JPH05259029A - Position detector - Google Patents
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Landscapes
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体素子等を
製造する際に使用される露光装置のアライメン系に適用
して好適な位置検出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a position detecting apparatus suitable for application to an alignment system of an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor device or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】例えば半導体素子等を製造するためのリ
ソグラフィ工程において、レチクルに描画された回路パ
ターン等をウェハ等の感光基板に転写するための投影露
光装置が使用されている。一般に半導体素子等は複数層
から構成されているので、同一の感光基板に対して投影
光学系を介して異なるレチクルのパターンを順次重ねて
露光する必要がある。このように前の層に対して異なる
レチクルのパターンを重ねて露光する場合には、前の層
に対する今回のレチクルのパターンの位置合わせを行う
工程であるアライメント工程が必要である。2. Description of the Related Art For example, a projection exposure apparatus is used for transferring a circuit pattern or the like drawn on a reticle onto a photosensitive substrate such as a wafer in a lithography process for manufacturing a semiconductor device or the like. In general, since a semiconductor element or the like is composed of a plurality of layers, it is necessary to sequentially expose different patterns of different reticles on the same photosensitive substrate via a projection optical system. In the case of exposing different reticle patterns on the previous layer in an overlapping manner as described above, an alignment step, which is a step of aligning the reticle pattern of this time with the previous layer, is necessary.
【0003】このようなアライメントを高精度に行う方
式の1つにTTR(スルーザレチクル)方式のアライメ
ント方法があり、このTTR方式ではレチクル及び感光
基板の各ショット領域のそれぞれにアライメント用のマ
ークが形成される。そして、一例として、アライメント
用の照明光学系からのアライメント光をレチクル側のア
ライメントマーク(以下、「レチクルマーク」という)
に照射して、その反射光によりそのレチクルマークの像
をアライメント用の受光光学系中の撮像素子の受光面に
結像する。また、そのレチクルマークの近傍を透過した
アライメント光は、投影光学系により感光基板側のアラ
イメントマーク(以下、「ウェハマーク」という)上に
集束され、このウェハマークから反射されたアライメン
ト光が投影光学系及びレチクルを介してアライメント用
の受光光学系に入射し、このアライメント光によりウェ
ハマークの像が撮像素子の受光面に結像される。One of the methods for performing such alignment with high accuracy is a TTR (through-the-reticle) alignment method. In this TTR method, alignment marks are provided on each shot area of the reticle and the photosensitive substrate. It is formed. Then, as an example, the alignment light from the illumination optical system for alignment is used as an alignment mark on the reticle side (hereinafter referred to as “reticle mark”).
The image of the reticle mark is formed by the reflected light on the light receiving surface of the image pickup element in the light receiving optical system for alignment. Also, the alignment light transmitted near the reticle mark is focused on the alignment mark on the photosensitive substrate side (hereinafter referred to as “wafer mark”) by the projection optical system, and the alignment light reflected from this wafer mark is projected by the projection optical system. It is incident on the light receiving optical system for alignment through the system and the reticle, and the image of the wafer mark is formed on the light receiving surface of the image pickup device by this alignment light.
【0004】それらレチクルマークの像とウェハマーク
の像との相対的位置関係を所定の状態に設定することに
より、レチクルと感光基板の各ショット領域とのアライ
メントを行うことができる。この場合、より高精度にア
ライメントを行うには、レチクルマーク及びウェハマー
クをアライメント光のほぼ同一の光束で照明し、且つレ
チクルマークの像及びウェハマークの像を撮像素子の同
一の受光面上に結像することが望ましい。このために
は、その受光面とレチクルのパターン形成面と感光基板
の露光面とをアライメント光の下で共役にする必要があ
る。By setting the relative positional relationship between the image of the reticle mark and the image of the wafer mark to a predetermined state, the reticle and each shot area of the photosensitive substrate can be aligned. In this case, in order to perform the alignment with higher accuracy, the reticle mark and the wafer mark are illuminated with almost the same light flux of the alignment light, and the image of the reticle mark and the image of the wafer mark are formed on the same light receiving surface of the image sensor. It is desirable to form an image. For this purpose, the light receiving surface, the pattern forming surface of the reticle, and the exposure surface of the photosensitive substrate must be conjugated under the alignment light.
【0005】これに関して、従来は感光基板のレジスト
等の感光材を感光させないことを重視してアライメント
光としてはその感光材に対する感光性が低い例えば赤色
の近傍の光等が使用されていた。このように露光光とア
ライメント光の波長帯とが異なる場合には、投影光学系
の色収差によりレチクルのパターン形成面と感光基板の
露光面とはアライメント光の下で共役でなくなる。従っ
て、レチクルマークの像及びウェハマークの像を撮像素
子の同一の受光面上に結像するには、例えば2焦点光学
系のようにレチクルマークからの光とウェハマークから
の光とに対する焦点距離が異なる補正光学系等を設ける
必要がある。In this regard, conventionally, with emphasis on not exposing the photosensitive material such as the resist of the photosensitive substrate to light, as the alignment light, light having low photosensitivity to the photosensitive material, for example, light in the vicinity of red has been used. When the wavelength bands of the exposure light and the alignment light are different as described above, the pattern formation surface of the reticle and the exposure surface of the photosensitive substrate are not conjugate under the alignment light due to the chromatic aberration of the projection optical system. Therefore, in order to form the image of the reticle mark and the image of the wafer mark on the same light receiving surface of the image pickup device, for example, a focal length for the light from the reticle mark and the light from the wafer mark as in a bifocal optical system. However, it is necessary to provide a different correction optical system.
【0006】そのような補正光学系を設けるのを避けて
より高精度にアライメントを行うには、露光光の波長帯
とアライメント光の波長帯とを同一にすればよい。この
場合でも、一般にウェハマークは実際の回路パターン等
の近傍に形成されていると共に、そのウェハマーク上の
感光材を予め除去しておくことにより、感光材によるア
ライメント光の吸収や感光材とウェハ基板との間で生じ
るアライメント光の干渉等を防いで、良好なウェハマー
ク像を受光面上に形成できる。In order to avoid the provision of such a correction optical system and perform alignment with higher accuracy, the wavelength band of the exposure light and the wavelength band of the alignment light may be the same. Even in this case, generally, the wafer mark is formed in the vicinity of the actual circuit pattern and the like, and by removing the photosensitive material on the wafer mark in advance, the absorption of alignment light by the photosensitive material and the photosensitive material and the wafer can be prevented. It is possible to prevent interference of alignment light and the like that occur with the substrate and form a good wafer mark image on the light receiving surface.
【0007】そして、近時はより微細な回路パターンを
露光するために、露光光として、水銀ランプのg線、i
線等の光よりも波長の短い、KrFレーザ等のエキシマ
レーザ又は金属蒸気レーザ等の可干渉性が比較的大きい
レーザ光が使用されるようになってきた。このようなレ
ーザ光よりなる露光光をそのままアライメント光として
使用するアライメント用の照明光学系を構成するとすれ
ば一例として次のようになる。Recently, in order to expose a finer circuit pattern, as the exposure light, g rays of a mercury lamp, i
Laser light having a relatively large coherence such as an excimer laser such as a KrF laser or a metal vapor laser having a wavelength shorter than that of light such as a line has come to be used. If an illumination optical system for alignment that uses the exposure light made of such laser light as it is as the alignment light is configured, the following will be given as an example.
