JP2001267211A - Position detecting method and apparatus, and exposure method and apparatus using the position detecting method - Google Patents
Position detecting method and apparatus, and exposure method and apparatus using the position detecting methodInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 回折格子状マークの非対称性による位置検出
誤差を低減し、被検物の位置合わせを高精度に行う。
【解決手段】 互いに周波数が異なる2光束L03及び
L30をウエハ上に形成された回折格子状マークWMに
対して所定の入射角で入射させ、回折格子マークWMか
ら発生する±3次回折光を光電検出器33により検出す
る。次に、2光束L03及びL30の入射角とは異なる
所定の入射角で、互いに周波数が異なる2光束L04及
びL40を回折格子状マークWMに対して入射させ、回
折格子状マークから発生する±4次回折光を光電検出器
33により検出する。±3次回折光を検出して得られる
ビート信号と±4次回折光を検出して得られるビート信
号とに基づいて、回折格子マークWMの断面形状の非対
称性による検出誤差を補正し、ウエハの位置合わせを行
う。
(57) [Problem] To reduce a position detection error due to asymmetry of a diffraction grating mark, and perform positioning of a test object with high accuracy. SOLUTION: Two light beams L03 and L30 having different frequencies are incident on a diffraction grating mark WM formed on a wafer at a predetermined incident angle, and ± 3rd-order diffraction light generated from the diffraction grating mark WM is photoelectrically detected. Detected by the detector 33. Next, two beams L04 and L40 having different frequencies from each other are made incident on the diffraction grating mark WM at a predetermined angle of incidence different from the incidence angles of the two light beams L03 and L30, and ± 4 generated from the diffraction grating mark. Next-order diffracted light is detected by the photoelectric detector 33. Based on the beat signal obtained by detecting the ± 3rd-order diffracted light and the beat signal obtained by detecting the ± 4th-order diffracted light, the detection error due to the asymmetry of the sectional shape of the diffraction grating mark WM is corrected, and the position of the wafer is corrected. Perform alignment.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ヘテロダイン干渉
方式の位置検出方法及び位置検出装置に関し、例えば半
導体素子、液晶表示素子、撮像素子(CCD等)、又は
薄膜磁気ヘッド等を製造するためのフォトリソグラフィ
工程においてマスクのパターンを感光性基板上に露光す
るために使用される露光装置のアライメント系に使用し
て好適なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heterodyne interference type position detecting method and position detecting apparatus, and more particularly to a photodetector for manufacturing a semiconductor device, a liquid crystal display device, an image pickup device (such as a CCD), or a thin film magnetic head. It is suitable for use in an alignment system of an exposure apparatus used for exposing a mask pattern on a photosensitive substrate in a lithography process.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体素子等の微細パターンを形成する
ために、マスクとしてのレチクル(又はフォトマスク
等)のパターンを投影光学系を介して感光基板としての
ウエハ(又はガラスプレート等)上に転写するステッパ
ー等の投影露光装置、又はレチクルのパターンを直接ウ
エハ上に転写するプロキシミティ方式の露光装置等の露
光装置が使用されている。例えば半導体素子はウエハ上
に多数層の回路パターンを所定の位置関係で積み重ねて
形成されるため、ウエハ上の2層目以降に回路パターン
を転写する際には、それまでに形成されている各ショッ
ト領域内の回路パターンとこれから転写するレチクルの
パターンとの位置合わせ(アライメント)を高精度に行
う必要がある。2. Description of the Related Art In order to form a fine pattern of a semiconductor device or the like, a pattern of a reticle (or a photomask or the like) as a mask is transferred onto a wafer (or a glass plate or the like) as a photosensitive substrate via a projection optical system. An exposure apparatus such as a projection exposure apparatus such as a stepper or a proximity type exposure apparatus for directly transferring a reticle pattern onto a wafer is used. For example, since a semiconductor element is formed by stacking a large number of circuit patterns on a wafer in a predetermined positional relationship, when a circuit pattern is transferred to the second and subsequent layers on the wafer, each of the previously formed circuit patterns is formed. It is necessary to perform high-accuracy alignment (alignment) between the circuit pattern in the shot area and the reticle pattern to be transferred from now on.
【0003】このため、従来よりレチクルとウエハとを
高精度に位置合わせするため、レチクル及びウエハ上に
設けられた回析格子状のマーク(アライメントマーク)
に2本の位置検出光を所定の2方向から照射し、発生し
た2つの回析光より得られる干渉光の位相から、マーク
の位置を計測するLIA(Laser Interferometric Alig
nment )方式のアライメント装置が使用されてきた。[0003] Conventionally, a diffraction grating mark (alignment mark) provided on a reticle and a wafer has been conventionally used to position the reticle and the wafer with high accuracy.
LIA (Laser Interferometric Alig) that irradiates two position detection lights from two directions in two directions and measures the position of the mark from the phase of the interference light obtained from the two generated diffraction lights.
nment) type alignment devices have been used.
【0004】このLIA方式のアライメント装置には、
マークの格子の周期方向に対して±N次方向から位置検
出光を照射し、発生した干渉光(両入射光の±N次回折
光の合成光束:Nは自然数)を受光する方式(以下、
「±N次光検出方式」と呼ぶ。)と、マークの格子の周
期方向に対して±N/2次方向から位置検出光を照射
し、一方の入射光(第1の入射光)の0次光と他方の入
射光(第2の入射光)のN次回折光との合成光束と、第
2の入射光の0次回折光と第1の入射光のN次回折光と
の合成光束とを独立に受光する方式(以下、「0−N次
光検出方式」と呼ぶ。)とがある。[0004] This LIA type alignment apparatus includes:
A method of irradiating position detection light from the ± N-order direction with respect to the periodic direction of the mark grating and receiving the generated interference light (a composite light beam of ± N-order diffracted light of both incident lights: N is a natural number)
This is referred to as “± N-order light detection method”. ) And position detection light from the ± N / 2-order directions with respect to the period direction of the mark lattice, and the 0th-order light of one incident light (first incident light) and the other incident light (second incident light). A method of independently receiving a combined light beam of the N-th order diffracted light of the second incident light and the N-th order diffracted light of the first incident light (hereinafter, “0-N”). Next light detection method ").
【0005】また、LIA方式のアライメント装置は、
2つの位置検出光の周波数を同一にしたホモダイン方式
と、2つの位置検出光に一定の周波数差を持たせたヘテ
ロダイン方式とに大別され、上述の±N次光検出方式及
び0−N次光検出方式は、両者ともヘテロダイン方式及
びホモダイン方式の何れの方式でも使用することができ
る。[0005] The LIA type alignment apparatus is
It is roughly classified into a homodyne system in which the frequencies of the two position detection lights are the same and a heterodyne system in which the two position detection lights have a certain frequency difference. As the light detection system, both of the heterodyne system and the homodyne system can be used.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記の如く従来の露光
装置ではレチクルとウエハとを高精度に位置合わせする
ため、LIA方式等のアライメント装置を使用してい
た。しかしながら、アライメントマークは、ウエハ等の
表面に微少な段差を持って形成されており、半導体製造
工程におけるエッチングやスパッタ等のウエハプロセス
等によって、アライメントマークの断面形状が非対称に
なる場合には、このマークの非対称性により位置検出精
度が低下する不都合があった。As described above, in the conventional exposure apparatus, an alignment apparatus such as an LIA method has been used to align the reticle and the wafer with high accuracy. However, the alignment mark is formed with a small step on the surface of the wafer or the like, and when the cross-sectional shape of the alignment mark becomes asymmetric due to a wafer process such as etching or sputtering in a semiconductor manufacturing process, this alignment mark is formed. There is a disadvantage that the position detection accuracy is reduced due to the asymmetry of the mark.
【0007】このため、複数波長の光を位置検出光とし
て用いることにより、マークの非対称性による検出誤差
を低減する方法が、特開平9−219362号公報にお
いて開示されている。また、WO98/39689号公
報において、ホモダイン方式で互いに次数の異なる複数
の位置検出光を用いることにより、マークの非対称性に
よる検出誤差を低減する方法が提案されている。For this reason, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-219362 discloses a method for reducing detection errors due to mark asymmetry by using light of a plurality of wavelengths as position detection light. In addition, WO 98/39689 proposes a method of reducing a detection error due to mark asymmetry by using a plurality of position detection light beams having different orders in a homodyne system.
【0008】しかしながら、特開平9−219362号
公報の複数波長の光を位置検出光として用いる方法で
は、例えば±1次回折光等の単一の次数による検出しか
行われないため、CMP(Chemical Mechanical Polish
ing:化学機械研磨)等の処理が施された低段差のウエハ
のアライメントを行う場合には、マークの非対称性によ
る影響を受けやすいという不都合があった。However, in the method of using light of a plurality of wavelengths as position detection light disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-219362, only a single order such as ± 1st-order diffracted light is detected.
ing: chemical mechanical polishing) when performing alignment of a low-step wafer, there is a disadvantage that the wafer is easily affected by mark asymmetry.
【0009】また、ホモダイン方式で互いに次数の異な
る複数の位置検出光を用いる方法では、使用する位置検
出光の次数の種類の数と同じ数の検出器を備える必要が
あり、装置の構成が複雑になる不都合があった。また、
構成上の理由から±N次光検出方式でしか使用できず、
±N次光検出方式は0−N次光検出方式に比べて信号強
度が極端に小さくなるため、十分な検出精度が得られな
い恐れもあった。In the method of using a plurality of position detection lights having different orders from each other in the homodyne method, it is necessary to provide the same number of detectors as the number of types of position detection light to be used, which complicates the configuration of the apparatus. There was an inconvenience. Also,
For configuration reasons, it can only be used with ± Nth order light detection method,
Since the signal intensity of the ± Nth-order light detection method is extremely small as compared with the 0-Nth-order light detection method, sufficient detection accuracy may not be obtained.
【0010】本発明は斯かる点に鑑み、簡単な構成で、
且つ回折格子状マークの非対称性による位置検出誤差を
低減して被検物の位置合わせを高精度に行うことができ
る位置検出方法を提供することを目的とする。更に、本
発明はそのような位置検出方法を実施できる位置検出装
置、並びにそのような位置検出方法を用いた露光方法及
び装置を提供することをも目的とする。In view of the above, the present invention has a simple configuration,
It is another object of the present invention to provide a position detection method capable of reducing a position detection error due to asymmetry of a diffraction grating mark and performing alignment of a test object with high accuracy. Still another object of the present invention is to provide a position detecting device capable of performing such a position detecting method, and an exposure method and an apparatus using such a position detecting method.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明による位置検出方
法は、物体(1,4)上に形成されたマーク(RM,W
M)の位置を計測する位置検出方法であって、所定波長
を有する第1の2光束(L03,L30)を、そのマー
クに対して、異なる2方向から第1の入射角θ1で入射
せしめ、その所定波長を有し、その第1の2光束とは異
なる第2の2光束(L04,L40)を、そのマークに
対して、異なる2方向からその第1の入射角とは異なる
第2の入射角θ2で入射せしめ、その第1及び第2の2
光束の入射によりそのマークからそれぞれ発生した回折
ビームに基づいて、そのマークの位置情報を求めるもの
である。According to the position detecting method of the present invention, a mark (RM, W) formed on an object (1, 4) is formed.
