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JPH08306602A - Alignment equipment - Google Patents

Alignment equipment

Info

Publication number
JPH08306602A
JPH08306602A JP7103815A JP10381595A JPH08306602A JP H08306602 A JPH08306602 A JP H08306602A JP 7103815 A JP7103815 A JP 7103815A JP 10381595 A JP10381595 A JP 10381595A JP H08306602 A JPH08306602 A JP H08306602A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
alignment
light
wavelength
wavelengths
mark
Prior art date
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Granted
Application number
JP7103815A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3590940B2 (en
Inventor
Hideo Mizutani
英夫 水谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP10381595A priority Critical patent/JP3590940B2/en
Publication of JPH08306602A publication Critical patent/JPH08306602A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3590940B2 publication Critical patent/JP3590940B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE: To accurately detect the position of a wafer mark by reducing the influence of asymmetry of the wafer mark without accurately conforming a step-difference of the wafer mark to a special optical path length. CONSTITUTION: Laser light sources 11A-11C generate laser beams different in wavelength. Two laser light sources are so selected from the laser light sources 11A-11C and driven for lighting that the difference of wavelength becomes a specified value corresponding to the step-difference of a wafer mark. Laser beams from the two selected laser light sources are synthesized on the same axis. The synthesized luminous flux B is converted into two alignment lights having frequency difference via acoustooptic elements 14, 18, and the wafer mark is irradiated with these alignment lights through a lens 24, a beam spliter 26, etc.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、マスクに形成されたパ
ターンを感光基板上に転写する露光装置に設けられ、マ
スクと感光基板との位置合わせを行うためのアライメン
ト装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an alignment device provided in an exposure device for transferring a pattern formed on a mask onto a photosensitive substrate and for aligning the mask and the photosensitive substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子、又は液晶表示素子等の製造
に使用される投影露光装置には、特にウエハ(又はガラ
スプレート等)上の2層目以降に回路パターンを形成す
る際に、マスクとしてのレチクルとウエハとを高精度に
位置合わせする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装置は、ウエハ上のアライメン
トマーク(ウエハマーク)の位置を検出するアライメン
トセンサと、このアライメントセンサにより検出された
位置に基づいてウエハを目標移動位置に移動する制御系
とから構成されている。
2. Description of the Related Art A projection exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor element, a liquid crystal display element or the like is used as a mask especially when forming a circuit pattern on a second layer or later on a wafer (or a glass plate). An alignment device for aligning the reticle and the wafer with high precision is provided. Such an alignment apparatus includes an alignment sensor that detects the position of an alignment mark (wafer mark) on the wafer, and a control system that moves the wafer to a target movement position based on the position detected by the alignment sensor. There is.

【0003】一般に、露光及びその後のプロセス等によ
りウエハ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セン
サ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、用途に応じて次のようなアライメン
トセンサが使用されている。
In general, the degree of roughness of the wafer surface changes due to exposure and subsequent processes, and the step between the wafer mark and the peripheral underlying layer may differ depending on the layer (layer) on the wafer. It is difficult to accurately detect the positions of all wafer marks with the alignment sensor. Therefore, the following alignment sensors are used according to the application.

【0004】LIA(Laser Interferometric Alignm
ent )方式: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LI
A方式は、低段差のウエハマークや表面荒れの大きいウ
ハに効果的である。
LIA (Laser Interferometric Alignm)
ent) method: This is a method of irradiating a diffraction grating-shaped wafer mark with laser light with a slightly different frequency 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 the interference light. Is a sensor for detecting. This LI
The method A is effective for a wafer mark having a low step or a wafer having a large surface roughness.

【0005】FIA(Field Image Alignment )方
式: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像を、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。 LSA(レーザ・ステップ・アライメント)方式:こ
れはレーザ光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。
FIA (Field Image Alignment) method: This is a sensor for image-processing the position of an image of a wafer mark illuminated by light having a wide wavelength band width such as a halogen lamp as a light source, and measuring the position of an aluminum layer or This is effective for measuring asymmetric marks on the wafer surface. LSA (laser step alignment) method: This is a system that irradiates a laser beam on a wafer mark and measures the position of the wafer mark by using the diffracted and scattered light. It is widely used.

【0006】従来は、このような種々のアライメントセ
ンサを用途に応じて使い分けていた。また、アライメン
トセンサの光学系としては、投影光学系を介してレチク
ルとウエハとの位置合わせを行うためのTTR(スルー
・ザ・レチクル)方式、投影光学系を介してウエハマー
クの位置を検出するTTL(スルー・ザ・レンズ)方
式、又は投影光学系を介することなくウエハマークの位
置検出を行うオフ・アクシス方式が知られており、これ
ら各光学系に対して上述の種々のアライメントセンサを
組み合わせることができる。
Conventionally, such various alignment sensors have been used properly according to the application. Further, as an optical system of the alignment sensor, a TTR (through-the-reticle) method for aligning a reticle and a wafer through a projection optical system, and a position of a wafer mark is detected through the projection optical system. A TTL (through-the-lens) system or an off-axis system for detecting the position of a wafer mark without using a projection optical system is known, and various alignment sensors described above are combined with each of these optical systems. be able to.

【0007】例えばTTR方式でLIA方式のアライメ
ントセンサを使用する場合、アライメント光の波長が露
光波長と異なるために、アライメント光に対して投影光
学系で所定の色収差が発生する。そこで、例えば特開平
5−160001号公報では、投影光学系の瞳面付近の
アライメント光の通過位置に位相格子等の色収差制御部
材を配置し、この色収差制御部材で投影光学系で発生す
る色収差を補正するようにしたアライメント装置が開示
されている。この装置では、特に軸上色収差はレチクル
とウエハとが共役になるように補正される。
For example, when an LIA type alignment sensor is used in the TTR type, a predetermined chromatic aberration occurs in the projection optical system with respect to the alignment light because the wavelength of the alignment light is different from the exposure wavelength. Therefore, for example, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-160001, a chromatic aberration control member such as a phase grating is arranged at a position where alignment light passes near the pupil plane of the projection optical system, and the chromatic aberration generated by the projection optical system is corrected by this chromatic aberration control member. An alignment device adapted to correct is disclosed. In this apparatus, especially the axial chromatic aberration is corrected so that the reticle and the wafer are conjugated.

【0008】また、一般にウエハマークはウエハの表面
に形成された凹凸のパターン(反射型の位相格子)であ
るが、例えばLIA方式のアライメントセンサで検出対
象とする回折格子状のウエハマークに関しては、アライ
メント光の波長をλとして、そのウエハマークの凸部と
凹部との段差の実効的光路長が(λ/4+mλ/2)
(mは整数)のときに、最も回折効率が高くなり、高い
SN比のビート信号が得られることが知られている。同
様に、FIA方式のアライメントセンサ等においても、
ウエハマークの凹凸の段差に関してはアライメント光の
波長に応じた最適な光路長がある。
Generally, the wafer mark is a pattern of concavities and convexities (reflection type phase grating) formed on the surface of the wafer. For example, regarding a diffraction grating wafer mark to be detected by an LIA type alignment sensor, When the wavelength of the alignment light is λ, the effective optical path length of the step between the convex portion and the concave portion of the wafer mark is (λ / 4 + mλ / 2)
It is known that when (m is an integer), the diffraction efficiency is highest and a beat signal with a high SN ratio can be obtained. Similarly, in an FIA type alignment sensor or the like,
There is an optimum optical path length corresponding to the wavelength of the alignment light for the unevenness of the unevenness of the wafer mark.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上述のようにアライメ
ントセンサで検出対象とされるウエハマークの段差につ
いては、使用されるアライメント光の波長に応じて高い
SN比の検出信号を得るための最適な光路長がある。し
かしながら、実際にはアライメント光の波長が定まって
いる場合に、その波長に合わせて段差が最適になるよう
にウエハマークを形成するのは困難である。また、特に
ウエハの周辺部等において、ウエハマークの凹部が傾斜
して非対称なマークになることがある。更に、各種プロ
セスを経る間にウエハマークの段差が変化するか、ウエ
ハマークの凹部が非対称になることもある。また、ウエ
ハ上で上の層になるにつれて、ウエハマークの段差が最
適な値から次第にずれるか、又は凹部が傾斜して傾向が
ある。
As described above, the step of the wafer mark to be detected by the alignment sensor is optimum for obtaining a detection signal with a high SN ratio according to the wavelength of the alignment light used. There is an optical path length. However, in practice, when the wavelength of the alignment light is fixed, it is difficult to form the wafer mark so that the step difference is optimized according to the wavelength. Further, especially in the peripheral portion of the wafer or the like, the concave portion of the wafer mark may be inclined to form an asymmetrical mark. Further, the steps of the wafer mark may change or the recesses of the wafer mark may become asymmetric during various processes. Further, as the upper layer is formed on the wafer, the level difference of the wafer mark tends to gradually deviate from the optimum value or the concave portion tends to be inclined.

【0010】このようにウエハマークの段差が最適な光
路長から外れるときの不都合につき考察する。先ず、図
8(a)は、ウエハ6上に計測方向に対して対称に形成
されたウエハマーク66上に屈折率nのフォトレジスト
67が塗布されている状態を示し、この図8(a)にお
いて、反射型の位相格子としてのウエハマーク66の凸
部と凹部との反射率は同じであるとする。また、ウエハ
マークの凸部と凹部との段差をhとして、上述のよう
に、その段差hの実効的光路長s(=n・h)が次式を
満たすときに波長λのアライメント光の回折効率が最大
となる。
The inconvenience when the step of the wafer mark deviates from the optimum optical path length in this way will be considered. First, FIG. 8A shows a state in which a photoresist 67 having a refractive index n is coated on a wafer mark 66 formed on the wafer 6 symmetrically with respect to the measurement direction. In the above, it is assumed that the convex portion and the concave portion of the wafer mark 66 as the reflection type phase grating have the same reflectance. Further, assuming that the step between the convex portion and the concave portion of the wafer mark is h, as described above, when the effective optical path length s (= n · h) of the step h satisfies the following equation, the diffraction of the alignment light having the wavelength λ is performed. Maximum efficiency.

【0011】 2s=λ/2+mλ(m:整数) (1) 但し、ウエハマーク66の凸部の振幅反射率と凹部(底
部)の振幅反射率とが異なる場合には、(1)式におけ
る実効的光路長sとしては、その凸部でのアライメント
光の位相とその凹部でのアライメント光の位相との位相
差にλ/(2π)を掛けた値で表される。図8(a)の
ウエハマーク66で、(1)式が満たされている場合に
は、ウエハマーク66からの反射光(又は回折光)の強
度分布は図9(a)に示すようになり、非対称がなく良
好に計測が行われる。また、その実効的光路長sが
(1)式から或る程度外れても、非対称性がない場合に
は正確に位置検出が行われる。
2s = λ / 2 + mλ (m: integer) (1) However, when the amplitude reflectance of the convex portion of the wafer mark 66 is different from the amplitude reflectance of the concave portion (bottom portion), the effect in the equation (1) is obtained. The target optical path length s is represented by a value obtained by multiplying the phase difference between the phase of the alignment light at the convex portion and the phase of the alignment light at the concave portion by λ / (2π). When the expression (1) is satisfied in the wafer mark 66 of FIG. 8A, the intensity distribution of the reflected light (or diffracted light) from the wafer mark 66 becomes as shown in FIG. 9A. There is no asymmetry and good measurement is performed. Further, even if the effective optical path length s deviates from the equation (1) to some extent, the position is accurately detected if there is no asymmetry.

【0012】次に、図8(b)に示すように、ウエハ6
上に形成されたウエハマーク68の凹部(底部)が計測
方向に傾斜して、ウエハマーク68が非対称となってい
る場合につき考察する。この場合、凸部と凹部との段差
hとしては、凹部の中心での段差を使用する。そして、
段差hの実効的光路長s(=n・h)について(1)式
が成立するものとすると、図8(b)のウエハマーク6
8の凹部(底部)の中心の左右の領域69A,69Bか
らの反射光の強度は、中心からの反射光の強度よりも同
じだけ小さい値になり、ウエハマーク68からの反射光
の強度は図9(b)に示すように、全体として非対称性
がない。更に、平均的に図9(a)の場合よりも強度は
小さくなるが、位置検出には殆ど支障がない。
Next, as shown in FIG. 8B, the wafer 6
Consider a case where the concave portion (bottom portion) of the wafer mark 68 formed above is tilted in the measurement direction and the wafer mark 68 is asymmetric. In this case, a step at the center of the recess is used as the step h between the protrusion and the recess. And
Assuming that the equation (1) holds for the effective optical path length s (= n · h) of the step h, the wafer mark 6 in FIG.
The intensity of the reflected light from the areas 69A and 69B on the left and right of the center of the concave portion (bottom) of 8 is the same as the intensity of the reflected light from the center, and the intensity of the reflected light from the wafer mark 68 is as shown in FIG. As shown in FIG. 9 (b), there is no asymmetry as a whole. Further, although the intensity is smaller than that in the case of FIG. 9A on average, there is almost no problem in position detection.