【0008】即ち、レーザ光源よりのアライメント光と
してのレーザ光をオプティカルインテグレータ等に照射
して多数の2次光源を形成し、これら2次光源からのレ
ーザ光をコンデンサレンズを介して重畳した形でレチク
ルマークに照射し、このレチクルマークの近傍を通過し
たレーザ光でウェハマークをも照明する。この場合には
2次光源が所定の大きさになるため、照明光のコヒーレ
ンシィを表すファクターであるσ値は、完全なコヒーレ
ント光に対応する0より大きい値となる。またこの場合
には、投影光学系に関してレチクルマークとウェハマー
クとは共役であるため、アライメント用の受光光学系に
おいては、簡単な構成でレチクルマークからの反射光及
びウェハマークからの反射光を同一の受光面上に同時に
結像することができる。That is, laser light as alignment light from a laser light source is applied to an optical integrator or the like to form a large number of secondary light sources, and the laser light from these secondary light sources is superposed through a condenser lens. The reticle mark is illuminated, and the wafer mark is also illuminated by the laser light that has passed near the reticle mark. In this case, since the secondary light source has a predetermined size, the σ value, which is a factor representing the coherency of the illumination light, is a value larger than 0 corresponding to perfect coherent light. Further, in this case, since the reticle mark and the wafer mark are conjugated with respect to the projection optical system, in the light receiving optical system for alignment, the reflected light from the reticle mark and the reflected light from the wafer mark are the same with a simple configuration. Images can be simultaneously formed on the light receiving surface of the.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、0より
大きいσ値(コヒーレンシィファクター)を持つレーザ
光で照明されたレチクルマーク及びウェハマークからの
光を検出して、それらのマークの相対的位置関係を計測
する場合には、レーザ光特有の強い可干渉性のために、
そのレーザ光によりそれらマーク上の照野においてスペ
ックルやフリンジといった干渉縞が生じる不都合があ
る。このような干渉縞により、照野内の照度は不均一と
なり、それらマークの誤検出が発生しアライメント精度
が低下する虞がある。However, the light from the reticle mark and the wafer mark illuminated by the laser light having a σ value (coherency factor) larger than 0 is detected, and the relative positional relationship between these marks is detected. When measuring, due to the strong coherence characteristic of laser light,
The laser light has a disadvantage that interference fringes such as speckles and fringes are generated in the illumination field on the marks. Due to such interference fringes, the illuminance in the illumination field becomes non-uniform, erroneous detection of these marks may occur, and the alignment accuracy may deteriorate.
【0010】また、スペックル等の干渉縞は、一般にレ
ーザ光を用いた測定機等において従来から観測されてい
るが、従来は、レーザ光の照明系に特別の工夫を施して
干渉縞の発生を抑えていた。その干渉縞の低減方法に
は、動的な低減方法と静的な低減方法とがある。動的な
低減方法においては、光路途中に配した反射ミラーの角
度を振動させたり、光路中に配した拡散板を光軸を中心
に回転させるなどして、照野中の干渉縞を移動させるこ
とで、レーザ光の照度分布を位置検出中の時間を通して
均一化することにより見かけ上干渉縞の発生が抑えられ
る。一方、静的な低減方法においては、上記の多数の2
次光源とレーザ光源との間の光路中に何等かの光学部材
を配置して、各2次光源間に位相差又は可干渉距離を越
える光路差等を持たせることにより、干渉縞の発生その
ものものが減少される。In addition, interference fringes such as speckles have been conventionally observed in a measuring instrument or the like using a laser beam. In the past, however, special contrivances were made in the illumination system of the laser beam to generate the interference fringes. Was suppressed. As a method of reducing the interference fringes, there are a dynamic reducing method and a static reducing method. In the dynamic reduction method, the interference fringes in the illumination field are moved by vibrating the angle of the reflection mirror placed in the optical path or rotating the diffuser plate placed in the optical path around the optical axis. Thus, by making the illuminance distribution of the laser light uniform throughout the time during position detection, the appearance of interference fringes can be suppressed in appearance. On the other hand, in the static reduction method, the
Occurrence of interference fringes itself by arranging some kind of optical member in the optical path between the secondary light source and the laser light source so that each secondary light source has a phase difference or an optical path difference exceeding the coherence length. Things are reduced.
【0011】しかしながら、動的な低減方法というの
は、平均化のためにある程度の時間が必要であり計測時
間を短くしてスループットを向上させるには不利であ
る。特に、エキシマレーザのようなパルスレーザでは各
パルス間のパワーにバラツキがあったり、パルスの繰返
し周期を短くするにも限度があるので、連続発信のレー
ザ光に比べて、干渉縞を短時間に平均化することが困難
であるため、動的な低減方法は適しない。また、静的な
低減方法にしても、そのための光学部材の製造誤差等に
より干渉縞低減が不十分である不都合がある。However, the dynamic reduction method requires a certain amount of time for averaging and is disadvantageous in shortening the measurement time and improving throughput. In particular, pulse lasers such as excimer lasers have variations in power between each pulse and there is a limit to shortening the pulse repetition period. Dynamic reduction methods are not suitable because they are difficult to average. Further, even if the static reduction method is used, there is a problem that interference fringe reduction is insufficient due to manufacturing error of the optical member for that purpose.
【0012】本発明は斯かる点に鑑み、照明光として例
えばレーザ光のような可干渉性の強い光を用いる場合で
も、干渉縞低減のための特別な光学部材等を照明光学系
に配置することなく干渉縞の影響を受けにくい位置検出
装置を提供することを目的とする。In view of the above point, the present invention disposes a special optical member or the like for reducing interference fringes in the illumination optical system even when light having strong coherence such as laser light is used as the illumination light. It is an object of the present invention to provide a position detection device that is not easily affected by interference fringes.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明による位置検出装
置は、例えば図1に示す如く、被検物体(13)上に形
成された位置検出マークRMへ光ALを照明する照明光
学系と、この位置検出マークからの光を検出する検出手
段(11,19,20)とを有し、その位置検出マーク
の位置を検出する位置検出装置において、その照明光学
系は、平行光束を供給する平行光束供給源(1,4)
と、該平行光束によって複数の2次光源を形成するオプ
ティカルインテグレータ(5)と、これら複数の2次光
源からの光を集光してその位置検出マークRMを照明す
る集光光学系(6,9,11)とを有し、そのオプティ
カルインテグレータ(5)をその照明光学系の光軸AX
に平行な軸を中心として回転自在に配置したものであ
る。A position detecting apparatus according to the present invention comprises an illumination optical system for illuminating a position detection mark RM formed on an object (13) to be inspected with light AL, as shown in FIG. 1, for example. In a position detecting device having a detecting means (11, 19, 20) for detecting the light from the position detecting mark and detecting the position of the position detecting mark, the illumination optical system supplies a parallel luminous flux. Luminous flux source (1,4)
An optical integrator (5) that forms a plurality of secondary light sources by the parallel light flux, and a condensing optical system (6) that condenses light from the plurality of secondary light sources and illuminates the position detection mark RM. 9, 11), and the optical integrator (5) of the optical axis AX of the illumination optical system.