M) is a position detecting method for measuring the position, wherein a first two light beams (L03, L30) having a predetermined wavelength are made to enter the mark from two different directions at a first incident angle θ1, A second two light beams (L04, L40) having the predetermined wavelength and different from the first two light beams are transmitted to the mark in two different directions from the first incident angle different from the first incident angle. Incident at an incident angle θ2, and the first and second
The position information of the mark is obtained based on the diffracted beams generated from the mark due to the incidence of the light beam.
【0012】斯かる本発明によれば、一例として、その
第1の2光束の入射によりそのマークから発生した所定
次数の回折ビーム同士の第1干渉ビームを検出し、その
第2の2光束の入射によりそのマークから発生したその
所定次数とは異なる次数の回折ビーム同士の第2干渉ビ
ームを検出する。LIA方式でマークの位置検出を行う
場合、そのマークの断面形状の非対称性による検出誤差
は、一般に検出する干渉ビームの次数が高い程小さくな
る。従って、例えば予めシミュレーション又は実験によ
り干渉ビームの次数と検出誤差との関係を求め、この関
係からそのマークの非対称性による検出誤差を推定して
補正することによって、そのマークの非対称性による検
出誤差を低減することができ、ひいてはその物体の位置
合わせを高精度に行うことができる。According to the present invention, as an example, a first interference beam between diffracted beams of a predetermined order generated from the mark due to the incidence of the first two light beams is detected, and the second two light beams are detected. A second interference beam generated from the mark by the incident light and having a different order from the predetermined order is detected. When the position of a mark is detected by the LIA method, the detection error due to the asymmetry of the cross-sectional shape of the mark generally decreases as the order of the detected interference beam increases. Therefore, for example, the relationship between the order of the interference beam and the detection error is obtained in advance by simulation or experiment, and the detection error due to the asymmetry of the mark is estimated and corrected from this relationship, so that the detection error due to the asymmetry of the mark is reduced. Therefore, the position of the object can be accurately adjusted.
【0013】また、その第1の2光束の入射によりその
マークから発生した回折ビームとその第2の2光束の入
射によりそのマークから発生した回折ビームとは、同一
の光電検出器を用いて検出することができ、装置の構成
が簡単になる利点もある。また、それらの各干渉ビーム
を構成する回折ビームの次数、その干渉ビームに基づく
信号のSN比、又はその信号の強度に基づいて、その第
1干渉ビームとその第2干渉ビームとのうちのいずれか
一方を選択し、この選択された干渉ビームの検出結果に
基づいて、そのマークの位置情報を求めることが望まし
い。この場合には、マークの非対称性による検出誤差を
より高精度に補正することができ、その物体の位置合わ
せをより高精度に行うことができる。Further, a diffracted beam generated from the mark by the incidence of the first two light beams and a diffracted beam generated from the mark by the incidence of the second two light beams are detected by using the same photoelectric detector. This has the advantage that the configuration of the device can be simplified. Further, based on the order of the diffracted beams constituting each of the interference beams, the S / N ratio of a signal based on the interference beam, or the strength of the signal, any one of the first interference beam and the second interference beam is used. It is desirable to select one of them and to obtain the position information of the mark based on the detection result of the selected interference beam. In this case, the detection error due to the asymmetry of the mark can be corrected with higher accuracy, and the positioning of the object can be performed with higher accuracy.
【0014】また、その第1の2光束をそのマークに入
射させた状態と、その第2の2光束をそのマークに入射
させた状態とを時間的に切り換えることことが望まし
い。この場合には、例えば同一の音響光学素子を使用し
てその第1及び第2の2光束を生成することができ、装
置の構成が簡単になる利点がある。また、その第1の2
光束と前記その第2の2光束とを空間的に分離すること
が望ましい。この場合にも、例えば同一の音響光学素子
を使用してその第1及び第2の2光束を生成することが
でき、装置の構成が簡単になる利点がある。It is desirable to temporally switch between a state in which the first two light beams enter the mark and a state in which the second two light beams enter the mark. In this case, for example, the first and second two light beams can be generated using the same acousto-optic element, and there is an advantage that the configuration of the device is simplified. Also, the first 2
It is desirable to spatially separate the light beam and the second two light beams. Also in this case, for example, the first and second two light beams can be generated using the same acousto-optic element, and there is an advantage that the configuration of the device is simplified.
【0015】次に、本発明による露光方法は、露光ビー
ムを用いて物体(4)上に所定パターンを形成する露光
方法であって、本発明の位置検出方法により検出された
マーク(WM)の位置情報に基づいて、その物体の位置
合わせを行い、その位置合わせが行われたその物体上に
その所定パターンを露光するものである。斯かる本発明
によれば、本発明の位置検出方法によりそのマークの位
置情報を検出するため、その物体の位置合わせを高精度
に行うことができ、その所定パターンをその物体上に高
精度に露光することができる。Next, an exposure method according to the present invention is an exposure method for forming a predetermined pattern on an object (4) using an exposure beam, and is a method for detecting a mark (WM) detected by the position detecting method according to the present invention. The positioning of the object is performed based on the position information, and the predetermined pattern is exposed on the aligned object. According to the present invention, since the position information of the mark is detected by the position detection method of the present invention, the positioning of the object can be performed with high accuracy, and the predetermined pattern can be accurately positioned on the object. Can be exposed.
【0016】次に、本発明による位置検出装置は、物体
(1,4)上に形成されたマーク(RM,WM)の位置
を計測する位置検出装置であって、所定波長を有する第
1の2光束(L03,L30)と、その所定波長を有す
る第2の2光束(L04,L40)とを生成する2光束
生成手段(10〜13,17,60)と、その第1及び
第2の2光束を、そのマークに対して異なる2方向から
入射せしめる照射手段(18a,18b,21,22,
26,27,37,38,3)と、その第1及び第2の
2光束の照射によりそのマークから発生した回折ビーム
を検出する検出手段(33,36)とを有し、その第1
の2光束は、そのマークに対するその第2の2光束の入
射角とは異なる入射角で、そのマークに入射するもので
ある。斯かる本発明の位置検出装置によれば、本発明の
位置検出方法を実施することができる。Next, a position detecting device according to the present invention is a position detecting device for measuring the position of a mark (RM, WM) formed on an object (1, 4), and comprises a first detecting device having a predetermined wavelength. Two light beam generating means (10 to 13, 17, 60) for generating two light beams (L03, L30) and a second two light beams (L04, L40) having the predetermined wavelengths, and first and second light beams; Irradiation means (18a, 18b, 21, 22, 22) for making two light beams enter the mark from two different directions.
26, 27, 37, 38, 3) and detection means (33, 36) for detecting a diffraction beam generated from the mark by irradiation of the first and second two light beams.
Are incident on the mark at an incident angle different from the incident angle of the second two light beams on the mark. According to the position detecting device of the present invention, the position detecting method of the present invention can be implemented.
【0017】また、本発明による露光装置は、露光ビー
ムを用いて物体(4)上に所定パターンを形成する露光
装置であって、本発明の位置検出装置により検出された
マーク(WM)の位置情報に基づいて、その物体の位置
合わせを行い、その位置合わせが行われたその物体上に
その所定パターンを露光するものである。斯かる本発明
によれば、本発明の位置検出装置によりその物体の位置
合わせを高精度に行うことができ、その所定パターンを
その物体上に高精度に露光することができる。An exposure apparatus according to the present invention is an exposure apparatus for forming a predetermined pattern on an object (4) by using an exposure beam, and the position of a mark (WM) detected by the position detecting apparatus according to the present invention. The position of the object is aligned based on the information, and the predetermined pattern is exposed on the aligned object. According to the present invention, the position of the object can be accurately adjusted by the position detection device of the present invention, and the predetermined pattern can be exposed on the object with high accuracy.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施の形態
につき図面を参照して説明する。本例は、ステッパー型
の投影露光装置に備えられたTTR(スルー・ザ・レチ
クル)方式で、且つヘテロダイン干渉方式のアライメン
ト系に本発明を適用したものである。図1は、本例の投
影露光装置を示し、この図1において、2次元的に移動
自在なレチクルステージ2上にレチクル1が保持されて
いる。レチクル1のパターン面には転写用の回路パター
ンが形成され、そのパターン面上のその回路パターンの
近傍にアライメントマーク(レチクルマーク)としての
回折格子マークRMが形成されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, the present invention is applied to an alignment system of a TTR (through the reticle) system provided in a stepper type projection exposure apparatus and of a heterodyne interference system. FIG. 1 shows a projection exposure apparatus of the present embodiment. In FIG. 1, a reticle 1 is held on a reticle stage 2 which is movable two-dimensionally. A circuit pattern for transfer is formed on the pattern surface of the reticle 1, and a diffraction grating mark RM as an alignment mark (reticle mark) is formed on the pattern surface near the circuit pattern.
【0019】そして、レチクル1の斜め上方に照明光学
系40が配置され、露光時には、照明光学系40からの
露光光が、レチクル1の上方に45゜の傾斜角で斜設さ
れたダイクロイックミラー6により下方へ反射されて、
レチクル1上の回路パターンを均一な照度分布で照明す
る。その露光光のもとでレチクル1上の回路パターン
は、投影光学系3を介して所定の投影倍率βでウエハ4
上の各ショット領域に投影露光される。ウエハ4の表面
にはフォトレジストが塗布され、その表面は投影光学系
3に関してレチクル1のパターン面と共役な面に保持さ
れている。また、ウエハ4上の各ショット領域の近傍に
は、それぞれレチクル1上の回折格子マークRMと同様
のアライメントマーク(ウエハマーク)としての回折格
子マークWMが形成されている。以下、投影光学系3の
光軸に平行にz軸を取り、z軸に垂直な平面内で図1の
紙面に平行にx軸を、図1の紙面に垂直にy軸を取って
説明する。An illumination optical system 40 is disposed obliquely above the reticle 1, and at the time of exposure, exposure light from the illumination optical system 40 emits dichroic mirrors 6 inclined at an angle of 45 ° above the reticle 1. Is reflected downward by
The circuit pattern on the reticle 1 is illuminated with a uniform illuminance distribution. Under the exposure light, the circuit pattern on the reticle 1 is projected through the projection optical system 3 to the wafer 4 at a predetermined projection magnification β.