【0013】一方、段差hの実効的光路長sが(1)式
より多少大きいときには、ウエハマーク68の凹部の右
側の領域69Bでの平均的な光路長が(1)式に近づ
き、且つ左側の領域69Aでの平均的な光路長が(1)
式から外れるため、領域69Bからの反射光の強度が領
域69Aからの反射光の強度よりも強くなる。従って、
ウエハマーク68からの反射光の強度分布は、図9
(c)に示すように光量の重心位置が、光量分布が対称
な場合の重心位置70に比べて右側に片寄ったものとな
り、非対称の影響を受けてしまう。逆に、図8(b)に
おいて、段差hの実効的光路長sが(1)式より多少小
さいときには、ウエハマーク68からの反射光の強度分
布は、図9(d)に示すように光量の重心位置が、本来
の重心位置70に比べて左側に片寄ったものとなり、や
はり非対称の影響を受けてしまう。
On the other hand, when the effective optical path length s of the step h is slightly larger than the expression (1), the average optical path length in the region 69B on the right side of the recess of the wafer mark 68 approaches the expression (1) and the left side The average optical path length in the area 69A is (1)
Since it is out of the equation, the intensity of the reflected light from the region 69B becomes stronger than the intensity of the reflected light from the region 69A. Therefore,
The intensity distribution of the reflected light from the wafer mark 68 is shown in FIG.
As shown in (c), the barycentric position of the light amount is shifted to the right side compared to the barycentric position 70 in the case where the light amount distribution is symmetric, and is affected by asymmetry. On the other hand, in FIG. 8B, when the effective optical path length s of the step h is slightly smaller than that of the equation (1), the intensity distribution of the reflected light from the wafer mark 68 is as shown in FIG. 9D. The center-of-gravity position of is shifted to the left side of the original center-of-gravity position 70, and is also affected by asymmetry.

【0014】以上のように、ウエハマークの凹部が傾斜
してウエハマークが非対称となっている場合に、その凹
部の中心での段差の実効的光路長が(1)式を満たすと
きには、殆どその非対称の影響は受けないが、その凹部
の中心での実効的光路長が(1)式から外れると非対称
の影響が現れることが分かる。因に、ウエハマークがウ
エハ上に被着されたアルミニウム層をエッチング等して
形成されているような場合、ウエハ周辺部でそのような
ウエハマークの凹部(底部)での傾斜がよく見られる。
As described above, when the recessed portion of the wafer mark is inclined and the wafer mark is asymmetrical, when the effective optical path length of the step at the center of the recessed portion satisfies the expression (1), it is almost the same. It is not affected by asymmetry, but it can be seen that the effect of asymmetry appears when the effective optical path length at the center of the recess deviates from the equation (1). Incidentally, when the wafer mark is formed by etching an aluminum layer deposited on the wafer or the like, such inclination of the wafer mark in the concave portion (bottom portion) is often seen in the peripheral portion of the wafer.

【0015】これに関して、特別の工程を設けてウエハ
マークの段差が(1)式を満たすようにすることも可能
であるが、それでは露光工程のスループット(生産性)
が低下すると共に、製造コストが増加するという不都合
がある。本発明は斯かる点に鑑み、ウエハマークの段差
を正確に或る特別な光路長に合わせることなく、ウエハ
マークの非対称の影響を軽減してウエハマークの位置を
正確に検出して、ウエハを高精度に位置合わせできるア
ライメント装置を提供することを目的とする。
In this regard, it is possible to provide a special step so that the step of the wafer mark satisfies the expression (1), but then, the throughput of the exposure step (productivity).
And the manufacturing cost increase. In view of the above problems, the present invention reduces the influence of asymmetry of the wafer mark to accurately detect the position of the wafer mark and accurately detects the wafer without adjusting the step of the wafer mark to a certain optical path length. An object of the present invention is to provide an alignment device capable of highly accurate alignment.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明による第1のアラ
イメント装置は、例えば図1及び図5に示すように、マ
スクパターン(4)を感光基板(6)上に転写する露光
装置に設けられ、感光基板(6)上に形成された凹凸パ
ターンよりなる位置合わせ用マーク(48A)の位置に
基づいてマスクパターン(4)と感光基板(6)との位
置合わせを行うアライメント装置において、位置合わせ
用マーク(48A)に対して互いに異なる複数の波長の
光を照射する照射光学系(11A〜11C,13A,1
3B,14〜26,2)と、位置合わせ用マーク(48
A)からの光束を受光してその位置合わせ用マークの位
置に応じた検出信号を生成する受光光学系(2,26〜
28,31)と、その位置合わせ用マークの段差に応じ
てその照射光学系からその位置合わせ用マークに照射さ
れる複数の波長の光の波長差を設定する波長制御手段
(61,64)と、を有するものである。
A first alignment apparatus according to the present invention is provided in an exposure apparatus for transferring a mask pattern (4) onto a photosensitive substrate (6) as shown in FIGS. 1 and 5, for example. An alignment device that aligns the mask pattern (4) with the photosensitive substrate (6) based on the position of the alignment mark (48A) formed of the uneven pattern formed on the photosensitive substrate (6). Of an irradiation optical system (11A to 11C, 13A, 1) for irradiating the use mark (48A) with light of a plurality of different wavelengths
3B, 14 to 26, 2) and the alignment mark (48
A) A light receiving optical system (2, 26-) that receives a light beam from A) and generates a detection signal corresponding to the position of the alignment mark.
28, 31) and a wavelength control means (61, 64) for setting the wavelength difference of the light of a plurality of wavelengths irradiated to the alignment mark from the irradiation optical system according to the step of the alignment mark. , With.

【0017】この場合、その照射光学系の一例は、互い
に異なる3種類以上の波長から選択された任意の組合せ
の複数の波長の光を発生する光源(11A〜11C)を
備えているものであり、このときその波長制御手段は、
その位置合わせ用マークの段差に応じてその照射光学系
内でそれら3種類以上の波長から選択される波長の組合
せを指示することが望ましい。
In this case, one example of the irradiation optical system is provided with light sources (11A to 11C) which generate light of a plurality of wavelengths in an arbitrary combination selected from three or more kinds of wavelengths different from each other. , At this time, the wavelength control means
It is desirable to indicate a combination of wavelengths selected from these three or more kinds of wavelengths in the irradiation optical system according to the step of the alignment mark.

【0018】また、その照射光学系の他の例は、複数の
互いに異なり且つ可変の波長の光を発生する光源を備え
ているものであり、このとき波長制御手段は、その位置
合わせ用マークの段差に応じてその照射光学系内の光源
から発生される波長可変の複数の光のそれぞれの波長を
指示することが望ましい。また、その位置合わせ用マー
クに照射される複数の波長の光の内の所定の2つの波長
の光の平均(本発明では「相乗平均」を意味する)波長
をλ、波長差をΔλとして、その位置合わせ用マークの
段差の実効的光路長をsとした場合、正の整数m、及び
2〜4の何れかの整数nを用いて、実質的に次の関係が
成立するように波長差を設定することが望ましい。
Another example of the irradiation optical system is provided with a plurality of light sources for generating lights having different and variable wavelengths. At this time, the wavelength control means controls the position of the alignment mark. It is desirable to indicate each wavelength of a plurality of wavelength-variable lights generated from a light source in the irradiation optical system according to the step. In addition, an average (meaning “geometrical mean” in the present invention) wavelength of light of two predetermined wavelengths out of a plurality of wavelengths of light irradiated to the alignment mark is λ, and a wavelength difference is Δλ, Assuming that the effective optical path length of the step of the alignment mark is s, a positive integer m and an integer n of any of 2 to 4 are used so that the wavelength difference substantially satisfies the following relationship. It is desirable to set.

【0019】 Δλ=λ2 (n/6+m)/(2s) (2) これは言い換えると、波長差Δλを次の何れかの近傍に
設定することを意味する。 Δλ=λ2 (1/3+m)/(2s) (3A) Δλ=λ2 (2/3+m)/(2s) (3B) Δλ=λ2 (1/2+m)/(2s) (3C)
Δλ = λ 2 (n / 6 + m) / (2s) (2) In other words, this means setting the wavelength difference Δλ in the vicinity of any of the following. Δλ = λ 2 (1/3 + m) / (2s) (3A) Δλ = λ 2 (2/3 + m) / (2s) (3B) Δλ = λ 2 (1/2 + m) / (2s) (3C)

【0020】また、本発明の第2のアライメント装置
は、例えば図1及び図5に示すように、上述の第1のア
ライメント装置と同じ前提部において、位置合わせ用マ
ークに対して互いに異なる複数の波長の光を照射する照
射光学系(11A〜11C,13A,13B,14〜2
6,2)と、その位置合わせ用マークからのそれら複数
の波長の光を受光して各波長毎にその位置合わせ用マー
クの位置に応じた検出信号を生成する受光光学系(2,
26〜28,31)と、その位置合わせ用マークの段差
に応じてその受光光学系から出力される各波長毎の検出
信号のレベル比を調整するレベル制御手段(61,6
4)と、を有するものである。
The second alignment apparatus of the present invention, as shown in FIGS. 1 and 5, for example, has a plurality of different alignment marks with respect to the alignment mark in the same premise as the first alignment apparatus described above. Irradiation optical system (11A to 11C, 13A, 13B, 14 to 2 for irradiating light of wavelength
6, 2) and a light receiving optical system (2, which receives light of the plurality of wavelengths from the alignment mark and generates a detection signal corresponding to the position of the alignment mark for each wavelength.
26 to 28, 31) and the level control means (61, 6) for adjusting the level ratio of the detection signal for each wavelength output from the light receiving optical system according to the step of the alignment mark.
4) and.

【0021】[0021]

【作用】斯かる本発明の原理につき説明する。先ず、感
光基板上の位置合わせ用マーク(48A)は、例えば図
4(b)又は(c)に断面図で示すように、計測方向
(X方向)に所定ピッチで形成された反射型の位相格子
として扱うことができる。位置合わせ用マーク(48
A)の凹部(底部)が平坦な場合(図4(b))にはそ
の凸部と凹部との段差の平均値を段差hとして、その凹
部が計測方向に傾斜している場合(図4(c))には、
その凹部の中心での段差の平均値を段差hとする。ま
た、位置合わせ用マーク(48A)は屈折率nの感光材
料(56)で覆われており、位置合わせ用の光束の波長
域は感光材料(56)を透過する波長域に設定されてい
る。
The principle of the present invention will be described. First, the alignment mark (48A) on the photosensitive substrate is a reflection type phase formed at a predetermined pitch in the measurement direction (X direction), as shown in the cross-sectional view of FIG. 4B or 4C. Can be treated as a grid. Alignment mark (48
In the case where the concave portion (bottom portion) of A) is flat (FIG. 4B), the average value of the step difference between the convex portion and the concave portion is taken as step difference h, and the concave portion is inclined in the measurement direction (FIG. 4). (C))
The average value of the steps at the center of the recess is set as the step h. Further, the alignment mark (48A) is covered with the photosensitive material (56) having a refractive index n, and the wavelength range of the light flux for alignment is set to the wavelength range which transmits the photosensitive material (56).

【0022】仮に、位置合わせ用の光束として波長λの
単色光を使用するものとすると、その位置合わせ用マー
ク(48A)の段差hの実効的光路長s(=n・h)は
(1)式を満たすことが望ましいが、実際にはそれは困
難である。そこで、本発明の第1のアライメント装置で
は、位置合わせ用の光束の波長を変えて、実質的に
(1)式の条件を略々満たすことを考える。
If monochromatic light of wavelength λ is used as the light beam for alignment, the effective optical path length s (= n · h) of the step h of the alignment mark (48A) is (1). It is desirable to satisfy the formula, but in practice it is difficult. Therefore, in the first alignment apparatus of the present invention, it is considered that the wavelength of the light beam for alignment is changed to substantially satisfy the condition of the expression (1).

