JPH07311009A - Position detection device - Google Patents
Position detection deviceInfo
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- JPH07311009A JPH07311009A JP6106561A JP10656194A JPH07311009A JP H07311009 A JPH07311009 A JP H07311009A JP 6106561 A JP6106561 A JP 6106561A JP 10656194 A JP10656194 A JP 10656194A JP H07311009 A JPH07311009 A JP H07311009A
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- Japan
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- light
- optical system
- light source
- objective lens
- splitter
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Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、被検物上の位置検出用
のマークの位置を自己照明により検出する位置検出装置
に関し、特に例えば半導体素子又は液晶表示素子等を製
造する際に使用され、レチクル上のパターンを投影光学
系を介して感光性の基板上に投影する投影露光装置のア
ライメント系に適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 position detecting device for detecting the position of a mark for position detection on an object to be inspected by self-illumination, and is particularly used for manufacturing a semiconductor element or a liquid crystal display element. It is suitable for application to an alignment system of a projection exposure apparatus that projects a pattern on a reticle onto a photosensitive substrate via a projection optical system.
【0002】[0002]
【従来の技術】ステッパー、又はステップ・アンド・ス
キャン方式の投影露光装置のような露光装置において
は、転写用のパターンが形成されたレチクル(又はフォ
トマスク等)と、フォトレジストが塗布されたウエハ
(又はガラスプレート等)との位置合わせ(アライメン
ト)を高精度に行うためのアライメント装置が設けられ
ている。斯かるアライメントを高精度に行うためには、
先ずアライメント系によりウエハ上のアライメントマー
ク(ウエハマーク)の位置を正確に検出する必要があ
る。2. Description of the Related Art In an exposure apparatus such as a stepper or step-and-scan type projection exposure apparatus, a reticle (or photomask, etc.) on which a transfer pattern is formed and a wafer coated with a photoresist are used. (Or a glass plate or the like) is provided with an alignment device for performing alignment with high accuracy. In order to perform such alignment with high accuracy,
First, it is necessary to accurately detect the position of the alignment mark (wafer mark) on the wafer by the alignment system.
【0003】これに関して、露光及びその後のプロセス
等によりウエハの表面の荒れの程度が変化すると共に、
ウエハ上の層(レイア)によってウエハマークと周辺の
下地との段差が異なる場合があるため、単一のアライメ
ント系で全てのウエハマークの位置を正確に検出するの
は困難である。そこで、従来より用途に応じて次のよう
なアライメント系が使用されている。In this regard, the degree of roughness of the surface of the wafer changes due to exposure and subsequent processes, and
Since the step between the wafer mark and the peripheral underlying layer may be different depending on the layer (layer) on the wafer, it is difficult to accurately detect the positions of all the wafer marks with a single alignment system. Therefore, conventionally, the following alignment systems have been used according to the application.
【0004】LSA(レーザ・ステップ・アライメン
ト)方式のアライメント系:これはレーザビームをウエ
ハマークに照射し、回折・散乱された光を利用してその
ウエハマークの位置を計測する系であり、従来より種々
のプロセスウエハに幅広く使用されているものである。
LSA方式のアライメント系は、例えば特開昭63−2
29305号公報、特開平5−226222号公報、及
び特開平5−226224号公報に開示されているLSA (Laser Step Alignment) type alignment system: This is a system which irradiates a laser beam on a wafer mark and measures the position of the wafer mark by using the diffracted / scattered light. It is widely used for more various process wafers.
An LSA type alignment system is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-2.
It is disclosed in JP-A-29305, JP-A-5-226222, and JP-A-5-226224.
【0005】FIA(Field Image Alignment )系:
これはハロゲンランプ等を光源とする波長帯域幅の広い
光で照明したウエハマークの拡大像を撮像素子(ビジコ
ン管やCCD)で撮像し、得られた撮像信号を画像処理
して位置計測を行うセンサであり、アルミニウム層やウ
エハ表面の非対称なマークの計測に効果的である。FI
A系は例えば特開平4−273246号公報に開示され
ている。FIA (Field Image Alignment) system:
This is an image pickup device (vidicon tube or CCD) that takes an enlarged image of a wafer mark illuminated by light with a wide wavelength band using a halogen lamp or the like as a light source, and the obtained image pickup signal is image-processed to perform position measurement. It is a sensor and is effective for measuring asymmetric marks on the aluminum layer or wafer surface. FI
The A system is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-273246.
【0006】LIA(Laser Interferometric Alignm
ent )系:これは回折格子状のウエハマークに、周波数
を僅かに変えたレーザ光を2方向から照射し、発生した
2つの回折光を干渉させ、この干渉光の位相からウエハ
マークの位置情報を検出するセンサである。このLIA
系は、低段差のウエハマークや表面荒れの大きいウエハ
に効果的であり、LIA系の検出原理は、特開昭62−
56818号公報、特開平2−116116号公報等に
開示されている。LIA (Laser Interferometric Alignm)
ent) system: This is a method of irradiating a diffraction grating-shaped wafer mark with laser light whose frequency is slightly changed from two directions, causing two generated diffracted lights to interfere with each other, and determining the position information of the wafer mark from the phase of this interference light. Is a sensor for detecting. This LIA
The system is effective for a wafer mark having a low step or a wafer having a large surface roughness, and the detection principle of the LIA system is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No.
It is disclosed in Japanese Patent No. 56818, Japanese Patent Laid-Open No. 2-116116, and the like.
【0007】図4(a)は従来のLSA方式のアライメ
ント系を示し、この図4(a)において、レーザ光源1
より図4(a)の紙面に平行な方向に偏光したレーザビ
ームLBが射出されている。このレーザビームLBは、
シリンドリカルレンズ2により図4(a)の紙面に垂直
な方向に集光されて視野絞り3に入射する。この視野絞
り3でスリット状に整形されたレーザビームLBは、第
2対物レンズ4を経て偏向ビームスプリッターよりなる
送受光分離プリズム5に入射する。レーザビームLBは
P偏光であるためそのまま送受光分離プリズム5を透過
した後、1/4波長板6、第1対物レンズ7、及び投影
光学系8を介して所定の円偏光の状態で被検面としての
ウエハ9の露光面9a上に照射される。視野絞り3は露
光面9aと共役である。ここで、投影光学系8の光軸に
垂直にZ軸を取り、Z軸に垂直な面内で図4(a)の紙
面に垂直な方向にX軸を、図4(a)の紙面に垂直な方
向にY軸を取る。FIG. 4 (a) shows a conventional LSA type alignment system. In FIG. 4 (a), the laser light source 1 is used.
As a result, the laser beam LB polarized in the direction parallel to the paper surface of FIG. 4A is emitted. This laser beam LB is
It is condensed by the cylindrical lens 2 in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. The laser beam LB shaped into a slit by the field stop 3 is incident on the transmission / reception separation prism 5 including a deflection beam splitter via the second objective lens 4. Since the laser beam LB is P-polarized, the laser beam LB passes through the transmission / reception separation prism 5 as it is, and then is subjected to a test with a predetermined circular polarization through the quarter-wave plate 6, the first objective lens 7, and the projection optical system 8. The exposure surface 9a of the wafer 9 as a surface is irradiated. The field stop 3 is conjugate with the exposure surface 9a. Here, the Z axis is taken perpendicularly to the optical axis of the projection optical system 8, the X axis is taken in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 4A in the plane perpendicular to the Z axis, and the Z axis is taken to be the paper surface of FIG. 4A. Take the Y axis in the vertical direction.