Each of the upper shot areas is projected and exposed. A photoresist is applied to the surface of the wafer 4, and the surface is held on a plane conjugate with the pattern surface of the reticle 1 with respect to the projection optical system 3. In the vicinity of each shot area on the wafer 4, a diffraction grating mark WM as an alignment mark (wafer mark) similar to the diffraction grating mark RM on the reticle 1 is formed. In the following description, the z-axis is taken in parallel with the optical axis of the projection optical system 3, the x-axis is taken in a plane perpendicular to the z-axis, parallel to the plane of FIG. 1, and the y-axis is taken perpendicular to the plane of FIG. .
【0020】ウエハ4は、ステップ・アンド・リピート
方式でx方向、y方向に2次元的に移動するウエハステ
ージ5上に保持され、ウエハ4上の1つのショット領域
に対するレチクル1のパターンの転写露光が完了する
と、ウエハ4上の次の露光対象のショット領域が投影光
学系3の露光フィールドにステッピングされる。レチク
ルステージ2及びウエハステージ5におけるx方向、y
方向及び回転方向(θ方向)の位置を独立に検出するた
めの不図示の干渉計が各ステージに設けられており、各
方向における各ステージの駆動は付属の駆動モータによ
り行われる。The wafer 4 is held on a wafer stage 5 which moves two-dimensionally in the x and y directions in a step-and-repeat manner, and transfers and exposes a pattern of the reticle 1 to one shot area on the wafer 4. Is completed, the next shot area to be exposed on the wafer 4 is stepped to the exposure field of the projection optical system 3. X direction in reticle stage 2 and wafer stage 5, y
Each stage is provided with an interferometer (not shown) for independently detecting the position in the direction and the rotational direction (θ direction), and each stage is driven by an attached drive motor in each direction.
【0021】一方、回折格子マークRM及びWMの位置
を検出するためのアライメント光学系が、ダイクロイッ
クミラー6の上方に設けられている。このアライメント
光学系において、光源10は、露光光とは異なる広帯域
の光を供給するキセノン(Xe)ランプ又はハロゲンラ
ンプ等の白色光源である。光源10からの白色光は、口
径可変な可変絞り11及びコンデンサレンズ12を介す
ることにより平行光束に変換された後、所定の波長域の
光を抽出するバンドパスフィルタ13を介して光束Lと
して第1の音響光学素子(以下、「AOM」と呼ぶ。)
17に入射する。第1のAOM17は、周波数f1の高
周波信号SF1で駆動されており、AOM17からは光
束Lの0次光L0及び異方ブラッグ回折によりf1で周
波数変調された1次回折光L3が射出される。On the other hand, an alignment optical system for detecting the positions of the diffraction grating marks RM and WM is provided above the dichroic mirror 6. In this alignment optical system, the light source 10 is a white light source such as a xenon (Xe) lamp or a halogen lamp that supplies broadband light different from the exposure light. The white light from the light source 10 is converted into a parallel light beam through a variable aperture 11 and a condenser lens 12 having a variable aperture, and then converted into a light beam L through a bandpass filter 13 that extracts light in a predetermined wavelength range. 1 acousto-optic element (hereinafter, referred to as “AOM”)
It is incident on 17. The first AOM 17 is driven by a high-frequency signal SF1 having a frequency f1, and the AOM 17 emits a zero-order light L0 of the light beam L and a first-order diffracted light L3 frequency-modulated by f1 by anisotropic Bragg diffraction.
【0022】その後、0次光L0及び1次回折光L3
は、レンズ18a、ミラー20、レンズ18bを経て、
周波数f2の高周波信号SF2で駆動された第2のAO
M60に入射する。このとき、レンズ18a及び18b
よりなるリレー光学系18a,18bに関して、AOM
17の超音波作用領域の中心とAOM60の超音波作用
領域の中心とは共役である。また、リレー光学系18
a,18b内に配置された空間フィルタ19により、第
1のAOM17からの0次光L0及び1次回折光L3以
外の光束が遮断されるようになっている。Thereafter, the zero-order light L0 and the first-order diffracted light L3
Passes through the lens 18a, the mirror 20, and the lens 18b,
The second AO driven by the high frequency signal SF2 having the frequency f2
It is incident on M60. At this time, the lenses 18a and 18b
The relay optical systems 18a and 18b
The center of the ultrasonic operation region of No. 17 and the center of the ultrasonic operation region of the AOM 60 are conjugate. Also, the relay optical system 18
Light beams other than the zero-order light L0 and the first-order diffracted light L3 from the first AOM 17 are cut off by the spatial filter 19 arranged in each of the first and second AOMs 17a and 18b.
【0023】また、リレー光学系18a,18bでの反
転投影、及びミラー20での反転を考慮して、AOM6
0はAOM17の場合と逆方向に高周波信号SF2で駆
動されている。この結果、0次光L0のAOM60での
異方ブラッグ回折によってf2で周波数変調された1次
回折光(以下、単に「光束」と呼ぶ。)L03、及び1
次回折光L3のAOM60における0次光(以下、単に
「光束」と呼ぶ。)L30が、異なる方向に射出され
る。光束L30及び光束L03は共に図1の紙面に垂直
な方向に偏光しているため、光束L30及び光束L03
を干渉させることによって、周波数(f1−f2)のヘ
テロダインビームが得られる。Considering the reverse projection by the relay optical systems 18a and 18b and the reverse by the mirror 20, the AOM 6
0 is driven by the high-frequency signal SF2 in the direction opposite to the case of the AOM 17. As a result, the first-order diffracted light (hereinafter, simply referred to as “light flux”) L03 and 1 that is frequency-modulated at f2 by the anisotropic Bragg diffraction of the 0th-order light L0 at the AOM 60.
Zero-order light (hereinafter simply referred to as “light flux”) L30 in the AOM 60 of the second-order diffracted light L3 is emitted in different directions. Since both the light beam L30 and the light beam L03 are polarized in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1, the light beam L30 and the light beam L03
, A heterodyne beam of the frequency (f1-f2) is obtained.
【0024】そして、光束L30及び光束L03はそれ
ぞれレンズ21、及び空間フィルタ61を経て、ビーム
スプリッタ22により2分割される。ビームスプリッタ
22を透過した光束L03及び光束L30はレンズ23
により集光され、この集光位置に設けられた参照用の回
折格子24上には、ピッチ方向に沿って流れる干渉縞が
形成される。そして、この回折格子24を介した回折光
がフォトダイオード等からなる光電検出器25にて参照
用の光ビート信号として光電検出される。The light beam L30 and the light beam L03 pass through the lens 21 and the spatial filter 61, respectively, and are split into two by the beam splitter 22. The light beam L03 and the light beam L30 transmitted through the beam splitter 22 are
Then, interference fringes flowing along the pitch direction are formed on the reference diffraction grating 24 provided at the focusing position. The diffracted light passing through the diffraction grating 24 is photoelectrically detected as a reference optical beat signal by a photoelectric detector 25 including a photodiode or the like.
【0025】一方、ビームスプリッタ22で反射された
光束L03及び光束L30は、レンズ26a,26bよ
りなるリレー光学系26、リレーレンズ27、ビームス
プリッタ28、平行平面板37を通過する。この平行平
面板37は、投影光学系3の瞳共役位置又はその近傍
に、アライメント光学系の光軸に対して傾角可変に設け
られ、テレセントリック性を維持するための機能を有す
る。平行平面板37を通過した光束L03及び光束L3
0は、対物レンズ38、ダイクロイックミラー6を介し
て、所定の交差角を持つ2方向からレチクル1上の回折
格子マークRMを照明する。On the other hand, the light beam L03 and the light beam L30 reflected by the beam splitter 22 pass through a relay optical system 26 including lenses 26a and 26b, a relay lens 27, a beam splitter 28, and a plane parallel plate 37. The parallel plane plate 37 is provided at or near the pupil conjugate position of the projection optical system 3 so as to be tiltable with respect to the optical axis of the alignment optical system, and has a function of maintaining telecentricity. Light beam L03 and light beam L3 that have passed through parallel plane plate 37
Numeral 0 illuminates the diffraction grating mark RM on the reticle 1 from two directions having a predetermined intersection angle via the objective lens 38 and the dichroic mirror 6.
【0026】これにより、回折格子マークRM上には、
ピッチ方向に沿って流れる干渉縞が形成され、回折格子
マークRMの法線方向(投影光学系3の光軸方向)に、
光束L03の−3次回折光と、光束L30の+3次回折
光とがそれぞれ発生する。そして、光束L03及び光束
L30が回折格子マークRMを2方向から照明するとき
の交差角は、回折格子マークRMのピッチをPRM、光
源10から供給される光の基準波長をλ0、光束L03
又は光束L30の回折格子マークRMに対する入射角を
θRMとするとき、次の関係を満足するように設定され
ている。Thus, on the diffraction grating mark RM,
Interference fringes flowing along the pitch direction are formed, and in the normal direction of the diffraction grating mark RM (the optical axis direction of the projection optical system 3),
A -3rd order diffracted light of the light beam L03 and a + 3rd order diffracted light of the light beam L30 are generated. The crossing angles when the light beams L03 and L30 illuminate the diffraction grating mark RM from two directions are as follows: the pitch of the diffraction grating mark RM is PRM; the reference wavelength of the light supplied from the light source 10 is λ0;
Alternatively, when the incident angle of the light beam L30 with respect to the diffraction grating mark RM is θRM, the setting is made so as to satisfy the following relationship.
【0027】 PRM・sinθRM=3λ0 …(1) これにより、回折格子マークRMから発生する±3次回
折光は、再びダイクロイックミラー6、対物レンズ3
8、平行平面板37を通過して、ビームスプリッター2
8で反射された後、レンズ29及びビームスプリッター
30を介して、視野絞り34に達する。PRM · sin θRM = 3λ0 (1) Accordingly, the ± 3rd-order diffracted light generated from the diffraction grating mark RM is again converted into the dichroic mirror 6 and the objective lens 3
8. After passing through the parallel plane plate 37, the beam splitter 2
After being reflected at 8, the light reaches a field stop 34 via a lens 29 and a beam splitter 30.
【0028】この視野絞り34は、レチクル1と共役な
位置に設けられ、具体的には、図3(a)の斜線部で示
す如く、レチクル1の回折格子マークRMからの回折光
のみを通過させるように、回折格子マークRMと共役な
位置に開口部SRMが設けられている。視野絞り34を
通過した回折格子マークRMからの回折光は、0次回折
光を遮光する空間フィルタ35によりフィルタリングさ
れて、±3次回折光のみが光電検出器36に達し、この
光電検出器36にてレチクル1の位置情報を含んだ光ビ
ート信号が光電検出される。The field stop 34 is provided at a position conjugate with the reticle 1. Specifically, as shown by the hatched portion in FIG. 3A, only the diffracted light from the diffraction grating mark RM of the reticle 1 passes. An opening SRM is provided at a position conjugate with the diffraction grating mark RM so as to allow the opening. The diffracted light from the diffraction grating mark RM that has passed through the field stop 34 is filtered by a spatial filter 35 that blocks the 0th-order diffracted light, and only the ± 3rd-order diffracted light reaches the photoelectric detector 36. An optical beat signal including the position information of the reticle 1 is photoelectrically detected.