【0023】図6は、位置合わせ用マーク(48A)の
段差hの実効的光路長s(=n・h)と回折効率との関
係を示し、この図6の横軸yはその実効的光路長sを位
相差に換算したものであり、次の関係が成立している。 y=4πs/λ=4πn・h/λ (4) また、図6の縦軸は位相差yでの回折効率f(y)の値
を示し、回折効率f(y)は次式で表される。
FIG. 6 shows the relationship between the effective optical path length s (= n · h) of the step h of the alignment mark (48A) and the diffraction efficiency. The horizontal axis y in FIG. 6 indicates the effective optical path. The length s is converted into a phase difference, and the following relationships are established. y = 4πs / λ = 4πn · h / λ (4) Further, the vertical axis of FIG. 6 shows the value of the diffraction efficiency f (y) at the phase difference y, and the diffraction efficiency f (y) is expressed by the following equation. It

【0024】 f(y)=(1+cos y)/2 (5) 図6の点Aは(1)式の条件が満たされている場合を示
す。ここで、段差hが大きくなると回折効率は点Bに移
動し、段差hが小さくなると回折効率は点Cに移動し、
何れの場合でも回折効率f(y)は低下する。逆に、例
えば位置合わせ用マーク(48A)が図4(c)に示す
ように非対称であっても、その平均的な段差hが(1)
式の条件を満たす場合には、回折効率の分布の重心位置
は、位置合わせ用マーク(48A)が対称な場合とほぼ
同じ位置に維持され、非対称の影響を殆ど受けないと考
えられる。
F (y) = (1 + cos y) / 2 (5) Point A in FIG. 6 shows a case where the condition of the expression (1) is satisfied. Here, when the step h increases, the diffraction efficiency moves to the point B, and when the step h decreases, the diffraction efficiency moves to the point C.
In either case, the diffraction efficiency f (y) decreases. On the contrary, for example, even if the alignment mark (48A) is asymmetric as shown in FIG. 4C, the average step h is (1).
When the condition of the formula is satisfied, the position of the center of gravity of the distribution of the diffraction efficiency is maintained at substantially the same position as when the alignment mark (48A) is symmetrical, and it is considered that there is almost no asymmetric effect.

【0025】そこで、次に位置合わせ用の光束が2つの
波長λ1 及びλ2 の単色光を含むものとして、波長λ1
及びλ2 における位相差yがそれぞれ図6の点B及び点
Cの位相差であるとする。この場合、位置合わせ用マー
ク(48A)が図4(b)に示すように対称で、且つ段
差h(平均値)が大きくなると、点B及び点Cがそれぞ
れ右方向の点B’及び点C’に移動するため、全体とし
ての回折効率は低下しない。同様に、段差h(平均値)
が小さくなっても、点B及び点Cが共に左方向に移動す
るため、全体としての回折効率は低下しない。従って、
複数波長の光を使用することにより、段差hがばらつい
た場合の検出信号の低下を或る程度軽減できることが分
かる。
Therefore, next, assuming that the light beam for alignment includes the monochromatic light of two wavelengths λ 1 and λ 2 , the wavelength λ 1
And the phase difference y at λ 2 is the phase difference between points B and C in FIG. 6, respectively. In this case, when the alignment mark (48A) is symmetrical as shown in FIG. 4 (b) and the step h (average value) becomes large, the points B and C are respectively points B ′ and C to the right. As a result, the overall diffraction efficiency does not decrease. Similarly, step h (average value)
However, since the points B and C both move leftward, the overall diffraction efficiency does not decrease. Therefore,
It can be seen that the use of light of a plurality of wavelengths can reduce the decrease in the detection signal when the step h varies.

【0026】同様に、位置合わせ用マーク(48A)が
図4(c)に示すように非対称で、且つ相乗平均の平均
波長λ(=(λ1 λ2 1/2 )に対して段差h(平均
値)が(1)式を満たしているとすると、波長λ1 での
非対称による光量重心のずれの方向と、波長λ2 での非
対称による光量重心のずれの方向とは逆方向となる。従
って、2つの波長を使用することにより非対称の影響も
軽減される。
Similarly, the alignment mark (48A) is asymmetric as shown in FIG. 4 (c), and the step h with respect to the average wavelength λ (= (λ 1 λ 2 ) 1/2 ) of the geometric mean. Assuming that the (average value) satisfies the expression (1), the direction of shift of the light amount centroid due to asymmetry at the wavelength λ 1 is opposite to the direction of shift of the light amount centroid due to asymmetry at the wavelength λ 2. . Therefore, the effect of asymmetry is also reduced by using two wavelengths.

【0027】ここで、2つの波長の間隔の条件について
検討してみる。先ず、段差hが変化した場合に、2つの
波長で回折効率の変化が逆方向となるためには、図6で
回折効率f(y)がピークとなる点Aの両側に位相差y
が来るようにそれら2つの波長を選ぶ必要がある。次
に、位置合わせ用マーク(48A)の非対称の影響は、
例えば図4(c)の傾斜した凹部(底部)(58)の両
端での回折効率の差によるが、これは図6の回折効率f
(y)を示す曲線の傾き(位相差yに関する微分)f’
(y)に比例する。更に、傾斜による回折効率の差が大
きくても平均的な回折効率が小さければ影響が少なくな
ることもある。結局、非対称の影響は回折効率f(y)
を示す曲線の傾きf’(y)と平均的な回折効率f
(y)との積の関数g(y)で与えられると考えられ
る。関数g(y)は次式で与えられる。
Now, let us consider the condition of the interval between the two wavelengths. First, when the step h changes, the diffraction efficiency changes in the opposite directions at the two wavelengths, so that the phase difference y on both sides of the point A where the diffraction efficiency f (y) has a peak in FIG.
Need to choose those two wavelengths so that Next, the influence of the asymmetry of the alignment mark (48A) is
For example, it depends on the difference in diffraction efficiency at both ends of the inclined concave portion (bottom portion) (58) in FIG.
The slope of the curve indicating (y) (differential with respect to the phase difference y) f ′
Proportional to (y). Further, even if the difference in the diffraction efficiency due to the inclination is large, the influence may be reduced if the average diffraction efficiency is small. After all, the effect of asymmetry is due to the diffraction efficiency f (y)
Slope of the curve f '(y) and the average diffraction efficiency f
It is considered to be given by the function g (y) of the product with (y). The function g (y) is given by the following equation.

【0028】 g(y)=f(y)・f’(y) (6) 図7は、位相差yに対する関数g(y)の変化を示し、
この図7において点線は関数f(y)/2の値を示して
いる。関数g(y)は、次の関係が成立するとき0とな
る。 y=mπ(m:整数) (7) つまり、このとき位置合わせ用マークの凹部(底部)に
傾斜があっても非対称の影響は受けない。また、関数g
(y)は、次の関係が成立するとき、極値±(3/1
6)31/2 をとる。
G (y) = f (y) f '(y) (6) FIG. 7 shows a change of the function g (y) with respect to the phase difference y,
In FIG. 7, the dotted line indicates the value of the function f (y) / 2. The function g (y) becomes 0 when the following relation holds. y = mπ (m: integer) (7) That is, even if the concave portion (bottom portion) of the alignment mark has an inclination at this time, it is not affected by asymmetry. Also, the function g
(Y) is an extreme value ± (3/1 when the following relation holds.
6) Take 3 1/2 .

【0029】 y=2mπ±π/3(m:整数) (8) この場合、図7に示すように、点B及び点Cでそれぞれ
関数g(x)が負及び正の極値を取るものとすると、点
Bでの位相差yが(2mπ+π/3)となり、点Cでの
位相差yは(2mπ−π/3)となる。更に点Cの左側
で負の極値を取る点Dの位相差yは{2(m−1)π+
π/3}、即ち(2mπ−5π/3)となる。従って、
関数g(x)が極値を取る隣接する2つの点の位相差の
間隔は2π/3、又は4π/3となる。
Y = 2mπ ± π / 3 (m: integer) (8) In this case, as shown in FIG. 7, the function g (x) has negative and positive extreme values at points B and C, respectively. Then, the phase difference y at the point B is (2mπ + π / 3), and the phase difference y at the point C is (2mπ−π / 3). Further, the phase difference y of the point D having a negative extreme value on the left side of the point C is {2 (m-1) π +
π / 3}, that is, (2mπ-5π / 3). Therefore,
The interval of the phase difference between two adjacent points where the function g (x) takes an extreme value is 2π / 3 or 4π / 3.

【0030】言い換えると、図6で回折効率f(y)が
ピークとなる点Aの両側の点B,Cでの波長λ1
2 を、図7でy軸上での間隔が2π/3か4π/3とな
るようにとると、図7の点B,Cでの関数g(y)の値
が絶対値が同じで符号が逆の値となり、その和は0とな
る。つまり、段差が変わって点B,Cが回折効率のピー
クを挟んで左右にずれても、点B,Cでの関数g(y)
の値の和はほぼ0になるので非対称の影響を受けないこ
とになる。なお、間隔が4π/3のときには、点Bは点
Dの位置にある。
In other words, the wavelengths λ 1 and λ at the points B and C on both sides of the point A where the diffraction efficiency f (y) has a peak in FIG.
If 2 is set so that the interval on the y-axis is 2π / 3 or 4π / 3 in FIG. 7, the values of the function g (y) at points B and C in FIG. Is the opposite value, and the sum is 0. That is, even if the steps change and the points B and C shift to the left and right across the peak of the diffraction efficiency, the function g (y) at the points B and C
Since the sum of the values of is almost 0, it is not affected by asymmetry. When the interval is 4π / 3, the point B is located at the point D.

【0031】この場合、(4)式及び(8)式より点B
における波長λ1 での位相差y1 、及び点Cにおける波
長λ2 での位相差y2 についてそれぞれ次の関係が成立
している。 y1 =4πs/λ1 =2mπ±π/3 (9A) y2 =4πs/λ2 =2mπ±π/3 (9B) 従って、(9A)式から(9B)式を減算することによ
り、次の何れかの関係が成立する。
In this case, point B is obtained from equations (4) and (8).
The following relationships are respectively satisfied the phase difference y 2 at a wavelength lambda 2 in the phase difference y 1, and point C at a wavelength lambda 1 in. y 1 = 4πs / λ 1 = 2mπ ± π / 3 (9A) y 2 = 4πs / λ 2 = 2mπ ± π / 3 (9B) Therefore, by subtracting the expression (9B) from the expression (9A), Either relationship is established.

【0032】 4πs(1/λ1 −1/λ2 )=2mπ+2π/3 (10A) 4πs(1/λ1 −1/λ2 )=2mπ+4π/3 (10B) 次に、2波長λ1 及びλ2 の差分Δλ、及び平均波長λ
を次のように定義する。 Δλ=λ2 −λ1 (11A) λ=(λ1 λ2 1/2 (11B) そして、(11A)式及び(11B)式を(9A)式に
代入することにより、(3A)式に対応する次式が得ら
れる。
4πs (1 / λ 1 −1 / λ 2 ) = 2mπ + 2π / 3 (10A) 4πs (1 / λ 1 −1 / λ 2 ) = 2mπ + 4π / 3 (10B) Next, two wavelengths λ 1 and λ 2 difference Δλ and average wavelength λ
Is defined as follows. Δλ = λ 2 −λ 1 (11A) λ = (λ 1 λ 2 ) 1/2 (11B) Then, by substituting the expressions (11A) and (11B) into the expression (9A), the expression (3A) is obtained. The following equation corresponding to is obtained.

【0033】 Δλ=λ2 (1/3+m)/(2s) (12A) 同様に、(11A)式及び(11B)式を(10B)式
に代入することにより、(3B)式に対応する次式が得
られる。 Δλ=λ2 (2/3+m)/(2s) (12B) 2つの波長の差を(12A)式、又は(12B)式の値
に設定すると、段差が多少変化しても2波長の和により
位置合わせ用マークの凹部の傾斜による非対称の影響を
避けることができる。
Δλ = λ 2 (1/3 + m) / (2s) (12A) Similarly, by substituting the equations (11A) and (11B) into the equation (10B), the following equation corresponding to the equation (3B) is obtained. The formula is obtained. Δλ = λ 2 (2/3 + m) / (2s) (12B) If the difference between the two wavelengths is set to the value of the expression (12A) or the expression (12B), the sum of the two wavelengths will be obtained even if the step is changed a little. It is possible to avoid the influence of asymmetry due to the inclination of the concave portion of the alignment mark.