【0008】露光面9aの各ショット領域の近傍にはそ
れぞれアライメント用のウエハマークが付設され、図9
(b)に示すように、その内の所定のウエハマークWM
の近傍にレーザビームLBがX方向に伸びたスリット状
の光スポット10として照射されている。ウエハマーク
WMはX方向に所定ピッチで配列されたドットパターン
であり、不図示のウエハステージを介してウエハ9−を
Y方向に移動させて、ウエハマークWMで光スポット1
0を走査すると、ウエハマークWMが光スポット10と
合致したときに±X方向に回折光が発生する。また、こ
の回折光と共に0次光も発生する。A wafer mark for alignment is provided near each shot area on the exposure surface 9a.
As shown in (b), a predetermined wafer mark WM among them
A laser beam LB is irradiated as a slit-shaped light spot 10 extending in the X direction in the vicinity of. The wafer mark WM is a dot pattern arranged at a predetermined pitch in the X direction, and the wafer 9-is moved in the Y direction via a wafer stage (not shown) so that the light spot 1 is formed at the wafer mark WM.
When 0 is scanned, diffracted light is generated in the ± X directions when the wafer mark WM coincides with the light spot 10. In addition to this diffracted light, zero-order light is also generated.
【0009】図4(a)において、露光面9aから発生
した入射時と逆の円偏光の0次光LB(0) 、及び±1次
回折光LB1(+1),LB(-1)は、投影光学系8、第1対
物レンズ7、及び1/4波長板6を経て送受光分離プリ
ズム5に戻る。このように戻された光はS偏光であるた
め送受光分離プリズム5で反射された後、リレーレンズ
11を経て一度交差してから受光スリット12に向か
う。受光スリット12には、±1次回折光用の開口12
a及び12bが穿設され、開口12a及び12bの直後
にそれぞれ光電検出器13A及び13Bが配置されてい
る。このとき、第1対物レンズ7のフーリエ変換面(瞳
面)がリレーレンズ11により光電検出器13A及び1
3Bの受光面にリレーされ、光電検出器13A及び13
Bではそれぞれ回折光LB(-1)及びLB(+1)が受光さ
れ、光電検出器13A及び13Bの出力信号が加算部1
4で加算されて不図示のアライメント制御系に供給され
る。In FIG. 4A, the 0th-order light LB (0) and the ± 1st-order diffracted lights LB1 (+1), LB (-1), which are circularly polarized light and which are generated from the exposure surface 9a, are the After passing through the projection optical system 8, the first objective lens 7, and the quarter-wave plate 6, the light returns to the light-transmitting / receiving-light separating prism 5. Since the light returned in this way is S-polarized light, it is reflected by the light-transmitting and receiving light separating prism 5, passes through the relay lens 11 once, and then goes to the light-receiving slit 12. The light receiving slit 12 has an opening 12 for the ± 1st order diffracted light.
a and 12b are bored, and photoelectric detectors 13A and 13B are arranged immediately after the openings 12a and 12b, respectively. At this time, the Fourier transform surface (pupil surface) of the first objective lens 7 is transferred to the photoelectric detectors 13A and 1A by the relay lens 11.
The photoelectric detectors 13A and 13A are relayed to the light receiving surface of 3B.
In B, the diffracted lights LB (-1) and LB (+1) are received, respectively, and the output signals of the photoelectric detectors 13A and 13B are added to the adder 1
4 is added and supplied to an alignment control system (not shown).
【0010】アライメント制御系では、加算部14から
供給される和信号がピーク値になるときのウエハステー
ジ(不図示)のY座標より、ウエハマークWMのY座標
を求めることができる。同様に、X方向の位置を示すウ
エハマークの座標も計測され、露光時にはそのように計
測されたX座標、及びY座標に基づいて対応するウエハ
9上のショット領域の位置決めが行われる。In the alignment control system, the Y coordinate of the wafer mark WM can be obtained from the Y coordinate of the wafer stage (not shown) when the sum signal supplied from the adder 14 reaches the peak value. Similarly, the coordinates of the wafer mark indicating the position in the X direction are also measured, and at the time of exposure, the corresponding shot area on the wafer 9 is positioned based on the thus measured X and Y coordinates.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
アライメント系においては、送受光分離プリズム5及び
1/4波長板6により、ウエハ9に向かう光とウエハ9
からの反射光との分離が行われていた。ところが、この
方式では入射するレーザビームLBの内の僅かの部分が
第1対物レンズ7のレンズ面(例えば表面7a)で反射
されたときに、以下のような不都合が生ずる。As described above, in the conventional alignment system, the light directed to the wafer 9 and the wafer 9 are provided by the transmission / reception separating prism 5 and the quarter wavelength plate 6.
It was separated from the reflected light from. However, in this method, when a small portion of the incident laser beam LB is reflected by the lens surface (for example, the surface 7a) of the first objective lens 7, the following inconvenience occurs.
【0012】実際に、第1対物レンズ7の各面に反射防
止コーティングを施したとしても、製造公差等の要因に
より第1対物レンズ7に入射する光の内の0.1%程度
は必ず反射してしまう。例えば表面7aで反射された光
束15を考えると、この反射された光束15は既に円偏
光となっているため、1/4波長板6を通過することに
より、送受光分離プリズム5に対してS偏光となってし
まう。従って、その光束15は送受光分離プリズム5に
より反射されて受光光学系に入射し、光電検出器13A
及び13Bの光電変換信号のSN比が悪化する。Actually, even if each surface of the first objective lens 7 is provided with an antireflection coating, about 0.1% of the light incident on the first objective lens 7 is always reflected due to factors such as manufacturing tolerances. Resulting in. For example, considering the light beam 15 reflected on the surface 7a, since the reflected light beam 15 is already circularly polarized, it passes through the quarter-wave plate 6 to cause S It becomes polarized light. Therefore, the light beam 15 is reflected by the light-transmitting and receiving light separating prism 5 and enters the light-receiving optical system, and the photoelectric detector 13A
And the SN ratio of the photoelectric conversion signals of 13B deteriorates.
【0013】更に、投影光学系8では、レチクル(不図
示)のパターンをウエハ9上に露光するための露光光で
の結像性能を向上させるために、多くの枚数のレンズを
使用する傾向にある。また、アライメント光としてのレ
ーザビームLBは、ウエハ9上のフォトレジストに対す
る感光性が弱い波長帯の光であり、露光光とは波長帯が
異なっている。そのため、レーザビームLBに対する投
影光学系8の透過率はかなり低くなっている。例えば、
レーザビームLBに対する投影光学系8の透過率が20
%として、ウエハ9のウエハマークWMで発生する回折
光の光量は、例えばウエハマークWMに入射する光量の
17%程度であるとすると、光電検出器13A,13B
での受光光量は、送受光分離プリズム5から第1対物レ
ンズ7に向かう光量の0.68(=0.2×0.17×
0.2×100)%程度となってしまう。Further, in the projection optical system 8, there is a tendency to use a large number of lenses in order to improve the imaging performance with exposure light for exposing a pattern of a reticle (not shown) onto the wafer 9. is there. Further, the laser beam LB as the alignment light is a light in a wavelength band in which the photoresist on the wafer 9 is weakly photosensitive, and has a different wavelength band from the exposure light. Therefore, the transmittance of the projection optical system 8 for the laser beam LB is considerably low. For example,
The transmittance of the projection optical system 8 for the laser beam LB is 20.
Assuming that the light amount of the diffracted light generated at the wafer mark WM of the wafer 9 is about 17% of the light amount incident on the wafer mark WM, the photoelectric detectors 13A and 13B are represented by%.
The amount of light received at is 0.68 (= 0.2 × 0.17 ×) of the amount of light traveling from the transmitting / receiving separation prism 5 to the first objective lens 7.
It becomes about 0.2 × 100)%.