【0029】さて、光束L03及び光束L30は、レチ
クル上の回折格子マークRMを照明するが、レチクル1
には、図2(a)に示す如く、回折格子マークRMと並
列的にアライメント光用の透過窓P0が設けられてお
り、図2(b)に示す如く、ウエハ4上でその透過窓P
0に対応する位置に、回折格子マークWMが形成されて
いる。Now, the light beam L03 and the light beam L30 illuminate the diffraction grating mark RM on the reticle.
2A, a transmission window P0 for alignment light is provided in parallel with the diffraction grating mark RM, as shown in FIG. 2A, and the transmission window P0 on the wafer 4 as shown in FIG.
A diffraction grating mark WM is formed at a position corresponding to 0.
【0030】図1において、レチクル1の透過窓P0を
通過した光束L03及び光束L30の一部は、投影光学
系3を介して、ウエハ4上の回折格子マークWMを所定
の交差角を持った2方向から照明し、これにより回折格
子マークWM上には、ピッチ方向に沿って流れる干渉縞
が形成される。回折格子マークWMの法線方向(投影光
学系3の光軸方向)には、光束L03の−3次回折光
と、光束L30の+3次回折光とがそれぞれ発生する。
回折格子マークWMから発生する±3次回折光は、再び
投影光学系3、透過窓P0(図2(a)参照)、ダイク
ロイックミラー6、対物レンズ38、平行平面板37を
通過してビームスプリッタ28で反射された後、レンズ
29、ビームスプリッタ30を経て視野絞り31に達す
る。この視野絞り31は、ウエハ4と共役な位置に設け
られており、具体的には、図3(b)の斜線部で示す如
く、ウエハ4上の回折格子マークWMからの回折光のみ
を通過させるように、回折格子マークWMと共役な位置
に開口部SWMが設けられている。In FIG. 1, the light beam L03 and a part of the light beam L30 that have passed through the transmission window P0 of the reticle 1 have a predetermined intersection angle with the diffraction grating mark WM on the wafer 4 via the projection optical system 3. Illumination is performed in two directions, whereby interference fringes flowing along the pitch direction are formed on the diffraction grating mark WM. In the normal direction of the diffraction grating mark WM (the direction of the optical axis of the projection optical system 3), a -3rd-order diffracted light of the light beam L03 and a + 3rd-order diffracted light of the light beam L30 are generated.
The ± 3rd-order diffracted light generated from the diffraction grating mark WM passes through the projection optical system 3, the transmission window P0 (see FIG. 2A), the dichroic mirror 6, the objective lens 38, and the plane-parallel plate 37 again. After that, the light reaches the field stop 31 via the lens 29 and the beam splitter 30. The field stop 31 is provided at a position conjugate with the wafer 4. Specifically, as shown by the hatched portion in FIG. 3B, only the diffracted light from the diffraction grating mark WM on the wafer 4 passes. An opening SWM is provided at a position conjugate with the diffraction grating mark WM.
【0031】このため、視野絞り31を通過した回折格
子マークWMからの回折光は、0次回折光を遮光する空
間フィルタ32によりフィルタリングされて、±3次回
折光のみが光電検出器33に達し、この光電検出器33
にてウエハ4上の位置情報を含んだ光ビート信号が光電
検出される。ここで、各空間フィルタ32,35はアラ
イメント光学系の瞳と略共役な位置、即ち投影光学系3
の瞳(射出瞳)と実質的に共役な配置にされ、レチクル
1、ウエハ4上に形成された回折格子マークRM,WM
からの0次光(正反射光)を遮断し、±3次回折光(レ
チクル1、ウエハ4上の回折格子マークに対して垂直方
向に発生する回折光)のみを通過させるように設定され
ている。また、光電検出器33及び36は、対物レンズ
38及びレンズ29に関して、それぞれレチクル1及び
ウエハ4と略共役となるように配置されている。Therefore, the diffracted light from the diffraction grating mark WM that has passed through the field stop 31 is filtered by a spatial filter 32 that blocks the 0th-order diffracted light, and only the ± 3rd-order diffracted light reaches the photoelectric detector 33. Photoelectric detector 33
A photoelectric signal containing an optical beat signal containing positional information on the wafer 4 is detected. Here, the spatial filters 32 and 35 are located at positions substantially conjugate with the pupil of the alignment optical system, that is, the projection optical system 3.
And the diffraction grating marks RM, WM formed on the reticle 1 and the wafer 4
Is set so as to block the 0th-order light (specular reflection light) from the light source and to pass only the ± 3rd-order diffraction light (diffraction light generated in the direction perpendicular to the diffraction grating mark on the reticle 1 and the wafer 4). . The photoelectric detectors 33 and 36 are arranged so as to be substantially conjugate with the reticle 1 and the wafer 4 with respect to the objective lens 38 and the lens 29, respectively.
【0032】さて、各光電検出器25,33,36から
得られる3つの光電信号は、共に同一の周波数Δf(=
f1−f2)の正弦波状の光ビート信号を含んでおり、
それぞれ図1の位相検出系50に供給される。この位相
検出系50内の光ビート信号抽出部(フーリエ変換回
路)にてそれら3つの光電信号を電気的にフーリエ変換
して、それぞれ周波数Δfの正弦波状の光ビート信号を
精度良く抽出し、これら光ビート信号の相互の位相差を
検出する。The three photoelectric signals obtained from each of the photoelectric detectors 25, 33, and 36 have the same frequency Δf (=
f1-f2), which includes a sinusoidal optical beat signal,
Each is supplied to the phase detection system 50 of FIG. An optical beat signal extracting unit (Fourier transform circuit) in the phase detection system 50 electrically Fourier-transforms the three photoelectric signals to accurately extract a sinusoidal optical beat signal having a frequency Δf. The phase difference between the optical beat signals is detected.
【0033】今、位置合わせされていない状態でレチク
ル1、ウエハ4が任意の位置で停止しているとすると、
対応する2つの光ビート信号は、一定の位相だけずれる
ことになる。ここで、レチクル1及びウエハ4からの各
光ビート信号の位相差(±180゜以内)は、レチクル
1及びウエハ4上にそれぞれ形成された回折格子マーク
の格子ピッチの1/2以内の相対位置ずれ量に一義的に
対応している。Now, assuming that the reticle 1 and the wafer 4 are stopped at arbitrary positions without being aligned.
The corresponding two optical beat signals will be shifted by a certain phase. Here, the phase difference (within ± 180 °) of each optical beat signal from the reticle 1 and the wafer 4 is a relative position within 1 / of the grating pitch of the diffraction grating marks formed on the reticle 1 and the wafer 4 respectively. It uniquely corresponds to the deviation amount.
【0034】このため、予めプリアライメント及びサー
チアライメント工程によって、レチクル1とウエハ4上
の各ショット領域との相対位置ずれ量が各回折格子マー
クRM,WMの格子ピッチの1/2以下となるように位
置合わせを行う。そして、位相検出系50では例えば回
折格子マークRMに対応する光ビート信号と、回折格子
マークWMに対応する光ビート信号との位相差を求め、
この位相差を装置全体の動作を統轄制御する主制御系5
1に供給する。それに応じて主制御系51では、位相検
出系50から供給された位相差が零又は所定の値となる
ようにサーボ系52を介してレチクルステージ2又はウ
エハステージ5を2次元移動させて位置合わせを行う。For this reason, the relative displacement between the reticle 1 and each of the shot areas on the wafer 4 is reduced to less than 1/2 of the grating pitch of each of the diffraction grating marks RM and WM by the pre-alignment and search alignment steps. Perform positioning. Then, in the phase detection system 50, for example, the phase difference between the optical beat signal corresponding to the diffraction grating mark RM and the optical beat signal corresponding to the diffraction grating mark WM is obtained.
The main control system 5 which controls the operation of the entire apparatus by controlling the phase difference.
Feed to 1. Accordingly, the main control system 51 moves the reticle stage 2 or the wafer stage 5 via the servo system 52 two-dimensionally so that the phase difference supplied from the phase detection system 50 becomes zero or a predetermined value. I do.
【0035】なお、光電検出器25により得られる参照
用の光ビート信号を基準信号として、この基準信号と各
回折格子マークRM,WMからの光ビート信号との各々
の位相差が零又は所定の値となるように位置合わせを行
ってもよい。また、AOM17,60を駆動する高周波
信号を混合して得られるビート信号を基準信号として利
用することもできる。The reference optical beat signal obtained by the photoelectric detector 25 is used as a reference signal, and the phase difference between the reference signal and the optical beat signal from each of the diffraction grating marks RM and WM is zero or a predetermined value. Positioning may be performed to obtain a value. Further, a beat signal obtained by mixing high-frequency signals for driving the AOMs 17 and 60 can be used as a reference signal.
【0036】次に、互いに異なる周波数の2光束を生成
する部分について図4を参照して詳細に説明する。図4
では、図1のリレー光学系18a,18bをリレー光学
系18で表し、且つミラー20を省略してある。従っ
て、AOM60における高周波信号SF2の印加方向
は、図1の場合と逆になっている。図4において、AO
M17の音響光学媒体17a内の超音波作用領域の中心
(回折点)CAと、AOM60の音響光学媒体60a内
の超音波作用領域の中心(回折点)CBとはリレー光学
系18に関して共役となっている。Next, a portion for generating two light beams having different frequencies will be described in detail with reference to FIG. FIG.
1, the relay optical systems 18a and 18b in FIG. 1 are represented by the relay optical system 18, and the mirror 20 is omitted. Therefore, the application direction of the high-frequency signal SF2 in the AOM 60 is opposite to that in FIG. In FIG. 4, AO
The center (diffraction point) CA of the ultrasonic action area in the acousto-optic medium 17a of M17 and the center (diffraction point) CB of the ultrasonic action area in the acousto-optic medium 60a of the AOM 60 are conjugate with respect to the relay optical system 18. ing.
【0037】また、AOM17は、例えば2酸化テルル
(TeO2)、石英、又はモリブデン酸鉛(PbMoO4)
等の音響光学媒体17aに、圧電素子等のトランスデュ
ーサ17bを被着したものであり、このトランスデュー
サ17bに発振器16から周波数f1の高周波信号SF
1が印加されている。同様に、AOM60も、音響光学
媒体60aにトランスデューサ60bを被着したもので
あり、トランスデューサ60bに発振器59から周波数
f2の高周波信号SF2が印加されている。The AOM 17 is made of, for example, tellurium dioxide (TeO 2 ), quartz, or lead molybdate (PbMoO 4 ).