【0034】なお、(12A)式と(12B)式とを使
い分けることが煩雑な場合には、次のように(12A)
式と(12B)式との平均的な値の波長差Δλを使用し
ても、最適値は外れるものの大きな不都合はない。以下
の式では1/3と2/3との平均値が1/2であること
が利用されており、以下の式が(3C)式に対応してい
る。
If it is troublesome to use the equation (12A) and the equation (12B) separately, the following (12A)
Even if the wavelength difference Δλ of the average value between the equation and the equation (12B) is used, there is no great inconvenience although it is out of the optimum value. In the following formula, the fact that the average value of 1/3 and 2/3 is 1/2 is used, and the formula below corresponds to formula (3C).

【0035】 Δλ=λ2 (1/2+m)/(2s) (12C) ところで、上述の発明では各波長の光強度は等しい大き
さにしておく必要がある。この光強度は回折効率が各波
長で等しいと仮定した場合に、受光光学系の光電変換部
で観測される値である。また、以上の説明は回折効率の
大きさとマーク像の強度分布とを用いて概念的に述べ
た。しかし、このような非対称の影響はLIA方式等の
回折光干渉による位相検出においては位相誤差として現
れることになり、従って画像処理型でも回折光干渉型
(LIA方式等)でも同様に適用できる。
Δλ = λ 2 (1/2 + m) / (2s) (12C) By the way, in the above-mentioned invention, the light intensities of the respective wavelengths need to be equal in magnitude. This light intensity is a value observed in the photoelectric conversion unit of the light receiving optical system, assuming that the diffraction efficiency is equal at each wavelength. Further, the above description has been conceptually described using the magnitude of diffraction efficiency and the intensity distribution of the mark image. However, the influence of such asymmetry will appear as a phase error in the phase detection due to the diffracted light interference of the LIA method or the like, and therefore the image processing type and the diffracted light interference type (LIA method or the like) can be similarly applied.

【0036】次に、本発明の第2のアライメント装置で
は、そのように波長差Δλを実際に変化させる代わり
に、複数の波長の光束の光強度、又は複数の波長の光束
の検出信号のレベルを変化させている。このように光強
度、又は検出信号のレベルを変化させることにより、波
長差が変化するのと同様に段差の変化、又は非対称の影
響が軽減される。
Next, in the second alignment apparatus of the present invention, instead of actually changing the wavelength difference Δλ in such a manner, the light intensity of the light flux of a plurality of wavelengths or the level of the detection signal of the light flux of a plurality of wavelengths. Is changing. By changing the light intensity or the level of the detection signal in this way, it is possible to reduce the influence of a step change or asymmetry as well as a wavelength difference change.

【0037】[0037]

【実施例】以下、本発明によるアライメント装置の一実
施例につき図1〜図5を参照して説明する。本実施例
は、レチクル上のパターンを投影光学系を介してウエハ
上の各ショット領域に投影する投影露光装置において、
TTR方式で且つLIA方式のアライメントセンサを使
用する場合に本発明を適用したものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the alignment apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS. The present embodiment is a projection exposure apparatus that projects a pattern on a reticle onto each shot area on a wafer through a projection optical system.
The present invention is applied to the case of using a TTR type and LIA type alignment sensor.

【0038】図1は、本例の投影露光装置の全体の概略
構成を示し、この図1において、露光時には露光照明系
60からの波長λ0 の露光用の照明光がダイクロイック
ミラー3を介してレチクル4に照射され、その照明光の
もとでレチクル4のパターンが投影光学系5を介して例
えば1/5に縮小されてフォトレジストが塗布されたウ
エハ6の各ショット領域に投影される。ここで、投影光
学系5の光軸AXに平行にZ軸を取り、Z軸に垂直な平
面で図1の紙面に平行にY軸を、図1の紙面に垂直にX
軸を取る。
FIG. 1 shows an overall schematic structure of the projection exposure apparatus of this example. In FIG. 1, the exposure illumination light of wavelength λ 0 from the exposure illumination system 60 passes through the dichroic mirror 3 during exposure. The reticle 4 is irradiated, and under the illumination light, the pattern of the reticle 4 is reduced to, for example, 1/5 through the projection optical system 5 and projected onto each shot area of the wafer 6 coated with the photoresist. Here, the Z axis is taken parallel to the optical axis AX of the projection optical system 5, the Y axis is parallel to the plane of FIG. 1 on the plane perpendicular to the Z axis, and the X axis is perpendicular to the plane of FIG.
Take the axis.

【0039】また、レチクル4はレチクルステージ9上
に保持され、ウエハ6はウエハホルダ7を介してXステ
ージ8X及びYステージ8Y等からなるウエハステージ
上に載置されている。実際には、Xステージ8X上に、
ウエハ6をZ方向に位置決めするZステージ等が載置さ
れている。レチクルステージ9、及びウエハステージ
は、それぞれ投影光学系5の光軸に垂直な平面上でレチ
クル4及びウエハ6の位置決めを行う。レチクルステー
ジ9、及びウエハステージの2次元座標はそれぞれ不図
示の干渉計により検出され、検出結果が主制御系61に
供給され、主制御系61は、レチクルステージ制御系6
2、及びウエハステージ制御系63を介してそれぞれレ
チクルステージ9、及びウエハステージの動作を制御す
る。また、レチクル4の周辺部の上方には、レチクル4
の中心を投影光学系5の光軸AXに合わせるためのレチ
クルアライメント顕微鏡39及び40(図2参照)が配
置されている。
The reticle 4 is held on the reticle stage 9, and the wafer 6 is placed on the wafer stage composed of the X stage 8X and the Y stage 8Y via the wafer holder 7. Actually, on the X stage 8X,
A Z stage or the like for positioning the wafer 6 in the Z direction is mounted. The reticle stage 9 and the wafer stage respectively position the reticle 4 and the wafer 6 on a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system 5. The two-dimensional coordinates of the reticle stage 9 and the wafer stage are respectively detected by an interferometer (not shown), and the detection results are supplied to the main control system 61.
2 and the wafer stage control system 63 to control the operations of the reticle stage 9 and the wafer stage, respectively. Further, the reticle 4 is provided above the periphery of the reticle 4.
Reticle alignment microscopes 39 and 40 (see FIG. 2) for aligning the center of the optical axis with the optical axis AX of the projection optical system 5 are arranged.

【0040】次に、本例のLIA方式のアライメントセ
ンサにつき詳細に説明する。このアライメントセンサ
は、ダイクロイックミラー3の上方の対物レンズ2、そ
の上方のアライメント光学系1、アライメント用電源系
64、及びアライメント信号処理系65より構成されて
いる。アライメントを行う際には、主制御系61は、ア
ライメント用電源系64を介してアライメント光学系1
中の後述の3個のレーザ光源の内から選択された2個の
レーザ光源にそれぞれ発光を行わせる。
Next, the LIA type alignment sensor of this example will be described in detail. The alignment sensor includes an objective lens 2 above the dichroic mirror 3, an alignment optical system 1 above the objective lens 2, an alignment power supply system 64, and an alignment signal processing system 65. When performing the alignment, the main control system 61 uses the alignment power supply system 64 to perform the alignment optical system 1
Two laser light sources selected from among three laser light sources described later therein are caused to emit light, respectively.

【0041】それらのレーザ光源から射出されたレーザ
ビームは、アライメント光学系1内で所定の周波数変調
を受けてアライメント光として射出され、このアライメ
ント光は対物レンズ2、ダイクロイックミラー3を透過
してレチクル4上の回折格子状のレチクルマーク35
A、及び光透過性の窓部(レチクル窓)37Aに照射さ
れ、レチクル窓37Aを透過したアライメント光がウエ
ハ6上の位置決め対象のショット領域に付設されたウエ
ハマーク48Aに照射される。ここでは、レチクルマー
ク35A及びウエハマーク48Aの計測方向をX方向と
する。
The laser beams emitted from these laser light sources undergo predetermined frequency modulation in the alignment optical system 1 and are emitted as alignment light. This alignment light passes through the objective lens 2 and the dichroic mirror 3 and the reticle. Reticle mark 35 in the form of diffraction grating on 4
A and the light transmissive window portion (reticle window) 37A are irradiated, and the alignment light transmitted through the reticle window 37A is irradiated on the wafer mark 48A attached to the shot area of the positioning target on the wafer 6. Here, the measurement direction of the reticle mark 35A and the wafer mark 48A is the X direction.

【0042】そして、ウエハマーク48Aでの回折によ
り生じたヘテロダインビーム、及びレチクルマーク35
Aでの回折により生じたヘテロダインビームが、ダイク
ロイックミラー3、及び対物レンズ2を経てアライメン
ト光学系1に戻り、アライメント光学系1内の受光系で
2つのビート信号が生成される。これらのビート信号が
アライメント信号処理系65に供給され、ここで2つの
ビート信号の位相差が検出され、検出された位相差が主
制御系61に供給される。検出された位相差に基づい
て、主制御系61は最終的なアライメントを行う。
Then, the heterodyne beam generated by the diffraction at the wafer mark 48A and the reticle mark 35.
The heterodyne beam generated by the diffraction at A returns to the alignment optical system 1 via the dichroic mirror 3 and the objective lens 2, and two light receiving systems in the alignment optical system 1 generate two beat signals. These beat signals are supplied to the alignment signal processing system 65, where the phase difference between the two beat signals is detected, and the detected phase difference is supplied to the main control system 61. The main control system 61 performs final alignment based on the detected phase difference.

【0043】次に、図1〜図4を参照して、本例のLI
A方式のアライメントセンサからのアライメント光の光
路、並びにレチクルマーク及びウエハマークの検出方法
につき説明する。図1において、アライメント光学系1
内で選択された2つのレーザ光源から射出される第1及
び第2のレーザビームの平均波長をそれぞれλ1 及びλ
2 とする。即ち、アライメント光学系1からは、露光波
長λ0 と異なる平均波長λ1 で周波数差Δf(本例では
50kHz)の1対のレチクルアライメント照明光RB
1 ,RB2 、及びウエハアライメント照明光WB1 ,W
2 と、露光波長λ0 と異なり波長λ1 に近い平均波長
λ2 で周波数差Δf(=50kHz)の1対のレチクル
アライメント照明光RB3 ,RB4 、及びウエハアライ
メント照明光WB3 ,WB4 とが射出されるものとす
る。
Next, referring to FIGS. 1 to 4, the LI of this example
An optical path of alignment light from the A-type alignment sensor and a method of detecting a reticle mark and a wafer mark will be described. In FIG. 1, the alignment optical system 1
Respectively mean wavelength of the first and second laser beams emitted from the two laser light sources selected by inner lambda 1 and lambda
Assume 2 . That is, from the alignment optical system 1, a pair of reticle alignment illumination light RB having an average wavelength λ 1 different from the exposure wavelength λ 0 and a frequency difference Δf (50 kHz in this example).
1 , RB 2 , and wafer alignment illumination light WB 1 , W
B 2 and a pair of reticle alignment illumination lights RB 3 and RB 4 having an average wavelength λ 2 different from the exposure wavelength λ 0 and an average wavelength λ 2 close to the wavelength λ 1 and a frequency difference Δf (= 50 kHz), and wafer alignment illumination lights WB 3 and WB. 4 and shall be ejected.

【0044】図2は、図1をY方向に見た側面図であ
り、この図2に示すように、レチクルアライメント照明
光RB1 ,RB2 は対物レンズ2によってレチクル4上
に集光され、レチクル4の下面の回折格子状のレチクル
マーク35Aにそれぞれ入射角−θR1,θR1で照射され
る。図3は、本例のレチクル4のレチクルマーク35A
の周辺の拡大図であり、この図3において、X軸用のレ
チクルマーク35Aは、X方向にピッチPR で形成され
た回折格子よりなるマークであり、レチクルマーク35
Aの内側にウエハ側に向かうアライメント光を通過させ
るためのレチクル窓37Aが形成されている。Y軸用の
レチクルマーク及びレチクル窓は、図3を90°回転さ
せた形で形成されている。そして、レチクルマーク35
Aに照明光RB1 ,RB2 ,RB3 ,RB4 よりなる光
束50が照射され、レチクル窓37Aを照明光WB1
WB2,WB3 ,WB4 よりなる光束51が通過してい
る。
FIG. 2 is a side view of FIG. 1 viewed in the Y direction. As shown in FIG. 2, the reticle alignment illumination lights RB 1 and RB 2 are focused on the reticle 4 by the objective lens 2. The diffraction grating-shaped reticle mark 35A on the lower surface of the reticle 4 is irradiated with incident angles −θ R1 and θ R1 . FIG. 3 shows the reticle mark 35A of the reticle 4 of this example.
3 is an enlarged view of the periphery of the reticle mark 35A in FIG. 3, and the reticle mark 35A for the X axis is a mark made of a diffraction grating formed at a pitch P R in the X direction.
A reticle window 37A for passing alignment light traveling toward the wafer is formed inside A. The Y-axis reticle mark and reticle window are formed by rotating FIG. 3 by 90 °. And the reticle mark 35
A is irradiated with a light flux 50 composed of illumination lights RB 1 , RB 2 , RB 3 , and RB 4 , and illuminates the reticle window 37A with illumination light WB 1 ,
A light beam 51 composed of WB 2 , WB 3 and WB 4 is passing through.