【0014】これに対して第1対物レンズ7では0.1
%程度の反射光が生じてしまうため、光電検出器13
A,13Bの受光面では全受光量の内の1/7程度が第
1対物レンズ7での反射光、即ちノイズ光となる恐れが
あり、位置検出精度が悪化するという不都合があった。
更に、ウエハ9の露光面の状態によっては、回折光の強
度がより低くなってしまう場合があり、この場合には光
電検出器13A,13BでのSN比が益々悪化して位置
検出ができなくなる恐れもある。On the other hand, in the first objective lens 7, it is 0.1
% Reflected light is generated, the photoelectric detector 13
On the light-receiving surfaces of A and 13B, about 1/7 of the total amount of received light may be reflected light by the first objective lens 7, that is, noise light, and the position detection accuracy deteriorates.
Further, the intensity of the diffracted light may be lower depending on the state of the exposed surface of the wafer 9, and in this case, the SN ratio of the photoelectric detectors 13A and 13B is further deteriorated and the position detection cannot be performed. There is a fear.
【0015】また、一般にレーザ光源には或る程度の出
力変動があるが、図4(a)においてSN比が悪化して
くると、レーザ光源1の出力変動等の影響を非常に受け
易くなってしまい、ウエハマークの位置検出結果の再現
性が悪くなるという不都合もあった。本発明は斯かる点
に鑑み、対物光学系からの反射光の影響を低減させて、
より高精度に位置合わせ用のマーク(ウエハマーク)の
位置検出を行うことができる位置検出装置を提供するこ
とを目的とする。Generally, the laser light source has a certain amount of output fluctuation, but when the SN ratio deteriorates in FIG. 4 (a), it becomes very susceptible to the output fluctuation of the laser light source 1. Therefore, the reproducibility of the wafer mark position detection result deteriorates. In view of such a point, the present invention reduces the influence of reflected light from the objective optical system,
An object of the present invention is to provide a position detection device that can detect the position of a mark for alignment (wafer mark) with higher accuracy.
【0016】[0016]
【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に示すように、照明光を射出する光源
(1)と、この光源から射出された照明光を被検物
(9)上の位置検出用のマーク(WM)上に集光する対
物光学系(7)と、光源(1)と対物光学系(7)との
間に配置され、被検物(9)への照明光の光路とその被
検物からの照明光の光路とを分離する光分割器(5)
と、被検物(9)で反射された後、対物光学系(7)及
び光分割器(5)を介して分離される照明光を受光する
光電検出手段(13A,13B)とを有し、これら光電
検出手段からの検出信号に基づいて被検物(9)上の位
置検出用のマーク(WM)の位置を検出する装置におい
て、光分割器(5)を偏光ビームスプリッターとし、対
物光学系(7)と被検物(9)との間にその照明光の偏
光状態を変化させる偏光状態変換部材(1/4波長板
6)を設け、その被検物で反射され、対物光学系(7)
を通って偏光ビームスプリッター(5)に戻される照明
光の偏光状態を、偏光状態変換部材(6)を介して偏光
ビームスプリッター(5)から光電検出手段(13A,
13B)に導かれる偏光状態とするものである。As shown in FIG. 1, for example, a position detecting device according to the present invention comprises a light source (1) for emitting illumination light and an illumination light emitted from this light source for inspection (9). ) Is arranged between the light source (1) and the objective optical system (7) and the objective optical system (7) for condensing on the mark (WM) for position detection on the above. An optical splitter (5) for separating the optical path of the illumination light and the optical path of the illumination light from the test object.
And photoelectric detection means (13A, 13B) for receiving the illumination light separated by the objective optical system (7) and the light splitter (5) after being reflected by the object to be inspected (9). In the device for detecting the position of the position detection mark (WM) on the object (9) based on the detection signals from these photoelectric detection means, the optical splitter (5) is a polarization beam splitter, and the objective optical A polarization state conversion member (1/4 wavelength plate 6) for changing the polarization state of the illumination light is provided between the system (7) and the object to be inspected (9), reflected by the object to be inspected, and the objective optical system. (7)
The polarization state of the illumination light, which is returned to the polarization beam splitter (5) through the polarization beam splitter (5) through the polarization state conversion member (6), is detected by photoelectric detection means (13A,
13B), which is the polarization state guided to 13B).
【0017】この場合、光源(1)と光分割部材(5)
との間に絞り(3)を配置し、対物光学系(7)で反射
されて偏光ビームスプリッター(5)を介して光源
(1)側に向かう照明光が絞り(3)により遮光される
ように、光源(1)から絞り(3)に向かう照明光を対
物光学(7)系の光軸(AX)に対して傾斜させること
が望ましい。In this case, the light source (1) and the light splitting member (5)
A diaphragm (3) is disposed between the diaphragm and the diaphragm so that the illumination light reflected by the objective optical system (7) and traveling toward the light source (1) through the polarization beam splitter (5) is blocked by the diaphragm (3). In addition, it is desirable that the illumination light traveling from the light source (1) toward the diaphragm (3) be inclined with respect to the optical axis (AX) of the objective optical system (7).
【0018】[0018]
【作用】斯かる本発明によれば、対物光学系(7)と被
検物(9)との間に偏光状態可変手段(6)が配置され
ているため、光源(1)から光分割器(5)を経て対物
光学系(7)に入射した後、その対物光学系(7)によ
り反射された光は光分割器(5)を介してそのまま光源
(1)側に戻される。従って、対物光学系(7)からの
反射光は、光電検出手段(13A,13B)には入射し
ないため、高いSN比で高精度に位置検出を行うことが
できる。According to the present invention, since the polarization state varying means (6) is arranged between the objective optical system (7) and the object (9) to be inspected, the light source (1) is divided into the light splitter. After entering the objective optical system (7) via (5), the light reflected by the objective optical system (7) is directly returned to the light source (1) side via the light splitter (5). Therefore, since the reflected light from the objective optical system (7) does not enter the photoelectric detection means (13A, 13B), it is possible to perform position detection with high SN ratio and high accuracy.
【0019】なお、本発明を図1に示すようなTTL
(スルー・ザ・レンズ)方式のアライメント系に適用し
た場合には、対物光学系(7)と被検物(9)との間に
更に投影光学系(8)が配置される。この場合、光源
(1)からの照明光(LB)は投影光学系(8)の光軸
(8a)から大きく偏心した位置でレンズ面に対して比
較的大きい入射角で入射するため、その照明光の投影光
学系(8)による反射光の光路は入射光の光路から大き
く外れるようになる。従って、その投影光学系(8)に
よる反射光はあまり問題とはならない。The present invention is based on the TTL as shown in FIG.
When applied to a (through-the-lens) type alignment system, a projection optical system (8) is further arranged between the objective optical system (7) and the test object (9). In this case, the illumination light (LB) from the light source (1) is incident on the lens surface at a relatively large incident angle at a position largely decentered from the optical axis (8a) of the projection optical system (8). The optical path of the reflected light by the light projection optical system (8) is largely deviated from the optical path of the incident light. Therefore, the reflected light from the projection optical system (8) does not pose a problem.
【0020】但し、偏光状態可変手段(6)を更に投影
光学系(8)と被検物(9)との間に配置することが望
ましい。また、光源(1)と光分割部材(5)との間に
絞り(3)を配置し、光源(1)から絞り(3)に向か
う照明光を対物光学(7)系の光軸(AX)に対して所
定角度傾斜させた場合には、対物光学系(7)で反射さ
れて偏光ビームスプリッター(5)を介して光源(1)
側に向かう照明光が絞り(3)により遮光される。従っ
て、光源(1)がレーザ光源である場合にバックトーク
が減少するため、レーザ光源の発振の安定性が高まる。However, it is desirable to further arrange the polarization state changing means (6) between the projection optical system (8) and the object (9) to be inspected. Further, a diaphragm (3) is arranged between the light source (1) and the light splitting member (5), and the illumination light traveling from the light source (1) to the diaphragm (3) is directed to the optical axis (AX of the objective optical system (7) system. ), The light source (1) is reflected by the objective optical system (7) and passes through the polarization beam splitter (5).