A transducer 17b such as a piezoelectric element is adhered to an acousto-optic medium 17a such as
1 is applied. Similarly, the AOM 60 has a transducer 60b attached to the acousto-optic medium 60a, and a high-frequency signal SF2 having a frequency f2 is applied from the oscillator 59 to the transducer 60b.
【0038】そして、光束Lは図4の紙面に平行な方向
に偏光してAOM17に入射し、AOM17の音響光学
媒体17a内の横波の超音波進行波Aによって約50%
が異方ブラッグ回折を受けて1次回折光である光束L3
となり、残りの大部分が0次光である光束L0として光
軸に平行にAOM17を透過する。また、光束L3は、
f1の周波数変調を受けると共に、図4の紙面に垂直な
方向に偏光方向が回転しており、0次光L0の偏光方向
は入射時と同じである。光束L3及び光束L0はリレー
光学系18を介して、第2のAOM60の音響光学媒体
60a内の超音波作用領域の中心CBで交差するように
そのAOM60に入射する。The light beam L is polarized in a direction parallel to the plane of FIG. 4 and is incident on the AOM 17, and is about 50% by the transverse ultrasonic traveling wave A in the acousto-optic medium 17 a of the AOM 17.
Undergoes anisotropic Bragg diffraction and is a first-order diffracted light beam L3
And the light passes through the AOM 17 in parallel with the optical axis as a light beam L0, most of which is the zero-order light. The light beam L3 is
While receiving the frequency modulation of f1, the polarization direction is rotated in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 4, and the polarization direction of the zero-order light L0 is the same as that at the time of incidence. The light beam L3 and the light beam L0 enter the AOM 60 via the relay optical system 18 so as to intersect at the center CB of the ultrasonic action area in the acousto-optic medium 60a of the second AOM 60.
【0039】そして、光束L0はAOM60の音響光学
媒体60a内の超音波進行波Bによってほぼ100%が
回折されて、f2の周波数変調を受けた1次回折光であ
る光束L03となり、光束L3はAOM60をほぼその
まま透過して0次光である光束L30となる。また、光
束L03はAOM60での回折によって偏光方向が図8
の紙面に垂直な方向に回転しており、光束L30の偏光
方向と等しくなっている。従って、光束L03と光束L
30とを位置検出用の光束として使用できる。The light beam L0 is substantially 100% diffracted by the ultrasonic traveling wave B in the acousto-optic medium 60a of the AOM 60, and becomes a light beam L03, which is a first-order diffracted light having undergone frequency modulation of f2, and the light beam L3 is an AOM 60. Is transmitted as it is to become a light beam L30 which is the zero-order light. The light beam L03 has a polarization direction shown in FIG.
Is rotated in a direction perpendicular to the plane of the drawing, and is equal to the polarization direction of the light beam L30. Therefore, the light flux L03 and the light flux L
30 can be used as a light beam for position detection.
【0040】また、0次光L0のAOM60による0次
光L00も僅かに発生することがあるが、この0次光L
00は図1の空間フィルタ61で遮光される。また、本
例では、AOM17に入射した光束Lのほぼ50%がf
1の周波数変調を受けた光束L30となり、残りのほぼ
全部がf2の周波数変調を受けた光束L03となるた
め、回折効率が極めて高くなっている。The 0th-order light L00 may be slightly generated by the AOM 60 of the 0th-order light L0.
00 is shielded by the spatial filter 61 of FIG. In this example, almost 50% of the light beam L incident on the AOM 17 is f
Since the light beam L30 has been subjected to the frequency modulation of 1 and almost all of the remaining light beam has become the light beam L03 subjected to the frequency modulation of f2, the diffraction efficiency is extremely high.
【0041】ところで、図5に示すように、回折格子マ
ークWMを構成するラインの溝底部が例えば傾きφで格
子周期方向に差を持ったりするなど回折格子マークWM
の断面形状が非対称性を有する場合には、回折格子マー
クの振幅反射率の絶対値及び位相も非対称になる。この
結果、回折格子マークから発生する回折光も例えば0次
光に対して右方向に発生する正の次数と左方向に発生す
る負の次数とで強度や位相が異なったものになり、位置
検出精度が悪化してしまう。特にCMP等の処理が施さ
れた低段差のウエハを使用する場合には、検出誤差が大
きくなってしまう。By the way, as shown in FIG. 5, the groove bottom of the line constituting the diffraction grating mark WM has, for example, a difference in the direction of the grating period due to the inclination φ.
When the cross-sectional shape has an asymmetry, the absolute value and the phase of the amplitude reflectance of the diffraction grating mark also become asymmetric. As a result, the diffracted light generated from the diffraction grating mark also has different intensities and phases between, for example, the positive order generated in the right direction and the negative order generated in the left direction with respect to the 0th order light. Accuracy deteriorates. In particular, when a low-level wafer subjected to processing such as CMP is used, the detection error increases.
【0042】そこで本例では、LIA方式でアライメン
トを行う場合に回折格子マークの非対称性による検出誤
差が、図6に示すように高次の回折光を使用する程小さ
くなることを利用して、予めシミュレーションにより図
6の誤差曲線を求めておき、上述の±3次回折光の他
に、±4次回折光も使用して回折格子マークWMの位置
検出を行い、回折格子マークWMの非対称性による検出
誤差を推定し補正する。±4次回折光による検出は、図
4の発振器16,59からトランスデューサ17b,6
0bに印加する周波数f1,f2を変更し、実線で示す
光束L03,L30を点線で示す光束L04,L40の
ように変更して、回折格子マークWMに対する入射角を
変更することによって行う。Therefore, in this example, utilizing the fact that the detection error due to the asymmetry of the diffraction grating mark becomes smaller as higher order diffracted light is used as shown in FIG. The error curve of FIG. 6 is obtained in advance by simulation, and the position of the diffraction grating mark WM is detected by using the ± 4th-order diffracted light in addition to the above-mentioned ± 3rd-order diffracted light. Estimate and correct errors. Detection by ± 4th-order diffracted light is performed by the oscillators 16 and 59 shown in FIG.
This is performed by changing the frequencies f1 and f2 applied to 0b, changing the light beams L03 and L30 indicated by solid lines to light beams L04 and L40 indicated by dotted lines, and changing the angle of incidence on the diffraction grating mark WM.
【0043】まず±3次回折光による検出を行う際に
は、例えば図4のAOM17,60に印加する超音波の
周波数f1,f2を、それぞれ50MHz、50.1M
Hzとし、光束L03,L30を生成する。図9に示す
ように、光束L03,L30は回折格子マークWMに対
して入射角θ1で入射し、回折格子マークWM上には、
ピッチが2μmの干渉縞が形成され、回折格子マークW
Mの法線方向には、光束L30の−3次回折光L3A
と、光束L03の+3次回折光L3Bとがそれぞれ発生
する。ここで、回折格子マークWMのピッチPは12μ
mであり、光束L03と光束L30とが回折格子マーク
WMを2方向から照明するときの交差角は、光源10か
ら供給される光の基準波長をλとするとき、次の関係を
満足するようになっている。First, when detecting by ± 3rd-order diffracted light, for example, the frequencies f1 and f2 of the ultrasonic waves applied to the AOMs 17 and 60 in FIG.
Hz, and light fluxes L03 and L30 are generated. As shown in FIG. 9, the light fluxes L03 and L30 are incident on the diffraction grating mark WM at an incident angle θ1, and on the diffraction grating mark WM,
An interference fringe having a pitch of 2 μm is formed, and the diffraction grating mark W
In the normal direction of M, the third-order diffracted light L3A of the light beam L30
And a + 3rd-order diffracted light L3B of the light beam L03 are generated. Here, the pitch P of the diffraction grating marks WM is 12 μm.
m, and the intersection angle when the light beam L03 and the light beam L30 illuminate the diffraction grating mark WM from two directions is such that when the reference wavelength of the light supplied from the light source 10 is λ, the following relationship is satisfied. It has become.
【0044】P・sinθ1=3λ …(2) これにより、回折格子マークWMから発生する±3次回
折光L3A,L3Bは、光電検出器33に達し、上述の
ようにウエハ4上の位置情報を含んだ光ビート信号が光
電検出される。このとき、光ビート信号の周波数は10
0kHzとなる。この周波数は容易にppmのオーダー
で安定させることができ、極めて高精度に設定すること
ができる。また、超音波の音速を4000m/secと
すると、AOM17,60内を進行する超音波のピッチ
は80μmであり、0次光を遮光するので干渉縞のピッ
チが4μmとなるため、AOM17,60〜回折格子マ
ークWM間の投影光学系3を含めた光学系の縮小倍率は
1/20としている。P · sin θ1 = 3λ (2) As a result, the ± 3rd-order diffracted lights L3A and L3B generated from the diffraction grating mark WM reach the photoelectric detector 33 and include the positional information on the wafer 4 as described above. An optical beat signal is photoelectrically detected. At this time, the frequency of the optical beat signal is 10
0 kHz. This frequency can be easily stabilized on the order of ppm and can be set with extremely high precision. Further, when the sound speed of the ultrasonic waves is 4000 m / sec, the pitch of the ultrasonic waves traveling in the AOMs 17 and 60 is 80 μm, and the pitch of the interference fringes is 4 μm because the 0-order light is shielded. The reduction magnification of the optical system including the projection optical system 3 between the diffraction grating marks WM is 1/20.
【0045】次に、±4次回折光による検出を行う際に
は、例えば図4のAOM17,60に印加する超音波の
周波数f1,f2を、それぞれ66.67MHz、6
6.77MHzに切り換えて、光束L04,L40を生
成する。図9に示すように、光束L04,L40は回折
格子マークWMに対して入射角θ2で入射し、回折格子
マークWM上には、ピッチが1.5μmの干渉縞が形成
され、回折格子マークWMの法線方向には、光束L40
の−4次回折光L4Aと、光束L04の+4次回折光L
4Bとがそれぞれ発生する。ここで、光束L04と光束
L40とが回折格子マークWMを2方向から照明すると
きの交差角は、次の関係を満足するようになっている。Next, when performing detection by ± 4th-order diffracted light, for example, the frequencies f1 and f2 of the ultrasonic waves applied to the AOMs 17 and 60 in FIG.
Switching to 6.77 MHz, the light fluxes L04 and L40 are generated. As shown in FIG. 9, the light beams L04 and L40 are incident on the diffraction grating mark WM at an incident angle θ2, and interference fringes having a pitch of 1.5 μm are formed on the diffraction grating mark WM. In the normal direction of the light beam L40
-4th-order diffracted light L4A and + 4th-order diffracted light L of light beam L04
4B respectively occur. Here, the intersection angle when the light beam L04 and the light beam L40 illuminate the diffraction grating mark WM from two directions satisfies the following relationship.