It is arranged rotatably around an axis parallel to the.
【0014】[0014]
【作用】斯かる本発明によれば、オプティカルインテグ
レータ(5)をその軸を中心にして回転させて適当な角
度で固定する。このとき干渉縞も同様にその照明光学系
の照野内で回転する。この場合、そのオプティカルイン
テグレータ(5)の回転量は、それら複数の2次光源か
らの光による干渉によってその位置検出マークRM上に
形成される例えば格子状の干渉縞の方向に対して、その
位置検出マークRMの検出方向がずれるように設定す
る。これにより、その干渉縞に起因する照明光学系の照
野内の周期的な照度むらの配列方向を位置検出マークR
Mの計測方向に対してむらが少なくなる方向に設定する
ことができる。従って、検出手段が感知する照度むらは
実際の照度むらよりも小さくなる。According to the present invention, the optical integrator (5) is rotated about its axis and fixed at an appropriate angle. At this time, the interference fringes also rotate in the illumination field of the illumination optical system. In this case, the rotation amount of the optical integrator (5) is determined by the position with respect to the direction of, for example, a lattice-shaped interference fringe formed on the position detection mark RM due to the interference of light from the plurality of secondary light sources. It is set so that the detection direction of the detection mark RM is displaced. As a result, the arrangement direction of the periodical illuminance unevenness in the illumination field of the illumination optical system caused by the interference fringes is determined by the position detection mark R.
It can be set to a direction in which unevenness is reduced with respect to the measurement direction of M. Therefore, the uneven illuminance detected by the detecting means is smaller than the actual uneven illuminance.
【0015】[0015]
【実施例】以下、本発明による位置検出装置の一実施例
につき図面を参照して説明する。本実施例は、TTR方
式のアライメント系を備えると共にアライメント光とし
てレーザ光を用いる投影露光装置に本発明を適用したも
のである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the position detecting device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, the present invention is applied to a projection exposure apparatus that includes a TTR type alignment system and uses laser light as alignment light.
【0016】図1は本例の投影露光装置を示し、この図
1中のアライメント系について先ず説明する。1はエキ
シマレーザよりなるレーザ光源であり、このレーザ光源
1から射出されるアライメント光としてのレーザ光AL
をシャッター2で反射させてビーム整形光学系4に入射
させる。シャッター2を駆動モータ3を介して回転させ
ることにより、レーザ光は後述の露光光用の照明光学系
に供給される。レーザ光源1から射出されるレーザ光の
断面は一般に小さな矩形であるが、ビームエクスパンダ
を兼ねるビーム整形光学系4によりそのレーザ光は断面
が例えば所望の大きさの正方形の平行光束に変換され
る。FIG. 1 shows a projection exposure apparatus of this example, and the alignment system in FIG. 1 will be described first. Reference numeral 1 denotes a laser light source including an excimer laser, and laser light AL as alignment light emitted from the laser light source 1
Is reflected by the shutter 2 and made incident on the beam shaping optical system 4. By rotating the shutter 2 via the drive motor 3, the laser light is supplied to the illumination optical system for exposure light described later. The cross section of the laser light emitted from the laser light source 1 is generally a small rectangle, but the laser light is converted by the beam shaping optical system 4 which also serves as a beam expander into a parallel light flux having a square cross section of a desired size. ..
【0017】5はオプティカルインテグレータとしての
フライアイレンズを示し、このフライアイレンズ5の前
面にその所望の大きさの正方形の断面を有する平行なレ
ーザ光ALを入射させる。オプティカルインテグレータ
5の後側(レチクル側)焦平面には、多数の2次光源が
形成される。そのオプティカルインテグレータ5は光軸
AXを中心として回転自在に支持され、所望の角度だけ
回転した位置で固定できるように取り付けられている。
この際に、例えばビーム整形光学系4を一体的に回転さ
せるようにしてもよい。Reference numeral 5 denotes a fly-eye lens as an optical integrator, and a parallel laser beam AL having a square cross section of a desired size is incident on the front surface of the fly-eye lens 5. A large number of secondary light sources are formed on the focal plane on the rear side (reticle side) of the optical integrator 5. The optical integrator 5 is rotatably supported around the optical axis AX, and is attached so that it can be fixed at a position rotated by a desired angle.
At this time, for example, the beam shaping optical system 4 may be integrally rotated.
【0018】それら2次光源から射出されるレーザ光を
コンデンサレンズ6、視野絞り7、ミラー8及び照明レ
ンズ9を介してビームスプリッター10に導く。視野絞
り7は後述のレチクル13のパターン形成面と共役な面
に配置され、これによりレチクル13上の照明領域を制
限することができる。そのビームスプリッター10で反
射されたレーザ光を、対物レンズ11及びミラー12を
介してレチクル13のレチクルマークRM上に照射す
る。レチクルマークRMはレチクル13のパターン領域
の近傍に形成されている。14は両側テレセントリック
で光源1から射出されるレーザ光に対して色収差が補正
された投影光学系を示し、レチクル13ののパターン領
域のパターンが投影光学系14を介してウェハステージ
15上のウェハ16上の各ショット領域に転写され、ウ
ェハ16の各ショット領域又はその近傍の所定の位置に
それぞれウェハマークWMが(例えば1回目の露光によ
り)形成されている。また、フライアイレンズ5の2次
光源形成面とレチクル13のレチクルマークRMの形成
面とは光学的にフーリエ変換の関係にある。The laser light emitted from the secondary light source is guided to the beam splitter 10 via the condenser lens 6, the field stop 7, the mirror 8 and the illumination lens 9. The field stop 7 is arranged on a surface conjugate with the pattern forming surface of the reticle 13 described later, and this can limit the illumination area on the reticle 13. The laser light reflected by the beam splitter 10 is irradiated onto the reticle mark RM of the reticle 13 via the objective lens 11 and the mirror 12. The reticle mark RM is formed near the pattern area of the reticle 13. Reference numeral 14 denotes a projection optical system which is both-side telecentric and whose chromatic aberration has been corrected with respect to the laser light emitted from the light source 1. The pattern in the pattern area of the reticle 13 is transferred to the wafer 16 on the wafer stage 15 via the projection optical system 14. The wafer marks WM are transferred to the respective upper shot areas, and wafer marks WM are formed (for example, by the first exposure) at predetermined positions in the respective shot areas of the wafer 16 or in the vicinity thereof. Further, the surface of the fly-eye lens 5 on which the secondary light source is formed and the surface of the reticle 13 on which the reticle mark RM is formed have an optical Fourier transform relationship.
