present invention. 4th note, 7th sono-, 5' 纂? ■ ノ2J

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、第１の光源からの光をマスクに照射し、投影レンズ
を含む第１の光学系でウェハ上に結像させ、感光材料に
感光させる露光装置において、上記・ウェハ上には格子
パターンからなるウェハマークを上記マスクにも格子パ
ターンからなるマスクマークを配置し、上記第１の光源
と異なる周波数の異なる２つの波長を出射する第２の光
源からの光をウェハマーク、マスクマークをそれぞれに
照射するようにし、上記ウェハマーク、マスクマークか
らの反射光を第２の光学系で光検知器上に結像させ、上
記第２の光学系のフーリエ面に上記反射光の±１次回折
光を取り出すフィルタ、上記光検知器前の結像面にスリ
ットを設けたことを特徴とする露光装置。 ２、上記第２の光学系においてマスクマークおよびウェ
ハマークを同一のスリット上に結像させるようにマスク
マークからの反射光およびウェハマークからの反射光を
分離して色収差補正光学素子を設けたことを特徴とする
第１請求項記載の露光装置。 ３、上記、第２の光源は偏光状態が異なる２つの波長で
出射し、上記フィルタはウェハマーク、マスクマークか
らの±１次回折光を選び出すと共に偏光状態を弁別する
ために、互いに直交して配置した２個のｐｓ分離偏光プ
リズムを用いることを特徴とする第１請求項記載の露光
装置。 ４、上記ウェハマークあるいはマスクマークからスリッ
トに至る光学系の倍率をｍとし、マスクマークあるいは
ウェハマークの格子ピッチをｐとすると該スリット幅を
概略ｍｐ／４としたことを特徴とする第１請求項記載の
露光装置。[Scope of Claims] 1. An exposure apparatus that irradiates a mask with light from a first light source, forms an image on a wafer with a first optical system including a projection lens, and exposes a photosensitive material to the wafer. A wafer mark made of a lattice pattern is placed on the upper part of the wafer mark, and a mask mark made of a lattice pattern is placed on the above mask, and light from a second light source that emits two wavelengths having different frequencies from the first light source is used as the wafer mark. , the mask marks are respectively irradiated, the reflected light from the wafer mark and the mask mark is imaged on a photodetector by a second optical system, and the reflected light is projected onto the Fourier plane of the second optical system. An exposure apparatus comprising: a filter for extracting the ±1st-order diffracted light; and a slit provided on an imaging plane in front of the photodetector. 2. In the second optical system, a chromatic aberration correcting optical element is provided to separate the reflected light from the mask mark and the reflected light from the wafer mark so that the mask mark and the wafer mark are imaged on the same slit. An exposure apparatus according to claim 1, characterized in that: 3. The above-mentioned and second light sources emit light at two wavelengths with different polarization states, and the above-mentioned filters are arranged orthogonally to each other in order to select the ±1st-order diffracted light from the wafer mark and mask mark and to discriminate the polarization state. 2. The exposure apparatus according to claim 1, wherein two ps separation polarizing prisms are used. 4. The first claim characterized in that, where the magnification of the optical system from the wafer mark or mask mark to the slit is m, and the grating pitch of the mask mark or wafer mark is p, the slit width is approximately mp/4. Exposure device described in Section 2.