【0046】P・sinθ2=4λ …(3) これにより、回折格子マークWMから発生する±4次回
折光L4A,L4Bは、光電検出器33に達し、ウエハ
4の位置情報を含んだ光ビート信号が光電検出される。
この光ビート信号の周波数も100kHzとなる。そし
て、主制御系51では、図6の誤差曲線、及び±3次回
折光L3A,L3Bの検出値と±4次回折光L4A,L
4Bの検出値とに基づいて回折格子マークWMの非対称
性による検出誤差を推定して補正し、サーボ系52を介
してウエハステージ5を2次元移動させて位置合わせを
行う。P · sin θ2 = 4λ (3) Accordingly, the ± 4th-order diffracted lights L4A and L4B generated from the diffraction grating mark WM reach the photoelectric detector 33, and an optical beat signal including the position information of the wafer 4 is generated. Photoelectrically detected.
The frequency of this optical beat signal is also 100 kHz. In the main control system 51, the error curve shown in FIG. 6, the detected values of the ± 3rd-order diffracted lights L3A and L3B and the ± 4th-order diffracted lights L4A and L4
The detection error due to the asymmetry of the diffraction grating mark WM is estimated and corrected based on the detected value of 4B, and the wafer stage 5 is two-dimensionally moved via the servo system 52 for positioning.
【0047】以上のように、AOM17,60に印加す
る超音波の周波数を時間的に切り換え、±3次回折光L
3A,L3B及び±4次回折光L4A,L4Bを検出す
ることによって、回折格子マークWMの非対称性による
誤差を低減し、高精度なアライメントを行うことができ
る。また、本例によれば、光束L03,L30及び光束
L04,L40は、同一のAOM17,60で生成する
ことができ、さらに、±3次回折光L3A,L3B及び
±4次回折光L4A,L4Bの検出も同一の光電検出器
33で行うことができ、簡単な構成で回折格子マークW
Mの位置検出を高精度に行うことができる利点がある。As described above, the frequency of the ultrasonic waves applied to the AOMs 17 and 60 is switched over time, and the ± 3rd-order diffracted light L
By detecting the 3A, L3B and ± 4th-order diffracted lights L4A, L4B, errors due to asymmetry of the diffraction grating mark WM can be reduced, and highly accurate alignment can be performed. Further, according to this example, the light beams L03 and L30 and the light beams L04 and L40 can be generated by the same AOM 17, 60, and the detection of the ± 3rd-order diffracted lights L3A and L3B and the ± 4th-order diffracted lights L4A and L4B. Can be performed by the same photoelectric detector 33, and the diffraction grating mark W
There is an advantage that the position of M can be detected with high accuracy.
【0048】また、±3次回折光による検出と±4次回
折光による検出との切り換えは、AOM17,60に印
加する超音波の周波数の変更をμsecのオーダーで極
めて短時間に行うことができ、回折格子マークWMの検
出も極めて短時間に行うことができることから、極めて
短時間に行うことができる。従って、±3次回折光と±
4次回折光とは、見かけ上同時に検出したことになる。
また、AOM17,60に印加する超音波について2種
類の周波数を同時に加えることもできる。In addition, the switching between the detection using the ± 3rd-order diffracted light and the detection using the ± 4th-order diffracted light can be performed in a very short time by changing the frequency of the ultrasonic waves applied to the AOMs 17 and 60 on the order of μsec. Since the detection of the lattice mark WM can be performed in a very short time, it can be performed in a very short time. Therefore, ± 3rd order diffracted light and ±
The fourth-order diffracted light is apparently detected at the same time.
Further, two kinds of frequencies can be simultaneously applied to the ultrasonic waves applied to the AOMs 17 and 60.
【0049】なお、検出に使用する回折光の次数は、3
次及び4次に限られるものではなく、例えば5次、6次
等のより高次の回折光を使用するようにしてもよく、1
次回折光等の低次の回折光を使用するようにしてもよ
い。また、検出の基準又は真値として、光ビート信号の
SN比の最も良好な回折光又は最も高次の回折光の検出
値を選択するようにしてもよい。The order of the diffracted light used for detection is 3
The order is not limited to the fourth and fourth orders, and higher order diffracted lights such as the fifth and sixth orders may be used.
Low-order diffracted light such as second-order diffracted light may be used. Alternatively, a detected value of the diffracted light having the best SN ratio of the optical beat signal or the detected value of the highest-order diffracted light may be selected as a detection reference or a true value.
【0050】また、レイヤ毎に、例えばロッドの先頭の
ウエハのアライメントを行う前に予め誤差曲線を求め、
検出誤差のオフセットを記憶して検出の基準となる回折
光の次数を、例えば3次等に固定するようにしてもよ
い。次に、本発明の第2の実施の形態につき図7を参照
して説明する。本例は、第1の実施の形態に対して、回
折格子マークWMに入射する2光束を生成する部分を変
更したものであり、図7において図4に対応する部分に
は同一符号を付してその詳細説明を省略する。For each layer, for example, an error curve is obtained in advance before the alignment of the head wafer of the rod, for example.
It is also possible to store the offset of the detection error and fix the order of the diffracted light as a reference for detection to, for example, the third order. Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is different from the first embodiment in that a portion for generating two light beams incident on the diffraction grating mark WM is changed. In FIG. 7, portions corresponding to FIG. The detailed description is omitted.
【0051】図7において、光源10から射出された光
束は、AOM17,60により周波数変調させられ、レ
ンズ21を介してビームスプリッタ70に入射する。ビ
ームスプリッタ70を通過した光束L1は、レンズ7
1、ビームスプリッタ73、及び空間フィルタ61〜対
物レンズ38を介して入射角θで回折格子マークWMに
入射するようになっており、回折格子マークWMの法線
方向には、光束L1の±1次回折光が発生する。ここ
で、光束L1が回折格子マークWMを2方向から照明す
るときの交差角は、次の関係を満足するように設定され
ている。In FIG. 7, the light beam emitted from the light source 10 is frequency-modulated by the AOMs 17 and 60 and enters the beam splitter 70 via the lens 21. The light beam L1 that has passed through the beam splitter 70 is
1, the beam is split into the diffraction grating mark WM at an incident angle θ via the beam splitter 73 and the spatial filter 61 to the objective lens 38, and ± 1 of the light flux L1 in the normal direction of the diffraction grating mark WM. Next-order diffracted light is generated. Here, the intersection angle when the light beam L1 illuminates the diffraction grating mark WM from two directions is set so as to satisfy the following relationship.
【0052】P・sinθ=λ …(4) これにより、回折格子マークWMから発生する±1次回
折光は、光電検出器33に達し、この光電検出器33に
てウエハ4上の位置情報を含んだ光ビート信号が光電検
出される。一方、ビームスプリッタ70により反射され
た光束L3は、ミラー72a,72d及びレンズ72
b,72c,72eからなる拡大光学系72を介して、
ビームスプリッタ73により反射され、空間フィルタ6
1〜対物レンズ38を介して所定の入射角で回折格子マ
ークWMに入射するようになっている。拡大光学系72
を含む光束L3の光路の光学系の倍率は、レンズ71を
含む光束L1の光路の光学系の倍率よりも大きくなって
おり、本例では、回折格子マークWMの法線方向に光束
L3の±3次回折光が発生するような入射角で光束L3
が回折格子マークWMに入射するような倍率になってい
る。そして、回折格子マークWMの法線方向に発生した
光束L3の±3次回折光は光電検出器33に達し、この
光電検出器33にてウエハ4上の位置情報を含んだ光ビ
ート信号が光電検出される。P · sin θ = λ (4) Accordingly, the ± first-order diffracted light generated from the diffraction grating mark WM reaches the photoelectric detector 33, and the photoelectric detector 33 includes positional information on the wafer 4. An optical beat signal is photoelectrically detected. On the other hand, the light beam L3 reflected by the beam splitter 70 is reflected by the mirrors 72a and 72d and the lens 72.
b, 72c, and 72e, through the magnifying optical system 72,
Reflected by the beam splitter 73, the spatial filter 6
1 to the diffraction grating mark WM at a predetermined angle of incidence via the objective lens 38. Magnifying optical system 72
Is larger than the magnification of the optical system of the light path of the light beam L1 including the lens 71. In this example, the magnification of the light beam L3 in the normal direction of the diffraction grating mark WM is ±. Light beam L3 at an incident angle such that third-order diffracted light is generated
Are incident on the diffraction grating mark WM. Then, the ± 3rd-order diffracted light of the light beam L3 generated in the normal direction of the diffraction grating mark WM reaches the photoelectric detector 33, and the optical beat signal containing the position information on the wafer 4 is detected by the photoelectric detector 33. Is done.
【0053】以上のように、2光束を空間的に分割し
て、一方の2光束を他方の2光束と倍率を異ならせて再
合成することによって、回折格子マークWMに対する入
射角を異ならせることができる。また、第1の実施の形
態のように、±3次回折光及び±4次回折光のような高
次回折光のみを使用する場合には、検出範囲がそれぞれ
2μm及び1.5μmと狭くなるため、ラフアライメン
トを行うことが困難になるが、本例のように±1次回折
光を使用する場合には、検出範囲が6μmとなり、ラフ
アライメントに対しても実用的なものとなる。As described above, the two light beams are spatially divided, and one of the two light beams is recombined with a different magnification from the other two light beams, so that the incident angle with respect to the diffraction grating mark WM is made different. Can be. Further, when only high-order diffracted lights such as ± 3rd-order diffracted light and ± 4th-order diffracted light are used as in the first embodiment, the detection ranges are narrowed to 2 μm and 1.5 μm, respectively. Although alignment becomes difficult, when ± 1st-order diffracted light is used as in this example, the detection range is 6 μm, which is practical for rough alignment.
【0054】また、上述の各実施の形態では、±N次光
検出方式を用いているが、高次回折光は一般に回折効率
が低いため、±N次光検出方式で十分な信号強度が得ら
れない場合には、以下のように0−N次光検出方式を用
いるようにするとよい。図10は、0−N次光検出方式
を用いた場合の回折格子マークWMの近傍の様子を示
し、この図10において、光束L03及びL30は、入
射角θ3で回折格子マークWMに入射するようになって
いる。そして、回折格子マークWMから発生する光束L
30の0次光と光束L03の−3次回折光L3Cとが光
電検出器33Aに達し、この光電検出器33Aにて回折
格子マークWMの位置情報を含んだ光ビート信号が光電
検出される。また、光束L03の0次光と光束L03の
3次回折光とが光電検出器33Bに達し、この光電検出
器33Bにて回折格子マークWMの位置情報を含んだ光
ビート信号が光電検出される。ここで、光束L03及び
L30が回折格子マークWMを2方向から照明するとき
の交差角は、次の関係を満足するように設定されてい
る。In each of the above embodiments, the ± N-order light detection method is used. However, since the high-order diffracted light generally has low diffraction efficiency, a sufficient signal intensity can be obtained by the ± N-order light detection method. If not, it is preferable to use the 0-Nth order light detection method as described below. FIG. 10 shows a state near the diffraction grating mark WM when the 0-Nth order light detection method is used. In FIG. 10, the light beams L03 and L30 are incident on the diffraction grating mark WM at an incident angle θ3. It has become. Then, the light beam L generated from the diffraction grating mark WM
The zero-order light 30 and the third-order diffracted light L3C of the light beam L03 reach the photoelectric detector 33A, and a photoelectric beat signal including the positional information of the diffraction grating mark WM is photoelectrically detected by the photoelectric detector 33A. Further, the zero-order light of the light beam L03 and the third-order diffracted light of the light beam L03 reach the photoelectric detector 33B, and the optical detector 33B photoelectrically detects an optical beat signal including the positional information of the diffraction grating mark WM. Here, the crossing angles when the light beams L03 and L30 illuminate the diffraction grating mark WM from two directions are set so as to satisfy the following relationship.