【0045】図2に戻り、入射角−θR1,θR1とレチク
ルマーク35Aの格子ピッチPR とは次式の関係にあ
り、照明光RB1 の+1次回折光RB1 +1 と照明光RB
2 の−1次回折光RB2 -1 とはそれぞれ真上に発生し、
アライメント検出光(ヘテロダインビーム)として対物
レンズ2を介してアライメント光学系1に戻る。
Returning to FIG. 2, the incident angles −θ R1 , θ R1 and the grating pitch P R of the reticle mark 35A have the following relationship, and the + 1st-order diffracted light RB 1 +1 and the illumination light RB of the illumination light RB 1 are given.
2 -1-order diffracted light RB 2 -1 occurs directly above each
The alignment detection light (heterodyne beam) is returned to the alignment optical system 1 via the objective lens 2.

【0046】sin (θR1)=λ1 /PR (13) 同様に、レチクルアライメント照明光RB3 ,RB4
対物レンズ2によってレチクル4上に集光され、レチク
ル4上のレチクルマーク35Aに入射角−θR2,θR2
照射される。このとき、照明光RB3 の+1次回折光R
3 +1 と照明光RB4 の−1次回折光RB4 -1 とがそれ
ぞれ真上に発生し、対物レンズ2を介してアライメント
光学系1に戻る。
Sin (θ R1 ) = λ 1 / P R (13) Similarly, the reticle alignment illumination lights RB 3 and RB 4 are also focused on the reticle 4 by the objective lens 2 and then onto the reticle mark 35 A on the reticle 4. Irradiation is performed at incident angles of −θ R2 and θ R2 . At this time, the + 1st order diffracted light R of the illumination light RB 3
B 3 +1 and −1st-order diffracted light RB 4 −1 of the illumination light RB 4 are generated directly above and return to the alignment optical system 1 via the objective lens 2.

【0047】一方、ウエハアライメント照明光WB1
WB2 はレチクル4上のレチクル窓37Aを通過し、投
影光学系5中の色収差制御板10に達する。色収差制御
板10の照明光WB1 ,WB2 が通過する部分には、そ
れぞれ回折格子状の軸上色収差制御素子が形成されてお
り、照明光WB1 ,WB2 はそれぞれ角度−θG1,θ G1
だけ曲げられて、回折格子状のウエハマーク48Aに対
しそれぞれ入射角−θ W1,θW1で照射される。
On the other hand, wafer alignment illumination light WB1,
WB2Passes through the reticle window 37A on the reticle 4 and throws
The chromatic aberration control plate 10 in the shadow optical system 5 is reached. Chromatic aberration control
Illumination light WB of the plate 101, WB2The part where
Each has a diffraction grating-shaped on-axis chromatic aberration control element.
Illumination light WB1, WB2Is the angle −θG1, Θ G1
Only bent to pair with the diffraction grating wafer mark 48A.
Angle of incidence −θ W1, ΘW1Is illuminated by.

【0048】図4(a)は、ウエハマーク48Aの拡大
図を示し、この図4(a)において、ウエハマーク48
Aは、X方向にピッチPW で形成された凹凸の回折格子
よりなる。Y軸用のウエハマークはそのウエハマーク4
8Aを90°回転した形である。そして、ウエハマーク
48Aに、照明光WB1 ,WB2 ,WB3 ,WB4 より
なる光束51が照射されている。
FIG. 4A shows an enlarged view of the wafer mark 48A. In FIG. 4A, the wafer mark 48A is shown.
A is composed of a concave and convex diffraction grating formed at a pitch P W in the X direction. The wafer mark for the Y axis is the wafer mark 4
It is a shape obtained by rotating 8A by 90 °. Then, the wafer mark 48A is irradiated with the light flux 51 composed of the illumination lights WB 1 , WB 2 , WB 3 and WB 4 .

【0049】図2に戻り、入射角−θW1,θW1とウエハ
マーク48Aの格子ピッチPW とは次式の関係にあり、
照明光WB1 の+1次回折光WB1 +1 と照明光WB2
−1次回折光WB2 -1 とはそれぞれ真上に発生し、これ
ら2つの回折光がアライメント検出光(ヘテロダインビ
ーム)となる。
Returning to FIG. 2, the incident angles −θ W1 and θ W1 and the grating pitch P W of the wafer mark 48A have the following relationship.
The + 1st-order diffracted light WB 1 +1 of the illumination light WB 1 and the -1st-order diffracted light WB 2 -1 of the illumination light WB 2 are generated directly above, respectively, and these two diffracted lights become alignment detection light (heterodyne beam). .

【0050】sin (θW1)=λ1 /PW (14) この際に、ウエハアライメント照明光WB3 ,WB4
照明光WB1 ,WB2に波長が近いため、色収差制御板
10上で通過する位置は、それぞれほぼ照明光WB1
WB2 が通過する軸上色収差制御素子上と見なせる。そ
のため、照明光WB3 ,WB4 はそれぞれ角度−θG2
θG2だけ曲げられて、ウエハマーク48Aに対しそれぞ
れ入射角−θW2,θW2で照射される。そして、照明光W
3 の+1次回折光WB3 +1 と照明光WB4 の−1次回
折光WB4 -1 とがそれぞれ真上に発生し、アライメント
検出光となる。
Sin (θ W1 ) = λ 1 / P W (14) At this time, since the wafer alignment illumination lights WB 3 and WB 4 have wavelengths close to those of the illumination lights WB 1 and WB 2 , on the chromatic aberration control plate 10. The passing positions are approximately the illumination light WB 1 ,
It can be regarded as on the axial chromatic aberration control element through which WB 2 passes. Therefore, the illumination lights WB 3 and WB 4 have the angles −θ G2 and
The wafer mark 48A is bent by θ G2 and is irradiated at incident angles −θ W2 and θ W2 , respectively. And the illumination light W
The + 1st-order diffracted light WB 3 +1 of B 3 and the -1st-order diffracted light WB 4 -1 of the illumination light WB 4 are generated directly above to become alignment detection light.

【0051】この場合、図1に示すように、色収差制御
板10の偏向作用によりウエハアライメント照明光は、
非計測方向(Y方向)においてウエハ6に対して角度θ
m だけ傾いて入射するため、上記各アライメント検出光
が色収差制御板10上で通過する位置は入射時に通過し
た位置と異なる。ウエハマーク48Aからのアライメン
ト検出光は、色収差制御板10上の別の軸上色収差制御
素子を通ることによって横方向の色収差が補正されて、
レチクル窓37Aに向かう。その後、各検出光はレチク
ル窓37A、及び対物レンズ2を介して再びアライメン
ト光学系1へと戻る。また、ウエハアライメント照明光
は、色収差制御板10が配置されない場合に比べ、ウエ
ハ6の表面でY方向にΔβだけずれた位置を照明する。
In this case, as shown in FIG. 1, the wafer alignment illumination light is changed by the deflection action of the chromatic aberration control plate 10.
Angle θ with respect to the wafer 6 in the non-measurement direction (Y direction)
Since the light is incident at an angle of m , the position at which each of the alignment detection lights passes on the chromatic aberration control plate 10 is different from the position at which the light is incident. The alignment detection light from the wafer mark 48A passes through another axial chromatic aberration control element on the chromatic aberration control plate 10 to correct lateral chromatic aberration,
Head to reticle window 37A. Thereafter, each detection light returns to the alignment optical system 1 again via the reticle window 37A and the objective lens 2. Further, the wafer alignment illumination light illuminates a position shifted by Δβ in the Y direction on the surface of the wafer 6 as compared with the case where the chromatic aberration control plate 10 is not arranged.

【0052】ここで、図5を参照して、アライメント光
学系1について詳しく説明する。図5(b)はアライメ
ント光学系1を図1と同じ方向から見た図、図5(a)
はアライメント光学系1を図2と同じ方向から見た図、
図5(c)は図5(a)の底面図である。図5におい
て、それぞれレーザダイオードよりなる第1のレーザ光
源11A、第2のレーザ光源11B、及び第3のレーザ
光源11Cが備えられ、レーザ光源11A,11B,1
1Cから射出されるレーザビームの波長は例えばそれぞ
れ630nm,690nm,780nmに設定されてい
る。そして、アライメント用電源系64は、3個のレー
ザ光源11A〜11Cの内の任意の1個若しくは2個の
レーザ光源、又は3個のレーザ光源を所望の強度で独立
に点灯駆動できるようになっている。なお、3個のレー
ザ光源の内の所定のレーザ光源を例えばHe−Neレー
ザ光源、He−Cdレーザ光源、又はArイオンレーザ
光源等としてもよく、3個のレーザ光源の代わりに、例
えば2つの周波数可変レーザ光源を使用してもよく、3
個のレーザ光源の代わりに、4個以上のそれぞれ発振波
長の異なるレーザ光源を使用してもよい。また、3個以
上のレーザ光源の内から選択された複数のレーザ光源を
発光させる際に、シャッターを使用して選択されないレ
ーザ光源のレーザビームをシャッターで遮光するように
してもよい。
The alignment optical system 1 will be described in detail with reference to FIG. 5B is a view of the alignment optical system 1 viewed from the same direction as FIG. 1, and FIG.
Shows the alignment optical system 1 viewed from the same direction as in FIG.
FIG. 5 (c) is a bottom view of FIG. 5 (a). In FIG. 5, a first laser light source 11A, a second laser light source 11B, and a third laser light source 11C, each of which is a laser diode, are provided, and the laser light sources 11A, 11B, 1
The wavelengths of the laser beams emitted from 1C are set to 630 nm, 690 nm, and 780 nm, respectively. Then, the alignment power supply system 64 can independently drive any one or two laser light sources of the three laser light sources 11A to 11C or three laser light sources with a desired intensity. ing. The predetermined laser light source among the three laser light sources may be, for example, a He-Ne laser light source, a He-Cd laser light source, an Ar ion laser light source, or the like, and instead of the three laser light sources, for example, two laser light sources may be used. A tunable laser source may be used, 3
Instead of one laser light source, four or more laser light sources each having a different oscillation wavelength may be used. Further, when a plurality of laser light sources selected from three or more laser light sources are caused to emit light, a shutter may be used to block the laser beams of the laser light sources not selected by the shutter.

【0053】この場合、第1のレーザ光源11から出た
波長λ1 のレーザビームと、第2のレーザ光源12から
出た波長λ2 のレーザビームとは、ダイクロイックミラ
ー13Aにより同軸に合成され、このように同軸に合成
された2つのレーザビームと、第3のレーザ光源から射
出される波長λ3 のレーザビームとはダイクロイックミ
ラー13Bにより同軸に合成されて照明光Bとなる。以
下では、照明光Bは、波長λ1 及びλ2 のレーザビーム
が合成されたものとして説明するが、照明光Bを構成す
るレーザビームの波長の組合せが変わっても同様であ
る。
In this case, the laser beam having the wavelength λ 1 emitted from the first laser light source 11 and the laser beam having the wavelength λ 2 emitted from the second laser light source 12 are coaxially combined by the dichroic mirror 13A. The two laser beams thus coaxially combined and the laser beam having the wavelength λ 3 emitted from the third laser light source are coaxially combined by the dichroic mirror 13B to become the illumination light B. Hereinafter, the illumination light B will be described as a combination of laser beams having wavelengths λ 1 and λ 2 , but the same applies even if the combination of the wavelengths of the laser beams forming the illumination light B is changed.

【0054】照明光Bは、周波数F1 で駆動されている
音響光学素子(以下、「AOM」と呼ぶ)14に入射す
る。AOM14は光を垂直に入射させてラマン・ナス回
折による±1次回折光を均等に得るもの、即ちラマン・
ナス型AOMである。照明光B内の2つのレーザビーム
は波長が異なるため、AOM14によってそれぞれ異な
る角度に回折光が発生する。これら+1次、及び−1次
回折光は、もとの周波数に対してそれぞれ+F1 ,及び
−F1 の周波数差を持っている。
The illumination light B is incident on the acousto-optic device (hereinafter referred to as "AOM") 14 driven at the frequency F 1 . The AOM 14 makes light incident vertically to obtain ± 1st order diffracted light by Raman-nas diffraction, that is, Raman
It is an eggplant type AOM. Since the two laser beams in the illumination light B have different wavelengths, diffracted light is generated by the AOM 14 at different angles. These + 1st-order and -1st-order diffracted lights have a frequency difference of + F 1 and -F 1 with respect to the original frequency, respectively.