The illumination light directed to the side is blocked by the diaphragm (3). Therefore, when the light source (1) is a laser light source, back talk is reduced, and the stability of oscillation of the laser light source is increased.
【0021】[0021]
【実施例】以下、本発明による位置検出装置の第1実施
例につき図1及び図2を参照して説明する。本実施例
は、TTL(スルー・ザ・レンズ)方式で且つLSA方
式のアライメント系に本発明を適用したものであり、図
1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。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the position detecting device according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In the present embodiment, the present invention is applied to an alignment system of a TTL (through-the-lens) system and an LSA system. In FIG. 1, parts corresponding to those in FIG. The description is omitted.
【0022】図1は本実施例のアライメント系を示し、
図1(a)はその正面図、図1(b)はその平面図(但
し、レチクルRを除外してある)である。図1(a)に
示すように、不図示の照明光学系からの露光光によりレ
チクルRのパターンが投影光学系8を介してフォトレジ
ストが塗布されたウエハ9の露光面9a上の各ショット
領域に転写される。投影光学系8の光軸8aに平行にZ
軸を取り、Z軸に垂直な平面内で図1(a)の紙面に平
行にX軸を、図1(a)の紙面に垂直にY軸を取る。ウ
エハ9上の各ショット領域には、それぞれLSA方式用
で且つX軸用のウエハマーク、及びY軸用のウエハマー
クが形成されている。以下ではその内の所定のX軸用の
ウエハマークWMを検出対象とする。FIG. 1 shows the alignment system of this embodiment,
1A is a front view thereof, and FIG. 1B is a plan view thereof (however, the reticle R is excluded). As shown in FIG. 1A, each shot area on the exposure surface 9a of the wafer 9 on which the pattern of the reticle R is coated with the photoresist through the projection optical system 8 by the exposure light from the illumination optical system (not shown). Is transcribed to. Z is parallel to the optical axis 8a of the projection optical system 8.
Taking the axis, the X axis is parallel to the plane of FIG. 1A and the Y axis is perpendicular to the plane of FIG. 1A in the plane perpendicular to the Z axis. In each shot area on the wafer 9, a wafer mark for the LSA system and for the X axis and a wafer mark for the Y axis are formed. In the following, a predetermined X-axis wafer mark WM among them will be detected.
【0023】本実施例において、レーザ光源1から射出
された図1(a)の紙面に垂直な方向に偏光した直線偏
光よりなるレーザビームLBは、シリンドリカルレンズ
2を介して視野絞り3のスリット状の開口上に照射さ
れ、ここで図1(a)の紙面に平行な方向に縦長の断面
を有するレーザビームに整形される。レーザ光源1とし
ては、ウエハ上のフォトレジストに対して感光性が弱い
波長帯で発振する例えばHe−Neレーザ光源(発振波
長:633nm)が使用できる。その他に、赤色又は近
赤外で発光するレーザダイオード等を使用してもよい。
本実施例において、視野絞り3の開口中心は後続の第2
対物レンズ4及び第1対物レンズ7の光軸AXに一致
し、且つ視野絞り3に入射するレーザビームLBを光軸
AXに対して所定角度εで傾斜させておく(詳細後
述)。なお、視野絞り3の開口部の図1(a)の紙面に
平行な方向の幅をaとすると、例えば視野絞り3を通過
した直後のレーザビームLBの図1(a)の紙面に平行
な方向の幅はaであるが、図面上ではレーザビームLB
及び他の回折光はそれぞれその中心の光の軌跡を表して
いる。In this embodiment, the laser beam LB emitted from the laser light source 1 and consisting of linearly polarized light which is polarized in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1A, passes through the cylindrical lens 2 and has a slit shape of the field stop 3. The laser beam is irradiated onto the aperture of FIG. 1 and shaped into a laser beam having a vertically long cross section in the direction parallel to the paper surface of FIG. As the laser light source 1, for example, a He—Ne laser light source (oscillation wavelength: 633 nm) that oscillates in a wavelength band in which the photoresist on the wafer is weakly photosensitive can be used. Besides, a laser diode or the like that emits light in red or near infrared may be used.
In this embodiment, the center of the aperture of the field stop 3 is the second
The laser beam LB that coincides with the optical axes AX of the objective lens 4 and the first objective lens 7 and is incident on the field stop 3 is inclined at a predetermined angle ε with respect to the optical axis AX (details will be described later). When the width of the opening of the field stop 3 in the direction parallel to the paper surface of FIG. 1A is a, for example, the laser beam LB immediately after passing through the field stop 3 is parallel to the paper surface of FIG. The width in the direction is a, but in the drawing the laser beam LB
And the other diffracted lights respectively represent the loci of light at their centers.
【0024】このように整形されたレーザビームLB
は、P偏光として第2対物レンズ4を経て偏光ビームス
プリッターよりなる送受光分離プリズム5を透過した
後、第1対物レンズ7に向かう。そして、第1対物レン
ズ7により集光されたレーザビームLBが、偏光状態変
換部材としての1/4波長板6を経て共役面P1上で一
度視野絞り3の像を結像した後、レチクルRと投影光学
系8との間に配置されたミラー16に反射されて投影光
学系8に入射し、投影光学系8から射出されたレーザビ
ームLBが、ウエハ9の露光面9a上の所定のウエハマ
ークWM付近にX方向に長いスリット状の光スポット1
0として集光される(図1(b)参照)。この際に、1
/4波長板6は光学軸が図1(a)の紙面にほぼ45°
で交差する方向に設定されているため、1/4波長板6
を経てミラー16に向かうレーザビームLBの偏光状態
は、直線偏光から所定の円偏光に変換されている。ま
た、レーザビームLBの波長において、視野絞り3と共
役面P1とが第2対物レンズ4、及び第1対物レンズ7
に関して共役であり、且つ共役面P1とウエハ9の露光
面9aとが投影光学系8に関して共役になっている。The laser beam LB shaped in this way
Passes through the second objective lens 4 as P-polarized light and passes through the light-transmitting / receiving split prism 5 composed of a polarization beam splitter, and then goes to the first objective lens 7. Then, the laser beam LB condensed by the first objective lens 7 passes through the quarter-wave plate 6 as a polarization state conversion member to form an image of the field stop 3 on the conjugate plane P1 once, and then the reticle R. The laser beam LB reflected by the mirror 16 disposed between the projection optical system 8 and the projection optical system 8 and incident on the projection optical system 8 and emitted from the projection optical system 8 is a predetermined wafer on the exposure surface 9a of the wafer 9. A slit-shaped light spot 1 long in the X direction near the mark WM
It is focused as 0 (see FIG. 1B). At this time, 1
The optical axis of the / 4 wave plate 6 is approximately 45 ° with respect to the paper surface of FIG.
1/4 wavelength plate 6 because it is set to intersect with
The polarization state of the laser beam LB traveling toward the mirror 16 via is converted from linearly polarized light to predetermined circularly polarized light. Further, at the wavelength of the laser beam LB, the field stop 3 and the conjugate plane P1 are the second objective lens 4 and the first objective lens 7.
And the conjugate plane P1 and the exposure surface 9a of the wafer 9 are conjugate with respect to the projection optical system 8.