【0019】レチクルマークRM自体又はこの近傍を透
過したレーザ光ALは、投影光学系14を介してそのレ
チクルマークRMと共役なウェハ16上の領域に照射さ
れる。予め他の精度の粗いアライメントにより、そのレ
ーザ光ALはウェハ16上のウェハマークWM又はこの
近傍に照射される。ウェハ16が載置されたウェハステ
ージ15は、投影光学系14の光軸に垂直な面内で2次
元的に移動自在なXYステージ、投影光学系14の光軸
方向にウェハ16を移動させるZステージ及びウェハ1
6を微少角度回転させるウェハステージ等より構成され
ている。18は装置全体の動作を制御する制御系、17
はステージ駆動部を示し、制御系18がステージ駆動部
17を介してウェハステージ15を動作させることによ
り、ウェハ16を3次元的に位置決めすることができ
る。また、ウェハステージ15の投影光学系14の光軸
に対応する位置の座標は図示省略したレーザ干渉計によ
り常時モニターされている。The laser light AL transmitted through the reticle mark RM itself or in the vicinity thereof is applied to a region on the wafer 16 which is conjugate with the reticle mark RM via the projection optical system 14. The laser beam AL is applied to the wafer mark WM on the wafer 16 or the vicinity thereof in advance by another rough alignment with high accuracy. The wafer stage 15 on which the wafer 16 is placed is an XY stage that is two-dimensionally movable in a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system 14, and Z that moves the wafer 16 in the optical axis direction of the projection optical system 14. Stage and wafer 1
It is composed of a wafer stage or the like for rotating 6 by a slight angle. Reference numeral 18 is a control system for controlling the operation of the entire apparatus,
Indicates a stage drive unit, and the control system 18 operates the wafer stage 15 via the stage drive unit 17 to position the wafer 16 three-dimensionally. The coordinates of the position corresponding to the optical axis of the projection optical system 14 on the wafer stage 15 are constantly monitored by a laser interferometer (not shown).
【0020】また、レチクル13のレチクルマークRM
に照射されたレーザ光ALの内で、レチクルマークRM
から反射されたレーザ光は、ミラー12及び対物レンズ
11を経てビームスプリッター10に戻される。そし
て、ビームスプリッター10を透過したレーザ光は、リ
レーレンズ19により2次元の電荷結合型撮像デバイス
(CCD)20の受光面に集束され、これによりCCD
20の受光面にレチクルマークRMの像が結像される。Also, the reticle mark RM of the reticle 13
The reticle mark RM within the laser light AL irradiated on the
The laser light reflected from the laser beam is returned to the beam splitter 10 via the mirror 12 and the objective lens 11. The laser light transmitted through the beam splitter 10 is focused by the relay lens 19 on the light receiving surface of the two-dimensional charge-coupled image pickup device (CCD) 20.
An image of the reticle mark RM is formed on the light receiving surface of 20.
【0021】一方、ウェハ16のウェハマークWM又は
この近傍からの反射光は、投影光学系14を介してレチ
クル13のレチクルマークRM又はこの近傍に戻され、
このレチクルマークRMの形成面にウェハマークWMの
像が結像される。このウェハマークWMの像からのレー
ザ光は、ミラー12及び対物レンズ11を経てビームス
プリッター10に戻される。そして、ビームスプリッタ
ー10を透過したレーザ光は、リレーレンズ19により
CCD20の受光面に集束され、これによりCCD20
の受光面にレチクルマークRMの像に重畳した形でウェ
ハマークWMの像が結像される。On the other hand, the reflected light from the wafer mark WM of the wafer 16 or its vicinity is returned to the reticle mark RM of the reticle 13 or its vicinity via the projection optical system 14.
An image of the wafer mark WM is formed on the surface on which the reticle mark RM is formed. The laser light from the image of the wafer mark WM is returned to the beam splitter 10 via the mirror 12 and the objective lens 11. Then, the laser light transmitted through the beam splitter 10 is focused on the light receiving surface of the CCD 20 by the relay lens 19, whereby the CCD 20
An image of the wafer mark WM is formed on the light-receiving surface of the image in the form of being superimposed on the image of the reticle mark RM.
【0022】そのCCD20の受光面とレチクル13の
パターン形成面とウェハ16の露光面とはレーザ光AL
に関して共役であるため、そのCCD20の受光面には
レチクルマークRMの像とウェハマークWMの像とが鮮
明に結像される。従って、これら2つの像の位置関係よ
りレチクル13とウェハ16の当該ショット領域の位置
関係とを高精度に計測することができる。そのCCD2
0から出力される撮像信号を制御系18に供給する。制
御系18は、それらレチクル13とウェハ16との間の
計測された位置関係が所定の関係に設定されるように、
ステージ駆動系17を介してウェハステージ15の位置
決めを行う。The light receiving surface of the CCD 20, the pattern forming surface of the reticle 13, and the exposure surface of the wafer 16 are laser light AL.
Since they are conjugate with respect to each other, the image of the reticle mark RM and the image of the wafer mark WM are clearly formed on the light receiving surface of the CCD 20. Therefore, the positional relationship between the reticle 13 and the shot area of the wafer 16 can be measured with high accuracy based on the positional relationship between these two images. Its CCD2
The image pickup signal output from 0 is supplied to the control system 18. The control system 18 sets the measured positional relationship between the reticle 13 and the wafer 16 to a predetermined relationship.
The wafer stage 15 is positioned via the stage drive system 17.
【0023】次に露光光用の照明光学系について説明す
るに、シャッター2が開かれている状態で、レーザ光源
1から射出されるレーザ光をミラー21を介して露光光
用の照明光学系22に導く。照明光学系22はビーム整
形光学系、オプティカルインテグレータ、開口絞り、ア
ウトプットレンズ及びレチクルブラインド等を有し、こ
の照明光学系22から射出されたレーザ光を第1コンデ
ンサレンズ23、ミラー24及び第2コンデンサレンズ
25を介して主光線がほぼ平行な露光用のレーザ光に変
換し、このレーザ光でレチクル13をほぼ均一な照度で
照明する。Next, the illumination optical system for the exposure light will be explained. With the shutter 2 opened, the illumination optical system 22 for the exposure light emits the laser light emitted from the laser light source 1 through the mirror 21. Lead to. The illumination optical system 22 includes a beam shaping optical system, an optical integrator, an aperture stop, an output lens, a reticle blind, and the like. The laser light emitted from the illumination optical system 22 is a first condenser lens 23, a mirror 24, and a second condenser. The principal ray is converted into a substantially parallel laser beam for exposure through the lens 25, and this laser beam illuminates the reticle 13 with a substantially uniform illuminance.
【0024】図2を参照して、アライメント用の照明光
学系中のフライアイレンズ5の設定位置について説明す
る。図2は図1のアライメント用の照明光学系を簡略化
して示し、この図2において、26は図1のコンデンサ
レンズ6、照明レンズ9及び対物レンズ11よりなる光
学系を代表して表すコンデンサレンズである。このコン
デンサレンズ26の前側焦平面に、アライメント光とし
てのレーザ光ALからフライアイレンズ5により形成さ
れた複数の2次光源が配置され、コンデンサレンズ26
の後側焦平面に合致する面Q1上の照野にフライアイレ
ンズ5により形成された2次光源のフーリエ変換像とし
ての干渉縞27が形成される。また、この面Q1は図1
のレチクル13のパターン形成面及びウェハ16の露光
面と共役であり、その面Q1における計測方向の干渉縞
の強度分布のむらを少なくすることが目的である。The setting position of the fly-eye lens 5 in the illumination optical system for alignment will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows the alignment illumination optical system of FIG. 1 in a simplified manner. In FIG. 2, reference numeral 26 is a condenser lens representing the optical system including the condenser lens 6, the illumination lens 9 and the objective lens 11 of FIG. Is. On the front focal plane of the condenser lens 26, a plurality of secondary light sources formed by the fly-eye lens 5 from the laser light AL as alignment light are arranged.