【0055】AOM14から射出されたレーザビームは
レンズ15を通過して空間フィルタ16に入射し、空間
フィルタ16によって±1次回折光のみが選択され、選
択された回折光はレンズ17を経て、AOM14に対し
て45°回転して配置され、且つ周波数F2 で駆動され
ているAOM18に交差するように入射する。AOM1
8はブラッグ型AOMであり、入射角はブラッグ角の1
/sin 45°になるよう設定してある。従って、光軸の
回りに45°回転した面で見れば、回折光の入射角はブ
ラッグ角である。この場合、AOM14で+F1 の周波
数変調を受けたレーザビームはAOM18で−1次回折
光が強く発生し、その−1次回折光はAOM18で−F
2 の周波数変調を受け、レーザ光源11,12から射出
されるときに対して+(F1 −F2 )の周波数変調を受
けたアライメントビームB1 ,B 3 になる。同様に、A
OM14で−F1 の周波数変調を受けたレーザビームは
AOM18で+1次回折光が強く発生し、その+1次回
折光はAOM18で−F2の周波数変調を受け、レーザ
光源11,12から射出されるときに対して−(F 1
2 )の周波数変調を受けたアライメントビームB2
4 になる。その結果、アライメントビームB1 ,B3
とアライメントビームB2 ,B4 との周波数差Δfは2
(F1 −F2 )で表され、この例ではΔfは50kHz
に設定されるものとする。AOM18を通過したレーザ
ビームは、レンズ19を経て空間フィルタ20に入射
し、空間フィルタ20で選択されたアライメントビーム
1 〜B 4 は後段へと導かれる。
The laser beam emitted from the AOM 14 is
After passing through the lens 15 and entering the spatial filter 16,
Only the ± 1st order diffracted light is selected by the filter 16 and selected.
The selected diffracted light passes through the lens 17 to the AOM 14.
And are rotated by 45 ° and arranged at frequency F2Driven by
It enters so as to cross the AOM 18 that is present. AOM1
8 is a Bragg type AOM, and the incident angle is 1 of the Bragg angle.
/ Sin is set to 45 °. Therefore, the optical axis
The angle of incidence of the diffracted light is
It is a lag angle. In this case, AOM14 + F1Frequency
Number-modulated laser beam is -1st-order diffracted by AOM18
Light is strongly generated, and the -1st-order diffracted light is -F at AOM18.
2Is emitted from the laser light sources 11 and 12 after receiving the frequency modulation of
+ (F1-F2) Frequency modulation
Beam alignment beam B1, B 3become. Similarly, A
OM14 -F1The laser beam that has undergone the frequency modulation of
The + 1st order diffracted light is strongly generated by the AOM 18, and the + 1st order
Origami is AOM18 -F2Laser with frequency modulation
When emitted from the light sources 11 and 12,-(F 1
F2) Alignment beam B subjected to frequency modulation of2,
BFourbecome. As a result, the alignment beam B1, B3
And alignment beam B2, BFourAnd the frequency difference Δf is 2
(F1-F2), Δf is 50 kHz in this example
Shall be set to. Laser passed through AOM18
The beam enters the spatial filter 20 through the lens 19.
The alignment beam selected by the spatial filter 20
B1~ B FourIs led to the latter stage.

【0056】アライメントビームB1 〜B4 はレンズ2
1によって視野絞り22上に集光され、レチクル又はウ
エハ上でのビーム形状が決められた後、レチクル・ウエ
ハビーム分離プリズム23によってレチクルアライメン
ト照明光RB1 〜RB4 、及びウエハアライメント照明
光WB1 〜WB4 に分けられる。その後、アライメント
照明光はレンズ24を経て直視プリズム25に到達す
る。直視プリズム25は光軸を中心に回転可能であり、
不図示のモータによって図1の主制御系61からの指示
により駆動される。直視プリズム25が回転すると波長
λ1 ,λ2 の2色の照明光は相対角度が変化し、波長λ
1 の照明光RB1 ,WB1 ,RB2 ,WB 2 に対してそ
れぞれ波長λ2 の照明光RB3 ,WB3 ,RB4 ,WB
4 が分離される。このように相対角度が変化した照明光
は、ビームスプリッタ26を経て図2の対物レンズ2に
向かう。相対角度の変化により、波長λ1 ,λ2 の2色
の照明光のレチクル及びウエハ上での照射位置の相対関
係も変化する。
Alignment beam B1~ BFourIs lens 2
1 is focused on the field stop 22 by the reticle or window.
After the beam shape on the roof is determined, the reticle wafer
Reticle alignment by the Ha-beam separation prism 23
Illumination light RB1~ RBFour, And wafer alignment lighting
Light WB1~ WBFourIt is divided into Then alignment
The illumination light reaches the direct-view prism 25 through the lens 24.
It The direct-view prism 25 is rotatable about the optical axis,
Instruction from the main control system 61 of FIG. 1 by a motor not shown
Driven by. The wavelength when the direct-view prism 25 rotates
λ1, Λ2The relative angle of the two colors of illumination light changes and the wavelength λ
1Illumination light RB1, WB1, RB2, WB 2Against
Wavelength λ2Illumination light RB3, WB3, RBFour, WB
FourAre separated. Illumination light with a relative angle changed in this way
Goes through the beam splitter 26 to the objective lens 2 in FIG.
Go to Due to the change in the relative angle, the wavelength λ1, Λ22 colors
Relative relationship of the illumination position of the illumination light on the reticle and the wafer
The staff also changes.

【0057】一方、図2のレチクルマーク35A及びウ
エハマーク48Aからのアライメント検出光は、図5の
アライメント光学系1に戻った後、ビームスプリッタ2
6により反射され、レンズ27を経てレチクル、及びウ
エハと共役な位置にある検出光分離プリズム28によっ
て、レチクル検出光とウエハ検出光とに分離される。レ
チクル検出光RB1 +1 ,RB2 -1 及びRB3 +1 ,RB4
-1 は検出光分離プリズム28を透過し、光電検出素子
30によって受光される。ウエハ検出光WB1 +1,WB2
-1 及びWB3 +1 ,WB4 -1 は検出光分離プリズム28
で反射されて、光電検出素子31によって受光される。
光電検出素子30からレチクルマークの位置に対応する
レチクルビート信号SR が出力され、光電検出素子31
からウエハマークの位置に対応するウエハビート信号S
W が出力される。
On the other hand, the alignment detection light from the reticle mark 35A and the wafer mark 48A in FIG. 2 returns to the alignment optical system 1 in FIG.
The light is reflected by 6 and passes through a lens 27 to be separated into reticle detection light and wafer detection light by a detection light separation prism 28 located at a position conjugate with the reticle and the wafer. Reticle detection lights RB 1 +1 and RB 2 -1 and RB 3 +1 and RB 4
-1 passes through the detection light separation prism 28 and is received by the photoelectric detection element 30. Wafer detection light WB 1 +1 and WB 2
-1 and WB 3 +1 and WB 4 -1 are detection light separation prisms 28.
It is reflected by and is received by the photoelectric detection element 31.
The photoelectric detection element 30 outputs a reticle beat signal S R corresponding to the position of the reticle mark, and the photoelectric detection element 31
To the wafer beat signal S corresponding to the position of the wafer mark
W is output.

【0058】レチクルビート信号SR は検出光R
1 +1 ,RB2 -1 、及びRB3 +1 ,RB4 - 1 による周波
数Δfの正弦波状のビート信号であり、ウエハビート信
号SW は検出光WB1 +1 ,WB2 -1 及びWB3 +1 ,WB
4 -1 による周波数Δfの正弦波状のビート信号である。
両者の位相差Δφ[rad]はレチクル4、及びウエハ
6のX方向への相対移動量により変化し、その相対移動
量Δxは以下の式に示す通りである。
The reticle beat signal S R is the detection light R
B 1 +1, RB 2 -1, and RB 3 +1, RB 4 - 1 by a sinusoidal beat signal frequency Delta] f, wafer beat signal S W is detected light WB 1 +1, WB 2 -1 and WB 3 + 1 , WB
It is a sinusoidal beat signal having a frequency Δf of 4 −1 .
The phase difference Δφ [rad] between the two changes depending on the relative movement amount of the reticle 4 and the wafer 6 in the X direction, and the relative movement amount Δx is as shown in the following equation.

【0059】 Δx(レチクル上)=PR ・Δφ/(4π) (15A) Δx(ウエハ上) =PW ・Δφ/(4π) (15B) なお、Y方向用のアライメントセンサにより、Y軸用の
レチクルマーク及びウエハークに対応するビート信号が
得られる。レチクルビート信号SR 及びウエハビート信
号SW はそれぞれ増幅器52,53により信号強度(振
幅)が調整され、アナログ/デジタル(A/D)変換器
54,55を経てアライメント信号処理系65に供給さ
れ、ここで両信号SR ,S W の位相差が検出される。検
出された位相差は図1の主制御系61に供給される。主
制御系61は、両ビート信号SR ,SW の位相差に基づ
き、レチクル4とウエハマークとの位置ずれが所定の目
標追い込み値になるように、レチクル4とウエハ6との
位置合わせを行う。その後レチクル4のパターン像がウ
エハ6の当該ショット領域に投影露光される。
Δx (on reticle) = PR・ Δφ / (4π) (15A) Δx (on wafer) = PW.DELTA..phi ./ (4.pi.) (15B) Note that the Y-direction alignment sensor
Beat signal corresponding to reticle mark and wafer
can get. Reticle beat signal SR And wafer beat signal
No. SW Signal strength (oscillation) by amplifiers 52 and 53, respectively.
Width) is adjusted, analog / digital (A / D) converter
It is supplied to the alignment signal processing system 65 via 54 and 55.
Where both signals SR, S WIs detected. Inspection
The output phase difference is supplied to the main control system 61 of FIG. main
The control system 61 uses both beat signals SR, SWBased on the phase difference of
When the reticle 4 and the wafer mark are misaligned,
The reticle 4 and the wafer 6 are adjusted so that the target tracking value is obtained.
Align. After that, the pattern image of reticle 4 is
Projection exposure is performed on the shot area of the stack 6.

【0060】次に、本例においてウエハマークの段差に
応じて、アライメントセンサからウエハマークに照射さ
れるレーザビームの波長の組合せを変える際の動作の一
例につき詳細に説明する。先ず、図4(b)は、図4
(a)に示す本例のウエハマーク48Aの拡大断面図で
あり、ウエハマーク48Aは例えばウエハ6上に被着さ
れた金属膜上にエッチングによりX方向に所定ピッチで
形成された凹凸の位相パターンであり、ウエハマーク4
8A上に屈折率nのフォトレジスト56が塗布されてい
る。図4(b)のウエハマーク48Aは、凹部(底部)
57が平坦な対称なマークであり、凸部と凹部57との
段差の平均値hの大まかな値は、予め計測又はシミュレ
ーション等により求められ、露光データとして図1の主
制御系61の記憶部に記憶されているものとする。な
お、ウエハマーク48Aは、図4(c)に示すように凹
部58が計測方向に対して傾斜した非対称なマークとな
っている場合もあるが、この場合には凹部58の中心で
の段差の平均値hの大まかな値が、主制御系61の記憶
部に記憶されている。
Next, an example of the operation for changing the combination of the wavelengths of the laser beams emitted from the alignment sensor to the wafer mark according to the step of the wafer mark in this example will be described in detail. First, FIG.
It is an expanded sectional view of the wafer mark 48A of this example shown in (a). The wafer mark 48A is, for example, a concavo-convex phase pattern formed at a predetermined pitch in the X direction by etching on a metal film deposited on the wafer 6. And the wafer mark 4
A photoresist 56 having a refractive index n is applied on 8A. The wafer mark 48A in FIG. 4B is a recess (bottom).
Reference numeral 57 is a flat symmetrical mark, and the rough value of the average value h of the step between the convex portion and the concave portion 57 is obtained in advance by measurement or simulation, and is used as exposure data in the storage unit of the main control system 61 in FIG. Be stored in. The wafer mark 48A may be an asymmetrical mark in which the recess 58 is inclined with respect to the measurement direction as shown in FIG. 4C, but in this case, there is a step at the center of the recess 58. A rough value of the average value h is stored in the storage unit of the main control system 61.