【0025】次に、そのレーザビームLBによる露光面
9aからの0次光LB(0) 、及びウエハマークWMから
の例えば±1次回折光LB(+1),LB(-1)は、入射時と
逆方向の円偏光の状態で投影光学系8、及びミラー16
を経て1/4波長板6に入射する。そして、1/4波長
板6により図1(a)の紙面に平行な方向に偏光した直
線偏光(送受光分離プリズム5に対してS偏光)となっ
た0次光LB(0) 、及び±1次回折光LB(+1),LB(-
1)は、第1対物レンズ7を経て送受光分離プリズム5に
より反射される。Next, the 0th-order light LB (0) from the exposure surface 9a by the laser beam LB and, for example, ± first-order diffracted lights LB (+1) and LB (-1) from the wafer mark WM are incident. The projection optical system 8 and the mirror 16 in the state of circularly polarized light in the direction opposite to
And enters the quarter wave plate 6. Then, the 0th-order light LB (0) becomes a linearly polarized light (S-polarized with respect to the transmitting / receiving separation prism 5) which is polarized in a direction parallel to the paper surface of FIG. First-order diffracted light LB (+1), LB (-
1) is reflected by the transmitting / receiving separation prism 5 via the first objective lens 7.
【0026】図1(b)に示すように、送受光分離プリ
ズム5で反射された0次光LB(0)、及び±1次回折光
LB(+1),LB(-1)は、リレーレンズ11により集光さ
れて一度交差してから受光スリット12に向かう。そし
て、0次光LB(0) は受光スリット12により遮光さ
れ、±1次回折光LB(+1),LB(-1)は、それぞれ受光
スリット12上の開口12a及び12bを通過して光電
検出器13B及び13Aに入射し、光電検出器13A及
び13Bの出力信号が加算部14で加算されて不図示の
アライメント制御系に供給されている。光電検出器13
A及び13Bの出力信号の処理方法は従来と同様であ
る。As shown in FIG. 1B, the 0th-order light LB (0) and the ± 1st-order diffracted lights LB (+1), LB (-1) reflected by the transmitting / receiving separation prism 5 are relay lenses. The light is condensed by 11 and intersects once, and then goes to the light receiving slit 12. The 0th-order light LB (0) is blocked by the light-receiving slit 12, and the ± 1st-order diffracted lights LB (+1) and LB (-1) pass through the openings 12a and 12b on the light-receiving slit 12 and are photoelectrically detected. The output signals of the photoelectric detectors 13A and 13B are incident on the detectors 13B and 13A, added by the adder 14, and supplied to an alignment control system (not shown). Photoelectric detector 13
The method of processing the output signals of A and 13B is the same as the conventional method.
【0027】上述のように本実施例においては、1/4
波長板6が第1対物レンズ7と投影光学系8との間に設
けてあるため、図1(a)に示すように、第1対物レン
ズ7の表面7aで反射された光束15はそのまま送受光
分離プリズム5を透過して第2対物レンズ4側に戻され
る。従って、光電検出器13A,13Bには第1対物レ
ンズ7で反射された光束15は入射しないため、光電検
出器13A,13Bからの光電変換信号のSN比が改善
され、ウエハマークWMの位置検出精度が向上する。As described above, in the present embodiment, 1/4
Since the wave plate 6 is provided between the first objective lens 7 and the projection optical system 8, the light beam 15 reflected by the surface 7a of the first objective lens 7 is sent as it is, as shown in FIG. The light passes through the light receiving / separating prism 5 and is returned to the second objective lens 4 side. Therefore, since the light beam 15 reflected by the first objective lens 7 does not enter the photoelectric detectors 13A and 13B, the SN ratio of the photoelectric conversion signals from the photoelectric detectors 13A and 13B is improved, and the position detection of the wafer mark WM is performed. Accuracy is improved.
【0028】但し、第1対物レンズ7で反射された光束
15は、受光系には入らずに送光系へと戻ってしまうた
め、何等かの対策を施さないと、レーザ光源1にその反
射された光束15がバックトークとして戻り、レーザ光
源1の発振状態が不安定になる恐れがある。それを避け
るために、例えばレーザ光源1の射出面にファラデーロ
ーテータ等のアイソレータを取り付けるようにしてもよ
い。しかしながら、アイソレータを装着すると製造コス
トが上昇してしまう。However, since the light beam 15 reflected by the first objective lens 7 returns to the light transmitting system without entering the light receiving system, the laser light source 1 reflects the light beam 15 unless some measures are taken. The generated light beam 15 may return as backtalk, and the oscillation state of the laser light source 1 may become unstable. To avoid this, an isolator such as a Faraday rotator may be attached to the emission surface of the laser light source 1, for example. However, mounting the isolator increases the manufacturing cost.
【0029】そこで、本実施例では製造コストを上げる
ことなく、レーザ光源1に対するバックトークの入射を
防止するため、図1(a)に示すように、レーザ光源1
及びシリンドリカルレンズ2から射出されるレーザビー
ムLBを、ウエハ9上でX方向(非計測方向)と共役な
方向に、第2対物レンズ4及び第1対物レンズ7の光軸
AXに対して角度εで交差させている。これにより、レ
ーザビームLBは第1対物レンズ7の表面7aに対して
光軸AXから離れた位置に入射するため、その表面7a
からの反射光15は入射時の方向(光軸AXとほぼ平
行)に対して角度δだけずれて送受光分離プリズム5側
に戻される。そのため、反射光15は、視野絞り3の遮
光部に入射してレーザ光源1には戻らなくなり、レーザ
光源1が常に安定に発振する。Therefore, in this embodiment, in order to prevent the back talk from entering the laser light source 1 without increasing the manufacturing cost, as shown in FIG.
And the laser beam LB emitted from the cylindrical lens 2 in the direction conjugate with the X direction (non-measurement direction) on the wafer 9 with respect to the optical axis AX of the second objective lens 4 and the first objective lens 7. Crossed at. As a result, the laser beam LB is incident on the surface 7a of the first objective lens 7 at a position away from the optical axis AX, so that the surface 7a thereof is
The reflected light 15 from is returned to the transmitting / receiving separation prism 5 side with a deviation of an angle δ with respect to the direction of incidence (substantially parallel to the optical axis AX). Therefore, the reflected light 15 does not return to the laser light source 1 after entering the light-shielding portion of the field stop 3, and the laser light source 1 always oscillates stably.
【0030】図1(a)に示すように、第1対物レンズ
7で反射された光束15が光軸AXとなす角度をδとし
た場合、第2対物レンズ4の焦点距離をf2 とすると、
視野絞り3上でのレーザビームLBと反射された光束1
5とのずれ量Δ1は、f2 ・δとなる。実際には反射さ
れた光束15の幅もaであるため、以下の式を満たすこ
とができれば、その光束15は視野絞り3で遮断され
る。As shown in FIG. 1A, when the angle formed by the light beam 15 reflected by the first objective lens 7 and the optical axis AX is δ, the focal length of the second objective lens 4 is f 2. ,
Laser beam LB on field stop 3 and reflected light beam 1
The deviation amount Δ1 from 5 is f 2 · δ. Since the width of the reflected light beam 15 is actually a, the light beam 15 is blocked by the field stop 3 if the following expression can be satisfied.
【0031】Δ1=f2 ・δ>a (1) 但し、この条件を満たすことができない場合には、図2
に示すようにレーザ光源1とシリンドリカルレンズ2と
の間に、レーザ光源1側から順に焦点距離f4の第1リ
レーレンズ17、補助視野絞り18、及び焦点距離f3
の第2リレーレンズ19よりなるリレー光学系を設けて
補助視野絞り18により遮断するようにしてもよい。こ
の際に、第1及び第2リレーレンズ17,19の光軸は
光軸AXと一致させておくが、補助視野絞り18の開口
18aの中心は光軸AXから所定間隔だけ偏心させてお
く。Δ1 = f 2 · δ> a (1) However, when this condition cannot be satisfied, FIG.