An interference fringe 27 as a Fourier transform image of the secondary light source formed by the fly-eye lens 5 is formed in the illumination field on the surface Q1 that matches the rear focal plane. Also, this surface Q1 is shown in FIG.
The pattern formation surface of the reticle 13 and the exposure surface of the wafer 16 are conjugated, and the purpose is to reduce the unevenness of the intensity distribution of the interference fringes in the measurement direction on the surface Q1.
【0025】フライアイレンズ5が微小な矩形のレンズ
エレメントを格子状に多数配列して構成されている場合
には、面Q1上の干渉縞27もそのフライアイレンズ5
の射出面の格子にほぼ相似な格子状のパターンとなる。
そして、レチクルマークRM等の計測方向を図2のX方
向及びこれに垂直なY方向とすると、本例では一例とし
てその干渉縞27の格子がX軸に対してなす角度φを4
5°±10°程度に設定する。この場合には、その格子
がY軸に対してなす角度φも45°±10°程度にな
る。このためには、フライアイレンズ5の格子がX方向
に対してなす角度φを45°±10°程度に設定すれば
よい。これにより計測方向の干渉縞に起因する照度むら
が抑制されることが分かったが、以下ではその理論的な
考察を行う。When the fly-eye lens 5 is constructed by arranging a large number of minute rectangular lens elements in a lattice pattern, the interference fringes 27 on the surface Q1 are also included in the fly-eye lens 5.
The pattern is a grid pattern that is substantially similar to the grid of the exit surface.
When the measurement direction of the reticle mark RM and the like is the X direction in FIG. 2 and the Y direction perpendicular thereto, the angle φ formed by the grating of the interference fringes 27 with respect to the X axis is 4 in this example.
Set around 5 ° ± 10 °. In this case, the angle φ formed by the lattice with respect to the Y axis is also about 45 ° ± 10 °. For this purpose, the angle φ formed by the grating of the fly-eye lens 5 with respect to the X direction may be set to about 45 ° ± 10 °. It was found that this suppresses the illuminance unevenness caused by the interference fringes in the measurement direction, but the theoretical consideration will be given below.
【0026】先ず、図3は図1のアライメント用の照明
光学系を簡略化して示し、この図3において、26は図
1のコンデンサレンズ6、照明レンズ9及び対物レンズ
11よりなる光学系を代表して表すコンデンサレンズで
ある。図1のレーザ光源1を射出してビーム整形光学系
4を経たレーザ光ALが、図3に示すように格子状に配
列された断面形状が矩形のエレメントから成るオプティ
カルインテグレータとしてのフライアイレンズ5に入射
し、このフライアイレンズ5により形成された2次光源
からのレーザ光がコンデンサレンズ26を介してその後
側焦平面である面Q1上にあるレチクルマークRM等の
アライメントマークを照明する。フライアイレンズ5の
各エレメントの射出面側には各々2次光源が生じるが、
例えばレーザ光ALがエキシマレーザのレーザ光である
場合には、レーザ光の可干渉性の度合は比較的弱いの
で、隣接する2次光源同士のみが弱く干渉し合うと考え
てよい。First, FIG. 3 shows the illumination optical system for alignment of FIG. 1 in a simplified manner. In FIG. 3, reference numeral 26 represents an optical system comprising the condenser lens 6, illumination lens 9 and objective lens 11 of FIG. It is a condenser lens represented by. The laser light AL emitted from the laser light source 1 of FIG. 1 and having passed through the beam shaping optical system 4 has a fly-eye lens 5 as an optical integrator composed of elements having a rectangular cross section arranged in a grid pattern as shown in FIG. The laser light from the secondary light source formed by the fly-eye lens 5 illuminates the alignment mark such as the reticle mark RM on the surface Q1 which is the rear focal plane through the condenser lens 26. Secondary light sources are generated on the exit surface side of each element of the fly-eye lens 5,
For example, when the laser light AL is the laser light of an excimer laser, the degree of coherence of the laser light is relatively weak, and therefore it may be considered that only adjacent secondary light sources interfere weakly with each other.
【0027】この場合、図4に示すように、2次光源2
8から射出された光の内でこの照明光学系の光軸に対し
てなす角度θが(θは十分小さいとする)、次式を充す
光を考える。ただし、λはレーザ光の波長、dはフライ
アイレンズ5のエレメントの配列ピッチ、mは整数であ
る。 θ=mλ/d この光はコンデンサレンズ26の後側焦平面Q1上の光
軸からの高さYが、次式で表される所で互いに強め合っ
て明部を形成する。ただし、fはコンデンサレンズ26
の焦点距離である。 Y=fθ=fmλ/dIn this case, as shown in FIG. 4, the secondary light source 2
Consider the light that is emitted from 8 and has an angle θ (which is assumed to be sufficiently small) with respect to the optical axis of the illumination optical system and satisfies the following equation. Here, λ is the wavelength of the laser light, d is the arrangement pitch of the elements of the fly-eye lens 5, and m is an integer. θ = mλ / d This light strengthens each other where the height Y from the optical axis on the rear focal plane Q1 of the condenser lens 26 is expressed by the following equation to form a bright portion. However, f is the condenser lens 26
Is the focal length of. Y = fθ = fmλ / d
【0028】一方、その照明光学系の光軸に対してなす
角度θが(θは十分小さいとする)、次式を充す光は、 θ=(m+1/2)λ/d コンデンサレンズ26の後側焦平面Q1上の光軸からの
高さYが、次式で表される所で互いに打ち消し合って暗
部を成す。 Y=fθ=f(m+1/2)λ/d 図4の面Q1上の曲線29は図3の干渉縞27の断面の
強度分布を示し、この図4に示すように、面Q1上に形
成される干渉縞ではY方向に明部29aと暗部29bと
が周期的に繰り返され、同様にY方向に垂直なX方向に
も明部と暗部とが周期的に繰り返される。On the other hand, when the angle θ formed with respect to the optical axis of the illumination optical system (θ is assumed to be sufficiently small), the light satisfying the following equation is θ = (m + 1/2) λ / d of the condenser lens 26. The height Y from the optical axis on the rear focal plane Q1 cancels each other out at a position represented by the following equation, and forms a dark portion. Y = fθ = f (m + 1/2) λ / d A curve 29 on the surface Q1 in FIG. 4 shows the intensity distribution of the cross section of the interference fringe 27 in FIG. 3, and is formed on the surface Q1 as shown in FIG. In the interference fringes formed, the bright portion 29a and the dark portion 29b are periodically repeated in the Y direction, and similarly, the bright portion and the dark portion are also periodically repeated in the X direction perpendicular to the Y direction.