【0055】2P・sinθ3=3λ …(5) また、光束L04及びL40は、入射角θ4で回折格子
マークWMに入射するようになっており、回折格子マー
クWMから発生する光束L40の0次光と光束L04の
−3次回折光L4Cとが光電検出器33Aに達し、この
光電検出器33Aにて回折格子マークWMの位置情報を
含んだ光ビート信号が光電検出される。また、光束L0
4の0次光と光束L40の3次回折光とが光電検出器3
3Bに達し、この光電検出器33Bにて回折格子マーク
WMの位置情報を含んだ光ビート信号が光電検出され
る。ここで、光束L04及びL40が回折格子マークW
Mを2方向から照明するときの交差角は、次の関係を満
足するように設定されている。2P · sin θ3 = 3λ (5) The light beams L04 and L40 are incident on the diffraction grating mark WM at an incident angle θ4, and the zero-order light of the light beam L40 generated from the diffraction grating mark WM. And the third-order diffracted light L4C of the light beam L04 reach the photoelectric detector 33A, and a photoelectric beat signal including the positional information of the diffraction grating mark WM is photoelectrically detected by the photoelectric detector 33A. Further, the light beam L0
4 and the third-order diffracted light of the light beam L40 form the photoelectric detector 3
3B, the photoelectric detector 33B photoelectrically detects an optical beat signal including the position information of the diffraction grating mark WM. Here, the light beams L04 and L40 are the diffraction grating marks W
The intersection angle when illuminating M from two directions is set so as to satisfy the following relationship.
【0056】2P・sinθ4=4λ …(6) このように、0−N次光検出方式を用いることによっ
て、±N次光検出方式を用いる場合よりも高い信号強度
を得ることができる。また、図8に示すように、0次光
L30と−3次回折光L3Dとを光電検出器33Aで、
0次光L03と3次回折光L3Cとを光電検出器33B
で、それぞれビームスプリッタ等を介さずに検出するよ
うにしてもよい。2P · sin θ4 = 4λ (6) As described above, by using the 0-Nth order light detection method, a higher signal intensity can be obtained than in the case of using the ± Nth order light detection method. As shown in FIG. 8, the 0th-order light L30 and the −3rd-order diffracted light L3D are converted by the photoelectric detector 33A into
The 0th-order light L03 and the 3rd-order diffracted light L3C are converted into a photoelectric detector 33B.
Thus, the detection may be performed without using a beam splitter or the like.
【0057】ところで、AOMの音響光学媒体に加える
超音波の周波数をfとすると、次式で与えられるパラメ
ータQを適切に選ぶように注意する必要がある。 Q=(2πLλf2 )/nV2 …(7) 但し、Lは超音波作用領域の長さ、λは使用される光束
の中心波長、nは音響光学媒体の屈折率、Vは超音波の
速度である。そして、Qの値が4π前後(≒12.6)
ではブラッグ回折が起こり、Qの値が2の前後ではラマ
ン−ナス(Raman-Nath)回折が起こる。そして、そのQ
の値の条件をほぼ満たす範囲で、超音波の周波数fを調
整することで、その音響光学媒体内の進行波のピッチを
或る程度変化させることができ、回折格子マークWMに
入射する2光束の交差角を変化させることができる。ま
た、第2の実施の形態のように、2光束を分割して、一
方の2光束を他方の2光束と倍率を異ならせて再合成す
ることによって、回折格子マークWMに対する入射角を
互いに異ならせる場合には、さらに広い範囲で交差角を
変化させることができる。By the way, assuming that the frequency of the ultrasonic wave applied to the acousto-optic medium of the AOM is f, care must be taken to properly select the parameter Q given by the following equation. Q = (2πLλf 2 ) / nV 2 (7) where L is the length of the ultrasonic action area, λ is the center wavelength of the light beam used, n is the refractive index of the acousto-optic medium, and V is the velocity of the ultrasonic wave. It is. Then, the value of Q is about 4π (≒ 12.6)
, Bragg diffraction occurs, and Raman-Nath diffraction occurs when the value of Q is around 2. And that Q
The pitch of the traveling wave in the acousto-optic medium can be changed to some extent by adjusting the frequency f of the ultrasonic wave within a range that almost satisfies the condition of the value of the two light beams incident on the diffraction grating mark WM. Can be changed. Further, as in the second embodiment, by dividing two light beams and recombining one of the two light beams with a different magnification from the other two light beams, if the incident angles with respect to the diffraction grating mark WM are different from each other. In this case, the intersection angle can be changed over a wider range.
【0058】また、上記の各実施の形態は、本発明をT
TR方式のアライメント系に適用したものであるが、本
発明はオフ・アクシス方式のアライメント系にも適用す
ることができる。更に、上記の各実施の形態は、本発明
をステッパー型の投影露光装置のアライメント系に適用
したものであるが、本発明はステップ・アンド・スキャ
ン方式の投影露光装置、更には投影光学系を使用しない
プロキシミティ方式の露光装置等のアライメント系にも
適用することができる。Further, in each of the above embodiments, the present invention has
Although applied to a TR type alignment system, the present invention can also be applied to an off-axis type alignment system. Further, in each of the above embodiments, the present invention is applied to an alignment system of a stepper type projection exposure apparatus. However, the present invention relates to a step-and-scan type projection exposure apparatus, and furthermore, a projection optical system. The present invention can also be applied to an alignment system such as a proximity type exposure apparatus that is not used.
【0059】また、上記の実施の形態の投影露光装置
は、照明光学系や投影光学系の調整を行うと共に、各構
成要素を、電気的、機械的又は光学的に連結して組み上
げられる。この場合の作業は温度管理が行われたクリー
ンルーム内で行うことが望ましい。そして、上記のよう
に露光が行われたウエハ4が、現像工程、パターン形成
工程、ボンディング工程等を経ることによって、半導体
素子等のデバイスが製造される。Further, the projection exposure apparatus of the above embodiment adjusts the illumination optical system and the projection optical system, and assembles each component electrically, mechanically or optically. The work in this case is desirably performed in a clean room where the temperature is controlled. Then, the wafer 4 exposed as described above undergoes a developing step, a pattern forming step, a bonding step, and the like, whereby devices such as semiconductor elements are manufactured.
【0060】なお、本発明は上述の実施の形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取
り得ることは勿論である。The present invention is not limited to the above-described embodiment, but may take various configurations without departing from the spirit of the present invention.
【0061】[0061]
【発明の効果】本発明によれば、マークの非対称性によ
る検出誤差を低減することができ、その物体の位置合わ
せを高精度に行うことができる。また、その第1の2光
束の入射によりそのマークから発生した回折ビームとそ
の第2の2光束の入射によりそのマークから発生した回
折ビームとを、同一の光電検出器を用いて検出すること
ができ、装置の構成が簡単になる利点がある。また、露
光ビームを用いて物体上に所定パターンを形成する場合
に、本発明を適用した場合には、その所定パターンをそ
の物体上に高精度に露光することができる。According to the present invention, the detection error due to the asymmetry of the mark can be reduced, and the object can be positioned with high accuracy. Further, it is possible to detect, using the same photoelectric detector, a diffracted beam generated from the mark by the incidence of the first two light beams and a diffracted beam generated from the mark by the incidence of the second two light beams. There is an advantage that the configuration of the apparatus can be simplified. Further, when the present invention is applied to a case where a predetermined pattern is formed on an object using an exposure beam, the predetermined pattern can be exposed on the object with high accuracy.
【図1】 本発明の第1の実施の形態において使用され
る投影露光装置を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a projection exposure apparatus used in a first embodiment of the present invention.
【図2】 (a)はレチクル上の回折格子マーク及び透
過窓を示す平面図、(b)はウエハ上の回折格子マーク
を示す平面図である。FIG. 2A is a plan view showing a diffraction grating mark and a transmission window on a reticle, and FIG. 2B is a plan view showing a diffraction grating mark on a wafer.
【図3】 (a)はレチクルと共役な視野絞りを示す
図、(b)はウエハと共役な視野絞りを示す図である。3A is a diagram illustrating a field stop conjugate with a reticle, and FIG. 3B is a diagram illustrating a field stop conjugate with a wafer.
【図4】 図1の投影露光装置のアライメント系を示す
図である。4 is a diagram showing an alignment system of the projection exposure apparatus of FIG.
【図5】 格子方向の断面形状に非対称性を有する回折
格子マークを示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view showing a diffraction grating mark having asymmetry in a sectional shape in a grating direction.
【図6】 LIA方式でアライメントを行う際の回折光
の次数Nと回折格子マークの非対称性による検出誤差δ
との関係の一例を示すグラフである。FIG. 6 shows a detection error δ due to the order N of diffracted light and the asymmetry of the diffraction grating mark when performing alignment by the LIA method.
6 is a graph showing an example of the relationship with.
【図7】 本発明の第2の実施の形態において使用され
る投影露光装置のアライメント系を示す図である。FIG. 7 is a view showing an alignment system of a projection exposure apparatus used in a second embodiment of the present invention.
【図8】 0−N次光検出方式でアライメントを行う際
の回折格子マークの近傍を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the vicinity of a diffraction grating mark when alignment is performed by the 0-Nth order light detection method.
【図9】 ±N次光検出方式でアライメントを行う際の
回折格子マークの近傍を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the vicinity of a diffraction grating mark when alignment is performed by the ± N-order light detection method.
【図10】 0−N次光検出方式でアライメントを行う
際の回折格子マークの近傍を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the vicinity of a diffraction grating mark when alignment is performed by the 0-Nth order light detection method.