As shown in FIG. 3, between the laser light source 1 and the cylindrical lens 2, the first relay lens 17 having the focal length f 4 in order from the laser light source 1 side, the auxiliary field stop 18, and the focal length f 3
It is also possible to provide a relay optical system including the second relay lens 19 of FIG. At this time, the optical axes of the first and second relay lenses 17 and 19 are aligned with the optical axis AX, but the center of the opening 18a of the auxiliary field stop 18 is decentered from the optical axis AX by a predetermined distance.
【0032】図2において、レーザ光源1から射出され
たレーザビームLBは、一度第1リレーレンズ17によ
り補助視野絞り18上の円形の開口18a上に集光さ
れ、開口18aを通過したレーザビームLBが、第2リ
レーレンズ19によりほぼ平行光束となってシリンドリ
カルレンズ2に入射し、シリンドリカルレンズ2により
図2の紙面に垂直な方向に集光された光が視野絞り3の
開口上に光軸AXに対して所定の傾斜角で入射する。こ
のとき、計測方向に対して補助視野絞り18と視野絞り
3とは共役であり、補助視野絞り18から視野絞り3へ
の倍率を拡大倍率としておく。In FIG. 2, the laser beam LB emitted from the laser light source 1 is once condensed by the first relay lens 17 onto the circular aperture 18a on the auxiliary field stop 18, and the laser beam LB which has passed through the aperture 18a. However, the second relay lens 19 converts the light into a substantially parallel light beam and enters the cylindrical lens 2, and the light condensed by the cylindrical lens 2 in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. Is incident at a predetermined inclination angle. At this time, the auxiliary field stop 18 and the field stop 3 are conjugate with respect to the measurement direction, and the magnification from the auxiliary field stop 18 to the field stop 3 is set as the enlargement magnification.
【0033】そのため、第1対物レンズ7で反射された
光束15が、視野絞り3の開口を通過したとしても、そ
の光束15はシリンドリカルレンズ2、及び第2リレー
レンズ19を経た後に補助視野絞り18により遮断され
る。従って、レーザ光源1に戻るバックトークの量が低
減し、レーザ光源1の発振の安定性が高まる利点があ
る。Therefore, even if the light beam 15 reflected by the first objective lens 7 passes through the aperture of the field stop 3, the light beam 15 passes through the cylindrical lens 2 and the second relay lens 19 and then the auxiliary field stop 18 is provided. Shut off by. Therefore, there is an advantage that the amount of back talk returning to the laser light source 1 is reduced and the stability of oscillation of the laser light source 1 is increased.
【0034】この際、シリンドリカルレンズ2(集光方
向の焦点距離fc )は非計測方向には屈折力がないので
無視して考える。そして、第1対物レンズ7の焦点距離
をf 1 とすると、第2対物レンズ4の焦点距離はf2 で
あるため、補助視野絞り18上での送出されるレーザビ
ームLBと、反射されて来る光束15との間隔Δ2は次
のように表される。 Δ2=δ・f1 f3 /f2 (2) このときの光束15の図2の紙面に平行な方向での補助
視野絞り18上でのビームスポット径をBW、補助視野
絞り18の開口18aの直径をbとすると、光束15が
補助視野絞り18で完全に遮断されるための条件は次の
ようになる。At this time, the cylindrical lens 2 (condensing method)
Focal length fc) Has no refractive power in the non-measurement direction,
Ignore and think. And the focal length of the first objective lens 7.
F 1Then, the focal length of the second objective lens 4 is f2so
Therefore, the laser beam transmitted on the auxiliary field stop 18 is
The distance Δ2 between the beam LB and the reflected light beam 15 is
It is expressed as. Δ2 = δ · f1f3/ F2 (2) Auxiliary of the light flux 15 at this time in the direction parallel to the paper surface of FIG.
Beam spot diameter on the field diaphragm 18 is BW, auxiliary field of view
If the diameter of the aperture 18a of the diaphragm 18 is b,
The conditions for completely shutting off by the auxiliary field stop 18 are as follows.
Like
【0035】 Δ2=δ・f1 f3 /f2 >(BW+b)/2>BW (3) 次に、本発明の第2実施例につき図3を参照して説明す
る。本実施例はTTL方式のLIA(Laser Interferom
etric Alignment )系に本発明を適用したものである。
但し、図3において図1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。Δ2 = δ · f 1 f 3 / f 2 > (BW + b) / 2> BW (3) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, a TTL LIA (Laser Interferom) is used.
The present invention is applied to an etric Alignment) system.
However, in FIG. 3, parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0036】図3(a)は本実施例のLIA系を示し、
図3(a)はその正面図、図3(b)はその平面図(但
し、レチクルRを除外してある)である。図3(b)に
示すように、本実施例で検出対象とするウエハマーク
は、Y方向に所定ピッチで配列された回折格子状マーク
26である。図3(b)において、レーザ光源1から射
出された直線偏光のレーザビームLBは、ハーフミラー
20により2本のレーザビームLB1及びLB2に分割
される。そして、一方のレーザビームLB1は、第1の
音響光学変調素子(以下、「AOM」という)21Aに
より周波数Δf1 の周波数変調を受けてリレーレンズ2
3に向かい、他方のレーザビームLB2はミラー22に
より反射された後、第2のAOM21Bにより周波数Δ
f2(≠Δf1)の周波数変調を受けてリレーレンズ23に
向かう。FIG. 3A shows the LIA system of this embodiment,
3A is a front view thereof, and FIG. 3B is a plan view thereof (however, the reticle R is excluded). As shown in FIG. 3B, the wafer marks to be detected in this embodiment are diffraction grating marks 26 arranged at a predetermined pitch in the Y direction. In FIG. 3B, the linearly polarized laser beam LB emitted from the laser light source 1 is split by the half mirror 20 into two laser beams LB1 and LB2. Then, one of the laser beams LB1 undergoes frequency modulation of frequency Δf 1 by the first acousto-optic modulator (hereinafter referred to as “AOM”) 21A, and the relay lens 2
3 and the other laser beam LB2 is reflected by the mirror 22 and then transmitted by the second AOM 21B to the frequency Δ
It is subjected to the frequency modulation of f 2 (≠ Δf 1 ) and goes to the relay lens 23.
【0037】リレーレンズ23から射出されたレーザビ
ームLB1,LB2は、視野絞り24の開口内で一度交
差した後、第2対物レンズ4を経て偏光ビームスプリッ
ターよりなる送受光分離プリズム5を透過した後、第1
対物レンズ7に向かう。そして、第1対物レンズ7によ
り集光されたレーザビームLB1,LB2が、偏光状態
変換部材としての1/4波長板6を経て共役面P1上で
一度視野絞り24の像を結像した後、ミラー16に反射
されて投影光学系8に入射し、投影光学系8から射出さ
れたレーザビームLB1,LB2が、ウエハ9上の回折
格子状マーク26付近に所定の交差角で照射される(図
3(c)参照)。The laser beams LB1 and LB2 emitted from the relay lens 23 intersect once in the aperture of the field stop 24, and then pass through the second objective lens 4 and the transmitting / receiving separation prism 5 composed of a polarization beam splitter. , First
Go to the objective lens 7. Then, after the laser beams LB1 and LB2 condensed by the first objective lens 7 pass through the quarter-wave plate 6 as a polarization state conversion member to form an image of the field stop 24 on the conjugate plane P1 once, The laser beams LB1 and LB2 reflected by the mirror 16 and incident on the projection optical system 8 and emitted from the projection optical system 8 are irradiated near the diffraction grating mark 26 on the wafer 9 at a predetermined crossing angle (FIG. 3 (c)).