【0029】このようにフライアイレンズ5を構成する
エレメントの配列に周期性があると、アライメントマー
クの照明領域内には周期的な照度むらが発生する。図5
に示すように、面Q1上のアライメントマークの像を対
物レンズ30によりCCD20の受光面に投影してマー
クの位置検出が行われる。この対物レンズ30の開口数
をNA、照明光のコシーレンシィファクター(σ値)を
σとすると、このコンデンサレンズ26の前側焦平面に
配置された開口絞りの直径Dは2σfNAである。ま
た、この開口絞りの円内には、上記の矩形断面(一辺の
長さdの正方形の形状)のエレメントがn個(nは1以
上の整数)入っているものとすると、次式が成立する。 π(σfNA)2 ≒nd2 この式より次式が導かれる。 d≒σfNA(π/n)1/2 When the array of elements forming the fly-eye lens 5 has a periodicity in this way, periodical illuminance unevenness occurs in the illumination area of the alignment mark. Figure 5
As shown in, the image of the alignment mark on the surface Q1 is projected on the light receiving surface of the CCD 20 by the objective lens 30 to detect the position of the mark. When the numerical aperture of the objective lens 30 is NA and the coherency factor (σ value) of the illumination light is σ, the diameter D of the aperture stop arranged on the front focal plane of the condenser lens 26 is 2σfNA. Further, assuming that the number of elements having the above-described rectangular cross section (square shape with one side length d) is n (n is an integer of 1 or more) in the circle of the aperture stop, the following equation is established. To do. π (σfNA) 2 ≈nd 2 From this equation, the following equation is derived. d≈σfNA (π / n) 1/2
【0030】このアライメントマークの照明領域内に生
じる干渉縞の周期(ピッチ)をPとすれば、周期Pは次
のようになる。 P=fλ/d ≒fλ(n/π)1/2 /(σfNA) =λ(n)1/2 /{(π)1/2 σNA}When the period (pitch) of the interference fringes generated in the illumination area of the alignment mark is P, the period P is as follows. P = fλ / d ≈fλ (n / π) 1/2 / (σfNA) = λ (n) 1/2 / {(π) 1/2 σNA}
【0031】例えば、σ=0.5程度と考えれば、
(π)1/2 σ≒1となり、次式が成立する。 P≒(n)1/2 ×λ/NA 照明光束の稠密性を保証する為には、フライアイレンズ
5のエレメント数nは多いほど良いが、実際には十数個
程度である。よって、干渉縞の周期Pの間隔は対物レン
ズ30の分解能の数倍となる。For example, considering that σ = 0.5,
(Π) 1/2 σ≈1, and the following equation holds. P≈ (n) 1/2 × λ / NA In order to guarantee the denseness of the illumination light flux, the larger the number of elements n of the fly-eye lens 5, the better, but it is about 10 or more in practice. Therefore, the interval of the period P of the interference fringes is several times the resolution of the objective lens 30.
【0032】アライメント光用の照明光学系の光軸がま
っすぐである場合には、図6に示すように、フライアイ
レンズ5のエレメントの配列周期の方向と照度むらの周
期の方向は一致しており、また、この照度むらの周期は
対物レンズ30の分解能の数倍程度となり、照度むらの
大きさはレーザ光束の可干渉性の度合いにもよるがだい
たい数パーセント程度である。図6において、図6
(a)はフライアイレンズ5の後側焦平面上の縦横にピ
ッチdで配列された2次光源の分布を示し、図6(b)
はコンデンサレンズ26の後側焦平面での縦横に周期P
で形成された干渉縞27の状態を示し、図6(c)はそ
の干渉縞27のY座標がy0 のX軸上の照度分布E
(x,y0 )を示す。本例では、図6(a)に示すよう
に、縦横に隣接する2次光源28a及び28b(又は2
次光源28b及び28c)からの光は弱く干渉するが、
斜め方向に隣接する2次光源28c及び28dからの光
は干渉しないが、仮に干渉したとしても非常に弱いので
無視できる。また、図6(c)において計測方向である
X方向の照度分布には幅Δのむらがある。When the optical axis of the illumination optical system for the alignment light is straight, as shown in FIG. 6, the direction of the array period of the elements of the fly-eye lens 5 and the direction of the uneven illuminance period coincide with each other. In addition, the cycle of the uneven illuminance is about several times the resolution of the objective lens 30, and the size of the uneven illuminance is about several percent depending on the degree of coherence of the laser beam. In FIG.
6A shows a distribution of secondary light sources arranged vertically and horizontally at a pitch d on the rear focal plane of the fly-eye lens 5, and FIG.
Is the period P in the vertical and horizontal directions on the back focal plane of the condenser lens 26.
6C shows the state of the interference fringes 27 formed in FIG. 6C, and FIG. 6C shows the illuminance distribution E on the X axis where the Y coordinate of the interference fringes 27 is y 0.
(X, y 0 ) is shown. In this example, as shown in FIG. 6A, the secondary light sources 28a and 28b (or 2) that are vertically and horizontally adjacent to each other are used.
The light from the secondary light sources 28b and 28c) interferes weakly,
Light from the secondary light sources 28c and 28d adjacent to each other in an oblique direction does not interfere, but even if they interfere, they are very weak and can be ignored. Further, in FIG. 6C, the illuminance distribution in the X direction, which is the measurement direction, has unevenness of the width Δ.
【0033】一般に照度むらがある照野内のアライメン
トマークを、CCD20の撮像信号の画像処理により検
出する場合を考えると、CCD等の受光面上においては
アライメントマークの像による光強度分布と照度むらに
よる光強度むらとが混在している。この照度むらが本来
のアライメントマーク像を歪める結果、このマークの位
置計測再現性の悪化や計測結果のオフセットといった計
測誤差を生じることになる。Considering the case where an alignment mark in an illumination field, which generally has illuminance unevenness, is detected by image processing of an image pickup signal of the CCD 20, the light intensity distribution and the illuminance unevenness due to the image of the alignment mark are caused on the light receiving surface of the CCD or the like. Light intensity unevenness is mixed. As a result of the uneven illuminance distorting the original alignment mark image, a measurement error such as deterioration of reproducibility of position measurement of this mark and offset of the measurement result occurs.
【0034】上記のような周期的な照度むらが生じた照
野内でアライメントマークの位置計測をする場合には、
照度むらの大きさや周期の間隔のほか、照度むらの周期
の方向と位置計測の方向とのなす角度がその計測精度に
重大な影響を及ぼす。というのは、対物レンズ30の分
解能やCCD20の持つ検出精度に対して照度むらの周
期がはなはだしく小さい場合や逆に非常に大きい場合に
は、照度むらが大きくても、位置計測精度に及ぼす影響
は大したことはない。しかしながら、上記のフライアイ
レンズ5による照度むらのように、その周期が上記の分
解能等に比してあまり大きさに違いがない場合には、た
とえ照度むらが小さくとも計測精度を悪化させる。In the case of measuring the position of the alignment mark in the illumination field where the above-mentioned periodical illuminance unevenness occurs,
In addition to the size of the illuminance unevenness and the interval of the cycle, the angle formed by the direction of the cycle of the illuminance unevenness and the direction of position measurement has a significant influence on the measurement accuracy. This is because if the illuminance nonuniformity is extremely small with respect to the resolution of the objective lens 30 or the detection accuracy of the CCD 20, or if the illuminance nonuniformity is very large, even if the illuminance nonuniformity is large, there is no effect on the position measurement accuracy. No big deal. However, when the cycle is not so different from the resolution and the like in the illuminance unevenness due to the fly-eye lens 5, the measurement accuracy is deteriorated even if the illuminance unevenness is small.