【0061】また、主制御系61の記憶部にはフォトレ
ジスト56の屈折率nの値も記憶され、先ず主制御系6
1は、ウエハマーク48Aの段差の平均値hの実効的光
路長s(=n・h)を求める。この場合、レーザビーム
の波長をλとして、その実効的光路長sを(4)式より
位相差yに換算すると、ウエハマーク48Aでの回折効
率f(y)は(5)式で表され、回折効率f(y)は位
相差yに対して図6のように変化する。
The value of the refractive index n of the photoresist 56 is also stored in the storage section of the main control system 61.
1 obtains the effective optical path length s (= n · h) of the average value h of the steps of the wafer mark 48A. In this case, when the wavelength of the laser beam is λ and the effective optical path length s is converted into the phase difference y by the equation (4), the diffraction efficiency f (y) at the wafer mark 48A is represented by the equation (5), The diffraction efficiency f (y) changes as shown in FIG. 6 with respect to the phase difference y.

【0062】次に、主制御系61は、図5の3個のレー
ザ光源11A〜11Cから射出されるレーザビームの波
長λ1 〜λ3 の中で、2つの波長の波長差をΔλ、平均
値をλとしたとき、(3A)式又は(3B)式に最も当
てはまる2つの波長を選択する。具体的に、波長λ1
23 をそれぞれ630nm,690nm,780nm
であるとして、ウエハマーク48Aの段差の平均値hが
0.7μm、フォトレジストの屈折率nが1.6とし
て、平均波長λを660nm、整数mを0とすると、
(3A)式からはΔλ=65nmとなり、(3B)式か
らはΔλ=130nmとなる。
Next, the main control system 61, among the three laser beams of wavelength lambda 1 to [lambda] 3 emitted from the laser light source 11A~11C 5, the wavelength difference of the two wavelengths [Delta] [lambda], the average When the value is λ, two wavelengths that best fit the formula (3A) or the formula (3B) are selected. Specifically, the wavelengths λ 1 , λ
2 and λ 3 are 630 nm, 690 nm and 780 nm respectively
Assuming that the average value h of the steps of the wafer mark 48A is 0.7 μm, the refractive index n of the photoresist is 1.6, and the average wavelength λ is 660 nm and the integer m is 0,
From formula (3A), Δλ = 65 nm, and from formula (3B), Δλ = 130 nm.

【0063】そして、波長差Δλとして65nm又は1
30nmの何れかを選択する方法としては、平均波長λ
が2s=(m+1/2)λ(m:整数)を満たす波長に
近いときは、(3A)式つまり65nmを選択し、平均
波長λが2s=mλ(m:整数)を満たす波長に近いと
きは、(3B)式つまり130nmを選択する。これ
は、図6では、平均波長λが点A付近に対応するときに
は、(3A)式が満たされるように2つの波長として点
B及び点C付近に対応する波長を取り、平均波長λが位
相差y=πの近傍に対応するときには、(3B)式が満
たされるように2つの波長として点C及び点D付近に対
応する波長を取ることを意味する。要は2つの波長につ
いて、図6の回折効率f(y)の曲線の傾きが逆になる
組み合わせを探すことである。
The wavelength difference Δλ is 65 nm or 1
As a method of selecting any of 30 nm, the average wavelength λ
Is close to the wavelength satisfying 2s = (m + 1/2) λ (m: integer), the formula (3A), that is, 65 nm is selected, and the average wavelength λ is close to the wavelength satisfying 2s = mλ (m: integer). Selects the expression (3B), that is, 130 nm. In FIG. 6, when the average wavelength λ corresponds to the point A, the wavelengths corresponding to the points B and C are taken as two wavelengths so that the expression (3A) is satisfied, and the average wavelength λ is When it corresponds to the vicinity of the phase difference y = π, it means that the wavelengths corresponding to the vicinity of the point C and the point D are taken as the two wavelengths so that the expression (3B) is satisfied. The point is to find a combination in which the slopes of the diffraction efficiency f (y) curves in FIG.

【0064】この結果、波長差Δλとして65nmが選
択され、波長λ1 〜λ3 中の2つの波長として630n
m及び690nmが選択される。そこで、図1の主制御
系61はアライメント用電源系64を介して、図5の第
1及び第2のレーザ光源11A,11Bを同時に点灯駆
動する。この結果、ウエハマークの段差が多少変化して
も平均化効果により非対称の影響は受けなくなる。次
に、ウエハマークの段差の平均値hが例えば0.3μm
の場合は、平均波長を700nmとして、波長差Δλ=
170nmになる。従って、波長λ1 〜λ3 中の2つの
波長として630nm,780nmを選択すればよい。
このようにウエハマークの段差に応じて点灯する2つの
光源の波長を選択すればよい。
As a result, 65 nm is selected as the wavelength difference Δλ, and 630 n is selected as the two wavelengths among the wavelengths λ 1 to λ 3.
m and 690 nm are selected. Therefore, the main control system 61 of FIG. 1 simultaneously drives the first and second laser light sources 11A and 11B of FIG. 5 to light up via the alignment power supply system 64. As a result, even if the level difference of the wafer mark is slightly changed, the averaging effect does not affect the asymmetry. Next, the average value h of the steps of the wafer mark is, for example, 0.3 μm.
In the case of, the average wavelength is 700 nm and the wavelength difference Δλ =
170 nm. Therefore, 630 nm and 780 nm may be selected as the two wavelengths among the wavelengths λ 1 to λ 3 .
In this way, the wavelengths of the two light sources that are turned on according to the level difference of the wafer mark may be selected.

【0065】以上で述べた要点は、2つの波長で図6の
回折効率f(y)の曲線の傾きが逆になる組み合わせを
探すことである。ところで、アライメントセンサの光源
が多数ある場合には、それらの波長から図6に示した回
折効率f(y)の大まかな曲線を知ることができる。そ
の結果を用いて傾きが逆になる2波長の組み合わせを決
定することが可能である。この場合、ウエハマークの段
差の値が分からなくともよい。ところで、上記の複数波
長はウエハマークの回折効率が各波長で等しいと仮定し
たときに、図5の光電検出素子31での光電変換信号の
レベルが同じ値になるように出力調整することが望まし
い。
The point described above is to search for a combination in which the slopes of the curves of the diffraction efficiency f (y) in FIG. 6 are opposite at two wavelengths. By the way, when there are many light sources of the alignment sensor, a rough curve of the diffraction efficiency f (y) shown in FIG. 6 can be known from those wavelengths. Using the result, it is possible to determine a combination of two wavelengths having opposite inclinations. In this case, it is not necessary to know the value of the step of the wafer mark. By the way, it is desirable to adjust the output of the plurality of wavelengths so that the levels of the photoelectric conversion signals in the photoelectric detection element 31 of FIG. 5 become the same value, assuming that the diffraction efficiency of the wafer mark is equal at each wavelength. .

【0066】なお、本実施例では、(3A)式、又は
(3B)式で決まる波長差を考えたが、これらの平均的
な値、つまり(3C)式で定まる波長差に設定してもよ
い。この場合、波長差は最適値からは外れるものの大き
な不都合はない。こうすると、平均波長によって(3
A)式と(3B)式とを使い分ける必要がなく便利であ
る。
In this embodiment, the wavelength difference determined by the formula (3A) or the formula (3B) was considered, but even if these average values are set, that is, the wavelength difference determined by the formula (3C) is set. Good. In this case, the wavelength difference deviates from the optimum value, but there is no great inconvenience. This gives (3
This is convenient because it is not necessary to use the expressions A) and (3B) separately.

【0067】次に、本発明の他の実施例につき説明す
る。本実施例の投影露光装置は図1及び図2の投影露光
装置と同様であり、そのアライメント光学系の構成も図
5と同様である。但し、本例の図5(a)のアライメン
ト用電源系64は、例えば3個のレーザ光源11A〜1
1Cを順番に1つずつ所望の駆動電力で点灯する機能を
有する。そして、本実施例では、3個のレーザ光源11
A〜11Cの発振波長λ 1 〜λ3 から、波長差Δλが
(3A)式、(3B)式、又は(3C)式の何れかを満
たす波長差に近い値となる2つの波長(例えば波長λ1
及びλ2)を決定する。その後、図1の主制御系61は図
5(a)のアライメント用電源系64を介して、それら
の波長λ1 及びλ2 に対応するレーザ光源11A,11
Bを交互に点灯する。
Next, another embodiment of the present invention will be described.
It The projection exposure apparatus of this embodiment is the projection exposure apparatus of FIGS.
Similar to the device, the configuration of the alignment optical system is also shown
The same as 5. However, the alignment of FIG.
The power supply system 64 for power supply is, for example, three laser light sources 11A to 1A.
The function to turn on 1C one by one with desired drive power one by one
Have. In this embodiment, the three laser light sources 11
Oscillation wavelength λ of A to 11C 1~ Λ3From the wavelength difference Δλ
Either formula (3A), formula (3B), or formula (3C) is satisfied.
Two wavelengths (for example, wavelength λ1
And λ2) Is determined. After that, the main control system 61 of FIG.
5 (a) through the alignment power supply system 64
Wavelength λ1And λ2Laser light sources 11A, 11 corresponding to
B is turned on alternately.

【0068】この場合、図5(a)の光電検出素子31
から交互に取り込まれるビート信号SW に基づいて、ア
ライメント信号処理系65で2つの位置ずれ量Δx1
びΔx2 が得られる。また、波長λ1 及びλ2 でのビー
ト信号SW の振幅を所定の平均値で規格化した値をそれ
ぞれW1 及びW2 とすると、本例のアライメント信号処
理系65では、2つの位置ずれ量Δx1 及びΔx2 をそ
れぞれW1 及びW2 に応じて重み付けして加算した値を
位置ずれ量Δxとする。これにより、実質的に、2つの
波長での回折効率が同じ値となり、ウエハマークの非対
称の影響が軽減される。
In this case, the photoelectric detection element 31 shown in FIG.
From, based on the beat signal S W incorporated alternately, two position shift amount by the alignment signal processing system 65 [Delta] x 1 and [Delta] x 2 is obtained. Further, assuming that the amplitudes of the beat signals S W at the wavelengths λ 1 and λ 2 are standardized by a predetermined average value as W 1 and W 2 , respectively, the alignment signal processing system 65 of this example has two positional deviations. A value obtained by weighting and adding the amounts Δx 1 and Δx 2 in accordance with W 1 and W 2 , respectively, is defined as the positional deviation amount Δx. As a result, the diffraction efficiencies at the two wavelengths become substantially the same, and the influence of the asymmetry of the wafer mark is reduced.

【0069】なお、図5(a)において、光電検出素子
31を波長別に複数個設けて、2つのレーザ光源を同時
に点灯するようにしてもよい。また、交互に、又は並列
に取り込んだ2つの位置ずれ量Δx1 及びΔx2 を重み
を付けて処理する代わりに、2つのレーザ光源の駆動電
力の比の値を制御してもよい。これにより、正確に位置
ずれ量が求められる。
In FIG. 5A, a plurality of photoelectric detecting elements 31 may be provided for each wavelength so that two laser light sources are turned on at the same time. Further, the value of the ratio of the drive powers of the two laser light sources may be controlled instead of weighting the two positional deviation amounts Δx 1 and Δx 2 fetched alternately or in parallel. As a result, the amount of displacement can be accurately determined.

【0070】なお、上述実施例ではアライメントセンサ
として、ヘテロダイン干渉方式でLIA方式のアライメ
ントセンサが使用されているが、ホモダイン干渉方式の
場合にも本発明を適用することにより上述実施例と同様
の効果が得られる。また、本発明のアライメント装置
は、上述のTTR方式で且つLIA方式のアライメント
センサに限らず、ハロゲンランプを光源とする波長帯域
幅の広い光で照明したアライメントマークを画像処理し
て計測するFIA方式のアライメントセンサ等を使用す
る場合にも適用することができる。
Although the alignment sensor of the LIA method is used as the alignment sensor in the above-described embodiment, the heterodyne interference method is used. However, by applying the present invention also in the case of the homodyne interference method, the same effect as that of the above-described embodiment is obtained. Is obtained. Further, the alignment apparatus of the present invention is not limited to the above-mentioned TTR-type and LIA-type alignment sensor, but an FIA-type that measures an alignment mark illuminated by light having a wide wavelength bandwidth using a halogen lamp as a light source. The present invention can also be applied to the case where the alignment sensor or the like is used.

【0071】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-mentioned embodiments, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.