【0038】図3(c)に示すように、回折格子状マー
ク26からは、レーザビームLB1の+1次回折光LB
1(+1)、及びレーザビームLB2の−1次回折光LB2
(-1)が周波数差|Δf1 −Δf2 |のヘテロダインビー
ムとしてほぼ垂直上方に平行に射出され、レーザビーム
LB1の+2次回折光LB1(+2)、及びレーザビームL
B2の0次光LB2(0) よりなるヘテロダインビームが
斜めに平行に射出され、レーザビームLB1の0次光L
B1(0) 、及びレーザビームLB2の−2次回折光LB
2(-2)よりなるヘテロダインビームが斜めに平行に射出
される。As shown in FIG. 3C, the + 1st-order diffracted light LB of the laser beam LB1 is emitted from the diffraction grating mark 26.
1 (+1), and -1st-order diffracted light LB2 of the laser beam LB2
(-1) is emitted as a heterodyne beam having a frequency difference of | Δf 1 −Δf 2 | almost vertically upward in parallel, and the + second-order diffracted light LB1 (+2) of the laser beam LB1 and the laser beam L
The heterodyne beam composed of the 0th-order light LB2 (0) of B2 is obliquely emitted in parallel, and the 0th-order light L of the laser beam LB1 is emitted.
B1 (0) and the −2nd order diffracted light LB of the laser beam LB2
A heterodyne beam consisting of 2 (-2) is obliquely emitted in parallel.
【0039】図3(b)に戻り、回折格子状マーク26
からの3組のヘテロダインビームは、入射時と逆方向の
円偏光の状態で投影光学系8、及びミラー16を経て1
/4波長板6に入射する。そして、1/4波長板6によ
り送受光分離プリズム5に対してS偏光となった3組の
ヘテロダインビームは、第1対物レンズ7を経て送受光
分離プリズム5により反射された後、リレーレンズ11
により集光されて一度交差してから受光スリット25に
向かう。そして、ヘテロダインビームLB1(+1)、LB
2(-1)が開口25aを通過して光電検出器13Cに入射
し、ヘテロダインビームLB1(+2),LB2(0) が開口
25bを通過して光電検出器13Bに入射し、ヘテロダ
インビームLB1(0) ,LB2(-2)が開口25aを通過
して光電検出器13Aに入射する。光電検出器13A〜
13Cからはそれぞれヘテロダインビームを光電変換し
て得られたビート信号が出力され、これらビート信号に
基づいて回折格子状マーク26のY方向の位置が検出さ
れる。Returning to FIG. 3B, the diffraction grating mark 26
The three sets of heterodyne beams from 1 are transmitted through the projection optical system 8 and the mirror 16 in the state of circularly polarized light in the direction opposite to that at the time of incidence.
It is incident on the quarter wave plate 6. Then, the three sets of heterodyne beams that are S-polarized with respect to the transmission / reception separation prism 5 by the quarter-wave plate 6 are reflected by the transmission / reception separation prism 5 via the first objective lens 7, and then are relay lens 11
The light is collected by the light source, crosses once, and then goes to the light receiving slit 25. Then, the heterodyne beam LB1 (+1), LB
2 (-1) passes through the aperture 25a and enters the photoelectric detector 13C, and the heterodyne beams LB1 (+2) and LB2 (0) pass through the aperture 25b and enter the photoelectric detector 13B. (0) and LB2 (-2) pass through the opening 25a and enter the photoelectric detector 13A. Photoelectric detector 13A-
13C outputs beat signals obtained by photoelectrically converting the heterodyne beam, and the position of the diffraction grating mark 26 in the Y direction is detected based on these beat signals.
【0040】本実施例においても、図3(a)に示すよ
うに、第1対物レンズ7に入射するレーザビームLB
1,LB2の内で、第1対物レンズ7の表面7aで反射
された光束15は、P偏光であるためそのまま送受光分
離プリズム5を透過して第2対物レンズ4に向かう。従
って、光電検出器13A〜13CでのSN比が改善さ
れ、回折格子状マーク26の位置検出精度が向上する。Also in this embodiment, as shown in FIG. 3A, the laser beam LB incident on the first objective lens 7 is inputted.
In 1 and LB2, the light beam 15 reflected by the surface 7a of the first objective lens 7 is P-polarized light and passes through the light-transmitting and receiving light separating prism 5 as it is toward the second objective lens 4. Therefore, the SN ratio in the photoelectric detectors 13A to 13C is improved, and the position detection accuracy of the diffraction grating mark 26 is improved.
【0041】また、このLIA系では反射光はAOM2
1A及び21Bに戻されることになるが、AOM21A
及び21Bでは戻り光があっても動作が不安定になる傾
向は少ない。そのため、第1対物レンズ7で反射され、
送受光分離プリズム5を介して戻される光束15につい
ては特に対策を施す必要はない。しかしながら、その光
束15がAOM21A及び21B側に戻されるのを防止
して、よりレーザビームLB1,LB2の強度の安定性
を高めたい場合には、図3(a)に示すように、レーザ
ビームLB1,LB2を視野絞り24上で光軸AXに対
して所定の角度ε1だけ傾斜させて入射させるとよい。
この場合にも、その角度ε1により第1対物レンズ7の
表面7aで反射される光束15が光軸AXに対してなす
角度δ1が定まる。そして、第2対物レンズ4の焦点距
離をf2、視野絞り24の開口径をcとした場合、次式
を満足させることにより、AOM21A及び21Bに戻
る光束をほぼ無視できる程度にできる。In this LIA system, the reflected light is AOM2.
It will be returned to 1A and 21B, but AOM21A
21B and 21B, there is little tendency that the operation becomes unstable even if there is a returning light. Therefore, it is reflected by the first objective lens 7,
No special measures need to be taken for the light beam 15 returned through the light-transmitting / receiving light separating prism 5. However, when it is desired to prevent the luminous flux 15 from returning to the AOMs 21A and 21B side and further enhance the stability of the intensity of the laser beams LB1 and LB2, as shown in FIG. , LB2 are preferably incident on the field stop 24 with a predetermined angle ε1 with respect to the optical axis AX.
Also in this case, the angle ε1 determines the angle δ1 formed by the light beam 15 reflected on the surface 7a of the first objective lens 7 with respect to the optical axis AX. When the focal length of the second objective lens 4 is f2 and the aperture diameter of the field stop 24 is c, the luminous flux returning to the AOMs 21A and 21B can be almost ignored by satisfying the following expression.
【0042】δ1・f2 >c (3) なお、上述実施例では偏光状態変換部材として1/4波
長板6が使用されているが、その他に例えばファラデー
ローテータを使用することにより、反射光の偏光方向を
入射する光束の偏光方向に直交させてもよい。また、上
述実施例は本発明をLSA方式のアライメント系、又は
LIA系に適用したものであるが、本発明は撮像方式で
あるFIA系にも適用することができる。更に、TTL
方式のみならず、TTR(スルー・ザ・レチクル)方
式、又はオフ・アクシス方式のアライメント系にも同様
に適用することができる。Δ1 · f 2 > c (3) In the above embodiment, the quarter-wave plate 6 is used as the polarization state converting member. However, by using, for example, a Faraday rotator, the reflected light The polarization direction may be orthogonal to the polarization direction of the incident light beam. Further, although the above-described embodiment applies the present invention to the LSA type alignment system or the LIA system, the present invention can also be applied to the FIA system which is an imaging type. Furthermore, TTL
Not only the system but also the TTR (through the reticle) system or the off-axis system alignment system can be similarly applied.
【0043】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。As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
【0044】[0044]
【発明の効果】本発明によれば、偏光状態変換部材が対
物光学系と被検物との間に設けられているため、対物光
学系からの反射光が光分割器を介して光源側に戻され
る。従って、対物光学系からの反射光が、受光系内の光
電検出手段に入らなくなるため、SN比のよい信号が得
られ、位置検出用のマークの位置検出精度が向上する利
点がある。According to the present invention, since the polarization state conversion member is provided between the objective optical system and the object to be inspected, the reflected light from the objective optical system is transmitted to the light source side through the light splitter. Will be returned. Therefore, since the reflected light from the objective optical system does not enter the photoelectric detecting means in the light receiving system, a signal having a good SN ratio can be obtained, and the position detection accuracy of the position detection mark can be improved.