【0035】しかし、このような照度むらが発生してい
る場合であっても、その照度むらの周期の方向を変えて
やることで、計測精度の悪化を小さく抑えることは可能
である。図7(a)は、照野面内の干渉縞27の状態を
X軸をアライメントマークの位置の計測方向、Y軸を非
計測方向として示し、且つX軸方向と照度むらの周期方
向とが一致している場合の照度分布を示している。これ
に対して、図8(a)は、フライアイレンズ5を照明光
学系の光軸を中心に回転させてX軸方向から照度むらの
周期方向をずらした場合の干渉縞27の照度分布を示し
ている。また、図7(b)及び図8(b)はそれぞれ図
7(a)及び図8(a)に対応するX軸上の座標X1〜
X2の照度分布E(x,0)を示している。どちらの場
合にも周期的な照度むらが生じていることを表している
が、図8(b)に示す照度むらの周期の方が長くなって
いるのは、X軸と照度むらの周期方向がずれているから
である。なお照度むらの大きさはどちらも同じである。However, even if such illuminance unevenness occurs, it is possible to suppress deterioration of measurement accuracy by changing the direction of the cycle of the illuminance unevenness. FIG. 7A shows the state of the interference fringes 27 in the illumination field plane, where the X axis is the measurement direction of the position of the alignment mark and the Y axis is the non-measurement direction, and the X axis direction and the periodic direction of the illuminance unevenness are The illuminance distribution when they match is shown. On the other hand, FIG. 8A shows the illuminance distribution of the interference fringes 27 when the fly-eye lens 5 is rotated about the optical axis of the illumination optical system and the periodic direction of the illuminance unevenness is shifted from the X-axis direction. Shows. Further, FIGS. 7B and 8B show coordinates X1 to X1 on the X-axis corresponding to FIGS. 7A and 8A, respectively.
The illuminance distribution E (x, 0) of X2 is shown. In both cases, it is shown that periodical illuminance unevenness occurs, but the longer illuminance unevenness cycle shown in FIG. 8B is due to the X-axis and the illuminance unevenness cycle direction. This is because they are out of alignment. The size of the uneven illuminance is the same in both cases.
【0036】一方、図7(c)及び図8(c)では同じ
くそれぞれ図7(a)及び図8(a)に対応するX軸方
向の照度分布を表しているが、Y方向に関して−y1か
ら+y1までの範囲に渡って照度分布の積分(積算)を
行っている。即ち、この場合の照度分布E(X)は、積
分記号∫がyに関する−y1から+y1までの積分を表
すものとして次のように表される。 E(x)=∫E(x,y)dyOn the other hand, FIGS. 7 (c) and 8 (c) similarly show the illuminance distributions in the X-axis direction corresponding to FIGS. 7 (a) and 8 (a), respectively. To + y1 are integrated (integrated) in the illuminance distribution. That is, the illuminance distribution E (X) in this case is expressed as follows, where the integral symbol ∫ represents the integral from −y1 to + y1 with respect to y. E (x) = ∫E (x, y) dy
【0037】図7(c)の照度分布は図7(b)の場合
と同様の周期的な照度むらが存在する分布となるが、図
8(c)の照度分布は図8(b)の場合の周期的な照度
むら分布と異なり照度むらがほとんど無い分布となる。
図8(c)では非計測方向(Y方向)への照度分布の積
算により照度むらがならされてしまい、見かけ上均一な
照度分布が得られることになる。このように周期的な照
度むらを実効的に均一化することにより、計測再現性の
悪化が防止される。The illuminance distribution of FIG. 7C is a distribution in which there is a periodical illuminance unevenness similar to the case of FIG. 7B, but the illuminance distribution of FIG. 8C is that of FIG. 8B. Unlike the periodic illuminance unevenness distribution in the above case, the distribution has almost no illuminance unevenness.
In FIG. 8C, the illuminance unevenness is smoothed by integrating the illuminance distribution in the non-measurement direction (Y direction), and an apparently uniform illuminance distribution is obtained. By effectively equalizing the periodic illuminance unevenness in this manner, deterioration of measurement reproducibility is prevented.
【0038】なお、上述実施例では、図1でアライメン
ト用照明系2〜10を設置しているが、ミラー12をハ
ーフミラー化して露光用照明光学系21〜25のレーザ
光の一部をアライメント用の照明光として利用しても良
い。この場合、照明光学系22内のレチクルブラインド
を視野絞り17の代わりに用いて、レチクル13のレチ
クルマークRM又はその近傍のみを照明するべく視野を
制限し、かつ、照明光学系22内のフライアイレンズを
アライメント時には照明光学系22の光軸中心を回転軸
として、45゜±10゜程度回転させて干渉縞の周期の
方向をレチクルマークRM又はウェハマークWMの計測
方向からずらせば、上述と同様の干渉縞低減効果が得ら
れる。また、上述実施例ではオプティカルインテグレー
タとしてフライアイレンズが使用されているが、オプテ
ィカルインテグレータとしてはその外に例えばロッドレ
ンズを使用することができる。また、本発明は図1のよ
うなTTR方式のアライメント系のみならず、一般に被
検物の位置決め用のマーク等を検出する場合に広く適用
することができる。このように、本発明は上述実施例に
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。Although the alignment illumination systems 2 to 10 are installed in FIG. 1 in the above embodiment, the mirror 12 is made into a half mirror to align a part of the laser light of the exposure illumination optical systems 21 to 25. It may be used as illumination light for use. In this case, the reticle blind in the illumination optical system 22 is used instead of the field stop 17 to limit the field of view to illuminate only the reticle mark RM of the reticle 13 or its vicinity, and the fly eye in the illumination optical system 22. When the lens is aligned, the optical axis center of the illumination optical system 22 is rotated about 45 ° ± 10 ° and the cycle of the interference fringes is shifted from the measurement direction of the reticle mark RM or the wafer mark WM. The effect of reducing interference fringes is obtained. Further, although the fly-eye lens is used as the optical integrator in the above-described embodiment, a rod lens, for example, may be used as the optical integrator in addition to the fly-eye lens. Further, the present invention can be widely applied not only to the TTR type alignment system as shown in FIG. 1 but also to generally detecting a mark for positioning an object to be inspected. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various configurations can be taken without departing from the gist of the present invention.