RM,WM…回折格子マーク、1…レチクル、3…投影
光学系、4…ウエハ、10…光源、11…可変絞り、1
2…コンデンサレンズ、13…バンドパスフィルタ、1
7,60…音響光学素子(AOM)、18a,18b…
リレー光学系のレンズ、19,61…空間フィルタ、2
5,33,36…光電検出器、38…対物レンズ、71
…レンズ、72…拡大光学系RM, WM: diffraction grating mark, 1: reticle, 3: projection optical system, 4: wafer, 10: light source, 11: variable aperture, 1
2 ... condenser lens, 13 ... band pass filter, 1
7, 60 ... acousto-optic element (AOM), 18a, 18b ...
Relay optical system lens, 19, 61 ... spatial filter, 2
5, 33, 36: photoelectric detector, 38: objective lens, 71
... Lens, 72 ... Magnifying optical system
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/30 507R Fターム(参考) 2F065 AA03 AA14 BB02 BB28 CC20 DD00 DD02 FF48 FF49 FF52 GG02 GG03 GG04 GG24 HH12 JJ01 JJ05 JJ18 LL00 LL20 LL46 LL57 LL59 NN08 PP12 UU01 UU07 2H051 AA10 BA53 BA72 CE12 CE14 2H097 CA16 GB00 KA20 LA10 LA12 5F046 AA20 BA02 BA03 CB17 DA12 DB05 EA07 EA09 FA06 FA09 FC04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (Reference) H01L 21/30 507R F term (Reference) 2F065 AA03 AA14 BB02 BB28 CC20 DD00 DD02 FF48 FF49 FF52 GG02 GG03 GG04 GG24 HH12 JJ01 JJ05 JJ18 LL00 LL20 LL46 LL57 LL59 NN08 PP12 UU01 UU07 2H051 AA10 BA53 BA72 CE12 CE14 2H097 CA16 GB00 KA20 LA10 LA12 5F046 AA20 BA02 BA03 CB17 DA12 DB05 EA07 EA09 FA06 FA09 FC04
Claims (17)
する位置検出方法であって、 所定波長を有する第1の2光束を、前記マークに対し
て、異なる2方向から第1の入射角で入射せしめ、 前記所定波長を有し、前記第1の2光束とは異なる第2
の2光束を、前記マークに対して、異なる2方向から前
記第1の入射角とは異なる第2の入射角で入射せしめ、 前記複数の光束の入射により前記マークから発生した回
折ビームに基づいて、前記マークの位置情報を求めるこ
とを特徴とする位置検出方法。1. A position detecting method for measuring a position of a mark formed on an object, comprising: a first incident light beam having a predetermined wavelength and a first incident angle with respect to the mark from two different directions. A second light beam having the predetermined wavelength and different from the first two light beams.
Are incident on the mark from two different directions at a second angle of incidence different from the first angle of incidence, based on a diffracted beam generated from the mark by the incidence of the plurality of light beams. And position information of the mark.
クから所定方向に発生した回折ビーム同士の第1干渉ビ
ームを検出し、 前記第2の2光束の入射により前記マークから前記所定
方向に発生した回折ビーム同士の第2干渉ビームを検出
し、 前記第1、第2干渉ビームの検出結果に基づいて、前記
マークの位置情報を求めることを特徴とする請求項1記
載の位置検出方法。2. A first interference beam between diffraction beams generated in a predetermined direction from the mark by the incidence of the first two light beams is detected, and a first interference beam from the mark is detected in the predetermined direction by the incidence of the second two light beams. The position detecting method according to claim 1, wherein a second interference beam between the generated diffraction beams is detected, and position information of the mark is obtained based on a detection result of the first and second interference beams.
ビームを含み、 前記第2干渉ビームは、前記所定次数とは異なる次数の
回折ビームを含むことを特徴とする請求項2記載の位置
検出方法。3. The position according to claim 2, wherein the first interference beam includes a diffraction beam of a predetermined order, and the second interference beam includes a diffraction beam of an order different from the predetermined order. Detection method.
の次数、前記干渉ビームに基づく信号のSN比、又は前
記信号の強度に基づいて、前記第1干渉ビームと前記第
2干渉ビームとのうちのいずれか一方を選択し、該選択
された干渉ビームの検出結果に基づいて、前記マークの
位置情報を求めることを特徴とする請求項2又は3記載
の位置検出方法。4. The first interference beam and the second interference beam, based on an order of a diffraction beam constituting each of the interference beams, an S / N ratio of a signal based on the interference beam, or an intensity of the signal. 4. The position detection method according to claim 2, wherein one of the above is selected, and the position information of the mark is obtained based on the detection result of the selected interference beam.
せた状態と、前記第2の2光束を前記マークに入射させ
た状態とを時間的に切り換えることを特徴とする請求項
1〜4の何れか一項記載の位置検出方法。5. The method according to claim 1, wherein a state in which the first two light beams enter the mark and a state in which the second two light beams enter the mark are temporally switched. 5. The position detection method according to claim 4.
を空間的に分離することを特徴とする請求項1〜4の何
れか一項記載の位置検出方法。6. The position detecting method according to claim 1, wherein the first two light beams and the second two light beams are spatially separated.
り、前記第2の2光束も互いに周波数が異なることを特
徴とする請求項1〜6の何れか一項記載の位置検出方
法。7. The position detecting method according to claim 1, wherein the first two light beams have different frequencies, and the second two light beams also have different frequencies.
ンを形成する露光方法であって、 請求項1〜7の何れか一項記載の位置検出方法により検
出された前記マークの位置情報に基づいて、前記物体の
位置合わせを行い、 前記位置合わせが行われた前記物体上に前記所定パター
ンを露光することを特徴とする露光方法。8. An exposure method for forming a predetermined pattern on an object using an exposure beam, based on position information of the mark detected by the position detection method according to any one of claims 1 to 7. And exposing the predetermined pattern to the object on which the alignment has been performed.
する位置検出装置であって、 所定波長を有する第1の2光束と、前記所定波長を有す
る第2の2光束とを生成する2光束生成手段と、 前記第1及び第2の2光束を、前記マークに対して異な
る2方向から入射せしめる照射手段と、 前記第1及び第2の2光束の照射により前記マークから
発生した回折ビームを検出する検出手段とを有し、 前記第1の2光束は、前記マークに対する前記第2の2
光束の入射角とは異なる入射角で、前記マークに入射す
ることを特徴とする位置検出装置。9. A position detecting device for measuring the position of a mark formed on an object, wherein the position detecting device generates a first two light beams having a predetermined wavelength and a second two light beams having the predetermined wavelength. Light beam generating means; irradiation means for causing the first and second two light beams to enter the mark from two different directions; diffracted beams generated from the mark by irradiation of the first and second two light beams Detecting means for detecting the second light flux, wherein the first two light fluxes correspond to the second
A position detecting device, which is incident on the mark at an incident angle different from an incident angle of a light beam.
入射により前記マークから所定方向に発生した回折ビー
ム同士の第1干渉ビーム、及び前記第2の2光束の入射
により前記マークから前記所定方向に発生した回折ビー
ム同士の第2干渉ビームを検出し、 前記第1、第2干渉ビームの検出結果に基づいて、前記
マークの位置情報を求めることを特徴とする請求項9に
記載の位置検出装置。10. The detection means includes: a first interference beam between diffracted beams generated in a predetermined direction from the mark by the incidence of the first two light beams; and the mark from the mark by an incidence of the second two light beams. 10. The mark according to claim 9, wherein a second interference beam between the diffraction beams generated in a predetermined direction is detected, and the position information of the mark is obtained based on the detection results of the first and second interference beams. Position detection device.
折ビームを含み、前記第2干渉ビームは、前記所定次数
とは異なる次数の回折ビームを含むことを特徴とする請
求項10に記載の位置検出装置。11. The apparatus of claim 10, wherein the first interference beam includes a diffraction beam of a predetermined order, and the second interference beam includes a diffraction beam of a different order from the predetermined order. Position detection device.
ムの次数、前記干渉ビームに基づく信号のSN比、又は
前記信号の強度に基づいて、前記第1干渉ビームと前記
第2干渉ビームとのうちのいずれか一方を選択する選択
手段を更に有し、 前記選択された干渉ビームの検出結果に基づいて、前記
マークの位置情報を求めることを特徴とする請求項9又
は10記載の位置検出装置。12. The first interference beam and the second interference beam based on an order of a diffraction beam constituting each of the interference beams, an S / N ratio of a signal based on the interference beam, or an intensity of the signal. 11. The position detecting device according to claim 9, further comprising a selection unit that selects any one of the following: and obtaining position information of the mark based on a detection result of the selected interference beam.
を含み、前記音響光学素子に印加する超音波の周波数を
変更することにより、前記入射角の異なる2光束を生成
することを特徴とする請求項9〜12の何れか一項記載
の位置検出装置。13. The two-beam generating means includes an acousto-optic device, and generates the two beams having different incident angles by changing the frequency of an ultrasonic wave applied to the acousto-optic device. The position detecting device according to claim 9.
学素手に印加する前記超音波の周波数を時分割に変更す
ることにより、それぞれ入射角の異なる前記第1の2光
束と前記第2の2光束とを時分割で生成することを特徴
とする請求項13記載の位置検出装置。14. The two-light east generating means changes the frequency of the ultrasonic wave applied to the Masami Mae acousto-optic hands in a time-sharing manner, so that the first two luminous fluxes and the second luminous flux having different incident angles are different from each other. 14. The position detecting device according to claim 13, wherein the two light beams are generated by time division.
束の入射角に応じた複数の周波数の超音波と、前記第2
の光束の入射角に応じた複数の周波数の超音波とを、前
記音響光学素子に実質的に同時に印加することにより、
それそれ入射角の異なる前記第1の2光束と前記第2の
2光束とを実質的に同時に生成することを特徴とする請
求項13記載の位置検出装置。15. The two light beam generating means, comprising: an ultrasonic wave having a plurality of frequencies according to an incident angle of the first light beam;
By applying ultrasonic waves of a plurality of frequencies according to the incident angle of the luminous flux to the acousto-optic element substantially simultaneously,
14. The position detecting device according to claim 13, wherein the first two light beams and the second two light beams having different incident angles are generated substantially simultaneously.
なり、前記第2の2光束も互いに周波数が異なることを
特徴とする請求項9〜15の何れか一項記載の位置検出
装置。16. The position detecting device according to claim 9, wherein said first two light beams have different frequencies from each other, and said second two light beams also have different frequencies from each other.
パターンを形成する露光装置であって、 請求項9〜16の何れか一項記載の位置検出装置により
検出された前記マークの位置情報に基づいて、前記物体
の位置合わせを行い、 前記位置合わせが行われた前記物体上に前記所定パター
ンを露光することを特徴とする露光装置。17. An exposure apparatus for forming a predetermined pattern on the object using an exposure beam, wherein the position information of the mark detected by the position detection apparatus according to claim 9 is provided. An exposure apparatus, comprising: aligning the object based on the predetermined pattern; and exposing the predetermined pattern on the aligned object.
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