【0072】[0072]

【発明の効果】本発明の第1のアライメント装置によれ
ば、位置合わせ用マーク(ウエハマーク)の段差に応じ
てその位置合わせ用マークに照射される複数の波長の光
の波長差を設定しているため、その位置合わせ用マーク
の段差を正確に或る特別な光路長に合わせることなく、
その位置合わせ用マークの非対称の影響を軽減してその
位置合わせ用マークの位置を正確に検出して、感光基板
(ウエハ)を高精度に位置合わせできる利点がある。
According to the first alignment apparatus of the present invention, the wavelength difference of the light of a plurality of wavelengths irradiated to the alignment mark (wafer mark) is set according to the step of the alignment mark (wafer mark). Therefore, without accurately adjusting the step of the alignment mark to a particular optical path length,
There is an advantage that the influence of the asymmetry of the alignment mark can be reduced, the position of the alignment mark can be accurately detected, and the photosensitive substrate (wafer) can be aligned with high accuracy.

【0073】この場合、照射光学系が、互いに異なる3
種類以上の波長から選択された任意の組合せの複数の波
長の光を発生する光源を備え、波長制御手段が、その位
置合わせ用マークの段差に応じてその照射光学系内でそ
れら3種類以上の波長から選択される波長の組合せを指
示するときには、簡単な構成で位置合わせ用マークの段
差に応じて複数の光の波長差を設定できる。
In this case, the irradiation optical systems are different from each other.
A light source that emits light of a plurality of wavelengths in an arbitrary combination selected from a plurality of types of wavelengths is provided, and the wavelength control means has three or more types in the irradiation optical system according to the step of the alignment mark. When instructing a combination of wavelengths selected from the wavelengths, it is possible to set the wavelength difference of a plurality of lights according to the step of the alignment mark with a simple configuration.

【0074】また、照射光学系が、複数の互いに異なり
且つ可変の波長の光を発生する光源を備え、波長制御手
段が、その位置合わせ用マークの段差に応じてその照射
光学系内の光源から発生される波長可変の複数の光のそ
れぞれの波長を指示するときには、複数の光の波長差を
高精度に所定の値に設定できる利点がある。また、その
位置合わせ用マークに照射される複数の波長の光の内の
所定の2つの波長の光の波長差をΔλとして、その位置
合わせ用マークの段差の実効的光路長をsとした場合、
正の整数m、及び2〜4の何れかの整数nを用いて、実
質的に(2)式の関係が成立するときには、位置合わせ
用マークの非対称の影響を最も小さくできる。
Further, the irradiation optical system is provided with a plurality of light sources which generate lights of different and variable wavelengths, and the wavelength control means controls the light source in the irradiation optical system according to the step of the alignment mark. When instructing the respective wavelengths of the plurality of wavelength-variable lights to be generated, there is an advantage that the wavelength difference of the plurality of lights can be set to a predetermined value with high accuracy. Further, when the wavelength difference between the light of two predetermined wavelengths among the light of a plurality of wavelengths which is irradiated to the alignment mark is Δλ, and the effective optical path length of the step of the alignment mark is s ,
When a positive integer m and an integer n of any of 2 to 4 are used, the effect of the asymmetry of the alignment mark can be minimized when the relationship of the expression (2) is substantially established.

【0075】次に、本発明の第2のアライメント装置に
よれば、位置合わせ用マーク(ウエハマーク)の段差に
応じてその位置合わせ用マークに照射される複数の波長
の光に対応する検出信号のレベル比を調整しているた
め、その位置合わせ用マークの段差を正確に或る特別な
光路長に合わせることなく、その位置合わせ用マークの
非対称の影響を軽減してその位置合わせ用マークの位置
を正確に検出して、感光基板(ウエハ)を高精度に位置
合わせできる利点がある。
Next, according to the second alignment apparatus of the present invention, the detection signals corresponding to the light of a plurality of wavelengths which are irradiated to the alignment mark (wafer mark) according to the step of the alignment mark (wafer mark). As the level ratio of the alignment mark is adjusted, the influence of the asymmetry of the alignment mark is reduced without accurately adjusting the step of the alignment mark to a certain optical path length. There is an advantage that the photosensitive substrate (wafer) can be accurately aligned by accurately detecting the position.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例で使用される投影露光装置の全
体を示す概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an entire projection exposure apparatus used in an embodiment of the present invention.

【図2】図1の投影露光装置のステージ系、及びアライ
メント光学系をY方向に見た側面図である。
2 is a side view of a stage system and an alignment optical system of the projection exposure apparatus of FIG. 1 viewed in a Y direction.

【図3】実施例のレチクルに形成されたレチクルマーク
35A及びレチクル窓37Aを示す拡大平面図である。
FIG. 3 is an enlarged plan view showing a reticle mark 35A and a reticle window 37A formed on the reticle of the embodiment.

【図4】実施例のウエハ上のショット領域に付設された
ウエハマーク48Aを示す拡大平面図である。
FIG. 4 is an enlarged plan view showing a wafer mark 48A attached to a shot area on a wafer of an example.

【図5】(a)は図1中のアライメント光学系1及び信
号処理系の構成を示す図、(b)は図5(a)の光学系
の側面図、(c)は図5(a)の光学系の底面図であ
る。
5A is a diagram showing a configuration of an alignment optical system 1 and a signal processing system in FIG. 1, FIG. 5B is a side view of the optical system of FIG. 5A, and FIG. 3] is a bottom view of the optical system of FIG.

【図6】位置合わせ用マーク(ウエハマーク)の段差の
位相差yと回折効率f(y)との関係を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the phase difference y of the step of the alignment mark (wafer mark) and the diffraction efficiency f (y).

【図7】位置合わせ用マーク(ウエハマーク)の段差の
位相差yと、非対称の影響を表す関数g(y)との関係
を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the phase difference y of the step of the alignment mark (wafer mark) and the function g (y) representing the effect of asymmetry.

【図8】(a)は対称なウエハマークを示す拡大断面
図、(b)は非対称なウエハマークを示す拡大断面図で
ある。
FIG. 8A is an enlarged sectional view showing a symmetrical wafer mark, and FIG. 8B is an enlarged sectional view showing an asymmetrical wafer mark.

【図9】図8(a)及び(b)のウエハマークに対応し
て得られる反射光(回折光)の強度分布を示す図であ
る。
9 is a diagram showing an intensity distribution of reflected light (diffracted light) obtained corresponding to the wafer marks in FIGS. 8 (a) and 8 (b).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 アライメント光学系 2 対物レンズ 3 ダイクロイックミラー 4 レチクル 5 投影光学系 6 ウエハ 7 ウエハホルダ 8X Xステージ 8Y Yステージ 9 レチクルステージ 10 色収差制御板 11A〜11C レーザ光源 22 視野絞り 23 レチクル・ウエハビーム分離プリズム 26 ビームスプリッタ 30,31 光電検出素子 35A レチクルマーク 39,40 レチクルアライメント顕微鏡 48A ウエハマーク 61 主制御系 64 アライメント用電源系 65 アライメント信号処理系 1 Alignment Optical System 2 Objective Lens 3 Dichroic Mirror 4 Reticle 5 Projection Optical System 6 Wafer 7 Wafer Holder 8X X Stage 8Y Y Stage 9 Reticle Stage 10 Chromatic Aberration Control Plate 11A-11C Laser Light Source 22 Field Stop 23 Reticle / Wafer Beam Separation Prism 26 Beam Splitter 30, 31 Photoelectric detection element 35A Reticle mark 39, 40 Reticle alignment microscope 48A Wafer mark 61 Main control system 64 Alignment power supply system 65 Alignment signal processing system

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マスクパターンを感光基板上に転写する
露光装置に設けられ、前記感光基板上に形成された凹凸
パターンよりなる位置合わせ用マークの位置に基づいて
前記マスクパターンと前記感光基板との位置合わせを行
うアライメント装置において、 前記位置合わせ用マークに対して互いに異なる複数の波
長の光を照射する照射光学系と、 前記位置合わせ用マークからの光束を受光して前記位置
合わせ用マークの位置に応じた検出信号を生成する受光
光学系と、 前記位置合わせ用マークの段差に応じて前記照射光学系
から前記位置合わせ用マークに照射される複数の波長の
光の波長差を設定する波長制御手段と、を有することを
特徴とするアライメント装置。
1. An exposure device for transferring a mask pattern onto a photosensitive substrate, wherein the mask pattern and the photosensitive substrate are separated from each other based on the position of an alignment mark formed of an uneven pattern formed on the photosensitive substrate. In an alignment device that performs alignment, an irradiation optical system that irradiates the alignment mark with light having a plurality of different wavelengths, and a position of the alignment mark by receiving a light beam from the alignment mark. A light receiving optical system for generating a detection signal according to the above, and a wavelength control for setting the wavelength difference of light of a plurality of wavelengths which is irradiated from the irradiation optical system to the alignment mark according to the step of the alignment mark. And an alignment device.
【請求項2】 請求項1記載のアライメント装置であっ
て、 前記照射光学系は、互いに異なる3種類以上の波長から
選択された任意の組合せの複数の波長の光を発生する光
源を備え、 前記波長制御手段は、前記位置合わせ用マークの段差に
応じて前記照射光学系内で前記3種類以上の波長から選
択される波長の組合せを指示することを特徴とするアラ
イメント装置。
2. The alignment apparatus according to claim 1, wherein the irradiation optical system includes a light source that emits light of a plurality of wavelengths in an arbitrary combination selected from three or more kinds of wavelengths different from each other, The wavelength control means indicates a combination of wavelengths selected from the three or more kinds of wavelengths in the irradiation optical system according to the step of the alignment mark.
【請求項3】 請求項1記載のアライメント装置であっ
て、 前記照射光学系は、複数の互いに異なり且つ可変の波長
の光を発生する光源を備え、 前記波長制御手段は、前記位置合わせ用マークの段差に
応じて前記照射光学系内の光源から発生される波長可変
の複数の光のそれぞれの波長を指示することを特徴とす
るアライメント装置。
3. The alignment apparatus according to claim 1, wherein the irradiation optical system includes a plurality of light sources that emit light having different and variable wavelengths, and the wavelength control unit includes the alignment mark. An alignment apparatus which indicates each wavelength of a plurality of wavelength-variable lights generated from a light source in the irradiation optical system according to the step.
【請求項4】 請求項1、2、又は3記載のアライメン
ト装置であって、 前記位置合わせ用マークに照射される複数の波長の光の
内の所定の2つの波長の光の平均波長をλ、波長差をΔ
λとして、前記位置合わせ用マークの段差の実効的光路
長をsとした場合、正の整数m、及び2〜4の何れかの
整数nを用いて、実質的に Δλ=λ2 (n/6+m)/(2s) の関係が成立するように波長差を設定することを特徴と
するアライメント装置。
4. The alignment apparatus according to claim 1, 2, or 3, wherein an average wavelength of light having a predetermined two wavelengths out of light having a plurality of wavelengths irradiated to the alignment mark is λ. , Δ is the wavelength difference
When λ is an effective optical path length of the step of the alignment mark, a positive integer m and an integer n of 2 to 4 are used, and Δλ = λ 2 (n / An alignment device, wherein the wavelength difference is set so that the relationship of 6 + m) / (2s) is established.
【請求項5】 マスクパターンを感光基板上に転写する
露光装置に設けられ、前記感光基板上に形成された凹凸
パターンよりなる位置合わせ用マークの位置に基づいて
前記マスクパターンと前記感光基板との位置合わせを行
うアライメント装置において、 前記位置合わせ用マークに対して互いに異なる複数の波
長の光を照射する照射光学系と、 前記位置合わせ用マークからの前記複数の波長の光を受
光して各波長毎に前記位置合わせ用マークの位置に応じ
た検出信号を生成する受光光学系と、 前記位置合わせ用マークの段差に応じて前記受光光学系
から出力される各波長毎の検出信号のレベル比を調整す
るレベル制御手段と、を有することを特徴とするアライ
メント装置。
5. An exposure device that transfers a mask pattern onto a photosensitive substrate is provided, and the mask pattern and the photosensitive substrate are separated from each other based on the position of an alignment mark formed of an uneven pattern formed on the photosensitive substrate. In an alignment device that performs alignment, an irradiation optical system that irradiates the alignment mark with light of a plurality of different wavelengths, and receives light of the plurality of wavelengths from the alignment mark for each wavelength. The level ratio of the detection signal for each wavelength output from the light receiving optical system according to the step of the alignment mark and the light receiving optical system that generates the detection signal according to the position of the alignment mark for each An alignment device comprising: a level control unit for adjusting.
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