【0039】[0039]
【発明の効果】本発明によれば、オプティカルインテグ
レータが回転自在に配置されている。従って、そのオプ
ティカルインテグレータを回転させて、複数の2次光源
からの光による干渉によって位置検出マーク上に形成さ
れる例えば格子状の干渉縞の方向に対して、その位置検
出マークの検出方向がずれるように設定することによ
り、照明光学系の照野に照明光の干渉により形成される
干渉縞を低減でき、高精度の位置検出ができる利点があ
る。According to the present invention, the optical integrator is rotatably arranged. Therefore, by rotating the optical integrator, the detection direction of the position detection mark deviates from the direction of, for example, a lattice-shaped interference fringe formed on the position detection mark by the interference of light from the plurality of secondary light sources. By setting in this way, there is an advantage that the interference fringes formed by the interference of the illumination light in the illumination field of the illumination optical system can be reduced and the position can be detected with high accuracy.
【図1】本発明による位置検出装置の一実施例の投影露
光装置を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a projection exposure apparatus of an embodiment of a position detection apparatus according to the present invention.
【図2】図1のフライアイレンズ5の調整方法の説明に
供する簡略化した斜視図である。FIG. 2 is a simplified perspective view for explaining a method for adjusting the fly-eye lens 5 in FIG.
【図3】図1のアライメント用の照明光学系を簡略化し
て示す斜視図である。3 is a perspective view showing a simplified illumination optical system for alignment of FIG. 1. FIG.
【図4】図3の側面図である。FIG. 4 is a side view of FIG.
【図5】図1のアライメント用の照明光学系及び検出光
学系を簡略化して示す側面図である。5 is a side view showing a simplified illumination optical system and detection optical system for alignment of FIG. 1. FIG.
【図6】(a)は図3のフライアイレンズ5による2次
光源の分布を示す線図、(b)は図3の面Q1上の干渉
縞の状態を示す線図、(c)は図6(b)のX軸に平行
な方向の断面に沿う照度分布を示す分布図である。6A is a diagram showing a distribution of a secondary light source by the fly-eye lens 5 in FIG. 3, FIG. 6B is a diagram showing a state of interference fringes on a surface Q1 in FIG. 3, and FIG. It is a distribution diagram which shows the illuminance distribution along the cross section of the direction parallel to the X-axis of FIG.6 (b).
【図7】(a)は図3のフライアイレンズ5の周期方向
が計測方向に平行な場合の図3の面Q1上の干渉縞の状
態を示す線図、(b)は図7(a)のX軸に平行な方向
の断面に沿う照度分布を示す分布図、(c)は図7
(a)の照度分布をY軸方向の所定範囲に亘り積分して
得られた照度分布をX軸に平行な方向に展開して示す分
布図である。7A is a diagram showing a state of interference fringes on a surface Q1 of FIG. 3 when the cycle direction of the fly-eye lens 5 of FIG. 3 is parallel to the measurement direction, and FIG. 7B is FIG. ) Is a distribution diagram showing an illuminance distribution along a cross section in a direction parallel to the X axis, and FIG.
It is a distribution chart which expands the illuminance distribution obtained by integrating the illuminance distribution of (a) over a predetermined range of the Y-axis direction in the direction parallel to the X-axis.
【図8】(a)は図3のフライアイレンズ5の周期方向
が計測方向に対して傾いている場合の図3の面Q1上の
干渉縞の状態を示す線図、(b)は図7(a)のX軸に
平行な方向の断面に沿う照度分布を示す分布図、(c)
は図7(a)の照度分布をY軸方向の所定範囲に亘り積
分して得られた照度分布をX軸に平行な方向に展開して
示す分布図である。8A is a diagram showing a state of interference fringes on the surface Q1 of FIG. 3 when the cycle direction of the fly-eye lens 5 of FIG. 3 is inclined with respect to the measurement direction, and FIG. 7 (a) is a distribution diagram showing an illuminance distribution along a cross section in a direction parallel to the X axis, (c)
FIG. 8 is a distribution diagram showing an illuminance distribution obtained by integrating the illuminance distribution of FIG. 7A over a predetermined range in the Y-axis direction in a direction parallel to the X-axis.
1 レーザ光源 4 ビーム整形光学系 5 フライアイレンズ 6 コンデンサレンズ 9 照明レンズ 11 対物レンズ 13 レチクル RM レチクルマーク 14 投影光学系 16 ウェハ WM ウェハマーク 19 リレーレンズ 20 2次元のCCD 26 コンデンサレンズ 27 干渉縞 30 対物レンズ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 laser light source 4 beam shaping optical system 5 fly eye lens 6 condenser lens 9 illumination lens 11 objective lens 13 reticle RM reticle mark 14 projection optical system 16 wafer WM wafer mark 19 relay lens 20 two-dimensional CCD 26 condenser lens 27 interference fringe 30 Objective lens
Claims (1)
へ光を照明する照明光学系と、該位置検出マークからの
光を検出する検出手段とを有し、前記位置検出マークの
位置を検出する位置検出装置において、 前記照明光学系は、平行光束を供給する平行光束供給源
と、該平行光束によって複数の2次光源を形成するオプ
ティカルインテグレータと、該複数の2次光源からの光
を集光して前記位置検出マークを照明する集光光学系と
を有し、 前記オプティカルインテグレータは前記照明光学系の光
軸に平行な軸を中心として回転自在に設けられている事
を特徴とする位置検出装置。1. An illumination optical system for illuminating a position detection mark formed on an object to be inspected with light, and a detection means for detecting light from the position detection mark, the position of the position detection mark being detected. In the position detecting device for detecting, the illumination optical system includes a parallel light flux supply source that supplies a parallel light flux, an optical integrator that forms a plurality of secondary light sources by the parallel light flux, and light from the plurality of secondary light sources. A condensing optical system for condensing and illuminating the position detection mark, wherein the optical integrator is rotatably provided around an axis parallel to an optical axis of the illuminating optical system. Position detection device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4087992A JPH05259029A (en) | 1992-03-12 | 1992-03-12 | Position detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4087992A JPH05259029A (en) | 1992-03-12 | 1992-03-12 | Position detector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05259029A true JPH05259029A (en) | 1993-10-08 |
Family
ID=13930308
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4087992A Withdrawn JPH05259029A (en) | 1992-03-12 | 1992-03-12 | Position detector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05259029A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7126757B2 (en) * | 2001-09-14 | 2006-10-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Illumination apparatus, exposure apparatus using the same, and device fabricating method |
WO2006134956A1 (en) * | 2005-06-16 | 2006-12-21 | Osaka University | Exposure apparatus and exposure method |
JP2017041608A (en) * | 2015-08-21 | 2017-02-23 | キヤノン株式会社 | Detection device, imprinting device, manufacturing method for article and illumination optical system |
-
1992
- 1992-03-12 JP JP4087992A patent/JPH05259029A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7126757B2 (en) * | 2001-09-14 | 2006-10-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Illumination apparatus, exposure apparatus using the same, and device fabricating method |
WO2006134956A1 (en) * | 2005-06-16 | 2006-12-21 | Osaka University | Exposure apparatus and exposure method |
JP2017041608A (en) * | 2015-08-21 | 2017-02-23 | キヤノン株式会社 | Detection device, imprinting device, manufacturing method for article and illumination optical system |
US10732523B2 (en) | 2015-08-21 | 2020-08-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Detection device, imprint apparatus, method of manufacturing article, illumination optical system, and detection method |
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