【0045】また、より被検物に近い位置で被検物から
の反射光の偏光状態を光分割器に対して所定の状態(光
電検出手段に向かう状態)に変換しているため、偏光状
態が一定の区間の長さが長くなっている。即ち、偏光状
態変換部材と被検物との間のように複数の偏光状態が混
じった状態(円偏光等)の区間が短くなり、各光学部材
での反射防止コーティング等の特性を高めることがで
き、被検物からの反射光を効率的に光電検出手段に導く
ことができる。Further, since the polarization state of the reflected light from the test object at a position closer to the test object is converted into a predetermined state (a state toward the photoelectric detecting means) with respect to the light splitter, the polarization state is changed. The length of a certain section is long. That is, the section of a state in which a plurality of polarization states are mixed (such as circular polarization) between the polarization state conversion member and the test object is shortened, and the characteristics such as antireflection coating of each optical member can be improved. Therefore, the reflected light from the test object can be efficiently guided to the photoelectric detection means.
【0046】更に、光源と光分割部材との間に絞りを配
置し、対物光学系で反射され光分割部材を介して光源に
向かう照明光がその絞りにより遮光されるように、その
光源からその絞りに向かう照明光をその対物光学系の光
軸に対して傾斜させた場合には、光源がレーザ光源であ
ってもバックトークが減少するためそのレーザ光源の発
振の安定性が高まる。Further, a diaphragm is arranged between the light source and the light splitting member so that the illumination light reflected by the objective optical system and directed to the light source through the light splitting member is blocked by the diaphragm. When the illumination light directed to the diaphragm is tilted with respect to the optical axis of the objective optical system, back talk is reduced even if the light source is a laser light source, so that the stability of oscillation of the laser light source is increased.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】本発明による位置検出装置の第1実施例が適用
された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 to which a first embodiment of a position detection apparatus according to the present invention is applied.
【図2】第1実施例において、レーザ光源1とシリンド
リカルレンズ2との間にリレー光学系を設けた変形例を
示す一部を省略した構成図である。FIG. 2 is a structural diagram with a part omitted showing a modified example in which a relay optical system is provided between a laser light source 1 and a cylindrical lens 2 in the first embodiment.
【図3】本発明による位置検出装置の第2実施例が適用
された投影露光装置を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing a projection exposure apparatus to which a second embodiment of the position detecting apparatus according to the present invention is applied.
【図4】(a)は従来のLSA系が適用された投影露光
装置の要部を示す構成図、(b)はLSA系のウエハマ
ーク及び光スポットを示す拡大平面図である。4A is a configuration diagram showing a main part of a projection exposure apparatus to which a conventional LSA system is applied, and FIG. 4B is an enlarged plan view showing a wafer mark and a light spot of the LSA system.
1 レーザ光源 2 シリンドリカルレンズ 3 視野絞り 4 第2対物レンズ 5 送受光分離プリズム(偏光ビームスプリッター) 6 1/4波長板 7 第1対物レンズ 8 投影光学系 R レチクル WM ウエハマーク 9 ウエハ 11 リレーレンズ 13A,13B 光電検出器 17 第1リレーレンズ 18 補助視野絞り 19 第2リレーレンズ 1 Laser Light Source 2 Cylindrical Lens 3 Field Stop 4 Second Objective Lens 5 Transmitting / Receiving Separation Prism (Polarizing Beam Splitter) 6 1/4 Wave Plate 7 1st Objective Lens 8 Projection Optical System R Reticle WM Wafer Mark 9 Wafer 11 Relay Lens 13A , 13B Photoelectric detector 17 First relay lens 18 Auxiliary field stop 19 Second relay lens
Claims (2)
出された照明光を被検物上の位置検出用のマーク上に集
光する対物光学系と、前記光源と前記対物光学系との間
に配置され、前記被検物への照明光の光路と前記被検物
からの照明光の光路とを分離する光分割器と、前記被検
物で反射された後、前記対物光学系及び前記光分割器を
介して分離される照明光を受光する光電検出手段と、を
有し、該光電検出手段からの検出信号に基づいて前記位
置検出用のマークの位置を検出する装置において、 前記光分割器を偏光ビームスプリッターとし、 前記対物光学系と前記被検物との間に前記照明光の偏光
状態を変化させる偏光状態変換部材を設け、 前記被検物で反射され、前記対物光学系を通って前記偏
光ビームスプリッターに戻される照明光の偏光状態を、
前記偏光状態変換部材を介して前記偏光ビームスプリッ
ターから前記光電検出手段に導かれる偏光状態とするこ
とを特徴とする位置検出装置。1. A light source for emitting illumination light, an objective optical system for converging the illumination light emitted from the light source on a mark for position detection on an object, the light source and the objective optical system. An optical splitter that is disposed between the optical splitter and the optical splitter that separates the optical path of the illumination light to the test object and the optical path of the illumination light from the test object, and the objective optical system after being reflected by the test object. And a photoelectric detector that receives illumination light separated via the light splitter, and a device that detects the position of the mark for position detection based on a detection signal from the photoelectric detector. A polarization beam splitter is used as the light splitter, and a polarization state conversion member that changes the polarization state of the illumination light is provided between the objective optical system and the object to be inspected. Of the illumination light that is returned to the polarizing beam splitter through the system The polarization state,
A position detecting device, wherein a polarization state is introduced from the polarization beam splitter to the photoelectric detection means via the polarization state converting member.
を配置し、 前記対物光学系で反射され、前記光分割器を介して前記
光源側に向かう反射光が前記絞りにより遮光されるよう
に、前記光源から前記絞りに向かう照明光を前記対物光
学系の光軸に対して傾斜させることを特徴とする請求項
1記載の位置検出装置。2. A diaphragm is arranged between the light source and the light splitting member, and the light reflected by the objective optical system and directed to the light source side through the light splitter is blocked by the diaphragm. 2. The position detecting device according to claim 1, wherein the illumination light traveling from the light source to the diaphragm is inclined with respect to the optical axis of the objective optical system.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6106561A JPH07311009A (en) | 1994-05-20 | 1994-05-20 | Position detection device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6106561A JPH07311009A (en) | 1994-05-20 | 1994-05-20 | Position detection device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07311009A true JPH07311009A (en) | 1995-11-28 |
Family
ID=14436726
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6106561A Withdrawn JPH07311009A (en) | 1994-05-20 | 1994-05-20 | Position detection device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07311009A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003177014A (en) * | 2001-08-30 | 2003-06-27 | Z & F Zzoller & Froehlich Gmbh | 3-d laser measuring system |
JP2010014706A (en) * | 2008-06-06 | 2010-01-21 | Mitsubishi Electric Corp | Laser vehicle detecting system |
CN104076450A (en) * | 2013-03-28 | 2014-10-01 | 福州高意通讯有限公司 | BOSA (Bi-Di Optical Subassembly) optical structure used for high-speed receiving and transmitting system |
JP2015535089A (en) * | 2012-10-19 | 2015-12-07 | シャンハイ マイクロ エレクトロニクス イクイプメント カンパニー リミティド | Off-axis alignment system and alignment method |
-
1994
- 1994-05-20 JP JP6106561A patent/JPH07311009A/en not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN104076450A (en) * | 2013-03-28 | 2014-10-01 | 福州高意通讯有限公司 | BOSA (Bi-Di Optical Subassembly) optical structure used for high-speed receiving and transmitting system |
CN104076450B (en) * | 2013-03-28 | 2016-01-27 | 福州高意通讯有限公司 | A kind of BOSA optical texture for high speed receive-transmit system |
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